人工智能賦能大學(xué)生體質(zhì)健康的實(shí)證研究

劉贊 馮狄

摘 要：運(yùn)用混合研究方法，探賾利用人工智能技術(shù)，提升大學(xué)生體質(zhì)健康的實(shí)效性及人工智能技術(shù)支持的體育鍛煉態(tài)度的影響因素。研究結(jié)果顯示：8周人工智能體育鍛煉干預(yù)后實(shí)驗(yàn)組學(xué)生體質(zhì)健康成績顯著提高，而體育鍛煉態(tài)度出現(xiàn)下降。通過訪談發(fā)現(xiàn)，人工智能提升大學(xué)生體質(zhì)健康的作用機(jī)理為：智能感知運(yùn)動狀況，引導(dǎo)科學(xué)有效運(yùn)動；個(gè)性化健身資源豐富，彌補(bǔ)體能薄弱環(huán)節(jié)；獎(jiǎng)勵(lì)與評價(jià)機(jī)制完善，提升鍛煉自我效能；鍛煉極具便利性，促進(jìn)養(yǎng)成良好生活習(xí)慣。學(xué)生體育鍛煉態(tài)度下降的原因?yàn)椋喝斯ぶ悄芄δ苋毕萁档土藢W(xué)生的持續(xù)使用意愿；社交恐懼導(dǎo)致學(xué)生逃避運(yùn)動場景；人機(jī)交互的鍛煉模式缺失了學(xué)生的人際情感互動與體育樂趣。研究結(jié)果揭示了人工智能技術(shù)提高大學(xué)生體質(zhì)健康的成因與使用人工智能技術(shù)體育鍛煉態(tài)度下降的可能性機(jī)制，為我國大學(xué)生體質(zhì)健康治理與提升提供新的視角。

關(guān)鍵詞：人工智能 ?體質(zhì)健康 ?體育鍛煉態(tài)度 ?實(shí)證研究

An Empirical Study on Artificial Intelligence Empowering College Students' Physical Health

LIU Zan¹FENG Di^2*

（1.?Department of Physical?Education ?Harbin Engineering University???Heilongjiang?Harbin 150006）

Abstract：Using the mixed research method， this paper explores the effectiveness of improving college students' physical health by using artificial intelligence technology and the influencing factors of physical exercise attitudes supported by artificial intelligence technology. The results show that after 8 weeks of artificial intelligence physical exercise intervention， the students' physical health scores in the experimental group have been significantly improved， while their attitude towards physical exercise has declined. Through the focus group analysis， the following reasons may contribute to the changes： intelligent perception of movement status， guiding scientific and effective exercise; rich personalized fitness resources， bridging the weak links of physical fitness; improve reward and evaluation mechanisms to enhance exercise self-efficacy;convenience of?AI?promotes the development of good lifestyle habits. The reasons for the decline of students' attitudes towards physical exercise are as follows： the functional defects of artificial intelligence reduce students' willingness to continue to use it; social fear leads students to escape?from?physical?exercise; and the exercise mode of human-computer interaction lacks students' interpersonal emotional interaction and sports enjoyment. The research results reveal the causes of the improvement of college students' physical health by artificial intelligence technology and the possible mechanism of the decline of physical exercise attitude by using artificial intelligence technology， which provides a new perspective for the governance and promotion of college students' physical health in China.

Keywords：?artificial intelligence ??physical fitness ??physical exercise attitude ??empirical research

人工智能是以信息科技為基礎(chǔ)，以基于大數(shù)據(jù)的復(fù)雜算法為核心，以對人類智能的模擬、延伸和超越為目標(biāo)的高新科學(xué)技術(shù)^[1?2]。目前，人工智能技術(shù)在學(xué)校體育領(lǐng)域的應(yīng)用正在初步展開。多數(shù)學(xué)者圍繞人工智能技術(shù)在學(xué)校體育管理、體育教學(xué)等多方面開展了卓有成效的研究，一致認(rèn)為人工智能技術(shù)是新時(shí)代引領(lǐng)學(xué)校體育事業(yè)蓬勃發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。然而，國?nèi)外大多數(shù)學(xué)者多聚焦于人工智能技術(shù)賦能體育教學(xué)與學(xué)校體育管理的宏觀引領(lǐng)，鮮有數(shù)字時(shí)代背景下人工智能技術(shù)助力大學(xué)生體質(zhì)健康的實(shí)證分析。人工智能技術(shù)助力大學(xué)生體質(zhì)健康的具體作用機(jī)理亟需明晰，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用問題亟待規(guī)制。因此，本研究將人工智能技術(shù)引入體育課堂，設(shè)計(jì)和實(shí)施了人工智能技術(shù)支持的體質(zhì)健康研究實(shí)驗(yàn)，分析人工智能技術(shù)提升大學(xué)生體質(zhì)健康的實(shí)效性及影響因素，旨在為破解青少年體質(zhì)健康持續(xù)下降問題提供新思路、新方法、新手段。

