核心素养导向下数智赋能高中体能教学实践研究
——以十一年级《体能：爆发力》教学为例

上海市中国中学  季永刚

摘要：随着教育数字化转型与 “双新”的深化推进，体育教育正经历从经验教学向数据驱动的深刻变革。体能作为高中体育与健康课程必修必学内容，它是学习专项运动技能的基础，也是发展运动能力的必备条件之一；而爆发力作为体能内容之一，对提升运动表现和快速反应具有极其重要作用，但是在教学中普遍存在发力脱节、强度难控、反馈滞后的困境，难以有效落实育人目标。基于此，本研究以十一年级技巧啦啦操专项体能爆发力教学为例，根据“学-练-赛-评”一体化教学理念，将智能姿态识别软件、力量测速设备、智能书写笔、AI智能体及心率手环等运用课堂，教学实践表明：数智赋能体能教学，实现动作轨迹可视化，发力速度数据化、学习内容个性化、运动负荷精准化，评价多元化，学生专项动作规范性与爆发力水平显著提升，体技融合专项能力、高阶思维、团队协作和自信表达能力、健康行为等核心素养真正落地课堂。

关键词：核心素养；数智赋能；体能；爆发力；“学-练-赛-评”

一、问题的提出

随着《中国教育现代化2035》的颁布与教育数字化战略行动的全面实施，数智技术与教育教学的深度融合已成为新时代教育改革的必然趋势。《普通高中体育与健康课程标准（2017年版2020年修订）》首次将“体能”以1个学分、18课时的独立模块纳入必修必学内容，标志着体能教学从边缘化的辅助练习跃升为落实立德树人根本任务的核心课程^【1】。《新课标》明确提出，体育与健康学科核心素养包括运动能力、健康行为和体育品德，要求在教学中创设复杂情境，引导学生运用结构化的知识和技能解决实际问题。

体能作为高中体育与健康课程必修必学内容，它是学习专项运动技能的基础，也是发展运动能力的必备条件之一；而爆发力作为体能内容之一，对提升运动表现和快速反应具有极其重要作用。然而，体能教学中普遍存在专项性不足、体能与技术割裂、素养目标缺失等问题，爆发力教学中普遍存在三大痛点：第一，发力脱节，爆发力动作具有瞬时性与多关节联动特征，教师肉眼无法精准捕捉屈膝角度、发力顺序等瞬时偏差，导致过程性监测缺失；第二，强度难控，《新课标》要求体能练习时班级平均心率须达到140-160次/分钟，传统教学仅凭教师经验估计，易造成无效训练或过度训练；第三，反馈滞后，常规教学下，教师无法给予每个学生即时反馈，学生只能依靠试误积累经验，学习效率低下^【2】。

技巧啦啦操是一项对爆发力要求极高的专项运动，其核心动作涉及双人及多人协同、瞬时发力小于0.3秒、精准度、安全性的特征，学生需在极短时间内完成托举与抛接，发力时机偏差0.1秒就可能导致动作失败或运动损伤，因此对教学反馈的精准性、负荷调控的科学性要求远高于通用体能项目。

本次研究对象，长期接受系统性肌肉力量基础训练，具备一定的力量储备。为贴合高中学生身心发展特点，保障爆发力练习的安全性与规范性，避免大负荷带来的运动损伤，本研究采用1RM最大重量的30%作为爆发力专项练习负荷。立足高中专项课教学实际，基于“学-练-赛-评”一体化教学，探索数智化工具提升学生技巧啦啦操专项爆发力，落实核心素养的实践路径，为高中数智体能教学提供可复制、可推广的实践参考。

二、理论依据与实践框架

（一）核心素养导向的体能教学目标

体育学科核心素养是体育教学育人价值的集中体现，包含运动能力、健康行为、体育品德三个核心维度。在短课时体能教学中，教学目标不能局限于单纯的动作技能提升，更要在有限教学时长内同步完成技能提升与核心素养培育。运动能力要求学生掌握爆发力发力原理与科学训练方法；健康行为要求学生学会借助生理指标自主调控运动负荷；体育品德要求学生在团队协作、竞赛展示中形成规则意识、责任担当与合作精神。这就要求短课时教学必须突破传统经验式教学，走向精准化、科学化、协同化。

