AI技術在中學生體育教育中的應用

【摘""要】"隨著人工智能技術的飛速發(fā)展，AI在教育領域的應用愈發(fā)廣泛。將AI技術融入中學體育教學和訓練，有助于創(chuàng)新教學模式、優(yōu)化訓練手段，提升體育教育的科學化和精細化水平。該文分析了AI技術在中學體育教育中的應用現狀，探討了AI在體育教學和訓練中的應用路徑，旨在為推動體育教育變革、培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)提供參考。

【關鍵詞】"人工智能""中學體育""智能教學""運動訓練

【中圖分類號】"G807""""""""""""""【文獻標識碼】"A""""""""""【文章編號】"2095-2813（2025）10-0191-04

Application of AI Technology in Physical Education for Middle School Students

LI Erchao

Fuzhou No.1 High School in Fujian Province， Fuzhou， Fujian Province， 350100 China

[Abstract] With the rapid development of Artificial Intelligence（AI） technology， the application of AI in the field of education is becoming increasingly widespread. Intergratinging AI technology into middle school physical education teaching and training can help innovate teaching models， optimize training methods， and improve the scientific and refined level of physical education. This article analyzes the current application status of AI technology in middle school physical education， explores the application path of AI in physical education teaching and training， in order to provide reference for promoting the reform of physical education and cultivating students' core competencies.

[Keywords] Artificial Intelligence; Middle school physical education; Intelligent teaching; Sports training

體育作為教育不可或缺的一部分，對促進學生身心健康及培養(yǎng)綜合素質具有深遠意義。近年來，隨著AI技術的迅猛進步，智能化與數字化已成為教育轉型的主要趨勢。面對因材施教需求的日益顯著和學生運動能力差異顯著的現實挑戰(zhàn)，創(chuàng)新教育理念與方法手段，深入挖掘人工智能的潛力，推動體育教學訓練模式的革新升級，對全面提升學生運動能力至關重要。

1 "AI技術在中學體育教育中的應用現狀

近年來，人工智能技術在中學體育教育領域的探索應用已取得初步成果，但仍面臨一些問題與挑戰(zhàn)。

1.1 "AI在體育教學中的應用現狀

在體育理論教學層面，部分學校嘗試開發(fā)VR/AR教學軟件，利用沉浸式場景設計增強學生的學習興趣。例如，江蘇省常熟中學引入的AI體育教學輔助系統，能夠智能分析學生體質健康數據，提供個性化的運動建議。然而，目前AI在體育教學中的應用尚不廣泛，主要局限于基礎知識的傳授，缺乏全面系統的教學設計。同時，教學輔助手段相對單一，以VR/AR為主，智能交互性不足，難以充分激發(fā)學生的參與熱情。

在體育實踐教學方面，一些學校應用人體動作捕捉、智能識別等技術，實時采集并分析學生運動數據，提供針對性反饋。如山東省實驗中學引入的AI體育教學系統，可通過攝像頭捕捉學生跑步姿態(tài)，智能分析步幅、步頻等指標，精確診斷跑步問題。但總體而言，AI在體育實踐教學中的應用廣度和深度仍有待提升，對學生運動過程的即時感知和精準干預能力有限，個性化指導不夠精細，難以滿足學生的差異化需求。

1.2 "AI在運動訓練中的應用現狀

在專項運動訓練中，部分學校利用AI視覺技術，通過智能動作捕捉與分析，突破傳統依賴教練員經驗的局限。如上海市平和雙語學校的“AI+體育”智能化專項訓練系統，可實時采集學生動作數據，與專業(yè)動作對標，給出量化評分和反饋，輔助學生調整。江蘇省蘇州中學的智能化體操輔助訓練系統，則可制訂個性化訓練計劃，智能調控訓練負荷，優(yōu)化技術動作。這些AI應用提高了訓練的科學性和效率。但目前，AI在體育訓練中的應用仍不夠深入，主要集中于動作技術層面，對學生的心理狀態(tài)、戰(zhàn)術意識等缺乏分析，對團隊項目的實戰(zhàn)訓練支持不足。此外，現有AI訓練系統多為單點應用，缺乏整合貫通，未能形成全流程閉環(huán)。

