人工智能技術(shù)在乒乓球教學(xué)中的應(yīng)用研究

劉昌黎 徐金陸 曹家興

摘要：面對(duì)各項(xiàng)高科技應(yīng)用到體育領(lǐng)域，在乒乓球教學(xué)領(lǐng)域可以利用人工智能技術(shù)，前期利用智能影像分析技術(shù)對(duì)我國(guó)優(yōu)秀男、女乒乓球運(yùn)動(dòng)員在使用正手攻球、反手推擋、左推右攻技術(shù)時(shí)肌電電位變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并且利用3ds max軟件對(duì)他們使用這些技術(shù)時(shí)所呈現(xiàn)出的身體動(dòng)作建立三維動(dòng)畫(huà)，然后人工智能的強(qiáng)化深度學(xué)習(xí)能力進(jìn)行記錄、分析，建立模型；將建立好的動(dòng)作模型、診斷模型應(yīng)用到乒乓球教學(xué)中去，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)乒乓球的興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：人工智能；乒乓球技術(shù)；動(dòng)作模型；診斷模型

一、人工智能基本概念

人工智能技術(shù)就是為了提高社會(huì)各行各業(yè)的工作效率，輔助人類工作，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的學(xué)習(xí)幫助人進(jìn)行最科學(xué)化的決策與管理。

二、國(guó)家政策

（一）教育改革

國(guó)家各行各業(yè)發(fā)展政策的調(diào)整隨著時(shí)代的發(fā)展而不斷做出調(diào)整，其中教育作為國(guó)家的根發(fā)展基礎(chǔ)大業(yè)，一直以來(lái)都是國(guó)家最重視的。現(xiàn)階段的人工智能就是國(guó)家大力支持發(fā)展的高科技，如果將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到提高我國(guó)教學(xué)信息化的發(fā)展中，將會(huì)使我國(guó)教學(xué)新信息化更上一層樓。

（二）推動(dòng)人工智能發(fā)展政策

國(guó)家對(duì)于人工智能制定的戰(zhàn)略規(guī)劃以及提出的高層建筑，可以顯現(xiàn)人工智能在我國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展是必然的趨勢(shì)，鄧小平曾說(shuō)過(guò)：“科技是第一生產(chǎn)力”。因此在這樣的大背景下，人工智能技術(shù)應(yīng)用到體育教學(xué)方面，必然能夠成功。

三、現(xiàn)階段體育領(lǐng)域?qū)θ斯ぶ悄苓\(yùn)用情況

例如：NBA賽場(chǎng)裁判使用的錄像回放技術(shù)、網(wǎng)球比賽的鷹眼挑戰(zhàn)系統(tǒng)，還有今年在德甲、法甲使用的VR助理裁判，我國(guó)中超聯(lián)賽第28輪也引入VR助理裁判，這些技術(shù)都屬于人工智能的圖像識(shí)別技術(shù)，應(yīng)用之后的比賽公平、公正性取得立竿見(jiàn)影的效果。

四、人工智能技術(shù)在乒乓球教學(xué)中的應(yīng)用

（一）系統(tǒng)建立

乒乓球教學(xué)都是從基本功開(kāi)始，反手的推擋技術(shù)、正手近臺(tái)攻球技術(shù)、正反手左推右攻技術(shù)，因此動(dòng)作模型也是圍繞以上三個(gè)基本技術(shù)建立。根據(jù)目前的打法來(lái)分，分為直拍、橫拍兩個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)作模型、診斷模型。

