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人工智能在体育教学中的应用及未来展望(二)-洪岳博士

2023-08-16

1. 简介

       科技进步不仅会影响教学内容和方法的变化,还会改变教育、教育模式以及教育系统和组织的类型。目前,对于现代教育技术的实施,或者如何通过教育的整体重构来管理教育技术问题,利用现有的教育技术成果,最大限度地利用教育资源,提高教育效率,知之甚少。因此,研究教育技术是必不可少的。

       老少皆宜的教育应该为未来社会做好准备,帮助人类实现自我实现。人工智能时代的教育既是关注点,也是新机遇。新的学习途径正在开发,包括基于数字教科书的学习管理系统、通过大数据学习分析的定制学习、语音识别和语音合成的交互技术,以及通过自然语言处理(NLP)运行的助手聊天机器人。大多数人工智能技术在教育和教育政策中都有应用.利用人工智能的预测分析技术,通过学生评价、学习水平预测、学业持续性或停学预测,为有问题的学生提供特殊支持;因此,必须将它们纳入未来教育的准备工作。

       人工智能从发展之初就引发了人们的想象和向往,科技从理念、方法、技术等方面广泛渗透到生活的各个领域。人工智能作为计算机科学的一个领域,有着众多的应用领域和研究主题。体育教育技术属于体育、教育、计算机科学等领域。人工智能可能为体育教育技术发展中的实际问题提供解决方案。因此,应该通过调查信息和通信、计算机网络和互联网技术来制定更具体的人工智能研究目标和主题。

       体育(PE)是促进人的全面发展的重要学校学科。现代教育中包括人工智能在内的技术使用在理论上丰富了教育内容,改变了人们对教育的看法,并影响了传统教育模式的变化。人工智能也有潜力提高学习者教育的实用性,重构体育,促进持续发展。然而,尽管 AI 在为未来的教育系统做准备方面很重要,但迄今为止关于将 AI 应用于 PE 的研究很少。

        因此,本研究旨在根据人工智能的概念化和研究领域,确定人工智能在 PE 中的原理和应用。该研究旨在回答以下研究问题:AI 的基本概念和原理是什么,以及如何利用这些基本原理将 AI 应用于 PE?


2. AI在PE中的应用

       AI 最初用于游戏和数学原理,但现在已经普及。AI 应用在现代 PE 中的效用正变得越来越清晰,因为它们结合了相关领域 AI发展所建立的新概念和理论。

       因此,随着人工智能与其他领域的融合,形成了适合这一目的的基础理论体系,人工智能在体育教育中具有继续发展的潜力。因此,加强人工智能基础理论体系的研究,可为现代体育领域的生存和发展提供基础。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体育课程、人工智能和知识提供、人工智能和学习者评估和咨询,以及人工智能发展背景下未来体育教师所需的专业素养和角色。


3. 人工智能的概念和实现人工智能的技术

    “AI”一词包含许多所谓的“智能”技术。本章描述了人工智能的概念、研究领域和用于实现它的技术。

3.1. 人工智能的概念

       人工智能通过计算机算法实现人类的学习、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完成的任务。这使计算机能够模仿智能人类行为。根据 Russell 和 Norving的说法,AI 是机器或计算机智能,涵盖各种学习发生的子学科领域,能够执行“特定任务,例如下棋、证明数学理论、写诗和诊断疾病”。尼尔森将AI定义为复制人类智能的整个算法组合,声称AI包含了信息处理智能理论的构建。也就是说,在人工智能中,原始数据通过计算机的控制设备进行过滤,从而创造意义,并最终处理成能够满足用户需求的数据。

       人工智能可以执行自动化任务,更快、更有效地执行任务,支持更好的决策制定,并最终实现无人值守的自动化决策过程。AI 模仿人类的感官、思想和行为。“Sense”可以使用感官AI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。“思考”可以通过使用认知人工智能的机器学习和深度学习算法来复制,“行动”可以从人类复制来使用执行人工智能来创建自然语言。所有这些人工智能形态都可以通过人工智能分析、对话服务、智能研究、智能推荐方案来实现。


4.1. 人工智能和定制体育课

4.1.1. 自然语言处理

       在全球范围内,现行的学校制度是工业化时代的产物,旨在为所有公民提供受教育的权利。在引入学制之前,教育是只有特权阶级才能享受的东西。学校系统为民主的实现做出了巨大贡献,因为它使所有公民都能从教育中受益。然而,在为全民创建教育体系的过程中,一种有价值的教育形式被放弃了:在设计我们称之为学校的大众教育时,建立了标准化的学校结构,其中一名教师负责教育多名学生。这种结构将课程和评估置于提供者而非学习者的手中.

       为了使学习有效,必须相应地诊断每个学习者的兴趣和性向的特征,以及他们的学术历史、水平和学习速度。然而,在学校里,课程是根据预先制定的课程进行的,并且只根据结果进行评估。自引入学校系统以来,这一直是一个结构性和系统性问题。作为补偿,已经努力以各种方式改变课堂结构,但学生在课堂环境中的疏远仍然是一个未解决的问题。

       定制体育课是指提供教学支持,为学生提供最适合的体育学习体验,综合考虑学习者个体的身体状况、体育活动成就水平、心理特征和家庭环境。因此,可以假设所有学生都可以通过定制体育实现自己的目标。类。大众教育的问题是未来要克服的重要问题。


4.1.2. 使用人工智能技术个性化 PE

       适应性学习和定制教育将学习者和学习类型都考虑在内,已成为在教育环境中应用 AI 研究的主要兴趣,这表明AI的使用在教育旨在满足学习者的要求,并为他们提供他们喜欢的学习机会。

       定制化体育是综合考虑学习者身体、心理和社会等多种特征的体育,可分为差异化、个性化和个性化体育。差异化体育是指小班授课,虽然教育内容和学习者的目标相同,但在选择教学方法时会考虑学习者的学习速度和先前学习的程度。个性化课程涉及向学习者教授个性化课程,其中学习是根据他们的水平和需求量身定制的。个性化课程具有不同的教育目标、内容和教学方法,具体取决于个体学习者。

       对于融入和实施人工智能的定制体育课程,不仅要在学校系统上进行改进和发展,还应在学校的环境方面进行改进和发展,例如运动器材和体育馆。这种变化应侧重于“教学过程”。需要转向灵活的学校系统,这意味着应该建立一个灵活的教学系统,以适应为学习者设置适合他们的成就水平和学习速度的体育活动,同时考虑到学习者的认知和身体发育水平之间的差异。这将使各种学习方法能够反映个别学习者的需求和学习成果。但在集体球赛或专题研习中,必须保持年级水平,需要与其他同学合作。

       对于以学习者为中心的定制体育课,应通过实证评估客观地衡量学习者个体的身体状况、身体活动成就水平和心理特征。感官人工智能可以根据个人的身体状况客观地衡量身体活动的成就水平,使他们能够基于面部识别和语音分析,以及身体活动图像和视频的分析来识别他们。然后可以使用认知人工智能在机器学习和深度学习平台上分析这些测量数据,为学习者提供科学的评估和反馈。这种方法还可以使用执行 AI 的自然语言与学习者互动,让学习者诊断和发展他们的表现水平和改进。