基于大數(shù)據(jù)智能分析的運動反饋系統(tǒng)在中學體育教學中的應用探究

榮秀麗

摘 要 目前學生參與體育鍛煉的主動性不高，體育鍛煉效率低下，體質難以得到有效增強。隨著“互聯(lián)網+”概念與可穿戴智能設備的蓬勃發(fā)展，借助可穿戴設備收集學生運動大數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)智能分析與實時反饋系統(tǒng)，為突破中學體育課發(fā)展瓶頸提供更多可能性。

關鍵詞 中學體育；可穿戴智能設備；運動手環(huán)；互聯(lián)網+校園體育；運動反饋系統(tǒng)；目標反饋系統(tǒng)

中圖分類號：G633.96 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）11-0031-02

1 前言

體育課是學生學習各項體育技能的重要載體，然而由于體育課程的專業(yè)性特征，不論如何改善體育教學的課堂環(huán)節(jié)，都無法改變體育課教學內容相對單調的現(xiàn)狀。

國家體育課程標準要求將信息技術與體育教學相整合，這是體育教學改革的大勢所趨，每一位體育教師都應在這一方向進行深入思考和實踐。目前與體育教學關聯(lián)密切的信息技術有物聯(lián)網技術、穿戴式智能技術、VR技術等，然而教育方面的軟件平臺開發(fā)廠商將更多的注意力放在語文、數(shù)學、英語等學科上，對于信息技術在體育教學領域的研發(fā)投入嚴重不足。

2 可穿戴智能設備在中學體育教學中的應用現(xiàn)狀

目前的可穿戴智能設備有以谷歌眼鏡為代表的智能眼鏡、以小米手環(huán)為代表的智能手環(huán)、以Apple Watch為代表的智能腕表等。其中手環(huán)類產品在體育教學應用中前景最佳，市面上大多數(shù)手環(huán)具有運動計步、睡眠監(jiān)測、心率檢測、陀螺儀、GPS定位等功能，能夠準確地獲取學生的運動數(shù)據(jù)。以下列舉可穿戴智能設備在生活中的幾個應用實例。

北京市豐臺區(qū)的“互聯(lián)網+校園體育”模式，就是對各類運動數(shù)據(jù)的真實采集與動態(tài)管理。豐臺區(qū)10所學校試點智能可穿戴監(jiān)測設備，保證學生每天一小時的運動強度和力度，最后通過開出“健康體檢卡”來調整體育課堂教學以及運動強度和密度。

廣州市真光中學的智能手環(huán)提供了學業(yè)發(fā)展、德育管理、健康運動、消費借閱、動態(tài)積分等五大功能，可記錄在校學生各方面信息，如學生到校情況、在校運動量等。

以上兩個實例，在體育教學方面都以對學生的檢測、管理為主，讓學校相對有效地掌握學生的運動數(shù)據(jù)。在現(xiàn)實生活中，學生在身體素質方面?zhèn)€體差異較大。這種相對固定的數(shù)據(jù)管理模式，對于數(shù)據(jù)挖掘不足。這些數(shù)據(jù)更多用于學校管理，而不是直接服務于學生身體素質的提升，學生主動參與體育鍛煉的興趣不足，也缺乏對數(shù)據(jù)真實性的有效監(jiān)管，在學生體育鍛煉的個性化定制方面尚處空白階段。

因此，激發(fā)學生的運動積極性，挖掘數(shù)據(jù)潛力，通過大數(shù)據(jù)分析，將學生運動數(shù)據(jù)游戲化，建立運動實時反饋系統(tǒng)，服務于學生個體的身體素質提升，這是對運動大數(shù)據(jù)挖掘的一個重要研究方向。

3 挖掘運動數(shù)據(jù)潛力，建立學生體育鍛煉的目標反饋系統(tǒng)

