AI+体育干预对小学生体质测试成绩影响的实践研究

摘"要：随着科技的不断发展和生活水平的不断提高，人们对体育运动有了更全面的认知和更多的需求。AI运动的出现让人们的运动方式变得多元化、便捷化。基于天天跳绳App，从“AI+体育”视角出发，通过实验法、数理统计法，探究“AI+体育”干预对小学生体质测试成绩的影响，通过AI运动提升学生对体测项目的练习兴趣，打破练习环境的束缚，通过线上排名激发竞争意识，满足学生多元化练习需求，实现学、练、赛、评的完美闭环，有效提高学生体质健康水平。关键词：AI+体育；体质测试；天天跳绳0"引言为建立健全学生体质健康监测评价机制，鼓励学生积极参与体育锻炼并提供符合各水平段发展规律的评价依据，教育部印发《国家学生体质健康标准（2014年修订）》，旨在贯彻“健康第一”指导思想，全面了解我国学生的体质健康状况，从而采取有效措施，促进学生体质健康发展。提升学生体质健康水平，除了利用好学生在校的一小时体育活动时间，还需要利用好学生的校外活动时间。根据《义务教育体育与健康课程标准（2022年版）》[1]的要求，确保每位学生每天都能享受充足的体育活动时间，保证学生每天校内、校外各一小时的体育活动时间，并坚持课内外的有机结合，让学生参与多种形式的展示和比赛，激发参与意识和学习兴趣，促进养成终身锻炼习惯和健康生活方式，从而达到提升学生体质健康水平的目标。这要求教师要学会运用信息化教学手段和方法，利用线上线下相结合的方式，帮助学生打破体育学习的时空壁垒。“AI+体育”是人工智能与体育产业融合的一种新尝试，即以网络平台为媒介，通过计算机视觉进行捕捉、跟踪和测量，利用AI技术、AR技术在运动过程中实现对动作的自动识别，并对运动数据进行整合、分析、评价[2]。本研究应用的天天跳绳App即为“AI+体育”的AI综合运动平台（以下简称平台）。通过该App中体智云，围绕学生体测项目布置作业，经过四周的练习后再次对学生的体质测试成绩进行比对分析，将练习前后的实验组和对照组成绩分别进行整理统计，并应用IBMSPSSStatistics27统计软件对学生成绩进行检验。检验实验前后体质测试成绩是否存在显著差异，通过验证“AI+体育”干预对提升小学生体质测试成绩的效果。1"行动研究过程1.1"研究准备阶段2024年4月26日，笔者将执教的四年级四个班级随机分成对照组和实验组，其中一、二班共计66人为实验组，三、四班共计66人为对照组。为保证前后测试的严谨性和有效性，行动研究前后测试均采用单盲试验形式进行，并且测试时均让相同人员使用相同仪器进行体质测试。本次测试围绕四年级学生一分钟跳绳、仰卧起坐、坐位体前屈三个体测项目进行，变量为实验组应用天天跳绳App进行为期四周的线上体育锻炼和对照组进行为期四周的线下体育锻炼，练习内容和练习时间要求相同。4月26—28日为试运行阶段，笔者申请开通App体智云管理员账号，同时联合班主任组织实验组家长下载App、注册账号和加入班级。利用试运行时间对学生与家长进行培训，让他们初步了解AI运动和App的使用方法，确保实验按部就班进行。研究计划实施前，笔者同区县内经验丰富的体育教师和体育教研员探讨作业布置的内容，结合体测要求和水平二学生身心发展规律合理安排练习内容，从作业库中精选符合居家运动规律、切实可行的练习项目，设计课后练习方案。练习为期四周，每周进行五天，每次进行20分钟左右。1.2"研究实施阶段对学情和学生家庭环境有了初步掌握后，为了实现更高效的家校合作和练习效果监测，笔者将作业布置过程分为六个步骤：建立家校沟通机制、教师进行作业推送、家长接收作业信息、学生根据AI指引完成练习、教师监测后台数据和平台AI评价。1.2.1"建立家校沟通机制良好的家校沟通机制是实施测试的基础。体育教师通过班级群建立沟通机制，在App上发布作业并在App和班级群内同时发送提醒，提示家长登录App协助学生完成练习。确保家长收到提醒，并让其尽可能陪同或协助学生完成练习。家校沟通机制有助于提升作业的完成度和完成效率。通过及时沟通与反馈，学生可以更好地掌握练习内容，教师可以及时地调整练习内容和练习量，家长可以更好地给予学生支持和指导，从而提高课外锻炼整体质量。1.2.2"教师进行作业推送教师作为本次研究的主导者，首先应该熟练操作平台并明确学习目标和学练标准，结合学生现有水平和身心发展规律，选择适合学生练习的内容，根据学生水平做好练习量的分层。1.2.3"家长接收作业信息家长在收到作业信息后，要协助学生完成相应练习。在该环节中，家长要注意不能单纯作为作业的参观者，而要转变为参与者。在练习之前陪同观看视频教学和技术指导、帮助孩子复习相关技术动作，减少因错误练习而做无用功。1.2.4"学生根据AI指引完成练习学生是本次研究的主体，须根据AI指引了解动作的练习方法，明确练习要求，完成练习数量并上传练习结果。AI自主化测试有助于提高学生的自主学练能力，学生从App中选择“我的”选项进入“校园体育智慧云平台”即可查看教师布置的作业内容。