總體而言，AI在中學體育教育中正處于應用探索階段。在教學方面，AI在優(yōu)化教學模式、突破師資限制、促進因材施教等方面展現出良好的前景，但普及程度不高，應用的廣度和深度有待加強。在訓練方面，AI提升了體育訓練的精準性和科學性，但尚未涉及更多維度，全流程、閉環(huán)式的應用生態(tài)仍需構建。未來，需進一步創(chuàng)新機制，深耕應用場景，系統設計教學訓練優(yōu)化路徑，充分釋放AI在體育教育中的潛力，推動中學體育智慧化變革。

2 "AI技術在中學生體育教學中的應用路徑

為破解傳統體育教學的難題，未來AI技術在中學生體育教學中的應用可從智能化教學輔助和個性化學習推送兩方面著手。智能化教學輔助系統通過開發(fā)智能體育教學軟件、應用VR/AR技術創(chuàng)建沉浸式教學場景等手段，為學生提供寓教于樂的學習體驗，提升教學效率。個性化學習推送與評價則基于大數據分析，為學生建立運動能力畫像，動態(tài)推送匹配的學習資源，并借助物聯網技術實現運動負荷監(jiān)測，引導學生科學鍛煉。兩大應用路徑相輔相成，共同推動智慧體育教學的發(fā)展。

2.1 "智能化教學輔助系統

2.1.1 "開發(fā)智能體育教學軟件

針對當前體育理論教學枯燥乏味、學生興趣不高的問題，亟須開發(fā)寓教于樂的智能教學軟件。軟件可圍繞不同體育運動項目的基礎知識、技戰(zhàn)術要點、裁判規(guī)則等內容，設計形式多樣、趣味十足的互動學習情境，激發(fā)學生的參與熱情。以籃球為例，軟件可構建虛擬球場場景，設置投籃、傳球、運球等闖關任務，學生通過操控虛擬角色挑戰(zhàn)，在游戲化學習中逐步掌握籃球規(guī)則和技巧。軟件還可嵌入智能答疑系統，學生遇到疑問時，可隨時通過語音或文字與AI助手交流，獲得個性化解答和學習資源推薦，實現隨時隨地、因材施教。在寧波市鎮(zhèn)海中學，體育教師利用鎮(zhèn)海中學智慧體育教學系統，對不同體育項目的教學內容進行數字化改造，學生通過平板電腦掃碼，即可觀看教學微視頻、閱讀知識卡片、在線自測等，極大地提升了學習的主動性和靈活性。有學生反饋，智能學習系統的輔助使體育知識學習變得生動有趣，其學習興趣和效率明顯提高。由此可見，智能體育教學軟件的應用，有利于創(chuàng)新教學模式，調動學生學習積極性，提高教學質量。

2.1.2 "應用VR/AR技術創(chuàng)設沉浸式教學場景

VR/AR技術的興起，為改善體育教學中實踐機會不足、動作要領講解不夠直觀等問題提供了新思路。教師可利用VR/AR設備，為學生構建身臨其境的運動場景，引導其在虛擬環(huán)境中反復練習動作，獲得沉浸式、交互式的學習體驗。以體操運動為例，可利用VR技術還原真實的體操館場景，并內置動作捕捉和智能識別系統。學生佩戴VR眼鏡，在虛擬場景中模仿AI動作示范，完成托馬斯全旋、鞍馬、高低杠等體操動作。系統可實時捕捉學生的關節(jié)運動數據，進行智能比對分析，就動作的規(guī)范性、完成度等給出量化評分和改進建議，并生成動作矯正的3D示范，幫助學生直觀看到差距，有針對性地進行調整。在上海市七寶中學，學校引入了VR體育教學系統，學生在虛擬游泳池、射箭場等場景中反復訓練，在360度全景式動作指導下，很快掌握了游泳的換氣要領、射箭的瞄準技巧等，教學效果顯著提升。七寶中學的體育教研組長表示，沉浸式的VR教學打破了傳統體育課堂的時空限制，讓學生足不出戶就能反復體驗，將抽象的動作要領具體化、可視化，是對傳統教學的極大創(chuàng)新與補充。

