摘要：人工智能本是研究腦科學與計算機技術相結合的科學技術，目前已經是全球性先進科技的重點研發(fā)應用方向之一，是許多科技發(fā)達國家制定發(fā)展戰(zhàn)略時著重考慮的基本國策。我國目前智能產業(yè)也邁入了快車道，在“智能校園”的信息化浪潮下，結合國家“健康中國”戰(zhàn)略的人工智能技術已經拓展到了青少年體育教學環(huán)境，但目前仍處于起步階段，各種功能性的理論框架尚不完善。因此，本文重點分析了人工智能技術在青少年體育教學領域中的應用形式與應用價值，以期為增強學生體質健康及學校體育教學改革提供一些有益的參考。

關鍵詞：人工智能技術 體育教學 應用價值

中圖分類號：G804 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8902-（2024）-21-107-3-ZQ

引言

2016年中共中央、國務院在《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》中明確指出：“要實施青少年活動促進計劃，培養(yǎng)青少年體育愛好，基本實現青少年熟練掌握1項以上體育運動技能，確保學生校內每天體育活動時間不少于1h。到2030年，青少年學生每周參與體育活動達到中等強度3次以上，國家學生體質健康標準達標優(yōu)秀率達25%以上?！痹谶@個大環(huán)境下，與此相對的是當前我國各級院校的學生參與體育鍛煉的比例每況愈下，青少年學生的體質健康隱然有倒退趨勢，這值得政府相關部門以及各學校職能部門引起高度重視。應當感到欣慰的是，教育部在《教育信息化2.0行動計劃》中大力提倡將人工智能、大數據等技術應用于學校教育中，這也給各級學校體育教學改革的深化和創(chuàng)新注入了一股新活力，如能將人工智能技術大范圍地應用到學校體育教學和體質健康監(jiān)測，必將對當前學校體育教育改革所面臨的瓶頸起到一輪新的突破，在教育界內也將形成更為廣泛的共識。

1、人工智能對增強學生體質健康的革新性作用

1.1、對體育教師的教學引導作用

人工智能對當前我國體育教師最大的提高主要是在學情掌握方面的智能驅動，傳統(tǒng)的體育教學模式下青少年體育教師在學情掌握等方面一直缺乏較為完備的教學支持，例如對學生的身體素質、運動技能和學習需求很難做到全面系統(tǒng)掌握。而人工智能平臺出現之后彌補了青少年體育教師對這些重要數據的忽略和收集，從而更有效地指導學生，實施更為靈活、豐富的教學方法。例如分層教學、分組教學等，從前由于不掌握學生們在個人需求、運動強度、運動時間方面的核心數據，這些教學內容往往很難起到良好的教學效果，現在借助于人工智能都可以逐一實現，體育教師可以靈活分配教學資源、教學場所、組織形式等內容，達到科學教學、因材施教的教學效果。

1.2、對學生體質健康的管理作用

人工智能技術可以通過智能穿戴設備或手機應用程序，利用傳感技術介入學生體質健康狀況實現可視化對比分析，記錄學生的運動量、睡眠質量等信息，并通過數據分析給出相應的健康建議，從而建立科學的診斷處方評估體系，建立多維度、針對性強的學生體質健康數據庫，提高學生的健康意識的同時增強學生的自我管理能力，使學生在追蹤運動干預的條件下激發(fā)內生動力，根據實際情況進行調整和優(yōu)化學生體育運動的瓶頸，預防學生體質滑坡現象，簡化體育教師的工作量，輔助教師對學生的體質健康教育效率。

1.3、對體育教學的科學作用

人工智能技術應用到學校體育可以提供更加智能化、個性化的教學方法，改變傳統(tǒng)體育教學依賴教師的經驗和知識水平的現象，相對固定的教學方法和訓練計劃現象有了長足改變。在人工智能技術的輔助下，教師可通過大數據和機器學習等技術實現對學生的課內外運動量、運動強度和運動效果的全方位立體監(jiān)測，根據體育鍛煉成果智能優(yōu)化學習計劃，形成最可靠的運動評價結果，從而集中精力關注學生從體育鍛煉中獲得的成長。

2、人工智能技術在增強學生體質健康中的應用形式

2.1、教學設備設施方面的應用

當前青少年體育智能教學設備已經能夠在教學設備設施方面監(jiān)控學生的學習數據，并通過大數據分析為教師和學生提供精準的教學反饋，具體體現在以下兩個方面：（1）智能化運動場所。由于體育教學對室外場地、天氣影響等因素的依賴性較強，因此當前利用人工智能技術對青少年體育課堂管理的應用能夠根據當前運動場地、場館的使用狀態(tài)、使用頻率進行調度，充分提升運動場所的利用率和服務管理質量，在大數據自動采集、視覺算法、智能顯示終端等方面全面提升體育教學效率；（2）人工智能體育設備，具體分為測評設備和運動器材兩種，測評設備多搭載智能攝像頭和機器視覺算法，能夠計算學生運動過程中肌電、呼吸、體溫、心率、血壓、血氧飽和度和血糖等生理參數的變化，以及對體育運動過程當中的成績進行識別和判定；運動器材則多以無線通信為核心組件，能夠以無線傳輸的方式將學生使用體育器材如體操墊、跑鞋、杠鈴、跳繩、實心球等的數據上傳至測評設備中。總之，一旦在場地、器材等與體育教學息息相關的方面實現了智能化，能夠節(jié)省體育教師大量的巡查與調試工作，并及時掌握學生體質健康方面的學情。

