编者按：在数字化浪潮席卷而来的今天，智慧教育正以前所未有的速度改变着我们的教育生态。为积极探索智慧教育新路径，推动教育数字化转型，全面提升教育质量，我市遴选部分智慧教育应用场景优秀案例进行展示，交流分享信息技术与教育教学深度融合的成功经验以供参考借鉴。这些案例涵盖了区域推进策略、教学模式创新、跨学科学习、人工智能应用等多个方面，以鲜明的数字化特色，彰显着智慧教育的独特价值。希望通过此次展示，进一步引领创新，推动数字技术在教学、管理、评价等各环节中的广泛应用，为教育教学改革注入强大动力。
循证视角下数智技术在初中体育教学中的应用
淄博市博山中学 李轲 高原 董桢
一、背景
《健康中国行动（2019—2030年）》提出符合要求的中小学体育与健康课程开课率应达到100%；到2022年和2030年，国家学生体质健康标准达标优良率分别达到50%及以上和60%及以上。
传统的体育教学内容较为单一，难以满足学生对多元化运动项目的需求；授课方式以讲授和示范为主，缺乏互动性和参与性；由于场地、器材等资源的限制，无法开展多样化的体育教学活；对运动负荷仅凭借已有经验进行主观判断，导致体育课程的科学性不足。随着云计算、大数据、人工智能、元宇宙等信息技术的发展，为学校体育改革提供了更多的可能性，这些技术可以应用于体育教学中的各个环节，为体育教学改革提供有力的技术支撑。
二、案例实施情况
（一）构建“循证”体育课堂
博山中学遵循“循证”教学理念，融合数字技术，“以学生学习”为中心，重构教学流程，设计热身、学练、比赛、放松四段教学流程和课前、课中、课后三次数据循证，实现了课前素材化先导，课中运动个性化感知和课后处方化调整的循证体育课堂教学模式，有效地设置课堂运动负荷，以数据赋能精准教学，科学提升学生的核心素养。
图1 “循证”体育课堂结构图
1.课前循证
通过电子问卷等方式建立有效的学情分析，从认知维度了解学生的兴趣和特长、希望的分组方式等，结合体质健康数据库，生成了覆盖全校学生的3000余份学情数据。通过数据进行整理和分析，将学生分为不同的体育项目组，如篮球组、足球组、乒乓球组等，进行体育分项教学。同时针对不同的教学内容，根据学生的技能水平和意愿，进行更细致的分组，如基础组、提高组、竞赛组等。定期对学生的技能水平进行评估，允许学生在一定时间内提出调整申请，如希望加入其他项目组或更改组别等，根据学生的申请和评估结果，对分组方案进行动态调整，实现初步分层——动态分层——以学定教。
图2 学情数据分析图
2.课中循证
依据课前循证结果，导出学习任务单，任务单内容成递进关系，培养学生自主探究和合作学习的能力。同时借助智能运动手环和运动负荷监控系统，实时展示课堂运动负荷曲线，监控学生的身体状态变化，依据实时数据循证，进行有效教学干预与调整，及时让学生通过更换小组调整自己的练习内容以及练习强度，落实体育课堂的各项指标任务。保证每节课群体运动密度不低于75%，个体运动密度不低于50%；学生平均心率在140-160次/分。课中通过微课教学等可视化数字素材讲解示范，教师可以更多次进行指导，学生可以更直观进行练习技术动作。借助数字化资源，学生技术动作达标率从传统课堂的65%提升至87%，课堂互动频次增加40%。
图3 智慧体育系统
3.课后循证
通过智慧体育平台的大数据分析，已自动生成班级和个体运动报告累计达到3600余份。班级运动报告展示班级整体的运动概况，包括运动时长、运动强度、运动种类等，通过图表和数据表格的形式，清晰呈现班级的运动表现。个体运动报告详细记录了学生的个人运动数据，包括运动时长、运动强度、运动轨迹等，提供个性化的评估建议和健康风险提示，为学生提供科学的运动指导。利用希沃平台的班级优化大师，高效进行课堂表现的主观评价。教师通过课后循证结果，帮助班级和学生突破薄弱点，进行有效教学干预与调整，形成个性化运动处方，并布置体育课后作业。
图4 班级整体运动报告
（二）大数据赋能备战体育中考
