人工智能对增强学生体质健康的促进作用

文 / 罗潇

经过《全民健身计划(2011-2015)》的实施，我国体育健康事业蓬勃发展且不断健全，到目前正值进行的《全民健身计划(2016-2020)》、《健康中国行动(2019-2030年)》以及《健康中国“2030”规划纲要》[2]、《青少年体育活动促进计划》等与青少年体质健康息息相关的政策与文件相继出台。特别是围绕“健康中国2030”作为长期发展战略，体现了党和政府对青少年体质健康生活的高度重视和深切关注。学生体质健康实际情况严峻，特别是大学生体质健康已持续30年下滑，2017年的体质健康监测数据大、中、小学分别显示为显示，大学生达标率74.4%，中学生达标率(88%)，小学生达标率(92.1%)，可见大学生体质健康达标率最低。

人工智能，英文缩写为AI，是计算机科学的一个分支。目前正朝脑科学和计算机智能相结合方向发展，是研究、开发用于模拟、延伸和拓展人的智能的科学技术。2018年3月，李克强总理在政府工作报告中指出：“加强新一代人工智能研发应用，在教育、文化、体育等多领域推进‘互联网+’，发展智能产业，拓展智能生活”[3]。这意味着将人工智能的研发应用到体育教育的新型教学模式已上升为国家意志，标志着智能产业丰富智能校园的新时代体育教学环境已跨入新纪元。

1 人工智能能优化原动力，促进学生体质健康自主提升

人工智能完全颠覆了传统学生受教育模式[4]，其主要革新了教育参与者的体验感观化、教育资源的结构合理化、教学评价的科学自动化以及教学方式的灵活可控化，它是涉及到多门学科包括计算机科学、心理学、逻辑学、自动化、教育学和控制论等，在实际运用中通过诸多人工智能技术设备如互联网技术、云计算、学生体质健康测试大数据和可穿戴式智能设备为媒介，解决学生外部运动干预难的难题，从而有效的增强学生的体质健康水平。

1.1 对学生体质健康进行系统有效的监测与评估

通过互联网技术和智能设备的实时介入，完善了学生体质健康的数据管理和服务体系，在尊重学生个体差异的条件下，丰富了样本的多样性与关联度，基于智能数据的分类和统计，通过智能平台实现了将众多、繁琐的数据进行实时对接，实时反馈，将这些心率、时间、步数、血压等数据作为学生运动健康的监控指标[5]，在“大数据”时代，网络平台上建立学生个人信息档案，将从小学第一天开始的身体状况、健康指标等数据一直记录到初中、高中直到大学，便于家长和学生自身在其体质健康发展的道路上，及时了解和有效弥补，科学地指导学生进行有效健身，从而实现提高体质健康，达到终身锻炼的目的。

1.2 有利于培养学生运动习惯，促进课余锻炼目标的达成

随着全媒体时代的到来，人工智能产业日新月异的发展，特别是大学生几乎人手一台智能手机，其次是智能手环、运动手表、智能服饰也越来愈多的走进学生的日常生活。智能产品功能的不断更新，体积的不断缩小，样式的更加时尚美观，使用时间灵活，锻炼方式多样，逐渐成为学生向往追求的热门产品；人工智能设备同时还兼具视频语音、运动方案计划等健身教学功能；新闻咨询传递、营养健康合理膳食指导等咨询功能；以及群体交流、论坛互动等社交功能。运动方式的智能化使学生感受到运动锻炼的乐趣，与同学一起运动，互相关注运动状态，增加大家的运动乐趣和积极性，特别是在高校一周仅有2个学时体育课的现状下，能有效弥补学生体育运动的不足，有利于培养长期参与运动的习惯，智能数据的长期保存能使学生逐渐养成终身体育的，更好地促进学生课余锻炼目标的达成。

2 人工智能能革新体育教学，促进教师主导地位升华

体育教师是学生进行体育运动的直接传授者，对学生体育活动的科学指导对课外活动有效组织直接影响学生体质健康运动效果。人工智能融入学校体育，以数字化为基础，将从教学内容、教学形式和教学手段等方面引起巨大的变革，体育教学将打破传统意义上运动资源的局限性，借助智能设备的媒介作用使资源优化重组，为学生提供智能、聪慧、新颖、先进的教学服务，让体育运动随处可行，随时可行。