人類具有一種深層的心理機制，即“目標反饋系統(tǒng)”。人們做出一個行為，如果得到及時的正反饋，那么這個行為再次出現(xiàn)的可能性會提升；而如果這個行為沒有得到反饋或者得到消極反饋，那么其出現(xiàn)的可能性會下降。

學生對于體育鍛煉興趣不足，一個重要的原因就是學生在進行體育鍛煉后，沒有得到及時的正向反饋。如學生在做完一組引體向上之后，并不清楚自己哪些肌肉得到鍛煉，更不清楚每塊肌肉提升了多少。學生和體育教師都無法量化鍛煉成效，而以訓練成績作為評價標準，容易讓學生產生挫敗感，從而失去進行體育鍛煉的信心。

將體育鍛煉游戲化，可讓學生在體育鍛煉后得到數(shù)據(jù)化的實時反饋。以學生3000米長跑為例，教師可以利用智能手環(huán)收集學生跑步時的心率、呼吸頻率、步幅、速度等信息。將3000米拆分成不同的區(qū)間，與之前的訓練成績做橫向對比，得出在某些區(qū)間進步的百分比，以及在某些區(qū)間退步的百分比，結合判斷，再進行針對性訓練，提升學生運動技巧。學生通過數(shù)據(jù)得到實時反饋與精準評價，明確自己的優(yōu)勢與不足，運動的積極性得以提升。

建立學生體育鍛煉目標反饋系統(tǒng)的本質是通過對獲取的大數(shù)據(jù)的智能分析，將體育鍛煉游戲化。游戲是一種精神過程，能夠最大限度地發(fā)揮人的自主性，通過及時反饋，使人們感受到自己的行為有意義。學生通過目標反饋系統(tǒng)量化體育鍛煉所帶來的提升，明確體育鍛煉的意義。結合中學生的心理發(fā)育特點，這種實時的量化反饋會極大提升學生參與體育鍛煉的興趣，激發(fā)學生間體育鍛煉的競爭意識，讓學生在微小的進步中積累信心。

4 中學生體育鍛煉目標反饋系統(tǒng)的建立基礎

社會各界對于學生身心健康發(fā)展的重視程度不斷提升 《國務院辦公廳關于強化學校體育 促進學生身心健康全面發(fā)展的意見》（國辦發(fā)〔2016〕27號）提出“堅持培養(yǎng)興趣與提高技能相促進”“堅持課堂教學與課外活動相銜接”“堅持課堂教學與課外活動相銜接”“堅持全面推進與分類指導相結合”等四條原則。國家對學生身心健康提出新的要求。在整個社會層面，對學生身心健康全面發(fā)展的重視程度不斷提升，對推動體育教學的信息化改革提供了保障。

學生運動數(shù)據(jù)的獲取成本不斷降低 作為中學生，其學習生活習慣相對固定，方便可穿戴智能設備對于數(shù)據(jù)的收集。同時，可穿戴智能設備的功能日趨完善，生活消費水平不斷提升。以運動手環(huán)為例，運動手環(huán)的價格在百元左右，使智能手環(huán)類設備的推廣難度降低，從而使學生的運動數(shù)據(jù)獲取成本降低。經過一定時間的使用，智能設備可以積累大量個人運動數(shù)據(jù)，匯總后的龐大數(shù)據(jù)流，可以在一定程度上滿足人工智能在該領域的數(shù)據(jù)需求，進而推動智能數(shù)據(jù)分析在該領域走向成熟，為學生提供完善的數(shù)據(jù)服務。

人工智能的發(fā)展為大數(shù)據(jù)的利用提供了新的方向 人工智能經歷60年的發(fā)展，眾多機構對人工智能在體育領域的應用都在進行深入研究。2017年可稱為人工智能的“應用元年”，人工智能在各行業(yè)領域取得突破性進展。利用學生運動數(shù)據(jù)對人工智能的“喂養(yǎng)”，針對學生個體給出針對性體育鍛煉的意見和建議，為每一個學生提供定制化運動方案制訂服務成為可能。另外，4G、云計算的迅速發(fā)展，降低了目標反饋系統(tǒng)的硬件需求，提升了數(shù)據(jù)傳輸速率，為處理龐大數(shù)據(jù)并進行實時反饋提供了可能性。

