人工智能技術在大學健美操教學中的創(chuàng)新應用研究

【中圖分類號】G831.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-2813（2025）15-0051-04

Research on the Innovative Application of Artificial Intelligence Technology in College Aerobics Teaching —Taking Shanxi College of Technology as an example

ZHANG Xiaoting

Collge ofGeneral Education，Shanxi Colege of Technology，Shuozhou，Shanxi Province，O36o02 China [Abstract] This paper focusesontheinnovativeapplicationof artificial intellgence technology inthe teachingof collge physical education andaerobics，based on the talent cultivation objectivesofapplied coleges and theactualsituation of teaching.The article makes ananalysis from the development trend，the currentsituation，the urgencyand necesity of digital construction in collges reform.At the same time，it introduces theapplication of artificial intellgence technology inaction analysis，personalized training，virtual realityteachingandother aspects，for example，itcanprovide physiological indicators such as heart rate，movement trajectory，strength output，speed endurance，andother learningrelated datasuchasclasroomparticipation，skillmasteryprogress，trainingatendance，etc.Inaddition，thearticlealso puts forward specific implementation strategies from the perspectiveof diversifiedasessment and evaluation.Theresults oftheresearch have important theoreticaland practicalsignificancein promoting thereformand inovative development of college physical education teaching.

[KeyWords] Artificial inteligence；Aerobics teaching; Innovative application;Personalized learming;Diversified assessmentand evaluation

山西工學院是以工為主、以工程應用為特色的全日制普通本科高校。學校積極探索應用型高校人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新，堅持“高校 + 產(chǎn)業(yè)研究院 + 龍頭企業(yè)/行業(yè)”的特色發(fā)展模式，秉持“立足山西，面向全國，做好朔州的事情”的理念。結合當?shù)亟?jīng)濟和社會發(fā)展需要，學校針對性地開展技術攻關、科學研究和產(chǎn)業(yè)行業(yè)人員培訓等一系列高水平服務。

應用型本科高校旨在培養(yǎng)面向產(chǎn)業(yè)和社會需求的高素質應用型人才[1]。這類高校的體育課程更注重實踐與應用價值，要求教師不斷優(yōu)化教學內(nèi)容與手段，積極引人先進技術與教學理念，以滿足社會對復合型人才的需求。在互聯(lián)網(wǎng)時代，互聯(lián)網(wǎng)技術在高校教育管理中的應用日益凸顯。在高校體育領域，為拓展教學內(nèi)容、創(chuàng)新教學形式、提升教學效率與質量，同時增強學校體育管理水平、激勵大學生積極投身體育鍛煉，高校引入先進信息化技術并借助多媒體等途徑搭建智慧體育平臺十分必要[2]。當下，數(shù)字化改革浪潮正席卷而來，高校體育服務環(huán)境正經(jīng)歷深刻變革。在此背景下，高校體育作為培育學生身心健康的核心板塊，迎來了蓬勃的發(fā)展契機。大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字化技術的廣泛滲透，給高校體育帶來的不僅是挑戰(zhàn)，更多的是前所未有的發(fā)展機遇，為其開辟了廣闊的發(fā)展空間。

因此，在健美操教學中應用人工智能技術，不僅能夠提升教學質量，也能充分體現(xiàn)應用型本科高校的辦學特色。健美操作為一項集藝術性、競技性和健身性于一體的體育運動，在應用型本科高校體育課程中占有重要地位[3]。然而，傳統(tǒng)的健美操教學模式存在個性化不足、反饋不及時等問題，難以滿足學生的多樣化需求。

該研究旨在探討人工智能技術在應用型本科高校體育健美操教學中的創(chuàng)新應用，通過分析人工智能技術在動作分析、個性化訓練、虛擬現(xiàn)實教學等方面的應用，提出具體的實施策略，以期為應用型本科高校體育教學改革提供新的思路和方法。

