智能可穿戴設(shè)備在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用策略研究

【中圖分類號】G807.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-2813（2025）17-0054-04

Research on the Application Strategies of Smart Wearable Devices in College Physical Education Teaching

CHU Kaixuan ZHAO Yu

Zhengzhou Technology and Business University，Zhengzhou，Henan Province，4514Oo China [Abstract]Inthecontext of \"Healthy China\" strategyand digital transformation ofeducation，smart wearable devices，as theinnovativecarrierof\"Internet plusphysicaleducation\"，areacceleratingthedigital transformationofcollgephysical education teaching.This article proposes afusion applicationstrategy： Itconstructsa closed loopof \"data monitoring instant fedback dynamicadjustment\"inclasroomteaching toachieveaccuratediagnosisoftechnical movementsandhierarchical teaching of physical ftness; Inextracuricularsettings，extracuricular scenes promote theactive developmentof students' exercise habitsthrough gamified incentivesandhealth warings;Atthelevelof teaching evaluation，itintegratesmultidimensionaldataonstructsathreedimensionalevaluationsytemcoveringthentireprocessof\"teacing，leaingpractice andevaluation\".Research hasshown that thedeepapplicationofsmart devices not only improves teaching eficiencyand security，butalsopromotesthetrasfomationofsicaleducationtowardsadatadven，persoalizedadatationdfull process education model， providing a practical path for the construction of smart sports ecology in coleges. [Keywords] Smart wearable devices; Collge physical education teaching; Data-driven; Teaching evaluation

在人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合的背景下，智能可穿戴設(shè)備正逐步滲透至教育領(lǐng)域。高校體育教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生體質(zhì)健康與運(yùn)動技能的核心環(huán)節(jié)，長期受限于“一刀切\(zhòng)"的傳統(tǒng)教學(xué)模式，教師難以精準(zhǔn)掌握學(xué)生個體差異，教學(xué)評價也多依賴主觀經(jīng)驗[1]。智能手環(huán)、運(yùn)動傳感器等設(shè)備的引入，為破解動作糾錯滯后、健康風(fēng)險預(yù)警不足等痛點(diǎn)提供了技術(shù)支撐。該研究立足高校體育教學(xué)實(shí)際需求，聚焦智能可穿戴設(shè)備與教學(xué)場景的應(yīng)用路徑。

1高校體育教學(xué)中智能設(shè)備的適配性優(yōu)勢

智能可穿戴設(shè)備憑借多維度數(shù)據(jù)采集與分析能力，為突破傳統(tǒng)體育教學(xué)的監(jiān)測局限、反饋滯后及安全隱患等問題提供了技術(shù)支撐。其在高校體育教學(xué)中的適配性優(yōu)勢集中體現(xiàn)在精準(zhǔn)監(jiān)測、即時反饋與安全防護(hù)3個核心層面。

1.1精準(zhǔn)監(jiān)測重構(gòu)運(yùn)動狀態(tài)評估體系

傳統(tǒng)體育教學(xué)中，教師對學(xué)生運(yùn)動狀態(tài)的評估往往依賴主觀經(jīng)驗，難以捕捉動作細(xì)節(jié)中的隱性問題。智能設(shè)備搭載的高精度傳感器（如九軸傳感器、壓力傳感器等），能夠?qū)崟r采集運(yùn)動過程中諸如步頻、觸地時間、身體擺動幅度、力量分布等多維參數(shù)，將學(xué)生的運(yùn)動表現(xiàn)轉(zhuǎn)化為可量化的客觀數(shù)據(jù)。例如，在田徑訓(xùn)練中，智能設(shè)備可精準(zhǔn)識別學(xué)生在跨欄起跨、跑步擺臂等動作中存在的發(fā)力不均衡或姿態(tài)偏差等問題，這些細(xì)節(jié)在傳統(tǒng)教學(xué)中常因觀察視角限制而被忽略[2-3]?；谠O(shè)備提供的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，教師得以跳出經(jīng)驗判斷的局限，從模糊定性轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)支撐的科學(xué)評估，為每個學(xué)生制訂更具針對性的動作優(yōu)化方案，顯著提升運(yùn)動技能指導(dǎo)的精準(zhǔn)度。

