希沃智能體育解決方案

希沃智能體育解決方案廣州視睿電子科技有限公司目錄一、背景概述 4二、現(xiàn)狀分析 52.1. 人工記錄統(tǒng)計，效率低下 52.2. 無法追溯過程，效果不佳 5三、預期效果 63.1. 提高體測精準度 63.2. 實現(xiàn)常態(tài)化體測 6四、方案優(yōu)勢 74.1. 多維數(shù)據(jù)，精準分析 74.2. 多元場景，常態(tài)應用 74.3. 智能交互，簡易操作 74.4. 即時反饋，智能追溯 74.5. 一次部署，維護便捷 84.6. 本地數(shù)據(jù)，安全可靠 8五、方案設計 85.1. 整體設計 85.2. 交互智能平板 95.3. AI體測采集端：室內(nèi)攝像頭 155.4. AI體測采集端：室外攝像頭 165.5. AI體測運算端：智慧體測服務器 175.6. 智能體育教學系統(tǒng) 17六、方案清單 226.1. 室內(nèi)場館AI體測清單 226.2. 室外場地AI體測清單 23背景概述全面教育素質(zhì)時代已到來，縱觀近幾年，我國也相繼出臺政策支持素質(zhì)教育全面發(fā)展，支持在新技術環(huán)境下的體育教學創(chuàng)新。2019年6月政府頒布《關于實施健康中國行動的意見》，意見要求實施中小學健康促進行動。中小學校按規(guī)定開齊開足體育與健康課程。把學生體質(zhì)健康狀況納入對學校的績效考核，將體育納入高中學業(yè)水平測試。到2022年和2030年，國家學生體質(zhì)健康標準達標優(yōu)良率分別達到50%及以上和60%及以上。2019年9月政府頒布《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》，指出，嚴把考試和畢業(yè)出口關，堅決取消畢業(yè)前補考等“清考”行為，不能達到《國家學生體質(zhì)健康標準》合格要求者不能畢業(yè)。2019年12月云南省教育廳發(fā)布《關于進一步深化高中階段學?？荚囌猩贫雀母锏膶嵤┮庖姟?，將國家《義務教育課程設置實驗方案》設定的科目全部納入云南初中學業(yè)水平考試范圍，全科開考，共計14門，總分700分。各學科分值分配為：語文、數(shù)學、英語、體育各100分。同年年國務院頒布并頒布實施了《中共中央國務院關于深化教育教學改革全面提高義務教育質(zhì)量的意見》，意見中規(guī)定了“讓每位學生掌握1至2項運動技能”的具體目標；2020年9月，教育部頒布《體育總局教育部關于印發(fā)深化體教融合促進青少年健康發(fā)展意見的通知體發(fā)〔2020〕1號》，指出需要健全學校體育相關法律體系，修訂《學校體育工作條例》。教育部、體育總局共同制定學校體育標準。教育部門要會同體育、衛(wèi)生健康部門加強對學校體育教學、課余訓練、競賽、學生體質(zhì)健康監(jiān)測的評估、指導和監(jiān)督。將體育科目納入初、高中學業(yè)水平考試范圍，納入中考計分科目，科學確定并逐步提高分值，啟動體育素養(yǎng)在高校招生中的使用研究。現(xiàn)狀分析當下我國體育教育存在體育教育師資不足、體育教師工作負荷沉重、體育教育教學資源及發(fā)展不均衡、體育教育智慧化程度低、學生體育學科數(shù)據(jù)量少、數(shù)據(jù)單一等問題，急迫的需要通過智慧化升級的方式提升教育主管部門體育教育智慧服務的能力，通過總結(jié)提煉，以下將從兩大方面分析學校在體育教學面臨的問題：人工記錄統(tǒng)計，效率低下傳統(tǒng)體測采用人工記錄的方法，耗費過多的人力、物力。一般先通過教師編輯打印各班的體測信息表，再進行測試、記錄、創(chuàng)建表格記錄上傳等一系列人工操作，最后錄入教務系統(tǒng)，過程麻煩，操作流程繁瑣，導致效率低下；而且在操作過程中容易出現(xiàn)遺漏、填錯等情況，準確度難以保證。無法追溯過程，效果不佳傳統(tǒng)測試設備只能獲得最終的測試成績，不能獲得測試的過程數(shù)據(jù)。