1 研究方法

1.1 實(shí)驗(yàn)法

1.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與流程

實(shí)驗(yàn)開始前，對參與實(shí)驗(yàn)的大學(xué)生進(jìn)行體質(zhì)健康測試前測和體育鍛煉態(tài)度問卷前測，男生體質(zhì)健康測試項(xiàng)目包含：身高、體重、肺活量、坐位體前屈、1000m、50m、立定跳遠(yuǎn)、引體向上，女生測試項(xiàng)目包含：身高、體重、肺活量、坐位體前屈、800m、50m、立定跳遠(yuǎn)、仰臥起坐，并記錄其體質(zhì)健康測試總成績^[3?4]。

實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)組采用天天跳繩APP實(shí)施干預(yù)，學(xué)生使用該APP進(jìn)行為期8周，每周3次，每次30min的體育鍛煉。教師布置作業(yè)內(nèi)容包含準(zhǔn)備活動環(huán)節(jié)5min，動作練習(xí)環(huán)節(jié)20min，拉伸環(huán)節(jié)5min。

8周訓(xùn)練后，進(jìn)行體質(zhì)健康測試后測和體育鍛煉態(tài)度問卷后測。為確保測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，不受無關(guān)因素影響，上述兩次體質(zhì)健康測試過程中，參與者熱身后進(jìn)行了10min的主動恢復(fù)，整個(gè)過程在某高校大學(xué)生體質(zhì)健康測試中心進(jìn)行。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)對象

本研究采用2×2前后對照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)對象為某高校本科一年級學(xué)生，從研究對象中隨機(jī)抽取136人作為本實(shí)驗(yàn)的研究樣本。所有參與實(shí)驗(yàn)的大學(xué)生均為自愿參與，并簽署了一份知情同意書。

1.2 問卷調(diào)查法

根據(jù)研究需要，自行研制體育鍛煉態(tài)度問卷，分別在實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后對學(xué)生使用人工智能進(jìn)行體育鍛煉的鍛煉態(tài)度進(jìn)行測量。

1.2.1 問卷信度與效度檢驗(yàn)

本研究借助于SPSS 26來分析問卷的信度與效度，檢驗(yàn)系數(shù)a設(shè)置為0.05。問卷共發(fā)放136份，回收有效問卷121份。問卷共有23道題目，Cronbach a系數(shù)為0.971，大于0.9，問卷KMO值為0.884，大于0.8，巴特利特球形檢驗(yàn)值為1851.822，顯著性水平為0.000。說明問卷的信度與效度較高，可以用于測量。

1.3 焦點(diǎn)組訪談法

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，從實(shí)驗(yàn)樣本中采用目的抽樣的方法抽取6名學(xué)生參加焦點(diǎn)組訪談，其中體測成績優(yōu)秀者2名，體測成績中等者2名，體測成績不及格者2名。焦點(diǎn)組訪談采用兩組，訪談時(shí)長為40min，錄音轉(zhuǎn)換文本后運(yùn)用Nvivo 12進(jìn)行主題分析，用于分析與討論。

1.4 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

使用SPSS 26配對樣本t檢驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)前后學(xué)生的體質(zhì)健康總成績與體育鍛煉態(tài)度成績進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，探討實(shí)驗(yàn)組使用人工智能進(jìn)行體育鍛煉前后在體質(zhì)健康測試總成績和體育鍛煉態(tài)度上的差異。