1體育教學改革與創(chuàng)新的迫切性

1.1數(shù)字化建設的發(fā)展趨勢

數(shù)字技術的快速發(fā)展對全球范圍內(nèi)的各個領域產(chǎn)生了深遠影響，體育領域也不例外。在數(shù)字時代，大數(shù)據(jù)分析已成為體育管理和訓練的關鍵工具，在大學體育教學中亦是如此[4]。通過在教學過程中廣泛收集學生的運動數(shù)據(jù)，如心率、運動軌跡、力量輸出、速度耐力等生理指標，以及課堂參與度、技能掌握進度、訓練考勤等學習相關數(shù)據(jù)，借助先進的數(shù)據(jù)分析算法，教師和體育教學研究者能夠深入洞察學生在體育學習中的表現(xiàn)。基于應用型本科高校的發(fā)展定位和實際需求，引人人工智能技術以提升健美操教學質量具有較強的現(xiàn)實意義。一方面，人工智能能夠提供個性化教學支持和智能化反饋；另一方面，也能推動體育課程與現(xiàn)代科技深度融合，為學生提供更豐富的學習體驗。目前，利用AI系統(tǒng)輔助教學僅啟用了一小部分功能，未來希望能通過可穿戴設備（如智能手環(huán)）或攝像頭捕捉學生的心率、動作幅度、節(jié)奏準確度等信息，結合人工智能算法實現(xiàn)對學生訓練過程的實時監(jiān)測。

1.2高校數(shù)字化建設的現(xiàn)狀

如今，眾多高校積極引人智能設備與數(shù)字化設施，推動體育教學革新。智能手環(huán)、運動分析APP在學生中普及度頗高。部分高校還配備了能實時監(jiān)測肌肉發(fā)力、關節(jié)活動角度的智能服裝，甚至有的大學開設數(shù)字體育教學課程，利用VR數(shù)字技術，讓學生足不出校就能體驗滑雪、登山、劃船等運動，打破場地與器材限制，帶來身臨其境的運動感受。例如，在福建師范大學，借助智能設備與校園智慧體育平臺，構建起“課、跑、測、賽、管”五位一體的數(shù)字體育教學管理模式，實現(xiàn)課程管理、跑步鍛煉、健康測試、體育競賽、綜合管理等全面數(shù)字化。學生可通過手機或教學平板參與，管理者能通過多種設備查看統(tǒng)計數(shù)據(jù)，實現(xiàn)統(tǒng)一管理，極大提升了教學效率與管理水平。

盡管高校數(shù)字化建設取得了顯著進展，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)，具體如下：第一，數(shù)據(jù)隱私安全問題。監(jiān)測學生生理參數(shù)會收集大量個人健康數(shù)據(jù)，如何確保數(shù)據(jù)收集、存儲、使用符合隱私法規(guī)，保護學生隱私權，是高校亟待解決的問題。第二，技術標準不統(tǒng)一。不同廠商設備技術標準和數(shù)據(jù)格式各異，導致互操作性差，阻礙數(shù)據(jù)整合與共享。第三，資金投入不足，人才短缺。部分高校存在資金投人不足、專業(yè)技術人才短缺的情況，影響數(shù)字化建設進程與效果。例如，采購信息化建設常出現(xiàn)資金跟不上、專業(yè)綜合性不強、功能迭代緩慢等問題，制約系統(tǒng)持續(xù)升級與優(yōu)化。

因此，山西工學院立足應用型本科高校目標，積極尋求外部企業(yè)合作，借助第三方AI平臺開展教學。首先，通過資金支持、技術支持和資源共享，促進智慧教育技術在體育課程中的推廣與應用。其次，加強與高校間的合作交流，建立聯(lián)合研究機制，共同探討智慧教育技術在體育課程改革中的實踐經(jīng)驗，分享成功案例，提升教學水平。同時，通過開設相關的培訓課程、工作坊，提高教師的技術知識和教學能力，并鼓勵教師參與科研項目，提高其綜合素質和教學水平。此外，加強校內(nèi)外人才引進，推動學校與企業(yè)、研究機構間的合作，促進跨學科團隊的形成，共同推動師資隊伍建設，以適應智慧教育技術與大學體育課程改革相結合的新時代需求。

2人工智能在健美操動作分析與評估中的應用

人工智能技術在健美操動作分析與評估中的應用主要體現(xiàn)在動作捕捉與識別、動作質量評估與反饋兩個方面。在動作捕捉與識別方面，基于計算機視覺和深度學習的技術能夠實時捕捉運動員的動作，并將其與標準動作庫進行比對，準確識別出動作類型和完成情況。這種技術不僅能夠提高動作分析的效率，還能減少人為判斷的主觀性和誤差。

在動作質量評估與反饋方面，人工智能系統(tǒng)可以通過對捕捉到的動作數(shù)據(jù)進行深度分析，評估動作的完成質量，包括動作的準確性、力度、節(jié)奏等方面[5]。系統(tǒng)能夠即時生成詳細的評估報告，為教練員和運動員提供客觀、量化的反饋。這種實時反饋機制有助于運動員及時調整動作，提高訓練效率。此外，AI系統(tǒng)還可以根據(jù)運動員的歷史數(shù)據(jù)和進步情況，提供個性化的改進建議，幫助運動員有針對性地提高技術水平。

