“AI+体育”：基于人工智能的小学体育家庭作业模式实践研究

刘承明

摘  要：纸质作业单、家校群视频“打卡”等传统体育家庭作业形式存在锻炼数据统计工作量大等诸多问题。本研究利用智能体育运动平台“天天跳绳”App，从“AI+体育”视角，拟通过文献研究法、行动研究法、数理统计法等探究基于人工智能下的体育家庭作业模式的实际成效，以期为“双减”背景下小学体育家庭作业的实施开展提供启发与借鉴意义。

关键词：小学生;“双减”;体育家庭作业;人工智能

中图分类号：G623.8     文献标识码：A     文章编号：1005-2410（2022）03-0059-03

2020年10月，中共中央办公厅、国务院办公厅联合印发的《关于全面加强和改进新时代学校体育工作的意见》指出：合理安排校外体育活动时间，着力保障学生每天校内、校外各一个小时体育活动时间，促进学生养成终身锻炼习惯。

家庭体育作业是弥补校内体育课堂教学缺失、加强家校沟通、构建学生健康生活方式的有效途径，是学校体育的“第二课堂”“第二战场”。“双减”政策大背景下，小学生有更充足的课余时间进行体育锻炼，如何推进家庭体育作业的有效实施成为当前所有体育教师的重要课题。2021年9月起笔者开始运用“天天跳绳”App代替以往的“家校面对面”，较好地解决了传统体育作业模式下的各种痛点、难点。

“AI+体育”，即人工智能与体育融合所架构的网络平台，是指通过计算机视觉进行捕捉、跟踪、测量，利用AI、AR技术在运动过程中实现对动作的自动识别，并对锻炼数据进行整合、分析、评价。本文所采用的“天天跳绳”App为智能综合体育运动平台（图1），其功能不限于跳绳运动。

“天天跳绳”App（以下简称“App”）内部包含体育作业库及示范视频，作业库涵盖综合体能、趣运动、合舞团等九大内容模块，本研究结合此App对家庭体育作业实施三轮行动研究，共计6周，行动研究结束后对学生体质以及运动技能成绩进行分析，利用Excel软件将行动研究前后的实验和对照组数据进行统计和整理，并用 Spss22.0统计软件进行正态性检验，对符合正态分布的连续性变量数据组间差异对比采用独立样本T检验进行分析，检验实验前后数据是否存在显著性差异，以验证本平台作业模式对提升学生身体素质及运动技能的实际效果。

一、“AI+体育”网络平台小学体育家庭作业模式的实施程序

（一）行动研究过程

1.准备阶段

2021年9月15日，笔者将自己所任教的五年级6个班随机分成实验组、对照组，其中2、4、6班共114人作为实验组（男54人，女60人），1、3、5班共114人作为对照组（男56人，女58人）。为保证行动研究前后测试的一致性，本行动研究前后测试均由相同测试人员使用相同工具进行测试。

9月15日-18日为试行阶段，App助教为笔者开通教师端管理账号，同时联合班主任组织家长下载App，通过平台每日布置5～6组动作，以确保师生、家长初步掌握App使用方法。

2.实施阶段

在行动研究计划实施前，笔者就作业内容的设置与区内体育名师进行反复沟通研讨，结合水平三学生身心发展特征、体能发展敏感期、体测要求和校本体育特色，从作业库中精选12项体能动作、2组球类技能、4款体感游戏、3组韵律操，涵盖上下肢及核心力量、运动技能、亲子游戏，按照准备部分、基本部分、放松部分三段式体育活动顺序，设计三轮作业方案。行动共计6周，每周一至周五布置5天作业，每天布置5～6组动作，练习时长15～20分钟。作业实施过程中，联合班主任共同监督，每日在班级钉钉群反馈作业情况。

（二）实施操作流程

通过对学校的实际教学及家校互动模式进行整合加工，笔者将作业实施程序分为建立沟通机制、教师推送作业、家长接收信息、学生进行锻炼、家长辅助录制进行亲子练习、教师监督统计、网络平台AI评价作业和学生、家长及教师评价八道流程，并结合本作业模式特点进行分析（图2）。

1.建立沟通机制

通过钉钉群建立沟通机制，教师发布作业后可通过钉钉群或App内发布提醒，提示家长登录App查收作业。笔者一般选择早上8点左右发布提醒，确保大部分家长能够接收到。家长接收消息后，与孩子协商并选择合适时间完成作业。AI平台通过建立教师、家长、学生、平台“四位一体”的沟通反馈机制，提升作业实施效率。

2.教师推送作业

教师作为主导，首先明确学习目标，选择资源库中符合目标要求的作业动作，并根据学生实际情况以及动作难度选择适宜的活动次数，教师可布置给不同性别及班级的学生，学生点开作业之后就能清楚地知曉练习方法、目标、时间、难度及作业截止时间等信息。

3.家长接收作业信息

家长查收作业信息并告知孩子，如遇特殊情况可在App发起请假，并向教师说明原因，教师做好记录。

4.学生观看学习并进行锻炼

学生登录App，查看作业内容，并观看教学视频，根据作业任务完成锻炼。AI大数据实时统计学生“打卡”次数、练习时长、动作质量、生成历史锻炼视频及锻炼曲线，为学生建立个性化的体育作业档案和成就系统，颁布锻炼勋章，激励学生“打卡”，让学生收获运动的成就感。