平台依据大数据采集的数据为学生赋分，并根据打卡数量和作业完成度颁发奖章，激发学生的竞争意识，激励他们完成每日练习，让学生在练习中获得成就感。1.2.5"教师监测后台数据体育教师和班主任合作对后台数据进行监测和统计，对学生的完成情况进行实时监控。对未完成和完成度不达标的学生，教师可通过App进行提醒。对学生课外锻炼情况作出评价，表扬按要求完成的学生，鼓励未完成的学生及时完成练习。同时，建立奖惩机制以激励学生按时按质完成练习，从制度上保证学生课外锻炼的有序进行。1.2.6"平台AI评价平台应用计算机视觉捕捉对学生练习的数量和质量进行终结性评定，AI监测与评价系统具有较强的辨识性，从优到差分为S、A、B、C、D五个等级；并能在练习过程中根据动作完成质量给予技术指导和鼓励，实时提醒学生的动作完成度，动作完成后即时显示评价信息并纳入成就系统，做到过程性评价和终结性评价的有机结合，通过颁发奖章和收集成就进一步激发学生的锻炼热情。2"“AI+体育”干预下的学生练习效果2.1"线上体育锻炼内容完成率为了更好地了解和分析实验组学生的体育作业完成率，笔者从后台调取数据，导出研究期间四周的练习数据进行分析。实验期间教师共计布置作业20次，学生提交作业1132次，作业平均完成率85.76%。通过对比每周完成率，发现每周完成率稳步提升。各班级的奖惩机制和AI评价带来的竞争机制激发了学生对课外体育锻炼的兴趣。因此，越来越多的学生参与进来，甚至有不少学生被App中多元化的AI运动所吸引，超额完成任务。2.2"线上体育锻炼内容完成时长笔者通过调取后台数据，查看学生每日练习时长分析平台的使用情况。学生每日人均练习时长的均值在16～17分钟，周练习时长在81～86分钟，符合方案预期，说明练习量布置适中。2.3"实验组实验前、后体质测试成绩变化情况为了便于成绩统计和让统计数据更直观，笔者参照《国家学生体质健康标准（2014年修订）》，将跳绳、仰卧起坐、坐位体前屈三项体质测试成绩折合成相应分值，采用独立样本t检验进行分析。结果显示实验后测三项成绩相较实验前测三项成绩均有非常显著的提升，如表1所示。2.4"对照组实验前、后体质测试成绩变化情况对照组进行的是线下体育锻炼，通过对实验前后所收集的数据进行分析对比得知，对照组在进行为期四周的课外体育锻炼后，体质测试成绩也有提升，但不如实验组提升显著。其中仰卧起坐项目有非常显著的提升，但对照组实验后各项体测数据均高于实验前水平，如表2所示。说明课外体育锻炼对学生体质健康水平的提升有积极作用。2.5"实验组与对照组学生体质测试成绩对比分析通过对比实验后实验组和对照组数据可以看出，实验组的提升要明显大于对照组，尤其是跳绳和坐位体前屈项目，如表3所示。说明相同单位时间内，运用AI干预的体育锻炼效果要优于单纯的体育锻炼。3"结论与建议3.1"结论1）通过实验数据对比可以看出，在“AI+体育”的干预下，学生体质测试成绩显著提升。通过体育教师的组织和班主任的协调，让更多的学生参与到体育课外锻炼中来，并通过AI评价排名的方式调动学生参与的积极性。学生的学习兴趣被激发，课外体育锻炼自然就能保证训练效果，并通过短时间的练习使体质测试成绩得到显著提升。2）平台兼具微课功能，内容涵盖面广，且包括动作指导视频。App中包括综合体能训练、体感游戏、亲子互动游戏等丰富内容。练习中还有实时的AI技术指导，有效解决了学生居家锻炼缺乏科学指导的问题，让学生能巩固课上学习内容，快速掌握科学锻炼方法和技术动作要领，实现课内学习与课下练习的有机统一。亲子互动游戏的设计打开了家长与学生共同参与体育练习的新格局，既能在运动中增进亲子关系，又能对学生的练习质量进行有效监督。同时，应用AI、AR技术突破了居家锻炼场地、体育器材和运动氛围的局限，实现了课外体育锻炼的提质增效。3）相较于传统的体育锻炼方式，“AI+体育”干预下的学生课外锻炼质量明显更高。AI运动的模式具有科学性、趣味性、高效性、便捷性和整体可控性等优势：AI技术让学生的课外体育锻炼指导更科学，让体育锻炼更高效、练习内容更精准；后台数据的灵活调取可以帮助教师及时掌握学情，对练习内容和练习进度进行调整；AR技术的应用让课外体育锻炼更具趣味性，同时也弱化了运动环境和运动器材的限制，让体育锻炼变得更便捷，打通了学生课外锻炼的新渠道，促进了学生良好锻炼习惯的养成，落实了新课标校内、校外各一小时的锻炼要求。3.2"建议1）笔者在准备阶段发现，APP的使用和推广存在较大阻力，主要原因是部分教师的信息化水平不足以实现APP的推广和完成技术指导。随着教育信息化2.0时代的到来，建议学校加强对教师的信息化技术培训，提高教师的信息化水平，抓住互联网技术发展为体育学科带来的机遇。2）部分家长意识不足，不能正确认识学生体质健康水平的重要性。建议学校利用家长会、家委会、社区活动等机会向家长和学生宣传《国家学生体质健康标准（2014年修订）》和《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》的要求，增加学生课外体育锻炼