AI技術(shù)賦能中小學(xué)校園體育運(yùn)動會的探究

中圖分類號：G623 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-2410 （2025）04-00094-03

位北京市朝陽區(qū)東南五環(huán)邊的北京市171中學(xué)朝陽分校，新學(xué)年開學(xué)之際，正在舉辦一場沒有秒表掐時間、沒有人工統(tǒng)計數(shù)據(jù)的秋季體質(zhì)健康達(dá)標(biāo)運(yùn)動會。通過攝像頭實(shí)時采集學(xué)生運(yùn)動數(shù)據(jù)、AI運(yùn)動視覺算法高效計算，在學(xué)生完成測試項(xiàng)目的同時便能實(shí)時顯示測試成績，同時生成運(yùn)動數(shù)據(jù)分析。

以智慧體育建設(shè)為抓手，運(yùn)用數(shù)字化手段加快體育信息化建設(shè)，不斷探索將VR體驗(yàn)、大數(shù)據(jù)分析等前沿技術(shù)融入到體育教育中，各類充滿“未來感”和“科技范”的時尚元素紛紛走進(jìn)“校園體質(zhì)健康達(dá)標(biāo)運(yùn)動會”“體育節(jié)”“最強(qiáng)運(yùn)動班級”“打卡冠軍”校園內(nèi)一個個運(yùn)動的身影，點(diǎn)燃無限激情，已成為孩子們課前、課間、課后的智能化、趣味化運(yùn)動樂園。像這樣的中小學(xué)正利用AI技術(shù)賦能學(xué)校體育盛會，使得校園運(yùn)動會朝著現(xiàn)代化、數(shù)字化、智能化方向不斷前行。

一、AI技術(shù)賦能校園運(yùn)動會，將會產(chǎn)生怎樣的“火花”

傳統(tǒng)運(yùn)動會存在成績統(tǒng)計難、上傳慢、耗費(fèi)人力大等問題。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、科技藝術(shù)等快速發(fā)展，科技體育、互動體育、虛擬體育、沉浸體育等一系列新興的體育樣態(tài)開始出現(xiàn)在大眾視野，無論是形式、內(nèi)容還是場地，原本單調(diào)的校園體育運(yùn)動會正在變得越來越多元。

（一）AI技術(shù)賦能：覆蓋體育盛會全項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)智能化管理

運(yùn)用AI技術(shù)可以全面覆蓋校園運(yùn)動會開展的所有體育項(xiàng)目，如短跑、中長跑、長跑、跳遠(yuǎn)、跳高、投擲、接力等，甚至是有些學(xué)校開展的體質(zhì)健康測試運(yùn)動會的測試項(xiàng)目，如仰臥起坐、跑步、引體向上、坐位體前屈、跳繩、實(shí)心球、跳遠(yuǎn)等。通過人工智能的機(jī)器視覺技術(shù)，系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)識別學(xué)生的運(yùn)動姿態(tài)，并提供實(shí)時的違規(guī)提示，從而幫助教師進(jìn)行更加科學(xué)的訓(xùn)練指導(dǎo)[1]。

在智慧體育的場景下，學(xué)生的每一個動作都能被系統(tǒng)自動識別和分析，確保運(yùn)動姿勢的規(guī)范性。此外，該系統(tǒng)還可在校運(yùn)會等大型活動中進(jìn)行全面應(yīng)用，確保比賽過程的公平性和透明性（圖1）。

（二）AI技術(shù)賦能：貫通體育盛會全鏈路，實(shí)現(xiàn)智慧化管理

通過物聯(lián)網(wǎng)終端、AI運(yùn)動視覺算法及AI體育計算平臺，構(gòu)建“可量化、可記錄、可監(jiān)督、可分析、可評定”的智能化管理與監(jiān)測體系。該系統(tǒng)涵蓋了校園體育運(yùn)動會四大核心場景，并針對不同場景的需求，提供了定制化的智能管理功能。持續(xù)開展學(xué)生體質(zhì)監(jiān)測，提升監(jiān)測質(zhì)量。

運(yùn)動負(fù)荷監(jiān)測：系統(tǒng)自動記錄并分析學(xué)生參加比賽項(xiàng)目的體能數(shù)據(jù)，生成個性化的體質(zhì)健康報告，為學(xué)校和體育教師提供科學(xué)編排和設(shè)置比賽項(xiàng)目提供科學(xué)、精準(zhǔn)的參考依據(jù)。

運(yùn)動項(xiàng)目監(jiān)測：通過智能化的體育教學(xué)平臺，教師可以實(shí)時監(jiān)測學(xué)生的運(yùn)動表現(xiàn)，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行個性化的教學(xué)調(diào)整，確保每個學(xué)生都能獲得最適合自己的訓(xùn)練方案。

