基于核心素养的AI课余体能锻炼实证研究

［摘 要］ 采用实验法和Pearson相关分析方法对100名学生线上为期8周的课余体能锻炼数据进行统计与分析。研究依据《义务教育体育与健康课程标准（2022年版）》10项体能在AI运动软件选定内容，在运动能力方面学生体能状况差异并不明显，5项体能间呈现显著程度不一的关联性，体能成绩与参与率间总体关联性不高；在健康行为方面8周参与率整体呈逐渐下降趋势，21点至0时进行锻炼的人数相对较高；在体育品德方面赛中赛参与率整体偏低，8周体能成绩整体呈上升趋势；教师AI教育技术、学生VR运动敏感度、AI运动软件性能是制约AI体能锻炼深入开展教科研的制约因素。

［关键词］ 课余；体能锻炼；智能化；体育学科核心素养

［基金项目］ 2018年度教育部人文社会科学基金青年项目“大学生体育核心素养评价指标体系构建与实证研究”（18YJC890051）2020年度国家社科规划基金一般项目“基于三维视角探析运动干预对青春期健康的影响研究”（ZX20200679）

［作者简介］ 肖 玲（1983—），女，辽宁盘锦人，硕士，大连理工大学公共基础学院副教授（通信作者），主要从事学校体育与体育人文社会学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）33-0005-05 ［收稿日期］ 2024-04-10

“体育素养”概念早期由英国学者Margaret Whitehead于1993年在国际女性体育教育与运动大会上首次提出，20余年间，在国际组织、学者不断探索与论证历程中，随着时代更迭及国家教育目标的推进逐步得到完善，为体育“如何培养人”提供了切实参照。继2016年《中国学生发展核心素养》发布后，“体育学科核心素养”概念在体育领域迅速聚焦。随着季浏、汪晓赞主编的《普通高中体育与健康课程标准（2017年版）》及《义务教育体育与健康课程标准（2022年版）》（以下简称《课标（2022年版）》）的先后发布，“体育与健康”课程领域的理论与实践工作导向已然明晰。近年来，AI运动软件的蓬勃向好发展，受到国家、省市及高校相关部门的青睐，线上VR体育锻炼、体育竞赛、体育测评、体育家庭作业得以广泛应用。然而，由于AI运动软件尚处于开发、升级与广泛应用初期，故基于AI运动手段开展体育学科核心素养的实证研究也有待广泛且深入地逐步开展。

一、核心素养视角下体能的价值

在《课标（2022年版）》中，体能被列为运动能力的重要指标之一，是增强体质健康、促进运动技能初步形成及未来可持续提升的重要基础和保证。体能状况是运动能力的具体表现之一，将宏观的运动能力细化为“看得见和摸得着”的体能状况，且通过具体的外在行为表现呈现。体能也是评判运动能力的方式，教师可利用多种手段针对性地提升学生的体能综合素养。在此基础上，整体的体能水平又为进一步评判学生的运动能力核心素养奠定了基础［1］。运动能力作为体育学科核心素养的首要指标，体能是体育学科核心素养培育和评判的基础，其锻炼内容、手段、评判也应当结合实际全面贯穿体育学科核心素养理念，发挥增强体质健康水平和助推运动能力形成，进而实现运动能力、健康行为与体育品德三者之间的协调互促。

二、AI体育运动类软件

（一）AI体育运动类软件引入与应用的契机

目前，“体育与健康”课程的教学存在学生课后体育活动参与率较低、教师在课后环节无法及时监管、全面体能提升难等问题［2］。2017年，国务院颁布的《关于印发新一代人工智能发展规划的通知》提出，利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系［3］。《教育部2022年工作要点》中强调，实施教育数字化战略行动。加快推进教育数字转型和智能升级，创新数字资源供给模式，强化数据挖掘和分析，构建基于数据的教育治理新模式［4］。世界卫生组织发布的《2022年全球身体活动状况报告》也提出，在加强数据系统、监测和知识转化的推动下，各类智能体育锻炼平台、运动软件得以迅猛发展并投入使用。

