探究科技賦能背景下的體育教育工作

【摘要】當今時代，新技術不斷出現并更新、迭代，大數據、并行計算和深度學習等的發展推動著人工智能技術的飛速前進，并使得體育教育的形態更加豐富。2022年的北京冬奧會上隨處可見高科技產品，令人驚嘆不已。文章以體育賽事為引子，分析人工智能等高新技術在體育領域的應用現狀，并揭示在體育領域應用人工智能技術存在的困境，以期為體育教師探索教育變革提供幫助。

【關鍵詞】人工智能；科技賦能；學校體育

作者簡介：吳志勇（1970—），男，福建省廈門市思明區青少年業余體育學校。

2022年北京冬奧會上，觀眾會發現，許多新技術、新產品已經被應用到賽事的組織和參賽運動員的日常訓練中，如無人化轉播技術、智能交通技術及機器人餐廳、智能機器人、智能床、冬奧信息化平臺等科技產物。北京冬奧會的開幕式不僅是一場精彩的晚會，給世界各地運動員帶來了無與倫比的視覺盛宴，也可以說是中國體育領域高新技術的集中展示，滿滿的科技感令全球觀眾和世界各地參賽運動員贊嘆。當前人工智能技術已經被相當廣泛地應用在生活中，智能手表、掃地機器人、智能家居產品、送餐機器人等已經逐漸成為普通人日常生活的一部分。

2017年7月，國務院發布的《新一代人工智能發展規劃》明確提出：“利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，構建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系。”2019年5月，習近平總書記向國際人工智能與教育大會致賀信指出，要“充分發揮人工智能優勢，加快發展伴隨每個人一生的教育、平等面向每個人的教育、適合每個人的教育、更加開放靈活的教育”。而在2022北京冬奧會上，人工智能等高新技術的應用，體現出這些技術已經逐步走入體育行業，為競技體育水平的提升、體育商業化、全民健身等目標帶來新的助力。因此，利用人工智能技術促進體育教育變革，探索智能體育的推進路徑，對于當今的體育教師而言，也是一項重大而緊迫的時代課題［1］。在探索智能體育推進路徑的過程中，教師首先要了解人工智能技術在體育領域的應用現狀、應用中存在的困境。

一、人工智能等高新技術在競技體育中的應用

（一）輔助裁決技術

在體育賽事中，目標物的運動軌跡、落點十分重要，對賽事結果影響極大。但人眼的判斷能力是有限的，高新技術的出現則給這一問題提供了新的解決方案。

在足球、羽毛球、網球等運動的體育賽事中，即時回放系統、智能裁判等技術已經成了重要的輔助裁決技術。即時回放系統利用高速攝像機從不同角度捕捉快速運動中的目標軌跡，并將確定的目標物落點展示出來。借助即時回放系統，足球裁判可以更好地判斷足球是否被射入了球門，羽毛球、網球裁判則可以更好地判斷球是否出界。智能裁判技術是一種即時電子處罰系統，由計算機通過視覺技術精準判斷比賽過程中的一些特定情況發生與否，如足球運動中的越位等。在武術、舞蹈、跳水等運動的體育賽事中，智能裁判技術也開始被引入，用以確保打分的公正、合理性。

（二）了解運動員的身體情況

目前，人工智能技術的預測和診斷能力已經被應用在體育訓練中，以關注運動員的健康情況。運動員的身體情況會極大影響其比賽狀態，甚至影響其體育生涯，監測、分析運動員的身體情況是體育訓練的重要部分。當前的AI技術已經被用于分析運動員的身體參數和發力動作，以得出對運動員健康狀況的判斷。

（三）優化體育訓練

訓練數據分析一直是體育訓練的關鍵，當前，人工智能技術等高新技術也已經被廣泛應用在訓練數據的分析上。在體育訓練中，人工智能技術被用以記錄、分析大量訓練數據，為教練及運動員優化自身的訓練提供了重要技術支撐。

