人工智能赋能大学生体质健康的实证研究

刘赞 冯狄

摘 要：運用混合研究方法，探赜利用人工智能技术，提升大学生体质健康的实效性及人工智能技术支持的体育锻炼态度的影响因素。研究结果显示：8周人工智能体育锻炼干预后实验组学生体质健康成绩显著提高，而体育锻炼态度出现下降。通过访谈发现，人工智能提升大学生体质健康的作用机理为：智能感知运动状况，引导科学有效运动；个性化健身资源丰富，弥补体能薄弱环节；奖励与评价机制完善，提升锻炼自我效能；锻炼极具便利性，促进养成良好生活习惯。学生体育锻炼态度下降的原因为：人工智能功能缺陷降低了学生的持续使用意愿；社交恐惧导致学生逃避运动场景；人机交互的锻炼模式缺失了学生的人际情感互动与体育乐趣。研究结果揭示了人工智能技术提高大学生体质健康的成因与使用人工智能技术体育锻炼态度下降的可能性机制，为我国大学生体质健康治理与提升提供新的视角。

关键词：人工智能  体质健康  体育锻炼态度  实证研究

An Empirical Study on Artificial Intelligence Empowering College Students' Physical Health

LIU Zan¹FENG Di^2*

（1. Department of Physical Education  Harbin Engineering University   Heilongjiang Harbin 150006）

Abstract：Using the mixed research method， this paper explores the effectiveness of improving college students' physical health by using artificial intelligence technology and the influencing factors of physical exercise attitudes supported by artificial intelligence technology. The results show that after 8 weeks of artificial intelligence physical exercise intervention， the students' physical health scores in the experimental group have been significantly improved， while their attitude towards physical exercise has declined. Through the focus group analysis， the following reasons may contribute to the changes： intelligent perception of movement status， guiding scientific and effective exercise; rich personalized fitness resources， bridging the weak links of physical fitness; improve reward and evaluation mechanisms to enhance exercise self-efficacy;convenience of AI promotes the development of good lifestyle habits. The reasons for the decline of students' attitudes towards physical exercise are as follows： the functional defects of artificial intelligence reduce students' willingness to continue to use it; social fear leads students to escape from physical exercise; and the exercise mode of human-computer interaction lacks students' interpersonal emotional interaction and sports enjoyment. The research results reveal the causes of the improvement of college students' physical health by artificial intelligence technology and the possible mechanism of the decline of physical exercise attitude by using artificial intelligence technology， which provides a new perspective for the governance and promotion of college students' physical health in China.

Keywords： artificial intelligence   physical fitness   physical exercise attitude   empirical research

人工智能是以信息科技为基础，以基于大数据的復杂算法为核心，以对人类智能的模拟、延伸和超越为目标的高新科学技术^[1?2]。目前，人工智能技术在学校体育领域的应用正在初步展开。多数学者围绕人工智能技术在学校体育管理、体育教学等多方面开展了卓有成效的研究，一致认为人工智能技术是新时代引领学校体育事业蓬勃发展的重要动力。然而，国内外大多数学者多聚焦于人工智能技术赋能体育教学与学校体育管理的宏观引领，鲜有数字时代背景下人工智能技术助力大学生体质健康的实证分析。人工智能技术助力大学生体质健康的具体作用机理亟需明晰，现实应用问题亟待规制。因此，本研究将人工智能技术引入体育课堂，设计和实施了人工智能技术支持的体质健康研究实验，分析人工智能技术提升大学生体质健康的实效性及影响因素，旨在为破解青少年体质健康持续下降问题提供新思路、新方法、新手段。

1 研究方法

1.1 实验法

1.1.1 实验设计与流程

实验开始前，对参与实验的大学生进行体质健康测试前测和体育锻炼态度问卷前测，男生体质健康测试项目包含：身高、体重、肺活量、坐位体前屈、1000m、50m、立定跳远、引体向上，女生测试项目包含：身高、体重、肺活量、坐位体前屈、800m、50m、立定跳远、仰卧起坐，并记录其体质健康测试总成绩^[3?4]。

实验过程中，实验组采用天天跳绳APP实施干预，学生使用该APP进行为期8周，每周3次，每次30min的体育锻炼。教师布置作业内容包含准备活动环节5min，动作练习环节20min，拉伸环节5min。