2 結(jié)果與討論

2.1?體質(zhì)健康成績

表1配對樣本t檢驗(yàn)結(jié)果表明：前測與后測配對樣本相關(guān)性為0.828，相關(guān)性較高，大學(xué)生體質(zhì)健康后測總成績平均值高于前測總成績平均值2.02分，且二者之間存在非常顯著性差異（P=0.000），差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明使用人工智能干預(yù)學(xué)生體育鍛煉能有效提高其體質(zhì)健康總成績。

結(jié)合學(xué)者研究以及訪談文本分析后發(fā)現(xiàn)，人工智能提升大學(xué)生體質(zhì)健康的具體作用機(jī)理為：智能感知運(yùn)動狀況，引導(dǎo)科學(xué)有效運(yùn)動；個(gè)性化健身資源豐富，彌補(bǔ)體能薄弱環(huán)節(jié)；獎(jiǎng)勵(lì)與評價(jià)機(jī)制完善，提升鍛煉自我效能；鍛煉極具便利性，促進(jìn)養(yǎng)成良好生活習(xí)慣。

（１）智能感知運(yùn)動狀況，引導(dǎo)科學(xué)有效運(yùn)動。通過訪談得知，學(xué)生對于人工智能技術(shù)在運(yùn)動中的智能感知功能評價(jià)較好，例如：“運(yùn)動做完以后，它會顯示你這次運(yùn)動消耗了多少卡路里，我感覺挺好”“它有的時(shí)候會告訴你呼吸頻率不平”。研究表明，人工智能其運(yùn)動風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控系統(tǒng)可為鍛煉者提供自身的心率、熱量消耗、呼吸頻率等生理指標(biāo)^[5]，學(xué)生可根據(jù)心率隨時(shí)調(diào)整運(yùn)動強(qiáng)度，使鍛煉者在運(yùn)動過程中更好的監(jiān)控自身生理狀態(tài)與調(diào)整運(yùn)動強(qiáng)度。此外，訪談中學(xué)生還提及人工智能在智能感知鍛煉者各項(xiàng)生理指標(biāo)的同時(shí)，還會感知?jiǎng)幼鳒?zhǔn)確性、步幅、步頻等信息，從而幫助鍛煉者在運(yùn)動中積極調(diào)整，在提高運(yùn)動質(zhì)量的同時(shí)避免運(yùn)動損傷，與傳統(tǒng)的鍛煉方式相比，其運(yùn)動收益與效率得到了顯著提高。

（２）個(gè)性化健身資源豐富，彌補(bǔ)體能薄弱環(huán)節(jié)。訪談中有學(xué)生提到：“這種AI健身，你可以自己去搜索，比如說我想練腹肌，它能給你出相關(guān)的任務(wù)”“我覺得它有專門的分類，比如說你要練心肺，它有心肺挑戰(zhàn)精英”。說明這種人工智能與體育鍛煉相融合的形式能夠推動自適應(yīng)學(xué)習(xí)發(fā)展，根據(jù)不同學(xué)生認(rèn)知圖譜、學(xué)習(xí)風(fēng)格、精準(zhǔn)識別用戶個(gè)人體育鍛煉習(xí)慣，提供具有針對性的學(xué)習(xí)內(nèi)容服務(wù)，滿足鍛煉者個(gè)人鍛煉需求^[6]，針對弱勢項(xiàng)目進(jìn)行專項(xiàng)訓(xùn)練，彌補(bǔ)個(gè)人體能短板項(xiàng)目，全面提高鍛煉者體質(zhì)健康水平。

（３）獎(jiǎng)勵(lì)與評價(jià)機(jī)制完善，提升鍛煉自我效能。焦點(diǎn)組訪談中的學(xué)生認(rèn)為人工智能提供的連續(xù)打卡會獲得運(yùn)動獎(jiǎng)?wù)碌募?lì)手段，“可能會讓你有一些自豪感，會更加熱愛運(yùn)動”，這種對鍛煉者身體能力上的肯定，增加了學(xué)生的身體自我效能。身體自我效能指個(gè)體對自身身體能力能否完成體育活動的信念水平^[7]。研究表明，大學(xué)生身體自我效能對身體活動達(dá)標(biāo)及體質(zhì)健康優(yōu)良均有積極影響，對身體越自信的群體主動參與體育活動的意愿越強(qiáng)，自我效能感越高的群體，行為越自律，在運(yùn)動鍛煉中的主動、自律與堅(jiān)持最終可正向作用于身體活動及體質(zhì)健康水平^[8]。

