數據驅動體育精準教學的內涵、困境及推進路徑

王路震

（阜陽師范大學 體育學院，安徽 阜陽 236000）

2021年教育部印發的《高等學校數字校園建設規范（試行）》中，提倡高校通過數據與信息技術結合進行教學改革［1］.隨著教學改革的深入，以人工智能、大數據為主的數字技術逐漸成為教學改革的新方向，教學模式逐漸由傳統化向精準化、個性化發展.體育精準教學作為提升學生綜合素質，推進教育現代化、建設教育和體育強國的主要渠道，是學校體育教學工作的中重要一環.在新的學校體育理念下，數據驅動體育精準教學是學校體育教學的改革創新，是實現學校體育教學智能化水平的關鍵一步.目前利用現代化技術，發揮數據的直觀性、可量化性等特征，積極推動數據驅動體育精準教學的實踐已有了新的發展，但同時存在著數據解讀不夠深入、收據收集平臺不夠完善等問題，因此探究數據驅動體育精準教學過程中存在的問題，推動學校體育智能化改革具有重要的意義.

1 “數據驅動+體育精準教學”的內涵及現狀

目前，國內部分地區開始實施“數據驅動+精準教學”的項目和計劃.“數據驅動+體育精準教學”是在國家進行教學改革的大環境下，提出的一個新的概念［2］.數據驅動本意是指通過及時獲取、收集、處理、使用數據創造利益的過程.而筆者認為在教學活動中數據驅動的實質是教職工通過信息技術采集學生相關數據，并利用不同分析數據模型等相關技術對學生的相關數據進行分析，依據自身實踐經驗提取有效信息、制定教學方案的過程.

精準教學是指利用信息技術支持的高效知識教學［3］.其最初的目的是對學生基本學習狀態、學習過程、學習效果的跟蹤，實時全面掌握學生的基本學習狀態，有利于做出更好的教學決策，提升學生的學習質量.體育精準教學則是在大數據和相關數字技術成熟的背景下，針對體育教學過程中存在的結構不合理、信息化程度低、教學方式單一等問題，提出的一種新型教學模式［4-6］.

將數據驅動應用于體育精準教學，不僅有益于強化學生知識素養和運動技能，而且進一步拓展了體育教學視野，為體育教學的模式創新、方法創新、理念創新提供一定的幫助［7］.在數據驅動參與體育精準教學的過程中，教學數據的收集、數據分析模型的選擇、數據決策、數據反饋等構成了數據驅動教學的動力鏈條.通過數據收集，建立體育教學數據庫，通過對數據的分析，可以形成體育教學動態的、系統的模擬體系，發現問題的關鍵點；通過數據決策、過程監管、結果反饋，可以實現對體育精準教學的有效評估.“數據驅動+體育精準教學”就是通過大數據技術，全面把握體育教學信息，深度分析體育數據，充分挖掘出數據背后所蘊含的邏輯關系，深入了解體育教學環境、掌握體育教學真實需求，形成可供教師參考的體育教學決策，實現體育教學科學、高效的教學活動.其核心在于：（1）要準確收集學生基本體育信息狀態.這是進行體育精準教學的基礎，如學生的興趣愛好、鍛煉時間、運動強度等；（2）根據學生的實際數據情況進行科學的決策，即數據驅動決策.決策主體將收集的數據信息進行深度的分析，獲得有效的信息，對信息加工后作為決策的依據；（3）進行教學干預.這是進行體育精準教學的價值體現.

目前，數據驅動體育教學的應用主要體現在體育課堂教學.例如深圳市福田區教科院開展“體質健康分析及運動負荷監測項目”，借助智能穿戴、云計算、大數據等技術，通過運動數據采集學生體育課數據、可視化教學、鍛煉分析數據等場景，賦能體育精準教學，解決了體育課堂教學“難量化、難記錄、難監督、難分析”的難題.上海黃浦區開展的《智能可穿戴技術促進體育精準教學的應用研究》課題，聚焦信息技術與體育教學的結合，注重運動數據的分析價值.在商業方面，青少年體育教育數字化服務商跡動未來發布的一體化數字平臺，主要服務場景是K12的體育教育，主要解決體育教師對于學生的體質掌握情況，通過數據來反饋學生體質的提升效果.

