體育教育融合人工智能，促進學生全面發(fā)展

摘要：體育課在學生全面發(fā)展中扮演著關鍵角色，但當前存在著對學生能力的準確及時分析的困難，教師對學生的個性化關注受限，且課程內容單一，激發(fā)學生自主積極性的效果有限。隨著人工智能的飛速發(fā)展，它正在廣泛應用于小學體育課程，推動這一領域的不斷進步。人工智能具備出色的數據處理能力，能夠實時獲取學生的體育能力情況。此外，人工智能有助于優(yōu)化教師的關注分配，提高體育教育的趣味性，從而促使學生形成更積極的體育意識，為全面發(fā)展打下堅實基礎。這一整合創(chuàng)新為體育教學帶來了新的可能性，使學生能夠更全面、個性化地受益于體育課程。

關鍵詞：小學體育；人工智能；數字化；個性化

課題項目：本文系2021年度南通市教育科學“十四五”規(guī)劃項目課題，《人工智能時代小學體育家庭作業(yè)變革的研究》，項目編號：TX2021005，研究成果。

一、引言

體育課在學生的全面發(fā)展中具有不可替代的關鍵地位。遠離電子屏幕的戶外活動不僅促進了學生的身體健康，更激發(fā)了他們對自然環(huán)境的熱愛。通過參與各類運動項目，學生能夠全面提高身體素質，培養(yǎng)協調性和靈活性，為他們未來的各項活動打下堅實基礎。此外團隊運動如：足球、籃球等，讓學生在協作中培養(yǎng)了團隊精神，學會理解與尊重他人。體育課也是培養(yǎng)學生意志品質和心理素質的重要途徑，面對運動中的挑戰(zhàn)，學生需要克服困難，培養(yǎng)堅韌不拔的毅力。體育課是學生全面發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，既培養(yǎng)了身體素質和協作能力，又塑造了意志品質和心理素質。在遠離電子設備的自然環(huán)境中，學生通過體育課真切感受到了團隊協作、挑戰(zhàn)克服的成就感，為他們今后的成長奠定了堅實的基礎，同時也會潛移默化地促進學生終生參與體育活動。

不同學生之間的運動能力是有極大差距的，基于因材施教的思想，需要根據學生的運動能力，針對性地安排體育課程，這就要求教師能夠準確且及時地分析獲得學生體育能力的具體情況，同時已有的師生比例下，對所有學生提供充足的個性化引導，這對教師的關注學生能力提出了巨大的挑戰(zhàn)。目前的體育課內容形式主要包括跳遠、跑步為主的田徑運動項目和球類團體運動項目，難以對所有學生都形成充足的吸引力，容易導致學生輕視體育課程，不利于全面發(fā)展以及后續(xù)終生重視體育運動的理念形成。

國務院下發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[1]明確指出，“要在我國中小學階段設置人工智能相關課程”。人工智能的飛速發(fā)展為這些問題提供了新的解決思路，其性能卓越，表現在大量復雜文本的即時處理和分析性能上，也體現在通過高效而準確的模型訓練，可以自主學習從容應對復雜問題和變化。智能體育運動平臺“天天跳繩”App，通過多種方法探究了基于人工智能下的體育家庭作業(yè)模式[2][6]。韓廣玉[3][7]對智慧環(huán)境下小學體育教育的技術應用進行了系統梳理。佳曼草[4]將人工智能與全面發(fā)展相聯系，優(yōu)化體育活動，吸引學生參與。

在新課標中融合人工智能的優(yōu)越能力，便可以較好地解決上述存在的問題。本文將從三個角度分析新課標體育課程借助人工智能的哪些能力以及對應的優(yōu)勢，如圖1所示。人工智能優(yōu)秀的數據處理能力可以很好地應對學生們復雜的體育相關數據，準確高效地分析出每個學生的體育能力，然后基于強大的模型學習能力，可以對學生進行同類分組，可以極大地優(yōu)化教師關注的分配，同時也可以提供智能教練、智能對手等選擇，最后結合虛擬現實技術，會極大地增強體育課程的趣味性，提高對學生的吸引能力。

