“AI+體育”：基于人工智能的小學體育家庭作業(yè)模式實踐研究

劉承明

摘? 要：紙質(zhì)作業(yè)單、家校群視頻“打卡”等傳統(tǒng)體育家庭作業(yè)形式存在鍛煉數(shù)據(jù)統(tǒng)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(shù)理統(tǒng)計法等探究基于人工智能下的體育家庭作業(yè)模式的實際成效，以期為“雙減”背景下小學體育家庭作業(yè)的實施開展提供啟發(fā)與借鑒意義。

關鍵詞：小學生;“雙減”;體育家庭作業(yè);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(lián)合印發(fā)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(nèi)、校外各一個小時體育活動時間，促進學生養(yǎng)成終身鍛煉習慣。

家庭體育作業(yè)是彌補校內(nèi)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(zhàn)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(yè)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(tǒng)體育作業(yè)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(wǎng)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(xiàn)對動作的自動識別，并對鍛煉數(shù)據(jù)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(nèi)部包含體育作業(yè)庫及示范視頻，作業(yè)庫涵蓋綜合體能、趣運動、合舞團等九大內(nèi)容模塊，本研究結合此App對家庭體育作業(yè)實施三輪行動研究，共計6周，行動研究結束后對學生體質(zhì)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(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和整理，并用 Spss22.0統(tǒng)計軟件進行正態(tài)性檢驗，對符合正態(tài)分布的連續(xù)性變量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)是否存在顯著性差異，以驗證本平臺作業(yè)模式對提升學生身體素質(zhì)及運動技能的實際效果。

一、“AI+體育”網(wǎng)絡平臺小學體育家庭作業(yè)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(lián)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(yè)內(nèi)容的設置與區(qū)內(nèi)體育名師進行反復溝通研討，結合水平三學生身心發(fā)展特征、體能發(fā)展敏感期、體測要求和校本體育特色，從作業(yè)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(yè)方案。行動共計6周，每周一至周五布置5天作業(yè)，每天布置5～6組動作，練習時長15～20分鐘。作業(yè)實施過程中，聯(lián)合班主任共同監(jiān)督，每日在班級釘釘群反饋作業(yè)情況。

（二）實施操作流程

通過對學校的實際教學及家?；幽Ｊ竭M行整合加工，筆者將作業(yè)實施程序分為建立溝通機制、教師推送作業(yè)、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(jiān)督統(tǒng)計、網(wǎng)絡平臺AI評價作業(yè)和學生、家長及教師評價八道流程，并結合本作業(yè)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(fā)布作業(yè)后可通過釘釘群或App內(nèi)發(fā)布提醒，提示家長登錄App查收作業(yè)。筆者一般選擇早上8點左右發(fā)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(xié)商并選擇合適時間完成作業(yè)。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(yè)實施效率。

2.教師推送作業(yè)

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(yè)動作，并根據(jù)學生實際情況以及動作難度選擇適宜的活動次數(shù)，教師可布置給不同性別及班級的學生，學生點開作業(yè)之后就能清楚地知曉練習方法、目標、時間、難度及作業(yè)截止時間等信息。

3.家長接收作業(yè)信息

家長查收作業(yè)信息并告知孩子，如遇特殊情況可在App發(fā)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(yè)內(nèi)容，并觀看教學視頻，根據(jù)作業(yè)任務完成鍛煉。AI大數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計學生“打卡”次數(shù)、練習時長、動作質(zhì)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(yè)檔案和成就系統(tǒng)，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(jiān)督指導，更能通過雙人游戲參與家庭體育作業(yè)，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(yè)的積極性。

6.體育教師、班主任聯(lián)合監(jiān)督統(tǒng)計

教師通過后臺實時批閱學生作業(yè)情況，對未完成的學生再次發(fā)送作業(yè)提示。教師導出作業(yè)數(shù)據(jù)進行分析，以對學生課余鍛煉做出綜合評價，同時聯(lián)合班主任監(jiān)督“打卡”，安排各班體委進行每日打卡統(tǒng)計，從制度上保證體育作業(yè)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(yōu)秀程度依次遞增”對作業(yè)動作質(zhì)量進行評定，運動中AI能根據(jù)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(yōu)秀作業(yè)，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(yè)評分，也可對比標準視頻進行自我反思，查閱互評同伴作業(yè)。家長就學生練習態(tài)度、參與積極性及作業(yè)質(zhì)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(yè)。教師可在平臺實時了解作業(yè)完成情況，并查閱視頻進行批改，聯(lián)合班主任就作業(yè)表現(xiàn)、進步程度作及時反饋，優(yōu)秀作業(yè)可在體育課上進行現(xiàn)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(yè)。體育教師要及時了解家長和學生對作業(yè)內(nèi)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(wǎng)絡平臺下的小學體育家庭作業(yè)模式實施效果

（一）線上體育家庭作業(yè)完成率

為更好地了解分析體育家庭作業(yè)的實際完成率，筆者導出行動研究期間共計6周的鍛煉數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。實驗組三個班級114人作業(yè)布置共計13796次，平均完成率為78.36%，周平均作業(yè)完成率為79.32%，完成率的穩(wěn)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(jiān)督機制。

（二）線上體育家庭作業(yè)時長

筆者通過后臺數(shù)據(jù)了解學生每日及每周的作業(yè)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(yè)優(yōu)秀率變化情況

為進一步統(tǒng)計實驗組3個班級6周的作業(yè)質(zhì)量變化，了解線上體育作業(yè)模式的實效性，本研究調(diào)取了第一周及第六周作業(yè)評分數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，結果顯示評分人數(shù)明顯提升，未完成人數(shù)明顯減少，說明學生作業(yè)動作質(zhì)量不斷提升。

（四）學生身體素質(zhì)對比分析

通過對行動研究前后對照組體質(zhì)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(guī)活動對對照組7項素質(zhì)發(fā)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(zhì)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(yōu)于研究前成績，說明基于“AI+體育”網(wǎng)絡平臺的體育作業(yè)模式對小學生的5項體測數(shù)據(jù)及2項運動技能發(fā)展有顯著促進作用。

本實踐研究將促進身體素質(zhì)全面提升設為發(fā)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(xié)調(diào)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(zhì);側(cè)弓步和坐位體前屈能有效提升學生柔韌素質(zhì);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(yè)方案符合小學生身心發(fā)展的特征激發(fā)學生鍛煉興趣，以上因素合力促進了實驗組學生體質(zhì)及運動技能水平，也使本作業(yè)模式能最大限度地實施開展。

三、小結

1.基于“AI+體育”網(wǎng)絡平臺下的小學生體育家庭作業(yè)模式具有數(shù)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(zhì)和鍛煉興趣，作業(yè)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(yè)完成率、練習時長、優(yōu)秀率及學生身體素質(zhì)比對四個方面分析本作業(yè)模式的實際效果，得出結論，本模式實現(xiàn)了學生家庭體育鍛煉次數(shù)從無到有的過程，增加了學生每日鍛煉時間，學生動作質(zhì)量提升較明顯，提升了小學生的身體素質(zhì)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(shù)學生為提升鍛煉評分鉆AI系統(tǒng)的“空子”、個別復雜動作及親子練習的完成質(zhì)量和效果需進一步提升。教師需加強對作業(yè)完成情況檢查，增強家長作業(yè)監(jiān)督管理力度，完善學校體育作業(yè)獎勵機制，適當調(diào)整練習組合和運動負荷。AI系統(tǒng)部分功能亟待完善，教師需加強與平臺的反饋繼續(xù)完善平臺功能。