8周训练后，进行体质健康测试后测和体育锻炼态度问卷后测。为确保测试数据准确，不受无关因素影响，上述两次体质健康测试过程中，参与者热身后进行了10min的主动恢复，整个过程在某高校大学生体质健康测试中心进行。

1.1.2 实验对象

本研究采用2×2前后对照实验设计，实验对象为某高校本科一年级学生，从研究对象中随机抽取136人作为本实验的研究样本。所有参与实验的大学生均为自愿参与，并签署了一份知情同意书。

1.2 问卷调查法

根据研究需要，自行研制体育锻炼态度问卷，分别在实验前和实验后对学生使用人工智能进行体育锻炼的锻炼态度进行测量。

1.2.1 问卷信度与效度检验

本研究借助于SPSS 26来分析问卷的信度与效度，检验系数a设置为0.05。问卷共发放136份，回收有效问卷121份。问卷共有23道题目，Cronbach a系数为0.971，大于0.9，问卷KMO值为0.884，大于0.8，巴特利特球形检验值为1851.822，显著性水平为0.000。说明问卷的信度与效度较高，可以用于测量。

1.3 焦点组访谈法

实验结束后，从实验样本中采用目的抽样的方法抽取6名学生参加焦点组访谈，其中体测成绩优秀者2名，体测成绩中等者2名，体测成绩不及格者2名。焦点组访谈采用两组，访谈时长为40min，录音转换文本后运用Nvivo 12进行主题分析，用于分析与讨论。

1.4 数理统计法

使用SPSS 26配对样本t检验对实验前后学生的体质健康总成绩与体育锻炼态度成绩进行统计学分析，探讨实验组使用人工智能进行体育锻炼前后在体质健康测试总成绩和体育锻炼态度上的差异。

2 结果与讨论

2.1 体质健康成绩

表1配对样本t检验结果表明：前测与后测配对样本相关性为0.828，相关性较高，大学生体质健康后测总成绩平均值高于前测总成绩平均值2.02分，且二者之间存在非常显著性差异（P=0.000），差异具有统计学意义，说明使用人工智能干预学生体育锻炼能有效提高其体质健康总成绩。

结合学者研究以及访谈文本分析后发现，人工智能提升大学生体质健康的具体作用机理为：智能感知运动状况，引导科学有效运动；个性化健身资源丰富，弥补体能薄弱环节；奖励与评价机制完善，提升锻炼自我效能；锻炼极具便利性，促进养成良好生活习惯。

（１）智能感知运动状况，引导科学有效运动。通过访谈得知，学生对于人工智能技术在运动中的智能感知功能评价较好，例如：“运动做完以后，它会显示你这次运动消耗了多少卡路里，我感觉挺好”“它有的时候会告诉你呼吸频率不平”。研究表明，人工智能其运动风险监控系统可为锻炼者提供自身的心率、热量消耗、呼吸频率等生理指标^[5]，学生可根据心率随时调整运动强度，使锻炼者在运动过程中更好的监控自身生理状态与调整运动强度。此外，访谈中学生还提及人工智能在智能感知锻炼者各项生理指标的同时，还会感知动作准确性、步幅、步频等信息，从而帮助锻炼者在运动中积极调整，在提高运动质量的同时避免运动损伤，与传统的锻炼方式相比，其运动收益与效率得到了显著提高。

（２）个性化健身资源丰富，弥补体能薄弱环节。访谈中有学生提到：“这种AI健身，你可以自己去搜索，比如说我想练腹肌，它能给你出相关的任务”“我觉得它有专门的分类，比如说你要练心肺，它有心肺挑战精英”。说明这种人工智能与体育锻炼相融合的形式能够推动自适应学习发展，根据不同学生认知图谱、学习风格、精准识别用户个人体育锻炼习惯，提供具有针对性的学习内容服务，满足锻炼者个人锻炼需求^[6]，针对弱势项目进行专项训练，弥补个人体能短板项目，全面提高锻炼者体质健康水平。