（４）鍛煉極具便利性，促進(jìn)養(yǎng)成良好生活習(xí)慣。由訪談得知，部分大學(xué)生平常生活狀態(tài)為：“挺懶散”“除了學(xué)習(xí)就是玩游戲”“平常體育課不太重視”。 這種體育素養(yǎng)淡薄以及課業(yè)繁重加之電子游戲消耗業(yè)余時(shí)間導(dǎo)致了大學(xué)生嚴(yán)重缺乏身體活動，缺乏身體活動是影響體質(zhì)健康的重要危險(xiǎn)因素^[9]。使用人工智能健身APP為學(xué)生布置體育作業(yè)，使得學(xué)生自主鍛煉具有即時(shí)性，即使受天氣原因無法進(jìn)行戶外運(yùn)動時(shí)，也可以在室內(nèi)進(jìn)行自主鍛煉，一定程度上減小了環(huán)境對運(yùn)動的限制。在焦點(diǎn)小組訪談中，受訪者就普遍認(rèn)為使用人工智能健身APP足不出戶在宿舍就可以進(jìn)行鍛煉，人工智能隨時(shí)隨地將身份變?yōu)轶w育教師，學(xué)生在“AI教師”指導(dǎo)下可隨時(shí)隨地進(jìn)行自主鍛煉，在一定程度上增加了學(xué)生身體活動的次數(shù)與時(shí)間，減少學(xué)生在課業(yè)繁重的校園生活中的久坐行為，促進(jìn)其養(yǎng)成堅(jiān)持運(yùn)動的好習(xí)慣，助力學(xué)生體質(zhì)健康。

2.2 學(xué)生鍛煉態(tài)度成績

將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集并運(yùn)用配對樣本t檢驗(yàn)探索前測與后測學(xué)生鍛煉態(tài)度的差異性。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示：

配對樣本t檢驗(yàn)結(jié)果表明：前測成績與后測成績存在顯著性差異（P=0.018），差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，前測成績平均值高于后測成績平均值6.34分。說明使用人工智能進(jìn)行體育鍛煉后學(xué)生的鍛煉態(tài)度出現(xiàn)了下降。

結(jié)合學(xué)者研究和分析焦點(diǎn)組訪談內(nèi)容，分析鍛煉態(tài)度下降的原因?yàn)椋喝斯ぶ悄芄δ苋毕萁档土藢W(xué)生的持續(xù)使用意愿；社交恐懼導(dǎo)致學(xué)生逃避運(yùn)動場景；人機(jī)交互的鍛煉模式缺失了學(xué)生的人際情感互動與體育樂趣。

（１）人工智能功能缺陷降低了學(xué)生的持續(xù)使用意愿。訪談中部分學(xué)生提及到“人工智能識別功能比較差，經(jīng)常識別不上”，更有學(xué)生認(rèn)為使用人工智能進(jìn)行體育鍛煉后感覺身體素質(zhì)“提高不是很大”，這種由于人工智能技術(shù)功能缺陷以及學(xué)生個(gè)體體質(zhì)差異造成部分學(xué)生對使用人工智能技術(shù)進(jìn)行體育鍛煉的效果持懷疑態(tài)度，進(jìn)而降低了用戶（學(xué)生）對于人工智能技術(shù)的感知有用性和滿意度。感知有用性在本實(shí)驗(yàn)中的具體含義是指學(xué)生對人工智能健身APP的有用程度或者它能否帶來正向效果的感知。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，感知有用性和滿意度與用戶持續(xù)使用意愿具有正向相關(guān)關(guān)系^[10]。訪談中，大多數(shù)學(xué)生談及使用人工智能進(jìn)行體育鍛煉的感受時(shí)都不可避免的提到了以上功能缺陷，而這些功能缺陷降低了他們對人工智能的持續(xù)使用意愿。

