基于生成式人工智能的西安市青少年個性化體能訓練方案優化應用研究

中圖分類號：G80 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8902-（2025）-15-187-3-ZL

在新時代背景下，青少年作為國家的未來與希望，其身體素質的強化培養成為社會各界關注的核心議題。西安市作為西北地區的重要城市，在體育文化傳承與發展進程中始終堅守前沿陣地，青少年體育培養體系也在持續健全完善。從城市體育發展戰略視野出發，培養具備強健體魄、卓越體能的青少年群體，不僅能為省市競技體育人才庫源源不斷地輸送優質苗子，更是提升全民健康素質、彰顯城市活力的關鍵著力點。《關于加強青少年體育增強青少年體質的實施意見》明確強調要充分利用現代科技手段賦能青少年體育訓練，為青少年體能提升注入新動力。傳統模式下的青少年體能訓練，過度依賴教練個人經驗，訓練計劃通用性有余但個性不足，難以精準契合每位青少年生長發育階段、體能基礎差異及專項運動訴求。訓練過程中，數據收集滯后、分析粗放，對青少年體能進階態勢把控不準，訓練效果評估主觀片面，運動損傷預防更是缺乏前瞻性與系統性。生成式人工智能技術的崛起，恰似一束穿透迷霧的光，憑借其強大的數據生成、分析、模擬推演能力，有望重塑西安市青少年體能訓練架構，打造出貼合個體特質、動態適配、安全高效的訓練范式，全方位激發青少年體能潛力，點亮青少年體育奮進之路。

1、西安市青少年體質健康現狀及體能訓練需求分析

1.1、智能引領：體質健康數據現狀剖析

近幾年，結合西安市有關數據資料分析，目前西安青少年兒童身體形態表現出年齡越大越高的趨勢，亦呈現逐年增加態勢，這與生活水平的提高和營養的改善有關。但是肥胖和超重的檢出率仍較高，尤其是到了初中、高中時期比例明顯增大，青少年時期發生代謝綜合征的概率會很大，發生高血壓、高血糖和高血脂等慢性病的概率也會增大，而且有學者觀察到：肥胖的青少年發生代謝綜合征的風險是正常體重青少年的6.69倍；同時肥胖也會帶來其他的危害性，肥胖還會影響青少年的骨骼發育及心肺功能，過重的體重會造成膝關節、髖關節負重過大，導致心肺功能下降。據《西安市兒童青少年體力活動與體質健康相關性研究》（包括西稍門中學和咸寧中學兩所中學），青少年的整體體力活動水平較低，很可能會影響到心肺耐力的達標率，在進行長跑測試時有很多學生的后半段出現極度透支的情況，可以證明此部分學生的心肺功能儲備不足，不能夠滿足長時間耐力運動的需求，而心肺耐力作為全身耐力運動的基礎，直接影響青少年平時的生活與競技體育。力量素質方面：初中男生引體向上平均為5一10個，女生仰臥起坐剛達到及格線，核心力量十分薄弱，成為運動表現短板。核心力量是連接上下肢的“橋梁”，維持著身體的穩定，傳遞力量。核心力量差的孩子運動時容易出現四肢不協調、易受傷等情況，影響學習專項技術的效果。速度、靈敏協調性測試中接近三分之一的學生動作比較僵硬、反應慢，基礎體能儲備不足，速度和靈敏協調性素質運動能力不足，導致在籃球突破、足球過人等場合表現較差。

1.2、智能助力：課外體育活動參與樣態現狀分析

根據西安市人民政府發布，西安多所中小學推行“ 3+1+1 7體育課程模式，設立籃球、足球等專項技能類課程；城區學校課余體育蓬勃發展，社團參與熱情高漲，反映出青少年喜愛并積極參與各類社團活動。但郊區縣、農村學校由于受制于場地設施、師資力量等，課外體育活動開展形式較為單一，多為廣播操、跳繩等活動，也很難組織或開展高難度、有專業技能要求的課外體育活動。總體而言，青少年課余運動更多的是以“ 3+1+1 ”為主，雖然有利于激發他們對體育運動的興趣，但是與青少年正常的體能訓練有很大差距，不具備較強的專業性。實際調研顯示，學生參加的社團活動中大多偏向于游戲化、娛樂化，很少涉及具有系統性的體能訓練項目，比如籃球社團注重運球、投籃這樣的基本技術訓練，而不重視高強度間歇跑（提升心肺耐力）、專項力量訓練（提升下肢爆發力）等這類專門化的體能訓練手段，這樣會造成學生身體素質發育不均衡，不利于其全面發展，也無法滿足其進行籃球運動所具備的各項身體能力；而部分位于郊區縣的農村學校由于受限于場地和教師等因素的影響，主要開展廣播操、跳繩等體育課程內容，這樣的鍛煉方式只能讓學生達到一定的身體素質水平，并不能保證學生專項技能水平的提高，同時單調的訓練內容還會造成學生對課外體育活動缺乏興趣。