以體育訓練和測評中，往往是由老師通過人工監(jiān)考的方式，對學生運動結(jié)果進行判斷，從而得出學生成績，難以判斷學生每個動作是否規(guī)范、體育動作是否達標等系列問題，學生做體育訓練的動作標準性和訓練效果均得不到保證，老師缺乏過程數(shù)據(jù)對比，很難為每個學生設計出針對性的訓練計劃，學生體育成績自然無法有效提高。新時代的體育測評重視過程性評價與結(jié)果性評價相結(jié)合，而學生在運動中的過程數(shù)據(jù)是不容忽視的，這些過程數(shù)據(jù)正是體育教學訓練中老師和教練員最需要的數(shù)據(jù)，對體測的最終成績也有不同幅度的影響。預期效果提高體測精準度智能體育系統(tǒng)使用圖像識別技術實現(xiàn)了自動化的體育訓練和教學，能自動計算運動成績，分析學生的技術、體能等數(shù)據(jù)，并給出針對性的點評。從身份識別、成績測量、判定動作達標度、輸出成績和鍛煉建議，整個過程是全自動、無人為監(jiān)管的，解放教師繁瑣統(tǒng)計，降低了體育老師的工作負荷，讓體育教學更高效，體測結(jié)果更精準，也保障了測試和比賽的公正公平，助力學生訓練及考試效率大幅度提升，實現(xiàn)了體育測試的科學性、高效性和準確性。實現(xiàn)常態(tài)化體測活動區(qū)域配套希沃交互智能平板與攝像頭監(jiān)測，高效完成測試數(shù)據(jù)的收集與傳輸，通過動作捕捉，令起跳、轉(zhuǎn)身、晃動、加速度等運動過程表現(xiàn)數(shù)字化，測評更全面。自動感知學生運動過程、實時采集、實時反饋、自動匯總分析，形成校內(nèi)過程性評價結(jié)果，為每一位學生建設可追溯的學生體育素養(yǎng)個性化檔案；對于體育教師而言，可以通過各種設備對運動、比賽情況進行實時監(jiān)控、收集數(shù)據(jù)、精準分析，從而改進訓練計劃，減輕體育教師教師負擔，全面提高學生運動水平；科學支撐教育主管部門實施針對性的實踐干預，支撐進一步通過干預方法、內(nèi)容和結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整、優(yōu)化體育素養(yǎng)提升的干預策略，真正幫助個體在良性循環(huán)中不斷發(fā)展，促進中小學生的體育素養(yǎng)不斷提升；從而幫助教育主管部門提升智慧化服務水平，全面提升素質(zhì)教育品質(zhì)，可有效地幫助教育主管部門提供高質(zhì)量體育教學、校內(nèi)體育學科評價、校內(nèi)體育學科考試、高水平運動隊選拔、體育中高考等體育教育智慧化服務；有效解決傳統(tǒng)體育教學“難量化、難記錄、難監(jiān)督、難分析”的問題，實現(xiàn)常態(tài)化體育教學與測評，提高學校體育信息化水平，滿足體育教學管理智能化、教學過程數(shù)字化和可視化。方案優(yōu)勢多維數(shù)據(jù)，精準分析體育測評數(shù)據(jù)多維度呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)豐富，不僅包含個人、小組、班級數(shù)據(jù)，還有整體校園數(shù)據(jù)。除學生成績外，提供更多學生運動指標數(shù)據(jù)，服務體育學科精準教學；教師可以實時掌握學生身體情況，更好為學生制定或調(diào)整訓練計劃，來幫助學生完成訓練目標；區(qū)域體育學科大數(shù)據(jù)平臺，為體育學科科研工作提供科學支撐。多元場景，常態(tài)應用算法及軟件產(chǎn)品，靈活支撐及執(zhí)行各地考試規(guī)范（比如，跑步?jīng)_刺時刻以學生軀干跨線為計分標準）；不僅滿足日常體育教學、體育訓練測試，也可以滿足體育考試等場景。智能交互，簡易操作操作簡單便捷，學校教師開啟項目即可全程自動測試，運動前狀態(tài)提示，運動中數(shù)據(jù)采集，運動后數(shù)據(jù)分析呈現(xiàn)，減少人力學習成本；語音、視頻智能交互，體育訓練變得像在玩游戲一樣有趣，每次運動能夠得到即時反饋，看到自己的成績和動作標準程度，進而調(diào)整自己達到更好的成績；學生排名實時動態(tài)呈現(xiàn)，充分激發(fā)學生參與運動的興趣，激發(fā)學生競技精神。