推動(dòng)“數(shù)智體育”建設(shè)提升中小學(xué)體育課教學(xué)效能

文/龔炳南 王子樸

青少年和學(xué)校體育工作是實(shí)現(xiàn)教育強(qiáng)國(guó)、人才強(qiáng)國(guó)、體育強(qiáng)國(guó)、健康中國(guó)遠(yuǎn)景目標(biāo)的重要基礎(chǔ)。近年來(lái)，黨和國(guó)家頒布了大量關(guān)于學(xué)校體育、體育課程改革、青少年健康等相關(guān)重要政策文件。2020年國(guó)家體育總局和教育部聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于深化體教融合促進(jìn)青少年健康發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》、中共中央辦公廳和國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《關(guān)于全面加強(qiáng)和改進(jìn)新時(shí)代學(xué)校體育工作的意見(jiàn)》，到2021年中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見(jiàn)》，再到2022年教育部發(fā)布的《義務(wù)教育體育與健康課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，這一系列政策文件與標(biāo)準(zhǔn)的相繼出臺(tái)，為體育教育工作的高質(zhì)量發(fā)展提供了強(qiáng)有力的政策背景和縱深發(fā)展的契機(jī)，對(duì)青少年的培養(yǎng)提出了新要求，為推動(dòng)體育教育改革指明了發(fā)展的新方向。

尤其是在“雙減”政策的大背景下,教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型為體育教育工作帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇與空間。這其中，以“數(shù)字化科技”與“智能化科技”為代表的“數(shù)智科技”成為當(dāng)前教育信息化發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域?！皵?shù)智科技”以人工智能、大數(shù)據(jù)、傳感器、智能硬件以及5G等新興科技為代表，并已然成為產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)治理、公共服務(wù)、民生保障等各領(lǐng)域發(fā)展的新驅(qū)動(dòng)力。在新冠肺炎疫情防控背景下，數(shù)字信息技術(shù)融入中小學(xué)體育教育領(lǐng)域的趨勢(shì)和優(yōu)勢(shì)凸顯，賦予了體育教育更多的智能化應(yīng)用場(chǎng)景。體育教學(xué)“數(shù)智”潛力不斷擴(kuò)大，全面推動(dòng)中小學(xué)校的“數(shù)智體育”建設(shè)，賦予體育教育更大效能，是我國(guó)向教育強(qiáng)國(guó)、科技強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的關(guān)鍵一步。新時(shí)代體育教育工作如何借助現(xiàn)代化信息技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展成為教育工作的重要議題。本研究旨在探討“數(shù)智”技術(shù)對(duì)中小學(xué)體育教育工作的價(jià)值，并對(duì)如何開(kāi)展“數(shù)智體育”建設(shè)提出發(fā)展策略和實(shí)施建議，以供中小學(xué)校體育工作者參考。

一、轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)理念，擁抱體育教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型

在體育教育改革過(guò)程中，傳統(tǒng)教學(xué)方法手段已經(jīng)難以適應(yīng)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)與發(fā)展需求。尤其是在疫情的影響下，傳統(tǒng)的體育課程教學(xué)形態(tài)受到較大的挑戰(zhàn)。如何利用現(xiàn)代化信息手段促進(jìn)體育課程學(xué)習(xí)成效，已經(jīng)成為學(xué)校體育改革的關(guān)鍵。

例如，對(duì)于不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)技能，僅僅依靠一次或幾次課堂教學(xué)中有限時(shí)間內(nèi)的練習(xí)，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是很難完全掌握的。在真實(shí)的教學(xué)場(chǎng)景中往往會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：如體育教師短短幾次的技術(shù)動(dòng)作示范很難讓所有人能夠完全記憶并模仿；不同項(xiàng)目的技術(shù)動(dòng)作要領(lǐng)有著不同的術(shù)語(yǔ)習(xí)慣，相互之間差異較大，學(xué)生較難在短時(shí)間內(nèi)理解并掌握；體育教師的針對(duì)性技術(shù)指導(dǎo)也很難覆蓋所有同學(xué)，尤其是面對(duì)不同水平、人數(shù)較多的授課對(duì)象時(shí)，問(wèn)題更為凸顯。

“數(shù)智體育”倡導(dǎo)利用5G通信、多媒體數(shù)字技術(shù)等科技手段突破傳統(tǒng)體育課教學(xué)中的練習(xí)時(shí)間、練習(xí)空間、指導(dǎo)場(chǎng)景的限制，重點(diǎn)解決真實(shí)教學(xué)中高耗低頻、復(fù)雜低效等問(wèn)題。例如，基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端的智慧體育課堂，能夠建立高效的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，提高真實(shí)課堂上的教學(xué)效率，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性；基于視頻捕捉與分析技術(shù)的AI體育教練，能夠快速精準(zhǔn)地分析與糾正學(xué)生的技術(shù)動(dòng)作，形成正向的肌肉記憶直至掌握該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)技能；基于傳感器技術(shù)的智能跳繩，能夠智能記錄學(xué)生完成的跳繩次數(shù)，并計(jì)算其能量消耗，提升了學(xué)生參與體育活動(dòng)的健身鍛煉效果。所以，無(wú)論是體育教師，還是學(xué)生家長(zhǎng)，都需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的體育課程教學(xué)理念，擁抱體育教育數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。