通过引入智能穿戴系统、体育智能测试系统等先进设备和技术，旨在实现对学生运动数据的实时监测和准确记录，提高测试的公正性、准确性和效率。同时，通过数据分析和反馈，学校可以更好地了解学生的体育水平和技能掌握情况，为学生提供个性化的指导和帮助，推动学生中考体育质量的全面提升。
1.创新数据采集方式
借助体育智能测试系统，通过高清摄像头和AI算法，实现了对学生体育技能水平的自动识别和评判，提高了测试的准确性和公正性。每次测试时间由6小时缩短至了4小时，测试结束1小时内便可生成学生的测试成绩及数据统计，测试效率提升了33%。通过采用智能穿戴系统实时监测学生的心率、步数、运动轨迹等关键数据，确保学生在运动过程中得到及时有效的指导与保护。
图5 AI智能体侧
2.优化数据分析与反馈
通过对各班级在测试中的表现进行深入分析，找出各班的强弱项目，为制定针对性练习内容提供依据。为了优化训练计划，学校重点关注运动负荷的有效控制，根据学生的心率变化调整训练的强度和密度，实现运动效能的最佳优化。基于个人运动数据和群体运动数据的对比，学校为学生制定了个性化运动处方，实现精准辅导，帮助学生在短时间内提高体育成绩。
图6 学生个性化运动处方
3.利用数字技术改进日常教学
创新“家校社云端互联”课外运动生态系统，借助乐动力AI体育平台，通过云端体育打卡和云端微赛事，实现日均运动数据上传量超1000余条，累计生成家庭运动微视频3000余部，举办云端亲子体能挑战赛100余场次，促进学生的课后练习，通过增加训练次数，实现运动密度有效提升。同时，这一举措也带动了家长共同健身的热情，家长督练参与率达89.7%，学生周末自主运动时长平均提升42分钟，实现了家校共育的目的。定期举办体育中考项目解析大会，邀请专家为全体学生讲解中考各项目在数字化测试时的实战技巧，提高学生的应试能力。
图7 体育作业打卡
（三）打造“智慧+”体育大课间
以数字技术赋能的“智慧+”大课间活动把“学会、勤练、常赛”落实到行动中，掌握运动技能、发展体能、促进并改善全体学生的体质健康水平，实现“享受乐趣、增强体质、健全人格、锤炼意志”，助推学生养成良好的锻炼习惯。
1.创新“专辑化”活动模式
通过电子问卷系统对学情进行统计分析，选择和设计改善学生体质健康状况的教学内容，安排大课间“专辑化”活动模式。充分考虑到灵敏与协调、速度、耐力、力量、柔韧等体能敏感期体能的全面发展，将活动内容设置为：1+1+X+1，即多彩绳操+武术操+健身跑+自主活动，每半个学期调整一次x内容：操类项目，有效提升学生的运动兴趣。
图8 体育数字资源库部分资源展示
2.建立体育数字资源库
通过智慧体育平台将各类体育项目的知识、技能、战术及资讯推送给学生，把抽象的运动技能用图片、微课视频、动画等数字技术立体地展现给学生，对活动项目进行完整和分解动作演示，从多方位及各个角度表现动作，将各项技术动作的重点和难点，清晰直观地展现给学生。据统计，借助数字化资源，学生的运动技能稳定性提升了23%，并为体育教师节省了近1/3的时间用于单独的指导和纠错。裁剪和合成多种适合学生运动的大课间音乐，针对不同活动项目，巧用音乐的切换与变化打造不同的运动情境，有效提升了大课间活动的效果。
（四）探索创新“学习准备型体育课”
以教育神经科学研究成果为理论基础，积极推进“学习准备型体育课”改革工作。通过适度的体育锻炼，调整学生的身体状态，改善大脑认知功能，释放压力，提高学生的学习能力和身心健康水平，培养学生团队协作、沟通能力和创新思维等综合素质。
1.优化课程内容
构建了包含六大类、五十余个小项目的体育课程“超市”。课程内容丰富多样，涵盖了体能练习类、球类、新型体育类、技巧类、中华传统项目类以及体育游戏类等多个领域，确保其教育性和趣味性，满足不同学生的学习需求。据统计，90.3%的学生在体育课程“超市”中找到了自己喜欢的运动项目，有效激发了学生的运动兴趣。
图9 体育课程“超市”
2.创设运动情境