3人工智能輔助的個性化健美操訓練方案

人工智能技術在個性化健美操訓練方案的制訂和實施中發(fā)揮著重要作用[6。基于運動員數(shù)據(jù)的訓練需求分析是制訂個性化方案的基礎。AI系統(tǒng)可以整合運動員的身體素質、技術水平、訓練歷史等多維度數(shù)據(jù)，通過機器學習算法分析運動員的特點和需求，為每位運動員建立個性化的訓練檔案。

在個性化訓練計劃生成與優(yōu)化方面，人工智能系統(tǒng)能夠根據(jù)運動員的實際情況和訓練目標，自動生成適合的訓練計劃。這些計劃不僅考慮了運動員的當前水平，還能夠根據(jù)訓練進度和效果動態(tài)調整，確保訓練的科學性和有效性。此外，AI系統(tǒng)還可以實時監(jiān)控訓練過程，根據(jù)運動員的實時狀態(tài)和反饋，對訓練計劃進行即時優(yōu)化，最大限度地提高訓練效果。

3.1個性化訓練與大數(shù)據(jù)分析

在上課過程中，通過AI系統(tǒng)采集學生的身體素質、技術水平、學習進度等數(shù)據(jù)，建立學生畫像，利用數(shù)據(jù)分析工具發(fā)現(xiàn)教學中的共性問題與規(guī)律，能幫助教師針對不同層次學生設計差異化教學方案，實現(xiàn)因材施教。

數(shù)據(jù)采集階段（第1周）：組織學生進行身體數(shù)據(jù)采集，包括使用智能穿戴設備記錄一周的日常身體活動數(shù)據(jù)，安排學生進行3D身體掃描和身體成分分析測試。開展健美操運動能力評估測試，通過AI視頻分析系統(tǒng)記錄學生的測試表現(xiàn)。同時，在學習通平臺發(fā)放興趣偏好調查問卷，收集學生的相關信息。將采集到的數(shù)據(jù)錄入AI數(shù)據(jù)分析平臺，進行初步整理和分析。

訓練方案制訂階段（第2周）：AI系統(tǒng)根據(jù)學生的數(shù)據(jù)和分析結果，為每個學生生成個性化的訓練目標、訓練內(nèi)容和訓練計劃。教師對AI生成的訓練方案進行審核和調整，確保方案的合理性和可行性。同時，與學生進行溝通，向學生解釋訓練方案的內(nèi)容和目標，征求學生的意見和建議。將最終確定的訓練方案推送給學生的訓練APP，學生可以在APP上查看詳細的訓練計劃和相關指導信息。

訓練實施階段（第3＼～16周）：學生按照訓練APP上的計劃進行日常訓練，在訓練過程中，利用AI設備和功能獲得動作指導、訓練效果監(jiān)測和智能陪練等支持。教練定期（每周至少1次）對學生的訓練情況進行檢查和指導，解答學生的疑問，同時收集學生的反饋信息。AI系統(tǒng)每周對學生的訓練數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)數(shù)據(jù)反饋和學生反饋，適時對訓練方案進行動態(tài)調整，并將調整后的方案及時推送給學生。

總結評估階段（第17＼～18周）：組織學生進行期末技能考核和綜合評估，利用AI視頻分析技術和訓練數(shù)據(jù)，全面評價學生的訓練成果。學生通過訓練APP進行自我評價和同伴互評，分享自己在訓練過程中的收獲和體會。教練和AI系統(tǒng)共同對本學期的訓練工作進行總結，分析個性化訓練方案的實施效果，總結經(jīng)驗教訓，為下一階段的訓練提供參考和改進依據(jù)。

3.2 線上線下混合學習

基于人工智能的個性化訓練平臺，可實現(xiàn)線上動作學習與線下實踐訓練相結合。學生通過手機APP上傳練習視頻，AI系統(tǒng)生成“動作軌跡熱力圖”，直觀顯示動作穩(wěn)定性（如跳躍高度波動、轉體角度偏差）。通過反復修正，學生動作準確率提升約 30% ，由此，學生在課外也能得到持續(xù)的學習資源與反饋。利用信息技術，教師可打通課堂內(nèi)外，充分掌握學生在課前、課中、課后3個環(huán)節(jié)的學習情況。

