基于“智慧校園+智能穿戴”提高體育育人質(zhì)量研究初探

朱超 張強(qiáng) 柴力達(dá) 李靜

(北京聯(lián)合大學(xué) 北京 100101)

1 理論研究初探

2016年，教育部明確規(guī)定“構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、個(gè)性化、終身化的教育體系”，要求通過教育信息化改革來建設(shè)學(xué)習(xí)型社會和培養(yǎng)現(xiàn)代化人才。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，人們對貫徹落實(shí)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”理念有了更加深刻的認(rèn)識，更加注重開展教育信息化建設(shè)工作，也更加重視建設(shè)智慧校園。新型冠狀病毒肺炎疫情的出現(xiàn)，對各個(gè)高校應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)等智慧教育技術(shù)，開展線上線下教學(xué)提出了更高的要求，也對監(jiān)督、管理及控制體育育人質(zhì)量帶來了更多的挑戰(zhàn)。應(yīng)用智能穿戴設(shè)備開展智慧教育活動作為落實(shí)培養(yǎng)智慧人才的實(shí)際行動，必然要求及時(shí)了解大學(xué)生的身心發(fā)展?fàn)顟B(tài)，為專業(yè)知識學(xué)習(xí)、思政素養(yǎng)培育、實(shí)踐能力培養(yǎng)等教育育人活動，做好健康保障工作。

進(jìn)入新時(shí)代以來，隨著高校育人工作的改革，尤其是伴隨著“全民健身”等活動的開展，提升大學(xué)生身體素質(zhì)和提高高校體育育人質(zhì)量已勢在必行。體育教育作為高校大學(xué)生成長、成才的重要保障，對于大學(xué)生養(yǎng)成良好的體育運(yùn)動習(xí)慣，掌握體育運(yùn)動的技巧，避免體育運(yùn)動中的突發(fā)狀況等都具有積極意義；對于大學(xué)生將來畢業(yè)、就業(yè)、創(chuàng)業(yè)時(shí)擁有更強(qiáng)的競爭力起到重要的促進(jìn)作用。因此，在此背景下，該研究基于智慧校園建設(shè)的環(huán)境條件，立足智能穿戴設(shè)備普及應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)情況，具體探討基于“智慧校園+智能穿戴”提高體育育人質(zhì)量的實(shí)踐策略，將會幫助高校體育教師更新課程教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新課程教學(xué)模式、提高課程教學(xué)水平、鞏固課程教學(xué)效果，也將會切實(shí)提高大學(xué)生的身體素質(zhì)和有效營造高校教育信息化改革的校園氛圍。

2 實(shí)踐研究方向

2.1 專題培訓(xùn)活動

課題組成員根據(jù)立項(xiàng)申報(bào)材料的內(nèi)容要求，要不斷查找智慧校園建設(shè)、智能穿戴設(shè)備應(yīng)用等方面的文獻(xiàn)資料，不斷梳理高校體育教育教學(xué)育人改革的理論成果；邀請?bào)w育教育領(lǐng)域權(quán)威專家、學(xué)者、高校體育教師等開展專題講座，普及宣傳新時(shí)代“智慧校園+智能穿戴”的相關(guān)知識，明確智慧校園建設(shè)背景下智能穿戴設(shè)備應(yīng)用與體育育人改革的內(nèi)在聯(lián)系；學(xué)習(xí)黨和國家對于高等院校體育教育教學(xué)改革的政策和精神，重視發(fā)展學(xué)生體育核心素養(yǎng)，關(guān)注提高體育育人質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，幫助課題組全體成員端正思想態(tài)度，明確研究目標(biāo)方向，落實(shí)工作分工，提高教學(xué)教研的理論水平，把握基于“智慧校園+智能穿戴”提高體育育人質(zhì)量的理論創(chuàng)新價(jià)值和實(shí)踐應(yīng)用意義。

2.2 主題討論活動

課題小組通過對《教育信息化“十三五”規(guī)劃》《智慧校園總體架構(gòu)》等政策文件精神的分析，利用個(gè)人發(fā)言、小組討論、經(jīng)驗(yàn)交流、資料共享等方式把握研究創(chuàng)新，提高高校大學(xué)生體育育人質(zhì)量的必要性與可行性?？偨Y(jié)本校和周邊院校在建設(shè)智慧校園、應(yīng)用智能穿戴設(shè)備等方面的一些共性特征和個(gè)性特點(diǎn)，優(yōu)化、完善基于“智慧校園+智能穿戴”提高體育育人質(zhì)量的研究方案，有效解決體育教育創(chuàng)新不足、體育育人質(zhì)量監(jiān)督不力、教育信息技術(shù)應(yīng)用效果不佳等問題，切實(shí)擴(kuò)大研究成果的社會影響和受益范圍，力爭提高高校教育信息化程度和教學(xué)育人水平。

