智慧體育監(jiān)測評(píng)估系統(tǒng)與教學(xué)應(yīng)用共同體的實(shí)踐研究

文/劉銳娟 李曉東 黃結(jié)根 王慶輝

一、研究政策背景

2018年，習(xí)近平總書記在全國教育大會(huì)上提出要樹立健康第一的教育理念，學(xué)校要開齊開足體育課，幫助學(xué)生在體育鍛煉中享受樂趣、增強(qiáng)體質(zhì)、健全人格、錘煉意志。2021年，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》，要求有效減輕學(xué)生的作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)的負(fù)擔(dān)。針對(duì)學(xué)校體育工作來說，最重要的是減輕學(xué)生的作業(yè)負(fù)擔(dān)，提倡快樂教學(xué)，降低學(xué)生校內(nèi)作業(yè)壓力與負(fù)擔(dān)。

2021年，根據(jù)《教育部科學(xué)技術(shù)與信息化司關(guān)于做好2021年度教育信息化教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐共同體項(xiàng)目推薦遴選工作的通知》（教科信司〔2021〕213號(hào)）文件要求，智能體育共同體項(xiàng)目實(shí)施方案應(yīng)著眼于信息技術(shù)與體育教育教學(xué)的融合創(chuàng)新，充分運(yùn)用智能手段探索在學(xué)校體育實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生的價(jià)值，提高學(xué)生健康運(yùn)動(dòng)和體育教師教學(xué)的科學(xué)性。

學(xué)生體質(zhì)需要增強(qiáng)、科技信息化需要融入。針對(duì)這一需求，中國教育科學(xué)研究院先后設(shè)立多項(xiàng)重點(diǎn)課題研究，希望通過“學(xué)生體質(zhì)有效干預(yù)”“學(xué)校體能課程建設(shè)”“體育教學(xué)改革”“智慧體育系統(tǒng)構(gòu)建”“學(xué)校衛(wèi)生與健康教育轉(zhuǎn)型”等手段，改善青少年的體質(zhì)健康水平和加強(qiáng)教師智慧體育教學(xué)應(yīng)用認(rèn)知和水平。

二、研究學(xué)校背景和目標(biāo)

2021年，深圳市福田區(qū)教育科學(xué)研究院附屬小學(xué)成為教育部科技司立項(xiàng)的“智能體育學(xué)生數(shù)據(jù)分析與教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐共同體”項(xiàng)目單位。全國共獲批實(shí)踐共同體項(xiàng)目21項(xiàng)，我校是唯一一個(gè)以小學(xué)作為牽頭單位入選的項(xiàng)目，目前成員單位涵蓋深圳市6個(gè)區(qū)及跨省市其他區(qū)域的27所公、民辦中小學(xué)校。

同時(shí)，福田區(qū)教科院附屬小學(xué)作為中國教科院教育綜合改革實(shí)驗(yàn)區(qū)的重點(diǎn)示范校，也是共同體項(xiàng)目的牽頭單位，一直以來跟隨政策方向，探究體育科技融入體育教學(xué)的應(yīng)用手段，研發(fā)和開展健康體能促進(jìn)與干預(yù)實(shí)踐方案，探尋一條智慧體育與教學(xué)應(yīng)用的新途徑，為一線體育教師提供創(chuàng)新型教學(xué)模式，為學(xué)生的體質(zhì)健康制定更科學(xué)化、更智慧化的干預(yù)手段。本文主要對(duì)我校構(gòu)建的智慧體育監(jiān)測評(píng)估系統(tǒng)與教學(xué)應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)介紹，闡述智慧測評(píng)的方式和利用測評(píng)提高改進(jìn)教學(xué)的方案以及智慧測評(píng)與教學(xué)應(yīng)用的意義和作用。

三、構(gòu)建智慧體育監(jiān)測評(píng)估系統(tǒng)與教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐共同體平臺(tái)

