高明光顧興林

（1.江西師范高等?？茖W校體育學院 江西 鷹潭 335000；2.棗莊科技職業(yè)學院基礎部 山東 棗莊 277599）

人工智能(簡稱 AI)是一門在計算機科學、控制論、信息論、系統(tǒng)科學、哲學等多種學科基礎上發(fā)展起來的，能夠模擬、延伸、擴展人類智能的學科。人工智能本質上是計算機科學的分支，隨著計算機技術的快速迭代更新，從而表現出更強的智能性和實用性，被社會大眾普遍接納。人工智能的快速發(fā)展是我國加快推進教育現代化過程中不可或缺的中堅力量，并得益于國家對人工智能的頂層設計與良好政策，人工智能與教育的結合必將更加緊密，并相互推進，共同受益。近年來，我國在教育領域的人工智能應用快速發(fā)展，為人工智能產業(yè)發(fā)展提供了豐富的場景和創(chuàng)新舞臺。2018年，教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動計劃》指出，人工智能、大數據等技術迅猛發(fā)展，將深刻改變人才需求和教育形態(tài)。人工智能走向學科教育是時代發(fā)展過程中的必然趨勢，也將為我國學校體育的轉型發(fā)展提供強大助力。

1、人工智能在體育中的應用

體育的分類方法有很多，從人工智能應用對象考慮，本文將體育分為競技體育、學校體育和大眾體育三類，并將人工智能在這三類體育中的應用現狀進行如下簡要論述。

1.1、人工智能在競技體育中的應用

競技體育，涉及運動員選材、運動訓練、運動競賽和競技體育管理等。它以體育競賽為特征，是以創(chuàng)造優(yōu)異成績和奪取比賽優(yōu)勝為主要目標的社會體育活動。目前，人工智能在競技體育的應用十分廣泛，已經滲透到了競技體育的方方面面，例如，運動員素質檢測、競技體育訓練、動作分析與戰(zhàn)術建模、輔助裁判和智能裁判等。

1.2、人工智能在大眾體育中的應用

隨著人工智能與我國體育健身市場的不斷融合，一大批智能化健身產品逐漸進入消費市場。智能手環(huán)、智能運動鞋等可穿戴智能設備逐漸出現在人們的日常健身中，隨著快速更新迭代的智能產品進入消費市場，加速推進了人工智能與大眾健身領域的深度融合。

1.3、人工智能在學校體育中的應用

目前，人工智能在學校體育領域中的應用仍處在起步探索階段。如北京體育大學啟用的智能化場館，用于高效管理數據信息，優(yōu)化業(yè)務流程，節(jié)省時間和改善服務；無錫市運用智能化體質測試系統(tǒng)完成了學生的體質檢測檔案、運動風險預測、科學健身新方法培訓以及健身效果監(jiān)控等。這些實踐上的探索，打開了人工智能賦能學校體育教育領域的有益開端。

2、學校體育教育現狀

學校體育教育質量不高，教學效率低下已是不爭事實，教師僅能依靠個人經驗和認知開展教學，教學設計、內容設置與調整缺乏有效科學依據，并呈現出教學隨意化趨勢。體育教學效果受到諸多短板的限制，如教師的講解示范受限于技能水平、身體素質和年齡的影響，示范效果難以保證。教師不了解學生的具體需求和體育基礎，開展大同化進度教學，學生在迷茫中學習，被動灌輸中學習，造成學生體育學習氛圍差，抵觸心理較強等現實問題。

3、人工智能賦能學校體育教育的主要技術路徑

人工智能與體育學科結合是當代學校體育教學的新趨勢，根據人工智能設備與技術的迭代發(fā)展情況，目前人工智能賦能學校體育的主要技術路徑為智能可穿戴設備、運動視覺技術、智能運動場館和VR等。

