“四化”轉型：AI賦能體育課堂精準化教學的應用探索

蔣新成 朱玲

摘? 要：《中國教育現代化2035》提出在教育領域中要積極探索AI人工智能及數字化技術應用方式，實施“教、學、評”一致性教學，推動人工智能與教育教學的深度融合。本文首先闡述了數字化課堂的定義及意義，然后提出了應用AI人工智能技術助推體育課堂精準教學的“四化”轉型，即形成實現學生運動數據的實時化、構建運動技術學習的可視化、助推教師教學評價的循證化、實現教學空間重構的系統化。以期通過AI人工智能技術監測課堂數據與教學過程，提高教師在教學中的評價反饋與調控能力，針對學生個體差異做到因材施教實現精準教學，從而實現打造高效體育課堂的目的。

關鍵詞：AI技術；人工智能；體育教學；智慧課堂

中圖分類號：G623.8? ? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1005-2410（2024）06-0081-03

2024年政府工作報告提出“加快新質生產力發展，深化大數據、人工智能等研發應用，開展‘人工智能+行動”。這為教育發展帶來了新的機遇與挑戰，教育部部長懷進鵬指出，對教育系統來說，人工智能是把“金鑰匙”，它不僅影響未來的教育，也影響教育的未來。當前人工智能技術的快速應用，正深度影響著人們的工作生活與思維方式，尤其是以ChatGPT為代表的人工智能應用于各個社會行業，也正逐步改變著當前的教育教學方式。中共中央、國務院2019年聯合印發了《中國教育現代化2035》，報告中指出：“要緊貼時代數字發展趨勢加快信息時代的教育改革，應用數字信息技術創設一體化的智能教育教學、管理服務平臺，建設新時代的智能校園。運用現代數字信息技術改進人才培養模式，滿足當今教育規模化和教育個性化的融合發展，建立新型的人工智能教育服務輔助監管體系，構建數字教育資源共建共享機制人工智能教育平臺，推動教育教學高質量的發展提升，使之形成現代數智化的教育管理和監測體系，促進教育現代化的精準管理和科學決策”，加強人工智能與教育教學的融合是未來教育發展的必然趨勢。如何應用AI人工智能技術提高體育課堂的精準教學，促進師生教學的高效化與深度學習，正成為未來智慧教學的生長點。

一、形成學生運動數據的實時化

《義務教育體育與健康課程標準（2022年版）》[以下簡稱《課程標準（2022年版）》]明確提出，體育課堂教學要有一定的強度和負荷，學生在體育課中的平均心率需為140～160次/分鐘，且其個人運動密度應不能低于50%，群體運動密度也不能低于75%。AI技術可以依托學生的體育學習目標，在教師的“教”、學生的“學”過程中反饋出學生的各項運動數據，并且可根據學生的學習節奏和運動強度或心率變化，盡快調整學習內容與練習密度，從而根據學生個體需求，制定調控個性化的科學鍛煉體育教學內容。《浙江省中小學體育與健康課程指導綱要》[以下簡稱《省綱要》]對當下中小學體育與健康課程教學與體育課堂評價提出了不同程度的要求（表1），體育教學過程的數據可以通過智能手環等一些智能運動穿戴裝備，采集教學過程中學生的心率、脈搏等運動強度數據，及時發現學生運動強度等問題。

眾所周知，體育與健康課程其教學主要的鮮明特征是以身體練習為主要手段，在體育課堂教學中要突出“精講多練”，強化學生的練習密度和運動負荷。美國教育家艾倫·C·奧恩斯坦（AllanC.Ornstein）在《課程論》中表示，評價的主要功能是導向明確，AI人工智能技術使教學評價精準化成為了可能。《課程標準（2022年版）》中教學評價包括學業評價、過程評價、綜合評定等，特別大單元教學背景下其評價是以新課標為依據，以教學目標為落腳點，它關注學生學習運動項目的全過程，通過對學生學練過程“畫像”，提升學生運動技能學練效果，最終促進學生核心素養的發展。評價的針對性是指在課前可以根據不同類型學生運動能力的發展情況，不同類型運動項目的難易程度設計大致的評價方案，使教學過程更加清晰，學生更加容易理解教學內容，可以依據《省綱要》“學練三個一”的要求，在教學小組化中進行評價，學生分別要有不同的評價。評價的準確性是指教師應在學生練習、展示、比賽中給予即時的正確評價，例如以前在日常的課堂教學當中，僅僅通過教師個人通常只有主觀模糊的評價，很難對所有學生進行精準評價，通過AI技術的輔助能為每名學生某個動作技術的練習次數、練習時間、成功次數、跑動距離等提供準確的依據（圖1）。

