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人工智能在体育教学中的应用及未来展望(一)-洪岳博士

2023-08-16

1.简介

      一个常见的科幻电影比喻已经成为当今人工智能的一个关键功能:用户已经开始与基于人工智能的硬件和软件技术进行交互,基于人工智能应用程序已经成为日常生活的一部分。Housman认为,人工智能有两种能力:它可以通过预测人类分类数据的结果来产生重复任务,并通过使用人类开发的算法解决问题来像人类一样做出决策。人工智能通过重复执行任务来学习给定的命令,并通过提供替代方案为人类创建决策路径。

      科学技术进步不仅影响教学内容和方法的变化,还改变了教育、教育模式以及教育系统和组织的类型。目前,人们对现代教育技术的实施,或者如何管理教育技术问题,利用现有的教育技术成果,最大限度地利用教育资源,并通过教育的整体重建来提高教育效率知之甚少。因此,研究教育技术至关重要。


2.方法和研究过程

       本研究旨在根据人工智能的概念化和确定的研究领域,深入分析人工智能对体育技术的适用性,推导体育背景下的人工智能利用方法。为了实现这些目标,本研究首先对人工智能的理念及其实现所用的技术进行了文献综述。

       文献综述包括以下搜索和选择论文的过程。在这项研究中,搜索引擎谷歌学者和研究信息共享服务(RISS)被用来寻找来源。在论文选择过程中,研究的日期、语言、参与者、研究设计和地理位置没有受到特别限制。搜索的关键词是人工智能、机器学习、深度学习、教育、体育、体育教育和定制教育的组合。此外,对于搜索引擎返回的论文,还搜索了参考文献和相关论文的列表。这次搜索显示,关于在体育运动中使用人工智能的论文非常罕见。


3.人工智能的概念和用于实现人工智能的技术

       人工智能在计算机算法中实现了人类的学习、推理和感知能力,以及理解自然语言的能力。它是计算机科学和信息技术的一个分支,研究计算机如何思考、学习和自我发展以前认为只有通过人类智能才能实现的任务。这使计算机能够模仿人类的智能行为。根据Russell和Norving的观点,人工智能是一种机器或计算机智能,涵盖了学习的各个子学科领域,能够执行“特定任务,如下棋、证明数学理论、写诗和诊断疾病”。Nilsson将人工智能定义为复制人类智能的整个算法组成,声称人工智能包含了信息处理智能理论的构建。也就是说,在人工智能中,原始数据由计算机的控制设备过滤,从而产生意义,并最终作为满足用户需求的数据进行处理。

       人工智能可以执行自动化任务,更快、更有效地执行任务,支持更好的决策,并最终在没有人类的情况下实现决策过程的自动化。人工智能模仿人类的感官、思想和行动。“感官”可以用来使用感官人工智能分析图像和视频,它可以模仿人类进行面部识别、语音分析和文本分析的能力。使用认知人工智能可以通过机器学习和深度学习算法复制“思考”,使用执行人工智能可以在创建自然语言时复制“行动”。所有这些人工智能形式都可以通过人工智能分析、对话服务、智能研究和智能推荐解决方案来实现。

      专家系统

      该系统的设计目的是在将专家的知识、经验和技能输入计算机时,提供与专家相同的解决问题的技能。它使计算机能够取代人类执行某些专业任务(医学诊断、法律判断、化学结构估计等),是第一个被开发的人工智能领域。

      图像/语音识别

      图像和语音识别利用人工智能来分析计算机摄像头收集的图像。它决定物体的性质或倾听人声,并将声音转换为句子。图像和语音识别是字符识别、机器人等领域的关键技术。

       虚拟现实

       虚拟现实是一种计算机模拟技术,可以创建和提供虚拟世界的体验。VR结合了计算机图形学、多媒体、人工智能、人机界面技术、动态设备网络、并行处理技术和其他信息技术的最新发展,创造了虚拟世界的体验。它激发了人们接受信息的欲望,从而产生了新的想法。虚拟现实在体育运动中的应用侧重于利用其功能建立人工智能“专家”系统,例如规定基于运动的专家系统,以及利用虚拟现实的三维空间建立基于人类身体活动的运动模型。VR技术不仅可以用来模拟现实世界,还可以超越现实世界,促进真实用户的感知。使用虚拟现实,学生可以更好地理解和掌握教育内容。