二、人工智能準確分析學生能力

小學生體育課程中會產生多種數據，有身體素質數據，包括身高體重體脂率等基本生理指標，用于評估學生們的身體發(fā)育狀況；有運動技能數據，記錄學生在各項運動中的表現，包括跑步速度、跳躍距離、投擲精度等，用于評估學生的運動技能水平，同時也包括了許多運動習慣和參與度等相關數據。雖然這些數據是學生對應部分的體現，但是數量大且相互關聯影響，屬于多參數非線性模型，如果依靠人力分析，費時費力且難以保證準確度。

在小學體育課堂中，人工智能技術可以提供充足的運動能力分析算力。傳感器技術已經被用于身高體重、肺活量和坐位體前屈等項目的測試中，并且隨著技術的發(fā)展，幾乎所有采集工作均可被傳感器勝任，這為體育教育提供了更加精準的信息。通過這些傳感器，可以實時獲取學生在各種體育活動中的運動數據，包括速度、距離、運動軌跡等原始信息。這為教師提供了全新的視角，使他們能夠更深入地了解學生的運動表現。這些原始數據通過人工智能的數據分析得以加工和解讀，為教師提供了更全面、細致的學生運動能力情況。同時，這一技術應用也為學生帶來了更積極主動地參與體驗。通過觀察自己的運動數據，學生們更容易理解自己的優(yōu)勢和不足，激發(fā)了他們對體育鍛煉的興趣。這種可視化的反饋機制不僅促進了學生對運動的自我認知，也為他們建立積極的運動態(tài)度奠定了基礎。

小學時期是兒童身體和心理發(fā)展的重要階段，因此小學體育課程在關注學生的運動能力的同時，更加注重對他們的整體成長情況的關注。結合人工智能和智能設備，體育課堂可以智能化，為學生提供更全面的健康與成長的管理。對于健康管理，智能設備可以采集學生們在課堂和日常生活中的運動數據，包括運動量、飲食習慣等，人工智能基于運動和生活習慣數據的分析，建立學生的個性化健康檔案，包括適宜的運動強度、合理的休息時間和營養(yǎng)飲食建議。這樣的個性化指導有助于培養(yǎng)學生的健康習慣，從小建立正確的生活方式。此外，智能設備還能提供實時的運動反饋，保證所有學生都可以受到良好的健康在線監(jiān)測與預警，這一監(jiān)測系統不僅僅局限于運動課堂，還延伸至日常生活。通過建立基準值和預警機制，系統能夠及時發(fā)現學生的異常健康狀況。例如：當某位學生在課堂上的心率異常升高或降低，系統將立即發(fā)送警報通知相關教育者和家長。這種預警機制有助于及早發(fā)現潛在的健康問題，使學校和家庭能夠更加迅速、有效地采取相應措施。

在小學生成長的在線監(jiān)測與預警方面，人工智能也發(fā)揮著關鍵作用，主要包括了身體和心理兩個主要部分。一方面是身體數據監(jiān)測，通過智能設備采集的身體數據，分析學生的成長發(fā)育情況，如果出現問題可以及時獲得干預治療，避免更大問題的產生。另一方面是學生的心理監(jiān)測，人工智能技術能夠通過語音分析和面部表情識別等技術，監(jiān)測學生在學校的情感狀態(tài)和社交互動。通過對言行舉止的分析，系統能夠感知學生是否存在心理壓力或情感問題，并進行預警，及時引導教育資源進行關懷。利用人工智能監(jiān)控系統，學?？梢詫崟r監(jiān)測學生的行為，發(fā)現異常行為，以及校園安全問題。系統能夠自動發(fā)出警報，及時采取措施保障學生的安全。

