基于青少年體質(zhì)健康大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式探究

祝 楊，陳云鵬

（1.武昌首義學(xué)院 基礎(chǔ)科學(xué)部，湖北 武漢 430068；2.湖北工業(yè)大學(xué) 體育學(xué)院，湖北 武漢 430068）

2019 年國務(wù)院《體育強國綱要》將體質(zhì)健康促進列為體育強國建設(shè)的重大工程之一，明確提出“將促進青少年提高身體素養(yǎng)和養(yǎng)成健康生活方式，作為學(xué)校體育教育的重要內(nèi)容，全面實施青少年體育活動促進計劃?！庇纱丝梢?，青少年體質(zhì)健康促進的問題指向更加明確、促進要求更加精準(zhǔn)。

學(xué)校是青少年體質(zhì)健康促進的一線場域，學(xué)校體育的根本任務(wù)就是提升青少年體質(zhì)健康。幾十年來，面對不斷下滑的青少年體質(zhì)健康狀況，社會各界從理論與實踐中進行了各種努力與嘗試，近年來，學(xué)生體質(zhì)健康狀況開始止跌回升，但離《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》提出的“學(xué)生體質(zhì)健康達(dá)標(biāo)優(yōu)秀率25%以上”的目標(biāo)仍有較大差距，究其根源是由于學(xué)校體育“粗放型”、“單一化”體育教育供給難以精準(zhǔn)、全面地滿足青少年個性化、多元化的健康需求，具體表現(xiàn)為體質(zhì)健康精準(zhǔn)需求識別不足、精細(xì)目標(biāo)制定不夠、精準(zhǔn)干預(yù)指導(dǎo)滯后、精準(zhǔn)決策與干預(yù)缺失等現(xiàn)實困境。

在大數(shù)據(jù)技術(shù)、教育信息化所引領(lǐng)的教育變革的潮流下，精準(zhǔn)教學(xué)日益成為教學(xué)質(zhì)量提升的重要途徑，其使教師專注于精準(zhǔn)地針對問題開展教學(xué)，同時，為學(xué)習(xí)者提供更優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)產(chǎn)品與服務(wù)。由此，面對我國青少年體質(zhì)健康促進的現(xiàn)實困境，作為促進主體的學(xué)校體育教學(xué)，理應(yīng)具有精準(zhǔn)化的“應(yīng)然屬性”。

1 基于青少年體質(zhì)健康大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)內(nèi)涵解讀

20 世紀(jì) 60 年代，精準(zhǔn)教學(xué)（Precision Teaching）最早由奧格登·林斯利（Ogden Lindsley）根據(jù)斯金納（Skinne）的行為學(xué)習(xí)理論提出的一種教學(xué)方法［1］。歷經(jīng)50 余年的發(fā)展，其現(xiàn)已形成了一套較為完整的理論框架。從精準(zhǔn)教學(xué)的評價緯度看，學(xué)生掌握知識與技能的“流暢度”是主要評價指標(biāo)，其涵蓋“準(zhǔn)確”和“速度”兩個主題，即要求學(xué)生準(zhǔn)確、精準(zhǔn)掌握知識與技能，更強調(diào)知識與技能應(yīng)用的速度和熟練程度［2］。從精準(zhǔn)教學(xué)的教學(xué)過程看，教師主要基于對學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)的精細(xì)測量與記錄所采集的數(shù)據(jù)，進行學(xué)習(xí)表現(xiàn)診斷與教學(xué)干預(yù)決策。由此可見，精準(zhǔn)教學(xué)是以行為學(xué)習(xí)理論為理論基礎(chǔ)，通過測量、記錄和診斷學(xué)生學(xué)習(xí)的行為過程及其表現(xiàn)，不斷調(diào)整教學(xué)決策，以實現(xiàn)高質(zhì)、高效的學(xué)習(xí)效果為目標(biāo)的教學(xué)方法或評估教學(xué)“流暢度”的有效性框架。

