數(shù)字科技賦能體育教育的時(shí)代內(nèi)涵、現(xiàn)實(shí)樣態(tài)及對(duì)策研究

仝昕煒 曹桂祥

(揚(yáng)州教育學(xué)院 江蘇揚(yáng)州 225008)

1 教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的歷史演進(jìn)

隨著科技的不斷發(fā)展，以人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等為代表的數(shù)字技術(shù)逐漸滲透到教育領(lǐng)域，數(shù)智科技在教育教學(xué)中的廣泛應(yīng)用既重構(gòu)了教育的形式，也重塑了教學(xué)的基本形態(tài)，引發(fā)了當(dāng)代教育的深刻變革。

世界各個(gè)國和國際組織主要聚焦于數(shù)字化人才培養(yǎng)、教師數(shù)字能力、數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字化教學(xué)資源平臺(tái)、新型技術(shù)工具、教學(xué)模式創(chuàng)新、教學(xué)評(píng)價(jià)、隱私和倫理安全等8個(gè)方面［1］，進(jìn)階式推動(dòng)教育數(shù)字化規(guī)劃和戰(zhàn)略布局（見表1）。

表1 世界主要國家和國際組織教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)路徑比較

我國高度重視教育數(shù)字化戰(zhàn)略布局與轉(zhuǎn)型升級(jí)，相繼發(fā)布了教育數(shù)字化戰(zhàn)略與政策，旨在推進(jìn)國家教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)，促進(jìn)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。自2012 年起，我國先后發(fā)布了一系列數(shù)字化教育發(fā)展規(guī)劃和行動(dòng)計(jì)劃，相繼啟動(dòng)中國慕課項(xiàng)目建設(shè)、智慧教育示范區(qū)和“互聯(lián)網(wǎng)+教育”示范省建設(shè)；2022年國家智慧教育公共服務(wù)平臺(tái)上線，2023 年中國召開世界數(shù)字教育大會(huì)；正式發(fā)布教師素質(zhì)素養(yǎng)等標(biāo)準(zhǔn)［2］。在過去的“十三五”規(guī)劃期間，學(xué)校體育教育不斷優(yōu)化和完善教學(xué)體系，構(gòu)建數(shù)智化教育服務(wù)和人才培養(yǎng)新模式，探索數(shù)字時(shí)代教育治理新模式。

教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型是我國開辟教育發(fā)展新賽道和塑造教育發(fā)展新優(yōu)勢(shì)的重要突破口，能夠?yàn)檫M(jìn)一步推進(jìn)數(shù)字教育下的個(gè)性化學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)，擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)教育資源覆蓋面和教育現(xiàn)代化提供有效支撐。數(shù)字化賦能教育是創(chuàng)新教育治理理念和方式的重要舉措，對(duì)于推動(dòng)教育教學(xué)改革和創(chuàng)新，利用數(shù)字化技術(shù)更新教育理念、變革教育模式，推動(dòng)數(shù)字化與教育產(chǎn)業(yè)深度融合能夠產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

2 數(shù)字科技賦能體育教育的時(shí)代內(nèi)涵

數(shù)字科技賦能體育（以下簡稱“數(shù)智體育”）是指依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、5G 通信技術(shù)等前沿的數(shù)字科技在體育領(lǐng)域的應(yīng)用，是體育與數(shù)字智能技術(shù)相融合的一種發(fā)展形式。數(shù)智體育利用傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)AI運(yùn)動(dòng)超腦與各種設(shè)備的串聯(lián)，通過監(jiān)測(cè)和感知用戶運(yùn)動(dòng)行為模畫運(yùn)動(dòng)圖譜，結(jié)合運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、云計(jì)算管理數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)算法，實(shí)現(xiàn)校園操場(chǎng)、室內(nèi)運(yùn)動(dòng)館等全場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)空間的智能化，為不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目提供智能測(cè)評(píng)、個(gè)性化訓(xùn)練指導(dǎo)以及智能反饋和決策支持，應(yīng)用場(chǎng)景可涵蓋體育日常教學(xué)、課后運(yùn)動(dòng)、體育比賽、國家體測(cè)、體育考試、體育與健康大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等范圍［3］。此外，數(shù)智體育通過構(gòu)建數(shù)字化、智能化、情景化的運(yùn)動(dòng)生態(tài)，滿足體育教學(xué)中個(gè)性化、多元化、實(shí)時(shí)化、精準(zhǔn)化的需求。依托數(shù)字化重塑體育教育新生態(tài)、賦能體育教育新發(fā)展，形成發(fā)展體育教育的新范式，恰逢其時(shí)、十分必要。

