智慧體育監測評估系統與教學應用共同體的實踐研究

文/劉銳娟 李曉東 黃結根 王慶輝

一、研究政策背景

2018年，習近平總書記在全國教育大會上提出要樹立健康第一的教育理念，學校要開齊開足體育課，幫助學生在體育鍛煉中享受樂趣、增強體質、健全人格、錘煉意志。2021年，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》，要求有效減輕學生的作業負擔和校外培訓的負擔。針對學校體育工作來說，最重要的是減輕學生的作業負擔，提倡快樂教學，降低學生校內作業壓力與負擔。

2021年，根據《教育部科學技術與信息化司關于做好2021年度教育信息化教學應用實踐共同體項目推薦遴選工作的通知》（教科信司〔2021〕213號）文件要求，智能體育共同體項目實施方案應著眼于信息技術與體育教育教學的融合創新，充分運用智能手段探索在學校體育實際應用中產生的價值，提高學生健康運動和體育教師教學的科學性。

學生體質需要增強、科技信息化需要融入。針對這一需求，中國教育科學研究院先后設立多項重點課題研究，希望通過“學生體質有效干預”“學校體能課程建設”“體育教學改革”“智慧體育系統構建”“學校衛生與健康教育轉型”等手段，改善青少年的體質健康水平和加強教師智慧體育教學應用認知和水平。

二、研究學校背景和目標

2021年，深圳市福田區教育科學研究院附屬小學成為教育部科技司立項的“智能體育學生數據分析與教學應用實踐共同體”項目單位。全國共獲批實踐共同體項目21項，我校是唯一一個以小學作為牽頭單位入選的項目，目前成員單位涵蓋深圳市6個區及跨省市其他區域的27所公、民辦中小學校。

同時，福田區教科院附屬小學作為中國教科院教育綜合改革實驗區的重點示范校，也是共同體項目的牽頭單位，一直以來跟隨政策方向，探究體育科技融入體育教學的應用手段，研發和開展健康體能促進與干預實踐方案，探尋一條智慧體育與教學應用的新途徑，為一線體育教師提供創新型教學模式，為學生的體質健康制定更科學化、更智慧化的干預手段。本文主要對我校構建的智慧體育監測評估系統與教學應用進行詳細介紹，闡述智慧測評的方式和利用測評提高改進教學的方案以及智慧測評與教學應用的意義和作用。

三、構建智慧體育監測評估系統與教學應用實踐共同體平臺

構建智能體育學生監測評估與教學應用實踐共同體平臺。針對體育教學的實施、學生體能測試的結果、視力和姿態等測試評估的數據，形成多方面多維度的學生體質健康成長檔案，為體育教育決策、校內體育鍛煉實施計劃、體育教學發展規劃和家校共育下的學生健康成長提供“數字化、網絡化、智能化”的數據決策支持。希望通過“智能體育學生數據分析與教學應用”這一共同體的構建，收集教師體育教學和學生的體育學習全過程的完整大數據，提出基于智能分析結果的體育精準教學新模式（圖1、圖2）。

圖1 智慧監測評估系統與教學應用的整體構思圖

圖2 智慧監測評估系統與教學應用實踐共同體智慧體育平臺

（一）智慧體育監測評估系統在教學中應用

我校借助智慧體育監測產物，根據學生測試評估和實時監測需求，搭建智慧體育測試評估系統，該系統主要包括日常體育課和課間操的運動負荷心率監測平臺、視力測評平臺與姿態測評平臺三大監測評估平臺構建成智慧體育監測評估系統。

其中，運動負荷心率監測平臺主要針對學生在校期間的課間操和體育課堂進行運動負荷心率監測，在實際體育教學中，讓學生佩戴運動負荷監測心率表，通過監測平臺收集每名學生的實時心率變化，具體監測指標包括平均心率、最大心率預警、平均強度、練習密度、有效鍛煉密度和消耗卡路里，監測范圍包括學生個人和班級整體的數據指標和曲線圖。通過實時監測了解每名學生的鍛煉效果，對潛在的運動風險進行及時的評估與預警，對學生的運動強度進行適當的調整，以學促教,為教師提供教學反饋信息，便于及時調整教學計劃和強度安排。

視力測試評估平臺依托學校衛生室進行視力測評篩查，并放在測試平臺系統，建立學生視力測評檔案，記錄不同時段學生視力變化指標和趨勢。

姿態測評通過學校使用的身體姿態測試儀器，學生穿著緊身服裝，以最自然狀態站在儀器前方，儀器通過AI識別，評估學生姿態的力線是否正常，從而來衡量學生姿態的位置（圖3）。

圖3 姿態測試評估結果

根據不同的測試評估方案，篩選出未在正常范圍值內的監測數據，對視力數據下降、姿態不良的學生進行走訪統計，在測評基礎上，了解學生的實際情況，并做出特別關注記號，利用課間微運動和課外活動時間進行視力改善和姿態糾正鍛煉。