運(yùn)動訓(xùn)練監(jiān)測：系統(tǒng)為學(xué)生提供自主訓(xùn)練指導(dǎo)，通過AI算法對訓(xùn)練過程中的動作進(jìn)行糾正，幫助學(xué)生在課后高效訓(xùn)練。

運(yùn)動裁判監(jiān)測：在校園體育運(yùn)動會活動中，系統(tǒng)通過對參賽者的實(shí)時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，確保比賽的公正性，并為賽事提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。

二、AI技術(shù)賦能校園運(yùn)動會應(yīng)用場景分析

在國家政策的引導(dǎo)下，校園AI建設(shè)正如火如茶地進(jìn)行。首都體育學(xué)院將人工智能與體育教育深度融合，搭建體育信息平臺，通過數(shù)字化技術(shù)和智能設(shè)備的應(yīng)用，為中小學(xué)校園體育運(yùn)動會提供了個性化、科學(xué)化、多樣化的服務(wù)，打造出了一套既科學(xué)又實(shí)用的智能校園體育運(yùn)動會解決方案。通過這一方案，中小學(xué)的校園體育運(yùn)動會將進(jìn)人一個全新的智慧時代，不僅為學(xué)生的健康成長提供了堅(jiān)實(shí)保障，也為學(xué)校的教育管理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

（一）數(shù)據(jù)信息化，成為校園盛會“最強(qiáng)大腦”

利用AI技術(shù)建立“監(jiān)測一采集-錄入-分析-評價-反饋”一體化大健康信息平臺，在智慧操場上，藍(lán)牙手環(huán)數(shù)據(jù)采集+5G數(shù)據(jù)至云平臺+WIFI6終端到數(shù)據(jù)庫技術(shù)被融合打通，同時可對多名參賽學(xué)生運(yùn)動負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)測。在使用過程中整體上實(shí)現(xiàn)了以佩戴輕便、操作簡潔、使用安全的方式準(zhǔn)確進(jìn)行日負(fù)荷數(shù)據(jù)的采集工作。同時，心率帶檢測器會根據(jù)心率變化而變化，反映學(xué)生實(shí)時的比賽運(yùn)動強(qiáng)度，學(xué)生能直觀看到自身運(yùn)動狀態(tài)并在運(yùn)動強(qiáng)度過大時收到安全提示。

（二）評價智能化，成就校園盛會“精準(zhǔn)導(dǎo)航”

通過對所有參賽學(xué)生運(yùn)動負(fù)荷數(shù)據(jù)的獲取，即可制定出以學(xué)生的日?；顒恿亢陀行н\(yùn)動量為依據(jù)的體育鍛煉評價標(biāo)準(zhǔn)，通過后期的數(shù)據(jù)分析，即可制定出相關(guān)的評價標(biāo)準(zhǔn)[2]。例如，根據(jù)校園體育運(yùn)動會監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行校園體質(zhì)健康達(dá)標(biāo)運(yùn)動會的智能評價，構(gòu)建了學(xué)生大健康的評價體系。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、報表分析（以圖表結(jié)合的形式展示BMI指標(biāo)評價等級）、智能分析（自動關(guān)聯(lián)信息的處理）、指標(biāo)管理（“自動完成指標(biāo)的抽取”“完成指標(biāo)增量更新”）、數(shù)據(jù)挖掘（“分類分析”“關(guān)聯(lián)分析”“時間序列”等），以此教師可以快速識別學(xué)生體質(zhì)健康薄弱點(diǎn)，一生一策，制定更科學(xué)、高效的鍛煉計劃，提高學(xué)生的身體素質(zhì)，改善他們的健康水平。

（三）應(yīng)用多元化，搭建校園盛會“友誼橋梁”

監(jiān)測系統(tǒng)通過藍(lán)牙與心率臂/腕帶實(shí)現(xiàn)每秒一次的實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸，以不同顏色和清晰的實(shí)時心率百分比數(shù)字進(jìn)行展示。上傳比賽數(shù)據(jù)后可顯示本次運(yùn)動會參賽項(xiàng)目的具體信息，包括動值、活動值、消耗卡路里數(shù)值、運(yùn)動持續(xù)時間、平均心率百分比等。同時，“首體健身”App微信小程序的社交功能可進(jìn)行同年級好友間運(yùn)動比賽成績的比拼、好友運(yùn)動記錄的查看，以達(dá)到相互鼓勵、共同進(jìn)步的目標(biāo)。