1.3、智能突破：專項運動進階瓶頸剖析

聚焦西安市青少年熱門專項運動：籃球少年渴望體能上的敏捷突破和精準投籃，但如果下肢力量不夠、重心轉換不夠靈活，就會顯得很吃虧。籃球賽場上，要想跑動快、變向快、起跳快，就需要強大的下肢力量；要想一步到位完成完美投籃，就必須做好重心轉換。缺少這兩個方面的訓練，籃球少年在比賽中就會出現動作慢、失誤多的現象，無法展現高超的籃球技藝。足球小將希望可以提高奔跑能力、防守技巧，可是因為缺乏核心力量而處在身體對抗的不利位置。足球場上的激烈對抗、高效的控球傳遞都依賴于核心力量，若沒有強大的核心力量，會導致足球小將的防守和進攻受到影響。在跑步方面，速度耐力提升和技術優化這兩項任務也同樣存在力不從心的情況。這些情況表明，青少年進行校外延時鍛煉尤為重要性。訓練中經常出現的問題包括專項體能和技術結合不夠好、通用體能難以滿足精細要求、傳統體能訓練在專項化過程中容易走樣，對此，需要利用生成式人工智能等技術，在了解青少年的身體素質和技術特點后，利用計算機軟件生成青少年體能與技術相結合的訓練計劃，服務于西安青少年，助力青少年突破專項運動項目。

2、生成式人工智能技術概述及其在體能訓練中的優勢

2.1、智能驅動：生成式人工智能解析

近年來，生成式人工智能技術的迭代更新為教育變革注入新動能，從2022年ChatGPT的問世到2025年初中國的深度求索（DeepSeek）公司研發的DeepSeek-R1模型，智能技術在體育教育場景中的應用不斷拓展。生成式人工智能是一種基于深度學習的先進科學技術，是以深度神經網絡和大量的數據預訓練為基礎的知識模型，適用于不同的任務和應用場景，因此在進行體能訓練時可以借助多個架構使體能訓練的數據處理與生成得以高效運行。若要生成某青少年體能訓練計劃，可通過輸入要求，由生成器依照青少年體能數據（如心率、力量、速度等指標）模擬產生貼近實際情況的訓練數據樣本，進而展示青少年體能訓練過程中身體機能狀態的變化規律，同時經過判別器不斷篩選剔除掉產生效果不佳的樣本，持續檢驗真假，直到模型不斷優化迭代至足以準確鑒別真假的程度。通過生成器和判別器的對抗與迭代優化產出高質量且符合實際場景的真實訓練數據。該機制有效解決了傳統數據獲取手段的弊端，為體能訓練提供了大量豐富多樣的數據來源。

2.2、智能定制：個性化方案定制效能

使用生成式人工智能能夠快速、方便、全方位地了解每一個青少年的多源信息，包含青少年的身體成分（體脂率、肌肉量）、運動能力（爆發力、耐力）測試數據、傷病歷史等。在此階段，生成式人工智能可完成整個體能畫像，并精準找出體能短板。比如，針對一名青少年籃球運動員而言，通過生成式人工智能分析得到的數據，可以看出其力量、速度、靈敏度等各個環節體能的占比，最終得出其下肢力量體能的短板。由于生成式人工智能可以全程實時記錄、跟蹤青少年的各項體能數據，如心率變化、跑步路線、用力程度等。例如，在進行力量訓練時，采用相關傳感器，能實時了解運動員身上各塊肌肉的發力情況，判斷肌肉的受力狀況是否均勻、動作是否標準等，并能夠依據實時情況自動調整訓練強度、組數、節奏等，保證體能訓練始終適合青少年實時身體狀態。

