可視化心率監(jiān)測系統(tǒng)在高中籃球教學(xué)中的運(yùn)用

章 烜

（福州時(shí)代中學(xué)，福建 福州 350007）

一、研究目的

2017 年版《普通高中體育與健康課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《課標(biāo)》）對體育與健康課的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷提出了具體的要求，體育與健康課在保證適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)負(fù)荷的基礎(chǔ)上，在課堂練習(xí)過程中學(xué)生的練習(xí)密度應(yīng)達(dá)到75%以上，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到140～160 次/分。［1］在體育課堂教學(xué)中，如何讓學(xué)生的平均心率達(dá)到適宜心率水平、如何能夠在學(xué)習(xí)技能的過程中融入體適能的練習(xí)內(nèi)容，成為當(dāng)前體育教師教研的重要課題。文章嘗試將心率監(jiān)測運(yùn)用于高中籃球課堂教學(xué)，通過心率監(jiān)測系統(tǒng)采集學(xué)生心率數(shù)據(jù)，了解學(xué)生在球類技能學(xué)習(xí)與活動(dòng)中運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的變化情況，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)優(yōu)化教學(xué)方案，提升教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生技能掌握與體能發(fā)展。

二、研究對象與方法

（一）研究對象

以福建師范大學(xué)附屬中學(xué)2019 級籃球選項(xiàng)班學(xué)生為調(diào)查對象，在籃球選項(xiàng)班中以分層隨機(jī)抽取的方式選取30 人，其中男生15 人、女生15 人（根據(jù)學(xué)生的體質(zhì)健康測試總評分?jǐn)?shù)，得分高于85 分的學(xué)生認(rèn)定為優(yōu)秀組，得分在75-84 分的學(xué)生認(rèn)定為良好組，得分在60-74 分的學(xué)生認(rèn)定為合格組，在符合分層標(biāo)準(zhǔn)的三個(gè)水平組學(xué)生中通過隨機(jī)抽取的方式確定每個(gè)水平組男、女各5 人，共30 人）。

（二）研究方法

1.文獻(xiàn)資料法。利用百度學(xué)術(shù)、中國知網(wǎng)，輸入關(guān)鍵詞“心率監(jiān)測”“高中選項(xiàng)教學(xué)”，檢索到的相關(guān)文獻(xiàn)50 篇，通過閱讀提取信息，為本文的心率監(jiān)測在籃球教學(xué)中的運(yùn)用提供理論支持。

2.監(jiān)測法。采用芬蘭Polar OH1 心率監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由彈性臂帶、光學(xué)傳感器以及可視化操作平板電腦以及GoFit 軟件分析系統(tǒng)組成，能對課堂教學(xué)過程中學(xué)生的即時(shí)心率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

測試前已做好佩帶操作培訓(xùn)，且課前3 分鐘讓每位學(xué)生領(lǐng)取相關(guān)設(shè)備并相互協(xié)助佩帶和檢查以保證心率監(jiān)測工作順利進(jìn)行。

3.指標(biāo)分析與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。對測試學(xué)生的心率進(jìn)行監(jiān)測，對照《課標(biāo)》以及《體育保健學(xué)》相關(guān)內(nèi)容，選擇課前心率、平均心率、最高心率以及心率指數(shù)作為文章相關(guān)評價(jià)內(nèi)容，其標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）全課學(xué)生的平均心率應(yīng)達(dá)：140-160 次/分；

（2）心率指數(shù)應(yīng)達(dá)中上水平：1.6-1.8。

三、結(jié)果與分析

體育課中的身體練習(xí)與技能學(xué)習(xí)均需要一定的負(fù)荷才能達(dá)成上述目標(biāo)。分析與評價(jià)一節(jié)課的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷安排是否合理，主要從課的平均心率和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷變化過程這兩個(gè)方面進(jìn)行。

（一）籃球課平均心率分析

人體生理功能的一項(xiàng)重要指標(biāo)就是心率，心率可以反映運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的強(qiáng)度，它與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度成正比。平均心率是指學(xué)生在體育課中將測得的心率相加，除以測定的次數(shù)。［3］在體育教學(xué)中通常用平均心率作為衡量運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的指標(biāo)。

圖1 籃球課心率曲線

表1 籃球課心率數(shù)值

結(jié)合圖1 與表1，本課全班平均心率為146 次/分鐘，并且從表1 可以看到男、女生的平均心率均為146次/分，從數(shù)值上看符合《課標(biāo)》的強(qiáng)度要求，說明本節(jié)課的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷從教學(xué)設(shè)計(jì)到組織實(shí)施符合《課標(biāo)》的要求。但是從本課平均心率來看，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷處于課標(biāo)要求的下限，因此在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的設(shè)計(jì)上本課還有一定的提升空間。特別對于高中籃球選項(xiàng)班男生，在自己喜歡的項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)中上平均心率沒有超過150 次/分，說明存在學(xué)生在活動(dòng)中運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不夠和練習(xí)安排不嚴(yán)密等問題，因此在后續(xù)的教學(xué)設(shè)計(jì)以及練習(xí)的組織與安排上還可以進(jìn)一步優(yōu)化。