2.3 訪談?wù){(diào)研活動

走訪當(dāng)?shù)囟嗨咝５捏w育學(xué)科領(lǐng)導(dǎo)、體育教師，了解近些年高校圍繞智慧校園建設(shè)，應(yīng)用智能穿戴設(shè)備開展體育育人教學(xué)活動的具體措施和相關(guān)辦法，以及大學(xué)生對于智慧校園建設(shè)和智能穿戴設(shè)備應(yīng)用的心理想法和實(shí)際需求。另外，在訪談的過程中，還對高校智慧校園建設(shè)和智能穿戴設(shè)備應(yīng)用的軟硬件條件、教育教學(xué)環(huán)境等因素進(jìn)行綜合考察，把握高校推進(jìn)建設(shè)智慧校園和促進(jìn)智能穿戴設(shè)備應(yīng)用的總體狀況，進(jìn)而不斷梳理總結(jié)當(dāng)前高校應(yīng)用最新教育信息技術(shù)設(shè)備，開展體育教育教學(xué)活動所出現(xiàn)的問題和面臨的困難。

2.4 問卷調(diào)查活動

最大限度獲得大學(xué)生的支持配合，通過線上線下相結(jié)合的問卷調(diào)查活動，深入了解大學(xué)生對于自身參與體育課程學(xué)習(xí)和進(jìn)行體育鍛煉活動的看法和意見，也全面分析引領(lǐng)大學(xué)生應(yīng)用智能穿戴設(shè)備進(jìn)行體育活動面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。同時(shí)，對比分析不同高校采取不同智能穿戴設(shè)備開展體育育人活動的實(shí)際效果，從中找到體育教育中應(yīng)用智能穿戴設(shè)備的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)大學(xué)生對于建設(shè)智慧校園的反饋意見，確保研究成果對于其他院?；凇爸腔坌@+智能穿戴”提高體育育人質(zhì)量的普適應(yīng)用價(jià)值，也保障研究成果對于高校教育信息化改革的個(gè)案指引作用。

2.5 成果梳理活動

針對課題研究過程中，在文獻(xiàn)檢索、理論分析、政策解讀、實(shí)證調(diào)研、個(gè)案應(yīng)用、成果推廣等方面取得的階段性材料，結(jié)合對本校體育育人活動應(yīng)用智能穿戴設(shè)備的效果反饋，尤其通過對不同專業(yè)不同班級學(xué)生體育育人的效果分析，系統(tǒng)討論、梳理、整合，形成書面專題報(bào)告、學(xué)術(shù)論文等研究成果，并對研究過程中出現(xiàn)的問題不足進(jìn)行反思總結(jié)，為后續(xù)研究中進(jìn)一步完善基于“智慧校園+智能穿戴”提高體育育人質(zhì)量的實(shí)踐策略打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 現(xiàn)狀與實(shí)踐路徑

3.1 探究基于“智慧校園+智能穿戴”提高體育育人質(zhì)量的理論基礎(chǔ)

一方面，外國很早就開始了建設(shè)智慧校園的活動，截至目前已經(jīng)積累了政府指導(dǎo)和高校獨(dú)立建設(shè)智慧校園的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。近些年，開發(fā)設(shè)計(jì)了一系列的智能穿戴設(shè)備，幫助提高教育育人質(zhì)量。我國進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代以來也特別重視應(yīng)用最新教育信息技術(shù)，推進(jìn)高校教學(xué)改革，部分高校也在嘗試完善智慧校園建設(shè)的軟硬件設(shè)施條件，甚至有些企業(yè)或者個(gè)體都研發(fā)設(shè)計(jì)了非常具有實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值的智能穿戴設(shè)備，這在很大程度上為該研究基于智慧校園建設(shè)背景應(yīng)用智能穿戴設(shè)備開展體育育人活動創(chuàng)造了良好條件。另一方面，隨著黨和國家對建設(shè)體育強(qiáng)國、推進(jìn)教育創(chuàng)新的高度重視，應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、多媒體、新媒體等信息技術(shù)開展體育育人活動已經(jīng)非常關(guān)鍵，尤其是新冠肺炎疫情的出現(xiàn)，更加要求各個(gè)高校不斷強(qiáng)化線上線下一體化教學(xué)改革，體育教育也不例外，也需要在疫情防控常態(tài)化背景下指導(dǎo)學(xué)生利用智能穿戴設(shè)備隨時(shí)隨地監(jiān)督、了解自身身體狀況，并養(yǎng)成良好的運(yùn)動習(xí)慣。據(jù)此，該課題以需求層次理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、全面發(fā)展理論、生本教育理論等作為研究的基礎(chǔ)理論，科學(xué)建構(gòu)智慧校園背景下智能穿戴設(shè)備應(yīng)用與體育育人教學(xué)改革的理論聯(lián)系，豐富了國內(nèi)外學(xué)術(shù)成果。