2 數據驅動對體育精準教學的賦能

2.1 有利于精準化體育教學決策輔助

數據驅動不僅能快速、準確地收集各種相關信息，還可通過數據系統實施決策輔助.在體育精準教學決策中可構建體育教學數據模型、體育教學仿真實驗室、通過神經網模擬為體育教學決策提供幫助.借助這些數據，教學主體可以快速了解教學對象的需求信息，為定制服務提供參考，提升體育教學決策的有效性.另外借助數字技術，可以模擬學生運動機理，對學生的體育需求偏好進行收集整合，形成大數據多維空間，利用多維大數據對學生的體育需求、體育服務的趨勢進行科學預測，使體育教學決策建立在堅實的數據基礎、事實基礎、發展預測上，保證體育教學決策的科學性、有效性、長期性.

2.2 有利于精準化體育教學過程跟蹤

體育教學過程既包括教學決策、教學實施，也包括教學跟蹤評估和教學效果評估.對于體育精準教學而言，精準教學過程其實就是協調不同學習者運動需求的動態發展過程.要全面審視體育教學過程是否科學合理，既要看教學決策與教學過程是否合理，也要通過監管過程和評估過程看體育教學目標的實現程度.在具體的操作過程中，可以通過人工智能系統將具體的教學目標、教學手段、教學內容、教學過程等進行輸入，運用特定的體育精準教學算法規則設定代碼，系統根據評估要求和監管需求整合相關因素，全面跟蹤體育教學過程，借助可視化的數據模型對體育教學過程進行展示，清晰展現出教學過程中存在的問題，實現對于體育教學過程的全過程跟蹤.

2.3 有利于精準化體育教學效果反饋

隨著數據智能平臺系統的不斷普及，學生可通過電腦、手機、智能體育設施等向教學主體反饋體育教學質量、供需契合度等問題.對教師而言，可通過系統平臺及時的反饋可以了解學生學習情況，掌握學生的薄弱點，針對學生的薄弱點制定個性化的學習方案. 如杭州某中學提供的“神器”，學生可以根據自己的實際情況進行智能反饋，“神器”是 Knewton公司推出的學習平臺，此平臺具有智能分析學習數據和反饋學習效果的功能，可為學習者提供針對性的學習建議.

3 數據驅動應用體育精準教學的現實困境

3.1 缺乏數據驅動應用體育精準教學的保障機制

影響數據驅動體育精準教學的一個重要因素就是保障機制的建設.完備的運行機制是進行體育精準教學的前提.保障機制不僅包括學校的政策支持、制度體系、教學環境、教學資源等，還包括基礎設施的建設；基礎設施不僅包括計算機、無線網絡、數據平臺等進行應用的基礎設施，還包括數據采集的工具.在體育教學領域，運動項目多種多樣，參與運動的學生水平參差不齊，導致數據的來源種類繁多，且技能學習、理論學習、網課學習等各種學習情境都具有學習數據；每個項目在評價過程中都涉及技評和量評，需要構建強大的數據管理保障系統.在獲得相應的數據后，由每個項目的專業技術人員對前期采集的數據深入分析，這是一個非常復雜的過程，需要穩定而又高效的平臺系統做支撐.目前在高校構建信息化教學設備的過程中，受經費、技術和人力等因素的限制，部分高校存在著軟硬件設備不足的問題，影響數據的精準識別，因此當前高校體育完全是被動地進入大數據時代［8］.

3.2 相關人員缺乏數據解讀能力和數據素養

隨著數據驅動逐漸應用到教學活動中，對數據的“解讀”能力成為了影響能否實現精準教學的重要因素.教師應具備良好的數據解讀能力，是實現精準教學的重要前提.畢竟不是所有的數據都是有用的，只有提取到有效的數據才能實現體育精準教學的目標.當前的體育教學過程存在一定的“供需不精準”的現象，究其原因，表象原因在于學生水平參差不齊，實則“精準化”理念沒有貫穿于體育教學的全過程息息相關.再加上高校教師缺乏精準教學專業理論知識和對精準教學的認知存在差異［9］，導致高校教師不能及時有效的解讀出數據呈現的含義.