（二）AI体育运动类软件的功能

一项针对19项24款游戏化App应用于身体活动影响的研究显示，游戏化应更多关注有意义的内在动机［5］。智能手机的无线互联与可移动功能革新了教育者呈现、分享和管理课程内容的方式。AI体育运动类软件作为依托互联网、大数据等各项技术获取资源、随时随地进行运动和交流的一种交互工具，在运动的过程中记录运动时长、运动轨迹及心率等方面的信息，做到了“运动过程可视化”。随着科技的迭代更新，体育运动类软件除具备各类运动健身内容外，通常还具备社交、统计、反馈及体育相关知识推送等功能。AI体育运动类软件为个人学练、教学工作改进与教科研提供了更多思路，使锻炼者和体育工作实施者打破了时空限制，能够更有效地开展体育锻炼、教科研改革和创新。

三、基于核心素养的AI课余体能锻炼实证研究

实验设计：依据实证研究所需，选用“天天跳绳”AI运动游戏软件作为实验工具，依据啦啦操课内外的互补性、《课标（2022年版）》中体能的分类，有针对性地选择包含10项体能的运动游戏，开展以班级为单位的为期8周的课余体能赛［6］。体能赛中9项体能成绩源于“天天跳绳”软件评分，800米跑步成绩则结合体质与健康测试标准，将3分18秒及以前设为100分，时长每增加10秒得分递减2分，10分50秒及以后为0分。

评比依据：依据体育学科核心素养的三个维度，并考虑体能对体育学科核心素养培育的有限性和数据的可挖掘性，在研究中将各班级的８周10项体能各自总成绩均值累加的总分作为运动能力中体能的成绩；将各班8周全部体能的周参与率、锻炼时区作为健康行为中积极参与和科学锻炼的成绩；将三项赛中赛的参与率和8周全部体能成绩均值的周排名作为体育品德中责任意识和不断超越的成绩。体能赛以自愿参加的形式开展。

（一）运动能力

体能是《课标（2022版）》运动能力当中的重要指标之一，是支撑一切运动持续向好发展的重要基础要素。因此，在以体能赛为中心的研究中，将体能的分数作为运动能力的体现。图1为5个班级8周10项体能成绩的均值（例：1班小腿拉伸成绩，为8次班级均值的均值）。研究将每个班级10项体能的成绩累加后，作为此次课余体能比赛中运动能力的成绩。

考虑体能锻炼与参与率密切相关性，研究将8周10项体能的各项次成绩、参与率分别进行了自相关与二者间的相关分析（如图2）。

首先，基于右上角10项成绩自相关情况与体能锻炼内容选择初衷而言，各项体能之间实现的相关性的目标并不理想。其中节奏臀桥、顺序摸球、姿势闯关、坐位体前屈、抬腿击掌、800米跑（无速度要求）由高至低与其他体能相关程度排于前6。仅依据该项数据结果而论，反应速度、灵敏性、位移速度、协调性、柔韧性、肌肉力量与耐力、爆发力、心肺耐力之间存在相互依赖与互促性。

其次，左下角10项参与率自相关情况，参与率之间均存在非常显著的相关性，说明班级内锻炼积极程度具有一致性。进一步通过由高至低对各项参与率相关系数总值排序后发现，排名前6项中的5项与右上方成绩相关性较高的项目相同（除燕式平衡）。通过与学生沟通发现，燕式平衡除难控制和稍累外，较难把握VR抓拍得分点也是重要影响因素之一。

最后，基于成绩与参与率相关情况而言，抬腿击掌与9项参与率相关程度极其显著（与仰卧起坐无关联），顺序摸球与10项参与率相关程度非常显著，800米跑、俯卧撑与较多项参与率呈现一定的关联，而其他项目成绩则与各项参与率均无关联。因此，参与率并非确保体能有效增长的最重要条件，而有效地锻炼才是体能增长的关键。

