AI技术支持下体育与健康教学提质增效的研究

［摘 要］近年来，随着AI技术的快速发展，越来越多的教师开始重视它在教育教学中的作用。当前，体育与健康教学中存在评价效率低、数据反馈少、教学效果差等问题。针对体育与健康教学现状，学校利用AI技术赋能体育与健康教学，开发出智能跳绳系统等一系列智能测试系统，建成智能运动广场，实现了体测环节高效化、错误动作直观化、学生兴趣最大化；同时，运用家校联动等策略，使学生的体质健康状况明显改善、体育锻炼意识逐渐形成。

［关键词］AI技术；体育与健康教学；提质增效

［中图分类号］ G623.8 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-9068（2024）36-0054-04

近年来，国家对学生的体育健康越来越重视。2021年6月，教育部发布的《〈体育与健康〉教学改革指导纲要（试行）》中明确指出：“进一步深化体育教学改革，指导全国中小学体育教师科学、规范、高质量地上好体育课，更好地帮助学生在体育锻炼中‘享受乐趣、增强体质、健全人格、锤炼意志’，促进青少年学生身心健康全面发展。”同年7月，国务院印发的《全民健身计划（2021—2025年）》中提出：“深化体教融合。完善学校体育教学模式，保障学生每天校内、校外各1个小时体育活动时间。”相关研究表明，运用AI技术可有效提高学生的运动兴趣、增强学生的运动机能，是保障学生每天校内、校外各1小时体育活动时间的有效措施之一。

一、当前体育与健康教学的困境

学生的体质健康关乎国家和民族的未来。但是，当前的体育与健康教学存在评价效率低、数据反馈少、教学效果差等问题，亟须解决。

1.评价效率低

传统的体育测评往往采用人工统计的方式采集数据，或教师直接记录，或学生互相记录，不仅效率低，而且误差大。

2.数据反馈少

测评后，教师往往以统一的体质健康标准来判定学生成绩的优劣，缺乏对数据的分析反馈。学生对自己的运动能力不了解，无法根据自身情况及时调整学习策略和前进方向，结果花费数倍努力却收效甚微，严重打击了他们学习的自信心。

3.教学效果差

传统的体育与健康教学以终结性评价为主，形成性评价少。教师更多关注以数据形式呈现的测评结果，不了解学生的实际情况，忽视学生的个体差异，无法有针对性地指导学生开展体育学习，自然无法获得好的教学效果。

二、AI技术支持下体育与健康教学提质增效的策略

如何突破当前体育与健康教学的困境、助力体育与健康教学提质增效，成为亟须解决的问题。随着互联网与人工智能技术的全面普及和广泛应用，教师应该改变教学理念，借助互联网的优势提高自身的信息技术应用能力，不断创新教学模式，以适应社会发展，助力教育教学改革。因此，利用AI技术开展体育与健康教学，不仅是对《义务教育体育与健康课程标准（2022年版）》倡导的“运用现代信息技术手段”的呼应，更是提高体育与健康教学效率的重要途径。

1.AI赋能，完善技术支持体系

2021年9月，学校联合第三方技术公司，共同开发了基于AI图像识别技术的智能运动广场。这也是杭州最早的AI广场。

（1）合作共创，建设智能跳绳系统

智能运动广场中配有智能跳绳系统（见图1），能够借助高速摄像机实时记录多名学生的运动数据，并通过人脸识别、身份比对等功能，实时传输数据到相关平台，实现学生运动数据的即时记录和反馈。

智能跳绳系统给师生带来了极大便利。对教师来说，它减去了人工统计这一环节，减少了工作量，减轻了计数、记录的负担，让他们能有更多的时间指导学生，规范学生动作，提高教学效率；对学生来说，它能即时反馈个体的跳绳情况，让他们能清楚了解自身的运动能力，从而有意识、有针对性地进行调整，有效激发了他们的运动活力，提升了他们的跳绳水平。

（2）采购设备，建成智能运动广场

除了智能跳绳系统，学校还根据体育与健康教学的需求，不断完善运动项目，加大资金投入，为仰卧起坐、坐位体前屈、50米测试、立定跳远、垂直摸高、开合跳等都配备了智能测试系统（见图2）。

