高校干預學生體質與健康管理系統的構建與應用

周 淼

(商丘職業技術學院，河南 商丘 476100)

引 言

教育部2014年7月新修訂并頒布實施的《國家學生體質健康標準》，要求全國各類學校對所有學生進行體質健康測試.該《標準》在一些項目上做出調整，以便更客觀地反映學生身體素質[1].大學生體質健康測試的項目、方案和數據的大容量決定了測試工作量的繁瑣和復雜性，傳統的大學生體質健康測試多采用體育器械人工測試，測試效率和質量根本無法滿足實際需求，測試的數據存在較大漏洞[2].隨著“互聯網+”的興起,高校也開始將互聯網運用到實際的教學當中,包括網上教學、手機App輔助教學等.除此之外,隨著大數據技術的成熟，許多高校也開始將大數據作為輔助教學的手段引入到體育教學當中，這不僅培養了學生自覺鍛煉的習慣，還讓學生樹立起了“健康第一”和“終身體育”的思想.因此，在網絡平臺的基礎上，利用相關技術制定一套科學高效的大學生體質健康測試管理系統具有十分重要的意義.

為了積極貫徹和實施《國家學生體質健康標準》測試工作中的要求,本研究以商丘職業技術學院2019、2020級全體學生佩戴使用的智能運動手環作為工具，對學生健康大數據進行采集，通過云端服務器儲存與分析，最終在終端App上采用，以此可視化的數據，構建商丘職業技術學院健康與管理系統，并對大學生體質健康數據的相關性分析和應用研究進行了初步探索,以期指導高校大學生的體質健康實踐,為促進高校學生體質健康教育方式改革提供參考.

1 學生體質與健康管理系統的構建

隨著互聯網的迅速發展，各個領域都開始應用大數據與信息技術，體育與健康領域也不例外.實時數據的采集，能為教育管理、教研與實踐提供有效依據[3].商丘職業技術學院在收集2019、2020級全體學生的數據時采用智能運動手環作為工具.該運動手環為腕表形式，方便學生攜帶，商丘職業技術學院體育教研室提出其功能與外觀要求，由第三方信息公司進行定做，2020年3月通過招標，科道樂公司承擔了這項工作，其在課改項目組組員提供的相關資料基礎上，開發了一個面向商丘職業技術學院2019、2020級全體學生開放的數據分析軟件，即“健康鄭工”App，所有的智能手機與平板電腦都支持下載這一款App.2019、2020級全體在校學生為該App的登陸對象.該運動手環具有的功能，如圖1所示.

圖1 運動手環的功能

由圖1可知，商丘職業技術學院2019、2020 級學生所佩戴的運動手環功能有以下6個：

1)液晶顯示功能.手環可以顯示出時間、日期、步數等多項內容.2)運動監測功能.通過佩戴運動手環，能收集學生的步數，更方便了解學生的運動狀況.3)心率監測功能.對于學生運動后的心率，可以采用兩種監測方式，一是自動監測，二是手動監測，其監測精度指標為±10%.4)睡眠監測功能.該運動手環主要對12∶30至14∶30、22∶00至07∶00兩個時間段睡眠情況進行收集統計.5)考勤打點功能.手環內設置的性芯片能夠實現學生的考勤打卡，比如，學生在完成教師所布置的體育鍛煉任務時，可以采用手環進行考勤打卡.這一目標的實現主要采用了非接觸式自動識別技術.6)與體質健康測試平臺對接功能.學生將自己詳細的身份信息綁定在這款運動手環中后，就可以自主地收集到其運動相關信息，使其更好地了解自己的運動情況，同時方便教師更便捷地查看學生的運動狀況.

利用智能運動手環對學生健康大數據進行采集，通過云端服務器儲存與分析，最終在終端App上采用，以此得到可視化的數據[4].學生端App平臺功能主要包括5項功能：一是“首頁”，二是“體育”，三是“地圖”，四是“報告”，五是“設置”.該App的功能十分齊全，且覆蓋面積也比較廣泛.面對不同的檢測對象，其功能體現方式也有所不同，可以很方便地將學生在校期間的體育鍛煉軌跡數據有效展示出來. 商丘職業技術學院健康與管理系統結構圖，如圖2所示.