（二）體能干預體育教學應用場景和內容

針對體育教學應用方面，主要根據測評的結果制定相應的健康體能干預，并應用到體育教學的各個方面。如從體育課堂和課間操監測結果角度出發，針對低強度、鍛煉無趣等問題，可進行基礎體能鍛煉，改善學生體育課堂鍛煉效果和強度以及學生參與興趣；從視力測評結果角度出發，在課間微運動進行腦視動鍛煉，緩解學生的視力疲勞，改善學生視力下降速度；從姿態測評結果角度出發，在家庭鍛煉和課外鍛煉部分進行姿態糾正（表1）。

表1 體育教學應用范圍和內容

其中，針對體育課堂運動負荷監測心率偏低現象，我校主要從體能干預入手，在熱身部分增加神經激活和動作整合練習，充分調動學生參與課堂的積極性和注意力；在課堂課課練部分增加相對應的體能素質練習，如針對足球繞桿運球課程，在課課練部分進行不同形狀標志盤摸點練習，快速提高學生的步伐移動能力和根據外界環境快速反應能力，大大增加了學生參與積極性和鍛煉強度。根據不同的專項課程設計相對應的能力需求鍛煉方案，使一節課既有技術教學又有體能鍛煉干預，全面提高學生該項目的運動技能。

針對傳統課間操的運動負荷監測表現出練習強度較低現象，我校根據不同年齡段學生，在同一音樂伴奏下，進行不同內容的體能鍛煉，提高了學生的上下肢力量和心肺功能，以及上下肢協調性，從而提高了學生鍛煉的強度和練習密度，同時也增加了學生參與課間操的積極性。

針對視力測評數據下降的現象，我校利用課間碎片時間，播放有節奏的動感音樂和語音提示，讓學生跟隨音樂和語音要求，在教室內和樓道里便可進行視力改善操，緩解學生視力疲勞，同時充分利用碎片化時間強化改善視力問題（圖4）。

圖4 課間微運動視力改善操

針對姿態測評結果發現，處于小學階段的學生產生姿態不良現象，都是由于肌力失衡導致，可以早期通過功能訓練進行糾正。因此，我校利用課后鍛煉時間和家庭鍛煉時間，給學生制定姿態改善糾正方案。首先，讓學生在學校掌握正確動作要領，然后在校課后鍛煉期間進行強化力量訓練，在家期間進行自主肌肉拉伸和關節松解訓練，通過家?；?，實現自主糾正鍛煉，從而更有效地改善不良姿態現象（圖5）。

圖5 課后姿態糾正鍛煉

四、智慧體育監測評估系統與體育教學共同體的意義和作用

學校自借助智慧體育監測評估系統以來，根據不同階段學生的實際身體情況、表現情況和健康情況的測試評估結果，設計體能干預方案，并應用到體育教學當中，提高了學校管理規范性、教師教學針對性和學生鍛煉的有效性。從學校管理角度來說，采集到的所有數據會存放到學生健康測評系統當中，建立學生的跟蹤檔案，形成學生個人、班級、年級以及跟隨年齡增長，學生的遞增數據呈現。學校通過這些系統的監測數據，分析我校學生的實際現狀，便于學校系統管理以及根據數據反饋結果，調整學校體育教學安排，符合學生參與鍛煉的需求和要求。

從教師教學角度來說，教師可以根據數據反饋結果，及時調整教學計劃和負荷安排，實時了解學生的現狀變化，進行有針對性的鍛煉。同時，教師也能及時監測自己的教學水平，通過教學設計和預期的教學效果，與實際監測的數據進行對比分析，反思預期效果和實際效果的差別和問題點，便于教師及時調整和改進教學形式和教學內容。

從學生鍛煉角度來說，便于學生能夠真實了解自己的鍛煉效果，促使學生反思自己的運動表現情況，通過數據反饋，激勵學生更加認真對待體育鍛煉，更加嚴格要求自己的表現，從而希望得到更加優秀的數據反饋結果。

五、結語

在“雙減”背景的推動下，近兩年來，我校借助智慧體育科技賦能體育教學，依托中國教科院智慧體育課題組和共同體項目的研究，通過實時負荷監測和測試評估，真實了解學生實際體質現狀和健康狀況（視力和姿態），并根據測評系統的數據反饋，在學校體育課、課間操和課間微運動、課后鍛煉和居家鍛煉期間，分別制定不同目標的鍛煉內容。經過一段時間的實踐，我校學生的體質健康水平均得到一定幅度提高，但還存在一定程度的不成熟。今后，我校會繼續深入研究數據分析和體能干預方案的有效性，希望能夠為其他實驗校和一線體育教師提供有價值的實踐經驗。