1.2 動態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)教學(xué)互動即時化

智能設(shè)備構(gòu)建的實(shí)時反饋機(jī)制打破了傳統(tǒng)教學(xué)中“練習(xí)一觀察一糾錯”的延遲性模式，實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)的同步互動。以游泳、體操等技術(shù)性較強(qiáng)的項目為例，水下運(yùn)動監(jiān)測儀、動作捕捉穿戴設(shè)備等可通過震動提示、語音播報等方式，在學(xué)生動作偏離標(biāo)準(zhǔn)軌跡的瞬間發(fā)出反饋，幫助學(xué)生即時感知動作偏差并調(diào)整，形成邊練習(xí)邊糾正的高效訓(xùn)練模式。同時，設(shè)備實(shí)時回傳的心率、運(yùn)動強(qiáng)度等生理數(shù)據(jù)，為教師動態(tài)調(diào)整訓(xùn)練方案提供了即時依據(jù)。當(dāng)監(jiān)測到學(xué)生心率低于目標(biāo)區(qū)間或動作頻率異常時，教師可現(xiàn)場優(yōu)化訓(xùn)練強(qiáng)度或動作組合，確保教學(xué)計劃始終貼合學(xué)生的實(shí)時狀態(tài)，避免因反饋延遲導(dǎo)致的訓(xùn)練低效或過度疲勞問題。

1.3風(fēng)險預(yù)警提升教學(xué)安全保障能力

針對攀巖、籃球等存在運(yùn)動風(fēng)險的項目，智能設(shè)備通過持續(xù)監(jiān)測血氧飽和度、心電圖、體溫等關(guān)鍵生理指標(biāo)，構(gòu)建了主動式安全防護(hù)體系。當(dāng)設(shè)備檢測到學(xué)生因運(yùn)動強(qiáng)度過大、情緒緊張或身體不適導(dǎo)致生理參數(shù)異常時，會立即向教師端發(fā)出預(yù)警信號，觸發(fā)干預(yù)機(jī)制。這種預(yù)防性監(jiān)測能夠提前識別運(yùn)動中潛在的安全隱患，使教師可在風(fēng)險升級前介人指導(dǎo)，例如調(diào)整運(yùn)動難度、暫停訓(xùn)練或提供醫(yī)療支持。相較于傳統(tǒng)教學(xué)中依賴肉眼觀察和事后處理的被動防護(hù)模式，智能設(shè)備的風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)將安全管理從事后補(bǔ)救轉(zhuǎn)向事前預(yù)防，為學(xué)生在高負(fù)荷或高危運(yùn)動場景中提供了更可靠的安全保障，有效降低運(yùn)動損傷風(fēng)險。

2智能可穿戴設(shè)備在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀2.1心率監(jiān)測與運(yùn)動強(qiáng)度調(diào)控

在傳統(tǒng)體育教學(xué)中，教師往往依賴主觀經(jīng)驗判斷學(xué)生運(yùn)動負(fù)荷，易出現(xiàn)強(qiáng)度分配不均或風(fēng)險預(yù)判滯后等問題。智能設(shè)備的介入，使運(yùn)動強(qiáng)度的科學(xué)調(diào)控成為可能。北京師范大學(xué)未來教育高精尖創(chuàng)新中心研發(fā)的智能手環(huán)，可實(shí)時監(jiān)測學(xué)生的心率、血氧等數(shù)據(jù)，并通過體質(zhì)監(jiān)測APP和青少年體質(zhì)健康分析平臺生成個性化健康檔案[4]。在北京大學(xué)數(shù)字體育課程中，學(xué)生佩戴智能手環(huán)參與運(yùn)動項目，教師通過教室大屏實(shí)時監(jiān)控心率變化，當(dāng)心率超過180次/分時觸發(fā)預(yù)警，確保運(yùn)動安全。設(shè)備提供的量化指標(biāo)不僅能夠幫助教師實(shí)現(xiàn)運(yùn)動強(qiáng)度的動態(tài)適配，更能夠通過可視化數(shù)據(jù)增強(qiáng)學(xué)生的自我健康管理意識。