3 數(shù)智體育推動(dòng)校園體育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實(shí)樣態(tài)

近年來，諸多數(shù)字科技公司如科大訊飛、大溈人工智能、格靈深瞳、曠視科技、有道等切入校園智慧體育教學(xué)場(chǎng)景，基于智能化轉(zhuǎn)型持續(xù)加大人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)的研發(fā)，整合“數(shù)字科技+體育”產(chǎn)業(yè)資源，以個(gè)性化、游戲化、情景化、智能化的新應(yīng)用，深度參與體育教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，掀起體育教育變革的新浪潮。

科大訊飛與北京體育大學(xué)、教育部運(yùn)動(dòng)與體質(zhì)健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室圍繞提升學(xué)生體質(zhì)健康水平的核心目標(biāo)，合作打造“教、學(xué)、賽、練、測(cè)、考、評(píng)、管”全流程全場(chǎng)景智能運(yùn)動(dòng)空間。運(yùn)用AI運(yùn)動(dòng)超腦串聯(lián)各種設(shè)備，服務(wù)日常教學(xué)、課后運(yùn)動(dòng)、體質(zhì)體測(cè)、體育考試、體育賽事、運(yùn)動(dòng)與健康大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等，全面推進(jìn)學(xué)校體育教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型［4］。課前，教師通過采集學(xué)生運(yùn)動(dòng)過程性數(shù)據(jù)了解學(xué)生體能水平及運(yùn)動(dòng)能力，針對(duì)性進(jìn)行體育課堂運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、密度設(shè)計(jì)；課中，教師實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心率，保障運(yùn)動(dòng)安全，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)密度的可視化。將“AI 運(yùn)動(dòng)小站”與人體姿態(tài)識(shí)別、人臉識(shí)別和運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤等技術(shù)進(jìn)行串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)體育運(yùn)動(dòng)的智能感知、智能監(jiān)測(cè)，支持跳繩、跳遠(yuǎn)、開合跳、高抬腿、深蹲等項(xiàng)目（見圖1）?；跀?shù)字孿生技術(shù)，獲得學(xué)生過程性運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)過程全程化、主體個(gè)性化、內(nèi)容全面化的教學(xué)評(píng)價(jià)。

圖1 曠視運(yùn)動(dòng)猿體育云課堂數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

曠視運(yùn)動(dòng)猿是基于訓(xùn)練桿和智能塢組成的訓(xùn)練站，能夠完成語音和視覺交互，發(fā)揮數(shù)智體育助教角色作用。其技術(shù)核心是訓(xùn)練站的智能塢，將體育教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、體育動(dòng)作的嚴(yán)謹(jǐn)流程植接于智能塢的AI大腦中，實(shí)現(xiàn)體育運(yùn)動(dòng)的數(shù)字化評(píng)估。以跑步為例，曠視運(yùn)動(dòng)猿以視覺AI能力為基礎(chǔ)，通過在跑道周邊部署訓(xùn)練桿連接到智能塢，學(xué)生無需穿戴任何設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)、計(jì)圈跑等體育云課堂訓(xùn)練記錄，并生成各年級(jí)體育云課堂數(shù)據(jù)（見圖1）［5］。曠視運(yùn)動(dòng)猿支持素質(zhì)訓(xùn)練、跑步訓(xùn)練和球類訓(xùn)練三大類別共20 余種體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。

有道智慧體育可在無穿戴設(shè)備的情況下實(shí)現(xiàn)測(cè)評(píng)，可利用高清三維攝像捕捉人體姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡，采集學(xué)生姿勢(shì)、高度、距離等運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，給予動(dòng)作反饋，幫助學(xué)生提升動(dòng)作質(zhì)量和規(guī)格。有道智慧體育支持跳繩、立定跳遠(yuǎn)、引體向上、體測(cè)等項(xiàng)目，系統(tǒng)可自動(dòng)生成成績表單、標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分指導(dǎo)、數(shù)據(jù)分析對(duì)比、專項(xiàng)強(qiáng)化指導(dǎo)等。

中易科技、大溈人工智能、嗖嗖體育、悅動(dòng)圈聚焦于AI 智慧運(yùn)動(dòng)測(cè)評(píng)系統(tǒng)研發(fā)，通過機(jī)器視覺、深度學(xué)習(xí)等AI技術(shù)賦能體育教育，智慧運(yùn)動(dòng)測(cè)評(píng)系統(tǒng)可支持多人同時(shí)開展跳繩、立定跳遠(yuǎn)、仰臥起坐、身高體重、肺活量、坐位體前屈等體測(cè)項(xiàng)目，體現(xiàn)了AI 系統(tǒng)的高效性［6］。

