人工智能+體育教學(xué)：關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用場(chǎng)景

任井倫 梁士鎖

摘要：人工智能技術(shù)在體育教學(xué)場(chǎng)景中發(fā)揮著重要的作用。體育教學(xué)領(lǐng)域的人工智能關(guān)鍵技術(shù)主要有大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)、知識(shí)圖譜、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理技術(shù)等，應(yīng)用場(chǎng)景包括教學(xué)活動(dòng)、練習(xí)活動(dòng)、比賽活動(dòng)和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等。人工智能技術(shù)能夠更好地賦能體育與健康學(xué)科的學(xué)習(xí)活動(dòng)、練習(xí)活動(dòng)、比賽活動(dòng)，并且助力學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)更好地融入學(xué)、練、賽活動(dòng)中；同時(shí)，體育教學(xué)實(shí)踐的深入也會(huì)進(jìn)一步拓展人工智能技術(shù)在學(xué)、練、賽、評(píng)活動(dòng)中的應(yīng)用場(chǎng)景和領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：人工智能；體育教學(xué)；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用場(chǎng)景

2017年7月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，強(qiáng)調(diào)利用智能技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式改革和教學(xué)方法改革，構(gòu)建新型教育體系。2018年4月，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，指出大力推進(jìn)智能教育，開(kāi)展以學(xué)習(xí)者為中心的智能化教學(xué)支持環(huán)境建設(shè)，推動(dòng)人工智能在教學(xué)、管理等方面的全流程應(yīng)用，利用智能技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，探索泛在、靈活、智能的教育教學(xué)新環(huán)境建設(shè)與應(yīng)用模式[1]。

人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域得到快速應(yīng)用，尤其是視覺(jué)識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的應(yīng)用呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)[2]。智能技術(shù)在體育教育教學(xué)領(lǐng)域也不斷涌現(xiàn)，伴隨大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)和人工智能等新科技的發(fā)展和應(yīng)用，以及《義務(wù)教育體育與健康課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）的頒布，加強(qiáng)運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)開(kāi)展實(shí)時(shí)和精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)[3]，為義務(wù)教育階段“人工智能+體育教學(xué)”發(fā)展帶來(lái)了新契機(jī)。

一、人工智能應(yīng)用于體育教學(xué)的內(nèi)涵與關(guān)鍵技術(shù)

人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的基本思想是利用智能機(jī)器來(lái)模擬人的思維方法和操作程序，解決教育領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題。人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，就體育教學(xué)范疇而言，它包括運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)實(shí)時(shí)識(shí)別、自動(dòng)生成運(yùn)動(dòng)成績(jī)、自動(dòng)生成教學(xué)課件、智能制訂訓(xùn)練計(jì)劃、智能運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)等。人工智能自誕生以來(lái)，其理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，未來(lái)人工智能技術(shù)產(chǎn)品也將是人類智慧的“集合體和服務(wù)器”。

目前，人工智能技術(shù)的一些關(guān)鍵技術(shù)在體育教學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用，諸如大數(shù)據(jù)計(jì)算、知識(shí)圖譜、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理等。此類技術(shù)推動(dòng)體育教學(xué)朝著智能化、精準(zhǔn)化的方向快速發(fā)展。

（一）大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)助力學(xué)生個(gè)性化教育

大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)是一種對(duì)龐大與復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理、管理和分析的先進(jìn)技術(shù)。它涵蓋多個(gè)領(lǐng)域，包括數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理、分析和可視化等，旨在從大規(guī)模數(shù)據(jù)中挖掘出有價(jià)值的信息，以支持決策制定、業(yè)務(wù)優(yōu)化和創(chuàng)新發(fā)展。大數(shù)據(jù)通常指的是具有海量數(shù)據(jù)、高速產(chǎn)生和變化以及多種類型和來(lái)源的數(shù)據(jù)，包括傳感器、社交媒體、日志文件、交易記錄等，從而形成龐大而復(fù)雜的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)。

