虛實融合視角下AI虛擬教練賦能大學(xué)體育混合式教學(xué)模式的研究

中圖分類號：G804 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8902-（2025）-15-099-3-ZL

1、引言

在科技浪潮洶涌澎湃的當(dāng)下，人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等前沿技術(shù)如同強勁引擎，驅(qū)動著教育領(lǐng)域發(fā)生翻天覆地的變革：在線教育平臺如雨后春筍般涌現(xiàn)，智能教學(xué)系統(tǒng)廣泛滲透，為教育注入全新活力。2020年，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于全面加強和改進新時代學(xué)校體育工作的意見》提出，要不斷深化體育教學(xué)改革，促進信息技術(shù)與體育教學(xué)融合，提升體育教學(xué)質(zhì)量。體育教育領(lǐng)域也在這場變革中悄然轉(zhuǎn)型，與信息技術(shù)不斷融合。傳統(tǒng)體育教學(xué)模式較為單一，缺乏對學(xué)生個性化需求的關(guān)注，難以有效提高學(xué)生的參與度，而混合式教學(xué)模式的興起，為體育教學(xué)改革指明了方向。

AI虛擬教練作為人工智能技術(shù)在體育領(lǐng)域的創(chuàng)新成果，憑借先進算法、傳感器技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，可實時監(jiān)測與分析學(xué)生運動數(shù)據(jù)，提供個性化教學(xué)服務(wù)。在專業(yè)體育訓(xùn)練中，AI虛擬教練在提升訓(xùn)練效率、降低受傷風(fēng)險方面已展現(xiàn)出顯著成效。當(dāng)前，大學(xué)體育混合式教學(xué)在個性化、精準(zhǔn)化方面存在短板，教師難以制定差異化教學(xué)方案，對運動數(shù)據(jù)的分析也不夠深入。而AI虛擬教練能通過多維度數(shù)據(jù)分析，定制教學(xué)計劃、糾正運動動作、提供學(xué)習(xí)建議，從而有效彌補傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足。因此，深入研究虛實融合視域下AI虛擬教練在大學(xué)體育混合式教學(xué)中的應(yīng)用，不僅能解決現(xiàn)存教學(xué)問題，更為提升大學(xué)體育教學(xué)質(zhì)量開拓了新思路、新方法，對推動體育教育現(xiàn)代化發(fā)展具有深遠的現(xiàn)實意義。

2、大學(xué)體育混合式教學(xué)現(xiàn)狀

2.1、大學(xué)體育混合式教學(xué)開展現(xiàn)狀

為全面了解大學(xué)體育混合式教學(xué)現(xiàn)狀，本研究通過問卷調(diào)查與訪談，對多地區(qū)、多類型的高校體育教師與學(xué)生展開調(diào)研，結(jié)果如下：

一是教學(xué)資源使用以視頻為主，智能工具滲透率低。線上資源主要包括：

視頻類（ 90% 以上的高校使用）：動作示范、賽事解析視頻，如太極拳分解教學(xué)、NBA戰(zhàn)術(shù)分析等。

在線題庫（ 70% 的高校使用）：用于課后測試與階段性考核，自動生成成績分析報告。

智能軟件（ 23% 的高校引入）：包括運動數(shù)據(jù)分析工具（如心率監(jiān)測APP等）、虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)（如AI跳繩計數(shù)等），但因操作門檻高、內(nèi)容適配性不足，使用頻率有限。

線下資源：所有高校均滿足實踐教學(xué)場地需求，但器材配置差異顯著。普通高校以籃球、足球等傳統(tǒng)項目器材為主，新興項目器材短缺問題突出。只有少數(shù)重點高?；蛘唧w育類高校場地設(shè)施較為齊全，并設(shè)有攀巖墻、射箭靶場等新興項目器材。