3.1、智能可穿戴設備與學校體育

智能可穿戴設備可以呈現為配件如手環(huán)、手表、服飾等，是利用現代通信和傳感器記錄機體的多種生命數據從而監(jiān)控人體的全面體征狀態(tài)?？纱┐魇饺斯ぶ悄墚a品具備便攜性、針對性、實時性和安全性基本特征。智能可穿戴設備可以測量處于運動或靜止狀態(tài)的學生的身體綜合指標，如肌電、呼吸、體溫、心率、血壓、血氧飽和度和血糖等生理參數。隨著技術的更新迭代，柔性電子、多功能器件集成、大數據分析處理等技術不斷發(fā)展，運動傳感器呈現出向深度智能化、多元化、微型化、柔性可穿戴化發(fā)展，可以對運動訓練過程產生的信號進行全方位、多角度、多層次采，以此構建出運動訓練者的運動大數據。智能可穿戴設備運用于體育教學中，可幫助教師及時掌握學生的運動負荷量以及各項生理指標，這對預防運動損傷、科學調控教學行為具有重要現實意義。另外，智能可穿戴設備增加了學生對運動的興趣，改變學生對運動的片面單向理解，實現了智能技術對學校體育教育的多層次賦能作用。

3.2、運動視覺技術與學校體育

傳統(tǒng)的動作識別技術有機械式、聲學式、電磁式、光學式等。機械式技術采用外置傳感器和剛性支架，身體運動受限。聲學式和電磁式技術易受外界環(huán)境干擾、時間延遲較長、識別精度低等問題。光學式技術較為精準，但其存在價格較貴、數據處理時間長等不足。運動視覺技術是利用攝像機和計算機對目標進行捕捉、跟蹤、測量，并通過人工智能算法實現動作自動識別，突破了傳統(tǒng)動作識別技術的諸多掣肘，對于運動訓練具有重要意義。運動視覺技術運用于體育教學，能對學生所做動作進行精準化智能識別，解決教師無法兼顧學生同時學練的現實困境。計算機視覺技術的運用，可幫助學生清楚了解自身技術動作在完成質量、幅度、角度、運動軌跡等方面與標準動作技術的差距，通過直觀的動作對比與演示，使學生完成從表象動作模仿到認知技術動作的轉變。計算機視覺技術的運用，在加深學生對動作認知的同時，激發(fā)了學生的學習興趣和求知欲。

3.3、智能運動場館與學校體育

學校體育的開展常受限于因場館有效利用率低而導致的場館實用面積浪費問題。遇到惡劣天氣如下雨、大風或暴曬時，體育課不能在室外授課，只能進行室內授課。室內的運動場地空間有限，且場地不能根據教學項目的需要做出調整，導致教學項目相互影響，部分場館面積無法使用，造成場地的實際的利用率較低。相較于傳統(tǒng)體育場館過多關注物理空間的特點，人工智能賦能下的智能運動場館更加注重館內的環(huán)境設施、服務細節(jié)和管理方式，從而實現建筑、服務和管理等多維度的智慧化升級。智能運動場館可根據教學內容的需要對場地進行現場改造，在智能場館中可以兼容多個運動項目同時進行，并可針對不同應用場景，形成多個細分行業(yè)解決方案，滿足多元化場景需求，滿足不同教學需求，真正做到高效率地運用有限的場地。隨著人工智能技術的快速發(fā)展，視覺算法全自動跟蹤拍攝技術、APP/網頁/TV多終端多屏觀看直播和錄像回放技術、智能傳感器全程自動采集運動數據技術以及云平臺數據統(tǒng)計分析等技術已經在國內多個學校的運動場中得以應用，如北京市八一學校和深圳市翠園中學，并取得了較好應用效果。智能運動場館在助推學校體育現代化、提升教師教學效率，提高學生運動興趣等方面均可起到重要推進作用。