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，教育從“用經(jīng)驗(yàn)說(shuō)話”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝脭?shù)據(jù)循證”，無(wú)疑推動(dòng)了學(xué)生的個(gè)性化教育[4]。在體育與健康教學(xué)中，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生海量的過(guò)程性運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和終結(jié)性考核數(shù)據(jù)，諸如身高、體重、肺活量、心率、跑動(dòng)速度、跑動(dòng)位置、投籃次數(shù)、投籃位置、投籃命中率等，具有多樣性、重復(fù)性和無(wú)規(guī)則變化性等特點(diǎn)?；诖髷?shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)，教師可驅(qū)動(dòng)體育教學(xué)朝著科學(xué)化、智能化方向轉(zhuǎn)變和發(fā)展。如基于學(xué)期進(jìn)行分階段統(tǒng)計(jì)并及時(shí)更新數(shù)據(jù)，形成學(xué)生運(yùn)動(dòng)能力畫像。通過(guò)對(duì)比學(xué)期前、學(xué)期后的運(yùn)動(dòng)能力畫像，教師可以直觀地了解到學(xué)生運(yùn)動(dòng)能力的綜合變化和進(jìn)步情況，以便進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，也為后續(xù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干預(yù)提供有力支撐。

（二）運(yùn)用知識(shí)圖譜構(gòu)建可視化認(rèn)知結(jié)構(gòu)圖

知識(shí)圖譜作為一種語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，憑借其語(yǔ)義化、結(jié)構(gòu)化的典型特征，已經(jīng)成為人工智能時(shí)代各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)之一。在教育領(lǐng)域，知識(shí)圖譜又稱教育知識(shí)圖譜或?qū)W科知識(shí)圖譜。有研究者從學(xué)科知識(shí)體系、知識(shí)學(xué)習(xí)導(dǎo)航、規(guī)?；Y源組織、知識(shí)建模圖、認(rèn)知圖式等視角對(duì)教育知識(shí)圖譜的內(nèi)涵進(jìn)行了闡釋和界定[5]。

2012年，谷歌推出面向互聯(lián)網(wǎng)搜索的大規(guī)模知識(shí)圖譜，開(kāi)啟了用圖譜模型來(lái)描述知識(shí)和建模個(gè)體之間關(guān)系的新思路。在體育教學(xué)領(lǐng)域，因?qū)W生身體素質(zhì)之間存在關(guān)聯(lián)性和互補(bǔ)性特點(diǎn)，知識(shí)圖譜可“構(gòu)建”與學(xué)生認(rèn)知水平相匹配的可視化認(rèn)知結(jié)構(gòu)圖，從而為學(xué)生“推送”體育與健康知識(shí)、練習(xí)內(nèi)容、運(yùn)動(dòng)方案及計(jì)劃等，幫助學(xué)生制訂個(gè)性化的訓(xùn)練方案，促使學(xué)生養(yǎng)成自主鍛煉的健康習(xí)慣。

（三）機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)利于構(gòu)建各類數(shù)據(jù)庫(kù)

機(jī)器學(xué)習(xí)是通過(guò)大數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)算法的研究，讓機(jī)器從大數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)和掌握規(guī)律，自動(dòng)建構(gòu)模型并用于預(yù)測(cè)或提出方案。機(jī)器學(xué)習(xí)是一個(gè)始于大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和學(xué)習(xí)的過(guò)程[6]，試圖通過(guò)數(shù)據(jù)分析并計(jì)算出規(guī)則，用于解釋當(dāng)前或預(yù)測(cè)未來(lái)數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)系統(tǒng)通過(guò)大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練后，初步具備了自我學(xué)習(xí)能力，即機(jī)器自學(xué)習(xí)能力。

