新興數字技術及裝備賦能職業院校體育訓練質量提升行動研究

朱照紅 張文賢

摘要：本文圍繞信息化時代AI人工智能、大數據、云計算等新興數字技術及其裝備如何賦能我國職業院校體育訓練質量提升的六大關鍵要素，開展體育訓練數字化轉型行動研究，對改革傳統訓練模式、優化體育資源配置、提升體育訓練質量，推動體育訓練校內校外訓賽一體，線上線下虛實互補，學校、社區、協會三領域協同推進數智體育訓練大生態課堂建設等具有重要意義。

關鍵詞：數字技術? 體育訓練? 行動研究

中圖分類號：G80文獻標識碼：A文章編號：1006-8902-（2024）-04-114-3-ZQ

據國家網信辦發布的《數字中國發展報告》顯示，2022年我國數字經濟規模已達50.2萬億，躍居世界第二。可見，一個以新興數字技術賦能千行百業為特征、以數字產業化、產業數字化為驅動的數字科技革命浪潮已然來臨。國家體育總局印發《“十四五”發展規劃》明確指出，加快推進以新一代科學技術為核心的數字體育建設，促進轉型升級，推動我國體育教育事業高質量發展。

1、新興數字核心技術

“十四五”時期是我國第四次科技革命關鍵階段。以智能化、信息化、集成化、定制化為標志的現代化和數智化體育訓練環境，為改革傳統體育訓練形式、提升體育訓賽效率，推動我國體育事業快速發展提供了契機。加快以大數據（Big Data）、人工智能（AI）、云計算（Cloud Computing）、區塊鏈（Block Chain）、物聯網（Internet of Things）、移動互聯（Mobile Internet）、5G技術和3R技術（VR、AR、MR）等為核心的新興數字技術的應用設計，以期賦能我國職業院校體育訓練質量提升。

2、我國體育訓練現狀分析

我國作為一個體育強國，在很多國際賽事中取得了驕人的成績，尤其在武術、乒乓球、跳水等賽事中不斷斬金奪銀。但我國又是一個數字體育起步較晚的國家，無論是學校體育訓練，還是全民健身運動領域，與西方發達國家相比還有一定差距，主要表現在體育環境建設、體育課程資源開發、體育師資建設、訓練活動組織、體育集訓和比賽、體育裁判和訓練評價等諸多方面。如環境建設方面，我國傳統體育訓練存在場館老舊、項目單一現象，很多“高、難、險”項目無法正常開展，且存在學生使用體育設施與社會開放時間之間的矛盾；一些非體育專業院系的訓練資源建設明顯落后其他公共學科，課標、課程、課件不能很好地支撐訓練目標達成，可共享的數字資源捉襟見肘；師資隊伍普遍存在結構不合理、校內師資實戰經驗欠缺，而外聘兼職教練獲得感、歸屬感不強烈等現象；訓練組織過程中因客體個性學習差異導致的理性認知、情感交流、意志達成、行動達標等方面不同步、不協調；比賽集訓方面，教練、技術、設備等專業化程度不夠高等，訓練缺乏針對性；評價考核方面一些院校體能測試停留在“一把尺、一張嘴、一雙眼”為主要手段的評價階段，裁判因自身情緒、價值觀、是非觀、職業水平等差異導致比賽結果不夠權威、不夠精準、不能及時公開，影響了比賽結果的公平性和公正性。

實踐證明，上述體育訓練與比賽中的諸多問題，在信息手段高度集成、數字化程度高度發達的今天，都可得到有效解決。近年來，國家相關部門先后出臺了《體育場館智慧化標準體系建設指南》《全國體育競賽管理辦法》等相關文件，通過社會各方協同治理，這些差距也正進一步縮小。

3、數字技術賦能體育訓練質量提升

3.1、數字技術賦能體育訓練環境建設

虛實一體數字生態體育環境建設包括以多功能一體化數字體育場館建設為主體的硬環境建設、以各種可穿戴設備為主的數字體育裝備建設、以各種虛擬軟件應用為載體的軟環境建設幾個方面。

（1）數字體育場館建設。根據中國體育場館協會發布的《智慧體育場館建設標準》（2022）描述，標準一體化數字體育場館建設包括智慧集成平臺、信息設施、運維管理、公共安全、競技設施、運營管理等六大系統。其中智慧集成平臺包括云端部署、數據引擎、數字大屏等功能；（2）信息設施包括智能停車、座位導航、廣告推送等功能；（3）運維管理則要求實現運維數字化，減少人力配置；（4）公共安全要求具有反恐防爆、應急響應、周界報警等功能；（5）競技設施要求聲學、照明、顯示及觀眾實時互動一體化，以全面提升場館體驗；運營管理要求實現場館運營高效低耗能、服務更加精準細致。

3.2、數字體育訓練裝備建設

數字體育訓練裝備建設包括數字體育器材和數字可穿戴設備兩類。其中數字體育器材主要有肺活量智能測試儀、仰臥起坐智能測試儀等50余種，它們通常基于工業級主板設計，Android、鴻蒙操作系統，支持人臉識別、一卡通、二維碼檢錄。智能可穿戴設備是一種將多媒體、射頻識別、無線通信等技術與人體穿戴相結合，按約定協議接入互聯網，實現用戶信息交互、健康檢測、體能訓練等功能的硬件終端。新型數字可穿戴設備可將人從頭“武裝”到腳，常見可穿戴設備應用與效果見表1。