二、開(kāi)放共融打破壁壘，打造線上線下智慧體育課堂

傳統(tǒng)體育教學(xué)視角下，學(xué)校是學(xué)生參與體育活動(dòng)、學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)技能的重要場(chǎng)所，但不論是現(xiàn)在還是未來(lái)都不應(yīng)該成為唯一的場(chǎng)所。對(duì)于青少年而言，參與體育運(yùn)動(dòng)不應(yīng)該受到體育教師、場(chǎng)地條件等因素的影響。終身體育習(xí)慣的養(yǎng)成、運(yùn)動(dòng)技能的掌握、自主鍛煉意識(shí)的培育，都需要打破傳統(tǒng)體育活動(dòng)的實(shí)施壁壘，讓參與體育課堂變得更加簡(jiǎn)單易行、多維高效，線上線下都可以開(kāi)展。

如今，融入了線上線下混合教學(xué)場(chǎng)景的“智慧體育課堂”為體育教學(xué)改革提供了數(shù)字化發(fā)展路徑。在一些示范學(xué)校中，線下體育課堂中不斷融入智能穿戴、AI視覺(jué)追蹤、大數(shù)據(jù)分析等“數(shù)智”技術(shù)，為體育教師提供精準(zhǔn)反饋，不斷提升體育課堂教學(xué)的科學(xué)化程度。

疫情期間，全國(guó)中小學(xué)廣泛開(kāi)展線上教學(xué)，這是對(duì)教師尤其是體育教師的新挑戰(zhàn)，增強(qiáng)了未來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)課堂與虛擬場(chǎng)景互聯(lián)共通的動(dòng)力。在現(xiàn)實(shí)課堂教學(xué)過(guò)程中，教師與學(xué)生互動(dòng)是真實(shí)的、交流是直接的，而虛擬場(chǎng)景是基于數(shù)字多媒體所構(gòu)建的在線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、全息投影技術(shù)所創(chuàng)造的3D擬真環(huán)境、AR與VR技術(shù)所搭建的仿真環(huán)境等，這使得體育課堂突破了時(shí)間和空間的限制，擴(kuò)大了教學(xué)場(chǎng)景的多樣性。例如，對(duì)于全息投影技術(shù)所創(chuàng)造的3D擬真環(huán)境，可使處于不同環(huán)境的教師和學(xué)生真實(shí)還原現(xiàn)實(shí)教學(xué)，既能還原顯示課堂的真實(shí)性、互動(dòng)性和可溝通性，又能打破各場(chǎng)景的壁壘，提高教學(xué)效能。而借助AR體感互動(dòng)、云計(jì)算等“數(shù)智”技術(shù)的線上體育課堂，為學(xué)生完成體育家庭作業(yè)、記錄運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)提供了客觀的量化監(jiān)督。

三、教學(xué)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，構(gòu)建體育教育一體化智能管理平臺(tái)

在基礎(chǔ)教育階段，每天一節(jié)體育課的鍛煉時(shí)間是學(xué)校體育工作中保障學(xué)生體質(zhì)健康的基礎(chǔ)。而體育課后服務(wù)、課外體育作業(yè)（含寒暑假）則是培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成終身體育習(xí)慣和發(fā)展健康生活方式的關(guān)鍵。

圍繞“教會(huì)、勤練、常賽”的教改理念，體育教育工作的開(kāi)展關(guān)鍵在于如何在體育課堂上教會(huì)學(xué)生運(yùn)動(dòng)技能，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生在課堂之外、家庭生活的時(shí)間也能夠高頻次、不受約束地進(jìn)行鍛煉與練習(xí)，并最終實(shí)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)競(jìng)賽中能夠靈活應(yīng)用、展示運(yùn)動(dòng)技能[2]。

