人工智能賦能大學生體質健康的實證研究

劉贊 馮狄

摘 要：運用混合研究方法，探賾利用人工智能技術，提升大學生體質健康的實效性及人工智能技術支持的體育鍛煉態度的影響因素。研究結果顯示：8周人工智能體育鍛煉干預后實驗組學生體質健康成績顯著提高，而體育鍛煉態度出現下降。通過訪談發現，人工智能提升大學生體質健康的作用機理為：智能感知運動狀況，引導科學有效運動；個性化健身資源豐富，彌補體能薄弱環節；獎勵與評價機制完善，提升鍛煉自我效能；鍛煉極具便利性，促進養成良好生活習慣。學生體育鍛煉態度下降的原因為：人工智能功能缺陷降低了學生的持續使用意愿；社交恐懼導致學生逃避運動場景；人機交互的鍛煉模式缺失了學生的人際情感互動與體育樂趣。研究結果揭示了人工智能技術提高大學生體質健康的成因與使用人工智能技術體育鍛煉態度下降的可能性機制，為我國大學生體質健康治理與提升提供新的視角。

關鍵詞：人工智能 ?體質健康 ?體育鍛煉態度 ?實證研究

An Empirical Study on Artificial Intelligence Empowering College Students' Physical Health

LIU Zan¹FENG Di^2*

（1.?Department of Physical?Education ?Harbin Engineering University???Heilongjiang?Harbin 150006）

Abstract：Using the mixed research method， this paper explores the effectiveness of improving college students' physical health by using artificial intelligence technology and the influencing factors of physical exercise attitudes supported by artificial intelligence technology. The results show that after 8 weeks of artificial intelligence physical exercise intervention， the students' physical health scores in the experimental group have been significantly improved， while their attitude towards physical exercise has declined. Through the focus group analysis， the following reasons may contribute to the changes： intelligent perception of movement status， guiding scientific and effective exercise; rich personalized fitness resources， bridging the weak links of physical fitness; improve reward and evaluation mechanisms to enhance exercise self-efficacy;convenience of?AI?promotes the development of good lifestyle habits. The reasons for the decline of students' attitudes towards physical exercise are as follows： the functional defects of artificial intelligence reduce students' willingness to continue to use it; social fear leads students to escape?from?physical?exercise; and the exercise mode of human-computer interaction lacks students' interpersonal emotional interaction and sports enjoyment. The research results reveal the causes of the improvement of college students' physical health by artificial intelligence technology and the possible mechanism of the decline of physical exercise attitude by using artificial intelligence technology， which provides a new perspective for the governance and promotion of college students' physical health in China.

Keywords：?artificial intelligence ??physical fitness ??physical exercise attitude ??empirical research

人工智能是以信息科技為基礎，以基于大數據的復雜算法為核心，以對人類智能的模擬、延伸和超越為目標的高新科學技術^[1?2]。目前，人工智能技術在學校體育領域的應用正在初步展開。多數學者圍繞人工智能技術在學校體育管理、體育教學等多方面開展了卓有成效的研究，一致認為人工智能技術是新時代引領學校體育事業蓬勃發展的重要動力。然而，國內外大多數學者多聚焦于人工智能技術賦能體育教學與學校體育管理的宏觀引領，鮮有數字時代背景下人工智能技術助力大學生體質健康的實證分析。人工智能技術助力大學生體質健康的具體作用機理亟需明晰，現實應用問題亟待規制。因此，本研究將人工智能技術引入體育課堂，設計和實施了人工智能技術支持的體質健康研究實驗，分析人工智能技術提升大學生體質健康的實效性及影響因素，旨在為破解青少年體質健康持續下降問題提供新思路、新方法、新手段。

1 研究方法

1.1 實驗法

1.1.1 實驗設計與流程

實驗開始前，對參與實驗的大學生進行體質健康測試前測和體育鍛煉態度問卷前測，男生體質健康測試項目包含：身高、體重、肺活量、坐位體前屈、1000m、50m、立定跳遠、引體向上，女生測試項目包含：身高、體重、肺活量、坐位體前屈、800m、50m、立定跳遠、仰臥起坐，并記錄其體質健康測試總成績^[3?4]。

實驗過程中，實驗組采用天天跳繩APP實施干預，學生使用該APP進行為期8周，每周3次，每次30min的體育鍛煉。教師布置作業內容包含準備活動環節5min，動作練習環節20min，拉伸環節5min。