基于青少年體質(zhì)健康大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)，就是要將大數(shù)據(jù)的理念、方法和技術(shù)貫穿和應(yīng)用于學(xué)校體育教學(xué)的全方位和全過程，以青少年體質(zhì)健康領(lǐng)域大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)（主要包括涵蓋身體能力、身體體驗、身體認(rèn)知、身體行為的相關(guān)數(shù)據(jù)、日常教學(xué)活動中教師的教學(xué)數(shù)據(jù)、學(xué)生健康的行為數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)等），以“個性化和數(shù)據(jù)驅(qū)動”為核心理念，增強差異化體質(zhì)現(xiàn)狀診斷與個性化體質(zhì)健康需求識別的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，提高體質(zhì)健康促進精細(xì)化、方案個性化和力度精確化水平，加強體質(zhì)健康促進的動態(tài)性和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)性，實現(xiàn)面向所有青少年學(xué)生的高質(zhì)量、精準(zhǔn)化的體質(zhì)健康教育。

2 大數(shù)據(jù)對青少年體質(zhì)健康精準(zhǔn)教學(xué)的作用機理

2.1 倡導(dǎo)精益的體質(zhì)健康教學(xué)理念

體育教學(xué)與體質(zhì)健康息息相關(guān)，“健康第一、終身體育”教學(xué)理念是體質(zhì)健康促進進程中，我國現(xiàn)代體育教育一直推崇卻難以在體育教學(xué)中實現(xiàn)的一種教育理念?；诖髷?shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)在繼承“健康第一、終身體育”這一理念之上，將倡導(dǎo)一種以“精益”為核心的體育教學(xué)理念。

基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)所倡導(dǎo)的精益理念是指體質(zhì)健康教學(xué)追求精益求精的教學(xué)過程。其強調(diào)體育教師自我專業(yè)素養(yǎng)的提升，聚焦學(xué)生體質(zhì)健康細(xì)節(jié)的的精益化發(fā)展。傳統(tǒng)體育教學(xué)中，固化的教學(xué)環(huán)境、統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容、單一的教學(xué)方法阻滯體育教師思想與理念的提升、行為與方法的創(chuàng)新。而通過精準(zhǔn)教學(xué)各環(huán)節(jié)的反復(fù)迭代，教學(xué)活動的創(chuàng)造性開展，交往互動的日常化進行，體育教師職業(yè)滿足感與幸福感將不斷升華。同時，精益求精的教學(xué)過程也將對青少年的身體素養(yǎng)產(chǎn)生深刻影響。身體素養(yǎng)包含身體能力、身體體驗、身體認(rèn)知、身體行為四大素養(yǎng)，相較于體質(zhì)，其更強調(diào)青少年學(xué)生健康行為的養(yǎng)成。在基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)過程中，青少年學(xué)生將獲得情感、體驗、認(rèn)知的身體等相互關(guān)聯(lián)的多維度體驗，教師將立足于學(xué)生的整體發(fā)展，針對健康現(xiàn)實需求進行針對性指導(dǎo)，促使學(xué)生由“補短”到“均衡”、由合格到優(yōu)秀、由“不會體育”轉(zhuǎn)向“會體育”，并最終促成“終身體育”的健康行為習(xí)慣。

2.2 強調(diào)以人為本的體育教學(xué)價值取向

“以人為本”一直是體育教學(xué)的核心。長期以來，體育教學(xué)實踐中就一直存在以“快樂體育”、選項課程、體育俱樂部等教學(xué)模式的變革實現(xiàn)教學(xué)效果提升、運動動機形成的實踐方向，對于是否滿足青少年差異化、階段化和動態(tài)性的體質(zhì)健康需求、是否有助于全面提升體質(zhì)健康狀況與養(yǎng)成良好運動習(xí)慣并沒有明確的績效評價。在大數(shù)據(jù)時代，體質(zhì)健康精準(zhǔn)教學(xué)使青少年體質(zhì)健康個性化、系統(tǒng)化、持續(xù)化發(fā)展成為可能。