秉持资源优化利用的原则，对现有的场地资源进行了高效且合理的划分，确保各类活动区域能够互不干扰，同时满足多样化的体育教学需求。在器材配置方面，学校购置了与课程内容相配套的体育器材，并进行了科学的布置和利用。课中创设“组合练习”情境，促进学生提升技能；创设“比赛游戏”情境，促进学生学以致用；创设“小组合作”情境，促进学生合作学习。以良好的教学环境激发学生参与积极性，在积极练习中延伸体育锻炼的方法。
3.合理调控负荷
学校现有智能穿戴设备、运动负荷监控系统和智慧体育平台。通过运动智能设备精确监测学生运动负荷，智能大屏实时展示课堂运动负荷曲线，运动智能穿戴设备通过心率精确评价和反馈学生运动负荷。通过多次的运动数据监测和分析，检测“学习准备型体育课”的有效运动时间、平均心率、有效运动密度等相关数据，教师根据数据分析结果调整教学内容、教学方法或运动强度，以更好地满足学生的运动需求；同时针对每个学生，系统自动根据年龄等信息个性化计算预设最大和警示心率，并在运动中及时提供反馈，提供相关统计数据供体育教师进行活动后的分析，进而改进教学设计，安全提升学生运动效果。
三、案例创新突破
（一）体育课堂的创新
本案例突破传统体育教学的框架，构建了以“循证”为核心理念的新型体育课堂。利用电子问卷、体质健康监测等手段，对学生的体育兴趣、特长、分组偏好以及体质健康状况进行全面而深入的了解，实现了初步分层——动态分层——以学定教，满足了学生的个性化需求。此外，案例还创新性地将智能穿戴设备和运动负荷监控系统引入课堂，实时监控学生的身体状态变化，依据实时数据调整练习内容及强度，形成“个性化诊断报告”和基于学生个体的“运动处方”，解决传统体育教学“难量化、难记录、难监督、难分析”的问题，实现了体育教学的精准化和个性化。
（二）技术层面的突破
技术层面的突破体现在利用智能穿戴系统、体育智能测试系统等先进设备和技术，对学生运动数据进行实时监测和准确记录。案例中的AI智能体侧系统，通过高清摄像头和AI算法，自动识别和评判学生体育技能水平，提高了测试的准确性和效率。同时，智能穿戴设备实时监测学生的心率、步数、运动轨迹等关键数据，确保学生在运动过程中得到及时有效的指导与保护。这些技术的应用，不仅提高了体育课堂的安全性和科学性，还为教学决策提供了精准的数据支持。
（三）应用实践的突破
在应用实践方面，案例突破了传统体育教学的局限，将数字技术与体育教学深度融合。通过智慧体育平台的大数据分析，自动生成班级和个体运动报告，为学生提供个性化的评估建议和健康风险提示。此外，案例还探索了“学习准备型体育课”，通过适度的体育锻炼，调整学生的身体状态，改善大脑认知功能，提高学生的学习能力和身心健康水平。在大课间活动中，案例创新性地采用了“专辑化”活动模式，选择和设计改善学生体质健康状况的教学内容。有效提升了学生的体质健康水平。
四、推广价值及风险
淄博市博山中学借助智慧体育平台、运动负荷监控系统、运动智能手环等数字化技术，依据学生健康数据的深度挖掘开展精准教学和有效干预，完成了由“体验课堂”到“体智课堂”的迭代升级。开发并形成包含体育课（循证视角下的大单元教学模式）、“智慧+”专辑化体育大课间、学习准备型体育课、校园体育联赛（“班—校—区”三级“2+N”校园体育联赛体系）、课后服务（体育社团、体育家庭作业）整体设计与实施的体育与健康课程体系。有效解决了体育课时和活动不足、体能达标率下降、学生缺乏自主锻炼习惯和体育锻炼强度不够等问题。
自2022年至今，学校全体学生体质健康状况得到了极大程度的改善与提高：对照《国家学生体质健康标准》测试标准，学生体质健康优良率实现连续三年上升（优良率由46.26%升至54.69%）；对照学生的BMI指数（身体质量指数），非正常身体形态的学生大幅度减少（肥胖率由33.39%降至31.22%）；学生每年体检的肺活量数值稳步提高（平均分由81.35分升至83.89分）；近视人数每年呈下降的趋势（近视率由81.3%降至77.1%）。实践成果充分证明了案例的科学性和有效性，展现出强大的适应性和推广潜力。
