人工智能辅助下的篮球体前变向换手运球教学案例

一、案例背景

（一）政策与学校背景

在教育数字化转型的大背景下，积极响应国家教育信息化 2.0 行动计划，发布了《教育数字化转型实施方案（2021-2023）》，旨在通过信息技术与教育教学的深度融合，推动教育教学模式的创新与变革。作为教育数字化转型的先行者，积极引进智能体育教学系统，以解决传统体育教学中的个性化指导难题和学生的自主练习困难。金陵中学也是一所典型的“小场地”学校，在校人数320 人，24 个班级，学校占地面积仅4 亩地，只拥有 ¹ 片篮球场，1 间体操房，1 间室内羽毛球场，（非标准），1 间乒乓房（3 张乒乓台）室内体育馆面积 598 平方，连户外面积共 1231平方显然未完全达到国家标准。今年金陵中学引进一批体育 AI 教学、锻炼设备，通过 AI 赋能“小场地”教学和日常锻炼破局中心城区场地有限，施展不开，学生不能充分的得到高质量的体育教学的困境。本案例以篮球体前变向换手运球课为例，展示人工智能辅助下的个性化教学创新实践。

（二）教学背景

篮球作为初中体育课程中的重要内容，深受学生喜爱。然而，传统篮球教学中存在的即时反馈缺失、分层教学困难和评价主观性强等问题，制约了教学效果的提升。体前变向运球换手运球是篮球运动中的关键技术之一，要求学生具备良好的手眼协调能力、身体平衡感和节奏感。本节课通过引入 AI 一体机，结合传统教学方法，旨在实现对学生篮球技能的精准指导和科学训练。

二、设计思路

（一）设计理念

本节课的设计理念围绕“人工智能辅助下的个性化教学”展开，通过智能学情诊断、实时交互教学和个性化巩固三个环节，实现对学生篮球技能的精准指导和科学训练。

1. 智能学情诊断：利用 AI 一体机搭载的视觉分析系统和大数据分析平台，对学生的篮球技能进行全面采集和分析，建立个人运动档案，为后续的个性化训练提供依据。

2. 实时交互教学：通过 AI 一体机的实时反馈功能，提供即时的技术指导和纠正，帮助学生快速掌握正确的技术动作。同时，利用游戏化教学的方式，增加训练的趣味性和挑战性。

3. 个性化指导：根据学生的课堂表现和训练数据，生成个性化的家庭训练短视频和定制运动处方，方便学生在课后进行复习和巩固。

4.AI 赋能作业定制：利用 AI 技术分析学生数据，生成个性化回家作业，确保精准训练与持续提。

（二）课中实施

体前变向换手运球技术教学

1．原地体前变向运球

教师示范：教师首先进行原地体前变向换手运球的示范，强调手部按拍球的部位和身体重心的快速转移。

学生练习：学生分组进行原地体前变向运球的练习，通过模仿教师的示范动作学习大幅度的体前变向换手运球，了解重点，克服难点。

个性化指导：教师根据 AI 一体机的动作捕捉后生成的运动报告，针对每组学生的特点进行个性化指导，帮助学生纠正错误动作。

比如学生运球过高，高于肩膀，AI 一体机能实时发出提示音，给予指导，提示正确的运球高度。

2. 行进间体前变向换手运球

情境导入：教师设置情境，如“突破防守球员”，引导学生进行行进间体前变向换手运球的练习，行进间的速度由慢到快的增加训练难度及训练强度。

游戏化竞赛：利用 AI 一体机的游戏化竞赛功能，学生分组进行体前变向换手运球比赛，实时生成排行榜和进步曲线，增加训练的趣味性和挑战性。排行榜中有各年级的比赛成绩，也有体育教师的比赛成绩，可以大大的激励学生勇于挑战高年级的优秀成绩，甚至可以挑战老师的比赛成绩，彻底激发学生积极学练，勇攀高峰的体育品德。

