基于運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)的體育可視化課堂觀察工具的開發(fā)與實(shí)施

摘" 要：本文分析探討了基于運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)的體育可視化課堂觀察對(duì)提高教研活動(dòng)的作用。研究結(jié)果顯示，聚焦運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的可視化課堂觀察活動(dòng)是實(shí)現(xiàn)體育課堂適宜運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量的有效途徑，能夠提高教師的課堂觀察技術(shù)與信息素養(yǎng)，并為區(qū)域教研活動(dòng)提供有效的借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)負(fù)荷；課堂觀察；可視化

中圖分類號(hào)：G623.8" " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B" " "文章編號(hào)：1005-2410（2025）02-0094-04

課堂是教學(xué)改革的主陣地，聽評(píng)課活動(dòng)是教師教學(xué)研討的主要方式，也是變革課堂的重要一環(huán)。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)分析等信息技術(shù)的快速發(fā)展與普及應(yīng)用，基于大數(shù)據(jù)分析的課堂觀察活動(dòng)以其精準(zhǔn)、直觀的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展的重要教研活動(dòng)方式。相關(guān)研究表明，教師長(zhǎng)期采用基于課堂觀察數(shù)據(jù)的反饋，對(duì)透視教與學(xué)中存在的問題、改進(jìn)教學(xué)實(shí)踐、完善自身知識(shí)與能力結(jié)構(gòu)大有裨益[1]。

體育課堂上的信息紛繁復(fù)雜，如果不能抓住觀察重點(diǎn)，解構(gòu)課堂，形成科學(xué)的觀察框架，將難以有效地改進(jìn)教學(xué)?！读x務(wù)教育體育與健康課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)）提出：科學(xué)設(shè)置運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。每節(jié)課群體運(yùn)動(dòng)密度應(yīng)不低于75%，個(gè)體運(yùn)動(dòng)密度應(yīng)不低于50%；學(xué)生平均心率原則上在140～160次/分[2]。季瀏教授在“中國(guó)健康體育課程模式”中提到：運(yùn)動(dòng)負(fù)荷是課堂教學(xué)的關(guān)鍵點(diǎn)。強(qiáng)調(diào)無(wú)論是體能練習(xí)、技能學(xué)習(xí)，還是促進(jìn)學(xué)生身心愉悅，適宜的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷是前提和保證。由此可見，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷是評(píng)價(jià)體育課堂質(zhì)量的重要指標(biāo)[3]。

本文旨在探索體育課堂觀察新思路，為開展體育學(xué)科觀課評(píng)課活動(dòng)提供研究借鑒。

一、基于運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)的體育可視化課堂觀察工具的開發(fā)與使用方法

基于運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)的體育可視化課堂觀察工具的開發(fā)與實(shí)施方法主要關(guān)注課堂中運(yùn)動(dòng)負(fù)荷及師生教與學(xué)行為的整體比例，通過預(yù)先開發(fā)的教學(xué)觀察工具，將課堂上教與學(xué)的活動(dòng)信息以數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行量化，通過信息化技術(shù)處理制作成可視化圖表，從而直觀地揭示課堂上教學(xué)活動(dòng)現(xiàn)象。

（一）借助可穿戴監(jiān)測(cè)設(shè)備，精準(zhǔn)采集負(fù)荷數(shù)據(jù)，客觀反映學(xué)練情況

學(xué)生的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷情況與課上的教師、學(xué)生行為等指標(biāo)緊密相關(guān)。因此，本研究首先借助可穿戴運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)設(shè)備，精準(zhǔn)采集課堂上學(xué)生的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷相關(guān)數(shù)據(jù)，包括群體練習(xí)密度、個(gè)體練習(xí)密度、平均心率及課堂中各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的學(xué)生平均心率情況等，以數(shù)據(jù)及可視化圖表的方式客觀地反映學(xué)生在體育課上的具體運(yùn)動(dòng)負(fù)荷情況，在保證準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，凸顯了直觀性。

