推動“數智體育”建設提升中小學體育課教學效能

文/龔炳南 王子樸

青少年和學校體育工作是實現教育強國、人才強國、體育強國、健康中國遠景目標的重要基礎。近年來，黨和國家頒布了大量關于學校體育、體育課程改革、青少年健康等相關重要政策文件。2020年國家體育總局和教育部聯合印發的《關于深化體教融合促進青少年健康發展的實施意見》、中共中央辦公廳和國務院辦公廳發布的《關于全面加強和改進新時代學校體育工作的意見》，到2021年中共中央辦公廳、國務院印發的《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》，再到2022年教育部發布的《義務教育體育與健康課程標準（2022年版）》，這一系列政策文件與標準的相繼出臺，為體育教育工作的高質量發展提供了強有力的政策背景和縱深發展的契機，對青少年的培養提出了新要求，為推動體育教育改革指明了發展的新方向。

尤其是在“雙減”政策的大背景下,教育數字化轉型為體育教育工作帶來了新的發展機遇與空間。這其中，以“數字化科技”與“智能化科技”為代表的“數智科技”成為當前教育信息化發展的重點領域。“數智科技”以人工智能、大數據、傳感器、智能硬件以及5G等新興科技為代表，并已然成為產業經濟、社會治理、公共服務、民生保障等各領域發展的新驅動力。在新冠肺炎疫情防控背景下，數字信息技術融入中小學體育教育領域的趨勢和優勢凸顯，賦予了體育教育更多的智能化應用場景。體育教學“數智”潛力不斷擴大，全面推動中小學校的“數智體育”建設，賦予體育教育更大效能，是我國向教育強國、科技強國邁進的關鍵一步。新時代體育教育工作如何借助現代化信息技術手段實現跨越式發展成為教育工作的重要議題。本研究旨在探討“數智”技術對中小學體育教育工作的價值，并對如何開展“數智體育”建設提出發展策略和實施建議，以供中小學校體育工作者參考。

一、轉變傳統教學理念，擁抱體育教育數字化轉型

在體育教育改革過程中，傳統教學方法手段已經難以適應學生的個性化學習與發展需求。尤其是在疫情的影響下，傳統的體育課程教學形態受到較大的挑戰。如何利用現代化信息手段促進體育課程學習成效，已經成為學校體育改革的關鍵。

例如，對于不同運動項目的運動技能，僅僅依靠一次或幾次課堂教學中有限時間內的練習，對于學生來說是很難完全掌握的。在真實的教學場景中往往會出現以下問題：如體育教師短短幾次的技術動作示范很難讓所有人能夠完全記憶并模仿；不同項目的技術動作要領有著不同的術語習慣，相互之間差異較大，學生較難在短時間內理解并掌握；體育教師的針對性技術指導也很難覆蓋所有同學，尤其是面對不同水平、人數較多的授課對象時，問題更為凸顯。

“數智體育”倡導利用5G通信、多媒體數字技術等科技手段突破傳統體育課教學中的練習時間、練習空間、指導場景的限制，重點解決真實教學中高耗低頻、復雜低效等問題。例如，基于移動網絡終端的智慧體育課堂，能夠建立高效的翻轉課堂教學模式，提高真實課堂上的教學效率，促進學生學習的自主性；基于視頻捕捉與分析技術的AI體育教練，能夠快速精準地分析與糾正學生的技術動作，形成正向的肌肉記憶直至掌握該項運動技能；基于傳感器技術的智能跳繩，能夠智能記錄學生完成的跳繩次數，并計算其能量消耗，提升了學生參與體育活動的健身鍛煉效果。所以，無論是體育教師，還是學生家長，都需要轉變傳統的體育課程教學理念，擁抱體育教育數字化、智能化轉型。

二、開放共融打破壁壘，打造線上線下智慧體育課堂

傳統體育教學視角下，學校是學生參與體育活動、學習運動技能的重要場所，但不論是現在還是未來都不應該成為唯一的場所。對于青少年而言，參與體育運動不應該受到體育教師、場地條件等因素的影響。終身體育習慣的養成、運動技能的掌握、自主鍛煉意識的培育，都需要打破傳統體育活動的實施壁壘，讓參與體育課堂變得更加簡單易行、多維高效，線上線下都可以開展。

如今，融入了線上線下混合教學場景的“智慧體育課堂”為體育教學改革提供了數字化發展路徑。在一些示范學校中，線下體育課堂中不斷融入智能穿戴、AI視覺追蹤、大數據分析等“數智”技術，為體育教師提供精準反饋，不斷提升體育課堂教學的科學化程度。