8周訓練后，進行體質健康測試后測和體育鍛煉態度問卷后測。為確保測試數據準確，不受無關因素影響，上述兩次體質健康測試過程中，參與者熱身后進行了10min的主動恢復，整個過程在某高校大學生體質健康測試中心進行。

1.1.2 實驗對象

本研究采用2×2前后對照實驗設計，實驗對象為某高校本科一年級學生，從研究對象中隨機抽取136人作為本實驗的研究樣本。所有參與實驗的大學生均為自愿參與，并簽署了一份知情同意書。

1.2 問卷調查法

根據研究需要，自行研制體育鍛煉態度問卷，分別在實驗前和實驗后對學生使用人工智能進行體育鍛煉的鍛煉態度進行測量。

1.2.1 問卷信度與效度檢驗

本研究借助于SPSS 26來分析問卷的信度與效度，檢驗系數a設置為0.05。問卷共發放136份，回收有效問卷121份。問卷共有23道題目，Cronbach a系數為0.971，大于0.9，問卷KMO值為0.884，大于0.8，巴特利特球形檢驗值為1851.822，顯著性水平為0.000。說明問卷的信度與效度較高，可以用于測量。

1.3 焦點組訪談法

實驗結束后，從實驗樣本中采用目的抽樣的方法抽取6名學生參加焦點組訪談，其中體測成績優秀者2名，體測成績中等者2名，體測成績不及格者2名。焦點組訪談采用兩組，訪談時長為40min，錄音轉換文本后運用Nvivo 12進行主題分析，用于分析與討論。

1.4 數理統計法

使用SPSS 26配對樣本t檢驗對實驗前后學生的體質健康總成績與體育鍛煉態度成績進行統計學分析，探討實驗組使用人工智能進行體育鍛煉前后在體質健康測試總成績和體育鍛煉態度上的差異。

2 結果與討論

2.1?體質健康成績

表1配對樣本t檢驗結果表明：前測與后測配對樣本相關性為0.828，相關性較高，大學生體質健康后測總成績平均值高于前測總成績平均值2.02分，且二者之間存在非常顯著性差異（P=0.000），差異具有統計學意義，說明使用人工智能干預學生體育鍛煉能有效提高其體質健康總成績。

結合學者研究以及訪談文本分析后發現，人工智能提升大學生體質健康的具體作用機理為：智能感知運動狀況，引導科學有效運動；個性化健身資源豐富，彌補體能薄弱環節；獎勵與評價機制完善，提升鍛煉自我效能；鍛煉極具便利性，促進養成良好生活習慣。

（１）智能感知運動狀況，引導科學有效運動。通過訪談得知，學生對于人工智能技術在運動中的智能感知功能評價較好，例如：“運動做完以后，它會顯示你這次運動消耗了多少卡路里，我感覺挺好”“它有的時候會告訴你呼吸頻率不平”。研究表明，人工智能其運動風險監控系統可為鍛煉者提供自身的心率、熱量消耗、呼吸頻率等生理指標^[5]，學生可根據心率隨時調整運動強度，使鍛煉者在運動過程中更好的監控自身生理狀態與調整運動強度。此外，訪談中學生還提及人工智能在智能感知鍛煉者各項生理指標的同時，還會感知動作準確性、步幅、步頻等信息，從而幫助鍛煉者在運動中積極調整，在提高運動質量的同時避免運動損傷，與傳統的鍛煉方式相比，其運動收益與效率得到了顯著提高。

（２）個性化健身資源豐富，彌補體能薄弱環節。訪談中有學生提到：“這種AI健身，你可以自己去搜索，比如說我想練腹肌，它能給你出相關的任務”“我覺得它有專門的分類，比如說你要練心肺，它有心肺挑戰精英”。說明這種人工智能與體育鍛煉相融合的形式能夠推動自適應學習發展，根據不同學生認知圖譜、學習風格、精準識別用戶個人體育鍛煉習慣，提供具有針對性的學習內容服務，滿足鍛煉者個人鍛煉需求^[6]，針對弱勢項目進行專項訓練，彌補個人體能短板項目，全面提高鍛煉者體質健康水平。

