AI智慧体育,为青少年体质提升插上“云”翅膀

来源:东方网    2023-12-05 11:43
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2020年,国务院印发《关于全面加强和改进新时代学校体育工作的意见》,强调加强学校体育课程建设、改善场地器材建设配备、学校体育与健康教育深度融合、推进学校体育评价改革。2022年淄博市印发《淄博市2022年初中体育与健康科目学业水平考试工作实施方案》,充分发挥考试对增强青少年体质积极导向作用,引导学生、家庭、学校和社会关注学校体育、关注学生体质健康,培养学生良好的体育锻炼习惯和健康生活方式,促进学生身心健康、体魄强健。

临淄区于2022年试点建设“人工智能+教育应用示范”项目,大力推进五育融合综合素质提升工程,通过智慧体育教学及测评工具引入,积极推进临淄区体育教育从基本均衡向优质均衡迈进,目前已完成16所区属中学AI智慧操场的建设,3所初中学校建成标准化体育考场,规划通过该项目实施,建立和完善设备管理、培训应用、师资配置、课程建设、课务安排、评价考核和设备运维等相对完备的建设管理与考核保障机制,围绕体育课堂教学、课后运动、家庭锻炼、体质监测等多场景,依托人工智能视觉识别,智能穿戴物联网以及大数据分析技术,满足体育教学管理“智能化”、教学过程“数字化、可视化”和教学数据“精准化”分析的教学需求,促进传统体育教学向新型智慧体育教学模式转变,提高体育教学质量。探索“教、练、赛、考”一体化的智慧化体育教考新模式奠定基础,助力临淄区体育教育工作高质量发展。

通过一学年的实践和探索,学校体育组老师构建了大数据驱动的精准教学模式,如图1所示。该模式分为三个部分:课前,教师利用智慧体育系统的学生运动报告了解学生的学情,并根据学生的表现和数据分析进行分组,并对不同组学生针对性地设计教学内容;课中,教师结合学情报告导入教学内容并组织学生热身,通过智慧化设备实时分析学生的运动数据与生理数据,辅助开展学生专项练习,根据学生的实际情况进行针对性调整和指导,确保教学过程更加安全和科学,帮助学生提高技能水平和体能素质;课后,教师利用智慧体育系统的课堂报告对学生课堂运动情况进行分析,评估学生对教学重难点掌握情况以及课堂体能分配合理性等,辅助教师开展教学反思,进一步提升教师教学能力与教学针对性,促进学生体育核心素养的提升,帮助学生不断进步。

图 1  AI+数据驱动的 体育精准教学模式

2023年10月,李桂梅老师使用该教学模式面向初三年级学生开展了《50米快速跑》课程,主要教学过程如下。

图 2  50m快速跑学习流程

(1)针对运动报告备学情,设计教学内容

教师在课前查看该班级的运动报告,通过学生运动成绩、违规情况、动作规范性等指标定位学生运动能力的薄弱点。根据班级学生在报告中的指标异常率(如图3所示),发现班级学生的反应时间和起跑前倾角度的异常率相对较高,说明学生存在反应时间过长、起跑姿势不标准等共性问题。因此,教师针对学生的薄弱部分设计本节课教学目标和内容,以此帮助学生掌握快速拍动作要领和技能。

图 3 班级运动报告

(2)专项热身,心率系统过程监控,安全有效

结合运动测评报告中的学生个人问题和班级共性薄弱点,教师明确本节课主要围绕50米快速跑开展针对性的训练。课堂教学开始时,教师组织学生进行跑的专项练习:用绳梯(快频率)+10 米加速跑组合标志垫(步幅)+10 米加速跑练习对学生摆臂、步频、步幅技术进行针对性提升训练(如图4所示)。在教学过程中,教师利用心率监控系统实时查看学生的心率,针对性调整运动内容和强度(如图5所示),当系统显示学生的心率过高时界面呈现红色预警,此时教师则暂停训练,保障学生在安全的环境下进行训练。

图 4 学生 专项热身练习

图 5 学生实时运动心率

(3)课堂专项测练,强化动作要领

专项练习完成后,教师组织学生进行50m跑的检测练习,8名同学为一组,分四组开展,摄像头精确识别学生跑步过程中的违规行为,如踩线、抢跑等,帮助学生在日常练习中树立规则意识。老师在完成一轮测评后,针对班级同学的共性问题,调出生违规动作减少、测评指标正常、练习成绩和练习效果均有显著提升。

图 6  学生开展 50m测评

学生在完成50m跑测评后,系统能够智能生成个人运动报告,量化呈现反应时间、起跑前倾角度、平均速度等等。图7展示了立定跳远运动的某学生个人报告,通过本节课专项练习,其反应时间和起跑前倾角度已达合理水平。报告诊断建议能辅助教师在课堂上给予针对性教学指导,也可以帮助学生在课后进行针对性锻炼,专项提升快速跑能力。

图 7  某学生 50米跑 运动个人报告

(4)专项体能练习,提升学生身体素质

为全面提升学生的身体素质,教师在课前根据学生测评报告中的不同薄弱点进行针对性分组,实施8分钟专项体能练习。以上肢力量不足的学生为例,教师组织学生开展引体向上练习,帮助他们增强上肢力量,发展力量素质。在运动过程中,通过人脸识别确定学生,语音播报引导学生进行测评练习并实时播报学生运动成绩与违规情况,提升课堂效率与趣味性。在每次运动结束后,师生可查看个人运动成绩与运动报告,直观了解不同项目历次成绩变化趋势,教师可根据学生运动数据动态调整教学策略,促进学生身体素质的持续提升。

(5)实时心率监控,科学拉伸放松

课程最后,教师组织学生进行拉伸放松活动,在整个练习过程中,教师根据学生的实时心率,调整练习的密度和强度,增加相应的呼吸方法,帮助学生快速调整身体并进入放松状态,有效减缓大量运动后的不适感,使学生科学运动、安全流汗。

(6)班级报告总结评价,助力教学反思

课后,教师利用班级运动报告进行教学总结与评价。如图8所示,本节课学生在50m跑中全班的平均成绩为8.93秒,相较于课前的9.93秒提升了1秒,反应时间、起跑前倾角度的指标异常均有所减少,说明通过专项训练,学生对50m快速跑要领的掌握有了一定提升,帮助老师有效完成相应教学目标,并且通过班级报告了解班级共性问题,为后续教学做准备,同时也能帮助老师快速识别成绩不够理想的学生并给予关注。

图 8  班级运动总结报告(部分)

教师在这节课中采用AI+数据驱动的体育精准教学模式,通过学生学情数据合理设置教学目标,开展针对性的教学活动,巧妙结合AI测评工具,帮助学生更好地理解和掌握50米快速跑的技术要领,提升他们的运动能力。在教学过程中,教师有效利用运动报告和心率监控系统,让课堂更加安全、有效,更好地保障了学生的运动安全,让学生在愉快的氛围中享受运动的乐趣。通过智慧体育,让体育教学更加科学和个性化,有助于提高学生的技能水平和体能素质,进一步推动学校体育教育的创新与发展,促进学生体育核心素养的全面提升。

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【责任编辑:钟经文】
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