2.2、教學智能化方面的應用

當前基于人工智能技術在教育領域內的深化應用，我們可以總結出其在體育教學及增強學生體質健康工作中與其他學科的一些一致性，較為基礎的一致性主要集中在兩個方面，一是資訊系統(tǒng)，二是大數據系統(tǒng)，具體如下：（1）資訊系統(tǒng)。這是人工智能技術的主要功能之一，體現為提供信息知識庫、在線學習、遠程交互、自動評價和分析、生成方案等一系列功能的總和，其形成的資訊方案往往基于可量化的數據性指標，客觀面覆蓋廣泛而且易于進行比較研究，方便體育教師做出更有效的決策；（2）大數據系統(tǒng)。大數據系統(tǒng)在日常教學當中充當“外腦”，負責管理各種人工智能體育智能設備的數據采集、加工、整理、挖掘過程，對海量的體育運動數據進行算法統(tǒng)籌，在算例方面維持科學性，既能形成對集體性數據如運動成績、波動趨勢、運動項目的分析、研討過程，也能描述運動頻率、強度、時間、能力、習慣等個體性數據，為廣大青少年學生建立全面的體質健康檔案。

3、基于人工智能的學生體質健康體系功能性的構建

3.1、學生體質健康的精準診斷功能

在傳統(tǒng)的青少年體育教學工作中，學生體質健康測試（以下稱體測）工作占了較為重要的地位，但長期以來沿用的是規(guī)定項目器材法，通過定期對學生開展規(guī)定項目體測并錄入數據，數據的時效性、有效性均不高，覆蓋性不夠廣，而且數據的披露不夠公開，部分地區(qū)甚至只有紙質文件而沒有對數據進行信息化。因此，采用人工智能技術應對學生的運動數據、運動狀態(tài)進行有效記錄，便捷有效地獲取學生的各項生理性數據，并通過智能化醫(yī)療系統(tǒng)進行指標分析，精準地識別學生的基本健康狀態(tài)。通過各個學年、各個階段學生的基本健康狀態(tài)變化，體育教師既可對學生的體質健康情況、運動提升情況產生明確認知，也可通過對學生的體育鍛煉行為跟蹤分析提供精準化、個性化的輔導。

3.2、學生體育鍛煉的過程監(jiān)控功能

傳統(tǒng)的學生體質健康工作中由于缺乏強制性措施，因此增強學生體質健康工作的效率一直難以保障，其主要難點在于無法保證學生鍛煉的監(jiān)控方面。例如，各級學校體育課的出勤情況，這一數據在缺乏過程監(jiān)控的前提下真實性、有效性十分低下，再如體育成績管理方面，缺乏過程監(jiān)控往往導致的測評結果只是A，B，C分級分層，無法從學生的體育動作姿態(tài)中測評其體育運動具體效果，當然也不可能使學生及時掌握和改進技術動作并且提升教學效果，因此人工智能在體育鍛煉的過程監(jiān)控中不可缺席，這一系統(tǒng)對于體育教師與學生的良性互動大有促進作用。

3.3、學生體育鍛煉個性化服務

人工智能技術通過大數據平臺可為學生提供體質健康個性化服務，具備學生體育運動數據的采集功能，在當前教育人工智能的環(huán)境下，每個學生的體育技能、體育知識等數據均可進行采集、上傳、分析，而算法功能可以通過研究學生的運動學習愛好、運動頻次、運動習慣等數據自動生成體育培養(yǎng)方案，這些個性化的方案能夠幫助體育教師更好地為學生提供指導意見。學生也可以通過自助的方式選擇服務項目，例如在大數據平臺上通過開設個人賬戶，點擊與瀏覽體育運動處方知識庫，通過對體育教學內容的興趣愛好選擇學習、下載、分享等功能性操作，并根據提示進行引導性操作，充分了解自己在體育項目上的問題與解決方案，例如核心力量、爆發(fā)力、基礎力量等數據性指標，實現精細化和個性化的自學。

