物聯(lián)網(wǎng)軟件在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用研究

岳建光

（山西工商學(xué)院 山西太原 030006）

1 在高校中物聯(lián)網(wǎng)對體育過程的監(jiān)管

學(xué)校體育課上課時(shí)間自由、空間充裕、項(xiàng)目多樣化，多元化的運(yùn)動(dòng)選擇包括了多樣的體育器材。種類多樣但數(shù)量有限的體育器材在學(xué)校各種場地的教學(xué)上應(yīng)用，就需要對體育器材實(shí)施合理的集團(tuán)化管理，這一直是高等學(xué)校體育運(yùn)動(dòng)中亟待解決的問題，在現(xiàn)實(shí)工作流程中無法合理協(xié)調(diào)數(shù)量有限的體育器材。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，則很好地解決了上述問題，在高等學(xué)校體育運(yùn)動(dòng)流程中起到了有效的管理效果。

1.1 對體育器材的管理

射頻圖像識(shí)別技術(shù)是目前全球物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)行業(yè)應(yīng)用最廣泛的射頻技術(shù)，最早廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品供應(yīng)鏈技術(shù)領(lǐng)域，并不斷發(fā)展和普及。目前，已廣泛應(yīng)用于高校體育教學(xué)儀器使用管理服務(wù)領(lǐng)域，主要應(yīng)用集中在體育儀器的使用保管、在校體育學(xué)生的服務(wù)接待、教師體育課堂設(shè)備使用、學(xué)生課后活動(dòng)使用、課后儀器歸還等多個(gè)方面。以往高校體育器材的管理以傳統(tǒng)的管理方式進(jìn)行，學(xué)校專門設(shè)置了一個(gè)設(shè)備管理器，每臺(tái)設(shè)備都是人工登記和管理的，不僅浪費(fèi)人力和時(shí)間，而且復(fù)雜且容易出錯(cuò)。RFID技術(shù)可用于識(shí)別體育器械。如果機(jī)房遠(yuǎn)離其他機(jī)房，電子書簽標(biāo)志也同樣會(huì)隨時(shí)保持機(jī)房正常工作狀態(tài)，大大減少了機(jī)房人工質(zhì)量管理的繁瑣過程。同時(shí)，可以對專用體育器材頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，記錄每個(gè)使用者的頻率，也就是可以通過CPS 等技術(shù)實(shí)時(shí)跟蹤每個(gè)使用者的軌跡，即在每臺(tái)專用體育器材上，同時(shí)粘貼一個(gè)獨(dú)立的專用電子標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)整個(gè)使用過程的監(jiān)控。

1.2 對體育場地的管理

我國對學(xué)生身體健康素質(zhì)的高度重視，使得學(xué)生對健身體育鍛煉的重視程度越來越高。目前，學(xué)校不僅高度重視公共學(xué)校體育藝術(shù)選修課、課余時(shí)間體育鍛煉和學(xué)生身體健康技能測試，還積極組織學(xué)校體育藝術(shù)社團(tuán)活動(dòng)，開展學(xué)校體育藝術(shù)文化節(jié)。高校公共體育活動(dòng)豐富多彩，但需要對有限的校園公共體育場館進(jìn)行協(xié)調(diào)。將高校物聯(lián)網(wǎng)的動(dòng)態(tài)分析數(shù)據(jù)管理信息與學(xué)校體育信息安全監(jiān)控中心管理數(shù)據(jù)中心相關(guān)聯(lián)，通過動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析掌握學(xué)校各個(gè)階段校園體育場館的建設(shè)、使用情況以及平時(shí)參與學(xué)校體育活動(dòng)開展的工作人員情況，利用普通學(xué)校移動(dòng)校園網(wǎng)、大屏幕、手機(jī)端APP 等信息提示系統(tǒng)及時(shí)發(fā)布活動(dòng)信息，使教師和學(xué)校能夠及時(shí)掌握各類體育場館的使用情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)活動(dòng)的相關(guān)內(nèi)容，從而開展更為適宜的體育教學(xué)活動(dòng)。同時(shí)，學(xué)校還在體育場附近使用電子攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生在體育場內(nèi)的活動(dòng)，以確保學(xué)生體育活動(dòng)的安全有序進(jìn)行。人流量較大時(shí)，及時(shí)疏導(dǎo)和協(xié)調(diào)體育賽事。同時(shí)，將對所有參與活動(dòng)項(xiàng)目的人員進(jìn)行現(xiàn)場導(dǎo)游，以不斷改善高校戶外體育活動(dòng)文化氛圍。努力營造和諧、安全、有序的高校戶外體育活動(dòng)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)校的全面發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生終身體育意識(shí)的培養(yǎng)。

