一款運動健身助手的設(shè)計與實現(xiàn)

黃永麗

摘要：針對目前市場上的健身App用戶體驗感差，并且存在功能同類化嚴重、盈利模式等問題。設(shè)計開發(fā)了一款個性化、全方位指導(dǎo)的健身助手。該系統(tǒng)具有完整的軟件功能、良好的用戶界面、運用Firebase云平臺的身份驗證功能和實時數(shù)據(jù)庫功能，能夠正確地處理和記錄錯誤日志，幫助管理員對系統(tǒng)進行維護。該系統(tǒng)的使用不但能夠幫助用戶建立健身的生活化理念，而且能夠隨時隨地進行運動健身，不受時空的限制，通過該系統(tǒng)提供的健身課程，對運動者進行全方位的指導(dǎo)，學(xué)習(xí)不同的運動方式，對運動進行計劃，從而提高身體素質(zhì)和時間利用效率，實現(xiàn)身心健康，促進人們的運動激情，具有較高的使用價值和社會價值。

關(guān)鍵詞：Firebase云平臺;健身助手;實時數(shù)據(jù)庫;Android;運動健身

中圖分類號：TP311.56? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）36-0086-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 項目背景

居家隔離政策期間，所有的公共健身場所和運動場地都關(guān)閉。居家的幾個月中，由于無法參與戶外運動，大部分人出現(xiàn)體重一個月急速增加、心理壓力加大等狀況，因此如何實現(xiàn)居家健身成為一個緊迫解決的問題。

如果有一個好的運動健身助手指引我們居家鍛煉，那么上述問題就可以完美解決。目前不同的互聯(lián)網(wǎng)公司也開發(fā)了形式各異的軟件，通過獲取不同用戶平時的活動量、每天運動軌跡等數(shù)據(jù)，用不同的形式監(jiān)控用戶的運動情況，幫助用戶進行健身。然而上述產(chǎn)品功能上存在一定的優(yōu)劣，用戶的體驗感有待提高，直觀指導(dǎo)也缺乏，大部分軟件功能同類化，而且都存在以營利為目的等問題。如果有一款快捷、免費且可個性化定制運動計劃的健身的助手，用戶只需要點擊相關(guān)課程，就可以參與到課程當(dāng)中進行鍛煉，跟著軟件上的視頻教程進行鍛煉，那么將非常方便有效;既不需要到專業(yè)的健身場所，也不需要購買私人教練課程，因此可以節(jié)省大量的人力和財力。

2 課題研究的目的與意義

本課題的研究目的在于，通過利用智能手機平臺解決居家健身問題。使用戶方便快捷并且能夠在專業(yè)的課程指導(dǎo)下進行健身，用戶點擊所需要的課程就可以參與到課程當(dāng)中進行鍛煉，而且課程是免費的，既可以節(jié)省時間，也不用去買線下昂貴的課程，從而節(jié)省大量的課時費用，使健身非常方便有效。另一方面通過軟件，查看自己和朋友的健身情況，來激勵自己運動的激情，幫助用戶建立健身日常化、生活化的理念，隨時隨地進行運動健身，不受時空的限制。通過免費的健身課程對用戶進行全方位的指導(dǎo)，學(xué)習(xí)不同的運動方式，定制個性化的運動計劃，提高身體素質(zhì)和時間利用效率，從而實現(xiàn)身心健康，促進人們的運動激情，具有較高的使用價值和社會價值。

同時，體育健身能不斷克服自身的各種障礙，磨煉意志力，同樣可以提升自我，促進人們更加便捷地獲取到健康知識，并促進人們的交流。方便用戶并對用戶進行科學(xué)有效的指導(dǎo)是該設(shè)計的基本理念，用戶通過運動健身助手的使用，可以提升自己的運動激情和身體素質(zhì)，使運動成為一種習(xí)慣，豐富用戶的生活，從而釋放學(xué)習(xí)和工作的壓力。因此，該項目具有積極的社會價值和實際的使用價值。