構(gòu)建智能體育學(xué)生監(jiān)測評(píng)估與教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐共同體平臺(tái)。針對(duì)體育教學(xué)的實(shí)施、學(xué)生體能測試的結(jié)果、視力和姿態(tài)等測試評(píng)估的數(shù)據(jù)，形成多方面多維度的學(xué)生體質(zhì)健康成長檔案，為體育教育決策、校內(nèi)體育鍛煉實(shí)施計(jì)劃、體育教學(xué)發(fā)展規(guī)劃和家校共育下的學(xué)生健康成長提供“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”的數(shù)據(jù)決策支持。希望通過“智能體育學(xué)生數(shù)據(jù)分析與教學(xué)應(yīng)用”這一共同體的構(gòu)建，收集教師體育教學(xué)和學(xué)生的體育學(xué)習(xí)全過程的完整大數(shù)據(jù)，提出基于智能分析結(jié)果的體育精準(zhǔn)教學(xué)新模式（圖1、圖2）。

圖1 智慧監(jiān)測評(píng)估系統(tǒng)與教學(xué)應(yīng)用的整體構(gòu)思圖

圖2 智慧監(jiān)測評(píng)估系統(tǒng)與教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐共同體智慧體育平臺(tái)

（一）智慧體育監(jiān)測評(píng)估系統(tǒng)在教學(xué)中應(yīng)用

我校借助智慧體育監(jiān)測產(chǎn)物，根據(jù)學(xué)生測試評(píng)估和實(shí)時(shí)監(jiān)測需求，搭建智慧體育測試評(píng)估系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括日常體育課和課間操的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷心率監(jiān)測平臺(tái)、視力測評(píng)平臺(tái)與姿態(tài)測評(píng)平臺(tái)三大監(jiān)測評(píng)估平臺(tái)構(gòu)建成智慧體育監(jiān)測評(píng)估系統(tǒng)。

其中，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷心率監(jiān)測平臺(tái)主要針對(duì)學(xué)生在校期間的課間操和體育課堂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)負(fù)荷心率監(jiān)測，在實(shí)際體育教學(xué)中，讓學(xué)生佩戴運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測心率表，通過監(jiān)測平臺(tái)收集每名學(xué)生的實(shí)時(shí)心率變化，具體監(jiān)測指標(biāo)包括平均心率、最大心率預(yù)警、平均強(qiáng)度、練習(xí)密度、有效鍛煉密度和消耗卡路里，監(jiān)測范圍包括學(xué)生個(gè)人和班級(jí)整體的數(shù)據(jù)指標(biāo)和曲線圖。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測了解每名學(xué)生的鍛煉效果，對(duì)潛在的運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行及時(shí)的評(píng)估與預(yù)警，對(duì)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以學(xué)促教,為教師提供教學(xué)反饋信息，便于及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃和強(qiáng)度安排。

視力測試評(píng)估平臺(tái)依托學(xué)校衛(wèi)生室進(jìn)行視力測評(píng)篩查，并放在測試平臺(tái)系統(tǒng)，建立學(xué)生視力測評(píng)檔案，記錄不同時(shí)段學(xué)生視力變化指標(biāo)和趨勢。

姿態(tài)測評(píng)通過學(xué)校使用的身體姿態(tài)測試儀器，學(xué)生穿著緊身服裝，以最自然狀態(tài)站在儀器前方，儀器通過AI識(shí)別，評(píng)估學(xué)生姿態(tài)的力線是否正常，從而來衡量學(xué)生姿態(tài)的位置（圖3）。

圖3 姿態(tài)測試評(píng)估結(jié)果

根據(jù)不同的測試評(píng)估方案，篩選出未在正常范圍值內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對(duì)視力數(shù)據(jù)下降、姿態(tài)不良的學(xué)生進(jìn)行走訪統(tǒng)計(jì)，在測評(píng)基礎(chǔ)上，了解學(xué)生的實(shí)際情況，并做出特別關(guān)注記號(hào)，利用課間微運(yùn)動(dòng)和課外活動(dòng)時(shí)間進(jìn)行視力改善和姿態(tài)糾正鍛煉。

