AI技術輔助中學體育課程教學的有效性研究

摘要：本文以AI技術輔助中學體育課程教學的有效性研究為研究對象。通過AI技術的輔助方式與傳統方式完成體育作業的對照實驗，探討AI技術的輔助模式能否更有效提升學生參與體育鍛煉興趣和提高身體素質，同時也為教學改革提供理論和實踐參考。

關鍵詞：AI技術；中學體育課程教學；有效性

課題項目：2023年度郴州市教育科學“十四五”規劃重點課題，課題批準號：CJKG2023A008。

一、引言

隨著現代信息技術的快速發展，人工智能幾乎覆蓋到各行各業，為人們的工作、生活乃至學習都帶來巨大的影響。從《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》頒布，再到《教育信息化2.0行動計劃》等一系列規劃實施，加快推動我國教育信息化的發展進程，這也是黨和政府把信息化的方向從輔助教學轉向為支撐中國教育現代化、推動中國教育現代化、推動教育事業發展的有力手段。

當前，中小學體育課后作業完成情況存在的問題仍然眾多：教師難以監測學生體育作業完成情況，傳統的體育訓練項目過于枯燥，難以激發學生的運動興趣，缺乏高效的手段去提升學生身體素質。雖然國家不斷強調校園體育的重要性，還將體育測試的成績納入中考成績中，學生體質健康問題仍然“突出”。科技改變生活，AI技術進校園課外體育中是信息化發展的產物。如何更科學、更客觀、更有效對學生在課內、外參與體育鍛煉進行監督及測評，是新時代學校體育工作的重要任務。課題旨在通過體育課后作業中融入AI技術，使體育課后作業的完成情況令人滿意。

二、研究對象和方法

（一）研究對象

本文以AI技術輔助中學體育課程教學的有效性研究為研究對象。

（二）研究方法

1.訪談法

通過電話、微信方式對專家進行訪談，聽取他們對于本課題內容設計、思路、框架構成的建議，確保本論文的研究意義和可行性。通過對郴州市北湖實驗學校個別學生進行訪談，了解當前學生體育課后作業完成情況。

2.問卷法

本課題共制定了三份不同類型問卷，其中作者編寫了《體育課后作業完成情況》和《AI輔助中學體育課程教學學習效果與評價》兩份問卷。第三份問卷采用了華東師范大學博士研究生吳本連《中學生體育自主學習量表》。

3.實驗分析法

本實驗通過對中學生體育課后作業情況通過運動APP的干預，在12周的教學周期內，在實驗班使用“AI技術的輔助”的形式，體育作業在運動APP的監督中完成，對照班使用傳統的口頭或者微信布置作業的方式，對兩個班學生的基本身體素質，學生體育自主學習能力進行測試，通過收集實驗數據以及整理分析。

4.數理統計法

通過對實驗對象身體素質的測試和問卷調查所獲取的數據使用SPSS軟件數據對比分析。

5.經驗總結法

對課題研究中的具體情況，進行歸納與分析、驗證、提煉加工，總結成經驗，為后面研究者相關研究提供參考依據。

三、研究結果與分析

（一）中學生完成體育課后作業情況

通過發放的50份《中學生完成體育課后作業情況》問卷回收統計后可知：

96%的學生認為認真完成體育課后作業對身體健康有幫助，78%的學生還是比較喜歡體育作業，22%的學生不喜歡體育課后作業，大部分學生認為體育課后作業不影響其他科目的學習，也愿意去完成體育課后作業，家長也比較支持體育教師給學生布置體育家庭作業。建議學校和教師在制定和布置體育課后作業時，綜合考慮學生的實際情況和需求，以提高學生參與度和滿意度。

（二）中學體育教學中對AI技術輔助的需求分析

人工智能（AI）課程已經成為一種新的教育模式，它將線上和線下的教學方式有機地結合起來，使得AI技術與傳統教育方式得以完美融合。

隨著現代信息技術的不斷發展，以及網絡教學平臺的不斷普及，人工智能（AI）教學已經成為教育領域的一種新興趨勢，它可以極大地改善教學效果，并且可以提供更加完善的教學環境。AI技術的出現解決了學生體育家庭作業的完成情況進行智能監督，對體育老師教學任務的完成起到一個高效、便捷的輔助作用。

（三）實驗前數據對比分析

1.實驗前實驗組與對照組身體形態對比與分析

教學實驗前，對實驗組和對照組男生、女生身體形態進行組間對比分析，實驗前實驗組和對照組男生、女生身高、體重均無顯著性差異（P>0.05），滿足實驗條件。

2.實驗前實驗組與對照組身體素質對比與分析

教學實驗前，對實驗組和對照組男生、女生身體素質進行組間對比分析，實驗前實驗組和對照組男生、女生立定跳遠、一分鐘跳繩、引體向上/仰臥起坐均無顯著性差異（P>0.05），滿足實驗條件。

3.實驗前實驗組與對照組自主學習能力對比分析

本次實驗旨在探究學生自主學習能力的發展情況，以《中學生體育自主學習量表》是由吳本連博士設計的一種用于評估學生學習情況的工具，涉及學生的學習動機、進度、成績以及所處的學習環境等方面。四個方面進行考察，以期望學生能夠發揮出自身的潛力，有效地完成學習任務，并取得良好的學習成績。