3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展水平及存在的問題

目前國內(nèi)在健身助手App研究存在大量的相關(guān)研究。邱淑敏等在《健身指導(dǎo)網(wǎng)站評價指標(biāo)體系的建立和應(yīng)用研究》中針對健身網(wǎng)站，通過層次分析、法德爾菲等方法建立評價指標(biāo)體系，該評價體系可以對網(wǎng)站的內(nèi)容、互動性和影響力等進行評價，該體系也存在一定的局限[1]。趙雷鳴指出目前網(wǎng)絡(luò)健身軟件存在實時性、信息繁雜等問題，并提出完善全面健身數(shù)據(jù)，形成多元化健身服務(wù)等觀點[2]。石璞認為，由于用戶對健身類App系統(tǒng)的功能要求各異，通用的健身App很難滿足用戶的不同需求，導(dǎo)致用戶對產(chǎn)品的滿意度下降，目前缺少個性化和創(chuàng)新性的運動健身類App[3];阮威認為在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下全民健身產(chǎn)業(yè)應(yīng)與互聯(lián)網(wǎng)和智能終端相結(jié)合，克服當(dāng)前存在的場地受限等困境，從而實現(xiàn)跨越式的發(fā)展[4]。關(guān)于運動健身發(fā)展水平現(xiàn)狀的研究還有很多，總體來說運動健身App都存在一些問題。如功能同類化嚴重，不能滿足不同的用戶群體，用戶體驗有待進一步提高和完善，并且采用以營利為目的運營模式。

國外一直比較注重全民健身，也涌現(xiàn)出很多軟件，通過無線網(wǎng)、GPS、藍牙技術(shù)等來獲取用戶的運動軌跡信息[5]，對健身數(shù)據(jù)以量表的形式進行監(jiān)控管理。在國外，運動健身發(fā)展迅速，通過記錄跑步的相關(guān)數(shù)據(jù)，對運動進行監(jiān)測，來幫助用戶健身減肥[6]，通過智能終端和健身網(wǎng)站服務(wù)于不同的用戶。也存在無法針對自己的健身需求進行個性化定制等問題。

4 系統(tǒng)主要功能分析與設(shè)計

本研究主要對全民健身助手平臺進行研究、設(shè)計和開發(fā)。包括以下幾個方面：1）對全民健身平臺的理念進行深入研究，結(jié)合新型冠狀病毒肺炎疫情形勢下的居家健身需求，實現(xiàn)擁有5大功能模塊的健身App，對該平臺總體規(guī)劃、進行總體框架設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和設(shè)計、功能模塊和UI界面的設(shè)計和實現(xiàn);2）對于需要在客戶端之間實時同步的移動應(yīng)用，F(xiàn)irebase是一種高效、低延遲的解決方案。通過Firebase賬號驗證功能進行賬號短信驗證，確保初步登錄真實的用戶訪問后臺，初步避免后臺被刷暴的風(fēng)險;3）可以通過運動課程選擇不同部位的運動，每種運動還包含初級、中級、高級三個等級，每個等級分兩個階段，每個階段都有30天的鍛煉。在運動中有語音提醒，用戶可以在觀看視頻的同時調(diào)整運動姿勢，使用戶了解運動要點。從而使用戶免費獲取課程資源并獲得專業(yè)的指導(dǎo);4）運動報告可以點擊日歷進入運動歷史界面，查看用戶的所有詳細運動的歷史記錄，包括運動名稱、運動時間、運動消耗卡路里等。運動報告還有體重身高設(shè)置和體重記錄圖表，用于記錄用戶體重，從而得到用戶體重曲線，使用戶更加直觀地看到自己的健身效果。為了更直觀地展示運動效果，BMI指數(shù)圖表用于指明用戶身高體重比例，是否符合健康指標(biāo)，以此來警醒用戶自身的身體狀況以及體型;5）合理的飲食是健身的重要基礎(chǔ)，所以為用戶提供科學(xué)的運動飲食計劃是系統(tǒng)不可或缺的功能，該系統(tǒng)提供了30天的飲食食譜，用戶可選擇自己的飲食習(xí)慣;6）為了更大地激發(fā)人們的運動激情，可以把自己的運動情況在朋友圈發(fā)表，同樣也可以查看朋友圈的動態(tài)，獲取別人的運動成果，從而可以實現(xiàn)健身和交友一舉兩得。

通過對人們有關(guān)健身助手的需求和功能進行調(diào)研，收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。然后用軟件工程的研究路徑對數(shù)據(jù)進行分析和建模，并轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)設(shè)計和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，該系統(tǒng)分為用戶和管理員兩個角色。用戶方面具有的大致功能是登錄注冊、查看飲食計劃、查看運動計劃、做運動、收藏運動、查看運動介紹、跟隨運動視頻進行學(xué)習(xí)健身、查看報告、設(shè)置身高體重、查看運動歷史、查看朋友圈、發(fā)布朋友圈動態(tài)、查看個人資料、修改設(shè)置等功能。管理員方面可以管理后臺中用戶的賬號，管理后臺中用戶發(fā)布過的朋友圈的所有信息，也可以查看用戶數(shù)量和用戶留存。其用例圖分別如圖1和圖2所示。