4.人工智能在体育运动中的应用

       人工智能最初用于游戏和数学原理,但现在已经普及。人工智能应用在现代体育中的效用越来越明显,因为它们结合了相关领域人工智能发展所建立的新概念和理论。

       因此,人工智能有潜力在体育领域继续发展,因为它已经发展出了适合这一目的的基本理论体系,并与其他领域相融合。因此,加强对人工智能基础理论体系的研究,可以为现代体育领域的生存和发展奠定基础。本章旨在将人工智能应用于体育领域,考虑人工智能和定制的体育课程、人工智能和知识提供、人工智能与学习者评估和咨询,以及未来体育教师在人工智能发展背景下所需的专业精神和角色。

      人工智能技术的出现有望给人类生活的各个方面带来变化。体育领域预计将发生许多变化,随着配备人工智能的计算机比人类更善于组织和传递信息,偏离信息提供者角色的体育教师的角色可能会被强调。否则,人工智能体育教师提供的高能力水平可能会导致体育教学作为一种人类职业的消失。

       除了创建和修改计算机算法的教育外,人工智能时代可能会强调关注最人性化的内容和活动,从而定义教师的角色和专业知识。因此,未来人工智能时代的体育老师将教学生使用人工智能机器无法作为主要学习内容的最基本的人类活动。未来的体育老师将与学生讨论“体育健康生活”,思考“体育精神的本质”和“体育的教训”,探索“世界应该通过体育运动走向的方向”

       未来的体育老师将被要求与学生进行情感互动,并担任管理员,确保机器正常工作。人类作为知识信使的作用将会减少。然而,帮助学生自主学习和创造体育活动的教师的作用将变得更加重要。


5.讨论

       体育运动是人类全面发展的重要组成部分。技术在现代体育中的应用可以从理论上丰富教育内容,促进对体育的认知和传统教育模式的改变,并具有现实效果,重组体育,促进体育的持续发展。随着教育模式、可视化和重复性的本质,由于人工智能在体育运动中的应用,体育将有一个更光明的未来。要准确理解人工智能,首先需要考虑技术给体育和科技创新带来的机遇和挑战的动态作用。人工智能不仅可以是现代体育创新的产物,而且必须是人类综合能力和想象力的综合体。因此,人工智能促进了人类的创造性思维和能力,并更突出地反映了其价值。这些技术的应用无疑将影响现代PE工程的发展。体育运动需要人工智能的主要原因有三。首先,体育运动不再只是在操场上进行。随着AR、VR和物联网等技术的发展,以前对PE的限制已经取消。学生现在可以不受限制地参加他们想要的体育课。其次,可以实现个性化学习和定制化教育,以提高学生的学习成绩。人工智能非常有效地识别每个学生的运动能力,实时汇编数据并给出反馈,以产生最佳结果。第三,人工智能提供了各种学习工具来诱导学生的兴趣并保持他们的学习动机。因此,有必要开发和推广人工智能服务,使学习者和教授都对由此带来的学习成绩提高感到满意。

       基于人工智能的体育从学习者、教育者和教育工作三个方面进行了总结。人工智能帮助学习者收集数据、分析基础知识并进行可视化,使他们能够花更多时间进行高水平的体育活动、实践和虚拟体验,以及教育工作者和学习者之间的互动。人工智能通过向教育工作者报告实时课堂状态并为学习者的问题提供各种替代方案来支持教育工作者的决策。它还有效地协助教育工作者进行评估和学习管理。最后,人工智能通过有效协助和减少花在行政工作上的时间来帮助教师,帮助他们在提高教学质量上投入更多时间。

       信息服务教育使体育教师能够广泛选择基于多媒体和网络通信的体育技术,并通过积极开发和应用信息资源来创造优化的体育。在信息技术环境下,体育教师不仅需要现代技术,还需要新的概念和理论来全面重新审视他们的教学方法。在现代体育教学中运用技术是实现体育教育现代化的关键。因此,人们对知识、人才、教育的态度、体育教师对学生的看法、研究理念、课堂观念和评价以及教育理念的转变,有助于在信息时代培养高质量、创新的体育人才。

       此外,在信息时代,体育教师利用教育技术的能力必须处于教育技术理论的知识、方法、应用和评价的整体水平。这包括体育技术的基本知识和技能、他们使用体育技术解决问题的能力、对体育技术的认可态度、社会责任等。因此,体育技术是体育领域的突破。体育新概念的确立、体育模式的创新以及体育体制内的改革都不能与体育技术分开解释。因此,体育领域的每一个人,包括教师、学生、体育经理和体育技术专家,都应该能够利用体育工程来进一步促进体育创新。