一直以來，體育教學過程了解學生需求的方法是比較單一和被動的，學生表達需求的渠道受限，難以對實際的學習需求進行精準識別和反饋.數據驅動則契合了精準化的教學理念，運用數據驅動精準篩選、有效挖掘、精準匹配學生體育需求的數據，實現教學主體、教學內容、學習主體三者間的精準銜接，從而要求教師從自身就要重視“數據解讀”“數據思維”的建立與培養.但是由于數據人才缺少，教育領域數據人才缺口巨大，且在體育教學領域，運動項目多種多樣，且參與運動的學生水平參差不齊，導致數據的來源種類繁多，再加上技能學習、理論學習、網課學習等各種學習情境都具有學習數據，這些因素都對數據解讀產生阻礙［10］.

3.3 數據隱私引發倫理爭議

數據驅動體育精準教學強調以多維度、全方位的數據作為設計教學計劃、進行教學決策的依據，這就需要對學生的整個學習過程進行持續的跟進，從中收集有效的教學信息，利用數據管理平臺提高教學管理精細化水平［11］.這種方式雖然有效，但是在一定程度上收集到的涵蓋學生個人隱私和數據安全等問題引發了倫理爭議.例如，如果部分學生存在的先天性生理疾病或者運動障礙等個人隱私會被泄露.

對高校而言，關注學生的心理健康，加強數據安全防護是數據驅動應用體育精準教學的底線和原則.其次，部分高校缺少專門的數據管理部門，收集到的數據仍存在外露的風險.一旦數據信息被用到其他途徑，可能會對學校產生一些不利影響.其三，數據處理的過程中可能會導致數據的完整性和有效性的缺失.收集到的數據會經過過濾、篩選、分類、標準化、應用等程序，體育數據的復雜性，處理方式的多樣性都可能會造成數據的缺失，算法決策也會造成一些弱勢群體處于不利的地位.

4 實現數據驅動應用體育精準教學的路徑選擇

4.1 建設體育精準教學保障機制

數據驅動體育精準教學模式的落實需要多方位的基礎保障才能持續推進，需要相關的保障機制來保證運轉模式.建立體育精準教學云平臺系統是實現體育精準教學保障機制的核心.精準教學云平臺系統是基于“人工智能、大數據”和智能設備為一體的綜合性服務平臺，有助于實現體育精準教學的科學化、標準化運行，通過及時了解學生的運動技能掌握情況從而精進體育教學方法.精準教學的云平臺系統是有基礎平臺、支持平臺與應用平臺構成，基礎平臺是指與體育精準教學有關的基礎設施建設，支持平臺是指在數字技術的大環境下建立正常運行需要具備的支持框架；而應用平臺則是體育精準教學的平臺系統所包含的公共服務.

目前精準教學平臺系統已經初步完善，在很多學校得到了初步的實踐應用，以安徽合肥市為例.合肥市包河區打造“智慧體育教學”項目，構建基于AI智慧教學系統的智慧體育教學模式、通過AI智慧教學系統的應用實現體育精準教學.首先，在采集分析學生基本運動數據的基礎上，根據學生個體情況安排相應的訓練內容，并在學生練習的過程中利用AI機器視覺算法，分析學生關節模型，進行人體姿態智能識別，通過腕部、頭部、肩部、腳踝等身體部位的動作，進行運動姿態對比，對違規動作實時提示，并對學生做的動作進行實時打分，讓運動變得輕松有趣；學生可以根據每次鍛煉的評分結果進行體育項目針對性訓練，在趣味運動的過程中感受身體素質的不斷提升.其次，將學生體育測試成績數據、校內體育鍛煉數據，居家運動數據統一上傳至一站式體育數據可視化分析平臺，為學校提供多維度個性化精細化的體育大數據解決方案.結合體育大數據分析，體育教師可以進行學生日常運動數據分析、綜合身體素質分析，建立學生個人體育素質檔案，并提供個性化鍛煉建議與運動處方，實現了體育教學的高效性.另外，在上海市學生體質監測中心也是通過大數據技術助力學生體質測試工作，旨在以客觀、精準的數據監測學生體質變化及生長發育情況.