這一方式既避免青少年過度訓練或訓練不夠的情況，又能夠讓青少年實現高效訓練，助力青少年體能訓練水平穩步提高。

3、生成式人工智能在西安市青少年個性化體能訓練方案優化應用中的實現路徑

3.1、政策驅動，構筑數智體能訓練生態

打造西安市青少年數智體能訓練生態需要依靠政策驅動落實，因此有關部門需要打出一套組合拳，細化出臺符合本區縣的相關性強、可操作性高且科學合理的措施。具體而言，需設立專項補貼資金，對接城區／郊區縣學校實際需要的數量，根據學校實際體育特長生人數及學校規模分級進行補貼。城區學校先開展試點，三年內逐步鋪開實現全面覆蓋，同時總結經驗教訓，推廣成功經驗，再拓展到郊區縣學校，力爭五年內全市中小學全部享受到該項目帶來的好處。此外，還需聯合教育局、體育局、財政局等部門協同實施，共同推進補貼項目政策的落地見效。同時，可建立“西安市青少年體能云平臺”。平臺架構包括生成式人工智能訓練系統與數據可視化模塊兩個主要部分。生成式人工智能訓練系統的主要功能是基于大數據分析，提供個性化訓練計劃，將每天的訓練動作、每一次的練習強度值，按年月日存儲至數據庫；數據可視化模塊主要是將每天的練習數據以可視化的形式進行展示，對于練習情況進行評價。平臺打通了學校與俱樂部之間的數據壁壘，通過建立數據標準化和通用接口，促進體能數據在不同學校之間、不同俱樂部之間的自由流通，促進資源共享與協調訓練。例如，學校將學生的日常訓練數據通過云平臺上傳給俱樂部，俱樂部再從平臺上獲取學生數據，作為有針對性地對學生進行訓練的數據基礎，為學校和俱樂部間創建一個良性互動的過程，實現從學校到俱樂部再到學校的聯動循環體能訓練生態鏈。為保障政策的科學性及長期效力，定期組織政策評估和反饋，邀請教育專家、體能訓練專家、學校代表等對其試用情況進行評估反饋，根據實際情況適當調整補貼比例，不斷完善平臺上的各項服務和功能設置，使政策順應青少年體能訓練的發展情況并不斷健全和完善，切實打牢基礎，讓西安市青少年體能訓練工作有規可依、科學規范、穩步前行。

3.2、方案定制，深挖個體體能潛力

挖掘西安市青少年個體體能潛力方案定制：利用生成式人工智能體能評估矩陣，收集青少年kinematics數據、生理生化指標、日常訓練情況等方面的信息；在青春期前期注重基礎力量、協調性訓練，推出自重訓練、基礎平衡訓練等既安全又有效、適合青少年成長規律的訓練方式，培養青少年基礎體能；進入專項化進階階段后，根據籃球、足球、田徑等不同的運動項目，生成式人工智能可給每個青少年制定高度個性化訓練課程，準確提升專項體能素質，籃球專項增加變向靈敏度和彈跳力的訓練方案，足球專項增加沖刺速度和耐力水平的訓練方案，田徑專項增加專項力量和爆發力的訓練方案。在備賽過程中運用生成式人工智能對備賽情況、備賽現狀等進行詳細科學地分析，并根據實際情況合理安排訓練量和恢復時間，使青少年在比賽前處于最佳體能狀態。通過科學數據與智能分析來實現青少年體能提升，是保證青少年在專項運動上取得優異成績的有效途徑。對于青少年來說，要想體能實現螺旋式發展，必須根據不同發展階段的需求安排體能訓練，進而推動西安青少年體育事業可持續發展。

3.3、多元互動，激活訓練熱情

要想激活西安市青少年體能訓練熱情，可以通過多樣化的互動實現，如借助XR技術打造沉浸式的體能訓練場所，利用虛擬現實技術搭建籃球場，與數字人一起運動對抗，在此過程中可以看到自身訓練成果；或者采用投影式AR技術，將力量訓練的數據化信息通過光影投射到地面上，輕松觀看力量訓練的得分情況；再比如利用區塊鏈技術記錄團體體能比拼，通過對團體體能訓練進行排名并及時公開各團體排名的形式，激發青少年參與競爭及團體協作的精神，由此也能起到調動青少年參與體能訓練積極性的作用。運用上述技術手段，可以全方位提高青少年體能訓練的積極性及參與度。

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