3. 体能训练

通过绳梯——1 分钟短绳——开合跳——综合体能动作四站式大循环提高学生体能水平如图 1，运用 AI 的辅助，提高了学生的训练密度，大大的降低了学生的排队等待时间，优化了小场地教学的效率。通过教师、AI 一体机以及学生自主练习的配合，达到了分层教学，自主学练的目的。全理解的学生自主练习，略有不懂的问 AI，依然难以掌握的寻求教师帮助。使整节课更有序，更有效，学生对自身存在的不足以及自己哪里做的更好有更清晰的认知。

（图1）

AI 生成处方：根据学生的 AI 体能分析，AI 一体机生成个性化的体能训练处方，根据每个学生不同的体能表现，制定个性化的训练方式，如长跑中学生的心率在何时达到峰值，根据这些数据制定该学生配速跑训练。

学生自主练习：学生根据 AI 一体机的处方进行自主练习，教师巡回指导，确保训练效果，例如学生跳绳时手臂离躯干太远，教师指导多次，但学生依然体会不到自己手臂远离躯干远是什么概念，此时 AI 一体机可及时提供学生错误动作图片并生成纠错训练方法，使学生能直观的看到自己错在哪里，能在第一时间通过针对性的训练方法纠正错误动作。

智能手环监测：实时记录学生的心率变化，学生和教师都能第一时间根据心率的大小现场调整训练的强度以及间歇时间，确保上课的运动强度，更确保训练安全。如（图2）

（图2）

4. 小结教师评价：

本节课通过 AI 一体机的辅助教学，实现了对学生篮球技能的精准指导和科学训练。从课堂表现来看，学生们对篮球运动的兴趣显著提升，特别是在游戏化竞赛环节，大家积极参与，展现出了良好的团队精神和竞技状态。同时，AI 一体机提供的实时反馈和个性化指导，有效帮助学生纠正了技术动作，提高了训练效率。不过，也发现个别学生在面对技术瓶颈时，过于依赖 AI 数据反馈，忽视了自身努力的重要性。未来教学中，将进一步加强对学生正确训练观念的培养。

学生评价：

学生们普遍反映，这节课非常有趣且富有挑战性。AI 一体机的实时反馈功能让他们能够及时了解自己的技术动作是否正确，从而快速调整。游戏化竞赛环节更是激发了他们的竞争意识和团队精神，大家在比赛中相互学习，共同进步。同时，个性化的家庭训练短视频和定制运动处方也让他们在课后能够继续巩固和提升技能，感觉非常实用。

人工智能评价：

根据 AI 一体机的大数据分析，本节课学生的平均心率保持在适宜的运动强度范围内，不同环节下的运动密度与强度分布合理，有效促进了学生的体能发展。在技术动作方面，通过视觉分析系统捕捉到的数据表明，大部分学生的体前变向换手运球技术有了显著提升，特别是在运球速度、变向幅度和身体平衡感方面。此外，个性化训练计划的执行情况良好，学生们能够按照计划进行训练，且训练数据呈现出稳步上升的趋势。

（三）课后巩固

1. 个性化家庭训练短视频：AI 一体机根据学生的课堂表现和训练数据，生成个性化的家庭训练短视频，包括正确的体前变向换手运球姿势、节奏控制、体能训练等内容，方便学生在课后进行复习和巩固。

2. 定制化训练计划：每周推送三次定制化训练计划，每次训练时间为 15 分钟，根据学生的篮球水平和存在的问题进行个性化设计。同时，通过大数据分析平台持续追踪学生的训练进展，及时调整训练方案。

三、实践成效

（一）学生兴趣提升

通过 AI 一体机的辅助教学，学生对体育运动的兴趣显著提升。以秦同学为例，通过 AI 一体机提供的运动处方如（图 3），秦同学可以自主独立的完成跳短绳的体能练习，不仅提高了一分钟短绳的个数，更提高了跳短绳的摇绳技术，均匀平衡的发展了上下肢力量。她原本对篮球运动兴趣一般，但通过 AI 一体机的个性化训练和游戏化竞赛，她逐渐爱上了篮球，经常主动参与课后的篮球活动。

