AI技術(shù)賦能中小學(xué)校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)的探究

中圖分類號(hào)：G623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2410 （2025）04-00094-03

位北京市朝陽(yáng)區(qū)東南五環(huán)邊的北京市171中學(xué)朝陽(yáng)分校，新學(xué)年開(kāi)學(xué)之際，正在舉辦一場(chǎng)沒(méi)有秒表掐時(shí)間、沒(méi)有人工統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的秋季體質(zhì)健康達(dá)標(biāo)運(yùn)動(dòng)會(huì)。通過(guò)攝像頭實(shí)時(shí)采集學(xué)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、AI運(yùn)動(dòng)視覺(jué)算法高效計(jì)算，在學(xué)生完成測(cè)試項(xiàng)目的同時(shí)便能實(shí)時(shí)顯示測(cè)試成績(jī)，同時(shí)生成運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)分析。

以智慧體育建設(shè)為抓手，運(yùn)用數(shù)字化手段加快體育信息化建設(shè)，不斷探索將VR體驗(yàn)、大數(shù)據(jù)分析等前沿技術(shù)融入到體育教育中，各類充滿“未來(lái)感”和“科技范”的時(shí)尚元素紛紛走進(jìn)“校園體質(zhì)健康達(dá)標(biāo)運(yùn)動(dòng)會(huì)”“體育節(jié)”“最強(qiáng)運(yùn)動(dòng)班級(jí)”“打卡冠軍”校園內(nèi)一個(gè)個(gè)運(yùn)動(dòng)的身影，點(diǎn)燃無(wú)限激情，已成為孩子們課前、課間、課后的智能化、趣味化運(yùn)動(dòng)樂(lè)園。像這樣的中小學(xué)正利用AI技術(shù)賦能學(xué)校體育盛會(huì)，使得校園運(yùn)動(dòng)會(huì)朝著現(xiàn)代化、數(shù)字化、智能化方向不斷前行。

一、AI技術(shù)賦能校園運(yùn)動(dòng)會(huì)，將會(huì)產(chǎn)生怎樣的“火花”

傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)會(huì)存在成績(jī)統(tǒng)計(jì)難、上傳慢、耗費(fèi)人力大等問(wèn)題。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、科技藝術(shù)等快速發(fā)展，科技體育、互動(dòng)體育、虛擬體育、沉浸體育等一系列新興的體育樣態(tài)開(kāi)始出現(xiàn)在大眾視野，無(wú)論是形式、內(nèi)容還是場(chǎng)地，原本單調(diào)的校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)正在變得越來(lái)越多元。

（一）AI技術(shù)賦能：覆蓋體育盛會(huì)全項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)智能化管理

運(yùn)用AI技術(shù)可以全面覆蓋校園運(yùn)動(dòng)會(huì)開(kāi)展的所有體育項(xiàng)目，如短跑、中長(zhǎng)跑、長(zhǎng)跑、跳遠(yuǎn)、跳高、投擲、接力等，甚至是有些學(xué)校開(kāi)展的體質(zhì)健康測(cè)試運(yùn)動(dòng)會(huì)的測(cè)試項(xiàng)目，如仰臥起坐、跑步、引體向上、坐位體前屈、跳繩、實(shí)心球、跳遠(yuǎn)等。通過(guò)人工智能的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)識(shí)別學(xué)生的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，并提供實(shí)時(shí)的違規(guī)提示，從而幫助教師進(jìn)行更加科學(xué)的訓(xùn)練指導(dǎo)[1]。

在智慧體育的場(chǎng)景下，學(xué)生的每一個(gè)動(dòng)作都能被系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別和分析，確保運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)的規(guī)范性。此外，該系統(tǒng)還可在校運(yùn)會(huì)等大型活動(dòng)中進(jìn)行全面應(yīng)用，確保比賽過(guò)程的公平性和透明性（圖1）。

（二）AI技術(shù)賦能：貫通體育盛會(huì)全鏈路，實(shí)現(xiàn)智慧化管理

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)終端、AI運(yùn)動(dòng)視覺(jué)算法及AI體育計(jì)算平臺(tái)，構(gòu)建“可量化、可記錄、可監(jiān)督、可分析、可評(píng)定”的智能化管理與監(jiān)測(cè)體系。該系統(tǒng)涵蓋了校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)四大核心場(chǎng)景，并針對(duì)不同場(chǎng)景的需求，提供了定制化的智能管理功能。持續(xù)開(kāi)展學(xué)生體質(zhì)監(jiān)測(cè)，提升監(jiān)測(cè)質(zhì)量。

運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)：系統(tǒng)自動(dòng)記錄并分析學(xué)生參加比賽項(xiàng)目的體能數(shù)據(jù)，生成個(gè)性化的體質(zhì)健康報(bào)告，為學(xué)校和體育教師提供科學(xué)編排和設(shè)置比賽項(xiàng)目提供科學(xué)、精準(zhǔn)的參考依據(jù)。