由表1 還可以看到女生的課前心率達(dá)到了104 次/分，說明在上課前，女生已經(jīng)存在一定量的活動(dòng)，分析原因，可能是由于上節(jié)課的上課地點(diǎn)離籃球場較遠(yuǎn)，學(xué)生長距離奔跑過來所致。較高的課前心率會(huì)造成平均心率提高，這也是女生的全課平均心率達(dá)146 次/分的原因所在。在后續(xù)實(shí)施教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意恢復(fù)課前心率，避免數(shù)據(jù)失真。

（二）籃球課最高心率分析

最高心率是反映體育課運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的重要指標(biāo)。［3］體育課中，學(xué)生的心率在一定范圍內(nèi)與運(yùn)動(dòng)負(fù)荷成正相關(guān)。隨著課堂教學(xué)的進(jìn)行，技能練習(xí)的不斷深入，學(xué)生的心率也會(huì)不斷地變化提高。低負(fù)荷的體育課，刺激學(xué)生機(jī)體的效果不明顯，在學(xué)生心肺功能水平提升方面的作用也就不明顯了。反之，過大的體育課，學(xué)生的心率就會(huì)過高，則會(huì)造成學(xué)生身體機(jī)能的負(fù)擔(dān)過重并產(chǎn)生損害。因此在體育教學(xué)過程中，應(yīng)該合理設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，將最高心率控制在合理范圍內(nèi)，保障教學(xué)過程的安全性。

研究指出，青少年的最高心率為220-年齡。現(xiàn)年齡段本課學(xué)生的最高心率應(yīng)為206 次/分。由表1 可見，本課男生為189 次/分，女生為184 次/分，均未超過上限。

日常教學(xué)過程中，學(xué)生的最高心率是否超過安全線，教師很難準(zhǔn)確判斷。在無法運(yùn)用可視化的心率監(jiān)測情況下，教師應(yīng)該密切關(guān)注課堂，在練習(xí)密集時(shí)區(qū)通過觀察來判斷學(xué)生的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷大小并進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整以保證學(xué)生的運(yùn)動(dòng)安全，同時(shí)應(yīng)通過各種途徑教會(huì)學(xué)生根據(jù)身體的自我感覺及時(shí)調(diào)整活動(dòng)量的科學(xué)運(yùn)動(dòng)方法。

（三）運(yùn)動(dòng)負(fù)荷曲線變化趨勢分析

不同類型、不同教學(xué)目標(biāo)體育課的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷變化曲線也不盡相同。體育課生理負(fù)荷變化過程通常可分為中鋒型、高峰偏前型、高峰偏后型、雙峰型、齒峰型五種。［5］通過對圖1 的分析可知，在本節(jié)籃球課的前后兩個(gè)部分，各出現(xiàn)一個(gè)心率高峰，即開始部分與結(jié)束部分。在課堂教學(xué)第5 分鐘左右時(shí)，出現(xiàn)第一次185 次/分的心率高峰，在課堂教學(xué)第38 分鐘時(shí)，出現(xiàn)本課189 次/分心率的最高峰。在課的基本部分中，學(xué)生的心率水平維持在120 次/分-170 次/分之間。通過查看教學(xué)流程可知，課兩頭心率高峰的形成是由于熱身活動(dòng)以及體能練習(xí)這兩部分運(yùn)動(dòng)負(fù)荷安排過量所致，觀察高峰出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)，第一高峰偏前，第二高峰偏后。

體育課運(yùn)動(dòng)負(fù)荷安排應(yīng)遵循從小到大再逐漸恢復(fù)的過程，應(yīng)循序漸進(jìn)性教學(xué)原則。本節(jié)課教師應(yīng)合理安排熱身活動(dòng)內(nèi)容，并與后續(xù)的專項(xiàng)技能學(xué)習(xí)相結(jié)合，做到有的放矢。基于學(xué)生的健康性與科學(xué)性考慮，應(yīng)前移基本部分后期的體能練習(xí)，避免在課臨近結(jié)束時(shí)出現(xiàn)較大強(qiáng)度的練習(xí)，留夠充足的時(shí)間做好整理與放松安排，以使心率逐漸恢復(fù)。

課堂教學(xué)中，教師應(yīng)充分考慮課的類型、教學(xué)內(nèi)容以及學(xué)生的情況來安排教學(xué)過程，根據(jù)具體實(shí)際設(shè)計(jì)，安排不同的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，做好練習(xí)與休息的合理交替，遵循運(yùn)動(dòng)中學(xué)生的心理變化規(guī)律，結(jié)合注意、情緒、意志等心理最佳區(qū)安排技能學(xué)習(xí)與體適能練習(xí)，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)動(dòng)后身心恢復(fù)意識(shí)習(xí)慣的養(yǎng)成，避免出現(xiàn)體育損害智育的情況。

（四）籃球課心率指數(shù)分析

心率指數(shù)是體育課的平均心率與體育課前心率的比值，心率指數(shù)同樣可以用來評定體育課運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。［2］