（二）数智赋能的核心价值

数智工具的核心作用是将传统教学中不可见的生物力学参数、生理负荷指标转化为可视化、可量化的数据，打破爆发力教学的“黑箱”状态^【3】。数智赋能的价值体现在三个层面：技术层面，通过智能姿态识别、力量测速设备、心率手环等工具，实时采集发力角度、发力速度、运动心率等数据，实现动作偏差即时矫正；组织层面，简化教学管理流程，让教师从单纯的动作示范者转变为数据引导者与个性化指导者，提升课堂教学效率；环境层面，契合国家教育数智转型政策导向，适配课堂教学场景，解决教学难以覆盖全体学生的痛点^【4】。

（三）“学-练-赛-评”一体化实践框架

“学-练-赛-评”一体化是新时代体育教学改革的核心框架，也是课堂教学高效运行的关键支撑。“学”是基础，聚焦发力原理与动作规范的认知建构；“练”是核心，注重在科学负荷下的动作巩固与能力提升；“赛”是升华，在真实专项情境中检验协同发力能力；“评”是保障，贯穿教学全过程实现诊断与激励。数智工具作为技术纽带，将四个环节无缝串联，在40分钟课堂教学内形成“预习-探究-练习-竞赛-评价”的完整闭环。

三、数智化赋能教学实践

本研究以30名高二学生为实践对象，学生长期接受系统性肌肉力量基础训练，具备一定的力量储备。为贴合高中学生身心发展特点，保障爆发力练习的安全性与规范性，研究统一采用1RM最大重量30%作为爆发力专项练习负荷。实践周期为8课时，教学流程设计如下：

表1  数智工具配置与功能定位

（一）学：自主预习与探究式学习

课前自主预习。通过数智教学平台推送药球抛掷动作示范微课、爆发力原理讲解视频及预习自测题，平台自动记录学生观看时长与自测成绩，生成学情画像，为课中分层教学提供依据。

课中探究学习，围绕“如何做到自下而上的快速发力”这一核心问题，设计三层递进式探究活动，引导学生经历“提出问题-实践验证-数据分析-得出结论”的科学探究全过程：

第一层：屈膝角度与爆发力的关系。学生两人一组，用智能姿态识别软件拍摄不同屈膝角度的药球抛接动作，用智能书写笔记录对应抛掷高度。AI智能体自动汇总全班数据，生成“屈膝角度与抛掷高度分布”柱状图（见图1）。学生通过数据自主得出结论：90°-120°是产生最大爆发力的合理屈膝区间，低于或高于此区间，抛掷高度均明显下降。

图1 屈膝角度与抛掷高度分布

第二层：发力速度与爆发力的关系。在固定屈膝角度与负重的前提下，学生用力量测速设备测量不同发力速度对应的抛掷高度，结合物理课上抛运动原理，自主验证“发力速度越快，抛掷高度越高”的规律，实现跨学科知识的主动建构^【5】。

第三层：多种器械的发力迁移。学生通过智能体检索杠铃、炮筒、壶铃等器械的爆发力训练方法，自主筛选符合“合理角度与快速发力”核心逻辑的动作，开展分组练习，实现专项技能的迁移应用。

本环节的核心价值在于：学生全程参与数据采集与分析过程，培养了科学思维与数据素养，深化了对科学锻炼的理解，为健康行为的形成奠定认知基础。

（二）练：分层精准练习与实时数据反馈

根据课前学情画像与课中探究表现，将学生分为基础组、提升组、进阶组，布置差异化练习任务：基础组重点巩固90°—120°屈膝动作；提升组重点练习快速发力与力量传导；进阶组尝试多人协同器械练习。

练习过程中，三类数智工具同步发挥作用：智能姿态识别软件实时监测学生屈膝角度，偏离合理区间时同伴相互提示；力量测速设备实时语音播报抛掷速度，帮助学生建立"快发力"的动作意识；心率手环动态显示个人心率曲线，学生根据数据自主调整练习强度与休息时间，将心率维持在140—160次/分钟的有效强度区间。

教师从“示范者”转变为“引导者”，重点关注动作安全与个性化指导。学生根据实时数据自主调整动作与运动强度，逐步形成"安全锻炼、科学锻炼"的行为习惯。分层练习满足了学生的个性化需求，提升了学习积极性与自我效能感。

