变革已来|从奥运会数学教授执教游泳队看智能教育未来

文摘   教育   2024-08-14 10:48   河南  


 

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- ROMANCE WORLD -

题记:

从广义上讲,我们每个人都是学习者,学习的秘密就是破解那些最先发现诀窍人的密码


巴黎奥运会已经落下帷幕,赛场上有许多让我们难忘的瞬间。今天我们就来蹭一下热度,聊聊一支特别的游泳队。


这支游泳队来自美国弗吉尼亚大学,他们在本届奥运会上拿到了两金五银和一铜,共计8枚奖牌。一个大学的游泳队竟然取得了比肩国家队的成绩,他们是如何做到的呢?


很多媒体对此进行了专门报道。

一个很有趣的现象是,他们请来的一位教练竟然是数学系的教授。这位教授名叫小野健,他不仅是数论专家,还利用科学方法和数据分析,帮助游泳运动员提高了游泳速度,减少了水下阻力。


他是怎么做到的呢?

他使用了各种传感器和水压摄像机来收集运动员的数据,从而创建了运动员的数字双胞胎,也就是数字孪生体。通过模拟不同游泳策略来测试和改进,这种创新的训练方法能够帮助运动员在保持正确体态和减少阻力方面进行各种微调。在奥运级别的较量中,这种级别的微调成为制胜的关键。

以200米蛙泳为例,一般选手会滑行四次,当滑行的姿态不对的时候,就会影响速度,如果仅仅依靠运动员自己去体会和调整,需要耗费很多时间,有了数字孪生体后,就可以让数字人自己摸索,从中找到最佳泳姿,然后再反馈给运动员进行针对性调整。

此外,数字孪生体还不用休息,可以没日没夜的持续性优化水下的各种动作和姿态,并且把最佳值数据化表达给教练,便于运动员进行调整。

更神奇的是数字孪生体还能评估一个运动员的潜质。通过对运动员各项身体指标的分析,它可以预判这个运动最适合参与比赛的项目,从而让适合的人从事适合的运动,把天资发挥到极致,这在奥运会级别的比赛中就是天降杀器,对其他运动队就是降维打击。

这位教授预计,在未来几年,这种结合数学与数据分析的训练方法可能将成为体育界的常规操作,并扩散到各个项目的训练中。他本人也作为技术顾问参加了本届巴黎奥运会,将数学的力量注入竞技之中。

其实,早在巴黎奥运会之前,一则浙江大学学霸的新闻就展示了技术在竞技体育中的运用。

袁泽清,一位浙江大学计算机科学与技术学院的本科生,他在羽毛球训练中产生了一个想法:如果有一个智能系统帮助分析战术和理解对手该有多好。在浙江大学CAD&CG全国重点实验室巫英才教授的指导下,袁泽清合作开发了虚拟现实羽毛球可视化分析系统。

这个系统能够将视频中采集的数据在三维空间中分析呈现,帮助运动员沉浸式、多层次地理解战术。


这些信息给我最大的震撼是——智能技术改变世界的脚步太快了。

从技术在本届奥运会某些项目的参与深度看,在能够跑到前20%的人中,微调可以让你从第20名变到第一名。这位教授的介入,使得校队的水平一跃上升为国家队的水平。他的策略核心其实就是数学分析,这一细节决定了毫秒之差的胜与败。而袁泽清的羽毛球可视化分析技术让战术这些原来比较抽象不好理解的东西十分具象化了。


数据采集+数字分析+数字孪生+数据预测+数据决策

这些技术的综合使用让一切学习背后的秘密都可以暴力拆解。

小到模拟运动员的体态和姿势

大到团体的战术战略,对自己和对方队友的与预测和判断。

我们可以想象智能化体育的未来就在眼前。

智能技术在体育领域应用的核心要素

(一)数据采集


准确、全面的数据采集是基础。在体育训练中,通过各种传感器和摄像机收集运动员的动作、姿态、速度等多维度数据,为后续的分析提供了原材料。


(二)数字分析
对采集到的数据进行深入分析,挖掘其中的规律和潜在问题。通过数学模型和算法,找出影响运动员表现的关键因素。


(三)数字孪生
创建运动员的数字孪生体,模拟不同的训练场景和策略,提前预测效果,为实际训练提供参考。


(四)数据预测
基于历史数据和分析结果,对运动员的未来表现和发展潜力进行预测,为选拔和培养人才提供科学依据。


(五)数据决策
教练根据数据分析和预测的结果,制定个性化的训练计划和比赛策略,实现精准指导。


对教育领域的启示


(一)个性化学习
借鉴数字孪生和数据预测技术,为每个学生创建“学习孪生体”,预测其学习潜力和发展方向,制定个性化的学习计划,满足不同学生的需求。


(二)精准教学
如同体育教练根据数据分析调整训练策略,教师可以依据学生的学习数据,精准定位学生的知识漏洞和薄弱环节,进行有针对性的辅导。


(三)教学策略优化
利用数据采集和分析,评估不同教学方法的效果,优化教学策略,提高教学质量。


(四)学习过程可视化
借鉴羽毛球可视化分析系统,将抽象的知识和学习过程以更直观、形象的方式呈现给学生,帮助学生更好地理解和掌握。


(五)培养学生的数据分析能力
在教育中,引导学生学会收集和分析数据,培养他们的逻辑思维和解决问题的能力。

总结:通过分析智能技术在体育领域,特别是在巴黎奥运会游泳队和浙江大学羽毛球训练中的成功应用案例,探讨了其对教育领域的启示。研究发现,数据采集、数字分析、数字孪生、数据预测和数据决策等技术的综合运用在体育训练中取得了显著成效,这些技术有助于精准分析、个性化指导和策略优化。由此类推,教育领域也可以借鉴这些技术和理念,实现更高效、个性化和精准的教学。

比如利用往届学习者留下的作业作品,通过智能技术抽取出学习者的模型,让教师更懂学生。

让智能和可视化技术深入解析教学内容,让学生更懂教学内容。

把教师做成智能体,让学生更懂教师的教学意图。

把智能学伴模型做好,让学生更懂学生,更懂如何沟通和协作。

让智能技术分析和汇总教学过程产生的各种数据,让教师更懂动态教学中的各种问题,让教师更懂自己的教学习惯和教学行为,同时能更好纠正自己的教学问题。

古人说“以史为镜,可以知兴替”。这句话的意思是通过借鉴历史的经验和教训,可以了解朝代兴衰的规律和原因,从而更好地把握现在,规划未来。它强调了历史对于人们认识社会发展规律、避免重蹈覆辙以及推动社会进步的重要作用。

今天,我们可能更需要以AIGC为镜,学会如何暴力拆解学习背后的秘密,把原来浪费在漫长猜测和期待顿悟的时间全部节约出来,精准教学就是最大的节约时间,让学生,教师都能从节约的时间中受益。






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