2.1 有利于教师进行无障碍运动锻炼指导

教师是学生体质健康得以保障和提高的主导者，在新型的人工智能的驱动下，教师转型为智能教师，通过人工智能平台的媒介作用，教师更容易全面系统地掌握学生身体素质条件、健康状况和参与运动情况，人工智能弥补了以往对这些重要数据的忽略和收集，教师可以根据这些数据，将学生进行分层、分组教学，对不同学生的运动强度、运动时间的掌控，以及对教学内容的制定，课外锻炼的情况做到因人施教。随着各种新型智能产品的研发，相较于传统的体育教学，这种新型智能锻炼模式，不拘泥于教学资源的制约，不受天气和场所的影响，可以更加灵活自由的选择运动时间、运动场地和运动内容。在各种新型体育运动上逐渐得到运用，而且在锻炼的过程中，还将进行智能引导，达到科学锻炼的目的，同时这种智能教学模式也可以作为衡量教师教学质量的重要根据。

2.2 有利于完善智能化学生体质健康诊断处方评估

人工智能介入学生体质健康诊断处方是利用传感技术，对学生日常生活运动锻炼的跟踪并结合学生体测结果和心理动机的评价实现可视化对比分析，给出学生体质健康和锻炼活动的综合分析结果。这种介入诊断处方的应用，可以建立科学的诊断处方评估体系，将诊断的全面信息实时反馈给老师和学生，并根据监测结果借助“互联网+”和智能化网络健康平台已建立的数据库，给出多维度、针对性强的个性化运动干预处方，随时追踪运动干预效果，激发学生的内在锻炼动力，突破学生体质健康锻炼的瓶颈。智能化学生体质健康诊断处方评估建立，不仅大大提高了学生体质健康数据的全面性和真实性，在准确学生体质健康数据的前提下，大大简化了教师的工作量，使教师对学生的体育锻炼进行针对性的指导，有效地促进教师调节学生体质锻炼的这一重要环节。

2.3 有利于建立科学合理的反馈评价标准

大数据应用到学校体育，改变了以往依赖体育课堂教学，追求技术动作标准评价的局限性。教师通过对学生的课内外的整体运动量、运动强度和运动效果进行全方位立体监测，准确掌握学生运动锻炼的具体情况，进而有效地评估学生的课外体育锻炼，丰富了体育教学评价标准，为优化课外体育锻炼评价提供最可靠的数据支撑。评价标准的智能化，同时也使体质健康水平处于不同层次的学生得到了公平合理的运动评价，尤其使体质健康水平略低的学生有了归属感和运动锻炼的动力，他们不再因为自身条件的制约而对优异体育成绩可望不可即，而是更加主动去加强体质健康锻炼，通过过程评价，让他们得到科学合理的评价结果。

3 人工智能能优化职能，促进学校智能化管理新模式建设

2016年10月，中共中央、国务院印发了《“健康中国2030”规划纲要》，《纲要》指出：“要实施青少年活动促进计划，培养青少年体育爱好，基本实现青少年熟练掌握1项以上体育运动技能，确保学生校内每天体育活动时间不少于1小时[2]。到2030年，青少年学生每周参与体育活动达到中等强度3次以上，国家学生体质健康标准达标优秀率25%以上[6]。”在“健康中国”的大背景下，各级政府、各学校职能部门应高度重视，严格把关制定相关政策，大力发展学生体育活动，努力增强学生体质健康。

3.1 搭建智能“国家学生体质健康测试”平台

目前大部分地区学校的学生体质健康测试(下称体测)工作停留在通过规定项目器材定期对学生规定项目进行体侧和简单上报数据的层面，有的学校甚至是为了节约成本，减少工作量开支，每次体侧只针对个别院系，目的也就是为了应付检查，这种被动的体测观直接影响体测的真实性和有效性，达不到体测的真正目的。同时体测结果大都没有做分析也没有实时反馈给学生和家长，更没有对学生后期的体质锻炼起到干预和指导的作用，这是学生体质健康未见增强的主要矛盾。

每年学生体质健康测试的大量数据的收集、处理和分析对学校和教师来说确实是耗时耗力的工作，反馈分析和后期干预仅靠人工操作很难实时完成，而采用大数据、云计算、可穿戴式智能产品和网络技术等人工智能新型手段能解决传统体测的一系列问题。AI计算机是一整套完整的信息化工程，是对传统计算机的改良，进一步提高数据处理效率，以及数据的控制与交互，通过设定的数据库进行自动智能识别，构建智能化的学生体质健康测试系统，通过终端大型智能计算机对原始数据收集和处理提交给AI计算机进行深度分析将处理后的数据在移动设备上做出图形化的显示并及时更新，家长和学生可以随时随地查阅体质健康数据，了解自身体质健康问题，并在后期运动锻炼中采取科学有效方法进行合理锻炼，最终达到促进自身体质健康的目的。