（二）健康行为

依据体育学科核心素养中健康行为的内涵、体能锻炼过程中健康行为和AI运动软件数据的可挖掘性，研究抽取5个班级8周全部体能的周参与率并对其进行排名（如图3）。对8次排名加以赋值（第一名为5分，依次递减1分）后计算出8周总体参与率排名，作为健康行为中积极参与锻炼的指标；另抽取各时段参与体能锻炼的数据，根据国家体育总局推荐的锻炼时段、学生学习与生活日常，将各班在7：00—21：00锻炼的数据占比相加并总排名，作为学生健康科学锻炼的指标。健康行为比赛成绩为两项指标排名结果再次进行赋值后所得。

依据图3（a）可知，5个班级8周的参与率整体呈下滑趋势，说明积极参与锻炼的意识和习惯有待加强；依据图3（b）可知，7：00—21：00与21：00—0：00区间进行锻炼的人数占比几乎持平，说明科学锻炼行为仍有较大的提升空间。然而，就21：00—0：00仍进行锻炼的情况和课堂教师引导实际而言，认为学生在一定程度上认识到了教师所提倡的“为自己将来的体能做储蓄”的重要性，但自我约束和时间管理能力确有不足。

（三）体育品德

研究抽取5个班级赛中赛的参与率作为责任意识指标，另抽取8周全部总成绩均值并进行排名，再对每周排名进行赋值，计算8周的总排名，作为积极进取指标。体育品德比赛成绩为两项指标排名结果再次进行赋值后所得（如图4）。

由图4（a）可知，赛中赛参赛率整体较低。“吃豆人”（心肺耐力、下肢力量、灵敏性与位移速度）、“切水果”（上肢力量、灵敏性与位移速度）、坐位体前屈（国家体质健康测试和啦啦操课程要求的柔韧能力）分别于学期的三个阶段发布任务。由于坐位体前屈较为简单而参赛学生相对偏多，课余体能赛参与率偏低的其他原因为未纳入课程成绩占比、10项体能以外增加的内容、在体能赛中占比较少、“切水果”很难找到关键技巧和“吃豆人”太累、学生忘记比赛时限或没有发现任务，从而产生一定的倦怠和遗漏。再从每周成绩与排名整体来看，各班成绩整体呈现逐步走高趋势，说明各班学生具有相对较好的积极进取精神。从排名变化方面来看，4班持续积极进取精神最为明显，相比而言5班自我超越程度稍显不足。

（四）基于核心素养的课余体能赛总成绩

基于核心素养的课余体能赛总成绩为运动能力、健康行为、体育品德三项比赛成绩排名进行赋值并相加后所得，以期体能赛成绩体现学生的综合素养（如图5）。

依据图5三项比赛整体排名所示，该研究中各班级运动能力与体育品德之间具有一定程度的相互关联性。相比之下，健康行为与运动能力、体育品德之间则不具有关联性。在运动能力、体育品德排名较前的班级中健康行为也相对较好，而在运动能力、体育品德排名靠后的班级中健康行为则无法说明问题，认为健康行为具有相应的促进作用，但不起关键决定作用。此次课余体能赛在保留传统单一评价体能的前提下，增加了健康行为和体育品德的评分占比，使学生意识到当前教育较以往的变化所在，也使其认识到锻炼意识和习惯、履职尽责的重要性，为学生奠定了体育培养的综合能力向其他领域迁移的良好基石。

结语

在学生自愿参与的前提下，运用AI运动软件开展基于核心素养的课余体能赛，暴露出学生在一定阶段的体能锻炼过程中体育学科核心素养综合能力的不足，为体育教师深入研讨与实施体育学科核心素养培育提出了重要的课题。体育教师须积极应对时代发展带来的新任务，克服新时代背景下教育内涵与外延革新发生的新困难，打造与社会需求相适应的新课堂，为培养合格的社会主义接班人贡献绵力。

参考文献

［1］尹志华.论核心素养下体能与运动能力的关系［J］.体育教学，2019，39（2）：7-10.

［2］丛灿日，王志学.“严出”之下高校体育课程改革的审视及推进路径［J］.体育学刊，2020，27（2）：117-123.

［3］国务院.关于印发新一代人工智能发展规划的通知：国发〔2017〕35号［A/OL］.（2017-07-20）［2024-03-10］.https：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.