在實(shí)際應(yīng)用中，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，教師可建立學(xué)生體質(zhì)健康數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)動(dòng)干預(yù)數(shù)據(jù)庫(kù)，針對(duì)不同體質(zhì)狀況確定鍛煉方法、重復(fù)次數(shù)、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，并將數(shù)據(jù)上傳到智能數(shù)據(jù)平臺(tái)。這樣教師能夠?qū)W(xué)生的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，時(shí)刻精準(zhǔn)把握學(xué)生運(yùn)動(dòng)前、運(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)后的數(shù)據(jù)，便于根據(jù)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)情況制訂相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方案。同時(shí)，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，教師能夠更快捷地獲取學(xué)生運(yùn)動(dòng)歷史數(shù)據(jù)和干預(yù)方案數(shù)據(jù)，構(gòu)建體質(zhì)健康數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)動(dòng)診斷數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)動(dòng)干預(yù)數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)動(dòng)效果監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，最終實(shí)現(xiàn)“一人一方案”。

（四）自然語(yǔ)言處理技術(shù)搭建人機(jī)互動(dòng)渠道

自然語(yǔ)言處理技術(shù)（natural language processing，NLP）是人工智能的重要技術(shù)手段之一，它基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)人類語(yǔ)言進(jìn)行分析、理解、生成等。自然語(yǔ)言處理技術(shù)使人們能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行更為自然的交互，如人機(jī)語(yǔ)言交互、人工智能創(chuàng)作、智能翻譯等。作為NLP技術(shù)的杰出代表，智能聊天機(jī)器人自正式推出以來(lái)，便憑借出色的語(yǔ)言理解和生成能力在全球范圍內(nèi)引起廣泛關(guān)注和激烈討論。

隨著自然語(yǔ)言處理技術(shù)的發(fā)展，它的主要應(yīng)用有搜索引擎的查詢理解與搜索結(jié)果排序、聊天機(jī)器人與智能助手、機(jī)器翻譯與多語(yǔ)言處理、情感分析與社交媒體監(jiān)測(cè)、語(yǔ)言識(shí)別與語(yǔ)音合成等[7]。在體育鍛煉過(guò)程中，通過(guò)自然語(yǔ)言處理技術(shù)搭建的多種人機(jī)互動(dòng)渠道，教師和學(xué)生可以運(yùn)用移動(dòng)設(shè)備獲取所需的教學(xué)和學(xué)習(xí)資源，并且根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行人機(jī)對(duì)話和交流，實(shí)現(xiàn)“一對(duì)一”教學(xué)、練習(xí)、比賽和評(píng)價(jià)。

二、人工智能在體育教學(xué)中的應(yīng)用場(chǎng)景

基于上述提及的人工智能技術(shù)，遵照課程標(biāo)準(zhǔn)精神與要求，筆者認(rèn)為人工智能在體育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用有四個(gè)典型場(chǎng)景，主要聚焦教學(xué)活動(dòng)、練習(xí)活動(dòng)、比賽活動(dòng)和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)領(lǐng)域 （如圖1）。一方面，人工智能技術(shù)賦能體育與健康學(xué)科的教學(xué)活動(dòng)、練習(xí)活動(dòng)、比賽活動(dòng)，并且助力學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)更好地融入學(xué)、練、賽活動(dòng)中 ；另一方面，體育教學(xué)的深入也會(huì)拓展人工智能技術(shù)在學(xué)、練、賽、評(píng)活動(dòng)中的應(yīng)用場(chǎng)景和領(lǐng)域。

（一）教學(xué)活動(dòng)：智能教研和智能管理

體育與健康課程的教學(xué)活動(dòng)是通過(guò)教學(xué)指導(dǎo)，讓學(xué)生真正掌握知識(shí)、運(yùn)動(dòng)技能，提高運(yùn)動(dòng)能力和體能，形成健康的生活方式，養(yǎng)成良好的體育品德。教師要讓學(xué)生在掌握單一知識(shí)和單個(gè)動(dòng)作的基礎(chǔ)上，能夠掌握完整的知識(shí)和組合的技術(shù)動(dòng)作，并結(jié)合具體學(xué)習(xí)和生活情境加以運(yùn)用。當(dāng)前人工智能技術(shù)在教學(xué)活動(dòng)中的應(yīng)用，一般體現(xiàn)在備課活動(dòng)和課堂管理兩個(gè)環(huán)節(jié)。