3.3、軟件綜合體育訓練平臺

在很多院校的體育訓練中，部分運動項目由于具有較強對抗性，極易造成學生受傷，而未納入日常訓練；反之通過虛擬技術的運用，營造特定虛擬環境，則可大大減少體育訓練中的肢體接觸與碰撞，有效規避了意外情況的發生。數字體育網絡訓練常見平臺和軟件主要有天天跳繩、鯨魚體育、籃球訓練等；專業測評軟件有體測大師、嘻嘻體測、米修智慧體育、體語、易體能少兒體測、貝比壯體測、四川學生體測、華師體測等；數字場館管理軟件主要有中鼎體育館、易思普智慧體育等；其他各種虛擬專項軟件有虛擬健身房軟件、虛擬拳擊軟件、虛擬瑜伽軟件、虛擬滑雪軟件、虛擬自行車軟件、虛擬跑步軟件等；可用于自主開發建模的軟件有Unity 3D、Solidworks、3D Max、Python等；納米數據等大數據分析軟件還提供足球、籃球、網球等賽事，包括即時數據、歷史分析數據、即時指數、動畫直播、資料庫等全面賽事數據服務。

4、數字技術賦能體育訓練師資建設

體育師資問題一直是困擾我國職業院校體育訓練的難題，大數據和人工智能技術的飛速發展使這一問題迎刃而解。數字師資包括教師的數字化和數字技術的“教師化”兩方面。前者強調對體育教師信息化、數字化訓練能力的要求，教育部發布的《教師數字素養》指出，教師的數字素養是指教師適當利用數字技術獲取、加工、使用、管理和評價數字信息和資源。后者強調基于AI人工智能技術、大數據技術和先進制造技術為基礎的聊天軟件和機器教練在各種體育訓練中發揮的巨大作用，它們借助各種可穿戴設備和視頻跟蹤系統完成體育項目的動作采集、分析、研判并自動生成最佳訓練方案，彌補了線下師資緊缺、教練不夠專業的不足。如基于大數據基礎的AI機器人可以在各類體育賽事中充當教練員和裁判員，“他們”不僅可以傳授體育比賽技巧、競賽規則等系統知識，而且可以發揮其高速計算能力和大數據分析特長來充當裁判。在第31屆世界大學生成都夏季運動會上，一款名叫“蓉寶”的機器人，由于搭載了視覺高精度導航技術，具有高度靈活的避障技能和障礙物檢測技能，它不僅能為獲獎運動員們精準地送上獎牌，而且還具有引導帶路、語言翻譯等服務功能。

5、多元數字測評系統建設

多元數字測評系統以運動員歷史數據和各級各類體育賽事記錄數據庫為基礎，利用人工智能可穿戴設備，對運動前、運動中和運動后的實時生理參數進行收集、處理、分析和研判，既能有效地提高運動訓練效果，又可及時預警和干預，預防運動猝死。多元數字測評系統通常包括健康體能監測與專項運動能力評估兩類，基本架構如圖1所示。

運動健康體能檢測系統主要用于分析運動員疲勞強度和健康的關系，客觀評估運動員訓練的安全性和上場資格。該系統由各種生理指標數據采集與處理、數據分析及建模、數據存儲及可視化、疾病監控預警等核心環節構成。系統采集的數據一般分為生理數據和運動數據等兩個方面。生理數據包括心率、血氧、血壓、疲勞程度、汗液分泌等綜合生理數據。運動數據具體包括外在運動狀態等的識別，如步頻、上下肢動作位置等。

專項運動能力評估是通過大數據手段對運動軌跡進行記錄，以便教師對運動員的運動技能、運動技術或集訓潛能等方面進行評價。通常分為運動能力評估、運動技術評估及AI教練合作能力評估等三個方面。其中，運動能力評估主要判斷個體體能水平、肌肉力量、靈敏度、平衡能力、柔韌性等，它通過人工智能捕捉人體運動信息，重建人體三維模型，精確計算運動員各項運動指標，為其提供個性化訓練計劃以改善后期訓練方案。運動技術評估用于評估個體運動技術水平，及時反饋訓練達標情況，通過大數據分析，查擺原因，提升運動技術和戰術。包括基本動作技術、專項運動技術、比賽技術等，該評估指標可以用于判斷個體在特定運動項目中的技術水平。AI教練合作能力評估側重“人機一體”的吻合度分析，即智能機器人教練在于運動員反復陪練過程中，能準確找到運動員自身“短板”和技術“優勢”，同時根據數據庫中隊友訓練數據及對方團隊比賽的歷史數據，及時制定或調整最優訓練方案，以補短板助強項。

綜上所述，通過解構傳統體育訓練六要素，對標國家及相關行業體育訓練標準，發現傳統體育訓練存在關鍵問題，通過大、智、移、云、物等數字技術及體育裝備的介入，用行動導向的研究方法，構建了旨在提高我國職業院校數智體育訓練質量的，校內校外訓賽一體，線上線下虛實互補，學校、社區、協會三領域同步推進協同育人的數智體育訓練大生態課堂。

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