2.3 構(gòu)建高效共治的體質(zhì)健康教學(xué)環(huán)境

大數(shù)據(jù)打造的是一個高效互動的體質(zhì)健康促進生態(tài)系統(tǒng)。在體育教學(xué)過程中，為滿足體質(zhì)“優(yōu)秀”與“補短”的個性化需求，學(xué)生和家長通過線上需求表達(dá)，平臺將整合資源、智能推送定制化的健康教育課程、課外鍛煉指南，形成課內(nèi)課外、線上線下一體化的體質(zhì)健康促進供給模式。另外，大數(shù)據(jù)的多樣性、異構(gòu)性決定其是跨學(xué)科專業(yè)、跨平臺、跨組織的開放跨界資源，基于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的青少年體質(zhì)健康促進平臺，將打破不同部門、組織之間界限，將學(xué)校、教師、數(shù)據(jù)分析者、學(xué)生、家庭、第三方健康促進機構(gòu)等利益相關(guān)者緊密聯(lián)系，以“共同體”的姿態(tài)，依據(jù)數(shù)據(jù)共享及其整合分析實現(xiàn)體質(zhì)健康共治共管。從資源配置看，數(shù)據(jù)平臺通過對體質(zhì)健康促進過程中所涉及的時間、人員、場館與裝備等資源進行合理規(guī)劃與精準(zhǔn)配置，可以避免場地器材等資源重復(fù)建設(shè)和供給真空問題。

3 基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式設(shè)計

從精準(zhǔn)需求識別、精細(xì)目標(biāo)確立、精益過程設(shè)計、精準(zhǔn)決策制定4 個維度，構(gòu)建基于青少年體質(zhì)健康大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式（圖1）。

圖1 基于體質(zhì)健康大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式

3.1 精準(zhǔn)需求識別

體質(zhì)健康需求的精準(zhǔn)識別是青少年體育精準(zhǔn)教學(xué)的起點，是精準(zhǔn)目標(biāo)、決策制定的基礎(chǔ)，其滿足程度是評價青少年體質(zhì)健康精準(zhǔn)促進績效評價的重要指標(biāo)。體質(zhì)健康需求可以分為現(xiàn)實需求與主觀訴求2 個方面，現(xiàn)實需求基于對青少年體質(zhì)健康的全面現(xiàn)狀診斷，來自現(xiàn)實與目標(biāo)之間的差距；主觀訴求則來源于興趣、愛好、習(xí)慣等。需要注意的是，無論是現(xiàn)實需求或是主觀訴求需求，其都具有差異性、動態(tài)性、復(fù)雜性特征。首先，差異性主要表現(xiàn)為青少年個體的運動能力、生活經(jīng)歷、運動習(xí)慣、家庭背景具有差異，其對體質(zhì)健康需求存在不同程度影響；其次，隨著健康思想認(rèn)識水平的變化、個人偏好的演變以及運動能力的提升，青少年不同個體體質(zhì)健康需求會發(fā)生動態(tài)變化，即使同一個體在不同時期，其個人運動偏好、運動素質(zhì)敏感期也會有所不同；最后，體質(zhì)健康是運動素質(zhì)、身體機能、身體形態(tài)、技術(shù)能力、心理狀態(tài)、健康認(rèn)知等因素的綜合體現(xiàn)，具有復(fù)雜性特征，單一指標(biāo)不足以科學(xué)、全面地識別青少年體質(zhì)健康狀態(tài)。因此，從粗略、靜態(tài)、單一的健康需求識別走向精準(zhǔn)、動態(tài)、多元是青少年體質(zhì)健康促進的必然要求。