1.備課活動(dòng)中的智能教研

備課活動(dòng)是體育與健康教師完成教學(xué)任務(wù)的主要環(huán)節(jié)和必需過(guò)程，是提升教師專業(yè)能力的主要途徑。借助人工智能技術(shù)，教師可以實(shí)現(xiàn)對(duì)體育與健康教材、教法和學(xué)情的自動(dòng)分析，以及教案的自動(dòng)生成等，為教研活動(dòng)提質(zhì)增效。如基于知識(shí)圖譜和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)設(shè)計(jì)的智能聽(tīng)評(píng)課系統(tǒng)，能夠記錄教師授課全過(guò)程，便于教師分析自身教與學(xué)生學(xué)的情況并將數(shù)據(jù)系統(tǒng)化，用數(shù)據(jù)形式提升教研活動(dòng)效能?；趲熒?dòng)情況的數(shù)據(jù)分析，教師既可以獲得系統(tǒng)自動(dòng)生成的學(xué)情分析數(shù)據(jù)，也可以基于數(shù)據(jù)開(kāi)展教學(xué)反思，從而優(yōu)化課堂教學(xué)質(zhì)量。此外，基于在線集體備課活動(dòng)，教師可以利用智能聽(tīng)評(píng)課系統(tǒng)集合和整理其他教師的教學(xué)智慧，自動(dòng)生成教案，再結(jié)合學(xué)情進(jìn)行優(yōu)化，大幅度提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

2.課堂教學(xué)中的智能管理

人工智能技術(shù)能夠幫助教師實(shí)現(xiàn)體育與健康課堂的高效管理，如制定精準(zhǔn)的教學(xué)目標(biāo)、設(shè)計(jì)適切的教學(xué)內(nèi)容、形成一體化的學(xué)習(xí)路徑、實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。從教學(xué)操作層面看，基于大數(shù)據(jù)算法、知識(shí)圖譜技術(shù)，教師能夠?qū)W(xué)生的身體情況、運(yùn)動(dòng)技能掌握水平進(jìn)行運(yùn)動(dòng)畫像，全面掌握學(xué)生學(xué)練活動(dòng)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，準(zhǔn)確診斷出學(xué)生應(yīng)重點(diǎn)突破的關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)整體教學(xué)過(guò)程進(jìn)行把控和決策。從育人縱向發(fā)展層面看，基于機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理等技術(shù)，教師能夠獲得過(guò)程性的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行多維度評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)出個(gè)性化的訓(xùn)練方案，有針對(duì)性地開(kāi)展激勵(lì)教育。這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)能力、健康行為和體育品德都具有推動(dòng)作用。

（二）練習(xí)活動(dòng)：課內(nèi)外鍛煉同步指導(dǎo)和個(gè)性化運(yùn)動(dòng)處方提供

教師要加強(qiáng)課內(nèi)外活動(dòng)的有機(jī)結(jié)合，在課堂教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實(shí)的練習(xí)情境，給予學(xué)生更多練習(xí)的時(shí)間，激發(fā)學(xué)生經(jīng)常性參與體育活動(dòng)和健康活動(dòng)的積極性，指導(dǎo)學(xué)生在課余體育鍛煉中強(qiáng)化課堂上學(xué)到的健康知識(shí)與技能。

1.課內(nèi)與課外鍛煉同步指導(dǎo)

