5G赋能体育教学数字化的路径探索

摘 要：随着社会全面进入5G时代，体育教学迎来信息化、数字化的新时代。文章分析当下体育教学数字化中存在的传输不畅、带宽不高、部署不便捷等弊端，探讨5G技术在体育教学中进行赋能的必要性与优势。以5G技术为承载，探索建立体育教学数字化的创新路径，借助5G网络的低延迟、高安全、易融合等特点，全面提升体育教学的专业化、规范化和授课过程动态可视化能力。

关键词：5G赋能；体育教学；教学数字化

中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1673-7164（2024）26-0023-04

随着5G、AI、大数据等新技术的发展与应用，信息技术与教育教学的融合不断深入，体育教学也进入了数字化转型的新阶段。2018年《教育信息化2.0行动计划》指出：要适应5G网络技术发展，服务全时域、全空域、全受众的智能学习新要求，推进信息技术和智能技术深度融入教育教学全过程。［1］2021年7月，教育部等六部门联合印发《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》，坚持创新引领，深入应用5G等新一代信息技术，推动教育数字转型。［2］同年，工业和信息化部等十部门公布《5G应用“扬帆”行动计划（2021—2023年）》并开始实施，将打造一批“5G+智慧教育”项目，促进5G与体育教学融合创新发展，［3］结合AR/VR、全息投影等技术实现场景化交互教学，打造沉浸式课堂，积极推动5G方案落地，探索5G技术在体育教学、训练方面的应用。

在以上诸多政策背景下，依托5G网络超高速、低时延、大连接、高可靠等特性，围绕“教学、训练、研究”等重点环节，开展“5G+体育教学”应用创新，探索新的应用场景和教学模式，提高体育授课效果，将成为新时代体育教学的发展方向。

一、5G赋能体育教学数字化的概念内涵

（一）体育教学数字化

体育教学数字化是指运用数字技术和信息化手段来改进和增强体育教育的方法至效果，其历程可以追溯到计算机技术的兴起以及数字技术在体育教育领域的应用。20世纪60年代末到70年代初，一些早期的体育教育软件开始出现，用于辅助教师在体育课上展示规则和技术。80年代，录像机和摄像机的普及使教师能够记录学生在体育活动中的表现，以进行分析和改进。这为数字化教学提供了基础。90年代末到21世纪初，互联网的普及使在线资源和互动性教学工具的使用变得更加普遍。近年来，许多在线教育平台提供了体育课程，学生可以通过互联网参与体育课程。总的来说，体育教育的数字化历程是一个不断发展和演变的过程，数字化工具和资源使得体育教育更加丰富和有趣。

（二）5G赋能体育教学数字化

5G赋能是指第五代移动通信技术（5G）为各个领域带来更快的数据传输速度、低延迟通信、大规模连接、网络切片技术以及强大的安全性和隐私保护功能，这种技术赋予各行各业创新活力，推动新应用和服务的发展。学校体育教学现代化是由体育教育实践过程中的诸多要素构成，每部分以5G技术作为支撑和载体。5G赋能体育教学数字化，教师可以远程传授运动技能，监控学生表现，并提供实时反馈。学生可以通过虚拟现实和增强现实进入体育场馆并参加体育比赛，从而提高参与度和学习效果。5G支持运动追踪设备和传感器，帮助学生监测健康和运动数据，为个性化教育和创新的教学方法提供更大可能性。

二、体育教学数字化现状

科技的不断进步使体育教学数字化的兴起在近几年变得越发显著。诸如在线课程等数字资源平台提供了丰富多彩的体育课程，包括运动训练、体育科学、健康管理等领域。各种数字化的体育教学方式虽然取得了一定的效果，但从总体上看，不能达到体育教育的预计效果，存在明显弊端，体育教学数字化尚待完善深化。

