人工智能赋能中学体育教学的实践探索 ——基于应用路径、实践价值与推进策略的分

一、引言 《中国教育现代化2035》里明确指出，要加快信息化时代的教育变革，建设智能校园、开发智能教育工具，打造以学生为中心的教育环境。对中学体育教学来说，要落实“以体育人”的教育理念，关键就是帮助学生改善身体素质、养成良好的锻炼习惯，同时提高他们的运动技能和素养。不过在传统体育教学里，一直存在教学靠老师主观判断，对学生个体差异关注不够，教学评价方式单一等问题。人工智能技术的出现，正好凭借它高效的捕捉数据、实时分析和自适应调节能力，为中学体育教学带来新的发展空间，更好的实现精准化教学、个性化指导与智能化管理。 近几年来，国内已经有不少中学尝试使用智能跳绳系统、AI动作分析工具、智慧体测设备来辅助体育教学，初步显示出良好的教学效果。但当前人工智能技术在中学体育教学场景中的适配性仍存在局限，这就导致其在规模化推广过程中面临诸多制约。因此，系统分析人工智能在中学体育教学中的应用路径与发展策略，对实现信息化教育的目标来说，有着重要的理论意义和现实价值。 二、人工智能在中学体育教学中的应用路径 2.1 智能动作矫正：提升技能教学精准度 在传统的体育教学模式下，一堂课教师往往需要教导许多学生，很难精准掌握每个学生的动作细节，比如学生投篮时候的出手角度、立定跳远的蹬地动作等就容易被忽视。有了人工智能的辅助后，借助“摄像头与动作识别算法”，可以对学生的动作进行全面分析和判定，一方面通过骨骼点识别技术，将学生动作同标准的动作模型进行比较，自动标出偏差位置，像学生跑步时常见的脚掌着地角度偏大、上身前倾的角度不够等问题都能被精准捕捉；另一方面通过动作轨迹叠加、偏差数据量化等方式进行可视化反馈，帮助学生更直观的理解自身问题，也为教师提供针对性的指导依据，例如一些学校引进的AI篮球辅助教学系统就可以实时监测学生运球时手腕动作幅度以及重心移动的距离，并生成改进建议，让技能教学由以往的“大致讲解”转变为“精准辅导”[1]。 2.2 个性化训练：适配学生个体差异 每一个中学生，在身体素质上或运动能力方面都有一些差异性存在，采用传统“一刀切”的训练模式难以适配每个学生的需要，一些身体素质差的学生跟不上，而部分基础较好的学生又缺乏足够的锻炼机会。使用人工智能后，就能够根据采集到多维数据，建立起一份属于每个学生自己的“运动档案”，借助于智能手环、智能心率监测设备采集心率、运动负荷、能量消耗等生理指标；借助于体育测试系统获取50米跑、肺活量、立定跳远等相关的体质数据；然后结合学生的兴趣问卷来为每位同学制定出更加个性化化的训练方案。例如对于耐力不足的同学可以设定“低强度间歇跑+心肺功能训练”的阶段性计划；对于喜欢篮球的同学可以设定“运球稳定性+投篮准确度”的专项训练计划等，充分体现“因人施教”的教育理念[2]。 2.3 教学评价优化：构建多维度评价体系 《义务教育体育与健康课程标准（2022 年版）》中强调“建立多元化的评价体系，关注学生的发展与进步”，传统体育教学评价往往只依赖期末考试成绩，没有考虑学习的过程、也没有考虑学生的综合素养能力，更不用说学生的学科综合能力和体能素质了。人工智能会将过程和结果进行全方位的跟踪记录，在学生上课过程中，除了记录学生的课堂出勤情况、课堂作业的完成情况之外，还可以看到学生的运动时间、课堂内与其他同学的互动次数，以及课后体育锻炼的完成情况；从定量的角度去分析学生体育技能的掌握情况及学生的体能变化情况，同时采用行为识别对学生进行体育品德的评价，比如是否能够在活动中做到与同伴进行有效沟通交流，在比赛中是否能够遵守比赛规则等，这样就可以完整、真实的评价出每一位学生的运动能力与进步程度，不仅能帮助教师全面了解学生，也让学生清晰看到自己的成长轨迹[3]。 