在課內(nèi)，教師要實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，觀察學(xué)生身體情況。如運(yùn)用智能穿戴設(shè)備對(duì)學(xué)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，便于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析處理，減少運(yùn)動(dòng)傷害發(fā)生。在課外，學(xué)生跑步測(cè)試結(jié)束后，通過(guò)智能穿戴設(shè)備，他能夠?qū)Ρ刃穆屎退俣惹€變化情況，了解自身運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，調(diào)整運(yùn)動(dòng)方案，以便取得更好的成績(jī)。如人工智能視覺(jué)評(píng)測(cè)系統(tǒng)基于人工智能視覺(jué)算法等核心技術(shù)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)攝像頭遠(yuǎn)距離、無(wú)感采集運(yùn)動(dòng)過(guò)程并進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)體育活動(dòng)的智能測(cè)試。監(jiān)測(cè)過(guò)程中，運(yùn)用智能分析系統(tǒng)，教師還會(huì)實(shí)時(shí)分析學(xué)生運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)，給出專業(yè)的點(diǎn)評(píng)和鍛煉建議，有針對(duì)性地幫助學(xué)生提高測(cè)試成績(jī)（如圖2）。未來(lái)，學(xué)生的鍛煉數(shù)據(jù)將會(huì)從紙質(zhì)形式轉(zhuǎn)變成云端數(shù)據(jù)，教師、家長(zhǎng)和學(xué)生都能夠通過(guò)移動(dòng)設(shè)備查閱數(shù)據(jù)，并獲得移動(dòng)設(shè)備推送的有關(guān)健康飲食和科學(xué)鍛煉類知識(shí)，實(shí)現(xiàn)體育鍛煉的同步性和科學(xué)性。

2.提供個(gè)性化運(yùn)動(dòng)處方

個(gè)性化運(yùn)動(dòng)處方是指有針對(duì)性地滿足學(xué)生相應(yīng)需求的體育鍛煉方案。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，面對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中的問(wèn)題，教師不應(yīng)只強(qiáng)調(diào)鍛煉與成績(jī)間的因果關(guān)系，更應(yīng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，確保數(shù)據(jù)分析的多維度及實(shí)時(shí)性。運(yùn)用可穿戴設(shè)備（智能手環(huán)/手表、運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控背心、智能生物信號(hào)傳感器、智能穿戴皮膚貼片等），教師能夠多維收集學(xué)生的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，包括實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)（步頻、配速、心率、體溫等）和借助智能設(shè)備計(jì)算出的數(shù)據(jù)（最大攝氧量、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷指數(shù)等），并將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，依據(jù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)和運(yùn)動(dòng)生理學(xué)等知識(shí)，構(gòu)建個(gè)性化運(yùn)動(dòng)鍛煉模型。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，教師還可提前輸入將要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和學(xué)生現(xiàn)有身體基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。當(dāng)學(xué)生經(jīng)歷若干次體育鍛煉后，個(gè)性化運(yùn)動(dòng)鍛煉模型便可根據(jù)學(xué)生身體狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，提供一套適合學(xué)生的體育運(yùn)動(dòng)鍛煉處方（如圖3）。

（三）比賽活動(dòng)：拓寬比賽情境和豐富比賽形式

根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)，我們將體育比賽貫穿課內(nèi)教學(xué)和課外體育活動(dòng)全過(guò)程，創(chuàng)造性地開(kāi)展面向全體學(xué)生的、經(jīng)常性的體育比賽活動(dòng)。為此，教師要制定能夠鼓勵(lì)不同體質(zhì)、不同能力學(xué)生積極參與的比賽規(guī)則和獎(jiǎng)勵(lì)辦法，創(chuàng)設(shè)平等、公正的競(jìng)賽環(huán)境。