3.2 分析基于“智慧校園+智能穿戴”提高體育育人質(zhì)量的實(shí)證現(xiàn)狀

通過對多所高校智慧校園建設(shè)狀況、智能穿戴設(shè)備應(yīng)用情況及體育育人現(xiàn)狀的實(shí)證調(diào)研，該研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)高校已經(jīng)在建設(shè)智慧校園方面作出了較大努力，甚至有些高校還形成了智慧課室、智慧課堂等，極大地提高了教育信息技術(shù)在教學(xué)融合中的滲透效果，也提升了高校師生的信息化專業(yè)素養(yǎng)，有利于“對學(xué)生學(xué)業(yè)、德育、運(yùn)動健康、消費(fèi)借閱等方面進(jìn)行綜合化管理”。與此同時(shí)，該研究發(fā)現(xiàn)，智能穿戴設(shè)備作為輔助人們開展體育運(yùn)動的重要載體，卻很少發(fā)揮預(yù)期的作用，如有些大學(xué)生購買智能穿戴設(shè)備只是單純?yōu)榱梭w驗(yàn)科技產(chǎn)品；有的大學(xué)生看重的可能是智能穿戴設(shè)備的部分功能；僅有很少的大學(xué)生真正利用智能穿戴設(shè)備來監(jiān)督自己的身體狀況和運(yùn)動數(shù)據(jù)。特別需要強(qiáng)調(diào)的是，很多高校教師本身對智能穿戴設(shè)備不感興趣，也不清楚智能穿戴設(shè)備對于體育教育活動的價(jià)值，自然也就不會要求高校積極購買和配備智能穿戴設(shè)備來開展體育育人活動，也正是因?yàn)樗枷肷系牟恢匾暡艑?dǎo)致很多高校體育育人的效果非常不理想，大學(xué)生的身體素質(zhì)也沒有得到提高，非常不利于幫助大學(xué)生成長為對國家和社會有用的創(chuàng)新型、復(fù)合型人才。

3.3 創(chuàng)新基于“智慧校園+智能穿戴”提高體育育人質(zhì)量的實(shí)踐路徑

智能手表、智能手環(huán)、智能學(xué)生證，集智能監(jiān)管、遠(yuǎn)程看護(hù)、密切聯(lián)系效用為一體，讓學(xué)生、家長、校園真正實(shí)現(xiàn)“閉環(huán)管理”。目前，可穿戴設(shè)備主要以手環(huán)為主。功能上大致分為以下兩種。

第一，帶GPS 定位的電話手表。此形態(tài)產(chǎn)品包括GPS定位、電話、短信、NFC一卡通等應(yīng)用功能。由于GPS定位在校園內(nèi)使用精度不準(zhǔn)，有月租費(fèi)、電話功能涉及課堂偵聽等問題，難以在校園大規(guī)模普及，以家長自行購買為主。

第二，智能手環(huán)。此形態(tài)產(chǎn)品主要實(shí)現(xiàn)校門出入考勤、校內(nèi)定位、計(jì)步、心率、NFC 一卡通、電子表等功能（見圖1），是目前智慧校園選擇的主要的可穿戴產(chǎn)品形態(tài)，當(dāng)前運(yùn)動智能手環(huán)基本功能設(shè)計(jì)，能滿足體育育人需求。

圖1 智能手環(huán)

智能手環(huán)在智慧校園應(yīng)用場景與用戶體驗(yàn)分析。（1）校門無感知進(jìn)出考勤：學(xué)生批量通過校門時(shí)自動進(jìn)行無感識別考勤。用戶體驗(yàn)的核心是考勤進(jìn)出識別速度與進(jìn)出判斷準(zhǔn)確率。（2）班級考勤：班級考勤的核心體驗(yàn)在于考勤識別的速度以及相鄰教室間的誤判率。（3）區(qū)域定位：區(qū)域批量識別的速度與準(zhǔn)確率。如教學(xué)樓二樓與三樓之間不會誤判，不會出現(xiàn)學(xué)生在相鄰樓層間“漂移”的現(xiàn)象。（4）計(jì)步、心率數(shù)據(jù)采集速度：設(shè)備采集手環(huán)計(jì)步、心率數(shù)據(jù)的采集速度。（5）一卡通：刷卡時(shí)的用戶體驗(yàn)，速度快，識別高度好。（6）充電續(xù)航能力：充電一次至少使用30d，這是對學(xué)生手環(huán)的基本要求。