大數(shù)據(jù)可在技術(shù)層面支撐體質(zhì)健康的精準(zhǔn)需求識別、精準(zhǔn)目標(biāo)制定、供需精準(zhǔn)關(guān)聯(lián)、精準(zhǔn)干預(yù)制定。首先，應(yīng)用大數(shù)據(jù)相關(guān)平臺與技術(shù)，構(gòu)建線上、線下的混合體質(zhì)健康數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在線上實現(xiàn)對身體認(rèn)知、情感、態(tài)度、行為的診斷與需求的相關(guān)信息采集，結(jié)合線下身體能力測試數(shù)據(jù)，為體質(zhì)的現(xiàn)狀態(tài)診斷與健康促進的需求識別提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有效解決目前我國體質(zhì)健康信息采集指標(biāo)單一化、靜態(tài)化、需求識別缺失等問題；其二，通過“關(guān)聯(lián)式”、“挖掘性”分析，探尋青少年個體運動行為、運動偏好、運動意愿、運動習(xí)慣以及運動損傷等過程性行為數(shù)據(jù)的潛藏價值，對青少年體質(zhì)健康做出前因性解釋，基于此，采用適切智能技術(shù)生成個性化精準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)，為個別學(xué)生量身定制更為有效的干預(yù)方法和改進措施，同時，為青少年個體的體質(zhì)健康促進決策制定提供科學(xué)參考。

3.2 精細(xì)目標(biāo)確立

教學(xué)目標(biāo)的確立是實施精準(zhǔn)教學(xué)的邏輯起點，也是評價教學(xué)效果的重要依據(jù)。學(xué)校體育精準(zhǔn)教學(xué)的目標(biāo)是體質(zhì)健康的提升與健康行為的養(yǎng)成。而人體體質(zhì)健康與行為是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，涵蓋健康認(rèn)知、鍛煉行為、運動能力、運動動機、互動習(xí)慣等多要素的綜合體現(xiàn)，其影響因素也涉及生理、心理、環(huán)境等多方面。因此，學(xué)校體育精準(zhǔn)教學(xué)的目標(biāo)確定應(yīng)該精細(xì)化、細(xì)致化，其應(yīng)包括實現(xiàn)體質(zhì)健康所要學(xué)習(xí)的知識或技能的目標(biāo)以及為了掌握該知識或技能，學(xué)生必須完成的子目標(biāo)。基于遞歸思想，精準(zhǔn)教學(xué)的目標(biāo)可以看作為一顆目標(biāo)樹，目標(biāo)樹的根節(jié)點是所要掌握的知識或技能的總目標(biāo)，目標(biāo)樹中的子節(jié)點是學(xué)生個體需要完成的子目標(biāo)。需要注意的是，根結(jié)點的總目標(biāo)具有一致性，而精準(zhǔn)教學(xué)的子目標(biāo)具有個性化特征［3］。

精準(zhǔn)地識別學(xué)生體質(zhì)所存在的具體問題、并為破解這些問題而開展針對性教學(xué)，是精準(zhǔn)教學(xué)的價值所在。因此，如何準(zhǔn)確定位問題、細(xì)化問題，是確定精細(xì)化目標(biāo)的前提。如：學(xué)生立定跳遠(yuǎn)測試未達(dá)標(biāo)，可能由沒有理解技術(shù)要領(lǐng)、缺乏練習(xí)或下肢爆發(fā)力差等子原因造成，“未達(dá)標(biāo)”是一個模糊的程度詞，缺乏對學(xué)生立定跳遠(yuǎn)未達(dá)標(biāo)這個現(xiàn)實問題所進行的精準(zhǔn)的解釋和描述，即以量化的方式對問題的分解與細(xì)化。據(jù)此邏輯，在體育精準(zhǔn)教學(xué)中，每條教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該精細(xì)化、其對應(yīng)為可以細(xì)化、量化描述的子問題。如“熟練掌握原地藍(lán)球投籃技術(shù)”這一模糊的教學(xué)目標(biāo)可以轉(zhuǎn)化為熟記動作要領(lǐng)、動作姿態(tài)正確、動作熟練流暢、原地投藍(lán)成功率高、再到比賽投籃得分率高等子目標(biāo)”。可見，與傳統(tǒng)體育教學(xué)目標(biāo)不同，體育精準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)的確立指向更準(zhǔn)確、更精細(xì)，直擊各個需要破解的子問題。