1.動(dòng)作模型系統(tǒng)建立

動(dòng)作模型的建立首先選取適合被用來(lái)做模型的人，本文設(shè)想，直拍男子選手選取劉國(guó)梁、王皓、馬琳、許昕這四個(gè)人；橫拍選手選取孔令輝、王勵(lì)勤、馬龍、張繼科、劉詩(shī)雯、丁寧、李曉霞；對(duì)于直拍、橫拍、男女分別進(jìn)行測(cè)試，測(cè)出這11個(gè)人在正、反手、左推右攻技術(shù)時(shí)，每個(gè)技術(shù)對(duì)應(yīng)的身體的肌電圖變化進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，主要分析出肌電變化的共性，具體指這11人在同一個(gè)技術(shù)動(dòng)作中那塊肌肉電位變化最明顯，通過(guò)找出共性規(guī)律建立肌電模型，同時(shí)分別測(cè)量與繪制出每個(gè)技術(shù)動(dòng)作的三維模型，利用3ds max軟件建立三維模型，將這兩者結(jié)合，形成一套模型，這套模型包括直拍動(dòng)作模型、橫拍動(dòng)作模型（男、女）。這套模型的建立并不是一層不變，借助人工智能深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)（AlphaGo就是利用這個(gè)能力，在2017年戰(zhàn)勝世界圍棋排名第一的柯潔）不斷進(jìn)行調(diào)整，以期達(dá)到最適宜狀態(tài)。

2.動(dòng)作診斷系統(tǒng)的建立

動(dòng)作模型建立之后，具體的實(shí)施中主要借助人工智能的智能影像視頻識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)課堂中每位學(xué)生進(jìn)行視頻圖像識(shí)別，對(duì)所學(xué)正手攻球技術(shù)、反手推擋技術(shù)、左推右攻技術(shù)在主要肌肉肌電反射進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)學(xué)生技術(shù)動(dòng)作利用3ds max軟件建立三維動(dòng)作模型，通過(guò)人工智能自我識(shí)別、分析能力與建立好的技術(shù)動(dòng)作模型進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其中問(wèn)題。例如：快肌、慢肌比例情況、肌肉力量不夠、神經(jīng)對(duì)于肌肉支配能力不夠、功能系統(tǒng)功能不足等等，對(duì)于不足提出合理化建議，從體能訓(xùn)練的角度，從多角度給出訓(xùn)練方案，提高對(duì)于乒乓球運(yùn)動(dòng)參與的熱情。間接的做到以點(diǎn)帶面，推動(dòng)體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（二）系統(tǒng)建立后對(duì)教學(xué)影響

1.提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

將人工智能技術(shù)應(yīng)用到乒乓球教學(xué)課堂，跟上了時(shí)代發(fā)展的步伐，迎合了學(xué)生對(duì)于對(duì)于創(chuàng)新性教學(xué)的需要，增強(qiáng)了他們對(duì)于學(xué)習(xí)乒乓球的興趣，為我國(guó)乒乓球事業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)了大批后備人才，同時(shí)對(duì)于學(xué)生樹(shù)立終身鍛煉意識(shí)啟到推動(dòng)作用。

2.提高教學(xué)質(zhì)量

利用人工智能視頻識(shí)別與建立好的動(dòng)作模型相比對(duì)，可以準(zhǔn)確無(wú)誤的指出技術(shù)動(dòng)作存在的問(wèn)題，教師更具數(shù)據(jù)的反饋進(jìn)行針對(duì)性的指導(dǎo)，這樣就提高了教師的工作效率，同時(shí)學(xué)生在學(xué)習(xí)效率也能夠提高，主要是避免了對(duì)于掌握的技術(shù)進(jìn)行重復(fù)性練習(xí)，掌握不好的技術(shù)沒(méi)有時(shí)間、沒(méi)有指導(dǎo)的進(jìn)行練習(xí)。

五、總結(jié)

將人工智能技術(shù)應(yīng)用到乒乓球教學(xué)中去，將會(huì)給乒乓球的教學(xué)質(zhì)量帶來(lái)很大的提升，同時(shí)，也表明體育教學(xué)方法始終跟隨時(shí)代的發(fā)展做出調(diào)整以適應(yīng)學(xué)生的需求，真正做到了“教育面向現(xiàn)代化，面向世界，面向未來(lái)”。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：天津體育學(xué)院研究生部）