運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)：通過(guò)智能化的體育教學(xué)平臺(tái)，教師可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)性化的教學(xué)調(diào)整，確保每個(gè)學(xué)生都能獲得最適合自己的訓(xùn)練方案。

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練監(jiān)測(cè)：系統(tǒng)為學(xué)生提供自主訓(xùn)練指導(dǎo)，通過(guò)AI算法對(duì)訓(xùn)練過(guò)程中的動(dòng)作進(jìn)行糾正，幫助學(xué)生在課后高效訓(xùn)練。

運(yùn)動(dòng)裁判監(jiān)測(cè)：在校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)活動(dòng)中，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)參賽者的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，確保比賽的公正性，并為賽事提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。

二、AI技術(shù)賦能校園運(yùn)動(dòng)會(huì)應(yīng)用場(chǎng)景分析

在國(guó)家政策的引導(dǎo)下，校園AI建設(shè)正如火如茶地進(jìn)行。首都體育學(xué)院將人工智能與體育教育深度融合，搭建體育信息平臺(tái)，通過(guò)數(shù)字化技術(shù)和智能設(shè)備的應(yīng)用，為中小學(xué)校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)提供了個(gè)性化、科學(xué)化、多樣化的服務(wù)，打造出了一套既科學(xué)又實(shí)用的智能校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)解決方案。通過(guò)這一方案，中小學(xué)的校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)將進(jìn)人一個(gè)全新的智慧時(shí)代，不僅為學(xué)生的健康成長(zhǎng)提供了堅(jiān)實(shí)保障，也為學(xué)校的教育管理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

（一）數(shù)據(jù)信息化，成為校園盛會(huì)“最強(qiáng)大腦”

利用AI技術(shù)建立“監(jiān)測(cè)一采集-錄入-分析-評(píng)價(jià)-反饋”一體化大健康信息平臺(tái)，在智慧操場(chǎng)上，藍(lán)牙手環(huán)數(shù)據(jù)采集+5G數(shù)據(jù)至云平臺(tái)+WIFI6終端到數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)被融合打通，同時(shí)可對(duì)多名參賽學(xué)生運(yùn)動(dòng)負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在使用過(guò)程中整體上實(shí)現(xiàn)了以佩戴輕便、操作簡(jiǎn)潔、使用安全的方式準(zhǔn)確進(jìn)行日負(fù)荷數(shù)據(jù)的采集工作。同時(shí)，心率帶檢測(cè)器會(huì)根據(jù)心率變化而變化，反映學(xué)生實(shí)時(shí)的比賽運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，學(xué)生能直觀看到自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并在運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大時(shí)收到安全提示。

（二）評(píng)價(jià)智能化，成就校園盛會(huì)“精準(zhǔn)導(dǎo)航”

通過(guò)對(duì)所有參賽學(xué)生運(yùn)動(dòng)負(fù)荷數(shù)據(jù)的獲取，即可制定出以學(xué)生的日?；顒?dòng)量和有效運(yùn)動(dòng)量為依據(jù)的體育鍛煉評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)后期的數(shù)據(jù)分析，即可制定出相關(guān)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[2]。例如，根據(jù)校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行校園體質(zhì)健康達(dá)標(biāo)運(yùn)動(dòng)會(huì)的智能評(píng)價(jià)，構(gòu)建了學(xué)生大健康的評(píng)價(jià)體系。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、報(bào)表分析（以圖表結(jié)合的形式展示BMI指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)）、智能分析（自動(dòng)關(guān)聯(lián)信息的處理）、指標(biāo)管理（“自動(dòng)完成指標(biāo)的抽取”“完成指標(biāo)增量更新”）、數(shù)據(jù)挖掘（“分類分析”“關(guān)聯(lián)分析”“時(shí)間序列”等），以此教師可以快速識(shí)別學(xué)生體質(zhì)健康薄弱點(diǎn)，一生一策，制定更科學(xué)、高效的鍛煉計(jì)劃，提高學(xué)生的身體素質(zhì)，改善他們的健康水平。

（三）應(yīng)用多元化，搭建校園盛會(huì)“友誼橋梁”

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)藍(lán)牙與心率臂/腕帶實(shí)現(xiàn)每秒一次的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，以不同顏色和清晰的實(shí)時(shí)心率百分比數(shù)字進(jìn)行展示。上傳比賽數(shù)據(jù)后可顯示本次運(yùn)動(dòng)會(huì)參賽項(xiàng)目的具體信息，包括動(dòng)值、活動(dòng)值、消耗卡路里數(shù)值、運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間、平均心率百分比等。同時(shí)，“首體健身”App微信小程序的社交功能可進(jìn)行同年級(jí)好友間運(yùn)動(dòng)比賽成績(jī)的比拼、好友運(yùn)動(dòng)記錄的查看，以達(dá)到相互鼓勵(lì)、共同進(jìn)步的目標(biāo)。

三、AI技術(shù)賦能校園運(yùn)動(dòng)會(huì)應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)踐探索

