推动“数智体育”建设提升中小学体育课教学效能

文/龚炳南 王子朴

青少年和学校体育工作是实现教育强国、人才强国、体育强国、健康中国远景目标的重要基础。近年来，党和国家颁布了大量关于学校体育、体育课程改革、青少年健康等相关重要政策文件。2020年国家体育总局和教育部联合印发的《关于深化体教融合促进青少年健康发展的实施意见》、中共中央办公厅和国务院办公厅发布的《关于全面加强和改进新时代学校体育工作的意见》，到2021年中共中央办公厅、国务院印发的《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》，再到2022年教育部发布的《义务教育体育与健康课程标准（2022年版）》，这一系列政策文件与标准的相继出台，为体育教育工作的高质量发展提供了强有力的政策背景和纵深发展的契机，对青少年的培养提出了新要求，为推动体育教育改革指明了发展的新方向。

尤其是在“双减”政策的大背景下,教育数字化转型为体育教育工作带来了新的发展机遇与空间。这其中，以“数字化科技”与“智能化科技”为代表的“数智科技”成为当前教育信息化发展的重点领域。“数智科技”以人工智能、大数据、传感器、智能硬件以及5G等新兴科技为代表，并已然成为产业经济、社会治理、公共服务、民生保障等各领域发展的新驱动力。在新冠肺炎疫情防控背景下，数字信息技术融入中小学体育教育领域的趋势和优势凸显，赋予了体育教育更多的智能化应用场景。体育教学“数智”潜力不断扩大，全面推动中小学校的“数智体育”建设，赋予体育教育更大效能，是我国向教育强国、科技强国迈进的关键一步。新时代体育教育工作如何借助现代化信息技术手段实现跨越式发展成为教育工作的重要议题。本研究旨在探讨“数智”技术对中小学体育教育工作的价值，并对如何开展“数智体育”建设提出发展策略和实施建议，以供中小学校体育工作者参考。

一、转变传统教学理念，拥抱体育教育数字化转型

在体育教育改革过程中，传统教学方法手段已经难以适应学生的个性化学习与发展需求。尤其是在疫情的影响下，传统的体育课程教学形态受到较大的挑战。如何利用现代化信息手段促进体育课程学习成效，已经成为学校体育改革的关键。

例如，对于不同运动项目的运动技能，仅仅依靠一次或几次课堂教学中有限时间内的练习，对于学生来说是很难完全掌握的。在真实的教学场景中往往会出现以下问题：如体育教师短短几次的技术动作示范很难让所有人能够完全记忆并模仿；不同项目的技术动作要领有着不同的术语习惯，相互之间差异较大，学生较难在短时间内理解并掌握；体育教师的针对性技术指导也很难覆盖所有同学，尤其是面对不同水平、人数较多的授课对象时，问题更为凸显。

“数智体育”倡导利用5G通信、多媒体数字技术等科技手段突破传统体育课教学中的练习时间、练习空间、指导场景的限制，重点解决真实教学中高耗低频、复杂低效等问题。例如，基于移动网络终端的智慧体育课堂，能够建立高效的翻转课堂教学模式，提高真实课堂上的教学效率，促进学生学习的自主性；基于视频捕捉与分析技术的AI体育教练，能够快速精准地分析与纠正学生的技术动作，形成正向的肌肉记忆直至掌握该项运动技能；基于传感器技术的智能跳绳，能够智能记录学生完成的跳绳次数，并计算其能量消耗，提升了学生参与体育活动的健身锻炼效果。所以，无论是体育教师，还是学生家长，都需要转变传统的体育课程教学理念，拥抱体育教育数字化、智能化转型。

二、开放共融打破壁垒，打造线上线下智慧体育课堂

传统体育教学视角下，学校是学生参与体育活动、学习运动技能的重要场所，但不论是现在还是未来都不应该成为唯一的场所。对于青少年而言，参与体育运动不应该受到体育教师、场地条件等因素的影响。终身体育习惯的养成、运动技能的掌握、自主锻炼意识的培育，都需要打破传统体育活动的实施壁垒，让参与体育课堂变得更加简单易行、多维高效，线上线下都可以开展。

如今，融入了线上线下混合教学场景的“智慧体育课堂”为体育教学改革提供了数字化发展路径。在一些示范学校中，线下体育课堂中不断融入智能穿戴、AI视觉追踪、大数据分析等“数智”技术，为体育教师提供精准反馈，不断提升体育课堂教学的科学化程度。