1.拓寬體育比賽的情境

課程標(biāo)準(zhǔn)提出，要依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需要和興趣愛(ài)好，面向全體學(xué)生，落實(shí)“教會(huì)、勤練、常賽”要求，鼓勵(lì)學(xué)生參與形式多樣的比賽活動(dòng)[8]。國(guó)外體育教育教學(xué)同樣重視“常賽”模式，尤其是堅(jiān)持普適性原則，強(qiáng)調(diào)全員參與，并且關(guān)注過(guò)程性導(dǎo)向，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展[9]。運(yùn)用人工智能技術(shù)，教師能夠隨時(shí)隨地創(chuàng)設(shè)競(jìng)賽情境，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)、人體姿態(tài)識(shí)別、人臉識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別等技術(shù)，立足當(dāng)前小學(xué)課間與課后運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，滿足學(xué)生自主化運(yùn)動(dòng)、趣味化運(yùn)動(dòng)需要，降低課后運(yùn)動(dòng)組織負(fù)擔(dān)，促進(jìn)校園體育文化建設(shè)，大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和運(yùn)動(dòng)熱情，提高課堂參與率，引導(dǎo)學(xué)生廣泛參與校內(nèi)各類運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。如在課間十分鐘，利用視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)，學(xué)生可以自發(fā)組織短跑比賽或者跳繩計(jì)時(shí)賽，通過(guò)電子屏幕查看個(gè)人成績(jī)。這使得學(xué)生既在趣味化、智慧化的方法下鍛煉了體質(zhì)，又掌握了運(yùn)動(dòng)技能，提高了學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)了體質(zhì)健康水平。利用這種形式，教師也可以開(kāi)展多種運(yùn)動(dòng)比賽，如立定跳遠(yuǎn)、長(zhǎng)跑等，培養(yǎng)學(xué)生積極進(jìn)取、勇敢頑強(qiáng)的體育精神和誠(chéng)信自律、公平競(jìng)賽的體育道德。

2.豐富體育比賽的形式

人工智能技術(shù)的發(fā)展改變了學(xué)校體育比賽形式單一的局面，大數(shù)據(jù)計(jì)算、知識(shí)圖譜、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理等技術(shù)的運(yùn)用，豐富了課內(nèi)外的體育比賽形式。教師可以將基于大數(shù)據(jù)計(jì)算的視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)作為計(jì)時(shí)或者計(jì)分器，還可以運(yùn)用知識(shí)圖譜技術(shù)設(shè)計(jì)各類比賽內(nèi)容，利用機(jī)器學(xué)習(xí)和自然語(yǔ)言處理技術(shù)為學(xué)生提供技術(shù)動(dòng)作指導(dǎo)。借助這些人工智能技術(shù)，教師可在課堂上隨時(shí)開(kāi)展個(gè)人賽、團(tuán)體賽和積分賽。學(xué)生既可以擔(dān)任運(yùn)動(dòng)員和教練員，也可以擔(dān)任記錄員和裁判員，甚至是自主設(shè)計(jì)和組織比賽，并對(duì)比賽進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)，不再拘泥于“教師當(dāng)裁判、學(xué)生來(lái)比賽”的單一形式。借助人工智能技術(shù)豐富體育比賽形式，學(xué)生擁有了更多扮演不同角色的可能，通過(guò)履行不同角色職責(zé)，深刻地理解體育比賽的意義和價(jià)值，感受體育比賽的樂(lè)趣，促進(jìn)自身養(yǎng)成的良好體育品德。

（四）學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)：精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和多維度評(píng)價(jià)

教師進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)，目的是激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與運(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)其運(yùn)動(dòng)興趣，進(jìn)而提高運(yùn)動(dòng)技能和體能。通過(guò)評(píng)價(jià)，教師能夠全面掌握和監(jiān)測(cè)教學(xué)活動(dòng)的效度與學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，便于根據(jù)實(shí)際情況修正教學(xué)策略和方案，增強(qiáng)教學(xué)的針對(duì)性和有效性。

1.對(duì)學(xué)生體質(zhì)健康與心理健康進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)

學(xué)生的體質(zhì)健康狀況關(guān)系到國(guó)家的未來(lái)，是我國(guó)教育的重要組成部分，也是體育與健康課程的主要任務(wù)。但是，受到應(yīng)試教育的影響，社會(huì)、家庭和學(xué)校更重視學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)的提升，而忽視學(xué)生身體健康和心理健康的發(fā)展[10]。