表2 評定心率指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合表3 的數(shù)值，我們可以看到全課的指數(shù)呈高—低—高的過程，熱身部分和結(jié)束部分分別為1.83 和1.85，屬于最大負(fù)荷等級。一節(jié)課最主要的基本部分卻只有1.66，僅僅處于中等負(fù)荷級別。

表3 籃球課不同部分的心率指數(shù)

準(zhǔn)備活動(dòng)環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度過大，極易造成學(xué)生疲勞，不僅影響學(xué)生本節(jié)課后續(xù)學(xué)習(xí)的注意力，而且對于課堂安全來說也是一個(gè)隱患。在課的恢復(fù)整理部分應(yīng)注重安排具有針對性的整理放松與肌肉拉伸練習(xí)，既可以緩解學(xué)生的身心疲憊狀態(tài)，又可以為下一節(jié)文化課的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

在教學(xué)的過程中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生之間的差異性安排不同的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，來滿足不用學(xué)生的練習(xí)需求，另外教師還應(yīng)時(shí)刻關(guān)注學(xué)生的心率狀態(tài)，及時(shí)采取合理有效的調(diào)節(jié)方式來調(diào)整學(xué)生的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，將體能練習(xí)與技能學(xué)習(xí)進(jìn)行合理結(jié)合。在技能學(xué)習(xí)中關(guān)注體能元素，根據(jù)專項(xiàng)技能特點(diǎn)，將體能練習(xí)無痕融入技能學(xué)習(xí)過程中，讓學(xué)生在技能學(xué)習(xí)中既感到樂趣又有效發(fā)展體能，這也是高中選項(xiàng)教學(xué)學(xué)生體能發(fā)展的設(shè)計(jì)思路。

（五）籃球課心率區(qū)間分析

適宜的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是保證運(yùn)動(dòng)科學(xué)性、安全性及有效性的重要因素，通常用最大心率百分比等方式來表示，即運(yùn)動(dòng)可以用心率來監(jiān)控運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。目前普遍認(rèn)同和推崇的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度控制最佳方法為靶心率（靶心率=（220-年齡）×（60%-80%）［5］。結(jié)合高中學(xué)生的年齡范圍（15 歲-18 歲），可知：高中生的靶心率范圍是：120-170 次/分。

運(yùn)動(dòng)可以改善學(xué)生的體質(zhì)健康，體育運(yùn)動(dòng)的有益性還在于該運(yùn)動(dòng)心率所在區(qū)間的持續(xù)時(shí)間。教學(xué)中，學(xué)生在這一心率區(qū)間累計(jì)時(shí)間越長，對促進(jìn)心肺功能發(fā)展的效果越明顯，要求學(xué)生在體育課上心率在120-170 次的區(qū)間累計(jì)時(shí)間應(yīng)大于10 分鐘。

圖2 心率水平區(qū)間時(shí)長統(tǒng)計(jì)圖

觀察圖2 可知，本課教學(xué)過程中學(xué)生的心率水平有13 分鐘處于最高心率的60%區(qū)間，有20 分鐘處于最高心率的70%區(qū)間，有5 分鐘處于最高心率的80%區(qū)間。同時(shí)，學(xué)生在本節(jié)課中累計(jì)有33 分鐘的時(shí)長處于60%-80%有益區(qū)間，這對于一節(jié)40 分鐘的體育課也是難能可貴，由以上分析得出本課的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷對學(xué)生的身心健康是有效的。

四、結(jié)論與建議

（一）結(jié)論

1.采用可視化的心率監(jiān)測手段，可實(shí)時(shí)把握學(xué)生個(gè)人或全班的心率變化情況，對課堂的有效性和安全性提供強(qiáng)有力的保證。

2.實(shí)時(shí)的心率監(jiān)測以及量化的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷數(shù)據(jù)為課內(nèi)教學(xué)組織調(diào)整與課后的再設(shè)計(jì)提供科學(xué)、有效的理論依據(jù)。

3.通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，高中籃球教學(xué)中普遍存在準(zhǔn)備活動(dòng)強(qiáng)度偏大以及整理放松時(shí)間不夠等不合理現(xiàn)象。

（二）建議

1.合理安排每節(jié)課準(zhǔn)備活動(dòng)以及體能練習(xí)的時(shí)間、形式、強(qiáng)度，為后續(xù)教學(xué)提高運(yùn)動(dòng)負(fù)荷或身心恢復(fù)做好鋪墊。

2.籃球教學(xué)課運(yùn)動(dòng)負(fù)荷較大，教學(xué)中體育教師應(yīng)發(fā)揮主導(dǎo)作用，密切關(guān)注學(xué)生并結(jié)合其他生理指標(biāo)以便更全面、更有效地把控課堂的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，為學(xué)生身心健康提供有力保障。

3.合理利用心率檢測的可視化系統(tǒng)，加強(qiáng)對學(xué)生體育課運(yùn)動(dòng)負(fù)荷相關(guān)的健康指導(dǎo)，教會(huì)學(xué)生科學(xué)鍛煉。