（３）獎勵與評價機制完善，提升鍛煉自我效能。焦點組訪談中的學生認為人工智能提供的連續打卡會獲得運動獎章的激勵手段，“可能會讓你有一些自豪感，會更加熱愛運動”，這種對鍛煉者身體能力上的肯定，增加了學生的身體自我效能。身體自我效能指個體對自身身體能力能否完成體育活動的信念水平^[7]。研究表明，大學生身體自我效能對身體活動達標及體質健康優良均有積極影響，對身體越自信的群體主動參與體育活動的意愿越強，自我效能感越高的群體，行為越自律，在運動鍛煉中的主動、自律與堅持最終可正向作用于身體活動及體質健康水平^[8]。

（４）鍛煉極具便利性，促進養成良好生活習慣。由訪談得知，部分大學生平常生活狀態為：“挺懶散”“除了學習就是玩游戲”“平常體育課不太重視”。 這種體育素養淡薄以及課業繁重加之電子游戲消耗業余時間導致了大學生嚴重缺乏身體活動，缺乏身體活動是影響體質健康的重要危險因素^[9]。使用人工智能健身APP為學生布置體育作業，使得學生自主鍛煉具有即時性，即使受天氣原因無法進行戶外運動時，也可以在室內進行自主鍛煉，一定程度上減小了環境對運動的限制。在焦點小組訪談中，受訪者就普遍認為使用人工智能健身APP足不出戶在宿舍就可以進行鍛煉，人工智能隨時隨地將身份變為體育教師，學生在“AI教師”指導下可隨時隨地進行自主鍛煉，在一定程度上增加了學生身體活動的次數與時間，減少學生在課業繁重的校園生活中的久坐行為，促進其養成堅持運動的好習慣，助力學生體質健康。

2.2 學生鍛煉態度成績

將統計數據收集并運用配對樣本t檢驗探索前測與后測學生鍛煉態度的差異性。統計結果如表2所示：

配對樣本t檢驗結果表明：前測成績與后測成績存在顯著性差異（P=0.018），差異具有統計學意義，前測成績平均值高于后測成績平均值6.34分。說明使用人工智能進行體育鍛煉后學生的鍛煉態度出現了下降。

結合學者研究和分析焦點組訪談內容，分析鍛煉態度下降的原因為：人工智能功能缺陷降低了學生的持續使用意愿；社交恐懼導致學生逃避運動場景；人機交互的鍛煉模式缺失了學生的人際情感互動與體育樂趣。

（１）人工智能功能缺陷降低了學生的持續使用意愿。訪談中部分學生提及到“人工智能識別功能比較差，經常識別不上”，更有學生認為使用人工智能進行體育鍛煉后感覺身體素質“提高不是很大”，這種由于人工智能技術功能缺陷以及學生個體體質差異造成部分學生對使用人工智能技術進行體育鍛煉的效果持懷疑態度，進而降低了用戶（學生）對于人工智能技術的感知有用性和滿意度。感知有用性在本實驗中的具體含義是指學生對人工智能健身APP的有用程度或者它能否帶來正向效果的感知。有學者研究發現，感知有用性和滿意度與用戶持續使用意愿具有正向相關關系^[10]。訪談中，大多數學生談及使用人工智能進行體育鍛煉的感受時都不可避免的提到了以上功能缺陷，而這些功能缺陷降低了他們對人工智能的持續使用意愿。

（２）社交恐懼導致學生逃避運動場景。分析訪談內容發現，大多數學生不愿意在人多的地方或者沒有同伴陪同的陌生環境使用人工智能進行鍛煉。另外，一些跪姿或者需要趴著的動作，會使他們“有點社恐”“賊尷尬”“怕被笑話”，可見學生自身的社交恐懼也是影響其鍛煉態度的重要因素。社交恐懼癥是指一個人對進入的公眾場合，預先感到的一種持久的、非理性的恐懼。一個有社交恐懼的人害怕自己做出令人難堪的舉止。雖然這種人意識到，這種恐懼其實是多余的，沒有理由的，但還是被恐懼所控制，要逃避可能有其他人在場的場合或引起“賊尷尬”的場景^[11]。實驗過程中實驗組的學生在使用人工智能進行鍛煉時大多數時間都是一人對一機進行自練，學生在公眾場合或者在沒有同伴陪同的陌生環境進行鍛煉時，當遇到“尷尬”的練習動作，心理上會產生社交恐懼，想要逃避鍛煉的場景，造成了鍛煉態度下降。