4 軟硬結(jié)合的智慧校園體育綜合解決方案

如圖2所示，搭建了“管理系統(tǒng)”“教學(xué)系統(tǒng)”及“家長平臺”，從管理端、教學(xué)端、家長端等用戶端口為體育教育工作增效減負(fù)。

圖2 智慧體育平臺組成架構(gòu)

智慧體育管理系統(tǒng)是提供給學(xué)校的可視化監(jiān)管系統(tǒng)，可動態(tài)監(jiān)測校園所有學(xué)生的體育數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)分析及全場景輔助驅(qū)動校園體育管理決策，提升管理工作的效率和科學(xué)性。

智慧體育教學(xué)系統(tǒng)是教師體育教學(xué)的智能助手。基于多樣化教育資源、數(shù)據(jù)采集與分析能力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)減負(fù)增效，豐富教學(xué)手段，推動經(jīng)驗(yàn)型教學(xué)向智能教學(xué)指導(dǎo)升級。

“智慧體育家長通”是專為家校搭建的互動平臺。家長能夠更便捷、直觀地了解孩子學(xué)情動態(tài)，記錄成長，提高家校間信息及時(shí)性和透明度。從校園體育實(shí)際場景出發(fā)，打造智慧體育場景體驗(yàn)區(qū)，從數(shù)據(jù)采集到問題解決的體育教學(xué)過程。從體育教學(xué)、體育賽事、學(xué)期測評等方面，利用移動端小程序、應(yīng)用系統(tǒng)、多媒體屏幕、智能穿戴設(shè)備等，對校園體育工作進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)管，統(tǒng)籌體育課程教學(xué)。

“智慧校園+智能穿戴”的本質(zhì)是一套運(yùn)動健康云平臺解決方案，通過私有云方式部署，所有數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)網(wǎng)環(huán)境，與互聯(lián)網(wǎng)安全隔離，采集數(shù)據(jù)種類更多、數(shù)據(jù)粒度更細(xì)致，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建健康大數(shù)據(jù)平臺，可提前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。同時(shí)，對個(gè)人隱私數(shù)據(jù)采用脫敏處理，更加安全，最終形成“以體育數(shù)據(jù)中臺為基準(zhǔn)建構(gòu)設(shè)備支持層、運(yùn)維控制層、智能管理層的物聯(lián)網(wǎng)模式架構(gòu)”。

5 積極建設(shè)功能齊全的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

綜合利用大數(shù)據(jù)分析、智能AI、云計(jì)算等最新信息技術(shù)，開展智慧運(yùn)動場館建設(shè)。例如，北京大學(xué)研究的AIPE，通過利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的單視角人體姿態(tài)估計(jì)算法，通過一段視頻即可恢復(fù)三維空間中的人體骨架，并結(jié)合專業(yè)的體育評價(jià)指標(biāo)開發(fā)相應(yīng)的評價(jià)算法，對視頻中運(yùn)動者的體育訓(xùn)練做出圖文評價(jià)。學(xué)生僅需登陸AIPE新媒體數(shù)據(jù)交互平臺，上傳自己拍攝的運(yùn)動視頻，評價(jià)系統(tǒng)即可通過高性能計(jì)算平臺對視頻素材進(jìn)行人體姿態(tài)估計(jì)和關(guān)鍵幀評價(jià)，教師可通過AIPE審核評價(jià)結(jié)果并生成評價(jià)結(jié)果報(bào)告，智能評價(jià)系統(tǒng)為體育線上課程常態(tài)化開展提供了評價(jià)支持。除利用線上平臺進(jìn)行教學(xué)與管理外，還可為體育競賽組織與管理、學(xué)生課外體育鍛煉打卡、體育俱樂部的建設(shè)與管理、校內(nèi)場館的使用與管理、在線教學(xué)與考試等提供便利，將體育競賽、場館使用信息及時(shí)推送到智能手環(huán)。有條件的學(xué)校應(yīng)積極自主研發(fā)專門的體育云平臺，媒介搭建的“關(guān)系平臺”促使人以“化身”的形式參與交往，將個(gè)性化測試（游泳達(dá)標(biāo)測試、籃球?qū)ｍ?xiàng)測試等）、班級管理、學(xué)生鍛煉數(shù)據(jù)、“學(xué)校健康數(shù)據(jù)”、學(xué)生成績核算與管理數(shù)據(jù)等特色功能納入平臺。