5 數(shù)據(jù)庫的分析與設(shè)計

任何項目的開發(fā)都離不開數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，擁有一個好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以提升開發(fā)人員效率，使項目邏輯清晰，數(shù)據(jù)存儲易懂。運動健身App的設(shè)計實現(xiàn)與用戶所進行的健身運動和用戶的身份信息數(shù)據(jù)不可分割，從功能上看，運動健身App對運動數(shù)據(jù)的處理要有增、刪、改、查的功能，進行數(shù)據(jù)概念模型設(shè)計分析，對數(shù)據(jù)進行分類、整理，能夠更好地對數(shù)據(jù)進行描述，使項目里的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更加清晰明了。

本項目的數(shù)據(jù)概念模型設(shè)計包括各種數(shù)據(jù)的E-R圖的設(shè)計以及在數(shù)據(jù)庫中的表的結(jié)構(gòu)的設(shè)計。數(shù)據(jù)的E-R圖是系統(tǒng)數(shù)據(jù)實體屬性以及實體之間關(guān)系的綜合的展現(xiàn)方式，E-R圖是在數(shù)據(jù)概念模型上設(shè)計的首要任務(wù)。數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)的設(shè)計是在E-R圖設(shè)計的基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)概念模型的物理模型的實現(xiàn)。由于數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有些關(guān)聯(lián)表無需進行分析，因此這里僅僅分析項目之中所需的主要的實體信息表。該項目的數(shù)據(jù)概念模型設(shè)計實體關(guān)系E-R圖如圖3所示。其中：1）賬戶狀態(tài)是判斷賬戶是否有權(quán)限登錄的依據(jù)，需要包含賬號和密碼信息和用于與云端訪問的UID信息;2）在體重身高性別分別用來保存用戶的身高、體重和性別，男性和女性分別擁有不同的運動數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)性別不同擁有不同的運動UI和App主界面;3）語言選擇信息和語音選擇用來記錄語言和語音的選擇，通過語言和語音的選擇分別調(diào)整App的語言和運動提示語音;4）朋友圈信息主要包含用戶賬戶名稱、用戶發(fā)布時間、用戶發(fā)布文字以及用戶發(fā)布圖片的詳細信息。因為朋友圈數(shù)據(jù)庫是基于Firebase云平臺的實時數(shù)據(jù)庫，所以存儲的方式是使用json樹存儲的。包含用戶名、朋友圈發(fā)布的時間、分享的文字圖片等信息;5）運動歷史信息是用于在運動歷史頁展現(xiàn)用戶的運動歷史的信息，其主要包括運動名稱、運動等級、運動日期、運動時長、運動所消耗卡路里等;6）定時提醒信息實體模型是用于記錄最近設(shè)置的運動定時，其主要包括最近一次設(shè)置的時間、最近一次延時設(shè)置的時間和類型;7）運動數(shù)據(jù)實體模型屬于工具類實體模型，系統(tǒng)中所有的地域信息皆是按照省-市-縣三級地域顯示方式，地域?qū)嶓w模型則是提供地域信息的標(biāo)準(zhǔn)化。運動數(shù)據(jù)實體模型如圖4所示，其中三個臨時變量以json的形式存放臨時數(shù)據(jù)。

在關(guān)系概念模型的基礎(chǔ)上，可進行實體模型的設(shè)計。同時，可在實體模型的基礎(chǔ)上，進行數(shù)據(jù)庫表的設(shè)計與實現(xiàn)。根據(jù)概念模型設(shè)計中的各個實體模型進行數(shù)據(jù)表的設(shè)計。對數(shù)據(jù)庫表中的字段進行定義和實現(xiàn)。

6 系統(tǒng)的實現(xiàn)