2.2 "個性化學習推送與評價

2.2.1 "基于運動能力畫像的學習資源推送

破解體育教學“一刀切”的關鍵，在于實現因材施教、促進個性化學習。這需要構建學生的運動能力畫像，作為智能推送個性化學習資源的基礎?？沙浞掷眯韧獾捏w育與健康數據，如每年的學生體質健康測試數據、課堂體育活動參與數據、課外運動打卡數據等，對學生的身體素質、運動技能、興趣愛好進行多維度建模，繪制綜合、動態(tài)的運動能力雷達圖。在此基礎上，遵循體育教學的科學性和針對性原則，利用機器學習算法，自動為不同特點的學生匹配個性化的學習內容。例如，針對柔韌性較差的學生，系統會重點推送拉伸訓練的視頻教程；針對擅長跳遠的學生，則會推薦力量和彈跳素質訓練的方案。廣東省深圳中學借助學生體質健康評價管理云平臺，將每學期學生的BMI、肺活量等健康數據和體育中考成績進行關聯分析，形成學生運動能力畫像，并基于畫像特征，利用算法自動生成私人定制的體育學習方案。身體協調性欠佳的學生在訓練方案的指導下，通過平衡木、花樣跳繩等針對性練習，一學期后協調性明顯改善，體育中考成績也有所提高。傳統體育教學忽視了學生的差異性，未能做到因材施教。而智能學習資源推送系統讓每個學生的運動潛力得到更充分的挖掘，學有所獲、學有所長，是實現育人為本的有效途徑^［1］。

2.2.2 "借助物聯網技術實現運動負荷監(jiān)測和干預

體育運動講求科學性，運動負荷的過多或過少都會影響學生的身心健康。如何實現體育課堂中學生運動負荷的精準監(jiān)測和個性化干預，是智慧體育亟待解決的問題?？纱┐髟O備和物聯網技術的進步，為解決這一難題提供了新思路。學?？蔀閷W生配備智能手環(huán)、智能鞋墊等可穿戴設備，實時采集學生在體育課上的運動心率、運動步數等數據，并將其上傳至云平臺。平臺可依托醫(yī)學運動處方知識庫，評估學生的運動負荷是否達標、是否科學，若發(fā)現學生運動不足或運動過量，就會向其推送個性化的語音提醒，引導其調整運動量，從而確保體育鍛煉在安全、有效的范圍內進行。云平臺還可智能生成學生的運動負荷周報告，反饋給教師和家長，便于其掌握學生體育學習情況，必要時予以干預和指導。北京一零一中學在高一年級學生中試點了智能體育運動負荷監(jiān)測系統，取得了良好效果。數據顯示，系統應用1個月后，學生在體育課上的平均運動負荷提高了11%，運動達標率從76%提升至89%。參與試點的學生普遍反映，智能提醒增強了其運動意識，而運動負荷報告則幫助其客觀認識到自己的鍛煉狀態(tài)，找到差距，主動調整。將物聯網技術引入體育課堂，使體育學習過程可管可控，體現了現代教育治理的理念。學生的運動負荷實現了精細化監(jiān)測，體育學習的過程性評價更加完備，為提高學生的身體素質打下了堅實基礎。

3 "AI技術在中學生運動訓練中的應用路徑

為破解師資和經驗不足等瓶頸問題，在將AI技術應用于中學運動訓練的過程中，未來可聚焦于智能化訓練系統和虛擬仿真平臺兩大領域。前者利用動作捕捉與識別技術，可視化展現學生的專項動作水平，并提供精確的技術指導；后者則構建沉浸式虛擬比賽場景，并配備智能陪練，全面提升學生的綜合競技能力。這兩大應用路徑相輔相成，將極大提升中學競技體育訓練的科學性和精細化水平^［2］。