（二）運(yùn)用S-T分析方法，呈現(xiàn)師生行為占比，揭示師生行為問題

為直觀了解課堂中師生教與學(xué)的行為占比，使用“編碼體系S-T分析方法”，每30秒為一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采樣。以S、T實(shí)時(shí)采樣記錄師生行為占比，通過對(duì)教學(xué)過程中教師行為（T行為）和學(xué)生行為（S行為）的采樣與編碼，利用S-T圖和Rt-Ch圖描述課堂的基本結(jié)構(gòu)與各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的事件來分析課堂教學(xué)的質(zhì)量與特征[4]。

其中“Rt”表示“T”行為在教學(xué)過程中所占的比例；“Ch”表示行為轉(zhuǎn)換率，即“T”行為與“S”行為間的轉(zhuǎn)換次數(shù)與總的采樣數(shù)之比。“Rt”高的表示教師活動(dòng)多，“Ch”高的表示師生互動(dòng)多。在評(píng)課時(shí)，將采集的“S-T”數(shù)據(jù)輸入坐標(biāo)上形成序列點(diǎn)，從而判斷屬于哪種課堂教學(xué)模式，并根據(jù)“S-T”的轉(zhuǎn)化率分析課堂教學(xué)情況。例如，某個(gè)時(shí)段“T”行為連續(xù)出現(xiàn)的頻次過多，極有可能是教師講解、示范過多；再如，一節(jié)課中“Ch”值過高，則表示師生互動(dòng)多，可能是教師頻繁地停止學(xué)生的練習(xí)進(jìn)行集體性講解、示范、糾錯(cuò)，或者集中指導(dǎo)的時(shí)間過長(zhǎng)。

（三）心率曲線與S-T實(shí)時(shí)重合，建立證據(jù)內(nèi)在聯(lián)系，服務(wù)生成重建對(duì)策

在前兩個(gè)步驟采集了班級(jí)學(xué)生運(yùn)動(dòng)心率情況及師生行為占比S-T圖示的基礎(chǔ)上，將運(yùn)動(dòng)負(fù)荷數(shù)據(jù)與S-T分析表圖表進(jìn)行重合，以可視化圖示清晰還原課堂上的各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)教師與學(xué)生的行為占比，并直觀地繪制出了因不同的師生互動(dòng)行為情況而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷變化，提供教學(xué)評(píng)價(jià)證據(jù)，服務(wù)觀課團(tuán)隊(duì)梳理教學(xué)重建對(duì)策，以幫助授課者改進(jìn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)適宜的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，提高教學(xué)質(zhì)量。

二、基于運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測(cè)的體育可視化課堂觀察活動(dòng)的實(shí)施—以《50米快速跑》初建課、重建課為例

（一）《50米快速跑》初建、重建課課例可視化觀察活動(dòng)簡(jiǎn)介

本課例為人教版小學(xué)四年級(jí)《快速跑》初建與重建課，兩節(jié)課的練習(xí)手段具體如表1，第一次教學(xué)（初建課），通過課堂觀察—數(shù)據(jù)采集—數(shù)據(jù)分析—可視化處理，提出教學(xué)改進(jìn)建議。之后再次進(jìn)行第二次教學(xué)（重建課），再次進(jìn)行課堂觀察，進(jìn)行對(duì)比分析。

（二）初建課、重建課教學(xué)實(shí)施效果觀察對(duì)比分析

1.運(yùn)動(dòng)負(fù)荷可視化對(duì)比分析

初建課（圖1）顯示：本課群體運(yùn)動(dòng)密度68%、個(gè)體運(yùn)動(dòng)密度38%、平均心率131次/分鐘。對(duì)比新課標(biāo)群體運(yùn)動(dòng)密度75%、個(gè)體運(yùn)動(dòng)密度50%、平均心率140～160次/分鐘的要求，本課平均心率以及密度偏低。在熱身部分，能夠遵循循序漸進(jìn)的教學(xué)原則而開展，學(xué)生的心率逐漸提升，達(dá)到121次/分鐘；在基本部分，學(xué)生的平均心率保持在12～135次/分鐘的區(qū)間，可以看到，白色的平均心率曲線在大部分時(shí)間在綠色的區(qū)間下部。因此，建議采取有效的教學(xué)手段，選擇有效的體能練習(xí)，轉(zhuǎn)變練習(xí)的組織方式，確保學(xué)練中能夠保持在適宜的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。在放松活動(dòng)部分，本課學(xué)生的心率逐漸恢復(fù)正常水平，這表明教師采用的放松活動(dòng)在恢復(fù)心率方面行之有效。