例如，筆者在參與寧波市和銀川市兩地大單元教學聯合教研活動中，在執教《田徑：蹲踞式跳遠》《足球：運球+傳接球的練習方法》這兩次展示課時，利用智能手環、AI設備采集學生的運動心率、動作軌跡等數據，實時呈現學生在課堂學習過程中的各項運動數據及動作技能軌跡，并實時投屏在大屏幕上，使體育教師能及時全面地了解到每位學生在課堂中練習的相關運動數據，以便對全體學生或個別學生運動情況進行及時調控，確保學生始終在一個科學健康合理的運動負荷區間進行學習。

創新應用AI技術建設人機交互、虛擬智能技術下的體育教學組織形式，可實現課堂教學、校內競賽、課外鍛煉、健康評價四維一體的云端智能體育平臺。同時教師還要設計好課程內容與形式、運動技術個人學習、課外運動處方，實現教師在線評價，以此增強師生互動，實現AI數字技術學習的多重互動，并在此基礎上尋求適合個人動機與自我調節的體育個性化學習模式。

二、構建運動技術學習的可視化

AR和VR是人工智能領域使用較為典型的數字化技術，通過數字模擬技術使學生置身于一個虛擬的現實學習且生動形象的教學情境之中，其高度的相仿原理和逼真性，易激發學生的好奇心和探知欲。特別對于一些復雜的運動技術，教師可能不便講解或無法直觀演示，可以通過AR和VR技術，讓學生模擬真實技術，置于一種逼真的學習情境當中，有助于學生更加直觀和快速了解和掌握一些復雜的運動技術。在傳統的課堂教學中，對一個技術動作的學習，大部分需要教師進行動作示范與語言反復提示，學生處于一種比較模糊的“依葫蘆畫瓢”的模仿過程，時間消耗大，效果弱。但在AI體育課堂中教師可以通過視頻播放、動作細節拍攝、改變播放速度，為學生呈現該動作全景式模式，直觀、具象，能清晰地為學生建立正確動作的理解與認知，為科學準確的評價奠定基礎。

例如，足球教學中，使用VR眼鏡，讓學生在虛擬環境中親身體驗點球撲救的動作；并且可以借助AR技術，將普通的技術動作分解并轉換為三維立體圖像，使得對運動技術的評價更加直觀化，也有利于讓學生從多維角度觀看動作細節，加深記憶與理解動作技術。隨著AI人工智能技術在教育領域當中的不斷普及，VR、AR數字技術應用于體育教學越來越廣泛，在一些體育科研院所和競技訓練當中的自適應學習得到重視，但目前因為價格因素在一些基層學校尚未普及，但越來越多的城市學校已經開始嘗試應用，目前使用反響普遍較好。

又如《足球的正腳背運球的練習方法》一課，在傳統的教學過程中，對學生技術動作進行點評時，通常采用示范與模仿，對于個別學生反復強調，但其學習效果較差。采用AI技術的同時利用希沃批改功能進行點評，讓學生清晰直觀地看到自身動作，找到需要改進的動作，并做到及時改正、反復練習、反復對比、反復改進，最后達到要求。運用AI體育課堂將足球正腳背運球的動作進行拆解，反復播放動作細節，給學生視覺沖擊，讓他們明確學習目標的各個細節。這樣利用AI數據分析的可視化課堂，讓學生在進行學習時有了更直觀的依據進而實現精準化教學。