5.家长辅助录制、亲子练习

借助AI平台，家长不仅可以辅助录制、监督指导，更能通过双人游戏参与家庭体育作业，进行亲子锻炼，促进亲子沟通，进一步提升学生参与体育家庭作业的积极性。

6.体育教师、班主任联合监督统计

教师通过后台实时批阅学生作业情况，对未完成的学生再次发送作业提示。教师导出作业数据进行分析，以对学生课余锻炼做出综合评价，同时联合班主任监督“打卡”，安排各班体委进行每日打卡统计，从制度上保证体育作业落地开展。

7.平台AI评价

App运用AI技术以“D、C、B、A、S”五种等级“优秀程度依次递增”对作业动作质量进行评定，运动中AI能根据学生完成情况即刻给出指导以及鼓励，实时提醒学生完成进度，做到形成性与终结性评价相结合。教师可实时分享优秀作业，鼓励学生进行自评、同学互评、家长点评。

8.学生、家长和教师评价

学生通过App查看作业评分，也可对比标准视频进行自我反思，查阅互评同伴作业。家长就学生练习态度、参与积极性及作业质量变化以及软件使用过程中遇到的问题及时与教师交流，以便更好地辅助作业。教师可在平台实时了解作业完成情况，并查阅视频进行批改，联合班主任就作业表现、进步程度作及时反馈，优秀作业可在体育课上进行现场展示，激励学生互相学习，共同进步，以更好地开展下次体育家庭作业。体育教师要及时了解家长和学生对作业内容形式和练习强度等方面的想法和建议，从而改进教学策略。

二、基于“AI+体育”网络平台下的小学体育家庭作业模式实施效果

（一）线上体育家庭作业完成率

为更好地了解分析体育家庭作业的实际完成率，笔者导出行动研究期间共计6周的锻炼数据进行统计分析。实验组三个班级114人作业布置共计13796次，平均完成率为78.36%，周平均作业完成率为79.32%，完成率的稳步提升主要得益于“AI+体育”平台、体育教师、班主任及家长“四位一体”的监督机制。

（二）线上体育家庭作业时长

笔者通过后台数据了解学生每日及每周的作业人均练习时长，以分析学生在“AI+体育”平台的使用情况。学生每日人均运动时长1226～1286秒（20～21分钟），每周人均运动时长基本维持在6258～6318秒（101～104分钟），人均运动时长基本与行动方案吻合。

（三）线上体育家庭作业优秀率变化情况

为进一步统计实验组3个班级6周的作业质量变化，了解线上体育作业模式的实效性，本研究调取了第一周及第六周作业评分数据进行统计，结果显示评分人数明显提升，未完成人数明显减少，说明学生作业动作质量不断提升。

（四）学生身体素质对比分析

通过对行动研究前后对照组体质以及技能测试成绩配对样本T检验，结果显示：行动研究后对照组1分钟跳绳、1分钟仰卧起坐、坐位体前屈、50米×8往返跑以及足球绕杆、排球垫球两项运动技能这7项成绩较行动研究前均不具有显著性差异（p>0.05），结果表明常规活动对对照组7项素质发展不具有显著提升效果（表1）。

通过对行動研究前后实验组及行动研究后实验组与对照组的体质及技能测试成绩进行配对样本T检验，从表2、表3中可以看出：行动研究后实验组1分钟跳绳、1分钟仰卧起坐、坐位体前屈、50米×8往返跑以及足球绕杆、排球垫球两项运动技能这7项成绩较行动研究前均具有显著性差异（p<0.05），且实验组行动研究后成绩均优于研究前成绩，说明基于“AI+体育”网络平台的体育作业模式对小学生的5项体测数据及2项运动技能发展有显著促进作用。

本实践研究将促进身体素质全面提升设为发展目标。通过实践与技术分析，跳绳、灵敏跨栏、跳跳袋鼠、障碍跳能有效提升学生灵敏及身体协调能力;仰卧起坐、仰卧举腿、燕式平衡、蹲跳、高抬腿击掌、奔跑小英雄能有效提升核心、下肢及耐力素质;侧弓步和坐位体前屈能有效提升学生柔韧素质;波比跳可以提升综合体能;足球和排球练习能较好地巩固体育课上所学，增强球性;体感游戏和韵律操能起到较好的热身及放松效果。本文体育作业方案符合小学生身心发展的特征激发学生锻炼兴趣，以上因素合力促进了实验组学生体质及运动技能水平，也使本作业模式能最大限度地实施开展。

三、小结

1.基于“AI+体育”网络平台下的小学生体育家庭作业模式具有数字化、便捷性、交互性三大特点，遵循易用性、针对性、全面性、科学性、交互性五大构建原则。AI平台涵盖综合体能、体感游戏、亲子游戏等丰富形式提升学生综合素质和锻炼兴趣，作业中能有AI实时健身指导，提升了锻炼科学性，运用AI、AR技术解决了家庭场地小、体育设施缺乏等问题。

2.从作业完成率、练习时长、优秀率及学生身体素质比对四个方面分析本作业模式的实际效果，得出结论，本模式实现了学生家庭体育锻炼次数从无到有的过程，增加了学生每日锻炼时间，学生动作质量提升较明显，提升了小学生的身体素质和运动技能水平。

3.本模式在实施过程中存在的问题有：少数学生为提升锻炼评分钻AI系统的“空子”、个别复杂动作及亲子练习的完成质量和效果需进一步提升。教师需加强对作业完成情况检查，增强家长作业监督管理力度，完善学校体育作业奖励机制，适当调整练习组合和运动负荷。AI系统部分功能亟待完善，教师需加强与平台的反馈继续完善平台功能。