即時反饋，智能追溯系統(tǒng)自動反饋學生訓練成績，學生可即時知道自己的體育情況；此外，訓練過程可追溯回看，輸入學生信息即可獲取學生測試圖片及運動視頻，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過回顧視頻，查看各項運動薄弱點，以便進行針對性提高訓練。一次部署，維護便捷基于視頻分析的智能體育產(chǎn)品，一次部署，常態(tài)化使用，維護便捷，通過軟件版本迭代更新。本地數(shù)據(jù)，安全可靠無法獲取且不接觸到用戶數(shù)據(jù)，學生數(shù)據(jù)保存在學校（教育局）局域網(wǎng)，僅支持學校、教育局通過私有云部署查看學生的體測數(shù)據(jù)，保證信息安全。方案設計整體設計希沃智能體育解決方案，基于人工智能及物聯(lián)網(wǎng)技術，采用AI人工智能運動圖像識別技術，通過攝像頭捕捉，結(jié)合AI算法，實現(xiàn)運動數(shù)據(jù)的采集和處理，滿足體育學科高質(zhì)量（精準）教學、體育學科校內(nèi)評價（過程性評價、階段性評價、學生體質(zhì)健康監(jiān)測、校內(nèi)模擬考場）、體育學科校內(nèi)訓練（課間、課后自主訓練）、學校高水平運動隊選拔、體育學科中（高）考場等學校場景。圖表1方案整體設計圖交互智能平板圖表2交互智能平板精益系列86英寸4K超清屏幕顯示交互智能平板全系列為4K超清分辨率屏幕，全面升級視覺體驗。LED液晶屏采用鋁合金面框，四周無銳角設計?？紤]到課間孩子打鬧以及老師的頻繁操作，希沃在細節(jié)上耐心打磨，使機器安全可靠，為用戶提供更安全的使用環(huán)境。圖表34K高清體驗有效阻擋有害藍光采用防眩鋼化玻璃，硬度達莫氏7級，有助于保護師生視力與人身安全。用眼健康一直是學生/教師身心健康中非常重要的一部分。因此，希沃聯(lián)合國家級質(zhì)檢機構(gòu)，共同制定了一體機視覺健康認證技術規(guī)范?？紤]到便捷化的使用，用戶只需在前置物理按鍵一鍵開啟“護眼模式“，即可有效阻擋有害藍光，減輕視覺疲勞。圖表4一鍵護眼20點屏幕觸控書寫觸控精度升級，3mm超低書寫高度，最小可識別2mm的高精度觸控（數(shù)據(jù)來源于希沃實驗室），書寫體驗大幅提升；自主研發(fā)紅外觸摸技術，屏幕觸控點數(shù)高達20點，滿足多人同時書寫需求。圖表5多點觸控一體化集成側(cè)置教學場景中提供常用接口（如HDMI、VGA、USB等），方便各種設備接入，滿足不同教學模式。前置DBX音效，環(huán)繞立體音質(zhì)，營造沉浸式學習體驗。隱藏式前置天線，有效解決天線被遮擋問題，讓信號更穩(wěn)定、通暢。一體機集成的兩段式前置攝像頭，可掃描二維碼讀取學科資料；配合集控軟件，實現(xiàn)遠程巡課。前置一鍵簡易錄按鍵，配合內(nèi)置的拾音麥克風，可實現(xiàn)同步錄屏、錄音，清晰錄制老師的教學閃光點。圖表6多功能合一全系統(tǒng)自檢設計具有硬件埋點功能，自研全模塊硬件自檢設計，通過按鍵可調(diào)出硬件自檢功能，實現(xiàn)各個功能模塊的問題排查，包括屏幕、主板、電源、觸控、前置接口小板、PC模組接口等。故障排查一目了然，問題解決準確高效。圖表7設備自檢備授課軟件——希沃白板5希沃白板5是一款針對基礎教學的備授課工具，備課端追求易用、高效，授課端強調(diào)互動、有趣。還可搭配希沃周邊產(chǎn)品，提升學生學習興趣，幫助老師實時掌握進度，提升授課效率。其具有以下功能：課件一鍵上傳下載實時同步課件上傳云端，教師無需攜帶U盤即可隨時一鍵下載課件進行授課。圖表8希沃白板5校本資源庫以學校為單位構(gòu)建校本資源庫，課件可在庫中進行分享傳閱評分。圖表9校本資源共享學科工具智能推送專用工具，滿足教師備授課需求，自定義授課界面，滿足不同學科教師需求。圖表10多種學科工具課堂活動輕松創(chuàng)建互動課堂，教師學生共同參與，用游戲化教學方式提升學生融入度，增強學生學習欲望。圖表11多種課堂活動AI體測采集端：室內(nèi)攝像頭POE供電一根線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、供電，最簡化線路鋪設，解決線多雜亂問題。4K超清高清攝像，適應不同場地不同攝像距離，解決機型多而雜問題。