6 研究結(jié)論

該研究不僅豐富拓展了高校體育教育理論、智慧校園建設(shè)成果，而且有效拓寬了高校體育育人教學(xué)活動的實(shí)施路徑，提高了高校教育信息化水平，營造了高校智慧教育的校園氛圍，增強(qiáng)了大學(xué)生的身體素質(zhì)。具體而言，得出如下結(jié)論。

第一，國內(nèi)外基于“智慧校園+智能穿戴”提高高校體育育人質(zhì)量的直接性理論成果非常匱乏，難以對我國高校智慧教育改革、智慧校園建設(shè)、智能穿戴設(shè)備應(yīng)用、體育育人教學(xué)改革等實(shí)際工作起到指引作用。隨著智能信息技術(shù)和智能穿戴設(shè)備的不斷更新普及應(yīng)用，高校師生也很難及時(shí)掌握科學(xué)健康地使用智能穿戴設(shè)備開展體育運(yùn)動的辦法，這就需要越來越多高校師生的共同協(xié)作來解決智能穿戴設(shè)備教學(xué)應(yīng)用和體育運(yùn)動質(zhì)量不高等問題。

第二，當(dāng)前鮮有高校立足智慧校園建設(shè)實(shí)際，應(yīng)用最新智能穿戴設(shè)備，開展體育育人活動，大學(xué)生只能通過自行購買智能穿戴設(shè)備的方式來監(jiān)督自己的身體狀況、了解自己的運(yùn)動效果、調(diào)整自己的身體狀態(tài)。對于部分偏遠(yuǎn)地區(qū)高校而言，沒有足夠的資金來購買智能穿戴設(shè)備，教師也可能不具備應(yīng)用相關(guān)設(shè)備開展體育教育活動的能力，甚至有的高校都沒有形成智慧校園智慧教育的良好氛圍，這就難免會影響體育育人效果。

第三，創(chuàng)新完善基于“智慧校園+智能穿戴”提高體育育人質(zhì)量的實(shí)踐路徑已經(jīng)迫在眉睫，強(qiáng)化體育育人質(zhì)量綜合評價(jià)和推進(jìn)質(zhì)量提升體系建設(shè)尤為關(guān)鍵。這不僅需要高校投入更多的人力、財(cái)力、物力，來建設(shè)智慧校園，而且需要教師掌握應(yīng)用智能穿戴設(shè)備開展體育教育活動的技巧和辦法，確保大學(xué)生的體育運(yùn)動數(shù)據(jù)、信息得到及時(shí)的反饋，保障教學(xué)內(nèi)容形式的不斷創(chuàng)新。另外，需要大學(xué)生積極配合教師完成課程教學(xué)效果評價(jià)反饋，及時(shí)提供有效的意見和建議，協(xié)助高校建立健全體育育人教學(xué)體系。

7 研究反思

該研究在理論分析和實(shí)證調(diào)研的基礎(chǔ)上，形成了相對全面、相對多元的基于“智慧校園+智能穿戴”提高體育育人質(zhì)量的實(shí)踐路徑，也通過本校個(gè)案驗(yàn)證了該研究成果的可操作性、可實(shí)踐性，反映了研究思路正確、研究方案合理。并且，逐漸豐富了利用智能穿戴設(shè)備，開展體育教育教學(xué)育人活動的實(shí)踐應(yīng)用成果，不僅綜合考慮了國內(nèi)外權(quán)威專家、學(xué)者的意見和建議，而且還特別考慮了課題評估專家的建議和觀點(diǎn)，按時(shí)保質(zhì)保量完成預(yù)期的研究目標(biāo)，形成最終的研究成果。

主要問題：“智慧校園+智能穿戴”在體育育人的實(shí)踐中任重而道遠(yuǎn)。研究在一些細(xì)節(jié)方面還存在著一些問題，有待后期進(jìn)一步加以解決，如受到時(shí)間、資金的限制，該研究成果難以在盡可能多的其他高校體育育人實(shí)踐活動中加以驗(yàn)證和檢驗(yàn)，難以更加全面評估研究成果的推廣應(yīng)用價(jià)值。

“智慧校園+智能穿戴”提高體育育人質(zhì)量實(shí)踐策略取得了一定的應(yīng)用效果，并針對可能還存在的問題，提出解決辦法，確保研究成果對高校體育育人實(shí)踐教學(xué)改革的長期指引作用，進(jìn)一步擴(kuò)大預(yù)期成果的受益范圍。