利用嵌入式傳感器與可穿戴設(shè)備等，教師可以對(duì)學(xué)生的身體健康和心理健康進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)（如圖4）?；谌斯ぶ悄茴I(lǐng)域的情境感知大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)，教師可將學(xué)生的內(nèi)在情緒、專注度、心理需求等轉(zhuǎn)化成可量化的數(shù)據(jù)，如語(yǔ)言表達(dá)、情緒表現(xiàn)、肢體語(yǔ)言、抗壓表現(xiàn)、思維能力等，并在此基礎(chǔ)上提供自適應(yīng)教學(xué)服務(wù)與支持。這種監(jiān)測(cè)的最大優(yōu)勢(shì)是，它可以隨時(shí)隨地捕捉到學(xué)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，協(xié)同學(xué)校和家庭開(kāi)展健康教育工作。

2.實(shí)現(xiàn)多維度的綜合性評(píng)價(jià)

課程標(biāo)準(zhǔn)提出學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)應(yīng)圍繞核心素養(yǎng)，結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，評(píng)估學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展水平，具體包括運(yùn)動(dòng)能力的發(fā)展、健康行為的形成、體育品德的養(yǎng)成，注重過(guò)程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)、定性評(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)、相對(duì)性評(píng)價(jià)與絕對(duì)性評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)與學(xué)生評(píng)價(jià)相結(jié)合。

基于人工智能技術(shù)，教師可以構(gòu)建多維度、多角度的評(píng)價(jià)體系，涵蓋學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程性表現(xiàn)、進(jìn)步情況、體能狀況等內(nèi)容，形成可視化評(píng)價(jià)報(bào)告，從整體上提高教育教學(xué)質(zhì)量。如利用大數(shù)據(jù)計(jì)算和視覺(jué)識(shí)別技術(shù)，教師能夠?qū)W(xué)生一學(xué)期或者一學(xué)年的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向和橫向評(píng)價(jià)，形成立體式評(píng)價(jià)體系（如圖5）。

三、結(jié)語(yǔ)與展望

盡管人工智能在體育教學(xué)中具有巨大優(yōu)勢(shì)，但它也面臨一些挑戰(zhàn)和局限。首先，對(duì)于人工智能的應(yīng)用，大量、有效數(shù)據(jù)的獲取是十分困難的，其質(zhì)量與準(zhǔn)確性至關(guān)重要，教師需要進(jìn)行大量嘗試才能構(gòu)建有效體育教學(xué)模型?？煽康臄?shù)據(jù)采集和處理技術(shù)是人工智能發(fā)展的重中之重。其次，個(gè)人隱私和數(shù)據(jù)安全問(wèn)題也需要得到妥善解決，要保護(hù)學(xué)生隱私和數(shù)據(jù)安全。最后，人工智能技術(shù)目前尚未普及，設(shè)備費(fèi)用和技術(shù)掌握需要學(xué)校投入大量的財(cái)力和人力，人工智能在體育與健康教學(xué)中的廣泛應(yīng)用仍然任重而道遠(yuǎn)。

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，人類未來(lái)面對(duì)的將是一個(gè)虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界深度融合、人機(jī)協(xié)作深度耦合的社會(huì)，人工智能將深刻改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活方式。體育與健康教學(xué)也將迎來(lái)更為廣闊的發(fā)展前景，更加個(gè)性化，更多智能化的教練助手和多模態(tài)教學(xué)環(huán)境涌現(xiàn)，如出現(xiàn)人工智能視頻生成模型。今后，在體育教學(xué)領(lǐng)域，人工智能將以文字、聲音、視頻等多種互動(dòng)形式存在，承擔(dān)起教師、裁判、動(dòng)作分析員等角色，幫助教師實(shí)現(xiàn)對(duì)體育教學(xué)環(huán)境中交互性數(shù)據(jù)的深度挖掘和分析。它不僅能夠較好地分析學(xué)生的數(shù)據(jù)，還要分析各種交互性數(shù)據(jù)，便于教師根據(jù)學(xué)生成長(zhǎng)變化，提供適宜的資源以滿足學(xué)生運(yùn)動(dòng)需求，助推學(xué)生養(yǎng)成終身體育鍛煉的習(xí)慣。

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