（一）网络条件存在限制

经过数年的发展，校园WiFi和其构建的WLAN一直是校园内各类教学平台网络接入的首选，但在无线信号传输过程中，其缺陷越来越显著。首先，从安全上看，数字化体育教育需要学生和学校学习平台共享个人数据，如果不妥善处理，可能会存在隐私泄漏和数据被盗风险，使学生的个人信息安全受到威胁。WiFi网络连接的是学校的有线宽带，虽有私密性要求，未经许可不能随意接入，但仍缺少电信级别的认证机制，且校园网计费系统也不够精确、完善。其次，由于各个路由器之间没有统一的管理，可能在使用相同频道时受到同频干扰，在同一WiFi接入点下如果接入过多终端将会受到访问限制，不具备数字化体育教学所需的安全传输、广泛连接等要求。

（二）教学环境存在局限性

第一，体育教学数字化长期以来都依赖校园网，校园网是在学校范围内，将各种不同的教学数字资源通过网络设备相互连接起来，为本校师生提供信息化服务，师生可以通过校园网访问互联网资源，但却无法从互联网访问校内的教学系统和各类数字资源库。因此，学校师生在校外只能使用VPN或其他类似功能的软件，通过身份验证、隧道加密传输等技术，才能达到类似校内使用的体验。这种访问方式操作复杂，且要求师生有一定的信息技术能力，使用体验不尽如人意。

第二，数字化平台无法提供足够的实际体感体验，不能通过实验场景展现、人机交互等方式全方面调动学生的视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等感官能力，数字化平台的内容和方法不够贴近实际。例如在虚拟训练环境中开展体育活动时，无法模拟真实体育场馆和比赛情境，学生即便通过了虚拟训练，但可能仍无法应对真实环境中的体育挑战。

（三）教学平台存在不足

体育教育数字化平台滞后于快速发展的体育领域。体育科技、运动训练和健康管理等领域正在不断创新和演进，但一些数字化教育平台可能无法跟上这些变化，导致教材和课程内容陈旧。这可能会使学生在毕业后发现所学的知识和技能已经过时，无法适应现实世界的需求。

数字化时代，体育教育领域正经历着巨大的变革，技术的发展已经改变了教育方式和学生的学习方式。然而，当前众多体育教学网络平台发展仍存在不足。第一，数字化平台与移动终端的兼容性差。移动终端在访问体育教育平台时，经常会出现页面布局紊乱、缺少插件以致视频无法播放等问题。第二，消耗大量的移动数据流量。数字化平台向移动终端传输视频时，不能根据连接设备类型、互联带宽等参数做到码流的动态调整，流量开销高，提高了学生和教师通过移动终端学习、授课的门槛。第三，数字化平台功能单一。平台内容多为教学视频，属于被动访问的数字资源，缺少与第三方设备、传感器的集成，不能实时监测并动态分析学生在学习过程中的生理数据、运动轨迹，缺少在线纠错功能。

（四）学生和师生间互动滞后

传统体育教育强调团队合作、社交技能和集体精神，学生在团队运动中培养了重要的沟通和协作技能。然而，数字化体育教育通常以个体为中心，学生之间的互动不深入。这可能导致学生缺乏团队合作和沟通技能，这些技能在职业和日常生活中至关重要。人际互动在教育中发挥激励和互相学习的作用，传统体育课堂上“观察示范—模拟练习—动作反馈—修正指导”贯穿教学的每一个环节，学生可以观察、模仿和学习其他同学的技能和运动方式，也可以得到老师的即时反馈和指导，这些在数字化教育中难以实现。在数字化环境中，学生呈现孤立状态，缺乏教师和同辈激励。

体育教育不仅是有关运动技能的学习，还涉及身体健康、心理健康和人际关系等多个维度。传统的体育课程提供了多样化的体验，帮助学生建立自尊心、自信心和自我意识。然而，数字化环境无法提供相同的机会，导致学生缺乏全面的发展。体育教育数字化可能导致学生更多地依赖电子设备，减少了户外活动和体育锻炼的机会。学生可能花费更多时间坐在电脑前，其运动时间减少，身体活动水平降低，对人身健康带来负面影响。