（3）二次开发，丰富智慧空间功能

随着智能跳绳系统的逐渐成熟，其功能不断迭代升级，不仅能在人脸识别后将数据同步传输到钉钉，还可根据个体成绩及时更新数据，实现运动成绩的滚动播放。同时，智能跳绳系统还能自动显示个体运动的最高数据，实时呈现班级排行榜、成绩占比统计图（见图3）等，激发了学生挑战自我和他人的兴趣。

2.提质增效，形成校园体育特色

（1）体测环节高效化

AI技术能快速抓取数据，使体测环节变得更加高效。具体体现在学生完成测试后，AI后台管理系统能快速生成成绩，使学生能马上在屏幕上看到自己的成绩，教师也能第一时间在手机上查看每个学生的成绩，还能按需求进行排列。以一年级跳绳课为例，笔者执教5个班级，有215名学生。以往开展一分钟跳绳测试时，笔者要采用人工统计的方式，一个一个去数学生的跳绳个数，每班至少要花费两节课时间（共80分钟）才能测完，课后还要花很多时间对数据进行统计分析，总用时不少于500分钟。而在引入智能跳绳系统后，一次可以准确测试20名学生，这样只需10分钟左右就可以测试完全部学生，且学生的成绩能以数据的形式完整地呈现出来，再加上后续数据分析所花时间，总用时不超过50分钟，效率显著提升。

（2）错误动作直观化

测试时，智能测试系统会通过图像识别技术将学生的实时运动状况保存到系统，并自动生成学生运动时的一个个具体动作，在此基础上与系统设置的标准动作进行比对，从而迅速判断并告知学生其动作正确与否。如低年级学生在立定跳远测试时容易踩线，以往光凭教师肉眼很难及时发现踩线行为，而引入智能测试系统后，屏幕上会立即出现踩线犯规的提示，学生看到提示后就能在重新测试时自行修正。同时，教师根据智能测试系统对测试成绩的综合分析，可以及时调整学生的练习方式，做到分层教学。仍以立定跳远为例，测试后，成绩优秀的学生可利用智能测试系统开展“谁是小冠军”比赛；成绩中等的学生可利用智能测试系统开展“谁能升入争冠组”比赛；成绩较差的学生可利用智能测试系统开展“看看谁进步最大”比赛。在这个过程中，教师只要关注比赛纪律、活动安全即可，真正实现了体育与健康教学的提质增效。

（3）学生兴趣最大化

智能测试系统不仅操作方式简单、使用时间灵活，能让学生在任何时间进行项目测试，还能对成绩进行智能排序并形成排行榜，有助于激发学生参与体育运动的兴趣，为学校营造浓厚的体育氛围。

首先，纵向比较。项目测试结束后，系统会提示学生个人的进步情况。如当某学生本次的测试成绩超越了以往所有的成绩时，屏幕上就会显示“最高纪录”的字样。其次，横向比较。项目测试结束后，数据库会立即生成学生在班级和年级的排名。最后，我们还组织了各个项目的年级冠军赛，每次只需半小时左右就可以产生各个年级的前三名。这样从个体的纵向和集体的横向进行比较，能大大激发学生参与体育活动的兴趣，促使他们自发进行体育锻炼，养成运动健身的好习惯。

AI技术支持下，更多的学生放下手机、走出家门，呼朋引伴进入校园，利用智能运动广场进行锻炼。学生自发开展的体育活动逐渐增多，他们的业余生活也因此变得更加精彩。针对我校学生课余活动的一项调查研究显示，与2020年相比，2023年学生在家看电视、玩电脑的时间明显减少，参与体育活动的时间明显增多（见图4）。学生有的两两结伴到智能运动广场进行跳绳、仰卧起坐等运动，有的三五成群到智能操场进行50米跑、踢足球等运动，还有的学生带动家长一起参与体育活动。如六年级某学生喜欢打乒乓球，她的爸爸由于经常陪她到学校打乒乓球，也喜欢上打乒乓球，成为她打乒乓球的好对手、好伙伴。

3.家校联动，助力学生体育锻炼

（1）助力教师轻松了解学生体育情况

由于教师日常备课、上课任务繁重，再加上工作量大，对学生每周的体育家庭作业进行讲评的工作往往被搁置，导致学生无法收到及时有效的反馈，家庭体育锻炼的热情消失殆尽。因此，教师要充分利用智能运动广场，及时将全班学生一周体育家庭作业的成果和完成情况进行汇总，并反馈给学生，确保体育家庭作业取得良好效果。