（二）體能干預(yù)體育教學(xué)應(yīng)用場景和內(nèi)容

針對(duì)體育教學(xué)應(yīng)用方面，主要根據(jù)測評(píng)的結(jié)果制定相應(yīng)的健康體能干預(yù)，并應(yīng)用到體育教學(xué)的各個(gè)方面。如從體育課堂和課間操監(jiān)測結(jié)果角度出發(fā)，針對(duì)低強(qiáng)度、鍛煉無趣等問題，可進(jìn)行基礎(chǔ)體能鍛煉，改善學(xué)生體育課堂鍛煉效果和強(qiáng)度以及學(xué)生參與興趣；從視力測評(píng)結(jié)果角度出發(fā)，在課間微運(yùn)動(dòng)進(jìn)行腦視動(dòng)鍛煉，緩解學(xué)生的視力疲勞，改善學(xué)生視力下降速度；從姿態(tài)測評(píng)結(jié)果角度出發(fā)，在家庭鍛煉和課外鍛煉部分進(jìn)行姿態(tài)糾正（表1）。

表1 體育教學(xué)應(yīng)用范圍和內(nèi)容

其中，針對(duì)體育課堂運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測心率偏低現(xiàn)象，我校主要從體能干預(yù)入手，在熱身部分增加神經(jīng)激活和動(dòng)作整合練習(xí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂的積極性和注意力；在課堂課課練部分增加相對(duì)應(yīng)的體能素質(zhì)練習(xí)，如針對(duì)足球繞桿運(yùn)球課程，在課課練部分進(jìn)行不同形狀標(biāo)志盤摸點(diǎn)練習(xí)，快速提高學(xué)生的步伐移動(dòng)能力和根據(jù)外界環(huán)境快速反應(yīng)能力，大大增加了學(xué)生參與積極性和鍛煉強(qiáng)度。根據(jù)不同的專項(xiàng)課程設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的能力需求鍛煉方案，使一節(jié)課既有技術(shù)教學(xué)又有體能鍛煉干預(yù)，全面提高學(xué)生該項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)技能。

針對(duì)傳統(tǒng)課間操的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測表現(xiàn)出練習(xí)強(qiáng)度較低現(xiàn)象，我校根據(jù)不同年齡段學(xué)生，在同一音樂伴奏下，進(jìn)行不同內(nèi)容的體能鍛煉，提高了學(xué)生的上下肢力量和心肺功能，以及上下肢協(xié)調(diào)性，從而提高了學(xué)生鍛煉的強(qiáng)度和練習(xí)密度，同時(shí)也增加了學(xué)生參與課間操的積極性。

針對(duì)視力測評(píng)數(shù)據(jù)下降的現(xiàn)象，我校利用課間碎片時(shí)間，播放有節(jié)奏的動(dòng)感音樂和語音提示，讓學(xué)生跟隨音樂和語音要求，在教室內(nèi)和樓道里便可進(jìn)行視力改善操，緩解學(xué)生視力疲勞，同時(shí)充分利用碎片化時(shí)間強(qiáng)化改善視力問題（圖4）。

圖4 課間微運(yùn)動(dòng)視力改善操

針對(duì)姿態(tài)測評(píng)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，處于小學(xué)階段的學(xué)生產(chǎn)生姿態(tài)不良現(xiàn)象，都是由于肌力失衡導(dǎo)致，可以早期通過功能訓(xùn)練進(jìn)行糾正。因此，我校利用課后鍛煉時(shí)間和家庭鍛煉時(shí)間，給學(xué)生制定姿態(tài)改善糾正方案。首先，讓學(xué)生在學(xué)校掌握正確動(dòng)作要領(lǐng)，然后在校課后鍛煉期間進(jìn)行強(qiáng)化力量訓(xùn)練，在家期間進(jìn)行自主肌肉拉伸和關(guān)節(jié)松解訓(xùn)練，通過家?；?dòng)，實(shí)現(xiàn)自主糾正鍛煉，從而更有效地改善不良姿態(tài)現(xiàn)象（圖5）。