重建課（圖2）顯示：該課群體運(yùn)動(dòng)密度80%、個(gè)體運(yùn)動(dòng)密度51%、平均心率142次/分鐘。對(duì)比初建課的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷情況，結(jié)合新課標(biāo)要求，重建課有了顯著的改進(jìn)。在熱身部分，能遵循循序漸進(jìn)原則，學(xué)生的心率逐漸提升，達(dá)到117次/分鐘。本課基本部分的平均心率達(dá)到144次/分鐘，白色平均心率曲線大部分時(shí)間位于綠色區(qū)域的中下部，達(dá)到了中等強(qiáng)度，但還有進(jìn)一步改進(jìn)的空間。放松活動(dòng)部分，學(xué)生的心率逐漸下降到了111次/分鐘，這表明教師采用的放松活動(dòng)練習(xí)手段在恢復(fù)心率方面行之有效。

2.S-T可視化對(duì)比分析

水平二《快速跑》初建課上，T行為曲線呈現(xiàn)靠近T軸（圖3），該課可判定為以教師行為為主的課堂，教學(xué)模式為對(duì)話型（圖4）。這表明教師未能做到精講，學(xué)生無(wú)法多練。

圖3" 初建課S-T曲線圖

圖4" 初建課RT-CH圖

建議：減少集隊(duì)次數(shù)、減少學(xué)生等待練習(xí)時(shí)間，教師語(yǔ)言應(yīng)精煉，視頻已呈現(xiàn)的內(nèi)容，教師無(wú)需再重復(fù)提醒。在6分30秒～8分30秒、13分～15分30秒、22分～24分30秒、28分30秒～30分30秒?yún)^(qū)間，出現(xiàn)T向斷層，課堂出現(xiàn)教師的連續(xù)性講授。建議將集體暫停練習(xí)講授改為將集體指導(dǎo)與個(gè)別指導(dǎo)相結(jié)合，增加學(xué)練時(shí)間，提高練習(xí)密度。同時(shí)，在課堂的35～39分鐘區(qū)間，出現(xiàn)S斷層，學(xué)生的連續(xù)學(xué)生活動(dòng)時(shí)段最長(zhǎng)。

相比初建課圖示，重建課的T行為曲線更為靠近S軸（圖5）、RT-CH圖從對(duì)話型變成混合型（圖6），T行為占有率顯著降低（從0.60到0.49），因此這節(jié)課可判定為以學(xué)生行為為主的課堂，這證明，通過初建課的改進(jìn)，教師更關(guān)注學(xué)生練習(xí)。與初建課相比，T行為斷層變少了，這證明教師暫停練習(xí)集體講授次數(shù)有所減少。