2.2 動作分析與技能優(yōu)化

在突破生理監(jiān)測的初級階段后，智能設(shè)備的應(yīng)用正逐步向運(yùn)動技術(shù)診斷領(lǐng)域深化。通過捕捉動作細(xì)節(jié)與力學(xué)特征，設(shè)備為技能教學(xué)提供了精準(zhǔn)的改進(jìn)依據(jù)。沈陽第176中學(xué)引人GPSPORTS系統(tǒng)，通過智能傳感器分析學(xué)生的跑步姿勢、步頻等數(shù)據(jù)，幫助教師糾正技術(shù)動作。石嘴山市第十五中學(xué)使用AI設(shè)備進(jìn)行跳繩、排球顛球等項目測試，通過高清攝像頭捕捉動作細(xì)節(jié)，學(xué)生可回看錄像并對照系統(tǒng)評分調(diào)整姿勢，提升技能水平。這類技術(shù)應(yīng)用的價值在于其通過客觀數(shù)據(jù)替代了傳統(tǒng)教學(xué)中“教師示范一學(xué)生模仿\"的模糊傳遞模式。動作捕捉設(shè)備不僅解決了教師肉眼觀察的局限性，更通過回放、對比、評分等功能，幫助學(xué)生建立了清晰的動作認(rèn)知。

2.3個性化訓(xùn)練與健康管理

智能設(shè)備的最終價值，在于將碎片化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為個性化的運(yùn)動指導(dǎo)方案，推動體育教學(xué)從標(biāo)準(zhǔn)化向精準(zhǔn)化升級。中國國家籃球隊采用商湯科技的智慧籃球系統(tǒng)，通過3D動作捕捉算法分析球員技術(shù)動作，制訂了個性化訓(xùn)練方案。類似技術(shù)已應(yīng)用于高校體育課，如北京大學(xué)的數(shù)字體育課程結(jié)合VR技術(shù)模擬真實(shí)比賽場景，學(xué)生可在虛擬環(huán)境中進(jìn)行針對性訓(xùn)練。智能手環(huán)還可記錄學(xué)生的日常運(yùn)動數(shù)據(jù)，生成“吃動平衡”報告，幫助學(xué)生合理安排飲食和鍛煉[5]。例如，武漢經(jīng)開區(qū)部分學(xué)校通過手環(huán)數(shù)據(jù)調(diào)整學(xué)生的營養(yǎng)配餐計劃。該設(shè)備通過長期數(shù)據(jù)積累構(gòu)建的學(xué)生健康畫像，正在重塑體育教學(xué)的評價維度與干預(yù)模式。從課堂即時反饋到課外持續(xù)追蹤，智能設(shè)備推動形成了覆蓋“教學(xué)一訓(xùn)練一生活\"的全鏈條健康管理模式。

3智能可穿戴設(shè)備在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用策略

智能可穿戴設(shè)備與高校體育教學(xué)的融合應(yīng)用本質(zhì)上是通過技術(shù)賦能實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、練、評”全鏈條的智能化升級。這不僅體現(xiàn)在課堂教學(xué)的精準(zhǔn)指導(dǎo)上，更延伸到課外鍛煉的長效管理及教學(xué)評價的體系重構(gòu)中。

3.1深度整合課堂教學(xué)場景

課堂是體育教學(xué)的核心場域，智能設(shè)備的介人使教師能夠突破傳統(tǒng)教學(xué)中“肉眼觀察 + 主觀判斷\"的局限，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生運(yùn)動表現(xiàn)的精準(zhǔn)量化分析。

3.1.1技術(shù)動作精準(zhǔn)診斷并實(shí)時反饋

在健美操、武術(shù)、體操等技術(shù)類課程中，動作規(guī)范度直接影響運(yùn)動效果與安全。教師通過智能手環(huán)、動作捕捉衣、壓力傳感器等設(shè)備，實(shí)時采集學(xué)生的關(guān)節(jié)角度、肌肉發(fā)力順序、重心軌跡等數(shù)據(jù)，再借助AI算法生成技術(shù)評分與改進(jìn)建議。教師無需逐一示范，而是針對共性問題集中講解，課堂效率顯著提升。北京體育大學(xué)與華為合作開發(fā)“籃球精靈\"智能腕帶，內(nèi)置六軸傳感器和壓力傳感器，實(shí)時監(jiān)測投籃時的手腕翻轉(zhuǎn)角度（精度 ±2^° ）、發(fā)力時長及出手點(diǎn)高度。當(dāng)學(xué)生連續(xù)3次出現(xiàn)壓腕不足（翻轉(zhuǎn)角度 lt;90^° ）時，腕帶振動提醒；課后生成個性化動作報告，標(biāo)注發(fā)力薄弱肌群并推薦針對性訓(xùn)練動作（如圖1所示）。教師基于報告設(shè)計分組訓(xùn)練方案，使投籃命中率平均有效提升。這種\"數(shù)據(jù)監(jiān)測一即時反饋—動態(tài)調(diào)整\"的閉環(huán)讓技術(shù)教學(xué)從依賴教師經(jīng)驗轉(zhuǎn)向依賴科學(xué)數(shù)據(jù)，學(xué)生動作達(dá)標(biāo)率明顯提高。

