Uniijoy數字化健身操舞系統在高校體育教育專業中的教學應用研究

摘要：為了落實《中國教育現代化2035》等文件精神，服務國家戰略的需求，以教育信息化推動教育高質量發展，引領教育現代化。從高校健身操舞課程數字化教學實踐出發，在數字化信息采集和AI圖像識別的智能化應用平臺中，實現智能化教學示范、互動性教學指導、體驗式課后作業和智能化圖像識別考核的教學過程，創設基于Uniijoy系統的健身操舞數字化教學環境。本文運用文獻資料法、問卷調查法、測試法和數理統計法，從課前準備、課中教學、課后評價三方面闡述Uniijoy系統在健身操舞數字化教學中的優劣勢，得到以下結論：通過Uniijoy系統進行健身操舞數字化教學，不僅能提供前沿的教學資源，還可提供多樣的教學組織形式，為學生帶來沉浸式課堂體驗，解決教學過程乏味等問題。（1）授課教師配合AR虛擬教練進行授課，將有更多精力應用于教學指導，可以完成傳統教學不易完成的內容；但缺少了眼神等非語言方面的交流；（2）可穿戴設備可以實時反饋學生在課堂中的運動狀態，采集學生運動過程中的健康相關指標，為學校科研提供可靠數據。AI評分智能糾錯在課后提供公平、準確的客觀評價，量化學生平日成績并檢驗教學效果；（3）健身操舞數字化教學需要提高教師的“雙技能”水平，包括專項技能水平和數字化教學技能水平。

關鍵詞：健身操舞課程" 可穿戴設備" 數字化教學模式

1、引言

隨著教育技術的發展，學生的學習方式正以驚人的速度改變著，傳統課堂也正在逐步向混合式學習方式轉變。數字化教學模式是指線上教學與線下教學相結合，包括教學空間、教學時間、教學方式和教學評價四方面的混合，實現“1+1＞2”的效果。近幾年，隨著疫情常態化，如何依托網絡對學生展開教學，將線上教學與線下教學進行有效的銜接，實現兩種教學模式的優勢互補，成為當下教學創新的熱點話題。高校開始重視網絡課堂和智慧學習，對此各大高校也陸續完成了各自的網絡教學平臺建設，但其教育資源依舊是教材上的舊知識，把書本知識“照搬”上網的情況十分普遍，整個網絡教學流于形式，鮮有可供學生進行自主學習的資源。陳舊的課堂教學內容和學習資源并不能滿足學生的發展需要，依靠當下互聯網平臺教學資源的數字化教學模式的一些特點和創新之處有利于高校的教學。

2006年國家頒布《2006-2020年國家信息化發展戰略》提出大力推進信息化技術發展。2012年，國家頒布了《教育信息化十年發展規劃（2021-2020年）》，強調了信息技術對教育的支撐、引領作用。《中國教育現代化2035》中強調加速推進教育信息化、教育現代化，構建高質量教育體系，從而提高國民素養。2020年7月，國家發改委發布了《關于支持新業態新模式健康發展激活消費市場帶動擴大就業的意見》中明確說明：“大力發展融合化在線教育，構建線上線下教育常態化融合發展機制，形成良性互動格局。”并提出勇于探索創新，圍繞課程和教學改革目標任務，結合本地情況，選擇適宜的教與學新模式。

健身操舞起源于有氧健身操，它是在有氧健身操的基礎上結合各種風格舞蹈、健身項目及其它輔助器械，以有氧、抗阻、伸展運動為基礎，逐步形成的健身課程體系。Uniijoy是目前國內領先一款針對健身操舞課程的數字化教學系統，包括線上互聯網教學、線下實體教學以及平臺數字化信息采集三部分，實現數字化教學，具有“標準化”、“科技化”、“數字化”三大特點。

2、Uniijoy系統在高校健身操舞課程課前準備階段的應用分析

基于Uniijoy數字化系統開展的健身操舞數字化教學開展的前期準備包含在思想意識、能力兩方面。思想意識準備是指教師能否正確看待數字化教學、接受并采用數字化教學對學生進行引導，讓其投入到教學課堂中去；能力準備是指教師在開展數字化教學時是否具備合格的“雙技能”水平，能夠順利地完成一節有質量的健身操舞課程。根據教學大綱的要求，對課堂教學進行整體性的分析，包括該運用哪種教學方式，從教師的角度、學生的角度考慮該怎樣的教學過程才能最高效促進學生對教學內容的掌握，實現知識的遷移。教學媒體作為教學條件變量的重要部分需要進行特別的思考，教學媒體提供的技術支持是開展數字化教學的重要保障。