數(shù)字科技不斷豐富著體育教學(xué)情境體驗(yàn)。在主題為“紅軍故事”的體育課程中，教師設(shè)計(jì)使用虛擬投影技術(shù)，讓爬雪山、過草地的情境變得更加真實(shí)生動(dòng)。在籃球戰(zhàn)術(shù)學(xué)習(xí)中，電子演示板代替?zhèn)鹘y(tǒng)戰(zhàn)術(shù)板，有利于教師講解、演示，便于學(xué)生通過動(dòng)畫清晰觀察、快速明確戰(zhàn)術(shù)跑動(dòng)路線，促進(jìn)知識(shí)內(nèi)容內(nèi)化。數(shù)字科技手段同樣可以應(yīng)用在大課間活動(dòng)、課后服務(wù)和體育云作業(yè)等課堂延伸場(chǎng)景［7］（見圖2）。

圖2 體育云作業(yè)

時(shí)代發(fā)展的驅(qū)動(dòng)、體育教學(xué)的實(shí)際需要是推動(dòng)數(shù)字化科技應(yīng)用于體育課堂教學(xué)的重要?jiǎng)恿?，體育課堂教學(xué)應(yīng)順勢(shì)而上，不斷完善數(shù)字化和智能化的體育教學(xué)手段，服務(wù)于學(xué)生全面發(fā)展的需要。推動(dòng)校園體育數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型，仍需持續(xù)探索數(shù)字科技在體育教育及學(xué)生健康發(fā)展領(lǐng)域的深度應(yīng)用。

4 數(shù)智技術(shù)簇生校園體育新生態(tài)

數(shù)智體育創(chuàng)設(shè)的智能體育空間可應(yīng)用于自主學(xué)習(xí)、情景創(chuàng)設(shè)、設(shè)計(jì)創(chuàng)編、內(nèi)容實(shí)施、評(píng)價(jià)反饋、戰(zhàn)術(shù)分析、成果展示與數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等教學(xué)環(huán)節(jié)，促進(jìn)校園體育教學(xué)模式創(chuàng)新和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)智技術(shù)促生校園體育新生態(tài)主要體現(xiàn)在體育課堂的育人性、趣味性和科學(xué)性創(chuàng)新方面。

4.1 體育課堂的育人性

數(shù)字技術(shù)賦能體育課堂，有助于構(gòu)建多維度學(xué)習(xí)空間。體育教育供給方式正趨于個(gè)性化、彈性化和創(chuàng)造化，支持學(xué)生自主化、多樣化、個(gè)性化學(xué)習(xí)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和終身學(xué)習(xí)能力，體育教育應(yīng)回歸教育性和成長性。教育思維需更加聚焦于學(xué)生個(gè)性發(fā)展，進(jìn)而為學(xué)生提供更多元的教育服務(wù)。

4.2 體育課堂的趣味性

融合AI、AR 技術(shù)的運(yùn)動(dòng)趣味游戲，豐富體育課堂游戲情景創(chuàng)設(shè)、內(nèi)容設(shè)計(jì)和參與形式，激發(fā)學(xué)生積極競爭的競賽意識(shí)，學(xué)生在人機(jī)聯(lián)動(dòng)的情境體驗(yàn)中騰挪躲閃、旋轉(zhuǎn)跳躍、一爭高低，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)的交互性、聯(lián)動(dòng)性和實(shí)時(shí)性，展示數(shù)智技術(shù)賦能體育教育創(chuàng)新變革的無窮魅力。

4.3 體育課堂的科學(xué)性

數(shù)字科技對(duì)學(xué)生體質(zhì)健康、運(yùn)動(dòng)技能和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，為教師后續(xù)教學(xué)設(shè)計(jì)、針對(duì)學(xué)生制訂個(gè)性化運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)方案提供了數(shù)據(jù)支持。定量化精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)捕捉和數(shù)據(jù)挖掘?yàn)榻虒W(xué)反饋、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)等教學(xué)環(huán)節(jié)提供了科學(xué)化的數(shù)據(jù)，因此應(yīng)建立數(shù)字支持的健康評(píng)估、運(yùn)動(dòng)干預(yù)、數(shù)字追蹤的運(yùn)動(dòng)數(shù)字檔案，使體育課堂的科學(xué)性得到提升。

5 結(jié)語

體育融合科技，智慧賦能未來，逐漸成為體育發(fā)展的新趨勢(shì)。數(shù)字科技和體育運(yùn)動(dòng)深度融合，能夠使學(xué)校體育逐步實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化和智慧化，數(shù)字智能為體育教育創(chuàng)新發(fā)展全方位賦能，促進(jìn)了體育教育的革命性重塑。