學(xué)校智慧體育系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

以體育學(xué)科為切入點(diǎn)，秉承“全人發(fā)展，首選體育”的理念，以體育與健康考核評(píng)價(jià)改革為契機(jī)，與專(zhuān)業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)合作，初步形成了一套基于互聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的智慧體育系統(tǒng)，旨在通過(guò)智能技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，促進(jìn)每一個(gè)學(xué)生的個(gè)性化成長(zhǎng)。

1.創(chuàng)新智慧體育系統(tǒng)的架構(gòu)，為學(xué)生個(gè)性化體育運(yùn)動(dòng)服務(wù)

智慧體育系統(tǒng)是構(gòu)建在無(wú)代碼中文編程平臺(tái)之上的，基本架構(gòu)包括體育成績(jī)管理、智慧體育大數(shù)據(jù)分析、健康成長(zhǎng)檔案、風(fēng)險(xiǎn)防控管理、碎片化鍛煉管理等內(nèi)容。

體育成績(jī)管理通過(guò)自動(dòng)匯集多方鍛煉設(shè)備數(shù)據(jù)，利用游戲化元素，如挑戰(zhàn)和獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)，來(lái)激勵(lì)學(xué)生自主鍛煉。這些元素可以鼓勵(lì)學(xué)生在娛樂(lè)中達(dá)到鍛煉的目的，并提供趣味化的方式來(lái)衡量他們的進(jìn)展。

健康成長(zhǎng)檔案是記錄學(xué)生健康成長(zhǎng)的檔案，包括體質(zhì)情況、測(cè)試成績(jī)、鍛煉內(nèi)容等，同時(shí)對(duì)學(xué)生的重大疾病史和體檢資料進(jìn)行記錄。在訓(xùn)練時(shí)配合體育教師，最大程度地尊重學(xué)生的特殊性和個(gè)性化。

風(fēng)險(xiǎn)防控是根據(jù)體育教學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)對(duì)學(xué)生的體能進(jìn)行分類(lèi)，以及根據(jù)學(xué)生的患病請(qǐng)假情況作有針對(duì)性調(diào)整，同時(shí)對(duì)體育器械進(jìn)行建檔并定期檢查，以確保學(xué)生的運(yùn)動(dòng)安全。根據(jù)國(guó)家的各項(xiàng)訓(xùn)練要求，通過(guò)設(shè)置邊云協(xié)同環(huán)境對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的數(shù)據(jù)和動(dòng)作進(jìn)行捕捉，并將動(dòng)作進(jìn)行數(shù)字化，與標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)作模型進(jìn)行比對(duì)，給出動(dòng)作矯正的建議，持續(xù)觀測(cè)學(xué)生的動(dòng)作矯正情況并做出提醒。

碎片化鍛煉管理是通過(guò)與運(yùn)動(dòng)鏡的集成實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)鏡自動(dòng)進(jìn)行身份識(shí)別，并將體育教師根據(jù)學(xué)生的個(gè)性化情況所指定的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目推送至運(yùn)動(dòng)鏡。在完成訓(xùn)練后，運(yùn)動(dòng)鏡會(huì)將詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)回傳至平臺(tái)，供系統(tǒng)分析比對(duì)，根據(jù)動(dòng)作運(yùn)動(dòng)模型，建立數(shù)字化的“火柴人”模型，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)給予相關(guān)反饋和評(píng)分。

2.發(fā)揮智慧體育系統(tǒng)的功能，對(duì)學(xué)生的體質(zhì)情況進(jìn)行畫(huà)像

智慧體育系統(tǒng)主要是針對(duì)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)學(xué)生學(xué)情和教師分別進(jìn)行畫(huà)像以幫助學(xué)生更好地提升體質(zhì)。綜合收集學(xué)生的各類(lèi)體質(zhì)信息和訓(xùn)練信息，為體育教師構(gòu)建一個(gè)動(dòng)態(tài)閉環(huán)的分析決策環(huán)境。教師可以根據(jù)學(xué)生的年齡、性別、身體狀況等因素，提供適合每個(gè)學(xué)生的鍛煉計(jì)劃和教程。

自助化鍛煉。學(xué)生可以通過(guò)可視化導(dǎo)航頁(yè)面選擇體測(cè)項(xiàng)目，根據(jù)導(dǎo)航提示以自助的方式開(kāi)啟測(cè)試項(xiàng)目，并在相應(yīng)的測(cè)試頁(yè)面看到自身鍛煉的有效數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)攝像頭捕捉測(cè)試人骨骼點(diǎn)，追蹤測(cè)試者運(yùn)動(dòng)軌跡，保證測(cè)試動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)、有效。診斷頁(yè)面則實(shí)時(shí)顯示測(cè)試結(jié)果，給出診斷反饋和運(yùn)動(dòng)建議，并通過(guò)排行榜等數(shù)據(jù)呈現(xiàn)效果，增強(qiáng)學(xué)生內(nèi)在動(dòng)力，激勵(lì)學(xué)生持續(xù)進(jìn)步。

自主測(cè)試與成績(jī)管理。學(xué)生通過(guò)鍛煉設(shè)備進(jìn)行鍛煉，系統(tǒng)自動(dòng)接收學(xué)生鍛煉數(shù)據(jù)，解決了人工記錄所出現(xiàn)的誤差和記錄錯(cuò)誤的問(wèn)題。采集來(lái)的數(shù)據(jù)匯總到平臺(tái)上，形成了一個(gè)“駕駛艙”，可以關(guān)注到全校、各年級(jí)、各班級(jí)以及個(gè)人情況，幫助教師進(jìn)一步了解學(xué)生情況，進(jìn)而做有針對(duì)性的調(diào)整，設(shè)計(jì)科學(xué)化的鍛煉方式。