三、人工智能在中学体育教学中的实践价值 3.1 破解传统教学痛点，提升教学效率 一直以来，传统体育教学中 “教师精力有限”“手工记录繁琐”这些常见痛点问题，直接影响了教学效率和客观性，比如：仰卧起坐测试需要教师手工计数，主观性强，容易出现误差；学生的体质数据需要教师手工输入和汇总，耗时耗力。利用人工智能的自动采集、分析功能，可以大大减轻老师的工作量：智慧体育测试仪可以自动完成立定跳远、跳绳等项目的计数和成绩记录，提高结果的精确度[4];AI教学平台可以自动生成体质健康报告，节省了教师整理数据的时间，使教师能将更多精力投入到课程教学设计与个性化指导上。 3.2 激发学生运动兴趣，培养锻炼习惯 中学阶段是兴趣导向学习的重要时期，传统体育课的“重复练习”导向，使学生渐渐失去了运动锻炼的兴趣，为了更好的吸引学生对体育运动的注意力，可以借助人工智能的沉浸式体验和互动游戏设计，让体育学习变得更加有趣。如使用虚拟现实（VR）技术进行足球、滑雪等运动场景模拟，使学生在课上体验“真正”比赛的乐趣；或依托“智能跳绳闯关”“AI体能挑战赛”等游戏化方式，将训练转化为竞技比赛任务，激发学生间的竞争意识，提高学生主动锻炼的积极性。实践反馈表明，引入人工智能辅助教学的班级，学生课后的锻炼比例和对体育课的满意度均有较大的提高[5]。 3.3 助力体质健康监测，预警运动风险 依据《国家学生体质健康标准》，每学年学校要对学生体质进行测试，而传统方式大多采用“阶段性数据记录”，难以实现学生的动态预警。人工智能可通过实时监测学生的生理数据，实现对运动风险的预警。在学生运动心率过高的情况下，如初中生跑步时心率超过180次/分钟时，可以通过智能手环进行提示，提醒教师调整运动强度；通过长期跟踪学生的体质数据，能够识别学生体重异常、心肺功能欠佳等潜在健康问题，及时给老师或家长推送干预建议，提醒关注学生身体健康，预防运动损伤及运动意外事件的发生[6]。 四、人工智能在中学体育教学应用中的现实问题 4.1 技术应用成本较高，区域推广不均衡 现阶段的主流AI体育教学设备如智慧操场系统和VR运动模拟器等，购置成本昂贵，要建设一个完备的智能体育教室大概需要花费20—50万元。这对一些经济欠发达地区来说是一笔较大的开支，加上后期还需要继续支付诸如传感器校准、系统升级更新等的各种费用，这将会导致部分学校陷入“买得起，用不起”的困境，最终出现“城市学校普及快、农村学校推进慢”的不均衡现象。 4.2 教师数智素养不足，融合应用能力欠缺 人工智能与体育教学融合，需要教师既懂得体育专业知识，又具备技术应用能力。而现在的体育教师缺乏系统的AI技术知识培训。一方面，一些老师操作智能设备不熟练，无法充分发挥系统功能，如只是利用智能手环来记录心率数据等，不会将其运用到教学当中，利用这些数据来优化训练方案；另一方面，由于教师对于“如何将Al数据转化为教学策略”理解不深，造成技术与教学脱节，始终没有将两者真正融合到一起[8]。 4.3 数据安全机制不完善，隐私保护存在风险 人工智能的应用需要收集学生个人信息，包括学生心率、体质、运动轨迹等，若管理不当，容易造成学生信息泄露。而目前一些中学存在数据管理漏洞，一是存储不规范，未进行加密保存，存在遭受非法入侵的风险；二是数据的使用范围不明确，部分平台存在“超范围收集数据”或“未经家长同意擅自共享数据”的情况，这些都违背了《个人信息保护法》对未成年人信息保护的要求[9]。 五、人工智能推进中学体育教学应用的策略 5.1 构建“政府+企业+学校”协同机制，降低应用成本 一是加大扶持力度，增加资金投入。政府层面设立“智慧体育教育专项基金”，针对经济薄弱地区的学校，适当给予一定的设备采购补贴；推行“区域智慧体育设备资源共享”机制，在每个区（县）成立AI体育教学中心，供周边学校共享使用；二是鼓励企业研发应用型技术。支持企业积极开发低成本、易操作的AI体育教学产品，比如简易版的动作分析软件、价格便宜的智能跳绳等，尽量降低学校的使用门槛；推行“设备租赁+服务外包”模式，减少学校的一次性投入[10]。 