二是教學(xué)平臺以學(xué)習(xí)通為主，教學(xué)模式基本為“三段式”。因資源庫豐富、操作便捷，超星學(xué)習(xí)通（ 67% 的使用率）成為首選；部分高校使用雨課堂（ 20% 的使用率）與學(xué)堂在線（ 13% 的使用率），這兩個平臺主要側(cè)重直播互動與課程管理，適合技能示范類內(nèi)容。教學(xué)模式普遍采用“線上預(yù)習(xí)一線下教學(xué)一線上復(fù)習(xí)”三段式流程：課前發(fā)布教學(xué)視頻與任務(wù)單，如要求學(xué)生觀看發(fā)布的教學(xué)視頻并按照要求完成相關(guān)的任務(wù)；課中線下指導(dǎo)技能實操，結(jié)合預(yù)習(xí)反饋進行針對性糾錯；課后通過平臺布置打卡任務(wù)（如每日跑步里程上傳等），教師跟蹤學(xué)習(xí)軌跡。

2.2、現(xiàn)存問題及其分析

從總體上來看，當(dāng)前大學(xué)體育混合式教學(xué)已初步形成“線上理論 + 線下實踐”的基本框架，但在智能技術(shù)深度融合、資源均衡配置與教學(xué)流程優(yōu)化等方面尚不完善，存在一定的問題，仍然具有提升空間。其一，線上線下教學(xué)銜接存在斷層。眾多高校在推行混合式教學(xué)時，線上教學(xué)與線下教學(xué)環(huán)節(jié)處于割裂狀態(tài)，未能實現(xiàn)有效整合與協(xié)同運作。其二，教學(xué)資源質(zhì)量參差不齊。在線上教學(xué)資源領(lǐng)域，盡管資源數(shù)量龐大，但普遍面臨內(nèi)容同質(zhì)化嚴重、更新滯后、針對性不足等突出問題。相當(dāng)一部分體育教學(xué)視頻僅僅是對傳統(tǒng)課堂教學(xué)過程的簡單錄制，缺乏對教學(xué)內(nèi)容的精心設(shè)計與精細化制作，難以契合學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求。其三，學(xué)生參與度有待提升。調(diào)查結(jié)果顯示，部分學(xué)生對待線上學(xué)習(xí)態(tài)度不端正，存在敷衍了事的現(xiàn)象。在線上課程學(xué)習(xí)過程中，“掛機”“刷課”等行為屢見不鮮，學(xué)生未能真正掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。其四，部分教師的信息技術(shù)能力不足，難以熟練運用線上教學(xué)平臺和工具開展教學(xué)活動。在教學(xué)過程中，可能會出現(xiàn)操作失誤、技術(shù)故障無法及時解決等問題，影響教學(xué)的順利進行。其五，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與信息素養(yǎng)呈現(xiàn)顯著差異。部分學(xué)生信息技術(shù)應(yīng)用能力薄弱，對線上學(xué)習(xí)平臺、智能教學(xué)工具等操作不熟練，由此產(chǎn)生的技術(shù)壁壘極大地限制了學(xué)習(xí)效率與效果。其六，教學(xué)管理體系難以滿足混合式教學(xué)發(fā)展需求。當(dāng)前，高?；旌鲜浇虒W(xué)管理制度存在明顯滯后性，尚未構(gòu)建起覆蓋教學(xué)全流程的監(jiān)督與動態(tài)評價機制，使得教學(xué)過程中的各類問題難以及時被察覺與解決。此外，在教學(xué)資源的深度開發(fā)、教師專業(yè)技能培訓(xùn)等關(guān)鍵領(lǐng)域，學(xué)校投入的資源相對有限，難以搭建起堅實的教學(xué)支撐體系，掣肘了混合式教學(xué)的高質(zhì)量發(fā)展。

3、虛實融合視域下AI虛擬教練的應(yīng)用模式構(gòu)建

3.1、課前準(zhǔn)備階段：個性化學(xué)習(xí)方案制定

在虛實融合的大學(xué)體育混合式教學(xué)中，AI虛擬教練在課前準(zhǔn)備階段通過數(shù)據(jù)驅(qū)動為學(xué)生定制個性化學(xué)習(xí)方案，重塑教學(xué)起點。AI虛擬教練可依托智能設(shè)備與交互技術(shù)，構(gòu)建多維度數(shù)據(jù)采集體系：一方面，借助體測設(shè)備獲取身高、體重、體脂率等基礎(chǔ)身體指標(biāo)，結(jié)合運動傳感器記錄跑步速度、步頻、肌肉力量等運動能力數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)勾勒學(xué)生身體條件畫像；另一方面，通過問卷調(diào)查與在線溝通，捕捉學(xué)生在提升運動成績、增強體質(zhì)、培養(yǎng)興趣等方面的多元學(xué)習(xí)目標(biāo)，從而明確學(xué)習(xí)方向。