三、人工智能優(yōu)化分配教師關注

小學體育課程中，人工智能的介入為教育帶來了翻天覆地的變革，特別是在優(yōu)化分配教師關注方面。通過深度學習和數據分析，系統不僅僅關注學生的體育項目表現，更精準地根據體育能力、身體狀況以及個人興趣進行不同體育課程內容的分類教學?；趯W生的體育能力水平，人工智能系統可以智能劃分學生群體，使得體育課程的難度和強度更具個性化。那些在運動方面表現出色的學生可以接受更具挑戰(zhàn)性和專業(yè)性的體育課程，幫助他們進一步提高技能水平。而對于運動能力較弱的學生，則可以提供更加溫和注重基礎的體育內容，以保證每位學生都能在體育課中找到適合自己的發(fā)展路徑。同時，考慮到學生的身體狀況，人工智能系統能夠個性化地設計體育鍛煉計劃，避免對身體有特殊需求的學生過度的運動負荷。這種分類教學能夠更好地保障學生的身體健康，確保體育鍛煉既具有效果又不會對學生造成傷害。

基于學生多項特征智能劃分學生群體，更大的好處在于可以將教師注意的利用率達到最大。學生個體之間存在巨大差異，這意味著小學生們需要個性化的教育引導，然而目前中國小學的師生比例除了部分市區(qū)學校和私立學校以外均較低，這意味著教師的關注能力是有限的，無法做到呈現給每個學生最佳狀態(tài)的體育課堂，因此便需要人工智能對教師關注能力進行優(yōu)化，分組后對相同組別的學生教師進行共同教學，盡可能地降低因材施教的離散程度

四、人工智能提高體育教育趣味性，促進體育意識的形成

傳統體育課程中主要包括跑步跳遠等基礎項目和足球籃球等團隊對抗項目，對于大部分小學生來說，是適應其天性的，自然也能提供足夠的吸引力，但是項目過于單一，同學之間體育能力過于熟悉，便會導致缺乏新意，趣味性逐漸減弱。可以通過融合人工智能的創(chuàng)新手段來促進學生體育意識的形成。借助虛擬現實技術的引入，創(chuàng)造虛擬體育比賽和鍛煉場景成為體育課程的一大亮點。通過虛擬環(huán)境，學生可以仿佛置身于真實的比賽場地中，與其他同學進行虛擬競技，增加了他們的競技體驗。這種創(chuàng)新手段不僅擴展了體育課的教學內容，更在娛樂性中提升了學生對體育的興趣。學生在虛擬環(huán)境中能夠更加自由地探索運動的樂趣，同時與同學互動，培養(yǎng)了團隊合作的精神。

同時，引入游戲化元素成為人工智能在體育教育中的另一創(chuàng)新舉措。通過人工智能開發(fā)互動性強、有趣的體育游戲，為體育課程注入更多活力。這些游戲既可以在課堂中進行，也可以成為學生在課后自主學習的方式。這種游戲化的教學手段激發(fā)了學生的學習興趣，使體育不再是枯燥的鍛煉，而是充滿趣味和挑戰(zhàn)的活動。通過游戲，學生能夠在競技中體驗成功和失敗，激發(fā)了他們對體育鍛煉的積極性，提高了參與度。

所以人工智能通過虛擬現實技術和游戲化元素的引入，為體育教育注入了更多的創(chuàng)意和趣味性。這種創(chuàng)新手段不僅使體育課程更加生動有趣，也有助于促進學生對體育的認知和興趣的形成。人工智能在體育教育中的創(chuàng)新應用，為培養(yǎng)學生的體育意識和積極參與體育活動奠定了堅實基礎。這樣的教學手段不僅是知識的傳遞，更是對學生全面發(fā)展的積極引導。

五、結語

小學體育課程中引入人工智能呈現出巨大的潛力，本文基于人工智能的大量數據快速處理能力、復雜模型自主學習能力和結合虛擬現實三大特點，分析了對體育課程優(yōu)化的促進作用，這種結合不僅為教師提供了更深入的教學工具，也為學生創(chuàng)造了更豐富、個性化的運動體驗，為培養(yǎng)健康、積極向上的學生奠定了堅實基礎。

參考文獻：

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