5.2 完善师资培训体系，提升技术应用水平 一是构建分层培训机制。对于新入职的教师，开展“智能设备基本操作”培训，如“智能手环”“AI测试系统”等基础内容的操作；针对骨干教师，组织“数据支持教学”进阶培训，如运动数据分析、个性化训练设计等实用模块的应用。二是创新培训方式。采用线上学习与线下实操相结合的模式，如利用国家中小学智慧教育平台开设相关课程，建立“AI体育教学示范工作室”等，通过观摩研讨和案例引领提升培训实效；同时充分利用校内外的研学场地和开放资源，强化学校自主开展校本研修活动。三是把AI技术应用能力作为对教师教学能力评价的重要指标，激励教师主动学习与使用[11]。 5.3 建立数据安全管理规范，加强隐私保护 一是完善管理制度。学校需制定《AI体育教学数据安全管理办法》，明确数据收集范围，仅收集教学必要的生理与运动数据、规定数据存储时限，毕业后学生个人数据需封存或删除、同时界定数据使用权限，仅限教师和家长可以查看；二是强化技术防护。通过多重技术手段筑牢安全防线，比如数据加密存储、访问身份验证、传输过程加密等，从数据存、取、传各环节做好安全防护，防止学生信息泄露；三是加强家校沟通。在收集学生数据前，学校需向家长提供《数据使用告知书》，明确数据用途与保护措施，保障家长与学生的知情权和选择权[12]。 六、结论 人工智能赋能中学体育教学发展，其在动作智能纠正、个性化练习设计、教学动态评价等方面的应用，解决了传统教学中“指导不到位、训练不匹配、评价难量化”等难题，有助于提高教学准确度、调动学生积极性，具有显著应用价值。在实际使用过程中，面临的设备成本高、教师应用能力弱、存在安全隐患等现实问题，需要通过"政府提供政策、技术降低门槛、提升教师能力、完善数据安全"等多方面措施共同解决。未来，随着人工智能技术的不断更新和我国教育政策的持续支持，人工智能技术作为中学体育教学的补充，将从“局部尝试”进入“常态化应用、普惠化受益”的新阶段，势必为提升学生体质健康水平、培育体育核心素养提供强有力的保障，推动实现学生全面发展的教育目标。

参考文献 [1] 李明, 王健. 人工智能在中学篮球技能教学中的应用研究[J]. 北京体育大学学报, 2022, 45(3): 112-118. [2] 张颖. 基于AI的中学体育个性化训练系统设计与实践[J]. 体育文化导刊, 2021, (8): 98-103. [3] 教育部. 义务教育体育与健康课程标准（2022年版）[S]. 北京: 北京师范大学出版社, 2022. [4] 王浩, 刘阳. 智慧体育测试系统在中学体质健康监测中的应用效果[J]. 中国学校体育, 2023, (5): 45-48. [5] 陈亮. 人工智能赋能中学体育课堂的实践探索[J]. 体育教学, 2022, 42(10): 23-26. [6] 赵刚, 李娜. 基于AI的中学生运动风险预警系统构建研究[J]. 武汉体育学院学报, 2021, 55(7): 89-94. [7] 中国教育科学研究院. 中小学智慧体育教育发展报告（2023）[R]. 北京: 教育科学出版社, 2023. [8] 刘敏, 张伟. 中学体育教师AI技术素养现状与提升路径[J]. 体育文化导刊, 2023, (2): 105-110. [9] 全国人大常委会. 中华人民共和国个人信息保护法[Z]. 2021-08-20. [10] 王海燕. 人工智能在基础教育中的推广困境与对策[J]. 教育研究, 2022, 43(6): 123-130. [11] 教育部. 教师数字素养[J]. 中国教育信息化, 2023, (10): 1-6. [12] 李军, 王芳. 中小学智慧教育数据安全管理规范研究[J]. 中国教育学刊, 2022, (8): 45-50.