（３）奖励与评价机制完善，提升锻炼自我效能。焦点组访谈中的学生认为人工智能提供的连续打卡会获得运动奖章的激励手段，“可能会让你有一些自豪感，会更加热爱运动”，这种对锻炼者身体能力上的肯定，增加了学生的身体自我效能。身体自我效能指个体对自身身体能力能否完成体育活动的信念水平^[7]。研究表明，大学生身体自我效能对身体活动达标及体质健康优良均有积极影响，对身体越自信的群体主动参与体育活动的意愿越强，自我效能感越高的群体，行为越自律，在运动锻炼中的主动、自律与坚持最终可正向作用于身体活动及体质健康水平^[8]。

（４）锻炼极具便利性，促进养成良好生活习惯。由訪谈得知，部分大学生平常生活状态为：“挺懒散”“除了学习就是玩游戏”“平常体育课不太重视”。 这种体育素养淡薄以及课业繁重加之电子游戏消耗业余时间导致了大学生严重缺乏身体活动，缺乏身体活动是影响体质健康的重要危险因素^[9]。使用人工智能健身APP为学生布置体育作业，使得学生自主锻炼具有即时性，即使受天气原因无法进行户外运动时，也可以在室内进行自主锻炼，一定程度上减小了环境对运动的限制。在焦点小组访谈中，受访者就普遍认为使用人工智能健身APP足不出户在宿舍就可以进行锻炼，人工智能随时随地将身份变为体育教师，学生在“AI教师”指导下可随时随地进行自主锻炼，在一定程度上增加了学生身体活动的次数与时间，减少学生在课业繁重的校园生活中的久坐行为，促进其养成坚持运动的好习惯，助力学生体质健康。

2.2 学生锻炼态度成绩

将统计数据收集并运用配对样本t检验探索前测与后测学生锻炼态度的差异性。统计结果如表2所示：

配对样本t检验结果表明：前测成绩与后测成绩存在显著性差异（P=0.018），差异具有统计学意义，前测成绩平均值高于后测成绩平均值6.34分。说明使用人工智能进行体育锻炼后学生的锻炼态度出现了下降。

结合学者研究和分析焦点组访谈内容，分析锻炼态度下降的原因为：人工智能功能缺陷降低了学生的持续使用意愿；社交恐惧导致学生逃避运动场景；人机交互的锻炼模式缺失了学生的人际情感互动与体育乐趣。

（１）人工智能功能缺陷降低了学生的持续使用意愿。访谈中部分学生提及到“人工智能识别功能比较差，经常识别不上”，更有学生认为使用人工智能进行体育锻炼后感觉身体素质“提高不是很大”，这种由于人工智能技术功能缺陷以及学生个体体质差异造成部分学生对使用人工智能技术进行体育锻炼的效果持怀疑态度，进而降低了用户（学生）对于人工智能技术的感知有用性和满意度。感知有用性在本实验中的具体含义是指学生对人工智能健身APP的有用程度或者它能否带来正向效果的感知。有学者研究发现，感知有用性和满意度与用户持续使用意愿具有正向相关关系^[10]。访谈中，大多数学生谈及使用人工智能进行体育锻炼的感受时都不可避免的提到了以上功能缺陷，而这些功能缺陷降低了他们对人工智能的持续使用意愿。

（２）社交恐惧导致学生逃避运动场景。分析访谈内容发现，大多数学生不愿意在人多的地方或者没有同伴陪同的陌生环境使用人工智能进行锻炼。另外，一些跪姿或者需要趴着的动作，会使他们“有点社恐”“贼尴尬”“怕被笑话”，可见学生自身的社交恐惧也是影响其锻炼态度的重要因素。社交恐惧症是指一个人对进入的公众场合，预先感到的一种持久的、非理性的恐惧。一个有社交恐惧的人害怕自己做出令人难堪的举止。虽然这种人意识到，这种恐惧其实是多余的，没有理由的，但还是被恐惧所控制，要逃避可能有其他人在场的场合或引起“贼尴尬”的场景^[11]。实验过程中实验组的学生在使用人工智能进行锻炼时大多数时间都是一人对一机进行自练，学生在公众场合或者在没有同伴陪同的陌生环境进行锻炼时，当遇到“尴尬”的练习动作，心理上会产生社交恐惧，想要逃避锻炼的场景，造成了锻炼态度下降。