3.1 "智能化運動訓練系統

3.1.1 "應用動作捕捉與識別技術優(yōu)化訓練動作

傳統的專項體育訓練常依賴于教練員的直觀判斷，存在一定的主觀性和不確定性。而智能化運動訓練系統通過動作捕捉與識別技術，將訓練過程數字化、可視化，顯著提高了指導的精確度。以乒乓球專項訓練為例，學生在訓練時佩戴動作捕捉設備，該設備能夠實時采集揮拍、步法、身體姿態(tài)等動作數據。云端的AI系統運用深度學習算法，將采集到的數據與優(yōu)秀運動員的動作標準進行比對，針對揮拍力度、落點軌跡等關鍵要素給出量化評分，并生成3D動作矯正示范，直觀展示給學生。學生能夠即時發(fā)現自身動作的不足，明確改進方向，從而提升訓練效率。江蘇省常州外國語學校利用乒乓球智能訓練系統，對專業(yè)隊的日常訓練進行了智能化升級。動作捕捉設備的應用，使教練對學生動作的把控實現了從定性到定量的轉變。經過一個學期的智能化訓練，隊員在正手攻球、側身擰腰等基本功上取得了顯著進步，并在省青少年錦標賽上取得了優(yōu)異成績。智能化的動作感知和分析，極大地拓展了教練員的指導維度。量化的動作數據反饋，讓學生對技術掌握狀況一目了然，訓練針對性更強。AI賦能競技體育，大幅提升了訓練質量，必將成為專項訓練模式變革的重要方向^［3］。

3.1.2 "引入人機交互式指導提供個性化訓練方案

專項運動訓練不僅要注重練，更要強調思。在技術練習的基礎上，如何進一步提升學生的戰(zhàn)術意識和綜合能力，是競技體育的關鍵所在。智能化運動訓練系統的另一重要應用場景，是引入人機交互，為學生提供智能教練式的個性化指導。以足球項目為例，系統首先綜合評估學生的傳球、盤帶、射門等各項技術能力，并結合其身體素質、心理特點等因素，自動生成個性化的訓練計劃，明確階段性目標和重點。在此基礎上，系統設置情境化的人機對抗或人機協同任務，如“一對一過人”“二過一配合”等。學生根據語音提示完成任務，系統通過動作捕捉設備分析其表現，就戰(zhàn)術意識、隊友配合等方面給出智能化評價和優(yōu)化建議。同時，系統還能針對學生的疑問提供語音解答。例如，當學生在過人時頻繁被AI防守搶斷，系統會提示：“你在帶球突破時步頻還不夠快，盤帶過于暴露，容易被搶斷。下次可以試試加速跑動，用身體護球，在即將觸球的一瞬間快速變向?！痹谌藱C互動中，學生的戰(zhàn)術能力和應變能力將得到充分鍛煉，系統還會根據其水平動態(tài)調整對抗難度，確保其始終處于最佳學習狀態(tài)。浙江省杭州第七中學借助“足球智能互動訓練系統”，顯著提升了學校足球隊的訓練效率。系統模擬真實比賽場景，并設置各種戰(zhàn)術應用任務。隊員在語音提示下，與AI展開激烈對抗，并根據系統的即時反饋優(yōu)化戰(zhàn)術，配合默契度顯著提升。在省中學生足球聯賽上，校隊表現出色，戰(zhàn)術素養(yǎng)大幅提高。人機交互式指導是對傳統訓練模式的重要突破。學生在與AI的對抗中，強化了戰(zhàn)術意識，學會了靈活變通，養(yǎng)成了快速思考的習慣，整體能力得到了全面提升。這為專項體育訓練開辟了更為智能、高效的嶄新路徑^［4］。

