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“AI+体育”精准教学的路径与价值探析
——以AI“跳跃吧！少年”融合课堂为例
摘要：“AI+教育”是面向未来的教育改革趋势。以AI“跳跃吧！少年”融合课堂教学为例，从“学练赛评”四个环节探讨人工智能与体育课堂的深度融合，探究“AI+体育”调动学生“学”的兴趣、增强“练”的实效、提升“赛”的水平和凸显“评”的个性的路径与实效。通过“精准教学+智能测试”教学模式，将数据转化为私人定制运动处方，实现精准化教学、差异化教学和课后作业的个性化指导，有效实现大班教学中的因材施教。
关键词：AI+体育；因材施教；精准教学
信息技术进入“2.0+”时代，教育面临前所未有的挑战和机遇。国务院办公厅印发的《新时代人工智能发展规划》提出要“开展‘AI+教育’，注重人工智能与教育的交叉融合”。近年来，“AI+体育”的实践教学掀起了学校体育的变革热潮。传统体育教学中，教师很难用语言清楚地表达和直观呈现学生的运动轨迹，导致学生在练习中无法看清自身动作，不知道自己需要纠正和改进的动作，更不知如何纠正和改进自己的动作。将AI智慧体育的数字化、可视化、精准化、结构化融入传统体育教学中，开展体育精准教学，有助于实现因材施教，助力学生个性化发展。
一、AI智慧体育教学案例概述
田径项目是学校体育必修课程，也是体育教学的基础内容。在人教版七年级全一册田径大单元跳跃部分教学中，笔者利用AI智能设备辅助立定跳远技术动作的教学，对动作差异化问题进行个别指导和有针对性研究。
本课利用AI智能机器人将学生学练动作以骨关节点智能呈现，让学生了解自身运动问题并及时获得自动化辅导，辅助立定跳远技术动作教学，包括个性化学习、自动化辅导、智能测评、模拟和游戏化体能练习等环节,同时进行个别指导和个性化实施,激发学生体育潜能和运动兴趣,让学生真正喜欢上运动。
如图1所示，在AI“跳跃吧！少年”的教学实践中，围绕立定跳远的技术教学重难点，通过立定跳远的初级练习，学生根据AI的指导进行分层分组学练探究，根据AI机器人的提示和个性化建议，精准地找到适合的练习手段与练习内容。如当机器人显示摆臂动作有问题时，学生根据AI建议到中间的原地摆臂练习区域进行针对性练习；当机器人提示腿部肌肉力量有待提高时，学生到深蹲提膝练习区进行小组练习；当机器人显示起跳角度问题时，学生去纵跳组进一步巩固与加强下肢力量练习；
对于基础较好、立定跳远技术动作较为完整的同学，可以在立定跳远中级练习个性化挑战区域进行完整技能的提升；其中重复练习区域可以为学生在进行分组个性化加强后提供再次诊断，为第二次第三次的分组提供测试分析场域。
二、AI智慧体育教学价值分析
“AI+体育”在教学环节中的深度融合、在智能测试下的精准教学，彰显出AI智慧体育教学的价值意蕴。
（一）基于AI数据分析：创设学习情境，激发“学”的兴趣
1.准备活动阶段：智慧分组，同级热身，激发学练积极性
在准备热身环节，学生在AI机器人系统中自主选择成套热身功能操，跟屏练习。在热身过程中，AI机器人会对热身节奏、热身频次、热身积极性进行现场的数据分析，并根据学生的热身体能状态和身体素质综合能力，以综合挑战积分的形式对班级学生做第一次个性化分组。如分为A、B、C、D四个等级，A组学生综合能力强，在第二阶段可以选择进阶的挑战；B组为中上水平，可以选择相对时长和频次略少于A的练习；C组为中等水平，需要加强肌肉耐力和下肢力量的练习；D组能力基础相对较差且体能较弱，可根据自身能力和需求选择适合的热身运动。
由于学生对热身动作和练习强度的适应状态有亲身感受和直观数据，分组认同感强，同时同组的练习者都是同等级能力水平，可以最大程度激发学生在练习中的斗志，增强学生自主学习的信心和能力。
2.基本活动阶段：探究学习，人机互动，引导学生走向深度学习
本环节将人机互动、轨迹呈现和小组探究融合到学习环境中，引导学生深度思考与探究。
一是人机互动的小组探究。教师通过问题引导学生运用立定跳远技术动作进行人机互动,探索什么样的跳跃动作才能在AI机器人上呈现。学生通过多种尝试会发现立定跳远动作对AI机器人来说呈现方式会多种多样,比如“火柴棍”的身体结构呈现、完整动作的构成分解、起跳与落地的测算生成,通过这一系列的小组互动探究、人机的互动测试与尝试,将立定跳远的技术动作进行解剖与分析,激发学生深度思考,将学什么、怎么学的思考落实于认知与实践中。
二是轨迹呈现的小组实践。通过学生的尝试与互动，学生对生成的运动轨迹会有更清晰的认识。针对AI机器人呈现出的“起跳、腾空、收腿、落地”等动作轨迹，学生如何去读懂数据呢？此时教师进行问题引导：结合各小组的共性测试报告里的问题，小组应该通过怎样的练习去解决它？比如A组共同问题是应如何加强屈髋练习，学会髋主导发力，让A组结合训练建议和肌肉的分析，寻找到练习髋关节的锻炼方式。学生根据立定跳远初次尝试后生成的运动轨迹和测试报告，寻找到A组同学的共性问题，小组长带领该小组成员在AI机器人的训练库里去找到适宜的练习内容，探究符合该组成员的练习方式，这样的练习自然更精准、更高效。
（二）借助AI智能呈现：实现个性化指导，增强“练”的实效
在技能练习阶段，AI智能机器人指导学生进行精细化练习。AI智能机器人可以实时捕捉和分析学生的运动动作，AI智慧体育大屏会生成学生的运动轨迹、测试点评和肌群状态、建议加强的锻炼方式的分析和测评等，为学生提供针对性的反馈和建议。
在进行学的轨迹分析后，学生根据自己的实际情况选择适合的分解练习手段，比如在原地摆臂练习区域、深蹲提膝练习区域、纵跳练习区域、重复练习区域、立定跳远初级区域、立定跳远中级区域及游客练习区域(见图1)选择相应的训练。同时，AI智能机器人还可以根据学生的训练情况，调整训练难度和强度，确保每位学生都能在适合自己的难度的区域进行有效训练。
AI智能机器人还能对动作规律进行分析。例如针对学生运动轨迹的起跳摆臂次数和起跳角度进行分析，学生摆臂次数越多次，起跳角度趋近正常范围的概率就越小，摆臂三次的起跳角度是156∘左右，偏高，而摆臂一次的起跳角度会是140∘多，在正常区间。学生可以根据机器人的指导建议调整自己的起跳姿势和摆臂动作。AI机器人的数据分析与动作分析，更好地满足了学生的真实需求，实现个性化的指导，增强学生练习实效性......