圖2 商丘職業技術學院健康與管理系統結構圖

2 管理系統在高校體育工作運用與分析

2.1 在體育課程管理中的應用

2.1.1 課堂考勤

在體育課中，常規的課堂考勤是教師了解學生出勤的手段.商丘職業技術學院在沒有使用手環、“健康鄭工”App時，教師在體育課上采用的考勤方法依然沿用傳統教師紙質點名的方式.這種考勤方式缺乏創新，效率低下. “健康鄭工”App的開發，為體育課考勤提供很大的便利，只需將班級與這款App進行數據對接，就能自動的顯示出班級學生的出勤情況.教師對該班級進行選擇，班級界面就會顯示所有學生名單，教師對學生出勤情況選項進行勾選，“√、○、×”分別代表出勤、曠課、早退. “健康鄭工”App系統自動統計學生的出勤人數，通過網絡在云端服務器上上傳相關數據之后并進行保存，再根據事前設置好的考勤分數規則實現自動評分.

2.1.2 在線布置作業

體育課對促進學生全面發展發揮著重要作用.體育教學不僅要讓學生對相關技能技術予以掌握，而且還要讓學生學好相關體育理論知識，比如終身體育思想、科學鍛煉方法等[5].但是，由于公共體育課課時量較少，學生缺乏充足的時間學習體育理論，這就要求教師除了在開展日常體育教學外，還要通過網絡引導學生展開課外的體育理論知識學習，并對學生的學習情況進行在線考核，對學生的學習效果進行檢驗.商丘職業技術學院對2019、2020 級學生采用體育課在線課堂形式，也就是在學期開始前將大學生體育課理論內容傳輸到網絡上，讓學生展開在線學習.學生將教師布置的任務完成后，通過“健康鄭工”App進行在線考核.學生最終體育成績就包含了這部分在線考核成績.在線學習的內容十分豐富，如體育知識的講解、運動損傷的預防與處理等.為了滿足學生多方面的學習需求，學習界面中還包含其他理論知識的學習資料.

2.1.3 自動生成體育成績

在云端服務器、云端手環、“健康鄭工”App三者的配合下，系統可以自動在云端服務器上顯示出學生本人的體育成績.對于學生的日常運動步數，運動手環可以自主的采集，且在“健康鄭工”App客戶端，教師可以設定技術評定項目.在期末考核的時候，現場輸入學生的成績，之后可以自動生成體育成績，包括技能成績、考勤成績、技術評定成績、在線理論學習成績等，且教師可在“健康鄭工”App中，將相關聯的郵箱予以設定后，可通過郵箱將生成的體育成績發送到電腦或手機客戶端.后通過教務處端口進行成績上傳，這樣不僅可以減輕教師的工作量，還能達到無紙化辦公的目的，同時，能夠使學生的成績核算精準度得到顯著提高，從而更加體現體育成績公平性、公正性.

2.2 在課外自主鍛煉中的應用

2.2.1 實時運動步數采集

對于在校學生來說，實時運動步數采集需要其隨身攜帶配發的運動手環.為了達到激勵學生自主鍛煉的目的，可采取課外自主鍛煉成績占公共體育課成績的50%的方式.但在實際調查中發現，有一些學生存在舞弊現象，他們會采取不良的方式來獲取較高的體育成績.為了防止這種問題的出現，可采取一些應對措施，比如，可以設置一些異常的數據篩查，對于有些短時間內步數快速增加，但是心率沒有任何變化的學生，其成績不能正常記錄.為了使數據的有效性得到保障，“健康鄭工”App會及時記錄并呈現出學生實時運動的步數.

