AI技術支持下體育與健康教學提質增效的研究

［摘 要］近年來，隨著AI技術的快速發展，越來越多的教師開始重視它在教育教學中的作用。當前，體育與健康教學中存在評價效率低、數據反饋少、教學效果差等問題。針對體育與健康教學現狀，學校利用AI技術賦能體育與健康教學，開發出智能跳繩系統等一系列智能測試系統，建成智能運動廣場，實現了體測環節高效化、錯誤動作直觀化、學生興趣最大化；同時，運用家校聯動等策略，使學生的體質健康狀況明顯改善、體育鍛煉意識逐漸形成。

［關鍵詞］AI技術；體育與健康教學；提質增效

［中圖分類號］ G623.8 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1007-9068（2024）36-0054-04

近年來，國家對學生的體育健康越來越重視。2021年6月，教育部發布的《〈體育與健康〉教學改革指導綱要（試行）》中明確指出：“進一步深化體育教學改革，指導全國中小學體育教師科學、規范、高質量地上好體育課，更好地幫助學生在體育鍛煉中‘享受樂趣、增強體質、健全人格、錘煉意志’，促進青少年學生身心健康全面發展?！蓖?月，國務院印發的《全民健身計劃（2021—2025年）》中提出：“深化體教融合。完善學校體育教學模式，保障學生每天校內、校外各1個小時體育活動時間?！毕嚓P研究表明，運用AI技術可有效提高學生的運動興趣、增強學生的運動機能，是保障學生每天校內、校外各1小時體育活動時間的有效措施之一。

一、當前體育與健康教學的困境

學生的體質健康關乎國家和民族的未來。但是，當前的體育與健康教學存在評價效率低、數據反饋少、教學效果差等問題，亟須解決。

1.評價效率低

傳統的體育測評往往采用人工統計的方式采集數據，或教師直接記錄，或學生互相記錄，不僅效率低，而且誤差大。

2.數據反饋少

測評后，教師往往以統一的體質健康標準來判定學生成績的優劣，缺乏對數據的分析反饋。學生對自己的運動能力不了解，無法根據自身情況及時調整學習策略和前進方向，結果花費數倍努力卻收效甚微，嚴重打擊了他們學習的自信心。

3.教學效果差

傳統的體育與健康教學以終結性評價為主，形成性評價少。教師更多關注以數據形式呈現的測評結果，不了解學生的實際情況，忽視學生的個體差異，無法有針對性地指導學生開展體育學習，自然無法獲得好的教學效果。

二、AI技術支持下體育與健康教學提質增效的策略

如何突破當前體育與健康教學的困境、助力體育與健康教學提質增效，成為亟須解決的問題。隨著互聯網與人工智能技術的全面普及和廣泛應用，教師應該改變教學理念，借助互聯網的優勢提高自身的信息技術應用能力，不斷創新教學模式，以適應社會發展，助力教育教學改革。因此，利用AI技術開展體育與健康教學，不僅是對《義務教育體育與健康課程標準（2022年版）》倡導的“運用現代信息技術手段”的呼應，更是提高體育與健康教學效率的重要途徑。

1.AI賦能，完善技術支持體系

2021年9月，學校聯合第三方技術公司，共同開發了基于AI圖像識別技術的智能運動廣場。這也是杭州最早的AI廣場。

（1）合作共創，建設智能跳繩系統

智能運動廣場中配有智能跳繩系統（見圖1），能夠借助高速攝像機實時記錄多名學生的運動數據，并通過人臉識別、身份比對等功能，實時傳輸數據到相關平臺，實現學生運動數據的即時記錄和反饋。

智能跳繩系統給師生帶來了極大便利。對教師來說，它減去了人工統計這一環節，減少了工作量，減輕了計數、記錄的負擔，讓他們能有更多的時間指導學生，規范學生動作，提高教學效率；對學生來說，它能即時反饋個體的跳繩情況，讓他們能清楚了解自身的運動能力，從而有意識、有針對性地進行調整，有效激發了他們的運動活力，提升了他們的跳繩水平。

（2）采購設備，建成智能運動廣場

除了智能跳繩系統，學校還根據體育與健康教學的需求，不斷完善運動項目，加大資金投入，為仰臥起坐、坐位體前屈、50米測試、立定跳遠、垂直摸高、開合跳等都配備了智能測試系統（見圖2）。