（三）赛：团队协同竞赛与数据化展示

围绕“如何在多人协同配合下提升全身爆发力”核心问题，设计“技巧啦啦操托举抛接组合竞赛”，包含三个递进环节：

协同探究：学生自由分组，运用AI智能体检索啦啦操托举配合技巧，开展器械协同练习感知多人发力节奏。

托举练习：逐步过渡到同伴负重托举练习，各组自主设计包含至少3个不同难度的托举抛接动作组合。

班级展示竞赛：各组进行班级展示，用智能姿态识别软件拍摄各组动作，用力量测速设备监测底座发力速度差值，实时展示各组数据表现。

竞赛过程中，各组自发形成“口令员”、“保护员”等角色分工，失误时共同观看视频回放分析问题，而非相互指责。安全规范与保护要求作为评分的重要维度，使学生的安全意识与规则意识在真实的竞赛情境中得到强化。

（四）评：多元智能评价与雷达图反馈

构建“自评—互评—AI智评—教师点评”四维评价体系。学生先进行自我反思，评价自己在动作规范、团队协作等方面的表现；各组运用智能书写笔在《综合评价表》上对其他小组进行互评，评价维度包括动作速度、屈膝角度、团队合作、协同配合、意志品质、责任意识、安全意识七项；智能书写笔自动上传评价数据，AI智能体生成“各小组表现雷达图”（见图2），直观呈现各组在不同维度的优势与不足；师生结合雷达图与课堂观察进行点评，明确改进方向，AI智能体根据每位学生数据推送个性化课后学练建议。

图2 各小组表现雷达图

这一评价体系的核心价值在于：评价过程客观、透明、即时，学生认同度高；互评环节促进学生间的相互学习与交流，增强集体凝聚力；个性化反馈让学生明确后续努力方向，实现“以评促学、以评促教”^【6】。

四、实践效果分析

本研究综合课堂观察、学生反思日志、小组互评记录及课后访谈等材料，并结合数智工具记录的客观数据，从动作规范度、运动负荷调控、核心素养发展三个维度进行分析。

表2  不同屈膝角度组抛掷高度增量T检验结果

（一）专项动作规范度与爆发力水平显著提升

数智化工具的实时反馈有效促进了学生动作规范度的改善。课堂观察发现，前两节课时，多数学生在药球抛掷时屈膝角度偏小(<90°)或偏大(>120°)，发力以膝关节为主导，缺乏自下而上的力量传导。借助智能姿态识别软件，学生可即时看到自己的屈膝角度数值，偏离合理区间时同伴给予提示。到第7-8节课时，绝大多数学生能够有意识地控制屈膝角度，动作模式从膝主导转变为髋-膝-踝协同发力。

表2的T检验结果从量化层面验证了上述改善趋势。组间对比显示，90°-120°组的高度增量（+0.94m）显著优于<90°组（+0.53m，p=0.0046，Cohen's d=1.45）和>120°组（+0.58m，p=0.0117，Cohen's d=1.26），差异均达大效应水平，排除了随机因素的可能。自身前后对比进一步表明，三组在干预后抛掷高度均较干预前有极显著提升（p<0.001），其中90°-120°组的增量幅度最大（+0.94m，t(9)=14.39，p<0.001），表明基于数据反馈的“合理屈膝区间”训练策略对爆发力提升效果最为明显。

此外，力量测速设备的速度反馈促使学生从关注“抛多高”转向关注“抛多快”，练习目的性显著增强。有学生在小组讨论中主动运用物理课所学的竖直上抛运动公式解释初速度与高度的关系，表现出跨学科知识迁移的意识。经过8课时练习，学生在技巧啦啦操托举抛接中的连贯性、协调性有所提升，发力时机更加精准，失误率呈下降趋势。

（二）运动负荷精准达标，健康行为意识初步形成

心率手环的实时显示功能有效帮助学生建立调控运动强度的意识。课堂观察发现，前两节课时，部分学生心率偏低（未进入有效强度区间），部分学生因过度兴奋导致心率过高。教师引导学生关注手环数值，讲解140—160次/分钟的中高强度区间标准后，学生逐步学会自主调节练习节奏。