疫情期間，全國中小學廣泛開展線上教學，這是對教師尤其是體育教師的新挑戰，增強了未來實現現實課堂與虛擬場景互聯共通的動力。在現實課堂教學過程中，教師與學生互動是真實的、交流是直接的，而虛擬場景是基于數字多媒體所構建的在線網絡環境、全息投影技術所創造的3D擬真環境、AR與VR技術所搭建的仿真環境等，這使得體育課堂突破了時間和空間的限制，擴大了教學場景的多樣性。例如，對于全息投影技術所創造的3D擬真環境，可使處于不同環境的教師和學生真實還原現實教學，既能還原顯示課堂的真實性、互動性和可溝通性，又能打破各場景的壁壘，提高教學效能。而借助AR體感互動、云計算等“數智”技術的線上體育課堂，為學生完成體育家庭作業、記錄運動數據提供了客觀的量化監督。

三、教學數據互聯互通，構建體育教育一體化智能管理平臺

在基礎教育階段，每天一節體育課的鍛煉時間是學校體育工作中保障學生體質健康的基礎。而體育課后服務、課外體育作業（含寒暑假）則是培養學生養成終身體育習慣和發展健康生活方式的關鍵。

圍繞“教會、勤練、常賽”的教改理念，體育教育工作的開展關鍵在于如何在體育課堂上教會學生運動技能，同時促進學生在課堂之外、家庭生活的時間也能夠高頻次、不受約束地進行鍛煉與練習，并最終實現在運動競賽中能夠靈活應用、展示運動技能[2]。

基于“數智”融合的體育教學管理是在打通體育教學備課、上課、評價與反饋壁壘，數據互通融合達到一定橫向廣度、縱向深度的基礎上，利用現代體育教學管理系統，進行大數據采集、統計與分析，通過管理平臺，實時展現給教育部門、學校領導、學生家長、學生和教師本身，協助其工作、生活和學習。體育教育絕不能僅限于學校，對學生體育教學的管理還應該涉及家庭、社區等多個層面。因此，全方面納入課堂教學、課后練習、技能評試、運動競賽等多維度的體育教育活動信息，有助于各層面數據的相互支撐，更能體現出數據背后的價值和作用，才能實現教學效能的最大化。將體育教學數據互聯互通，構建體育教育管理數據互通融合共享的新平臺，可作為展開體育教學的重要依據，為提高教學效能提供數據基礎，并有利于了解學生體育核心素養的發展情況，有助于促進“家-校-社”體育教育工作的共融合作。

四、智能化監測與評估，推動體育課科學鍛煉成效

現階段，仍有很多地區的學校和教師為了減少運動傷害、避免運動事故的發生，在體育課堂上不斷降低運動量和負荷強度，雖然表面上開足開齊了體育課，但健身鍛煉成效和技能學習效果不足，長此以往，學生體質健康與身體素質難以有效提升。對處于身體發育快速增長的青少年兒童而言，缺乏科學、有效的體育活動，極易錯過身體素質發展的敏感期，非常不利于日后運動技能的學習。再加上伴隨而來的超重肥胖、視力不良等問題，甚至會影響學生參與體育鍛煉的積極性。

《“健康中國2030”規劃綱要》中明確提出：到2030年，青少年每周要參與中等強度以上的體育活動。這也釋放出明確的改革發展信號。研究發現，中等強度的身體活動更有益于學生認知能力、心理健康和情緒調節能力的培養。值得注意的是，新課標中新加入的體能板塊，更要求體育活動須達到相應的負荷量和強度。但如何去監控，活動量和強度是否達到教學目標，一直以來都是傳統體育課堂教學中的痛點和難點。

科學化、數字化、智慧化管理，依靠體育教學的客觀數據進行真實有效的監控與分析，最終實現基于大數據的科技教學新模式是“數智體育”的根本實施路徑。除了定期的體質健康測試之外，體育教學活動中鮮有對學生健身鍛煉效果進行長期監控，這對教育主管部門、學校教師掌握學生發展水平十分不利。“數智體育”借助各類數字信息技術能夠實時監測和評估學生在體育活動中的體能水平與健身鍛煉效果，實現多維度覆蓋、高精度監測、高效率處理，并推動體育教學實施、評估和改革的高效能發展。例如利用光學追蹤技術、定位技術（LPS、GNSS)實現對學生的移動信息的采集；利用速度計、陀螺儀和磁力計等慣性測量單元實現對學生在運動中加速度、變向等信息的獲取；利用光學心率傳感器對學生運動中的最大心率、心率變異性等指標進行監控；利用血氧傳感器來監測學生的血氧水平；利用智能化平臺的主觀疲勞量表（RPE、SRPE）來監測和控制學生的運動強度和疲勞狀態等。此外，部分先進的技術平臺在對運動負荷數據進行實時監控與反饋的基礎上，還能夠利用大數據分析技術及時進行運動傷害與損傷風險的預警，有效地避免了體育課堂中突發性猝死、疲勞性運動損傷事故的發生。