3.4、體育教師智慧化決策

人工智能技術在體育教師智慧化決策方面的影響主要通過完善的體育鍛煉評價系統(tǒng)實現，在該評價系統(tǒng)中應包括數字影像資源、成績數據資源、移動端資源和專業(yè)性資源等。由于體育課上教師常常需要面對大量學生，很難對每個學生都有明確認識，因此人工智能構建的體育鍛煉評價系統(tǒng)對教師反復體驗課堂教學信息具有重要作用。其中，數字影像資源是體育教師根據學生的運動影像完成該學生體育運動畫像的必備信息，而體育成績數據等的分析能夠使體育教師對學生體育成績、運動技能、體質能力形成準確認識，通過大數據的信息支撐，體育教師很快就可以形成對學生的輔導方案。移動端資源是體育教師與學生之間互動的紐帶，通過智能手機的移動端教師可更為精準地布置體育課外作業(yè)，并及時識別學生作業(yè)的完成情況，制定更有效的體育教學決策。而專業(yè)性資源則是體育教師自我提升的重要教學資源，通過隨時獲得體育學科最前沿的專業(yè)知識，可以幫助教師完善教學內容，并展示當前教學中存在的技術性問題，也可以通過體育知識大講堂的形式來擴展學生的體育知識邊界。

4、人工智能促進學生體質健康的路徑建設

4.1、構建“國家學生體質健康測試”大數據庫

在當前各級學校智能化平臺建設背景下，體測大數據庫應該由國家牽頭，形成層層的信息共享體系，對每年體測的海量數據進行集中收集、處理和分析，一來可以減輕學校和教師的工作負擔，二可以為學生和家長提供高效的信息反饋，傳統(tǒng)的規(guī)定項目器材法也可以通過可穿戴式智能產品和網絡技術等人工智能新型手段來解決。需要注意的是，該數據庫事關信息化系統(tǒng)，學校應進一步提高對計算機房的建設與管理，并注意數據橫向、縱向的信息交互，充分關注上級數據庫形成并反饋的體測排名系統(tǒng)，了解本校在推進學生體質健康工作中存在的問題，并及時進行方案的調整與管控。

4.2、形成智能化體質健康診斷評估體系

體質健康診斷評估更側重于學生的各項生理指標數據，其智能化進程的抬升依賴于醫(yī)療領域及傳感技術。當前環(huán)境下已經有諸如“康泰”“藍熙”“久樂”“優(yōu)醫(yī)家”等大眾性的健康管理平臺可搭載人工智能設備實現自助體檢、健康監(jiān)督功能，在體質測試智能終端機方面，更是大規(guī)模應用物聯(lián)網技術介入運動診斷、體質測試工作當中，并將把有效診斷信息全面即時地反饋給學生和教師。目前，安徽省在多所高等學府中投入使用了智能體質健康診斷系統(tǒng)及設備，不僅獲得了關于學生體質健康測試的大量、真實、準確的數據，而且通過學生個體之間的數據對比還可形成帶有數理依據的有效干預方案，對學生的日常鍛煉行為進行追蹤與指導，并以可視化系統(tǒng)向學生動態(tài)展示鍛煉效果，學生也可從體側數據上獲知鍛煉對自身身體技能、指標等產生的實際效果，從而激勵鍛煉決心并且養(yǎng)成鍛煉習慣。

4.3、建立智能化外部活動干預管理制度

近年來，新教改工作推動了體育考核制度的變革，使得各級學校的體育教育受到重視，學生的運動鍛煉時間由此增多，但還不夠。目前仍需要借助人工智能協(xié)助干預學生的體育鍛煉活動，形成一套以學生分類、干預督導為主要內容的管理機制。（1）學生分類。當前在校學生的課外體育鍛煉層次繁多，可借助信息化平臺進行歸納、分組、組織活動，對學生們的體育活動進行疏導與調節(jié)，例如杭州電子科技大學所自主研發(fā)的“校園陽光長跑智能化管理系統(tǒng)”，基本實現了學生自主、自助、自覺參與長跑活動的信息管理模式，在健康跑方面增強可學生體質健康；（2）干預督導。干預督導機制的目的是防止學生因惰性而逃避體育鍛煉責任，具體可再劃為督導方案和督導行為，督導方案負責形成對學生的個性化運動處方和鍛煉計劃。例如，深圳大學體育學院應用的“運動世界”APP軟件，要求學生每學期完成120km打卡并記入體育成績，3個學年內學生體質的測試結果均有一定程度的提升。督導行為包括為學生們推送、反饋、執(zhí)行和調整督導方案，主要通過可穿戴人工智能設備實現干預和督促，例如通過運動手環(huán)為學生的體質健康狀況或體育鍛煉行為進行測評，以外部強制干預的方式促進學生鍛煉動機的內化。

5、結語

雖然我國在人工智能技術“進校園”應用于體育教學領域還有很長的路要走，但我們也需要以發(fā)展的眼光看待，以增強學生體質健康為主的人工智能技術正在與體育學科進行日益擴大的融合，在以“健康中國”舉國戰(zhàn)略為背景的前提下，基于人工智能技術構建的體質健康促進體系必將嚴重地影響和改變傳統(tǒng)的青少年體育教學現狀，重構學校體質健康的“主戰(zhàn)場”地位，未來以學生作為輻射源向社會、向全民傳遞體質健康的積極信號，從而推進我國的人民健康事業(yè)。

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