基于“數(shù)智”融合的體育教學(xué)管理是在打通體育教學(xué)備課、上課、評(píng)價(jià)與反饋壁壘，數(shù)據(jù)互通融合達(dá)到一定橫向廣度、縱向深度的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代體育教學(xué)管理系統(tǒng)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)與分析，通過(guò)管理平臺(tái)，實(shí)時(shí)展現(xiàn)給教育部門(mén)、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、學(xué)生家長(zhǎng)、學(xué)生和教師本身，協(xié)助其工作、生活和學(xué)習(xí)。體育教育絕不能僅限于學(xué)校，對(duì)學(xué)生體育教學(xué)的管理還應(yīng)該涉及家庭、社區(qū)等多個(gè)層面。因此，全方面納入課堂教學(xué)、課后練習(xí)、技能評(píng)試、運(yùn)動(dòng)競(jìng)賽等多維度的體育教育活動(dòng)信息，有助于各層面數(shù)據(jù)的相互支撐，更能體現(xiàn)出數(shù)據(jù)背后的價(jià)值和作用，才能實(shí)現(xiàn)教學(xué)效能的最大化。將體育教學(xué)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，構(gòu)建體育教育管理數(shù)據(jù)互通融合共享的新平臺(tái)，可作為展開(kāi)體育教學(xué)的重要依據(jù)，為提高教學(xué)效能提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并有利于了解學(xué)生體育核心素養(yǎng)的發(fā)展情況，有助于促進(jìn)“家-校-社”體育教育工作的共融合作。

四、智能化監(jiān)測(cè)與評(píng)估，推動(dòng)體育課科學(xué)鍛煉成效

現(xiàn)階段，仍有很多地區(qū)的學(xué)校和教師為了減少運(yùn)動(dòng)傷害、避免運(yùn)動(dòng)事故的發(fā)生，在體育課堂上不斷降低運(yùn)動(dòng)量和負(fù)荷強(qiáng)度，雖然表面上開(kāi)足開(kāi)齊了體育課，但健身鍛煉成效和技能學(xué)習(xí)效果不足，長(zhǎng)此以往，學(xué)生體質(zhì)健康與身體素質(zhì)難以有效提升。對(duì)處于身體發(fā)育快速增長(zhǎng)的青少年兒童而言，缺乏科學(xué)、有效的體育活動(dòng)，極易錯(cuò)過(guò)身體素質(zhì)發(fā)展的敏感期，非常不利于日后運(yùn)動(dòng)技能的學(xué)習(xí)。再加上伴隨而來(lái)的超重肥胖、視力不良等問(wèn)題，甚至?xí)绊憣W(xué)生參與體育鍛煉的積極性。

《“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要》中明確提出：到2030年，青少年每周要參與中等強(qiáng)度以上的體育活動(dòng)。這也釋放出明確的改革發(fā)展信號(hào)。研究發(fā)現(xiàn)，中等強(qiáng)度的身體活動(dòng)更有益于學(xué)生認(rèn)知能力、心理健康和情緒調(diào)節(jié)能力的培養(yǎng)。值得注意的是，新課標(biāo)中新加入的體能板塊，更要求體育活動(dòng)須達(dá)到相應(yīng)的負(fù)荷量和強(qiáng)度。但如何去監(jiān)控，活動(dòng)量和強(qiáng)度是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，一直以來(lái)都是傳統(tǒng)體育課堂教學(xué)中的痛點(diǎn)和難點(diǎn)。

科學(xué)化、數(shù)字化、智慧化管理，依靠體育教學(xué)的客觀數(shù)據(jù)進(jìn)行真實(shí)有效的監(jiān)控與分析，最終實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的科技教學(xué)新模式是“數(shù)智體育”的根本實(shí)施路徑。除了定期的體質(zhì)健康測(cè)試之外，體育教學(xué)活動(dòng)中鮮有對(duì)學(xué)生健身鍛煉效果進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控，這對(duì)教育主管部門(mén)、學(xué)校教師掌握學(xué)生發(fā)展水平十分不利。“數(shù)智體育”借助各類(lèi)數(shù)字信息技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估學(xué)生在體育活動(dòng)中的體能水平與健身鍛煉效果，實(shí)現(xiàn)多維度覆蓋、高精度監(jiān)測(cè)、高效率處理，并推動(dòng)體育教學(xué)實(shí)施、評(píng)估和改革的高效能發(fā)展。例如利用光學(xué)追蹤技術(shù)、定位技術(shù)（LPS、GNSS)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的移動(dòng)信息的采集；利用速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)等慣性測(cè)量單元實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生在運(yùn)動(dòng)中加速度、變向等信息的獲取；利用光學(xué)心率傳感器對(duì)學(xué)生運(yùn)動(dòng)中的最大心率、心率變異性等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控；利用血氧傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)學(xué)生的血氧水平；利用智能化平臺(tái)的主觀疲勞量表（RPE、SRPE）來(lái)監(jiān)測(cè)和控制學(xué)生的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和疲勞狀態(tài)等。此外，部分先進(jìn)的技術(shù)平臺(tái)在對(duì)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與反饋的基礎(chǔ)上，還能夠利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)及時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)傷害與損傷風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警，有效地避免了體育課堂中突發(fā)性猝死、疲勞性運(yùn)動(dòng)損傷事故的發(fā)生。