此外，充分发挥体育家庭作业讲评的激励性功能，也是保证学生热情高涨、保质保量完成家庭体育锻炼的重要手段。学生学习的心理动机常常表现为希望自己有好的表现，在取得好成绩后希望得到老师的赞扬。成绩好的学生往往情绪高涨，感到喜悦、自豪；成绩差的学生则容易情绪低落，甚至出现自卑、自弃的心理。因此，每次体育考试或课内小比赛结束后，教师都要引导学生合理看待成绩，特别是对那些成绩不理想的学生，不应过多地指责、批评，而应以激励为主。这就需要教师及时给予学生反馈，而利用智能运动广场可以在极短时间内取得所有学生的完整数据分析报告，有助于教师及时开展讲评活动，依据学生个体情况进行有针对性的指导，帮助学生树立体育学习的自信心。

（2）助力家长轻松指导孩子进行体育锻炼

体育与健康课堂是家庭体育锻炼的基础，家庭体育锻炼是体育与健康课堂的有效补充，二者相辅相成、密不可分。对于小学生来说，家庭是他们的主要生活场所，家庭成员是他们的主要交往对象，家长则是他们重要的情感依托。因此，家庭是影响小学生个体社会化的重要因素。家庭对儿童个体社会化的影响，有其自身的独特性。有学者将其归纳为两点：第一，家庭教育的内容适应实际生活的需要，是生活教育；第二，家庭教育是个别教育，即所谓知子莫若父。但由于家长或因为工作繁忙而不在家，或因为缺乏相关知识，学生的家庭体育锻炼缺乏有效的监督和指导，导致学生的家庭体育锻炼习惯差、主动性弱，进而直接影响课堂教学效率及学生的体育成绩。

智能运动广场就能很好地解决上述问题。如家长可以依托智能运动广场汇总孩子的各项体育锻炼数据，包括测试成绩、动作情况、班校排名等。这样可以更全面地了解孩子的体育学习情况，更好地指导他们开展家庭体育锻炼，更有针对性地激励孩子保持体育动机，从而助力家校体育锻炼的有效衔接和学生体育成绩的提高。

三、智能运动广场取得的成果和带来的影响

1.AI介入体育与健康教学的成果分析

（1）增强学生的体质健康

通过三年多对AI技术引入体育与健康教学的实践探索，我校学生的体质健康状况明显好转。最新的体质健康测试数据表明，我校学生的体形、体态、体能、体质等均有明显改善，体质健康测试的优秀率更是名列全区前茅。此外，学生肥胖比例明显下降，其中减重最多的一名学生从59公斤减到48公斤，重新拥有了健康的身材，让学生本人、家长、教师都开心不已。

（2）培养学生的锻炼意识

我校利用智能运动广场，积极落实“学生每天校内、校外各1个小时体育活动时间”的目标要求。经过三年多的严格实施和我校教师的积极探索、刻苦钻研，成效显著。在三年多的时间里，我校开展了丰富多彩的体育活动，不仅发展了学生的运动技能，而且提高了学生自学、自练、自我管理的能力。同时，大大增强了学生参加体育与健康课程、大课间活动和课外体育活动的兴趣，培养了学生的体育锻炼意识。

2.AI介入体育与健康教学对社会的影响

智能化运动方式能提高学生的运动效率，使他们从运动中获得更多的乐趣。因此，智能运动广场不仅得到了家长的高度认可，吸引众多家长前来参观体验，成为学校的亮点，还成为社会关注的焦点，多家媒体争相报道，且给出了高度评价，为其他学校建设AI技术支持下的智能体育系统提供了有益借鉴。

人工智能作为推动科技和产业加速发展的重要力量，对学校教育教学提供有力支持。国家鼓励和支持学校发扬创新精神，不断优化和完善智能运动广场的功能，为教师开展体育与健康教学、学生进行体育锻炼提供更加优质的条件。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 蒋新成，莫豪庆，汤翠翠.AI技术赋能体育课堂教学评价的内容与思考[J].教学与管理，2024（23）：42-44.

[2] 蒋新成，朱玲.“四化”转型：AI赋能体育课堂精准化教学的应用探索[J].体育教学，2024，44（6）：81-83.

[3] 何执渝.学生体质健康教育中运动APP的运用[J].甘肃教育，2022（12）：31-34.

（责编 蔡宇璇）