3.2 "虛擬仿真訓練平臺

3.2.1 "構建沉浸式虛擬場景，提升綜合作戰(zhàn)能力

高水平的體育競賽不僅是對單項技術的考驗，更是對選手臨場應變、整體作戰(zhàn)能力的全面檢驗。然而，受限于訓練條件，學生很難頻繁體驗到逼真的實戰(zhàn)環(huán)境。虛擬仿真技術的引入，為解決這一問題提供了有效途徑。利用計算機圖形學、人機交互、網絡通信等前沿技術，可以構建出逼真的虛擬賽場，使學生仿佛置身于真實的比賽中。在這一虛擬空間中，可以設置風格各異的AI陪練，它們或快或慢、或強或弱，模擬不同風格流派的對手，學生需要隨機應變，對每一個來球、每一次對抗做出正確判斷。只有在反復的“升級打怪”中，學生才能歷練出超凡的綜合作戰(zhàn)能力。與真實比賽相比，虛擬仿真訓練的優(yōu)勢在于可控性、可塑性和可推演性。教練可以針對學生的薄弱環(huán)節(jié)，配置合適的陪練對手，并實時調整訓練強度；學生則可以通過數據回放、情境重現等方式，反復學習和內化如何在復雜多變的比賽中掌控節(jié)奏。在仿真環(huán)境下的反復錘煉，定能在賽場上轉化為顯著的進步?，F代競技體育的核心是“以賽代練”，虛擬仿真訓練堪稱移步換景、曲徑通幽的“第二賽場”，以科技之力賦能學生競技實力的提升^［5］。

3.2.2 "借助AI實現競技策略的智能推演

競技體育的魅力在于瞬息萬變、精彩紛呈，勝負往往就在一念之間。在這樣高度不確定的環(huán)境下做出最佳決策，對任何選手都是巨大的挑戰(zhàn)。傳統經驗主義下的臨場應變、賽后復盤往往流于表面，難以洞察事物規(guī)律。人工智能恰恰為突破這一局限提供了鑰匙。賽前，AI系統可以全面梳理海量的歷史對陣數據，精準刻畫對手的打法特點，并據此推演出制勝的戰(zhàn)術策略，幫助學生提前適應、從容應對；賽中，AI系統如同一雙永不疲倦的慧眼，時刻洞察場上態(tài)勢，并給出最優(yōu)的行動建議，助力學生在瞬息萬變中把握主動權；賽后，AI系統則可以進行全方位的數據復盤，透過現象看本質，為學生后續(xù)的針對性訓練提供金點子。如此全流程、立體化的智能賦能，正逐漸成為競技體育的標配。運籌帷幄之中，決勝千里之外，人機協同正以嶄新的認知視角和分析范式，為學生競技能力的全面突破添磚加瓦^［6］。

4 "結語

隨著新一輪科技革命的蓬勃興起，人工智能正以前所未有的速度向教育領域滲透，成為教育變革的新引擎。順應智能時代的召喚，加快布局AI技術，既是推動教學模式變革、提升育人質量的現實需要，更是培養(yǎng)社會主義建設者和接班人、實現教育現代化的必然選擇?？梢灶A見，隨著AI、大數據、虛擬現實等新興技術的深度融合，“體育+AI”必將成為未來體育教育的新常態(tài)。在這一過程中，學校要立足立德樹人，充分釋放人工智能賦能教育的潛力，深度挖掘AI在體育教學和訓練中的應用場景，深化體教融合，推動育人方式變革，以信息技術驅動和支撐核心素養(yǎng)的培育，為學生的全面發(fā)展和終身發(fā)展奠定堅實基礎。

參考文獻

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基金項目：福建省教育科學“十四五”規(guī)劃2023年度“協同創(chuàng)新”專項課題（項目名稱：AI賦能下的中學生數字化體育服務機制研究，項目編號：Fjxczx23-309）。

作者簡介：李二超（1987—），男，碩士，一級教師，研究方向為體育教學。