表2心率数据显示：90°-120°组平均心率为143±7次/分钟，低于<90°组（149±8）和>120°组（152±9），组间差异达显著水平（p=0.0177）。这意味着，在同等练习负荷下，90°-120°的屈膝角度不仅能带来更大的爆发力提升，其生理成本反而更低，发力效率更高，身体付出的代价更小。这一发现为“合理屈膝角度”训练策略提供了生理学层面的佐证，也为健康行为意识的培养提供了直观的数据支撑。到第7-8节课时，学生已主动查看心率手环并据此调整练习节奏，在小组练习中相互提醒心率变化，表现出初步的自我调控能力。

（三）核心素养在多维互动中有效发展

科学思维与自主探究能力。学生在“探究屈膝角度与爆发力的关系”环节中，亲历“假设-实验-数据-结论”的完整探究过程。表2中90°-120°组显著优于其他两组的数据结论，并非来自教师讲授，而是学生通过自身数据采集与分析自主发现，知识的建构过程真实发生。有学生在总结中得出：原来体育课也可以像做物理实验一样有趣。

团队协作与体育品德。技巧啦啦操托举抛接竞赛要求学生多人协同配合，课堂观察记录到各组自发形成角色分工，失误时共同分析问题而非相互指责。这种团队责任感与互助精神，正是体育品德的具体体现。

规则意识与安全意识。竞赛环节依据数智化工具提供的客观数据进行自评与互评，评价过程公开透明，学生认同度较高。安全规范成为评分的重要维度，学生在练习前主动检查器械、练习中相互保护，安全意识明显增强。

五、结论与反思

（一）研究结论

1.数智工具对突破爆发力教学三大难题具有积极作用。智能姿态识别软件有助于解决发力脱节问题，使学生能够直观看到自己的屈膝角度并主动矫正；心率手环有助于实现强度可监控，引导学生依据心率数据调整练习节奏；力量测速设备与AI智能体即时反馈有效弥补了传统教学中反馈滞后的不足。

2.学生健康行为意识得到初步培养。经过8课时练习，多数学生能够主动关注心率、角度等数据，并在小组练习时相互提醒，表现出科学锻炼、安全锻炼的行为倾向。

3.核心素养在多维互动中得到发展。在探究、练习、竞赛、评价各环节中，学生的科学思维、团队协作、规则意识等均有积极表现，体现了健身育人的课程价值。

（二）挑战与展望

数智赋能中学体育教学展现出较大潜力，但在推广中仍面临挑战：部分智能设备对复杂体育场景的适配度有待提高，校际数智基建存在不平衡。部分体育教师缺乏将数据分析与教学设计深度融合的能力，易陷入“为用技术而用技术”的形式主义^【7】。最后是数据安全与隐私保护，学生生理与运动数据的采集、存储与使用需要建立严格的规范与防护机制。

推进数智技术赋能中学体育教学，需要从多维度发力：探索或研发更契合中学体育教学实际的轻量化、高精度智能设备；构建系统的体育教师数智素养培训体系，提升教师的人机协同教学能力；健全数智评价体系与数据治理机制，确保数据安全。随着人工智能大模型、AR等技术的不断成熟，未来的体育课堂将更加智能化、个性化与全息化，将持续为培养身心健康、全面发展的新时代人才提供更强劲的动力。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中体育与健康课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2] 王健，马德浩.数智化技术赋能高中体能教学的实践路径研究[J].北京体育大学学报，2022，45(8)：112-118.

[3] 孙国保.智慧体育教学：功能价值、风险反思及未来方向[J].体育文化导刊，2023(08)：96-103.

[4] 翁逸蓉."素养、内容、方法、评价"四阶赋能大单元作业设计的研究[J].浙江考试，2024(03)：44-49.

[5] 王洋.走向高阶教学：新时代教学改革的一种路向[J].上海课程教学研究，2023(05)：3-5+15.

[6] 林莉.丁奕。数智赋能中学体育"教—学—评"一体化的策略研究[J].福建教育，2025(06)：121-124.

[7] 尹志华，降佳俊，刘皓晖，等.体育教师数智素养高质量培育路径研究[J].天津体育学院学报，2025，40(05)：497-505.