3.1.2根據(jù)體能差異實(shí)施分層教學(xué)

學(xué)生體能的個體差異是體育教學(xué)面臨的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。智能設(shè)備通過持續(xù)采集最大攝氧量、肌肉力量、爆發(fā)力等數(shù)據(jù)，為分層教學(xué)提供客觀依據(jù)。上海體育大學(xué)體能訓(xùn)練課采用智能阻力訓(xùn)練系統(tǒng)（如圖2所示），通過肌電傳感器（sEMG）實(shí)時監(jiān)測股四頭肌、背闊肌等肌群的激活程度。系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生課前體測數(shù)據(jù)（如1RM力量值 ??VO₂max 自動劃分基礎(chǔ)組、進(jìn)階組、精英組：基礎(chǔ)組使用 30%～50% 1RM負(fù)荷進(jìn)行固定阻力訓(xùn)練，設(shè)備實(shí)時預(yù)警心率超限（ gt;170 次 /min ）；進(jìn)階組采用自適應(yīng)阻力模式，根據(jù)肌肉電信號動態(tài)增減負(fù)荷 （±5%） ；精英組結(jié)合VR虛擬對抗場景，同步監(jiān)測血乳酸濃度與反應(yīng)速度。教師通過數(shù)據(jù)大屏實(shí)時調(diào)整各組訓(xùn)練參數(shù)，有效提升了不同體能層級學(xué)生的訓(xùn)練效率。

3.2優(yōu)化課外鍛煉管理

課外鍛煉是課堂教學(xué)的重要延伸，智能設(shè)備通過構(gòu)建\"監(jiān)測一激勵一干預(yù)\"的閉環(huán)，將碎片化的運(yùn)動轉(zhuǎn)化為可持續(xù)的健康習(xí)慣。

3.2.1通過游戲化設(shè)計幫助學(xué)生養(yǎng)成運(yùn)動習(xí)慣

高校普遍面臨課外鍛煉參與度低、堅持性差的問題?！伴W動校園”“步道樂跑\"等APP通過智能手環(huán)或手機(jī)GPS記錄跑步數(shù)據(jù)，引入積分排名、勛章體系、團(tuán)隊挑戰(zhàn)等游戲化元素，有效激發(fā)學(xué)生運(yùn)動熱情。中國石油大學(xué)（華東）將“陽光長跑\"納入體育課程考核，學(xué)生需每周完成3次、每次3公里的跑步任務(wù)，APP根據(jù)配速、軌跡完整度等維度計算積分，累計積分可兌換運(yùn)動裝備或選修課加分（如圖3所示）。該計劃實(shí)施后，學(xué)生月均跑步次數(shù)大幅增加，校園跑團(tuán)數(shù)量顯著增長。更重要的是，設(shè)備記錄的長期運(yùn)動數(shù)據(jù)成為學(xué)生觀察自身進(jìn)步的“數(shù)字日記”。有學(xué)生發(fā)現(xiàn)，堅持一學(xué)期后，晨跑時的靜息心率明顯降低，這種可視化的健康改善進(jìn)一步強(qiáng)化了運(yùn)動動力。

3.2.2 注重運(yùn)動風(fēng)險的前置管理

智能手環(huán)不僅是運(yùn)動記錄工具，更是健康守護(hù)者。其內(nèi)置的睡眠監(jiān)測、靜息心率分析、久坐提醒等功能，能夠捕捉學(xué)生身體狀態(tài)的細(xì)微變化。在北京大學(xué)數(shù)字體育課程中，學(xué)生佩戴智能手環(huán)參與滑雪、劃船等項目，教師通過教室大屏實(shí)時監(jiān)控心率變化，當(dāng)心率超過閾值時觸發(fā)預(yù)警，確保運(yùn)動安全（見圖4）。此外，針對大學(xué)生常見的“手機(jī)依賴一久坐一體能下降”惡性循環(huán)，設(shè)備可設(shè)置個性化運(yùn)動提醒，如每坐1h觸發(fā) 5min 拉伸任務(wù)，幫助學(xué)生在碎片化時間中積累運(yùn)動量。這種預(yù)防為主的健康管理模式將體育教學(xué)從單一的技能培養(yǎng)拓展到整體健康素養(yǎng)的提升。