三、AI技術(shù)賦能校園運(yùn)動會應(yīng)用場景的實(shí)踐探索

AI智能體育系統(tǒng)不僅是一種技術(shù)工具，更是一種教育賦能手段。它通過智能化手段，解決了傳統(tǒng)體育教學(xué)中存在的諸多難題，為學(xué)校的體育教育帶來了顯著的價值和收益[3]。

1.提升比賽效率：通過智能化管理和實(shí)時數(shù)據(jù)分析，體育教師能夠更加精準(zhǔn)地掌握學(xué)生的比賽運(yùn)動表現(xiàn)，使教學(xué)更具針對性。

2.提高學(xué)生興趣：系統(tǒng)的智能提示和個性化指導(dǎo)，激發(fā)了學(xué)生的運(yùn)動興趣，增強(qiáng)了體育鍛煉的參與度。

3.提供精準(zhǔn)評分：運(yùn)用AI技術(shù)對參賽學(xué)生成績進(jìn)行評分，不僅提高了評分的準(zhǔn)確性，還減少了人為誤判的可能性。如使用了AI技術(shù)來確保比賽的公平性和準(zhǔn)確性。如在短跑比賽中運(yùn)用AI技術(shù)能夠精確記錄每位參賽學(xué)生的起跑時間、速度以及最終成績，確保每一位參賽學(xué)生都能在公平的環(huán)境下展示自己的速度與激情。

4.提示裁判執(zhí)法：AI技術(shù)可以輔助裁判執(zhí)法與比賽，通過計算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)時分析比賽中的動作和事件，提高裁判判罰的準(zhǔn)確性和公正性。AI技術(shù)可以提供詳細(xì)的動作分析，輔助裁判進(jìn)行評分。

5.提醒賽事安全：AI可以提高賽事組織的效率和安全性。例如，AI技術(shù)可以通過智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測場館內(nèi)的情況，預(yù)防和應(yīng)對突發(fā)事件。

6.優(yōu)化賽事管理：AI技術(shù)將在應(yīng)對比賽氣候變化方面發(fā)揮更大作用。通過高溫預(yù)警系統(tǒng)和智能調(diào)度系統(tǒng)，AI可以幫助賽事組織者調(diào)整比賽時間、增加休息時間或采取其他降溫措施，確保賽事順利進(jìn)行。

四、AI技術(shù)賦能校園運(yùn)動會應(yīng)用場景的挑戰(zhàn)和未來展望

（一）AI應(yīng)用的挑戰(zhàn)

盡管人工智能技術(shù)在賦能中小學(xué)生校園體育運(yùn)動會具有顯著優(yōu)勢，但也面臨一些挑戰(zhàn)和局限。

1.AI設(shè)施需要中小學(xué)投入大量的資金，花費(fèi)大量的經(jīng)費(fèi)，方可保障校園體育運(yùn)動會的有效參賽數(shù)據(jù)的獲取。

2.中小學(xué)生個人數(shù)據(jù)安全和健康數(shù)據(jù)隱私問題也需要得到妥善解決。

3.可靠的參賽學(xué)生數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)是人工智能發(fā)展的重中之重，需要對中小學(xué)體育教師進(jìn)行規(guī)范、有效的培訓(xùn)，才能有效構(gòu)建校園體育運(yùn)動會參賽模型。

人工智能在校園體育運(yùn)動會中的廣泛應(yīng)用仍然任重而道遠(yuǎn)。

（二）未來展望

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，人工智能將深刻改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活方式。校園體育運(yùn)動會也將迎來AI賦能提升的發(fā)展前景，更精準(zhǔn)、更科學(xué)、更智能化的AI教學(xué)助手和多模態(tài)教學(xué)環(huán)境的涌現(xiàn)，將幫助校園體育運(yùn)動會交互性數(shù)據(jù)的深度挖掘和分析。它不僅能夠較好地分析校園體育運(yùn)動會如何做到更方便、更高效、更安全、更公平，還要能提供適宜的體育比賽資源以滿足學(xué)生運(yùn)動需求，助推學(xué)生養(yǎng)成終身體育鍛煉的習(xí)慣。

五、結(jié)束語

在人類文明進(jìn)程中，不斷伴隨著“獲取數(shù)據(jù)一分析數(shù)據(jù)—建立模型一預(yù)見未來”的過程，校園體育運(yùn)動會的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是教育進(jìn)程的必然趨勢。但人工智能技術(shù)賦能校園體育運(yùn)動會必將是一個長期、艱巨且不斷探索的過程，不僅需要堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐，也需要有力的制度保障，只有社會各界力量協(xié)同參與，共同以切實(shí)有效的實(shí)際行動投人其中，才能推動校園體育運(yùn)動會的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。

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（首都體育學(xué)院人工智能研究院100191）（E-mail：0020240005@cupes.edu.cn）