對于前臺用戶，用戶登錄是所有未登錄的用戶所必經(jīng)的流程，用戶登錄驗證基于Firebase云平臺，主要流程是輸入手機號，點擊發(fā)送短信后經(jīng)過后臺發(fā)送短信到相應(yīng)手機號的手機上，輸入驗證碼后點擊驗證即可驗證，驗證相應(yīng)手機號成功后，可以進入設(shè)置賬號和密碼頁面，對自己的賬號和密碼進行管理，設(shè)置成功后進入主頁。主頁用于展示所有功能的頁面。本項目的主頁大致展示了App所有的功能，計劃、鍛煉挑戰(zhàn)、報告、分享和個人資料。主頁界面如圖5所示。1）用戶也可采用匿名登錄的方法不進行驗證而先進行體驗。2）計劃頁：用戶流程大致為查看運動歷史，查看購物清單，勾選購物清單，查看飲食計劃，完成飲食計劃，其界面如圖6所示。3）鍛煉挑戰(zhàn)：用戶可以查看運動歷史，選擇更換挑戰(zhàn)和等級，開始運動，重新開始運動，查看運動圖文介紹，查看運動視頻，運動中，聲音選項開關(guān)，暫停運動，繼續(xù)運動，退出運動，完成運動，運動反饋等功能。4）用戶可以通過報告頁查看運動日歷、查看自己的運動歷史、增加體重、查看體重圖表、編輯身高體重、查看BMI圖等功能。5）分享頁主要實現(xiàn)登錄用戶查看朋友圈、發(fā)送朋友圈動態(tài)以及對朋友圈信息進行評論等功能。

由于本項目后臺是基于Firebase云平臺開發(fā)的，后臺管理員管理界面如圖7所示。該界面為Firebase云平臺的界面，管理員可以查看App的用戶使用量曲線、用戶留存，可以管理用戶手機賬號、用戶朋友圈等信息。

7 小結(jié)與展望

經(jīng)過對各個模塊使用不同的測試用例和不同的測試方法，證明該健身項目的設(shè)計完全符合用戶的需求，此系統(tǒng)具有完整的軟件功能，良好的用戶界面，能夠正確地處理和記錄錯誤日志，幫助管理員對系統(tǒng)進行維護。

該系統(tǒng)運用Firebase云平臺的身份驗證功能和實時數(shù)據(jù)庫功能，進行賬號短信驗證，確保合法的用戶訪問后臺，初步避免后臺被刷爆的風(fēng)險。為了確保用戶能夠獲取可靠的、穩(wěn)定健身服務(wù)，該系統(tǒng)采用分層的系統(tǒng)架構(gòu)，訪問內(nèi)容使用分發(fā)的方式來提高數(shù)據(jù)的傳輸率和響應(yīng)速度。通過該健身助手App的使用，能夠幫助用戶建立健身生活化的理念，隨時隨地進行運動健身，不受區(qū)域和時間的限制，通過健身課程可以自主學(xué)習(xí)不同的運動方式，依據(jù)自己的實際情況對運動進行個性化設(shè)置和規(guī)劃，來提高自身身體素質(zhì)和時間利用率，從而實現(xiàn)身心健康，促進人們的運動激情，具有較高的使用價值和社會價值。

隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們對健康的渴望，運動健身助手將成為人們?nèi)粘２豢苫蛉钡囊徊糠?。下一步希望通過加入體感技術(shù)，來對用戶運動姿勢進行糾正和指導(dǎo)，并使系統(tǒng)功?能更加完善。如何獲得iOS等多個系統(tǒng)平臺上的支持將是下一步的研究工作目標(biāo)。

參考文獻：

[1] 邱淑敏，江崇民，武東明.健身指導(dǎo)網(wǎng)站評價指標(biāo)體系的建立和應(yīng)用研究[J].體育與科學(xué)，2012，33（6）：81-87.

[2] 趙雷鳴.全民健身網(wǎng)絡(luò)信息資源服務(wù)現(xiàn)狀及對策的研究[J].體育科技文獻通報，2012，20（12）：19-21.

[3] 石璞.不同類型大學(xué)生對運動健身類APP的選擇研究——以北京體育大學(xué)學(xué)生為例[J].體育世界（學(xué)術(shù)版），2016（2）：56-57.

[4] 阮威."互聯(lián)網(wǎng)+"時代下運動型APP產(chǎn)品與全民健身的融合發(fā)展與創(chuàng)新[C].中國福建福州：2015年中國體育產(chǎn)業(yè)與體育用品業(yè)發(fā)展論壇，2015.

[5] 2014年全民健身活動狀況調(diào)查公報（下）——（2015年11月16日）[N].中國體育報，2015-11-18（4）.

[6] 孫娟，王岳.我國公民體育鍛煉意識的提升路徑[J].體育學(xué)刊，2016，23（2）：52-56.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】