（3）二次開發，豐富智慧空間功能

隨著智能跳繩系統的逐漸成熟，其功能不斷迭代升級，不僅能在人臉識別后將數據同步傳輸到釘釘，還可根據個體成績及時更新數據，實現運動成績的滾動播放。同時，智能跳繩系統還能自動顯示個體運動的最高數據，實時呈現班級排行榜、成績占比統計圖（見圖3）等，激發了學生挑戰自我和他人的興趣。

2.提質增效，形成校園體育特色

（1）體測環節高效化

AI技術能快速抓取數據，使體測環節變得更加高效。具體體現在學生完成測試后，AI后臺管理系統能快速生成成績，使學生能馬上在屏幕上看到自己的成績，教師也能第一時間在手機上查看每個學生的成績，還能按需求進行排列。以一年級跳繩課為例，筆者執教5個班級，有215名學生。以往開展一分鐘跳繩測試時，筆者要采用人工統計的方式，一個一個去數學生的跳繩個數，每班至少要花費兩節課時間（共80分鐘）才能測完，課后還要花很多時間對數據進行統計分析，總用時不少于500分鐘。而在引入智能跳繩系統后，一次可以準確測試20名學生，這樣只需10分鐘左右就可以測試完全部學生，且學生的成績能以數據的形式完整地呈現出來，再加上后續數據分析所花時間，總用時不超過50分鐘，效率顯著提升。

（2）錯誤動作直觀化

測試時，智能測試系統會通過圖像識別技術將學生的實時運動狀況保存到系統，并自動生成學生運動時的一個個具體動作，在此基礎上與系統設置的標準動作進行比對，從而迅速判斷并告知學生其動作正確與否。如低年級學生在立定跳遠測試時容易踩線，以往光憑教師肉眼很難及時發現踩線行為，而引入智能測試系統后，屏幕上會立即出現踩線犯規的提示，學生看到提示后就能在重新測試時自行修正。同時，教師根據智能測試系統對測試成績的綜合分析，可以及時調整學生的練習方式，做到分層教學。仍以立定跳遠為例，測試后，成績優秀的學生可利用智能測試系統開展“誰是小冠軍”比賽；成績中等的學生可利用智能測試系統開展“誰能升入爭冠組”比賽；成績較差的學生可利用智能測試系統開展“看看誰進步最大”比賽。在這個過程中，教師只要關注比賽紀律、活動安全即可，真正實現了體育與健康教學的提質增效。

（3）學生興趣最大化

智能測試系統不僅操作方式簡單、使用時間靈活，能讓學生在任何時間進行項目測試，還能對成績進行智能排序并形成排行榜，有助于激發學生參與體育運動的興趣，為學校營造濃厚的體育氛圍。

首先，縱向比較。項目測試結束后，系統會提示學生個人的進步情況。如當某學生本次的測試成績超越了以往所有的成績時，屏幕上就會顯示“最高紀錄”的字樣。其次，橫向比較。項目測試結束后，數據庫會立即生成學生在班級和年級的排名。最后，我們還組織了各個項目的年級冠軍賽，每次只需半小時左右就可以產生各個年級的前三名。這樣從個體的縱向和集體的橫向進行比較，能大大激發學生參與體育活動的興趣，促使他們自發進行體育鍛煉，養成運動健身的好習慣。

AI技術支持下，更多的學生放下手機、走出家門，呼朋引伴進入校園，利用智能運動廣場進行鍛煉。學生自發開展的體育活動逐漸增多，他們的業余生活也因此變得更加精彩。針對我校學生課余活動的一項調查研究顯示，與2020年相比，2023年學生在家看電視、玩電腦的時間明顯減少，參與體育活動的時間明顯增多（見圖4）。學生有的兩兩結伴到智能運動廣場進行跳繩、仰臥起坐等運動，有的三五成群到智能操場進行50米跑、踢足球等運動，還有的學生帶動家長一起參與體育活動。如六年級某學生喜歡打乒乓球，她的爸爸由于經常陪她到學校打乒乓球，也喜歡上打乒乓球，成為她打乒乓球的好對手、好f71786d5d3fc75ac289dadf4a6130554伙伴。

3.家校聯動，助力學生體育鍛煉

（1）助力教師輕松了解學生體育情況

由于教師日常備課、上課任務繁重，再加上工作量大，對學生每周的體育家庭作業進行講評的工作往往被擱置，導致學生無法收到及時有效的反饋，家庭體育鍛煉的熱情消失殆盡。因此，教師要充分利用智能運動廣場，及時將全班學生一周體育家庭作業的成果和完成情況進行匯總，并反饋給學生，確保體育家庭作業取得良好效果。