單機雙景攝像機可輸出兩路視頻流，分別對應全景和特寫，能高效的完成對全局畫面捕捉，和需要關注的細節(jié)的特寫。圖表12室內(nèi)攝像頭AI體測采集端：室外攝像頭POE供電一根線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、供電，最簡化線路鋪設，解決線多雜亂問題IP67等第防塵防水7級防水，無懼風雨，安防級別防護，保證使用壽命。高幀率攝像高幀率攝像，清晰捕捉運動瞬間圖表13室外攝像頭AI體測運算端：智慧體測服務器智慧體測服務器，集成網(wǎng)絡、計算、存儲、應用核心能力為一體的開放平臺，就近提供計算服務。其應用程序在邊緣側(cè)發(fā)起，產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡服務響應，滿足教育信息化的實時業(yè)務、校園數(shù)據(jù)、應用智能、信息安全與隱私保護等方面的關鍵需求。邊緣計算邊緣計算拓展云計算的邊界，通過云計算與邊緣計算的融合，進一步拓展及延伸產(chǎn)品豐富度。數(shù)據(jù)本地存儲校園智能設備運行數(shù)據(jù)本地化存儲，保證所有數(shù)據(jù)不丟失不外泄。雙備份雙保險邊緣服務管理AC自帶雙備份，保證數(shù)據(jù)的高可靠。智能體育教學系統(tǒng)主頁面智能體育教學系統(tǒng)操作便捷，通過網(wǎng)頁端即可登錄進行操作，方便教師實時查看學生運動數(shù)據(jù)和結(jié)果。在主頁面中，根據(jù)應用場景，主要分為訓練和考試兩大板塊；根據(jù)功能細化，還可分為訓練成績、訓練報表、考試成績、考試報表、考試管理和系統(tǒng)設置。圖表14智能體育教學系統(tǒng)主頁面訓練在訓練板塊中，可以看到學生在每個運動項目中全部過程的數(shù)據(jù)，幫助學生更直觀的了解自己，方便教師及時發(fā)現(xiàn)學生單個運動項目薄弱點，以便及時調(diào)整體育教學計劃，提高學生運動成績，更好地提高學生運動成績和效果。在訓練板塊中，除了可以實時看到當前測試外，還包括教學指導、對比成績、成績列表、小組數(shù)據(jù)、個人數(shù)據(jù)、課堂報表、成績標準以及學生請假。當前測試當前測試主要呈現(xiàn)的是該學生目前正在執(zhí)行運動及歷史數(shù)據(jù)。全程不需人工記錄和監(jiān)督，高效完成體育測評全過程。在運動開始前，系統(tǒng)會通過語音提醒學生站在固定測試區(qū)域，并伴隨倒數(shù)，給學生留足幾秒的準備時間；學生運動過程中，系統(tǒng)自動跟蹤記錄，以圖片和視頻格式實時呈現(xiàn)，通過視頻追溯，可以清晰地看到騰空高度、騰空時間、平均速度、擺臂幅度和起跳角度，方便老師和學生及時看清每個動作是否達標，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，形成學生的個人運動畫像分析。圖表15當前測試-學生跳遠過程回看當學生運動結(jié)束后，系統(tǒng)自動形成學生個人報告，不僅可以看到學生的基本信息、運動成績、各項指標、肌群狀態(tài)外，系統(tǒng)還提供點評和鍛煉建議，通過可視化的報告，老師可以根據(jù)不同學生的不同表現(xiàn)進行針對性教學，有效提升學生運動成績和效果，全面提升素質(zhì)教育品質(zhì)。圖表16當前測試-學生跳遠成績和數(shù)據(jù)分析教學指導系統(tǒng)為教師提供體育教研優(yōu)秀教案、訓練方案等音視頻校本教學資源，減輕教師負擔，便利教師教學展示，通過音視頻呈現(xiàn)，可大大激發(fā)學生學習興趣。對比成績在對比成績中，可以看到學生在該運動項目下的每次個人成績對比，以跳遠運動為例，可以看到每次跳遠的對比情況，對比的維度包括時間、成績、等第、落地重心、騰空高度、騰空時間、平均速度、擺臂幅度和起跳角度，各項指標一目了然，幫助學生更好的了解自己。圖表17對比成績課堂報表課堂報表是以班級為單位，呈現(xiàn)該班在某個運動項目當中的整體運動結(jié)果數(shù)據(jù)。