首先，知識與技能粒度化，構(gòu)建身體知識和運動技能樹［3］。根據(jù)知識或技能的內(nèi)在邏輯，將知識層層分解，形成獨立完整的知識與技能節(jié)點，構(gòu)建涵蓋總目標(biāo)及其需要掌握的所有子目標(biāo)的身體知識和運動技能樹。其次，基于目標(biāo)樹，設(shè)計每個節(jié)點所對應(yīng)的子知識或技能的測試指標(biāo)，構(gòu)建身體知識和運動技能測試數(shù)據(jù)庫，用以測試與檢驗學(xué)習(xí)效果。如，體能包括運動素質(zhì)、身體機能、身體形態(tài)，運動素質(zhì)又由力量、耐力、速度、柔韌等要素構(gòu)成。其中，耐力素質(zhì)這個子目標(biāo)則需設(shè)計相對應(yīng)的測試子指標(biāo)，主要包括理論認(rèn)知與實踐運用兩個方面，理論認(rèn)知測試子指標(biāo)涵蓋耐力素質(zhì)內(nèi)涵、影響因素、鍛煉方法以及評定標(biāo)準(zhǔn)等理論知識，耐力素質(zhì)的運動技能測試子指標(biāo)應(yīng)由不能完成、勉強完成、可以完成、輕松完成4 個等級組成，每個等級有對應(yīng)的時間、心率、疲勞程度量表等量化指標(biāo)。

隨后，精準(zhǔn)定位身體知識和運動技能“短板”。根據(jù)運動訓(xùn)練學(xué)木桶原理的基本理論，運動員競技能力并非取決于最長的木板，而是決定于最短的那塊木板（即短板）。同樣，學(xué)生體質(zhì)健康，主要取決于最薄弱的那部分子知識或技能。對此，針對每個子知識或技能所進行的精細(xì)化測試，是確定“短板”的重要途徑。最后，采用回歸的方式，逐步實現(xiàn)各短板知識或技能對應(yīng)的目標(biāo)，基于多次循環(huán)的教學(xué)過程，最終實現(xiàn)某一知識或技能的總目標(biāo)。此過程和結(jié)果可以發(fā)布到平臺上，借助互聯(lián)網(wǎng)讓學(xué)生、家長、教師、教育者清晰知曉，明確努力方向。

3.3 精益過程設(shè)計

在精準(zhǔn)目標(biāo)樹和目標(biāo)“短板”的基礎(chǔ)上，開展教學(xué)內(nèi)容精準(zhǔn)推送，是教學(xué)過程的主要環(huán)節(jié)，其主要包括建立大數(shù)據(jù)體質(zhì)健康資源庫與教學(xué)活動設(shè)計兩個部分。

近年來，在體育教學(xué)領(lǐng)域，微視頻資源憑借其“短、小、精、悍”等特點和優(yōu)勢，受到廣大師生的熱捧［4-7］。然而，在應(yīng)用實踐中，由于體育教學(xué)室外的課程性質(zhì)與體育教師對微課的本質(zhì)認(rèn)識不足等因素，我國體育微課面臨微課設(shè)計不足，教學(xué)質(zhì)量不高、課程內(nèi)容零碎、應(yīng)用效率低下、持續(xù)性不高等困境。精準(zhǔn)目標(biāo)樹的構(gòu)建，倒逼體育課程資源的精細(xì)開發(fā)。大數(shù)據(jù)體質(zhì)健康資源庫應(yīng)構(gòu)建為與精準(zhǔn)目標(biāo)樹對應(yīng)的子知識資源庫和運動處方庫。從教學(xué)組織形式看，基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)體育教學(xué)活動可采取班級差異化教學(xué)和個人自主性學(xué)習(xí)兩種類型，教學(xué)流程包括需求識別、動態(tài)分組、統(tǒng)一教學(xué)、個性教學(xué)4 個環(huán)節(jié)。其中，需求識別是指通過線上線下體質(zhì)健康大數(shù)據(jù)測量與分析，精準(zhǔn)識別體質(zhì)健康差與需求；動態(tài)分組主要包含同質(zhì)分組和異質(zhì)分組，其主要依據(jù)來自教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)狀需求；同質(zhì)組群采取并列教學(xué)，實施一致化的教學(xué)活動；個性教學(xué)則指在并列教學(xué)之后，根據(jù)學(xué)生的運動表現(xiàn)和健康需求，進行有針對性的指導(dǎo)。