3.2 实现智能化学生健康管理服务体系

张继平(2011)、晏瑞琴(2012)、曾庆荣(2013)、刘家彤(2014)、郎文君(2016)、付鹏(2017)分析了大学生体质健康管理的内涵和外延，定义为学校在对学生进行体质健康教育的基础上，对学生的体质和体能进行全面监测、分析、评估、指导、干预的全过程，从而实现学生体质健康水平和自我健康管理能力的提高[7]。虽然目前对人工智能作用于学生健康管理服务的理论性研究尚浅，但是在人工智能产业发展中，已经有企业生产出了可穿戴运动智能设备、网络健康管理服务软件、运动APP实时监测健康数据等一系列智能产品实现实时监测方便快捷地健康管理服务，以之为鉴，将这些人工智能服务于广大学生，帮助他们实现自我健康信息查询功能和运动成绩监控、评估、促进，为学生建立全方位的健康管理服务体系。

表1 学生热门的穿戴运动智能设备

表2 学生热门网络智能运动设备(运动类APP)

3.3 建立智能化外部活动干预管理制度

外部活动干预学生的运动锻炼，是有效增强学生体质健康水平的关键环节。随着国家政策对体育教育，体育考核制度的重视和改革，越来越多的学校也在除体育课堂外增多学生运动锻炼的时间，加大对外部活动干预学生健康锻炼的管理，不少学校和学生为此付出了巨大地投入。智能化的外部活动干预的介入表现在干预方案的制定上，对学生进行分层、分类干预和督导。例如杭州电子科技大学所自主研发的“校园阳光长跑智能化管理系统”[8]，凸显了学生“阳光长跑”参与的自主化[9]、课外锻炼的自觉化以及学校管理的自助化，形成了极具特色的学校体育课内外一体化信息管理模式。运用现代化信息管理技术，构建智能管理新模式，将教育学、管理学、运动学、训练学等多门学科建设通过信息技术手段结合起来，有序组织成千上万的在校学生开展课外体育锻炼，还可借助网络智能信息平台突破组织界限，组织形式多样内容丰富的线上体育竞赛活动，营养健康知识视频讲座，课外体育俱乐部，体质健康咨询中心等，拓宽学校体育活动局限性，突破学校体育的障碍堡垒，建立网络化、立体化、数据化、趣味化、科学化的校园智能活动干预管理制度新格局，以最终实现增强学生的体质健康的目标。

4 结论

在“健康中国”举国战略方针指引下，智能体育能为当下研究的热点，我们要明确增强学生体质健康的促进三大要素里，学生是内因，教师是外因，学校是保障，三者互相促进，相互制约，缺一不可。

学生自我的内驱动力是增强学生体质健康的关键。体质健康的提高必须通过自身的体育锻炼得以实现，体质健康的提高是长期的、动态的、多方面和复杂的，人工智能实现学生体育锻炼全方位立体的监控，对个体健康状态进行具体评估实时反馈，促使学生和家庭意识到提高体质健康的迫切感，有效地促进了学生自发参与运动，养成积极运动习惯，培养终身体育意识，从而实现学生的终身健康[10]。

体育教师要时刻用科技武装头脑，不断进行计算机等多个交叉学科对体育发展的继续教育，不断用发展的眼光要求自身紧随新时代的大潮，将增强学生体质健康放在第一位，努力用先进的教学手段、科学的教学方法、职业的道德情操去指导和影响学生运动锻炼，同时在人工智能引入的同时，注重学生的道德情感品质的培养，人工智能不是冰冷的仪器设备，应该是道德情操的结合体，探索如何在人工智能促进学生健康运动中注入道德情感和品质的培养将是未来体育教学改革面临的重要问题之一。

学校是学生进行体质健康锻炼的主战场，智能化测试硬件设备的研发，智能化体质测试大数据平台的建立，以及智能化学生健康管理服务体系的构建，将重构传统的学校体育环境，实现“数字化”“智能化”的体质健康系统。各级政府和学校有关教学部门要宏观把握人工智能融入教学改革方向，建立创新战略教育体制，合理规划，为大数据时代的到来，构建新型教学体系做好充分准备。