此外，籃球、乒乓球、滑雪等運動的機器人輔助訓練技術也在逐漸成熟。籃球輔助訓練機器人的設計原理是通過計算投籃距離、弧度和速度，評價運動員運動能力和動作模式，這種技術主要目的是降低運動員受傷的概率，幫助運動員獲得最佳運動能力［2］。滑雪機器人系統則被用于解決運動員轉彎的問題，該機器人可以與運動員共同訓練，提供運動員轉彎技巧，輔助運動員完成轉彎訓練任務。滑雪機器人的設計原理是模擬滑雪轉彎時運動員的腿關節活動，因此該機器人每條腿擁有六個活動關節，與人類運動員相似。滑雪機器人可以幫助運動員在平衡狀態下轉彎，保證運動員在訓練過程中處于安全狀態［3］。

關鍵姿態識別也是被用于優化訓練的重要技術。關鍵姿態識別可用在前期的訓練中，以研究群體問題。在后期的發展訓練中，其主要被用于獲取全局信息，處理采集到的數據，將異常情況和正常情況分類。現今發展出的基于深度學習模型的關鍵姿態識別，可以消除視頻圖像中的大量背景干擾，為體育訓練提供更可靠的優化數據［4］。

（四）體育賽事呈現

以深度學習、自然語言處理、計算機視覺技術為代表的人工智能技術推動了體育賽事呈現的一系列轉變［5］，觀眾得以更加全面、及時地觀看各項精彩的體育賽事。

在足球、籃球等運動的賽事中，球場各處的傳感器和全角度的攝像頭的數據和圖像，以及可穿戴設備捕捉到的運動員的控球、距離和速度等運動數據，能夠借助物聯網、5G等通信技術及時、迅速呈現給觀眾，觀眾可以看到最真實的體育賽事圖像。

二、人工智能等新技術在學校體育中的部分應用

（一）運動負荷監測系統

目前，部分學校采用了運動負荷監測系統，用以監測學生的健康指標，降低學生因運動受傷的風險，防止學生在運動過程中出現心臟超負荷驟停的情況；與此同時，監控指標也可以幫助教師有效調整課堂教學的內容和節奏。此外，生理指標的監測結果，能夠讓體育教師及時了解學生的生理狀況，根據學生的身體素質不同提供難度不同的訓練項目，做到因材施教，解決“吃不飽”及“吃過量”的問題，兼顧學生的個體差異。

（二）智能教學系統

還有些學校的體育教學中，采用了智能教學系統，教師可通過語音和平板設備遠程控制一體機大屏，還可將學生的運動手環數據分享至大屏，并對其進行分析。當然，教師還可以利用多媒體設備循環播放動作示范視頻或者學生的練習視頻，讓學生反復觀看，更加直觀地發現自己的不規范技術動作，并及時糾正，這樣做也能夠提高學生的自主學習、合作學習能力。

（三）智能測試評估系統

少數學校的體育教學引入了智能測試評估系統，該系統可以根據采集到的學生運動視頻，智能評估學生的運動狀況、動作規范程度，然后進行打分，教師可以根據該系統的評價結果，對學生的表現進行更加綜合、全面、客觀的評價。

（四）智能鍛煉計劃系統

智能鍛煉計劃系統能夠根據學生目前的身體素質和體育能力，結合提升目標，智能生成一個長期有效的運動計劃，幫助學生長期、有效、穩定地提升體育成績。在學生順利完成運動計劃之后，系統也會進一步優化運動計劃，為學生的進一步鍛煉提供幫助［6］。

三、人工智能等新技術在大眾、學校體育中的應用困境

（一）體育數據的收集仍存在問題

1.數據采集量的不平衡

就目前的大眾體育數據采集結果來看，體育健身方面的數據采集量雖大，但這些數據集中在健身跑項目上，其他項目的數據仍較少。與此同時，基礎的體育訓練數據的收集仍較為局限。如此不平衡的數據采集又導致了數據失真、分析維度單一、分析結果不夠完備和結構化不足等問題。

2.數據采集初級化

按照類型和功能，運動數據可以分為初級運動數據、中級運動數據和高級運動數據，初級運動數據即純記錄型數據，包括步數、距離、能量消耗等數據，目前大眾體育、學校體育的數據采集基本停留在采集初級運動數據的階段。