3.4 精準(zhǔn)決策制定

體育精準(zhǔn)教學(xué)決策的制定實質(zhì)上是對體質(zhì)健康需求精準(zhǔn)回應(yīng)的過程，其本質(zhì)內(nèi)容包括體質(zhì)健康精準(zhǔn)評價、預(yù)測以及干預(yù)內(nèi)容的精準(zhǔn)供給。

在基于大數(shù)據(jù)的體育精準(zhǔn)教學(xué)模式中，教學(xué)評價方式將轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的模糊性或分?jǐn)?shù)制評價方式，結(jié)合線上線下體質(zhì)健康測試的相關(guān)數(shù)據(jù)，教學(xué)過程的動態(tài)性數(shù)據(jù)，各個子目標(biāo)的達(dá)成情況數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)情分析和可視化技術(shù)，通過智能教學(xué)系統(tǒng)自動分析并實時反饋給所有教師、學(xué)生、家長等相關(guān)利益者，同時，相關(guān)利益者可以實時查詢并生成可視化的體質(zhì)健康評價報告。如，基于樸素貝葉斯分類算法，對學(xué)生體質(zhì)狀態(tài)進行分類與預(yù)警，采用雷達(dá)圖、交互圖、帕累托圖、控制圖等可視化技術(shù)，對學(xué)生的體質(zhì)健康“優(yōu)勢”與“短板”進行精簡呈現(xiàn)［8］。體質(zhì)健康預(yù)測則根據(jù)每個學(xué)生在各個階段的體質(zhì)健康數(shù)據(jù)對在后續(xù)一段時間內(nèi)是否達(dá)成教學(xué)目標(biāo)進行預(yù)測，進而根據(jù)預(yù)測結(jié)果提出相關(guān)的學(xué)體質(zhì)健康干預(yù)方式與手段。基于“關(guān)聯(lián)”規(guī)則，提取并構(gòu)建包括青少年初始健康認(rèn)知與運動能力、運動風(fēng)格、運動動機、運動態(tài)度等多維特征的體質(zhì)健康個體模型，通過關(guān)鍵特征進行分析，設(shè)定與個體特征高度匹配的體質(zhì)健康干預(yù)計劃，在需求與供給之間建立科學(xué)的對應(yīng)關(guān)系。

4 結(jié)語

隨著信息技術(shù)不斷發(fā)展、體質(zhì)健康需求的日益增長，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的精準(zhǔn)教學(xué)，必將逐步滲透并影響學(xué)校體育教育教學(xué)全過程，并成為“新時期”體育教學(xué)新樣態(tài)以及體質(zhì)健康促進工程的核心標(biāo)簽。然而，需要強調(diào)的是，在體育教學(xué)實踐中，面對青少年日益復(fù)雜的體質(zhì)健康現(xiàn)狀與困境，使基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)模式落地、下沉，體育教育工作者、管理者需對現(xiàn)有的學(xué)校體育教學(xué)生態(tài)進行變革，不僅需要建設(shè)校園體質(zhì)健康大數(shù)據(jù)平臺、提升教育者數(shù)據(jù)素養(yǎng)，還需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)經(jīng)驗導(dǎo)向為基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)思維，開展基于大數(shù)據(jù)的體育教學(xué)改革與實踐以對大數(shù)據(jù)支持的精準(zhǔn)體育教學(xué)模式進行評估與完善，以更好地服務(wù)于青少年體質(zhì)健康促進工作。