智慧體育大數(shù)據(jù)分析。針對(duì)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)情況，全面采集大數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，形成學(xué)校、年級(jí)、班級(jí)三個(gè)層面的學(xué)生情況分析數(shù)據(jù)。同時(shí)，通過(guò)分析定位到個(gè)人，找到個(gè)人差異情況，針對(duì)不同的情況制定訓(xùn)練方法和課程包。為保證方法和課程包的科學(xué)性，系統(tǒng)會(huì)借助大數(shù)據(jù)分析特定項(xiàng)目訓(xùn)練措施的有效性，實(shí)時(shí)提取數(shù)據(jù)，在多種訓(xùn)練方法中尋求最優(yōu)結(jié)果。

風(fēng)險(xiǎn)防控管理。風(fēng)險(xiǎn)防控管理是通過(guò)設(shè)置邊云協(xié)同環(huán)境對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的數(shù)據(jù)和動(dòng)作進(jìn)行捕捉，同時(shí)將動(dòng)作進(jìn)行數(shù)字化，與根據(jù)國(guó)家的各項(xiàng)訓(xùn)練要求的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作模型進(jìn)行骨骼點(diǎn)比對(duì)，基于差異給出動(dòng)作矯正的建議，持續(xù)觀測(cè)學(xué)生的動(dòng)作矯正情況并給出提醒。同時(shí)，對(duì)體育器械進(jìn)行建檔并定期提醒檢查，以確保學(xué)生的運(yùn)動(dòng)安全。

3.用好智慧體育系統(tǒng)，為學(xué)生的健康成長(zhǎng)護(hù)航

首先，該系統(tǒng)收集并整理了學(xué)生的各類(lèi)體質(zhì)信息和訓(xùn)練信息，并對(duì)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，為體育教師構(gòu)建了一個(gè)動(dòng)態(tài)閉環(huán)的分析決策環(huán)境，有助于提高體育教學(xué)的效率和效果。而且，通過(guò)智能設(shè)備自動(dòng)采集學(xué)生相關(guān)體測(cè)和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，避免了人工譽(yù)寫(xiě)的重復(fù)勞動(dòng)及可能的失誤，減少了數(shù)據(jù)誤差，提高了數(shù)據(jù)收集效率，為教學(xué)評(píng)價(jià)提供真實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。體育測(cè)試頁(yè)面的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果也有助于教師更好地判斷和把控體育教學(xué)質(zhì)量。

其次，該系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的個(gè)性化數(shù)據(jù)為其量身定制教學(xué)方案，為個(gè)性化學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)提供了可能性。學(xué)生通過(guò)個(gè)人畫(huà)像能更全面、準(zhǔn)確地了解自身情況，并根據(jù)系統(tǒng)提供的針對(duì)性指導(dǎo)，選擇合適的鍛煉方法，提高了自主訓(xùn)練的效果。骨骼點(diǎn)模型將動(dòng)作數(shù)字化，能夠?qū)崟r(shí)識(shí)別和矯正學(xué)生的錯(cuò)誤動(dòng)作，對(duì)學(xué)生進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估和指導(dǎo)，既有助于提高運(yùn)動(dòng)效果，又能一定程度上預(yù)防運(yùn)動(dòng)傷害的發(fā)生。系統(tǒng)還通過(guò)數(shù)據(jù)模型檢驗(yàn)具體訓(xùn)練項(xiàng)目的有效性，最終形成最優(yōu)模型，幫助教師掌握定量化分析的教研手段和能力，也為學(xué)生的個(gè)性化鍛煉方案提供了科學(xué)有效的依據(jù)。校醫(yī)端建立了學(xué)生健康成長(zhǎng)檔案，可以更好地跟蹤學(xué)生的健康狀況，為他們?cè)阱憻掃^(guò)程中的安全提供更有力的保障。

最后，通過(guò)詳細(xì)了解全校學(xué)生體育鍛煉情況，該系統(tǒng)有效地促進(jìn)了信息化與教育教學(xué)的深度融合。數(shù)據(jù)看板提供從校級(jí)層面到年級(jí)、班級(jí)，直至個(gè)人層面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)比、增幅、變化一目了然，直接定位問(wèn)題數(shù)據(jù)負(fù)載人群，為學(xué)校體育教學(xué)管理和個(gè)性化指導(dǎo)提供了數(shù)據(jù)支持和條件。體育教師在技術(shù)與體育的深度融合中逐漸探索出有益于體育教學(xué)的數(shù)據(jù)分析模型和課程策略包，學(xué)生也逐漸適應(yīng)自主測(cè)試環(huán)境，養(yǎng)成了自主監(jiān)測(cè)、自主鍛煉的習(xí)慣，最終實(shí)現(xiàn)的不單單是成績(jī)的提升，更是一種基于自主的全人發(fā)展。

本文系中國(guó)教育學(xué)會(huì)2023年度教育科研一般委托課題“新課標(biāo)背景下九年一貫制學(xué)校課程體系建設(shè)的研究”（課題編號(hào)：202300001715WTB）階段性研究成果