“AI+體育”：基于人工智能的小學體育家庭作業模式實踐研究

劉承明

摘? 要：紙質作業單、家校群視頻“打卡”等傳統體育家庭作業形式存在鍛煉數據統計工作量大等諸多問題。本研究利用智能體育運動平臺“天天跳繩”App，從“AI+體育”視角，擬通過文獻研究法、行動研究法、數理統計法等探究基于人工智能下的體育家庭作業模式的實際成效，以期為“雙減”背景下小學體育家庭作業的實施開展提供啟發與借鑒意義。

關鍵詞：小學生;“雙減”;體育家庭作業;人工智能

中圖分類號：G623.8? ? ?文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1005-2410（2022）03-0059-03

2020年10月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳聯合印發的《關于全面加強和改進新時代學校體育工作的意見》指出：合理安排校外體育活動時間，著力保障學生每天校內、校外各一個小時體育活動時間，促進學生養成終身鍛煉習慣。

家庭體育作業是彌補校內體育課堂教學缺失、加強家校溝通、構建學生健康生活方式的有效途徑，是學校體育的“第二課堂”“第二戰場”。“雙減”政策大背景下，小學生有更充足的課余時間進行體育鍛煉，如何推進家庭體育作業的有效實施成為當前所有體育教師的重要課題。2021年9月起筆者開始運用“天天跳繩”App代替以往的“家校面對面”，較好地解決了傳統體育作業模式下的各種痛點、難點。

“AI+體育”，即人工智能與體育融合所架構的網絡平臺，是指通過計算機視覺進行捕捉、跟蹤、測量，利用AI、AR技術在運動過程中實現對動作的自動識別，并對鍛煉數據進行整合、分析、評價。本文所采用的“天天跳繩”App為智能綜合體育運動平臺（圖1），其功能不限于跳繩運動。

“天天跳繩”App（以下簡稱“App”）內部包含體育作業庫及示范視頻，作業庫涵蓋綜合體能、趣運動、合舞團等九大內容模塊，本研究結合此App對家庭體育作業實施三輪行動研究，共計6周，行動研究結束后對學生體質以及運動技能成績進行分析，利用Excel軟件將行動研究前后的實驗和對照組數據進行統計和整理，并用 Spss22.0統計軟件進行正態性檢驗，對符合正態分布的連續性變量數據組間差異對比采用獨立樣本T檢驗進行分析，檢驗實驗前后數據是否存在顯著性差異，以驗證本平臺作業模式對提升學生身體素質及運動技能的實際效果。

一、“AI+體育”網絡平臺小學體育家庭作業模式的實施程序

（一）行動研究過程

1.準備階段

2021年9月15日，筆者將自己所任教的五年級6個班隨機分成實驗組、對照組，其中2、4、6班共114人作為實驗組（男54人，女60人），1、3、5班共114人作為對照組（男56人，女58人）。為保證行動研究前后測試的一致性，本行動研究前后測試均由相同測試人員使用相同工具進行測試。

9月15日-18日為試行階段，App助教為筆者開通教師端管理賬號，同時聯合班主任組織家長下載App，通過平臺每日布置5～6組動作，以確保師生、家長初步掌握App使用方法。

2.實施階段

在行動研究計劃實施前，筆者就作業內容的設置與區內體育名師進行反復溝通研討，結合水平三學生身心發展特征、體能發展敏感期、體測要求和校本體育特色，從作業庫中精選12項體能動作、2組球類技能、4款體感游戲、3組韻律操，涵蓋上下肢及核心力量、運動技能、親子游戲，按照準備部分、基本部分、放松部分三段式體育活動順序，設計三輪作業方案。行動共計6周，每周一至周五布置5天作業，每天布置5～6組動作，練習時長15～20分鐘。作業實施過程中，聯合班主任共同監督，每日在班級釘釘群反饋作業情況。

（二）實施操作流程

通過對學校的實際教學及家校互動模式進行整合加工，筆者將作業實施程序分為建立溝通機制、教師推送作業、家長接收信息、學生進行鍛煉、家長輔助錄制進行親子練習、教師監督統計、網絡平臺AI評價作業和學生、家長及教師評價八道流程，并結合本作業模式特點進行分析（圖2）。

1.建立溝通機制

通過釘釘群建立溝通機制，教師發布作業后可通過釘釘群或App內發布提醒，提示家長登錄App查收作業。筆者一般選擇早上8點左右發布提醒，確保大部分家長能夠接收到。家長接收消息后，與孩子協商并選擇合適時間完成作業。AI平臺通過建立教師、家長、學生、平臺“四位一體”的溝通反饋機制，提升作業實施效率。

2.教師推送作業

教師作為主導，首先明確學習目標，選擇資源庫中符合目標要求的作業動作，并根據學生實際情況以及動作難度選擇適宜的活動次數，教師可布置給不同性別及班級的學生，學生點開作業之后就能清楚地知曉練習方法、目標、時間、難度及作業截止時間等信息。

3.家長接收作業信息

家長查收作業信息并告知孩子，如遇特殊情況可在App發起請假，并向教師說明原因，教師做好記錄。

4.學生觀看學習并進行鍛煉

學生登錄App，查看作業內容，并觀看教學視頻，根據作業任務完成鍛煉。AI大數據實時統計學生“打卡”次數、練習時長、動作質量、生成歷史鍛煉視頻及鍛煉曲線，為學生建立個性化的體育作業檔案和成就系統，頒布鍛煉勛章，激勵學生“打卡”，讓學生收獲運動的成就感。