1.3 對高校運(yùn)動(dòng)員選材的管理

隨著高校綜合體育教育工作的不斷深入發(fā)展，學(xué)生的綜合體育競技能力、競爭水平越來越高。高校體育競爭能力主要取決于高校綜合體育相關(guān)專業(yè)人才的競技能力。對于高校綜合體育教育來說，需要篩選并培育出優(yōu)質(zhì)、有巨大發(fā)展?jié)摿Φ母咝＞C合體育專業(yè)人才。傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)員選材方法采用了大量的運(yùn)動(dòng)評價(jià)和測試方法，如短跑測試爆發(fā)力、長跑測試耐力、體前屈測試柔韌等。雖然這種方法可以選擇一些體育人才，但也會(huì)忽略一些有潛力的體育新生。此時(shí)，學(xué)校應(yīng)引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如激光掃描儀測量、身高骨齡測量等先進(jìn)技術(shù)手段。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以檢測和分析學(xué)生的身體素質(zhì)、體型、運(yùn)動(dòng)機(jī)能等指標(biāo)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用能夠極大地提高學(xué)校教練員在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)中的積極性，使學(xué)校競技體育得到發(fā)展和壯大，不斷推動(dòng)高校競技體育向更高、更快、更強(qiáng)的目標(biāo)邁進(jìn)。

2 物聯(lián)網(wǎng)在高校體育競賽中的應(yīng)用

2.1 在田賽中的運(yùn)用

激光測距儀，是目前在高水平田徑比賽中使用的一種測距器材。其技術(shù)原理為選手在投擲器械后，由裁判迅速找到其落點(diǎn)并加以標(biāo)記，然后用該儀器測出投擲起點(diǎn)與所標(biāo)記落點(diǎn)之間的距離。由于裁判員必須通過人工尋找落地點(diǎn)，并對競賽成績進(jìn)行評定和檢測，所以要求大量的比賽經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)的裁判水準(zhǔn)，但很顯然資格不足的裁判會(huì)產(chǎn)生失誤。為降低誤差，有必要利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在投擲器械中設(shè)置電子標(biāo)簽。器械著地后，電子芯片將反饋至測量系統(tǒng)，并自動(dòng)測量距離測量起點(diǎn)的距離。結(jié)果可以第一時(shí)間呈現(xiàn)在電子顯示屏上，大大提高了效率，也有效減少了手動(dòng)作業(yè)的差錯(cuò)，使數(shù)值更加準(zhǔn)確，使比賽更加精彩。準(zhǔn)確的比賽結(jié)果，讓整個(gè)賽事過程更具有觀賞性。

2.2 在徑賽中的應(yīng)用

在短跑項(xiàng)目中，通過設(shè)置電子計(jì)時(shí)器，能夠大大減小人工計(jì)時(shí)的誤差，從而更加精確地展示選手的實(shí)際技術(shù)水平，確保了比賽的公平和公正。在我國高校長跑項(xiàng)目中，中環(huán)、跑道和舞弊現(xiàn)象屢見不鮮。對裁判員執(zhí)行裁判有一定的時(shí)間要求，這容易導(dǎo)致人工記錄出現(xiàn)錯(cuò)誤。通過運(yùn)用RFID技術(shù)，在比賽隊(duì)員頭上粘貼電子標(biāo)簽，并在比賽開始、途中和結(jié)束時(shí)設(shè)置閱讀器。當(dāng)選手通過時(shí)，會(huì)自行獲取信息，從而更加精確地監(jiān)測競賽流程和評價(jià)選手的競賽結(jié)果。由于超遠(yuǎn)距離競賽，裁判能夠正確判定前八名結(jié)果的真實(shí)性，而后一名選手受技術(shù)水平的影響，成績會(huì)有或多或少的偏差。這對比賽選手而言是比較不公平的。不管名次如何，都要求真實(shí)正確的結(jié)果，這也會(huì)極大地影響學(xué)生參加競賽的熱情。物聯(lián)網(wǎng)科技的應(yīng)用能很好地減小人工計(jì)時(shí)的誤差，每個(gè)人頭上的標(biāo)簽記載著個(gè)人在競賽過程中的各種狀況，其以數(shù)據(jù)的形式出現(xiàn)，這樣的成績更準(zhǔn)確，也緩解了裁判的壓力，讓選手更積極、更熱情地投入競賽。