三、5G网络下体育教学数字化的创新路径

5G赋能体育教学数字化采用5G独立组网的ULCL和边缘计算等新型通信技术，结合学校师生身份鉴权，实现5G网络与数字化体育教学的无缝融合。［4］师生无论身处校园内或校园外，都能随时接入校园网，快速、高效、安全地访问体育教学系统和各类专业资源库，提升师生的幸福感。

（一）提升网络质量，突破体育教学数字化链接的限制

校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络，是面向校园内部师生的网络，是数字化体育教学的基础。［5］学校5G网络是将校园网与移动、联通、电信等运营商的5G网络相融合，是校园无线网络的补充，也是校外访问校园网服务的延伸，为在校师生提供随时随地可同时访问公网、内网，无须配置认证，无感高效分流的无边界校园网络。开通该服务的师生，无须再用VPN软件，只需使用具备5G功能的移动终端，便可以更加安全、便捷地连接校园网，访问数据库资源、进行线上学习、及时参与互动。

为解决大量设备的联网技术难题，5G专门设计了mMTC（海量机器类通信），可以在1个足球场内放置7000多个同时接入5G网络的设备，足以满足体育教学和训练的传感器规模需求。5G网络中，不仅有数量需求，还有质量的要求。为此设计了uRLLC（超高可靠低延迟通信），可以支持500km/h的高速移动环境下通信。飞行中的足球最高速度约200km/h，那么在足球中安装智能传感器，亦可采集到足球的飞行数据，可作为后期技术分析的数据依据。

（二）引入全息技术，实现体育教学数字化场景多样化

全息技术作为一种先进的沉浸式技术，正逐渐在体育教学中得到应用。全息技术能够在空间中呈现三维图像，可以使学生获得超越现实的沉浸式体验。借助5G的高速传输和低时延，全息图像可以突破距离限制、更流畅地传输和展示，学生可以像面对面交流一样与全息投影进行互动。通过全息技术与体育教学的深度融合，比赛场景与周围环境的配置栩栩如生，学生能够身临其境在虚拟场景中进行体育竞技，可以在一定程度上突破时间和空间的局限，提升团队协作和应变能力。

全息技术还可以捕捉教师的实时动作，并将其呈现为更逼真的三维全息图像，学生可以更精确地分析教师的动作和技巧。教师亦可反向操作，从而得到学生练习时更为准确的反馈。例如在足球训练中，全息投影可以呈现球员的传球、射门、防守等动作，教师可以针对每个动作的细节提供指导，帮助学生不断改进。在团队体育项目中，战术的运用至关重要。全息技术可以用于展示运动员在比赛中的位置和动作，教师也可以使用全息投影演示不同的进攻和防守战术，让学生更好地理解和掌握。

全息技术在体育教学中的运用为学生提供了更高效、更精确的学习体验。利用全息技术，通过实时动作分析、虚拟实境训练、战术演示和伤病康复等方式，可以帮助学生提升技能、增强体能，并培养团队协作和领导能力。5G网络与全息技术的融合，减少网络互联设备，降低使用技术门槛，易连易用，为体育教育数字化带来了前所未有的机遇，推动体育教学领域的发展和进步，两者的融合将为体育教学带来更多的创新和突破。

（三）升级教学平台，开拓体育教学数字化更多的功能

5G时代将为体育产业带来前所未有的变革，也带来前所未有的新动能。2022年在北京冬奥会上，得益于中国5G技术的广泛应用，实现了8K品质的赛事内容制作与转播，还将3D回放技术应用到冬季项目上。2023年，在杭州第19届亚运会上，推出了“智能亚运一站通，一部手机游亚运”，运用“全景相机+云+5G+全沉浸式交互空间”的架构，打造全景VR亚运，吸引更多观众通过移动终端参与亚运。可见，体育成为展示5G技术和应用的最佳舞台。