利用人工智能，針對學生個體運動數(shù)據(jù)進行智能分析，能夠達到因材施教的效果，也符合國家關于“堅持全面推進與分類指導相結合”中分類指導的戰(zhàn)略要求。

中學生體育鍛煉目標反饋系統(tǒng)的廣闊應用前景[1] 體育教師可以實時監(jiān)控學生的運動狀態(tài)，了解學生身體狀況，通過感測異常數(shù)據(jù)，及時分析處理，減少運動傷害的發(fā)生；學生在跑步測試后，可以對比心率曲線、速度曲線，了解自身運動特點，修正運動策略，取得更好的成績；學生在力量訓練后，可以清楚地知道自己的力量提升程度，設立合理的運動目標，培養(yǎng)運動信心。

社會各界對學生體質健康的持續(xù)關注、學生運動數(shù)據(jù)低成本獲取、人工智能的蓬勃發(fā)展以及廣闊的應用前景，都是學生運動目標反饋系統(tǒng)的建立基礎。因此，學生體育鍛煉數(shù)據(jù)化、游戲化是可行的，這能夠改變傳統(tǒng)體育教學的課堂模式，更好地服務于學生以及運動員的素質提升。

5 基于大數(shù)據(jù)智能分析的運動反饋系統(tǒng)存在的問題

“互聯(lián)網+學生體育”理念亟待更新 “互聯(lián)網+學生體育”不應只為學校服務，用于獲取學生運動達標數(shù)據(jù)，更應為學生個體服務。應建立數(shù)字化體育管理模式，重視學生成長歷程中的身體素質變化數(shù)據(jù)的收集與智能分析，為學生個體成長提出針對性建議。應以游戲化的運動反饋機制，激發(fā)學生主動參與鍛煉的興趣，培養(yǎng)終身鍛煉意識，將學校體育教育真正延伸到學生生命里。

相關硬件和軟件開發(fā)廠商對于學生體育領域的研發(fā)興趣不足 目前，市場上的智能穿戴設備及數(shù)據(jù)處理軟件都是服務于個體的。相關廠商在教育教學市場將更多的資源和精力放在語文、英語、數(shù)學等學科上，學生體育鍛煉方面的硬件設備與服務軟件極少。

學生運動數(shù)據(jù)安全需給予足夠重視 在智能領域，數(shù)據(jù)安全是重中之重，尤其是牽扯到上億規(guī)模學生體質健康的數(shù)據(jù)。目前，市場上很多智能攝像頭、學生智能腕表等智能設備存在較大安全隱患。在硬件開發(fā)方面，需要在安全方面給予足夠重視；在數(shù)據(jù)平臺建立上，需要政府部門協(xié)調和把關。

嚴防過度鍛煉導致運動傷害 中學生處在心智迅速發(fā)展階段，尚不成熟。在學生體育鍛煉目標反饋系統(tǒng)的使用中，應嚴防一些學生為了追求“數(shù)據(jù)”的完美，導致過度鍛煉，造成不必要的運動傷害。

6 結語

互聯(lián)網時代，越來越多的人開始關注信息化技術在教育教學中的應用，各類輔助教育教學的應用軟件推陳出新，“一對一”數(shù)字化教學井噴式發(fā)展。作為體育教師，應當思考當下體育課堂改革，與其他課程一同分享互聯(lián)網紅利?；诖髷?shù)據(jù)智能分析的運動反饋系統(tǒng)，為體育教學信息化改革提供了一個新的思路。中學體育教學的信息化改革，需要硬件和軟件相互配合，需要每一位體育教師更新觀念，也需要全社會的關注與支持。

參考文獻

[1]趙哲.智能穿戴設備在體育領域中的價值研究[J].體育世界：學術版，2015（8）：29-30.