2.3 在球類比賽中的應(yīng)用

在校園中，除田徑運(yùn)動(dòng)以外，球類運(yùn)動(dòng)也廣泛開展。在球賽中，通過RFID技術(shù)，在球內(nèi)設(shè)有傳感芯片，可安裝鏡頭掃描整個(gè)球賽。通過電子芯片可以更有效地確定球的落點(diǎn)，如有爭議可進(jìn)行視頻回放。不但能夠協(xié)助裁判處理有爭議的分?jǐn)?shù)以及不太明確的比賽越界判定，還能夠給在場的教練帶來額外的支持，從而針對場上的情況更好地安排技戰(zhàn)術(shù)。這種方法也出現(xiàn)在了NBA和網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的比賽中。此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用既降低了人為因素的影響，也維護(hù)了比賽的正常秩序，提高了比賽質(zhì)量。比如，在網(wǎng)球拍底部設(shè)置電子感應(yīng)器，能夠測量正手和反手的揮桿軌跡、球速以及擊打情況等，這也將幫助教練員進(jìn)一步深入分析隊(duì)員的技術(shù)水平在比賽中能否正常發(fā)揮以及戰(zhàn)術(shù)手段在比賽中能否正確使用。這些數(shù)據(jù)能夠作為教練賽后提升隊(duì)員技術(shù)的依據(jù)，并基于這些數(shù)據(jù)分析研發(fā)戰(zhàn)術(shù)體系，將其變得豐富與多樣。

3 物聯(lián)網(wǎng)軟件在高校體育教學(xué)中對學(xué)生身體機(jī)能反饋的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)軟件還設(shè)計(jì)了生理功能反饋系統(tǒng)，通過系統(tǒng)中的生理和副生理功能傳感器裝置，能夠傳輸和分析大學(xué)體育課堂教學(xué)效率以及學(xué)生的體溫、脈搏、血壓等生理機(jī)制反應(yīng)，還包括課后血氧與呼吸以及一些選修課教學(xué)的影響等。同時(shí)，還可監(jiān)測學(xué)生在課堂中的身心異常反應(yīng)，并能夠即時(shí)反映給教學(xué)管理人員進(jìn)行有效處理。此系統(tǒng)中的SPSM系統(tǒng)，按照其應(yīng)用功能和安裝地點(diǎn)主要可以分成如下部門。第一，人體功能數(shù)據(jù)處理中心，主要負(fù)責(zé)與學(xué)生佩戴的各種傳感器裝置建立傳感聯(lián)網(wǎng)，接收并分析學(xué)生全身傳感器發(fā)出的生命信息。這些傳感器可以通過無線端口直接連接至ZigBee 的無線網(wǎng)絡(luò)。所有傳感器信息均被輸入至ZigBee 無線端口，終端使用唯一的識(shí)別碼將與其他終端區(qū)別開，擁有極好的防干擾特性，在受監(jiān)測學(xué)生彼此接近時(shí)不致引起系統(tǒng)沖突。整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)使用了2.4GHz 的全球免費(fèi)無線頻率，每個(gè)傳感器均為電池供電，每個(gè)ZigBee 技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)端口設(shè)有號(hào)碼和密鑰。每個(gè)無線端口都通過跳頻，克服了同時(shí)傳輸?shù)膯栴}。第二，人體功能參數(shù)采集子系統(tǒng)。在人體功能參數(shù)采集子系統(tǒng)中，通過各種生物感應(yīng)器收集身體的生物參數(shù)信息，并將之轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過調(diào)理電路就可被嵌入式系統(tǒng)所識(shí)別。嵌入式系統(tǒng)處理各種電信號(hào)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并通過ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)端口將之傳送到ZigBee 技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)，隨后傳送到后臺(tái)管理系統(tǒng)（身體功能信息處理中心）。人體功能參數(shù)采集子系統(tǒng)的傳感器以及調(diào)理電路根據(jù)要求，被設(shè)計(jì)為重量輕、體積小、便于替換的功能模塊，這樣當(dāng)進(jìn)行不同的功能參數(shù)調(diào)整時(shí)，就能夠選用適當(dāng)?shù)哪K組成。而無線模塊則使用了基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee 無線介質(zhì)傳感器及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這種技術(shù)有兩個(gè)好處，一是能耗低；二是降低無線電通信對人體的輻射危害。無線模塊的最小傳輸功率是-10dBm，最大為0dBm，分類可調(diào)。

4 結(jié)語

利用世界領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，能夠搭建學(xué)校體育運(yùn)動(dòng)相互聯(lián)通的框架，有效推動(dòng)學(xué)校體育過程管理水平和體育競賽活動(dòng)管理水平的整體提升，實(shí)現(xiàn)學(xué)校體育器材管理信息化和賽事管理現(xiàn)代化，并充分滿足未來學(xué)校體育運(yùn)動(dòng)的新發(fā)展趨勢，包括多樣化、智能化和高水平化等。這既是學(xué)校體育運(yùn)動(dòng)的創(chuàng)新嘗試，也是當(dāng)前學(xué)校體育教學(xué)改革的主要發(fā)展方向。該文對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在學(xué)校體育中的運(yùn)用進(jìn)行了探討，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高等教育各領(lǐng)域中的運(yùn)用提供了相應(yīng)的參考，進(jìn)而豐富了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用研究。