AI智能體育系統(tǒng)不僅是一種技術(shù)工具，更是一種教育賦能手段。它通過(guò)智能化手段，解決了傳統(tǒng)體育教學(xué)中存在的諸多難題，為學(xué)校的體育教育帶來(lái)了顯著的價(jià)值和收益[3]。

1.提升比賽效率：通過(guò)智能化管理和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，體育教師能夠更加精準(zhǔn)地掌握學(xué)生的比賽運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，使教學(xué)更具針對(duì)性。

2.提高學(xué)生興趣：系統(tǒng)的智能提示和個(gè)性化指導(dǎo)，激發(fā)了學(xué)生的運(yùn)動(dòng)興趣，增強(qiáng)了體育鍛煉的參與度。

3.提供精準(zhǔn)評(píng)分：運(yùn)用AI技術(shù)對(duì)參賽學(xué)生成績(jī)進(jìn)行評(píng)分，不僅提高了評(píng)分的準(zhǔn)確性，還減少了人為誤判的可能性。如使用了AI技術(shù)來(lái)確保比賽的公平性和準(zhǔn)確性。如在短跑比賽中運(yùn)用AI技術(shù)能夠精確記錄每位參賽學(xué)生的起跑時(shí)間、速度以及最終成績(jī)，確保每一位參賽學(xué)生都能在公平的環(huán)境下展示自己的速度與激情。

4.提示裁判執(zhí)法：AI技術(shù)可以輔助裁判執(zhí)法與比賽，通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)時(shí)分析比賽中的動(dòng)作和事件，提高裁判判罰的準(zhǔn)確性和公正性。AI技術(shù)可以提供詳細(xì)的動(dòng)作分析，輔助裁判進(jìn)行評(píng)分。

5.提醒賽事安全：AI可以提高賽事組織的效率和安全性。例如，AI技術(shù)可以通過(guò)智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)場(chǎng)館內(nèi)的情況，預(yù)防和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。

6.優(yōu)化賽事管理：AI技術(shù)將在應(yīng)對(duì)比賽氣候變化方面發(fā)揮更大作用。通過(guò)高溫預(yù)警系統(tǒng)和智能調(diào)度系統(tǒng)，AI可以幫助賽事組織者調(diào)整比賽時(shí)間、增加休息時(shí)間或采取其他降溫措施，確保賽事順利進(jìn)行。

四、AI技術(shù)賦能校園運(yùn)動(dòng)會(huì)應(yīng)用場(chǎng)景的挑戰(zhàn)和未來(lái)展望

（一）AI應(yīng)用的挑戰(zhàn)

盡管人工智能技術(shù)在賦能中小學(xué)生校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)具有顯著優(yōu)勢(shì)，但也面臨一些挑戰(zhàn)和局限。

1.AI設(shè)施需要中小學(xué)投入大量的資金，花費(fèi)大量的經(jīng)費(fèi)，方可保障校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)的有效參賽數(shù)據(jù)的獲取。

2.中小學(xué)生個(gè)人數(shù)據(jù)安全和健康數(shù)據(jù)隱私問(wèn)題也需要得到妥善解決。

3.可靠的參賽學(xué)生數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)是人工智能發(fā)展的重中之重，需要對(duì)中小學(xué)體育教師進(jìn)行規(guī)范、有效的培訓(xùn)，才能有效構(gòu)建校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)參賽模型。

人工智能在校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)中的廣泛應(yīng)用仍然任重而道遠(yuǎn)。

（二）未來(lái)展望

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，人工智能將深刻改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活方式。校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)也將迎來(lái)AI賦能提升的發(fā)展前景，更精準(zhǔn)、更科學(xué)、更智能化的AI教學(xué)助手和多模態(tài)教學(xué)環(huán)境的涌現(xiàn)，將幫助校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)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校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)如何做到更方便、更高效、更安全、更公平，還要能提供適宜的體育比賽資源以滿足學(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。

五、結(jié)束語(yǔ)

在人類文明進(jìn)程中，不斷伴隨著“獲取數(shù)據(jù)一分析數(shù)據(jù)—建立模型一預(yù)見(jiàn)未來(lái)”的過(guò)程，校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是教育進(jìn)程的必然趨勢(shì)。但人工智能技術(shù)賦能校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)必將是一個(gè)長(zhǎng)期、艱巨且不斷探索的過(guò)程，不僅需要堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐，也需要有力的制度保障，只有社會(huì)各界力量協(xié)同參與，共同以切實(shí)有效的實(shí)際行動(dòng)投人其中，才能推動(dòng)校園體育運(yùn)動(dòng)會(huì)的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。

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[3]王琦，陳鈞，孫剛，等“日運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)”賦能新時(shí)代學(xué)校體育內(nèi)涵式發(fā)展[J].體育教學(xué)，2024，44（04）

（首都體育學(xué)院人工智能研究院100191）（E-mail：0020240005@cupes.edu.cn）