通過問卷調查，實驗班和對照班的學生在自主學習能力的四個方面的表現非常相似。經過獨立樣本T檢驗，實驗班和對照班的學生在四個方面的自主學習能力差異性不顯著（P>0.05）。這表明兩個班級的學生在這方面的能力都相似，這兩個班可以作為實驗對象開展實驗。

4.實驗后數據對比分析

（1）實驗后實驗組與對照組身體素質組的對比分析

教學實驗后分別對實驗組和對照組的男生、女生進行實驗前后的組內數據對比分析，以確定通過AI輔助體育家庭作業模式和傳統通過微信群發布、口頭布置作業的模式，在身體素質上是否都有所提升，效果是否顯著。并對實驗后的實驗組和對照組的男生和女生進行組間對比分析，以確定通過AI輔助體育家庭作業模式和傳統通過微信群發布、口頭布置作業的模式，在學生提升身體素質方面是否有顯著的區別。

教學實驗后，對實驗組15名男生和15名女生進行組內實驗前后身體素質數據的對比分析，結果如表1，實驗前實驗組和對照組男生、女生立定跳遠、一分鐘跳繩、引體向上/仰臥起坐均有顯著性差異。說明學生通過AI技術輔助完成家庭作業能力素質有顯著的提升。

教學實驗后，對實驗組15名男生和15名女生進行組內實驗前后身體素質數據的對比分析，結果如表2，實驗前實驗組和對照組男生、女生一分鐘跳繩均有顯著性差異，立定跳跳遠、仰臥起坐/引體向上成績提高不明顯。相對于其他項目，跳繩項目的趣味性、便捷性優于其他項目，家庭成員參與度高，在短時間掌握跳繩技巧就能提高跳繩成績。而其他項目屬于核心素質項目，如果缺乏自律性和家長監督，學生容易在練習時以困難就放棄，導致核心素質沒有較大提高。其次，有部分學生應付式完成打卡，直接拍照上傳。

（2）實驗后實驗組與對照組身體素質組間對比分析

從表1、表2、表3數據來看：實驗組和對照組男、女生的一分鐘跳繩、立定跳跳遠、仰臥起坐/引體向上相對于測試前成績都有提高，但是實驗組成績提高顯著；AI輔助體育家庭作業模式相對于傳統的家庭作業模式，這種個性化的訓練計劃能夠更精準地滿足學生的需求，提高訓練效果。

（三）實驗后實驗組與對照組自主學習能力對比分析

經過12周的教學試驗后，再次對實驗組和對照組進行獨立樣本T檢驗，實驗班和對照班的學生在學習動機、學習過程、學習結果三個方面的自主學習能力存在顯著性差異（P<0.05），學習環境的選擇差異性不顯著。使用AI技術前：學生的自主學習能力可能受到傳統教育模式的限制，缺乏自我驅動、自我規劃和自我評估的能力。學生在學習過程中可能過于依賴教師的指導和監督。使用AI技術后：AI技術通過個性化學習方案、實時反饋和智能評估等方式，幫助學生逐漸建立起自主學習的意識和能力。學生能夠在學習過程中學會自我調整、自我激勵和自我反思，從而不斷提升自主學習能力。學習過程中感受到成就感和樂趣，從而更加積極地投入學習中去。

綜上所述，學生使用AI技術輔助學習后，其自主學習能力在個性化學習體驗、學習效率和效果、自主學習能力以及學習動力和興趣等方面都得到了顯著提升。這些變化不僅有助于學生在當前的學習階段取得更好的成績，還將為他們未來的終身學習和全面發展奠定堅實的基礎。

5.AI技術輔助中學體育課程教學的效果與評價

實驗后，對實驗組進行問卷發放，確認通過AI技術的輔助完成體育家庭作業能否真正提高學生的學習興趣和自主學習能力。超過三分之二的受訪者表示喜歡（包括非常喜歡和比較喜歡），其中比較喜歡的比例最高，達到53.33%。僅有個別數人表示不喜。在參與體育鍛煉的興趣方面，絕大多數受訪者認為其興趣有所提高，占比達80%，沒有任何人表示興趣下降。在體育課堂中的參與和對上好體育課的信心方面，大部分受訪者也表示有所提高，比例均達到86.67%。關于體能的提高，80%的受訪者認為自己的體能有所提高，16.67%的受訪者持平，僅有3.33%的受訪者認為體能下降。大多數受訪者對這種模式持支持態度，認為老師應該繼續使用這種方式布置體育家庭作業。機輔助完成體育家庭作業的模式在一定程度上提高了學生對體育鍛煉的興趣、參與度。

四、結語

12周實驗干預后，AI輔助體育家庭作業模式與傳統模式相比，在內容設計、監督管理、評價反饋等方面，具有獨特的優勢，對學生身體素質發展的促進效果明顯優于傳統模式。

學生和家長對該模式普及的支持度較高，在增強體質健康、緩解學習壓力、鍛煉興趣、上好體育課的信心方面等方面獲得高度認可，應用過程較為順利。

本AI輔助體育家庭作業模式，提升了學生完成體育家庭作業的主動性和積極性，符合寓教于樂的教育理念，使學生在快樂中進行運動，有效解決了體育家庭作業無法高質量完成這一難題。

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