（３）人機交互的鍛煉模式缺失了學生的人際情感互動與體育樂趣。體育體驗與情感的互動常伴隨運動參與的過程不斷生成，正是由于人們在活動過程中通過與他者互動與感悟彼此的運動經歷，滿足了自身情感訴求，實現了彼此身心發展的情感撫育，從而反哺運動行為本身及身心健康發展^[12]。例如：訪談中學生提及同伴陪同體育鍛煉的感受時，大多數學生表示同伴陪同可以提供情緒價值，并且同伴可以在運動時起到監督的作用，讓運動更有效。其次，與同伴的言語交流會讓自己擁有更多的體育樂趣。研究表明，體育樂趣既可以直接促進兒童青少年的身體活動，也可以通過其他認知因素間接促進身體活動^[13]。然而，本次實驗過程中學生在使用人工智能進行體育鍛煉時大多時為單人練習，練習過程中無同伴陪伴，這就使得學生鍛煉過程中缺乏人與人之間的體育情感體驗與社交互動帶來的體育樂趣。本應以共享體育情感體驗滿足學生情感與興趣訴求的體育鍛煉過程，卻簡化為以代碼情緒填充運動過程的人機“對話”，這難免引起學生的體育鍛煉態度下降。

3 結語

未來的體育將進入人與人工智能共同協作的時代，人工智能的體育應用是我國未來體育發展的核心內容之一。通過人工智能技術支持的大學生體質健康測試實驗，厘析人工智能技術對大學生體質健康與使用人工智能進行體育鍛煉態度的影響，使用人工智能技術進行體育鍛煉干預后體質健康成績明顯提升，但體育鍛煉態度出現了下降，這與人工智能自身的功能缺陷、使用者自身的社交恐懼、以及人機交互的特殊鍛煉模式缺失了人際情感互動和體育樂趣有關。這提示學校、政府在推廣使用人工智能技術助力大學生體質健康時，不僅要看到人工智能技術助力大學生體質健康帶來的“糖衣”，更要全方位、深層次審視人工智能技術可能帶來的“炮彈”，家——校——企聯合改善人工智能技術的功能缺陷，不斷完善產品質量，教師要不斷探索教學方法與提高個人數字素養，培養學生體育鍛煉的興趣，同時要引導學生客觀看待個體形象。該研究由于受到筆者學術水平及其他客觀條件限制，缺乏較深層次的分析，未來還需完善，期冀為該研究領域建設添磚加瓦。

參考文獻

[1]孫偉平．人工智能與人的“新異化”[J]．中國社會科學，2020（12）：119-137+202-203．

[2]陳春燕，霍祿．人工智能異化的哲學省思[J]．長春理工大學學報（社會科學版），2022，35（S1）：100-104．

[3]李華．福建省16-18歲聾啞少年體質健康評價模型構建的研究[D]．福建師范大學，2019．

[4]宋立中．高校公共體育教學融入＂體能＂干預對學生體質健康的影響[J]．知音勵志，2016，（21）：8-9．

[5]尹志華，郭明明，賈晨昱，等．人工智能助推體育教育發展的需求機理、關鍵維度與實現方略[J]．成都體育學院學報，2023，49（02）：73-81．

[6]劉煒，彭俊，周柏玉．人工智能融入體育教育的價值辨析、現實審視與進路探析[J]．沈陽體育學院學報．

[7]閆孜晴，蘇暢，白玉，等．大學生身體自我效能對身體活動及體質健康的影響研究[J]．預防醫學，2023，35（06）：480-484．

[8]竇麗，陳華衛，盧恩杰等．視力殘疾青少年身體活動及其與運動自我效能的相關性[J]．中國康復理論與實踐，2023，29（03）：349-355．

[9]黃贊，周玉蘭，賀佳貝等．24h活動行為與大學生體質健康關系的成分分析[J]．中國學校衛生，2023，44（10）：1550-1554+1559．

[10]權英，馮晶輝，吳士健．移動健身軟件持續使用意愿的影響因素研究[J]．山東科技大學學報（社會科學版），2022，24（06）：78-87+104．

[11]黃珊．認知焦慮障礙[J]．人力資源，2017（01）：98-100．

[12]閻晉虎，于曉梅，張業安等．人機交互情景下的體育健康傳播：受眾風險與疏解路徑[J/OL]．廣州體育學院學報：1-11[2023-11-25]．