此外，充分發揮體育家庭作業講評的激勵性功能，也是保證學生熱情高漲、保質保量完成家庭體育鍛煉的重要手段。學生學習的心理動機常常表現為希望自己有好的表現，在取得好成績后希望得到老師的贊揚。成績好的學生往往情緒高漲，感到喜悅、自豪；成績差的學生則容易情緒低落，甚至出現自卑、自棄的心理。因此，每次體育考試或課內小比賽結束后，教師都要引導學生合理看待成績，特別是對那些成績不理想的學生，不應過多地指責、批評，而應以激勵為主。這就需要教師及時給予學生反饋，而利用智能運動廣場可以在極短時間內取得所有學生的完整數據分析報告，有助于教師及時開展講評活動，依據學生個體情況進行有針對性的指導，幫助學生樹立體育學習的自信心。

（2）助力家長輕松指導孩子進行體育鍛煉

體育與健康課堂是家庭體育鍛煉的基礎，家庭體育鍛煉是體育與健康課堂的有效補充，二者相輔相成、密不可分。對于小學生來說，家庭是他們的主要生活場所，家庭成員是他們的主要交往對象，家長則是他們重要的情感依托。因此，家庭是影響小學生個體社會化的重要因素。家庭對兒童個體社會化的影響，有其自身的獨特性。有學者將其歸納為兩點：第一，家庭教育的內容適應實際生活的需要，是生活教育；第二，家庭教育是個別教育，即所謂知子莫若父。但由于家長或因為工作繁忙而不在家，或因為缺乏相關知識，學生的家庭體育鍛煉缺乏有效的監督和指導，導致學生的家庭體育鍛煉習慣差、主動性弱，進而直接影響課堂教學效率及學生的體育成績。

智能運動廣場就能很好地解決上述問題。如家長可以依托智能運動廣場匯總孩子的各項體育鍛煉數據，包括測試成績、動作情況、班校排名等。這樣可以更全面地了解孩子的體育學習情況，更好地指導他們開展家庭體育鍛煉，更有針對性地激勵孩子保持體育動機，從而助力家校體育鍛煉的有效銜接和學生體育成績的提高。

三、智能運動廣場取得的成果和帶來的影響

1.AI介入體育與健康教學的成果分析

（1）增強學生的體質健康

通過三年多對AI技術引入體育與健康教學的實踐探索，我校學生的體質健康狀況明顯好轉。最新的體質健康測試數據表明，我校學生的體形、體態、體能、體質等均有明顯改善，體質健康測試的優秀率更是名列全區前茅。此外，學生肥胖比例明顯下降，其中減重最多的一名學生從59公斤減到48公斤，重新擁有了健康的身材，讓學生本人、家長、教師都開心不已。

（2）培養學生的鍛煉意識

我校利用智能運動廣場，積極落實“學生每天校內、校外各1個小時體育活動時間”的目標要求。經過三年多的嚴格實施和我校教師的積極探索、刻苦鉆研，成效顯著。在三年多的時間里，我校開展了豐富多彩的體育活動，不僅發展了學生的運動技能，而且提高了學生自學、自練、自我管理的能力。同時，大大增強了學生參加體育與健康課程、大課間活動和課外體育活動的興趣，培養了學生的體育鍛煉意識。

2.AI介入體育與健康教學對社會的影響

智能化運動方式能提高學生的運動效率，使他們從運動中獲得更多的樂趣。因此，智能運動廣場不僅得到了家長的高度認可，吸引眾多家長前來參觀體驗，成為學校的亮點，還成為社會關注的焦點，多家媒體爭相報道，且給出了高度評價，為其他學校建設AI技術支持下的智能體育系統提供了有益借鑒。

人工智能作為推動科技和產業加速發展的重要力量，對學校教育教學提供有力支持。國家鼓勵和支持學校發揚創新精神，不斷優化和完善智能運動廣場的功能，為教師開展體育與健康教學、學生進行體育鍛煉提供更加優質的條件。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 蔣新成，莫豪慶，湯翠翠.AI技術賦能體育課堂教學評價的內容與思考[J].教學與管理，2024（23）：42-44.

[2] 蔣新成，朱玲.“四化”轉型：AI賦能體育課堂精準化教學的應用探索[J].體育教學，2024，44（6）：81-83.

[3] 何執渝.學生體質健康教育中運動APP的運用[J].甘肅教育，2022（12）：31-34.

（責編 蔡宇璇）