5.家長輔助錄制、親子練習

借助AI平臺，家長不僅可以輔助錄制、監督指導，更能通過雙人游戲參與家庭體育作業，進行親子鍛煉，促進親子溝通，進一步提升學生參與體育家庭作業的積極性。

6.體育教師、班主任聯合監督統計

教師通過后臺實時批閱學生作業情況，對未完成的學生再次發送作業提示。教師導出作業數據進行分析，以對學生課余鍛煉做出綜合評價，同時聯合班主任監督“打卡”，安排各班體委進行每日打卡統計，從制度上保證體育作業落地開展。

7.平臺AI評價

App運用AI技術以“D、C、B、A、S”五種等級“優秀程度依次遞增”對作業動作質量進行評定，運動中AI能根據學生完成情況即刻給出指導以及鼓勵，實時提醒學生完成進度，做到形成性與終結性評價相結合。教師可實時分享優秀作業，鼓勵學生進行自評、同學互評、家長點評。

8.學生、家長和教師評價

學生通過App查看作業評分，也可對比標準視頻進行自我反思，查閱互評同伴作業。家長就學生練習態度、參與積極性及作業質量變化以及軟件使用過程中遇到的問題及時與教師交流，以便更好地輔助作業。教師可在平臺實時了解作業完成情況，并查閱視頻進行批改，聯合班主任就作業表現、進步程度作及時反饋，優秀作業可在體育課上進行現場展示，激勵學生互相學習，共同進步，以更好地開展下次體育家庭作業。體育教師要及時了解家長和學生對作業內容形式和練習強度等方面的想法和建議，從而改進教學策略。

二、基于“AI+體育”網絡平臺下的小學體育家庭作業模式實施效果

（一）線上體育家庭作業完成率

為更好地了解分析體育家庭作業的實際完成率，筆者導出行動研究期間共計6周的鍛煉數據進行統計分析。實驗組三個班級114人作業布置共計13796次，平均完成率為78.36%，周平均作業完成率為79.32%，完成率的穩步提升主要得益于“AI+體育”平臺、體育教師、班主任及家長“四位一體”的監督機制。

（二）線上體育家庭作業時長

筆者通過后臺數據了解學生每日及每周的作業人均練習時長，以分析學生在“AI+體育”平臺的使用情況。學生每日人均運動時長1226～1286秒（20～21分鐘），每周人均運動時長基本維持在6258～6318秒（101～104分鐘），人均運動時長基本與行動方案吻合。

（三）線上體育家庭作業優秀率變化情況

為進一步統計實驗組3個班級6周的作業質量變化，了解線上體育作業模式的實效性，本研究調取了第一周及第六周作業評分數據進行統計，結果顯示評分人數明顯提升，未完成人數明顯減少，說明學生作業動作質量不斷提升。

（四）學生身體素質對比分析

通過對行動研究前后對照組體質以及技能測試成績配對樣本T檢驗，結果顯示：行動研究后對照組1分鐘跳繩、1分鐘仰臥起坐、坐位體前屈、50米×8往返跑以及足球繞桿、排球墊球兩項運動技能這7項成績較行動研究前均不具有顯著性差異（p>0.05），結果表明常規活動對對照組7項素質發展不具有顯著提升效果（表1）。

通過對行動研究前后實驗組及行動研究后實驗組與對照組的體質及技能測試成績進行配對樣本T檢驗，從表2、表3中可以看出：行動研究后實驗組1分鐘跳繩、1分鐘仰臥起坐、坐位體前屈、50米×8往返跑以及足球繞桿、排球墊球兩項運動技能這7項成績較行動研究前均具有顯著性差異（p<0.05），且實驗組行動研究后成績均優于研究前成績，說明基于“AI+體育”網絡平臺的體育作業模式對小學生的5項體測數據及2項運動技能發展有顯著促進作用。

本實踐研究將促進身體素質全面提升設為發展目標。通過實踐與技術分析，跳繩、靈敏跨欄、跳跳袋鼠、障礙跳能有效提升學生靈敏及身體協調能力;仰臥起坐、仰臥舉腿、燕式平衡、蹲跳、高抬腿擊掌、奔跑小英雄能有效提升核心、下肢及耐力素質;側弓步和坐位體前屈能有效提升學生柔韌素質;波比跳可以提升綜合體能;足球和排球練習能較好地鞏固體育課上所學，增強球性;體感游戲和韻律操能起到較好的熱身及放松效果。本文體育作業方案符合小學生身心發展的特征激發學生鍛煉興趣，以上因素合力促進了實驗組學生體質及運動技能水平，也使本作業模式能最大限度地實施開展。

三、小結

1.基于“AI+體育”網絡平臺下的小學生體育家庭作業模式具有數字化、便捷性、交互性三大特點，遵循易用性、針對性、全面性、科學性、交互性五大構建原則。AI平臺涵蓋綜合體能、體感游戲、親子游戲等豐富形式提升學生綜合素質和鍛煉興趣，作業中能有AI實時健身指導，提升了鍛煉科學性，運用AI、AR技術解決了家庭場地小、體育設施缺乏等問題。

2.從作業完成率、練習時長、優秀率及學生身體素質比對四個方面分析本作業模式的實際效果，得出結論，本模式實現了學生家庭體育鍛煉次數從無到有的過程，增加了學生每日鍛煉時間，學生動作質量提升較明顯，提升了小學生的身體素質和運動技能水平。

3.本模式在實施過程中存在的問題有：少數學生為提升鍛煉評分鉆AI系統的“空子”、個別復雜動作及親子練習的完成質量和效果需進一步提升。教師需加強對作業完成情況檢查，增強家長作業監督管理力度，完善學校體育作業獎勵機制，適當調整練習組合和運動負荷。AI系統部分功能亟待完善，教師需加強與平臺的反饋繼續完善平臺功能。