包括訓練人數(shù)、訓練強度、優(yōu)秀率、不及格率和男女生各分數(shù)段對比；以往需要老師人工記錄和統(tǒng)計，現(xiàn)在直接由系統(tǒng)自動分析，大大減輕教師負擔，也提高了統(tǒng)計的正確率；通過數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，老師可以清晰的發(fā)現(xiàn)所負責的班級體育運動情況。圖表18課堂報表訓練報表個人多維對比個人多維對比主要呈現(xiàn)該學生在每個運動項目當中的成績和班級排名對比。在系統(tǒng)的右上角，可以根據(jù)年級、班級和姓名進行快速篩選；此外，還可看到每個單獨運動項目的最好成績、班級排名以及班級平均成績。|圖表19個人多維對比班級多維對比班級多維對比主要展示班級之前的成績和等第對比。在成績均衡度中，根據(jù)運動項目為基礎，以三維圖的方式呈現(xiàn)班級成績之間的對比，下面呈現(xiàn)的是具體的指標，如在每個項目當中，班級的平均分數(shù)、平均等第和平均成績，通過對比，可以快速地看到各個班級優(yōu)劣勢，促進班級之間的體育良性競爭。圖表20班級多維對比方案清單室內(nèi)場館AI體測清單序號類型產(chǎn)品模塊選項描述數(shù)量1AI體測顯示交互系統(tǒng)交互智能大屏必配4K超清，20點觸控，含i5電腦模塊及移動支架12AI體測顯示采集系統(tǒng)AI室內(nèi)體測攝像機選配4KUHD原生采集，單機雙景，支持POE供電43AI體測服務應用系統(tǒng)智慧體測服務器及服務程序必配14個項目并行測試，增強版教學功能，增強版數(shù)據(jù)分析報告，測試過程數(shù)據(jù)分析，測試過程視頻，增值性評價報告，個性化運動處方（含AI工作站，人工智能運動分析引擎）4立定跳遠體測模塊任選立定跳遠AI體育教學與評價算法模塊；需搭配1套專用攝像頭使用15仰臥起坐體測模塊任選仰臥起坐AI體育教學與評價算法模塊；需搭配1套專用攝像頭使用16坐位體前屈體測模塊任選體前屈體AI體育教學與評價算法模塊；需搭配1套專用攝像頭使用17視力測試模塊任選視力測試AI體育教學與評價算法模塊，滿足中華人民共和國國家標準GB11533-2011；需搭配1套專用攝像頭使用18AI體測網(wǎng)絡基礎配套無線AP客供/19千兆POE交換機客供/210安裝與服務施工布線必配學校弱電工程（含附件、無線網(wǎng)絡、有線網(wǎng)絡、光纖網(wǎng)絡實施、熔接與調(diào)試）、設備安裝等111系統(tǒng)部署必配AI體育系統(tǒng)部署、運動引擎部署、軟件調(diào)試、使用培訓、常規(guī)維護培訓等。1室外場地AI體測清單序號類型產(chǎn)品模塊選項描述數(shù)量1AI體測顯示交互系統(tǒng)交互智能大屏必配4K超清，20點觸控，含i5電腦模塊及可供電移動支架（4-6小時續(xù)航）42AI體測顯示采集系統(tǒng)AI室外體測攝像機A型選配AI體育測試專用A型相機,含安裝支架（400萬及以上像素,3.5~12mm鏡頭，靶面1/1.8以上）103AI體測顯示采集系統(tǒng)AI室外體測攝像機D型選配AI體育測試專用D型相機,含安裝支架（50幀及以上，400萬及以上像素,3.5~12mm鏡頭，靶面1/1.8以上）104AI體測服務應用系統(tǒng)服務器智慧體測服務器及服務程序必配8個項目并行測試，增強版教學功能，增強版數(shù)據(jù)分析報告，測試過程數(shù)據(jù)分析，測試過程視頻，增值性評價報告，個性化運動處方（含AI工作站，人工智能運動分析引擎）15綜合項目立定跳遠模塊任選1立定跳遠AI室外體測體育教學及評價算法模塊，需搭配1套A型攝像頭使用6仰臥起坐模塊任選1仰臥起坐AI室外體測體育教學及評價算法模塊，需搭配1套A型攝像頭使用7引體向上模塊任選引體向上AI室外體測體育教學及評價算法模塊，需搭配1套A型攝像頭使用18坐位體前屈模塊任選體前屈體AI室外體測體育教學及評價算法模塊，需搭配1套A型攝像頭使用19擲實心球模塊任選擲實心球AI室外體測體育教學及評價算法模塊，需搭配1套A型攝像頭使用110跳繩項目跳繩模塊（室外訓練版）任選跳繩室外體測體育教學及評價算法模塊，需搭配1臺PAD使用111跳繩模塊（室