2.2.2 校內軌跡定位

為了讓教師全面了解學生的運動情況，商丘職業技術學院通過前期大量的工作，主要是通過在校園內有效設置定位系統，實現了收集學生運動手環的數據這一目標.通過將先進的2.4 GHz超高頻RFID信號交互芯片與閱讀器放置在運動手環內，不僅能對班級自動考勤簽到的數據予以統計，同時，還能對學校重要場所出入人員的定位軌跡等進行了解[6].圖3所示為校園內軌跡定位組網情況.由圖3可知，學生經過校門或安裝有校內定位器的裝置時，數據采集終端能自動通過RFID網絡來閱讀數據，并通過無線網絡將數據傳到云端，從而實現大數據統計并分析學生的實時位置及行為分布.商丘職業技術學院在宿舍樓、教學樓、運動場地等共設置了29個點位.學生出現在這些點位區域時，可實現對其地理信息位置的收集.由于本研究主要目的是為了解學生的運動情況，因此，需要對學生在2020年9月至12月在運動區域停留時間及訪問人數進行關注，主要包括田徑場、籃球場、網球場等區域.

圖3 商丘職業技術學院校園內軌跡定位組網情況

2.3 在學生體質測試中的應用

2.3.1 運動手環與體質健康測試設備的對接

以前教師在給學生做體質測試時，采用的方法主要為目測或者人工記賬法，這些方法缺點比較多，比如在錄入測試成績時相對比較復雜、易錯等.商丘職業技術學院主要委托第三方測量公司對學生展開體質健康測試.該公司后臺處理器的相關參數配置，主要依據的是國家制定的學生健康測試標準.該公司后臺處理器可對測試數據、測試成績、成績等級換算等自動計算，教師與學生能實時了解相關內容[7].在公共體育課程中應用大數據，通過學校、第三方測量公司、運動手環公司三方的協調處理，體質健康測試設備能通過運動手環，實現身份識別，從而自動生成測試成績，然后將結果上傳到數據平臺.學生在測試的過程中，可以在測試儀上進行運動手環的刷取，以此完成身份識別，在身份識別之后，就能測試體質健康情況，在測試過程中，相關數據能實時顯示并上傳到“健康鄭工”App.學生完成測試后，就可以對自己體質健康情況進行查看.學生在對自己的身高、體重、BMI指數情況進行了解時，可以通過運動手環刷卡識別身份，在校園內進行自助測試，如果某些測試的數據比之前的成績要好，原來的成績將被自動覆蓋.

2.3.2 “健康鄭工”App 中體質健康成績的分析

在體質健康測試中，只需關注“健康鄭工”App，體育教師就可以對體質測試者的信息變化情況隨時了解，學校管理人員也可以根據實際需求予以了解.在測試時，“健康鄭工”App的界面上會自動顯示體質測試數據并通過網絡上傳到云端，然后傳送到手機終端，體育教師可以查看學生的成績單，且可以橫向、縱向比較分析學生體測成績的變化.另外，還能了解班級體質健康分布狀況.圖4所示是商丘職業技術學院2019、2020級學生縱向以及橫向的體質健康大數據比較分析.

圖4 體質健康測試橫向對比

由圖4可知，在這幾個班級中，周三第三節、第五節、第六節乒乓球班級肺活量成績在2500左右，比平均成績要低，需要進一步的提升.而在引體向上成績中，周三下午第七、八節的學生，與其他4個班級相比，其班級平均值要低，說明該班級的學生需要加強對上肢力量的訓練.由此可以看出，通過對學生體質健康的橫向對比，能讓學生更清楚、更全面地了解自己的體質情況.教師可根據每個班級學生的優缺點，采取不同的方式，制定出不同的體能訓練方案，有針對性地指導學生.

3 結語

1)采用智能運動手環、“健康鄭工”App等大數據工具構建的高校干預學生體質與健康管理系統功能較為齊全,對《國家學生體質健康標準》趨于科學化、有序化、準確化的實施具有現實促進意義.

2) 在體育課程管理中,該系統可對學生進行課堂考勤評分,在線布置作業, 并且也可對學生的學習效果進行檢驗，自動生成體育成績，從而體現體育成績公平性、公正性.

3)在學生課外自主鍛煉時,該系統可實時記錄其運動步數，對學生在校內軌跡進行定位采集.同時，教師可以全面了解學生的運動情況，從而達到激勵學生自主鍛煉的效果.

4)在學生體質測試時,運動手環可與體質健康測試設備進行對接,“健康鄭工”App 中體質健康成績的分析功能，能讓學生更清楚、更全面地了解自己的體質情況，有利于教師對學生有針對性地進行指導.