圖5 課后姿態(tài)糾正鍛煉

四、智慧體育監(jiān)測評(píng)估系統(tǒng)與體育教學(xué)共同體的意義和作用

學(xué)校自借助智慧體育監(jiān)測評(píng)估系統(tǒng)以來，根據(jù)不同階段學(xué)生的實(shí)際身體情況、表現(xiàn)情況和健康情況的測試評(píng)估結(jié)果，設(shè)計(jì)體能干預(yù)方案，并應(yīng)用到體育教學(xué)當(dāng)中，提高了學(xué)校管理規(guī)范性、教師教學(xué)針對(duì)性和學(xué)生鍛煉的有效性。從學(xué)校管理角度來說，采集到的所有數(shù)據(jù)會(huì)存放到學(xué)生健康測評(píng)系統(tǒng)當(dāng)中，建立學(xué)生的跟蹤檔案，形成學(xué)生個(gè)人、班級(jí)、年級(jí)以及跟隨年齡增長，學(xué)生的遞增數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。學(xué)校通過這些系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析我校學(xué)生的實(shí)際現(xiàn)狀，便于學(xué)校系統(tǒng)管理以及根據(jù)數(shù)據(jù)反饋結(jié)果，調(diào)整學(xué)校體育教學(xué)安排，符合學(xué)生參與鍛煉的需求和要求。

從教師教學(xué)角度來說，教師可以根據(jù)數(shù)據(jù)反饋結(jié)果，及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃和負(fù)荷安排，實(shí)時(shí)了解學(xué)生的現(xiàn)狀變化，進(jìn)行有針對(duì)性的鍛煉。同時(shí)，教師也能及時(shí)監(jiān)測自己的教學(xué)水平，通過教學(xué)設(shè)計(jì)和預(yù)期的教學(xué)效果，與實(shí)際監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，反思預(yù)期效果和實(shí)際效果的差別和問題點(diǎn)，便于教師及時(shí)調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)形式和教學(xué)內(nèi)容。

從學(xué)生鍛煉角度來說，便于學(xué)生能夠真實(shí)了解自己的鍛煉效果，促使學(xué)生反思自己的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)情況，通過數(shù)據(jù)反饋，激勵(lì)學(xué)生更加認(rèn)真對(duì)待體育鍛煉，更加嚴(yán)格要求自己的表現(xiàn)，從而希望得到更加優(yōu)秀的數(shù)據(jù)反饋結(jié)果。

五、結(jié)語

在“雙減”背景的推動(dòng)下，近兩年來，我校借助智慧體育科技賦能體育教學(xué)，依托中國教科院智慧體育課題組和共同體項(xiàng)目的研究，通過實(shí)時(shí)負(fù)荷監(jiān)測和測試評(píng)估，真實(shí)了解學(xué)生實(shí)際體質(zhì)現(xiàn)狀和健康狀況（視力和姿態(tài)），并根據(jù)測評(píng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)反饋，在學(xué)校體育課、課間操和課間微運(yùn)動(dòng)、課后鍛煉和居家鍛煉期間，分別制定不同目標(biāo)的鍛煉內(nèi)容。經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐，我校學(xué)生的體質(zhì)健康水平均得到一定幅度提高，但還存在一定程度的不成熟。今后，我校會(huì)繼續(xù)深入研究數(shù)據(jù)分析和體能干預(yù)方案的有效性，希望能夠?yàn)槠渌麑?shí)驗(yàn)校和一線體育教師提供有價(jià)值的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。