3.4、VR與學校體育教育教育

VR是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)，用戶可以在虛幻的世界里得到最真實的感受。VR技術所展示出的巨大潛能，致使眾多科技巨頭如特斯拉、蘋果正積極投入巨資在這條全新賽道。隨著技術的成熟，已成功應用于競技體育領域，并取得了較好效果。伴隨VR時代的到來，給傳統(tǒng)體育教育模式的轉型升級帶來了重大機遇。VR技術運用于體育教學中，可改變傳統(tǒng)的教與學方式，解決了傳統(tǒng)教學模式下教師講解示范效果差、缺乏情景帶入和學生模仿理解難等問題，使學生獲得接近于真實情境中的立體化沉浸式的動作感受，并可在設置好的VR情境中進行模擬學練，幫助學生更好更快更有興趣地進行學練。

4、人工智能賦能學校體育的影響

人工智能賦能學校體育，可對教師教學模式、學生學習模式、教師教學評價、學生學習評價和學生學習效果帶來有益改變和積極影響。

4.1、人工智能賦能體育教育對教師教學模式的影響

傳統(tǒng)體育教學模式的教學過程為明確教學目標、講解與示范、指導與總結。其中又以教師的講解示范和練習指導為體育教學模式的核心。教師的動作示范效果受限于技能水平、身體素質和年齡影響，對于某些復雜動作，教師往往因不能做出有效示范，只能靠自身講解來教授技能動作，學習效果難以保證。另外，對于部分復雜技能動作的教授，教師難以做到邊示范邊講解，教師的動作示范也難以呈現出多角度慢速化展示，導致教師的示范效果差，學生不易理解與模仿，學習效果不如人意。VR人工智能技術，可模擬真實的運動場景，并可根據學生學練需要從各個角度慢放展現運動細節(jié)，使學生深入了解運動動作的內在邏輯關系，建立深層次技能認知。在練習指導方面，教師往往要同時指導多數學生進行學練，分身乏術因而不能及時察覺到每個學生的動作練習情況，這就可能導致部分學生在錯誤動作下反復練習，形成難以糾正的錯誤動作定型。在計算機視覺技術和相關智能算法的賦能下，教師可及時發(fā)現學生學練中的錯誤動作并及時糾正，學生在也能通過計算機視覺技術的回放與動作對比功能，深入了解到自身動作與標準動作的差別。在人工智能技術的賦能下，為高效率和精準化體育教學模式的實現提供了有力支撐。

4.2、人工智能賦能體育教育對學生學習模式的影響

學生對傳統(tǒng)體育課缺少認同感和參與興趣，重要因素之一在于教師無法根據學生的不同基礎和接受能力展開個性化教學。教師不了解學生的具體需求和體育基礎，進行大同化進度教學，學生在迷茫中學習，缺乏動力。人工智能技術如運動視覺、智能可穿戴設備與VR等技術的結合為學生的體育學習模式提供了新窗口，VR技術依托可穿戴設備，通過計算機視覺，可實時獲取多視角圖像信息，得到學生的三維動作信息并可給出具體評價。在人工智能技術賦能下，學生運動大數據可實時獲得，動作質量可實時反饋，從而幫助教師開展有針對性的教學設計與指導，使學生從大同學習模式走向個性化學習模式。人工智能賦能下，師生間的互動交流得以高效進行，學生個性化學習模式成為了現實，學習興趣和動力可得到顯著提升。

4.3、人工智能賦能體育教育對教師教學評價的影響

教師教學能力評價是提高體育教學質量的有效手段。目前主要有督導評價和學生評價兩方面。督導評價存在評價主體單一、評價結果不客觀、評價內容華而不實和評價改進目的未能顯現等問題，對于體育教學的質量改進作用甚微。學生作為教學直接參與者，其評價結果應是客觀的，但事實并非如此。多數學生給出教學評價好與壞的標準是，教學紀律是否寬松，休息時間是否較多等。在人工智能技術的幫助下，學生的有效運動時間、運動生理負荷量、動作完成質量等數據都可快速獲得，通過對大數據的挖掘與分析，可以反映出教師教學設計是否合理和學生學習效果是否達標，進而可作為對教師教學評價的重要依據。大數據的挖掘與分析為現有教師教學評價體系的改革開辟出了新的道路。