通過前期對各高校的專家和一線教師的問卷調查可知（圖1），絕大多數的專家和一線教師愿意采用數字化教學的方式來進行授課，僅有7.55%的教師還有些猶豫。

2.1、突破傳統教學模式教學目標的確認

在教學過程中，我們的教學設計與教學活動始終圍繞著實現教學目標而進行。傳統教學的模式下，我們無法掌握學生們課前預習、課后復習和繼續學習情況，如何合理利用Uniijoy數字化系統，有效實現課堂教學的繼續延伸，是信息技術與教育模式深度融合的實現途徑。

配合數字化系統開展健身操舞課程的最終目的是有效提升絕大部分學生學習的深度，而不是去建設數字化的教學資源以及花樣翻新的教學活動。本研究在對相關教育學專家的訪談中了解到，學習是學習者主動參與的過程；是循序漸進的經驗積累過程。對于學習而言，教學就是學習的外部條件，有效的教學一定是依據學習的規律對學習者給予及時、準確的外部支持的活動。我們不要被所謂的學科不同、教無定法等表面現象所迷惑。我們必須根據實際情況進行最優化的處理，因為我們可能不一定具備開展最佳教學所需要的前提條件。

本文的創新旨在于后疫情時代，大力發展新科技的教學運用，信息融合技術對高校健身操舞數字化教學模式的實踐應用，教學指導與完整示范同步進行，運用多媒體手段提升教學的沉浸感和互動性，通過運動穿戴設備和應用軟件完成授課全過程的心率監控于數據采集，為有效地分析健身操舞實踐課的教學評估提供量化依據，為數字化教育的“新體藝”賦能。

2.2、順應數字化時代教學內容的選擇

教師、學生和教學內容是教學過程中的三個重要組成因素，新穎的教學模式中教學內容的選擇不再是教師想教什么，而是學生想學什么。教師與學生一樣，是教學過程中的主體之一，必須根據教學目標以及學生愛好來協調教學內容，起到“點播”與“引導”的作用，以此提高教學質量。在日常的健身操舞教學中，技術教學為主，但經常出現授課內容單一的問題，不同年級的學生一直在學習相同的課程套路，這不僅不能最大程度地發揮教師的教學水平這也容易使學生們對健身操舞的認知不全面，失去學習的興趣。所以，我們需要通過一種不同的教學方式，來提高學生們的學習效率。

健身操舞的課程分類是多樣的，包括舞蹈類、訓練類、伸展類等。為學生進行相關內容的普及是容易實現的，但能夠同時掌握并教授多種風格的課程內容對教師有極大的考驗，當學生的需求不一時，教師很難同時滿足學生們的需求。

Uniijoy系統定期更新可共享的前沿教學資源和提供領先全國的優質導師資源進行標準化的課程教學指導，既可以通過健身操舞項目優質的教師團隊定時上傳最新流行的健身操舞相關課程，又可以由各院校上傳自己的特色課程，實現全國院校共享統一標準的教學資源，同時增加學校之間的交流，打破目前體育教學資源不平衡的現狀，為各高校教學內容的安排提供了多樣化的選擇。

3、Uniijoy系統在高校健身操舞課程課中教學階段的應用分析

教師與學生當前每天都處在信息化和數字化的生活環境中，針對學生們的需求，教師需要從多個維度出發進行針對性的服務，需要為學生們提供沉浸式的教學環境。通過將以技術支撐的教學場景與傳統教學場景相融合，在數字化教學平臺的支持下，形成課堂教學、課程互動、課堂反饋的通道，促進學生、師生之間的溝通，見圖2。

3.1、數字化教學便于革新教學組織形式

數字化教學就意味著教師將信息技術作為師生教與學的認知工具，針對不同的教學目標和教學對象，以怎么樣的教學形式，用哪些教學方法是課堂的重點，融合了教與學的過程。

想要提高學生們在課堂中的學習動機，教學組織至關重要。為了讓學生達到較高層次的認知，僅通過教授基礎知識是不夠的。

（1）線下主導教學，數字化平臺提供服務。

平臺能夠為教學提供豐富的教學資源是開展數字化教學的前提，我們推薦的數字化教學是希望把富有特色的教學資源通過數字化平臺提前分享給學生，讓學生們根據自己的興趣愛好來選擇課程內容，讓每個學生都盡可能有充足的準備走進教室，從而激發學生們的學習興趣，保障課堂教學的質量。在課堂上我們的講授部分僅僅針對重點、難點，或者同學們自主學習過程中反饋回來的共性問題。