疫情期间，全国中小学广泛开展线上教学，这是对教师尤其是体育教师的新挑战，增强了未来实现现实课堂与虚拟场景互联共通的动力。在现实课堂教学过程中，教师与学生互动是真实的、交流是直接的，而虚拟场景是基于数字多媒体所构建的在线网络环境、全息投影技术所创造的3D拟真环境、AR与VR技术所搭建的仿真环境等，这使得体育课堂突破了时间和空间的限制，扩大了教学场景的多样性。例如，对于全息投影技术所创造的3D拟真环境，可使处于不同环境的教师和学生真实还原现实教学，既能还原显示课堂的真实性、互动性和可沟通性，又能打破各场景的壁垒，提高教学效能。而借助AR体感互动、云计算等“数智”技术的线上体育课堂，为学生完成体育家庭作业、记录运动数据提供了客观的量化监督。

三、教学数据互联互通，构建体育教育一体化智能管理平台

在基础教育阶段，每天一节体育课的锻炼时间是学校体育工作中保障学生体质健康的基础。而体育课后服务、课外体育作业（含寒暑假）则是培养学生养成终身体育习惯和发展健康生活方式的关键。

围绕“教会、勤练、常赛”的教改理念，体育教育工作的开展关键在于如何在体育课堂上教会学生运动技能，同时促进学生在课堂之外、家庭生活的时间也能够高频次、不受约束地进行锻炼与练习，并最终实现在运动竞赛中能够灵活应用、展示运动技能[2]。

基于“数智”融合的体育教学管理是在打通体育教学备课、上课、评价与反馈壁垒，数据互通融合达到一定横向广度、纵向深度的基础上，利用现代体育教学管理系统，进行大数据采集、统计与分析，通过管理平台，实时展现给教育部门、学校领导、学生家长、学生和教师本身，协助其工作、生活和学习。体育教育绝不能仅限于学校，对学生体育教学的管理还应该涉及家庭、社区等多个层面。因此，全方面纳入课堂教学、课后练习、技能评试、运动竞赛等多维度的体育教育活动信息，有助于各层面数据的相互支撑，更能体现出数据背后的价值和作用，才能实现教学效能的最大化。将体育教学数据互联互通，构建体育教育管理数据互通融合共享的新平台，可作为展开体育教学的重要依据，为提高教学效能提供数据基础，并有利于了解学生体育核心素养的发展情况，有助于促进“家-校-社”体育教育工作的共融合作。

四、智能化监测与评估，推动体育课科学锻炼成效

现阶段，仍有很多地区的学校和教师为了减少运动伤害、避免运动事故的发生，在体育课堂上不断降低运动量和负荷强度，虽然表面上开足开齐了体育课，但健身锻炼成效和技能学习效果不足，长此以往，学生体质健康与身体素质难以有效提升。对处于身体发育快速增长的青少年儿童而言，缺乏科学、有效的体育活动，极易错过身体素质发展的敏感期，非常不利于日后运动技能的学习。再加上伴随而来的超重肥胖、视力不良等问题，甚至会影响学生参与体育锻炼的积极性。

《“健康中国2030”规划纲要》中明确提出：到2030年，青少年每周要参与中等强度以上的体育活动。这也释放出明确的改革发展信号。研究发现，中等强度的身体活动更有益于学生认知能力、心理健康和情绪调节能力的培养。值得注意的是，新课标中新加入的体能板块，更要求体育活动须达到相应的负荷量和强度。但如何去监控，活动量和强度是否达到教学目标，一直以来都是传统体育课堂教学中的痛点和难点。

科学化、数字化、智慧化管理，依靠体育教学的客观数据进行真实有效的监控与分析，最终实现基于大数据的科技教学新模式是“数智体育”的根本实施路径。除了定期的体质健康测试之外，体育教学活动中鲜有对学生健身锻炼效果进行长期监控，这对教育主管部门、学校教师掌握学生发展水平十分不利。“数智体育”借助各类数字信息技术能够实时监测和评估学生在体育活动中的体能水平与健身锻炼效果，实现多维度覆盖、高精度监测、高效率处理，并推动体育教学实施、评估和改革的高效能发展。例如利用光学追踪技术、定位技术（LPS、GNSS)实现对学生的移动信息的采集；利用速度计、陀螺仪和磁力计等惯性测量单元实现对学生在运动中加速度、变向等信息的获取；利用光学心率传感器对学生运动中的最大心率、心率变异性等指标进行监控；利用血氧传感器来监测学生的血氧水平；利用智能化平台的主观疲劳量表（RPE、SRPE）来监测和控制学生的运动强度和疲劳状态等。此外，部分先进的技术平台在对运动负荷数据进行实时监控与反馈的基础上，还能够利用大数据分析技术及时进行运动伤害与损伤风险的预警，有效地避免了体育课堂中突发性猝死、疲劳性运动损伤事故的发生。