（３）人机交互的锻炼模式缺失了学生的人际情感互动与体育乐趣。体育体验与情感的互动常伴随运动参与的过程不断生成，正是由于人们在活动过程中通过与他者互动与感悟彼此的运动经历，满足了自身情感诉求，实现了彼此身心发展的情感抚育，从而反哺运动行为本身及身心健康发展^[12]。例如：访谈中学生提及同伴陪同体育锻炼的感受时，大多数学生表示同伴陪同可以提供情绪价值，并且同伴可以在运动时起到监督的作用，让运动更有效。其次，与同伴的言语交流会让自己拥有更多的体育乐趣。研究表明，体育乐趣既可以直接促进儿童青少年的身体活动，也可以通过其他认知因素间接促进身体活动^[13]。然而，本次实验过程中学生在使用人工智能进行体育锻炼时大多时为单人练习，练习过程中无同伴陪伴，这就使得学生锻炼过程中缺乏人与人之间的体育情感体验与社交互动带来的体育乐趣。本应以共享体育情感体验满足学生情感与兴趣诉求的体育锻炼过程，却简化为以代码情绪填充运动过程的人机“对话”，这难免引起学生的体育锻炼态度下降。

3 结语

未来的体育将进入人与人工智能共同协作的时代，人工智能的体育应用是我国未来体育发展的核心内容之一。通过人工智能技术支持的大学生体质健康测试实验，厘析人工智能技术对大学生体质健康与使用人工智能进行体育锻炼态度的影响，使用人工智能技术进行体育锻炼干预后体质健康成绩明显提升，但体育锻炼态度出现了下降，这与人工智能自身的功能缺陷、使用者自身的社交恐惧、以及人机交互的特殊锻炼模式缺失了人际情感互动和体育乐趣有关。这提示学校、政府在推广使用人工智能技术助力大学生体质健康时，不仅要看到人工智能技术助力大学生体质健康带来的“糖衣”，更要全方位、深层次审视人工智能技术可能带来的“炮弹”，家——校——企联合改善人工智能技术的功能缺陷，不断完善产品质量，教师要不断探索教学方法与提高个人数字素养，培养学生体育锻炼的兴趣，同时要引导学生客观看待个体形象。该研究由于受到笔者学术水平及其他客观条件限制，缺乏较深层次的分析，未来还需完善，期冀为该研究领域建设添砖加瓦。

参考文献

[1]孙伟平．人工智能与人的“新异化”[J]．中国社会科学，2020（12）：119-137+202-203．

[2]陈春燕，霍禄．人工智能异化的哲学省思[J]．长春理工大学学报（社会科学版），2022，35（S1）：100-104．

[3]李华．福建省16-18岁聋哑少年体质健康评价模型构建的研究[D]．福建师范大学，2019．

[4]宋立中．高校公共体育教学融入＂体能＂干预对学生体质健康的影响[J]．知音励志，2016，（21）：8-9．

[5]尹志华，郭明明，贾晨昱，等．人工智能助推体育教育发展的需求机理、关键维度与实现方略[J]．成都体育学院学报，2023，49（02）：73-81．

[6]刘炜，彭俊，周柏玉．人工智能融入体育教育的价值辨析、现实审视与进路探析[J]．沈阳体育学院学报．

[7]闫孜晴，苏畅，白玉，等．大学生身体自我效能对身体活动及体质健康的影响研究[J]．预防医学，2023，35（06）：480-484．

[8]窦丽，陈华卫，卢恩杰等．视力残疾青少年身体活动及其与运动自我效能的相关性[J]．中国康复理论与实践，2023，29（03）：349-355．

[9]黄赞，周玉兰，贺佳贝等．24h活动行为与大学生体质健康关系的成分分析[J]．中国学校卫生，2023，44（10）：1550-1554+1559．

[10]权英，冯晶辉，吴士健．移动健身软件持续使用意愿的影响因素研究[J]．山东科技大学学报（社会科学版），2022，24（06）：78-87+104．

[11]黄珊．认知焦虑障碍[J]．人力资源，2017（01）：98-100．

[12]阎晋虎，于晓梅，张业安等．人机交互情景下的体育健康传播：受众风险与疏解路径[J/OL]．广州体育学院学报：1-11[2023-11-25]．