（2）數字化平臺主導教學，線下提供服務。

雙師教學最早是通過錄制優秀教師的課堂教學內容，并刻成光盤發給落后地區的學校用于協同教學，部分替代了教師的現場教學任務。而數字化教學的“雙師”教學是基于AR增強現實技術實現的。AR增強現實技術在高校健身操舞課程中主要運用在創建不同的教學環境，隨時將教練跟練影像進行投影，通過云端算力、邊緣算力將心儀教師的影像投到學生身邊，線上直觀展示教學內容并進行授課。學生們跟隨線上教師進行學習，線下由本校的教師配合主講老師開展教學與服務。各類課程的明星教師們只需提前將相關課程套路錄制好并上傳至Uniijoy系統即可，方便授課教師在上課過程中隨時尋找、使用。虛擬版的“雙師”授課，打破了空間的限制。

AR虛擬教學雖然在教學方面提供了便捷，但缺少了同學與教師之間在口令、眼神等非語言方面的互動。與前一路徑相比，最大的區別是教師角色發生巨大改變，承擔了更有意義的工作，包括技術動作的指導與保護、對學生進行督促、激勵、陪伴以及情感交流等方面。

通過Uniijoy系統AR技術實現的虛擬教學可以為國家師資水平落后的院校，特別是西部地區提供強有力的支持。既滿足了學生們的課堂需要，又提升教師的專項水平。

3.2、數字化教學能夠靈活選用教學方法與技巧

實施數字化教學的條件之一，需要多媒體教學手段來提供便捷。提前投屏選用的健身操舞視頻教材，解放教師的部分示范作用，將更多精力投身于提示和講解中。穿戴設備的實時數據將利用多媒體軟件進行投屏，動態的數據顯示使教師能實時了解學生情況并給予第一時間的反饋，而學生也能及時了解自身情況，并做出相應調整。

運動可穿戴設備可以為運動強度的實時反饋提供省時、省力的幫助。傳統教學中，我們評價課程內容的運動強度最簡單的是觀察學生們當下的狀態，其次是測量心率，前者得到的結果并不客觀，而后者存在費時的問題，并且有的學生出于自尊心，在心率數值報備的過程中會有所偏差。

通過小型腕部/臂部穿戴設備（Heart Rate Monitor）的傳感作用，采集課堂上學生每一時刻的心率，給予實時反饋，記錄整堂課的實時心率數據，最后將師生整堂課熱量的消耗和平均心率生成排行榜，并呈現可視化折線圖表，有效明晰此次課程的教學效果，看清運動過程中心率變化曲線，以及特定訓練板塊的靶心率是否準確等直觀分析。其中數據的變化也是師生進行階段性自我評價的過程。

3.3、數字化教學促進實時教學反饋

為了讓我們設計的教學活動更加具有針對性，通過教學平臺或小程序開展一些在線測試成為可采取的手段。如果我們把這些小測試的結果作為過程性評價的重要依據，這些測試活動還會具有學習激勵的功能。

（1） 搭配可穿戴設備，建立學生個人檔案。

Uniijoy系統具有數字化的特點，主要體現在該系統自帶統計數據的功能，搭配Uniijoy臂帶，對身體健康指標進行監測并記錄，存入大數據平臺。心率、血乳酸等生理生化指標目前被用來評估訓練中的運動負荷強度。其中最簡單常見的就是對心率的監測，Uniijoy臂帶正是如此。（圖5為Uniijoy臂帶）

在本文中，心率測量的精準度我們用測量精度和相對心率誤差來評價。對運動心率測量最準確的是橈動脈測量脈搏，但存在運動過程中測量有一定的局限性，我們將用Polar心率帶代替。

為研究Uniijoy臂帶對心率采集的準確性，本文以健身操舞訓練類課程為例，在正式測量前進行預測量，測量選用的訓練套路中核心、上肢、下肢訓練的平均心率分別為103bpm、130bpm、183bpm，根據美國運動醫學會運動等級劃分表（表1），核心訓練、上肢訓練、下肢訓練分別代表低、中、高強度運動。

由表2可知，無論在何種運動強度的狀態下，使用Uniijoy臂帶測量得到的心率值與Polar心率帶測量得到的心率值均具有高度相關性。使用Polar心率帶和Uniijoy臂帶測量的心率數據與橈動脈測量心率之間相關系數分別為0.98和0.92，并且" " P＜0.01，具有非常顯著的相關性。在不同運動強度的運動狀態下，ICC值分別為0.91、0.88、0.81，且P＜0.01。

由表3可知，Polar心率帶測量靜息心率的平均精度可以達到99.72%；Uniijoy臂帶測量靜息心率的平均精度可以達到99.30%。兩款設備采集靜息心率均有很高的精度，且Polar心率帶優于Uniijoy臂帶。

由表4可知，隨著運動強度的不斷增大，心率誤差和測量精度方面并沒有相同的變化趨勢，始終保持在99%左右。說明Uniijoy臂帶無論在何種運動強度狀態下測量心率，都能保持極高的測量精度和極小的測量誤差。