三、助推教師教學評價的循證化

在體育教學中采用AI人工智能技術，能利用其快速實時的數據采集能力，甚至通過對學生個體的人面部識別，還能捕捉和采集到每一名學生的實時運動數據，在云計算平臺即時計算反饋學生在體育課堂中的人體運動變化，能為學生生成個人或者群體的運動數據詳細報告，并基于數據循證能及時自動地進行數據分析與反饋，形成數字化的體育教學評價與診斷的體系。AI人工智能技術能夠完成“采集監測數據、確定教學評價指標，建立符合體育課程學習的科學化和精準化評價模型”。在日常運用較多的有心率監測、運動視頻成像技術兩種AI體育課堂的教學方式。在教學過程中，只有在學生了解學習當中的相關數據指標，在明確學生學習目標的基礎上，才能開展科學有效的教學評價，同時真實的評價需要來自課堂及時有效的反饋。在傳統體育課堂當中對學生的評價主要有自我評價、他人評價、教師評價三種形式。而三者的評價依據是什么，一般都是根據個人的主觀能動性進行評價，其中，教師由于受個人的主觀意識影響，評價的精準性相對不足。

例如在國家學生體質健康標準測試中，具備AI人工智能的視覺分析技術儀器、各類自助測試套件，能在學生測試體質健康數據中心實時分析學生的運動姿態、成績指標，能夠幫助學生50米跑、立定跳遠、仰臥起坐等項目改進技術，除了能使測試成績的評價更加精準，還有助于學生改進動作提高測試成績。

例如筆者執教《足球：正腳背運球》一課，學生心率快慢是判斷體育課質量的一個重要指標，尤其是在耐久跑課中，心率的把控能使課堂變得更科學。在傳統體育課程中，教師只能憑借自己的教學經驗進行教學，無法監測學生的課堂情況，對學生進行及時反饋，同時也無法科學地把控課堂教學的真實有效性。在AI體育課堂中能實時監測學生的心率及各運動數據變化，教師可實時監測學生的心率變化，若有心率超出時，系統大屏會有紅色提醒，教師能基于實證數據對每位學生做出客觀真實的評價，實現精準教學，因材施教。在大型公開課或者展示課中，使用AI人工智能技術進行監測，能夠克服傳統的人工測試數據，減少人為誤差，能量化每位教師的課堂教學效果，讓課堂教學更加真實、合理、科學，實現精準化教學。

四、實現教學空間重構的系統化

傳統的線下體育教學是單維度的學習方式，隨著AI智能技術的應用，實現了人工智能與傳統教育活動空間的重構，從表面上看是AI智能技術輔助傳統教育，但往更深層次來說是AI智能技術的滲入重塑了一個全新的體育課程教學維度空間。在未來，隨著互聯網、云計算、大數據為支撐的人工智能技術不斷完善，為創設的優質線上線下教育資源提供了即時化、便捷化的保障，也為在線上線下學習平臺的定制化、教學評價科學化、教學形式多樣化提供了可能。AI數字技術有助于學生課后體育鍛煉與課內體育鍛煉方式的補充與聯結，AI人工智能可以根據學生平時上課的運動數據、學生的身心特點，自動優化課外體育學習與鍛煉方案，結合現在國家智慧教育平臺推薦相應的學習內容給學生，提供貼近學生需求的體育學習方案。

AI人工智能可為學生搭建“學力”的培養空間，還可以從自媒體（例如抖音、快手、微信視頻號）等檢索整合一些線上資源，根據學生學情甄選后推送給所需要學生開展課后體育鍛煉，還能根據學生的體質特點定期發送一些形式多樣的運動處方，將枯燥乏味的課外體育鍛煉變為靈活多樣的趣味學習，使學生在心理上能愉悅主動地參與課后體育鍛煉。AI人工智能技術更能改變我們教育主體的外部行為與內在思維，打造全新的智能化思維體育教學活動，并使之成為精準性、開放性與系統化的三維教學空間。

[基金項目：本文系浙江省教育科學規劃2023年度體衛藝課題“基于大單元的體育‘學、練、評一致性教學的實踐研究”（課題編號：2023STWY034）階段性研究成果]