在數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)，AI虛擬教練運用機器學(xué)習(xí)算法深度挖掘數(shù)據(jù)價值：通過聚類分析，將學(xué)生按身體素質(zhì)與運動能力進行分類，形成差異化教學(xué)群體；利用回歸分析預(yù)測不同訓(xùn)練方案的學(xué)習(xí)效果，為方案制定提供量化依據(jù)。最終，系統(tǒng)全面評估學(xué)生優(yōu)劣勢，為個性化方案生成筑牢根基?；跀?shù)據(jù)分析結(jié)果，AI虛擬教練能夠為每位學(xué)生量身打造專屬學(xué)習(xí)方案：對競技目標(biāo)明確、基礎(chǔ)優(yōu)異的學(xué)生，設(shè)計高階訓(xùn)練課程；對體質(zhì)薄弱、以健康為導(dǎo)向的學(xué)生，則規(guī)劃循序漸進的基礎(chǔ)課程。

在課程設(shè)計上，AI虛擬教練以學(xué)生需求為核心動態(tài)調(diào)配教學(xué)內(nèi)容：通過心率監(jiān)測、運動負荷評估，確保強度適宜且安全有效；進度安排則遵循“難慢易快”原則，對復(fù)雜內(nèi)容延長學(xué)習(xí)周期、增加練習(xí)量，對簡單內(nèi)容則加快推進，從而提升學(xué)習(xí)效率。方案生成后，AI虛擬教練通過在線平臺以可視化形式同步至師生兩端。學(xué)生可直觀查看學(xué)習(xí)計劃、訓(xùn)練目標(biāo)，提前規(guī)劃學(xué)習(xí)；教師則依據(jù)方案開展針對性課堂指導(dǎo)與監(jiān)督，實現(xiàn)“一人一策”的精準(zhǔn)教學(xué)，為混合式教學(xué)的高效開展奠定基礎(chǔ)。

3.2、課中教學(xué)階段：虛實融合的互動教學(xué)

（1）虛擬場景與現(xiàn)實教學(xué)相融合。

在課中教學(xué)階段，虛擬場景與現(xiàn)實教學(xué)的融合是實現(xiàn)虛實融合互動教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。借助虛擬現(xiàn)實（VR）與增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)，可將虛擬體育場景無縫融入現(xiàn)實教學(xué)，為學(xué)生構(gòu)建多維度、交互式的學(xué)習(xí)場景，顯著提升教學(xué)的趣味性與實效性。VR技術(shù)不僅能為學(xué)生打造沉浸式的體育訓(xùn)練環(huán)境，還能模擬不同的比賽場景和天氣條件，讓學(xué)生在多樣化的環(huán)境中進行訓(xùn)練，增強對各種情況的適應(yīng)能力。例如，學(xué)生可以通過電腦屏幕或智能設(shè)備，從不同角度觀察體操動作細節(jié)，包括身體姿態(tài)、關(guān)節(jié)角度、動作順序等。與傳統(tǒng)的平面教學(xué)圖片或視頻相比，3D展示更加直觀、全面，能夠幫助學(xué)生更好地理解動作要領(lǐng)，糾正自身動作偏差。另外，教師還可以利用3D模型進行動作分解教學(xué)，將復(fù)雜的動作拆分成多個簡單的步驟，逐步演示給學(xué)生看，讓學(xué)生更容易掌握動作的技巧和節(jié)奏。