雖然與實際心率有所差異，但可穿戴設備在課堂中的使用能夠讓學生發生行為改變。當Uniijoy系統的界面個人信息呈現不同顏色時，代表著學生達到了最大心率的不同百分比；課程結束后的排行榜與折線圖容易激發學生之間的競爭意識，在課堂中更加在意自己的運動數據，向著不同“級別”的顏色發起挑戰。在科技產品的加持下，明顯增強學生在課堂中的體驗感。

4、Uniijoy系統在高校健身操舞課程課后評價階段的應用分析

根據四種不同教學評價形式的邏輯分類（課程負荷評價、訓練效果評價、教學指導評價、學生反饋評價）對專家們進行了問卷調查，得出結果如下所述。（見圖8）專家們認為，在開展健身操舞數字化教學過程中，突出學生作為課堂教學的主體，以學生的反饋評價最為重要，其次是教學指導評價和課程負荷評價，間接反映了學生們在整堂健身操舞課中的課程體驗，最后為訓練效果評價。

4.1、數字化教學強調過程性的教學評價

課課后評價在數字化教學過程中占據重要地位，AI人工智能技術主要運用在高校健身操舞課程中課程評價方面。為了檢驗學生課堂中的學習成果，學生需要在課后規定時間內通過互聯網平臺上交課后作業。教師們則需要檢驗學生是否獲得了良好的學習能力，包括語言表達能力、獨立思考能力、組內寫作能力的提升等。這樣才能更好地發揮數字化教學的優勢，多方向地促進學生認知目標層次的提高。

Uniijoy系統能夠提供公平準確的客觀評價。借助Uniijoy臂帶對教學過程中心率數據的采集，用于評價當前的課程內容是否達到課程負荷的預期目標；其次，平臺中的AI功能基于人體骨骼點的端到端進行動作識別，對課后作業、階段性考試中動作規范和節奏控制進行糾錯與評價。AI技術的精準識別，提升了評價的客觀性和科學性，輔助教師完成課程評價，解決了線上考核無法客觀評價動作標準、線下考核工作量大的問題。

4.2、數字化教學注重發展性的教學評價

目目前包括互聯網、大數據、人工智能在內的新興信息技術正在與高校教學慢慢融合，改變了傳統的教學理念和教育方式，既促進了實現教育公平，又提高了教育質量。Uniijoy為助力學校建立現代化健身操舞教學平臺提供技術支持。在互聯網技術的支持下，Uniijoy系統可提供體感互動練習和現代化AI評分智能糾錯，收集數據標準化考試打分，讓學生的平日成績得以量化。

在Uniijoy系統中它不僅設計仿生學、生物學還包括數學邏輯、自動化等多門學科。不同于傳統的健身操舞過時、匱乏的課程內容，在互聯網技術的支持下，Uniijoy系統可定時更新課程資源，同時提供現代化AI評分智能糾錯，收集數據標準化考試打分。

通過AI動作捕捉進行“墻來了”等娛樂活動進行練習，難度循序漸進，要求動作的標準。AI骨骼點可以進行動作糾錯，通過高精度的算法為學生課后作業的套路動作打分，提供了公平、準確的客觀評價，讓學生以該系統的評分為準，截圖并上交，平時成績得以量化。在進行AI動作糾錯和階段評價的過程中，平臺操作界面顯示了學生的實時心率、骨骼點位置等實時信息，在評價過程中學生可以在教師的監督下自己進行操作，增強了學生在課堂中的操作感和科技體驗感。

5、結語

對于健身操舞數字化教學，在Uniijoy系統輔助下不僅能提供前沿的教學資源，還可以基于AR、AI和可穿戴設備提供多樣的教學組織形式，解決教學模式單一，教學過程乏味，教學資源匱乏，平日成績無法量化等問題。滿足學生多樣化需求，增強了學生自主學習能力，同時帶來沉浸式的課堂體驗感。幫助教師提升教學能力以外的“雙技能”水平，包括專項技能水平和數字化教學技能水平。可穿戴設備實時采集的健康相關指標，為學校科研提供可靠數據。

數字化教學模式下重新定義了學生與老師的角色，建議多開展健身操舞數字化教學的相關研討會，有助于拓展教師的教學思維，可以通過新穎的教學方法，設計多層次目標的教學內容，培養學生們能力和興趣。對于Uniijoy系統方面，建議繼續研發并擴充AI人工智能的更多，包括課堂評價、語音識別等等，彌補課堂教學中師生在眼神等非語言方面交流的空缺。其次，讓該系統不僅應用于學生端，也可以應用于教師端，可以作為教師授課技能的評定。

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