（２）社交恐懼導(dǎo)致學(xué)生逃避運(yùn)動場景。分析訪談內(nèi)容發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生不愿意在人多的地方或者沒有同伴陪同的陌生環(huán)境使用人工智能進(jìn)行鍛煉。另外，一些跪姿或者需要趴著的動作，會使他們“有點(diǎn)社恐”“賊尷尬”“怕被笑話”，可見學(xué)生自身的社交恐懼也是影響其鍛煉態(tài)度的重要因素。社交恐懼癥是指一個(gè)人對進(jìn)入的公眾場合，預(yù)先感到的一種持久的、非理性的恐懼。一個(gè)有社交恐懼的人害怕自己做出令人難堪的舉止。雖然這種人意識到，這種恐懼其實(shí)是多余的，沒有理由的，但還是被恐懼所控制，要逃避可能有其他人在場的場合或引起“賊尷尬”的場景^[11]。實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生在使用人工智能進(jìn)行鍛煉時(shí)大多數(shù)時(shí)間都是一人對一機(jī)進(jìn)行自練，學(xué)生在公眾場合或者在沒有同伴陪同的陌生環(huán)境進(jìn)行鍛煉時(shí)，當(dāng)遇到“尷尬”的練習(xí)動作，心理上會產(chǎn)生社交恐懼，想要逃避鍛煉的場景，造成了鍛煉態(tài)度下降。

（３）人機(jī)交互的鍛煉模式缺失了學(xué)生的人際情感互動與體育樂趣。體育體驗(yàn)與情感的互動常伴隨運(yùn)動參與的過程不斷生成，正是由于人們在活動過程中通過與他者互動與感悟彼此的運(yùn)動經(jīng)歷，滿足了自身情感訴求，實(shí)現(xiàn)了彼此身心發(fā)展的情感撫育，從而反哺運(yùn)動行為本身及身心健康發(fā)展^[12]。例如：訪談中學(xué)生提及同伴陪同體育鍛煉的感受時(shí)，大多數(shù)學(xué)生表示同伴陪同可以提供情緒價(jià)值，并且同伴可以在運(yùn)動時(shí)起到監(jiān)督的作用，讓運(yùn)動更有效。其次，與同伴的言語交流會讓自己擁有更多的體育樂趣。研究表明，體育樂趣既可以直接促進(jìn)兒童青少年的身體活動，也可以通過其他認(rèn)知因素間接促進(jìn)身體活動^[13]。然而，本次實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生在使用人工智能進(jìn)行體育鍛煉時(shí)大多時(shí)為單人練習(xí)，練習(xí)過程中無同伴陪伴，這就使得學(xué)生鍛煉過程中缺乏人與人之間的體育情感體驗(yàn)與社交互動帶來的體育樂趣。本應(yīng)以共享體育情感體驗(yàn)滿足學(xué)生情感與興趣訴求的體育鍛煉過程，卻簡化為以代碼情緒填充運(yùn)動過程的人機(jī)“對話”，這難免引起學(xué)生的體育鍛煉態(tài)度下降。

3 結(jié)語

未來的體育將進(jìn)入人與人工智能共同協(xié)作的時(shí)代，人工智能的體育應(yīng)用是我國未來體育發(fā)展的核心內(nèi)容之一。通過人工智能技術(shù)支持的大學(xué)生體質(zhì)健康測試實(shí)驗(yàn)，厘析人工智能技術(shù)對大學(xué)生體質(zhì)健康與使用人工智能進(jìn)行體育鍛煉態(tài)度的影響，使用人工智能技術(shù)進(jìn)行體育鍛煉干預(yù)后體質(zhì)健康成績明顯提升，但體育鍛煉態(tài)度出現(xiàn)了下降，這與人工智能自身的功能缺陷、使用者自身的社交恐懼、以及人機(jī)交互的特殊鍛煉模式缺失了人際情感互動和體育樂趣有關(guān)。這提示學(xué)校、政府在推廣使用人工智能技術(shù)助力大學(xué)生體質(zhì)健康時(shí)，不僅要看到人工智能技術(shù)助力大學(xué)生體質(zhì)健康帶來的“糖衣”，更要全方位、深層次審視人工智能技術(shù)可能帶來的“炮彈”，家——?！舐?lián)合改善人工智能技術(shù)的功能缺陷，不斷完善產(chǎn)品質(zhì)量，教師要不斷探索教學(xué)方法與提高個(gè)人數(shù)字素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生體育鍛煉的興趣，同時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生客觀看待個(gè)體形象。該研究由于受到筆者學(xué)術(shù)水平及其他客觀條件限制，缺乏較深層次的分析，未來還需完善，期冀為該研究領(lǐng)域建設(shè)添磚加瓦。

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