圖5" 重建課S-T曲線圖

圖6" 重建課RT-CH圖

3.初建課上班級(jí)平均心率與S-T曲線重合后的可視化分析

通過圖7S-T曲線可以看到，準(zhǔn)備部分有兩個(gè)T行為斷層，對(duì)比運(yùn)動(dòng)負(fù)荷曲線可以看到在斷層中學(xué)生心率是明顯的下降，這表明在2～7分鐘（準(zhǔn)備部分）時(shí)，教師的連續(xù)講授不利于學(xué)生開展身體活動(dòng)以保持運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，從而達(dá)到有效的熱身效果，建議教師不進(jìn)行集中講授，采取在不間斷或少間斷學(xué)生練習(xí)前提下的指導(dǎo)方式。在基本部分約12～14分鐘區(qū)間，是連續(xù)3分鐘的T行為斷層，學(xué)生的平均心率迅速?gòu)?50次/分鐘下降到110次/分鐘，這是由于教師講解示范不夠精練導(dǎo)致，影響了“通過準(zhǔn)備活動(dòng)，讓學(xué)生身體機(jī)能水平達(dá)到可以進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)學(xué)習(xí)”的效果，建議教師通過精煉的語(yǔ)言與有效的組織教學(xué)方式提高講解示范的效率。在基本部分約31～35分鐘，出現(xiàn)了一個(gè)連續(xù)4分鐘的T行為斷層，學(xué)生的平均心率從155次/分鐘跌落到120次/分鐘，對(duì)比表1的練習(xí)手段，該時(shí)間段教師正進(jìn)行技能學(xué)習(xí)的總結(jié)與體能練習(xí)的教學(xué)組織，該段時(shí)間集體講解時(shí)間過長(zhǎng)，教師該部分的講解與組織效率低。

說明：白色曲線為初建課的平均心率曲線，藍(lán)色曲線為S-T

圖7" 初建課上班級(jí)平均心率與S-T曲線重合后的可視化圖示

三、研究結(jié)論與建議

（一）結(jié)論

1.通過可視化圖示直觀反映教與學(xué)行為占比及其與運(yùn)動(dòng)負(fù)荷變化之間的關(guān)系，能夠有效地幫助教師建立科學(xué)的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷意識(shí)，促進(jìn)了教師實(shí)施精準(zhǔn)化教學(xué)的理念改變與實(shí)踐能力提升，是體育課堂實(shí)現(xiàn)適宜運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量，培育學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑。

2.通過運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與S-T數(shù)據(jù)的采集與分析，提高了教師的課堂觀察技術(shù)與信息素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)了從定性評(píng)價(jià)走向定性與定量相結(jié)合的教學(xué)評(píng)價(jià)方式的轉(zhuǎn)變，打造了以證據(jù)說話的循證教研活動(dòng)模式，改變了傳統(tǒng)的“人云亦云”的教研活動(dòng)氛圍。

3.借助信息技術(shù)開發(fā)可視化課堂觀察工具，開展課堂觀察活動(dòng)，從授課教師課前說課、課堂觀察采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析與可視化圖表制作，再到結(jié)合課堂教學(xué)情況提煉教學(xué)改進(jìn)建議，構(gòu)建了未來體育課堂觀察模式框架，為區(qū)域教研活動(dòng)提供了有效的借鑒價(jià)值。

（二）建議

1.借助大數(shù)據(jù)分析與可視化圖示對(duì)不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，同一單元的不同課次的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷及師生行為占比開展精準(zhǔn)性評(píng)價(jià)的意義重大。如何結(jié)合項(xiàng)目、單元、課次實(shí)際情況開展評(píng)價(jià)，值得體育教學(xué)工作者再深入地開展研究。

2.信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，使得教學(xué)評(píng)價(jià)活動(dòng)得到了突破性的拓展延伸，為體育課堂觀察活動(dòng)的及時(shí)性、可視化、標(biāo)準(zhǔn)化提供了可能。這也給體育課堂教學(xué)帶來了啟示，信息技術(shù)浪潮下，教師應(yīng)具備變革意識(shí)，樹立正確的課程觀、目標(biāo)觀，學(xué)會(huì)從傳統(tǒng)的教學(xué)的主宰者、知識(shí)的傳遞者向?qū)W生的引導(dǎo)者轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)：

[1]王阿習(xí)，余勝泉，陳玲.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的課堂觀察活動(dòng)多元分析與改進(jìn)研究[J].中國(guó)電化教育，2022（02）.

[2]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育體育與健康課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[3]季瀏.中國(guó)健康體育課程模式的思考與構(gòu)建[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，38（09）.

[4]王妙香，吳建軍.基于大數(shù)據(jù)分析的體育課堂觀察量表研制與實(shí)施[J].體育教學(xué)，2021，41（12）.

[基金項(xiàng)目：本文系福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度課題《基于學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的小學(xué)足球大單元教學(xué)實(shí)踐研究》研究成果之一（課題編號(hào)：FJJKZX23-080）]