（2）實時動作監(jiān)測與反饋。

在大學(xué)體育教學(xué)中，動作的準(zhǔn)確性和規(guī)范性是學(xué)生掌握體育技能的關(guān)鍵，AI虛擬教練可利用計算機視覺技術(shù)實現(xiàn)實時動作監(jiān)測與反饋功能，這為提高學(xué)生動作質(zhì)量提供了有力支持。AI虛擬教練配備先進的計算機視覺系統(tǒng)，通過多個高清攝像頭從不同角度捕捉學(xué)生運動圖像，這些攝像頭能夠快速、準(zhǔn)確地識別學(xué)生身體各部位的關(guān)鍵點，并追蹤其運動軌跡。利用深度學(xué)習(xí)算法，將這些采集到的學(xué)生動作數(shù)據(jù)與預(yù)先建立的標(biāo)準(zhǔn)動作模型進行對比分析，一旦發(fā)現(xiàn)學(xué)生動作存在問題，AI虛擬教練會及時給予反饋和糾正。反饋方式豐富多樣，以滿足學(xué)生的不同需求。通過語音提示，AI虛擬教練可以直接告知學(xué)生動作的錯誤之處，讓學(xué)生能夠迅速了解自身問題；同時，還會以文字形式在屏幕上顯示詳細的錯誤分析和改進建議，讓學(xué)生可以隨時查看，加深對問題的理解。AI虛擬教練還能通過圖像對比的方式，將學(xué)生的錯誤動作與標(biāo)準(zhǔn)動作同時展示在屏幕上，讓學(xué)生直觀地觀察兩者間的差異，更清晰地認識到自身問題所在。

3.3、課后鞏固階段：智能評估與拓展學(xué)習(xí)

在課后鞏固環(huán)節(jié)，AI虛擬教練可借助強大的數(shù)據(jù)分析與智能處理能力，實現(xiàn)對學(xué)習(xí)效果的智能評估及個性化資源推送，助力學(xué)生提升體育素養(yǎng)。通過對數(shù)據(jù)的深度分析，AI虛擬教練能全面掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況。AI虛擬教練還可以對學(xué)習(xí)效果進行量化評價，評估不僅關(guān)注知識技能掌握程度，還考量學(xué)習(xí)態(tài)度、進步幅度等因素。評估后，AI虛擬教練會自動生成可視化報告，呈現(xiàn)學(xué)生優(yōu)勢與不足、技能水平及班級排名等信息，并給出針對性建議。針對評估結(jié)果，AI虛擬教練會推送個性化拓展資源；對表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生，推薦高難度訓(xùn)練課程和專業(yè)賽事視頻；對基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，推送鞏固資料與專項練習(xí)資料。此外，AI虛擬教練還會依據(jù)學(xué)生興趣和目標(biāo)，推薦體育文化、運動心理等拓展內(nèi)容，如為健身愛好者推送營養(yǎng)搭配知識，拓寬學(xué)生體育知識視野。在學(xué)生拓展學(xué)習(xí)期間，AI虛擬教練能實時跟蹤學(xué)習(xí)進度，并根據(jù)反饋動態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)資源與建議，確保學(xué)習(xí)效果。通過智能評估、精準(zhǔn)指導(dǎo)與資源推送，AI虛擬教練能夠在課后鞏固階段為學(xué)生提供全方位支持，助力他們提升體育技能，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)與終身體育意識。

4、實施策略與保障機制

4.1、教師培訓(xùn)與能力提升策略

為了確保AI虛擬教練在大學(xué)體育混合式教學(xué)中能夠得到有效應(yīng)用，提升教師運用這一新技術(shù)的能力至關(guān)重要。為此，需要制定系統(tǒng)全面的教師培訓(xùn)與能力提升策略，涵蓋多個關(guān)鍵領(lǐng)域。其中，最為重要的是AI技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)，包括AI虛擬教練系統(tǒng)的操作方法、運動數(shù)據(jù)分析軟件的使用技巧等。在AI虛擬教練系統(tǒng)操作培訓(xùn)中，詳細講解系統(tǒng)的各項功能模塊，如學(xué)生數(shù)據(jù)管理、個性化教學(xué)方案制定、實時動作監(jiān)測與反饋等功能的使用方法，通過實際案例演示和操作練習(xí)資料，讓教師熟練掌握系統(tǒng)的操作流程。教師要學(xué)會解讀數(shù)據(jù)背后的信息，如通過分析學(xué)生的心率數(shù)據(jù)了解其運動強度，以及通過分析運動軌跡數(shù)據(jù)判斷學(xué)生的動作規(guī)范程度等，并能夠根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果調(diào)整教學(xué)策略。此外，學(xué)校還可以邀請AI技術(shù)專家和體育教育領(lǐng)域的學(xué)者進行專題講座和案例分享，讓教師了解AI技術(shù)在體育教學(xué)中的最新應(yīng)用成果和發(fā)展趨勢，拓寬教師視野，激發(fā)教師創(chuàng)新思維。