課前準備階段，學生可利用線上平臺進行預習，觀看示范視頻、了解動作要領。課堂教學階段，教師通過人工智能輔助系統(tǒng)實時捕捉學生動作，為其提供個性化反饋。課后鞏固階段，學生在課后可再次查看系統(tǒng)反饋，在線上完成復習與針對性訓練。

4多元化課程考核評價體系及教學反饋

4.1 多元化成績構成

山西工學院開展工程化、智能化、管理化特色應用型人才培養(yǎng)模式改革。對于應用型本科院校而言，應更注重學生綜合能力的培養(yǎng)，以實現(xiàn)對學生綜合能力的全面評價，真正發(fā)揮評價對教學的引領作用[7]。因此，該校在過程性評價方面推行多元化模式。傳統(tǒng)評價維度單一，忽視了學習態(tài)度、進步幅度、團隊合作等軟性指標。同時，教師人工觀察評分易受個人偏好影響，且僅關注結果而忽略學生長期的進步軌跡。融入AI評分維度（見圖1），如動作準確度、節(jié)奏匹配度、心率達標率等，可記錄學生整個學期的訓練數(shù)據(jù)，并結合學生的學習態(tài)度、團隊協(xié)作等綜合表現(xiàn)，為學生提供多元化評價[8]

4.2AI融入大學體育健美操教學反饋

為更好地了解AI在大學體育教學中的應用效果，改進教學質量，課后相關人員及時發(fā)放調查問卷，結果顯示絕大多數(shù)學生給予積極評價。具體體現(xiàn)在以下幾個方面。

第一，個性化教學定制。許多學生表示，AI技術的引入使體育課程更具“私人訂制\"特色。智能設備和軟件能精準分析個人身體狀況和運動能力，進而制訂專屬的訓練計劃。例如，有學生因體質較弱，在AI的建議下合理增加了有氧運動的頻率和強度，一段時間后體能明顯增強。

第二，滿足多元需求。這種個性化教學方式契合不同學生的需求，使學生在體育學習中更具針對性與成就感，讓體育教學不再千篇一律。

第三，豐富教學趣味。借助AI，體育教學變得更加生動有趣，同時提供豐富的線上體育資源，包括各類賽事視頻和專業(yè)運動員的訓練技巧分享，拓寬了學生的視野，使學生對體育的熱愛不再局限于課堂[9]。

第四，助力技能提升。AI在運動技能學習中發(fā)揮著重要作用。動作分析軟件能精準捕捉學生的運動動作，指出錯誤并提供改進建議。在體操訓練中，AI通過分析出手角度、力度等數(shù)據(jù)，幫助學生快速糾正錯誤動作，使動作標準程度顯著提高。智能訓練設備還能實時監(jiān)測訓練強度和效果，讓學生科學地進行訓練，提升運動技能。

自2024年試點將AI融入教學以來，該校已在1個年級的4個班級中進行了推廣。從結課時的調查問卷情況來看，取得了不錯的效果。在2024年4個班級的調查數(shù)據(jù)中（見表1），超 90% 的學生愿意繼續(xù)嘗試AI輔助的體育訓練和健身，希望繼續(xù)在教學中使用AI系統(tǒng)；不愿意的學生僅占 4% ，說明改革取得了初步成效。

5結語

人工智能技術在大學體育健美操教學中的創(chuàng)新應用，為傳統(tǒng)教學模式帶來了新的變革與機遇。通過人體姿態(tài)識別、智能評分、個性化訓練、虛擬仿真等技術手段，可有效提升教學效率與質量，幫助學生獲得更加多元、個性化的學習體驗，最大程度實現(xiàn)因材施教的個性化培養(yǎng)。對于應用型本科高校而言，引入人工智能技術不僅契合其應用型與實踐性的辦學定位，還能滿足多元化學生群體的需求。然而，在技術成本、師資培訓、數(shù)據(jù)安全以及教學理念轉變等方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。要實現(xiàn)人工智能在健美操教學中的可持續(xù)與深度應用，需要高校、企業(yè)、科研機構等多方協(xié)同努力。

未來，隨著人工智能算法的進一步成熟與成本的逐步降低，大學體育健美操教學必將迎來更加廣闊的發(fā)展空間，為培養(yǎng)學生的身體素質、藝術修養(yǎng)與綜合素質提供有力支持。在教學實踐中，應不斷完善將思政元素融入教學內(nèi)容的過程，多方收集反饋意見，更新教學案例。

參考文獻

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