3.數據孤立化

由于數據采集系統發展尚未完善，且各類體育數據服務商的系統相互隔離，沒有形成聯動管理機制，造成了數據孤立化。比如智能可穿戴設備與其他智能分析系統不能實現數據共享，導致大眾參與體育鍛煉時，無法通過智能系統得到更有效的數據分析結果。此外，技術的不兼容也導致很難形成真正的體育大數據庫。

（二）監管制度未建立，數據安全性存在隱患

在鍛煉者的個人信息被采集后，這些數據會被上傳到云端并存儲到個人賬號，由相應企業進行管理。然而目前的信息監管制度尚未確立，相應企業的監管力度也有限，有時會出現鍛煉者信息被泄露的情況，在這樣的情形下，鍛煉者的隱私無法得到保障。

（三）不夠人性化

智能體育產品目前仍存在的一大問題是，設計不夠人性化。當今較為流行的智能體育產品還沒能夠滿足青少年鍛煉的需求。當然也有很多企業開始逐步關注青少年群體的鍛煉需求，但總體而言，針對青少年的設備還停留于收集初級運動數據的階段［7］。

（四）人工智能還處于半智能狀態

盡管人工智能技術在高速發展，許多人工智能設備也已經被推出，但是當今智能設備上運用的人工智能技術基本還是處于半智能狀態。這些設備提供的數據分析效果十分有限，無法很好地滿足鍛煉者對于數據分析的需求，也難以讓普通的鍛煉者用得舒心、省心。

（五）智能體育人才匱乏

智能體育的快速發展需要綜合性的高素質人才作為支撐，但現實狀況是，我國當下的智能體育人才資源仍較為匱乏，這也導致了體育工作者在有清晰的體育教學目標、科學的訓練理念的情況下，仍不知道如何運用工程技術將這些目標、理念落地實施。同時，了解開發軟件技術的專業人員掌握著人工智能技術知識，擁有實踐開發設計能力，卻苦于對體育并不了解，無法研制出真正符合學校體育或大眾健身需求的體育科技產品［8］。

（六）基層學校應用困境

目前，能夠被廣泛應用到學校體育鍛煉中的人工智能設備僅有運動手環，然而運動手環的功能仍十分有限，對于提升學生的運動能力并沒有很大的效果。通過對一線教師和教練的訪問、觀察，筆者發現，一線教師如果要利用穿戴設備進行課堂教學需要提前10—15分鐘進行課前的準備，個別情況下還需要專業技術人員的現場配合。在這樣的情況下，由于使用的效果本就沒那么理想，許多教練或者體育教師干脆就選擇少用這些設備。

結語

現如今，高新技術飛速發展，許多高新技術被逐漸應用到體育領域，并取得了顯著的成果。體育工作者應當及時更新自己的理念，關注體育行業的新技術、新產品，主動去思考和探索，以適應時代的發展需求，為中國體育現代化進程貢獻自己的一份力。

【參考文獻】

［1］梁文莉.人工智能時代開放大學法學專業人才培養變革的思考［J］.廣東開放大學學報，2020，29（02）：21-27.

［2］趙宗俊，何歡營，文永霞.計算機“虛擬現實”技術在高校體育訓練中的應用［J］.文體用品與科技，2021（20）：192-194.

［3］楊磊.大學體育教學中戶外運動訓練的途徑［J］.當代體育科技，2021，11（25）：82-84.

［4］王詩雁.人工智能技術在體育訓練中的應用［J］.數碼世界，2020（01）：121.

［5］張新鋒.人工智能技術背景下的體育賽事專有權［J］.上海體育學院學報，2020，44（02）：64-73.

［6］楊楷芳，馬苗，黃聰.智能體育工程發展綜述［J］.計算機技術與發展，2021，31（03）：1-7.

［7］姚凌斌，劉潘.體育訓練中人工智能技術的運用［J］.數據，2021（07）：82-84.

［8］鄭芳，徐偉康.我國智能體育：興起、發展與對策研究［J］.體育科學，2019，39（12）：14-24