AI 一体机评分该生 ¹ 分钟短绳74 分，并给出了该生班中排名，有便于学生在后期的游戏比赛中可以找到和自己同等水平的学生。

记录了该生的运动参数如（图 4），给出了手臂幅度偏高，双手不平衡等错误提示，以数据的形式能让学生直观的体会自己错在哪里。

AI 一体机通过运动曲线（图 5）的形式展现了该生在这一次1 分钟短绳测试中，不同时间段跳绳个数的分布，在 20 秒和 40 秒处出现明显的失误调整，没有做到匀速跳绳，最后的十秒也是明显速率变慢，受到体能不足的影响不仅未能冲刺加速，反而个数明显下降。

（图5） （图6）

AI 一体机通过动态捕捉，捕捉该生腾空动作和落地动作，使学生直观的了解自己的跳绳姿态。

图 6 中该生明显手臂打开过大，远离躯干，空中屈膝，落地反而屈膝较小，缓冲不够。正所谓知错才能纠错，才能改错，AI 一体机提供了错误动作的抓捕，为该生后面的改进埋下了伏笔。

通过肌肉参与状态分析（图 7）使学生了解该运动我们所需参与的肌肉群，并通过人工智能分析哪些肌肉力量是状态良好，哪些肌肉素质是有待加强。

对于薄弱的肌肉肌群，AI 一体机给出训练方法的建议，针对性的提高学生的力量，使其在该项目上得到更好的成绩。

（图7）

（二）体能与技术进步

在 AI 一体机的精准指导下，学生的体能和技术水平均得到了显著提升。秦同学的体前变向换手运球技术从最初的生疏到现在的熟练，运球速度、变向幅度和身体平衡感都有了明显提高。同时，他的体能状况也得到了改善，能够更持久地参与篮球运动。

（三）意志品质培养

在篮球运动中，学生面临着各种挑战和困难，如技术瓶颈、体能极限等。通过 AI 一体机的辅助教学和教师的个性化指导，学生逐渐学会了如何面对挫折和失败，保持情绪稳定，并努力克服困难。小明同学在训练中多次遇到技术瓶颈，但他没有放弃，而是在教师和 AI 一体机的帮助下，不断调整和完善自己的技术动作，最终取得了显著进步。

四、反思与展望

（一）反思

1.AI 与教师的协同作用：尽管 AI 一体机在体育教学中发挥了重要作用，但教师的临场发挥和个性化指导仍然不可或缺。例如，在学生受伤或突发状况时，教师能够迅速做出判断并采取措施，这是 AI 无法替代的。因此，在未来的教学中，应更加注重 AI 与教师的协同作用，实现优势互补。

2. 数据依赖心理：个别学生可能产生数据依赖心理，忽视自身努力的重要性。因此，教师应引导学生树立正确的训练观念，认识到数据只是辅助工具，真正的进步来自于自身的努力和坚持。

（二）展望。

1. 加强家校合作：通过 AI 一体机生成的家庭训练短视频和定制化训练计划，加强家校合作，让家长更加了解孩子的训练情况，共同促进孩子的健康成长。

2. 提高教师业务水平：虽然 AI 技术为体育教学带来了诸多便利，但其本身还存在一定的局限性。只有教师的专业素养提升了，才能更好地与 AI 技术相结合，实现优势互补。因此，未来应加强对教师的专业培训，提升他们的业务水平，使他们能够更好地指导学生进行体育锻炼。

3. 优化 AI 上课的局限性：AI 上课虽然具有诸多优势，但也存在着一定的局限性。目前，很多体育项目在 AI 设计上还不够全面、不够细致，无法完全满足所有学生的需求。未来，可以进一步优化AI 上课的设计，使其更加贴合学生的实际需求，提供更加个性化、精细化的教学服务。同时，也可以探索将 AI 技术与其他教学手段相结合，形成更加多元化的教学模式。

作者简介：叶淳纯（1986.11），男，回族，浙江大学本科，中教一级，体育教学。