3.3 重構(gòu)教學(xué)評價體系

傳統(tǒng)體育評價側(cè)重期末體能測試，難以全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過程與進(jìn)步幅度。智能設(shè)備的應(yīng)用推動評價體系向過程性、多元化、個性化轉(zhuǎn)型。

3.3.1過程性評價應(yīng)注重學(xué)習(xí)軌跡的\"全息記錄”

智能設(shè)備實(shí)時記錄課堂中的每一次練習(xí)數(shù)據(jù)，如健美操的動作完成度、籃球的投籃命中率、長跑的配速變化等，形成可視化的運(yùn)動成長檔案。北京大學(xué)數(shù)字體育課程將VR訓(xùn)練時長、動作規(guī)范度、課堂互動次數(shù)（如設(shè)備數(shù)據(jù)查看頻率、問題反饋次數(shù)）納入期末成績。例如，一名排球初學(xué)者在學(xué)期初的發(fā)球成功率較低，但通過智能腕帶記錄的每次揮臂角度調(diào)整，期末時成功率顯著提升，其進(jìn)步指數(shù)在評價體系中獲得額外加分。這種評價方式讓努力看得見，尤其鼓勵了體能基礎(chǔ)薄弱但積極參與的學(xué)生。課程滿意度調(diào)查顯示，學(xué)生普遍認(rèn)可過程性評價的科學(xué)性。

3.3.2注重多維數(shù)據(jù)融合立體評估

教學(xué)評價的科學(xué)性在于數(shù)據(jù)的全面性。高校通過整合運(yùn)動數(shù)據(jù)、體能指標(biāo)與課堂表現(xiàn)，構(gòu)建多維度評價模型。武漢體育學(xué)院賽艇課程評價體系引入智能測功儀（記錄劃槳頻率、力量輸出曲線）心率帶（監(jiān)測運(yùn)動強(qiáng)度）和視頻分析系統(tǒng)（評估動作協(xié)調(diào)性），形成“技術(shù)一體能一協(xié)作”三維評價模型。學(xué)生成績包含 500m 沖刺成績，以及劃槳節(jié)奏穩(wěn)定性（頻率波動 ±5% 以內(nèi)為優(yōu)）團(tuán)隊功率均衡度（組內(nèi)成員力量輸出差異 lt;10% ）等指標(biāo)。教師發(fā)現(xiàn)，部分耐力一般的學(xué)生因劃槳節(jié)奏精準(zhǔn)、團(tuán)隊配合默契被評定為優(yōu)秀，并推薦進(jìn)入校隊擔(dān)任節(jié)奏領(lǐng)槳手。更重要的是，融合后的數(shù)據(jù)能夠為學(xué)生提供個性化發(fā)展建議，如擅長爆發(fā)力的學(xué)生被推薦參加短距離項目，耐力突出的學(xué)生則進(jìn)人長跑梯隊，實(shí)現(xiàn)以評促學(xué)、以評促教的良性循環(huán)。

4結(jié)語

智能可穿戴設(shè)備與高校體育教學(xué)的深度融合應(yīng)用并非簡單的技術(shù)疊加，而是教育理念與教學(xué)模式的系統(tǒng)性變革，標(biāo)志著體育教育從經(jīng)驗主導(dǎo)型向科學(xué)精準(zhǔn)型的范式轉(zhuǎn)變。其通過實(shí)時數(shù)據(jù)采集與動態(tài)反饋，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)中個體化指導(dǎo)不足、反饋滯后、健康管理粗放等短板，使因材施教從理念轉(zhuǎn)化為可操作的實(shí)踐路徑。然而，技術(shù)的介人并非弱化教師的核心地位，而是通過人機(jī)協(xié)同釋放教學(xué)潛能：教師從繁復(fù)的觀察與記錄中解放出來，轉(zhuǎn)向更具創(chuàng)造性的教學(xué)設(shè)計；學(xué)生則通過可視化的運(yùn)動數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對自身能力的客觀認(rèn)知與主動提升。未來，高校需在技術(shù)賦能與人文關(guān)懷之間尋求平衡，既避免陷人“數(shù)據(jù)崇拜”的誤區(qū)，又警惕固守傳統(tǒng)模式的保守傾向，真正構(gòu)建以學(xué)生全面發(fā)展為導(dǎo)向、技術(shù)服務(wù)于教育本質(zhì)的智慧體育生態(tài)。

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