5G与体育正在不断融合向前发展，所以学校亟须升级教学平台、引进先进技术，关注体育领域的发展，探索5G网络下超高清移动视频转播等新兴技术，与时俱进，适应体育教育的新发展。学校向学生提供基于5G网络环境升级后的教育平台，让学生能够体验人与人之间的通信向人与物、物与物之间的通信的转化，例如学习编辑和制作来自无人机的多媒体内容，学生可以使用5G连接的无人机模拟实时报道体育新闻，无人机借助场地的各类智能传感器，提供独特的航拍视角，帮助学生创建真实可靠的视频和图像内容，这有助于提高学生的摄影和摄像能力。无人机提供的高清视频、图像和实时数据，让学生能够在新闻现场外获取关键信息，无须亲临比赛现场。无人机使用5G网络将采集的视频直接送入核心网，进而回传到学校数据中心机房，再转播给实践平台，从而实现不经过调色、剪辑、包装等环节传输现场高清画面。总的来说，5G网络下的体育教学数字化平台可为学生提供丰富的、贴近“实战”应用机会，使学生能够更好地理解体育知识、动作要领等要求。这种教育方式有助于培养学生的创新思维、技术技能和现场操作能力，使学生将来更具竞争力、获得更多就业机会。

（四）强化人机互联互通，推动体育教学数字化提质增效

在数字化时代，第五代移动通信技术与体育教学数字化相结合，为数据分析和个性化教学提供了强大支持，可以实现更加智能、高效、互动的教学方式，促进学生的全面发展。利用5G网络，可以连接各种智能设备，如运动监测器、健身设备等，收集学生的运动数据，如心率、速度和力量。通过设备之间的互联互通，将数据传递给应用分析服务器，教师和学生可以及时查看运动的动态表现，辅助教师对学生进行培训和指导，提高学生的学习成效。

四、结语

5G网络改变了传统上通过PC端固定访问校园教学系统、教学资源的模式，让5G真正融入学校的体育教学和管理环节。通过5G技术的赋能，可以实现远程教学、个性化指导、实时数据分析等功能，5G与体育教学的深度融合将为学生提供更加丰富多彩的学习体验，促进体育教学的创新与发展，为体育教学数字化带来新的机遇和挑战。

参考文献：

［1］ 林燕萍，付冬波. 从马斯洛需要层次理论看在线教育的发展问题［J］. 中国信息技术教育，2021（16）：82-84.

［2］ 胡钦太，王姝莉. 新时代我国教育技术学科高质量发展的机遇与路径［J］. 现代远程教育研究，2022，34（04）：21-28.

［3］ 胡新岗，黄银云，沈璐，等. 高职院校教学数字化转型：价值意蕴、实施逻辑和推进路径［J］. 中国职业技术教育，2023（08）：83-89.

［4］ 刘宏宇，窦云龙，李刚，等. 智慧校园场景5G专网应用案例［C］//TD产业联盟，中国电子科技集团公司第七研究所《移动通信》杂志社.5G网络创新研讨会（2022）论文集. 中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司，2022：7.

［5］ 矫蕾. “以人为本”，建设特色生态校园网——校园网特色建设的策略与思考［J］. 中国教师，2012（06）：25-28.

（荐稿人：佘杰，南京体育学院信息化建设处高级实验师）

（责任编辑：牛雪璐）

基金项目：本文系2020年度江苏高校哲学社会科学研究一般项目“信息化背景下体育教学策略探讨”（项目编号：2020SJA0375）研究成果。

作者简介：王海（1988—），男，学士，南京体育学院信息化建设处实验师，研究方向为智慧校园建设、计算机网络与安全、现代教育；冯新淇（1991—），女，硕士，南京体育学院信息化建设处工程师，研究方向为智慧校园大数据分析、数据挖掘、现代教育技术。