無論是合肥市的智慧教學還是上海學生體質檢測的信息化都為其它地方學校體育精準教學提供了保障方面的啟示：（1）加強組織領導：數據驅動體育精準教學的推進離不開各級政府與教育、體育主管們部門的支持與指導，要充分認識體育精準教學的復雜性和多樣性，加強數據驅動體育精準教學的組織領導是高效有序推進的前提.高校層面要做好數據驅動體育精準教學的頂層設計，成立調研小組，制定數據驅動體育精準教學的建設指導性意見、總體規劃、推進舉措，實施步驟等文件，做到數據驅動體育精準教學頂層設計思路明確、注重實效.（2）完善監管機制：建立完備的數據驅動體育精準教學評價機制，在體育精準教學的評價過程中，要重點考查技能傳授與學生需求的契合度，多維度的評價體育教學效果，在學生學習效果、學習方法、課堂表現、技能達成度等方面細化評價指標，重點評估通過精準教學的學生身體素質的提高.（3）重視系統保障：推動數據驅動體育精準教學需要政府投入相關經費作為物質保障與經濟支持，重視數據驅動體育精準教學的智力支持.

4.2 提升相關人員體育數據素養

數據驅動體育精準教學過程中，相關人員的數據素養是影響教學決策和教學質量的關鍵因素.雖然數據驅動精準教學本身可以推動教師專業發展，但是為了使數據驅動應用體育精準教學發揮出最大的功能，高校應采取多種舉措提升相關人員的數據素養［12］.首先要養成數據驅動的問題意識，在認同數據價值的基礎上有效、及時感知數據所暴露的問題［13］，其次，注重對數據管理者數據思維和數據分析技能的培養，包括教師在數據“解讀”能力方面的培養，學校鼓勵教師在教學活動中應用數據來制定教學決策、實施教學過程和檢驗分析教學效果；學校組織團隊收集師生對于數據驅動應用體育精準教學的過程中存在的問題，從教師的實際需求出發，為教師在進行數據分析的過程中存在的問題提供專業化的理論指導，提升教師在教學活動中應用數據分析的意愿.另外，開設數據素養提升研修班，通過具體的案例分析，數據驅動應用體育精準教學的價值、意義以及具體的操作流程，同時結合參加培訓學員在具體的實踐中遇到的困惑，幫助其設計體育精準教學的思路和策略，提升教師在數據驅動應用體育精準教學的過程中的自我效能感.

湖州市長興縣金陵高級中學為更好地提升教師信息化教學能力，以數據驅動服務精準教學，從數據分析技能的角度出發，針對體育專業不同學科特點，開展以數據分析為核心的專題活動，活動中專家基于數據分析的試卷講評課、技術支持的聽評課、日常作業數據采集等3個方面提供了模式和典型應用案例，真正幫助老師解決實際教學問題，站在現代化技術的角度便捷而又精準地擊破教學難題，提升了教師對數據素養的認知，拓展了教學視野.

4.3 塑造“以生為本”的責任意識與決策意識

教育的過程就是對學生進行培養和塑造的過程.對學生進行一定的干預是非常必要的，但是在進行這些干預活動的過程中需要合理的控制一個度，并堅持以學生為中心，以提升學生學習效果為最終的根本目的.在數據驅動體育精準教學的情境下，學校要堅持數據信息只能用于教學的基本原則，提前告知師生數據應用的目的、方法.高校圍繞“用什么”“怎么用”“如何用”“誰能用”等問題建立公開透明權責共享的責任制度.在監督管理層面，通過積極宣傳、講座培訓的形式鼓勵師生自薦成為監督員，共同監督數據的收集和使用過程.在進行數據分析的過程中，師生要對數據保持理性思維，不能過分地依賴大數據.過分依賴數據信息可能導致在分析問題時出現錯誤，主要是由于智能技術中的算法偏見可能會導致決策發生錯誤；有時數據只能呈現表象的信息，例如學生進行技術練習的時間和次數不能反映出學生的運動水平，所以僅僅依靠數據也可能會陷入誤區.所以，在數據驅動應用精準教學的過程中，要明確數據技術的職能只是對教學決策、教學設計過程中的一個輔助和補充，幫助教師利用大數據技術改善自己的教學活動，教師一定要主動把握教學決策的主動權，而不能用數據替代自己的批判性思考.

5 結語

在當前健康中國和建設體育強國的背景下，數據驅動體育精準教學是我國學校體育改革發展的新方向.實現數據驅動體育精準教學的推進路徑不僅需要教育教學優化措施，也需要堅強的組織領導，堅決落實人才、網絡平臺等多種保障措施以達到有序的進行. 通過數據驅動體育精準教學的實施，打造一批準專業的數字體育人才、編著一批高質量的體育教材、提煉出一系列數據驅動教學的經驗做法，推動利用數據實現體育精準教學成為體育教學的主要方式，為學校體育發展貢獻力量.