4.2、技術(shù)支持與維護保障

建立專業(yè)的技術(shù)支持團隊是確保AI虛擬教練系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)。高校體育數(shù)字化教學(xué)平臺的功能架構(gòu)設(shè)計是數(shù)字技術(shù)賦能體育教學(xué)資源整合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其核心在于通過模塊化設(shè)計實現(xiàn)教學(xué)資源的系統(tǒng)化管理與高效利用。保障AI虛擬教練系統(tǒng)在大學(xué)體育混合式教學(xué)中的穩(wěn)定運行，需要從團隊建設(shè)、維護計劃、響應(yīng)機制、技術(shù)升級及溝通培訓(xùn)等多方面協(xié)同發(fā)力。完善的技術(shù)維護計劃是系統(tǒng)長效運行的關(guān)鍵，可以建立分層巡檢機制，檢查服務(wù)器、傳感器等硬件設(shè)備。同時，還要持續(xù)進行技術(shù)升級，以滿足教學(xué)動態(tài)需求，如緊跟AI領(lǐng)域前沿成果，及時引入新算法提升虛擬教練智能水平。通過多維度技術(shù)保障體系，可以為大學(xué)體育混合式教學(xué)提供穩(wěn)定、高效的技術(shù)支撐。

4.3、教學(xué)管理與評價體系優(yōu)化

隨著AI虛擬教練深度融入大學(xué)體育混合式教學(xué)，傳統(tǒng)教學(xué)管理模式已難以適配多元化、智能化的教學(xué)需求，亟須從課程安排、學(xué)生管理、資源調(diào)配及評價體系等多維度進行系統(tǒng)性優(yōu)化。在課程安排環(huán)節(jié)，智能排課系統(tǒng)作為核心工具，能整合學(xué)生課表、身體素質(zhì)、興趣偏好、AI虛擬教練使用狀態(tài)等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)動態(tài)化、個性化的課程規(guī)劃。學(xué)生管理層面，依托AI虛擬教練生成的多維度學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，構(gòu)建精準(zhǔn)化學(xué)生檔案。此外，構(gòu)建科學(xué)的教學(xué)評價體系是保障教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。評價指標(biāo)應(yīng)突破傳統(tǒng)單一維度，納入運動技能掌握（如AI虛擬教練量化分析動作規(guī)范性等）、身體素質(zhì)提升（基于體測數(shù)據(jù)對比）、學(xué)習(xí)態(tài)度與參與度（通過在線學(xué)習(xí)時長、互動頻次評估）、創(chuàng)新實踐能力（如戰(zhàn)術(shù)策略創(chuàng)新等）等多元要素。

5、結(jié)論

本研究圍繞虛實融合視域下AI虛擬教練在大學(xué)體育混合式教學(xué)中的應(yīng)用，形成理論與實踐兼具的成果體系。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前教學(xué)存在線上線下銜接不暢、資源質(zhì)量欠佳、學(xué)生參與度低等問題，由此明確了AI虛擬教練融入教學(xué)的必要性與契合點，為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。

在應(yīng)用模式構(gòu)建上，形成全流程解決方案：課前，AI虛擬教練采集學(xué)生身體素質(zhì)、運動能力等多維度數(shù)據(jù)，并通過深度分析生成個性化學(xué)習(xí)方案；課中，運用VR、AR技術(shù)融合虛擬與現(xiàn)實教學(xué)，打造沉浸式場景，借助計算機視覺技術(shù)實時監(jiān)測動作并進行反饋糾錯；課后，通過智能評估生成詳細報告，并依據(jù)結(jié)果推送拓展資源，助力學(xué)生提升體育素養(yǎng)。

為保障教學(xué)模式落地，本研究提出系列實施策略：開展AI技術(shù)應(yīng)用、教學(xué)理念革新等系統(tǒng)培訓(xùn)，提升教師教學(xué)能力；優(yōu)化教學(xué)管理流程，建立科學(xué)評價體系，全方位適配AI虛擬教練支持下的新型教學(xué)需求。

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