4.4、人工智能賦能體育教育對學生學習評價的影響

目前，教師對學生學習評價主要有過程性評價和終結性評價兩種。終結性評價即考試評價，有具體可量化的評價指標。而過程性評價由考勤和課堂表現組成，其中又以課堂表現為主要內容。課堂表現主要是評價學生學習的認真程度，衡量認真程度不僅需要定性的主觀性評價，還需結合定量的客觀性評價，兩者相輔相成。在傳統(tǒng)體育教學中，學生的運動大數據如運動時間、運動負荷量、最大心跳、平均心跳等運動大數據指標難以獲得和精準統(tǒng)計，造成教師無法對每個學生進行準確的定量評價。這就使過程性評價的公正性和客觀性存疑，弱化了過程性評價對學生體育學習的推動作用。在人工智能技術如運動視覺、柔性智能可穿戴設備和智能大數據分析等技術的賦能下，學生的運動數據指標可便捷獲得，其為定量評價的開展提供了有效技術支撐，提升了教師過程性評價的準確度，整體提高了教師對學生學習評價的客觀性和科學性。

4.5、人工智能賦能體育教育對學生學習效果的影響

人工智能賦能體育教育可從教師、學生兩方面提升學生學習效果。在教師方面，人工智能技術如智能可穿戴設備和運動視覺等技術的賦能下，教師能清楚掌握每個學生的身體素質、健康情況和體育基礎，及時了解學生的技能掌握情況和身體素質進展情況，助力教師科學地進行教學內容的選擇與設計，并有針對性地開展教學活動。在學生方面，人工智能技術的運用，如計算機視覺的可視化分析技術和VR身臨其境的動作細節(jié)展示功能等，不僅能極大激發(fā)學生的學習興趣，并能幫助學生更好地理解所要學習的動作技能。人工智能技術賦能體育教育，不僅提高了教師的教，也改善了學生的學，在教與學兩方面形成合力，提升學生體育學習的效果。

5、結語

目前我國人工智能設備在體育教育領域的應用總體上處于初步發(fā)展階段，作為人工智能賦能體育教育基礎的體育大數據庫尚未真正形成，體育人工智能設備的消費需求未真正打開，體育人工智能設備的監(jiān)管制度也尚待建立。在產業(yè)層面，體育人工智能產業(yè)以小微企業(yè)為主，產業(yè)發(fā)展不均衡。促進人工智能設備與體育教育領域的深度融合，需要進一步推動體育人工智能設備的進步和完善。在政策上，需要有引導和鼓勵性政策，并給與相應的扶持。在技術上，需要構建出互聯互通的體育大數據平臺和統(tǒng)一的數據標準，通過技術創(chuàng)新解決社會大眾所擔憂的的負面問題，如個人數據的保護。在市場上，需要提升產品的實用性和性價比，帶動社會大眾對體育人工智能設備的消費熱情。我國體育領域對人工智能設備的需求量巨大，尤其是學校體育和大眾健身領域，有著龐大的體育人工智能設備的需求。市場需求是推動技術發(fā)展和產業(yè)鏈完善的催化劑，相信隨著我國人工智能技術的發(fā)展和配套的產業(yè)鏈的完善，人工智能設備的成本將向平民化和廉價化方向發(fā)展，從而實現技術的賦能作用。然而如何將人工智能運用于學校體育教育領域并實現完美融合，仍道長且艱。面對人工智能帶來的機遇與挑戰(zhàn)，每一位體育教育工作者應保持一份學習、包容的態(tài)度，做人工智能賦能體育教育的實踐者和引領者，積極探索人工智能體育應用的實施路徑，實現體育教育與人工智能的深度融合。