基于可穿戴設備的田徑教學中心率檢測器的應用研究

徐上升 楊博鈞 李朝福

（牡丹江師范學院 黑龍江 牡丹江 157000）

前言

新時代教育背景下伴隨經濟全球化發展趨勢應運而生的高端運動產品的產生，結合國家層面對高校體育教學和青少年體質健康相關政策的提出，學校體育教學在實施確認過程中也迎來了新的任務和挑戰。教育部也在不斷地深化改革學校體育教學的形式和方法，力求體育課程的開展既要豐富多彩，讓學生放飛自我，更要確保體育課的強度從根本上能夠促進學生體質健康水平的提升。體質健康測試是學校每年針對學生健康水平的測試，其中關于田徑項目的部分，學生的測試表現差強人意。由此顯現，在體育教學過程中，學生運動負荷的檢測和把控至關重要。體育課的運動負荷對青少年來說，既是機遇也是挑戰，當運動負荷達到臨界值時的激發，從生理上可以給青少年的運動技能帶來突破，但超過運動負荷過多或過久，就有可能會給青少年不只是生理上帶來不可逆的運動損傷，還伴隨著心理上的創傷。隨著科技的不斷發展，從傳統的自我脈搏檢測逐漸轉變成被越來越認可的心率監測，心率監測設備越來越精細、佩戴方便、操作簡單。本研究將可穿戴設備心率監測器應用到田徑教學當中，通過對運動負荷的把控和調整，提升青少年運動水平，繼而達到提升體質健康水平的目的。

1、學校田徑教學的現狀研究

體育課在學校的教育中占有重要的位置，體育課的教學質量直接關系到學生體質健康水平的高低。田徑作為體育項目中的基礎部分，有其不可撼動的地位，在學生體質健康測試中，田徑類項目占據大部分內容，但在學校體育教學當中，尤其是低學段的體育教學，田徑往往是被忽視的部分。教學過程中會默認為走、跑、跳、投是學生們經常活動的方式，沒有完全了解田徑這門課程開設的根本意義，所以都覺得已經掌握，但實際的情況卻并非如此，學生們并未掌握田徑項目的運動要領，經常出現的是核心不穩定無法提供足夠支撐和動作的銜接、動作走形、力量不足、協調性欠缺、不夠了解自身狀態等情況，在體質健康測試中，很多學生的50m跑和800m/1000m跑成績不合格，或者是運動結束后身體出現嚴重透支的情況，這會使得學生對田徑課產生厭倦，無法快樂學習，更無法做到體能提升、同時面對突發情況下的緊急避險也未必有很好的把握。因此，注重田徑教學、注重教學的形式和手段對于提升學生的身體素質方面至關重要；關鍵點在于教師、學生要對田徑教學足夠重視，并且要采用科學的、多樣的手段進行全新的田徑教學，以此達到提升學校田徑教學的效果和提升學生體質健康水平的目的。

1.1、關于田徑課堂運動負荷的研究

運動負荷不僅能夠提升體育課堂的教學效果，更是奠定學生終身體育的必由之路。近年來，隨著學生主體地位的提升和體育課改的推動，學校體育教學更多的趨向于趣味教學，更加關注學生的“快樂、開心”，忽視了運動負荷的強弱。田徑課堂更是被體育游戲所填充，忽視了田徑教學的根本教學任務，沒有達到培養學生田徑運動技能的目標。在很多田徑教學當中，還是依據教師的經驗對學生觀察判斷運動負荷來調節運動計劃，缺乏科學的指導和依據。眾所周知，心率與運動量和運動程度有著密切的關系，因此，從心率監測入手，可以更加合理的調節運動計劃，檢測學生運動水平。

1.2、關于心率與運動負荷的關系

經過實踐和各種文獻已經證實，當人的心率變化范圍在110-180次/min，人體運動強度越大，心跳越快，可以說心率是反映人體生理功能的重要指標，能夠客觀的反映人體運動負荷的強度。在體育教學中，一般可以通過心率的情況反映出運動負荷的強度。但在田徑教學過程中，心率的檢測受儀器、教學方法、運動項目等不同問題的影響，沒有很廣泛地應用到田徑教學當中，這對于教學過程中運動負荷把控的準確性提出了質疑，也是應該解決的問題。

1.3、關于運動負荷對體質健康的影響

在進行體育運動過程中，運動負荷的把控直接影響體質健康水平。達到運動負荷，但持續時間較短時，對于學生的體質健康水平影響不明顯，也可以說運動負荷過小或者過大對于青少年身體生長發育均沒有促進作用，反而會產生一定運動損傷。青少年生長發育未完全，運動負荷的強弱對其身體的生長發育影響較大，科學的把控運動負荷勢必會產生積極促進的作用。因此，運動負荷對于體質健康影響深遠，應該采用更為科學合理的方式對運動負荷進行把控，心率監測無疑是其中一種更容易實現的方式。

2、結果與分析

本研究采用實驗組與對照組控制變量法實驗。實驗對象選擇浙江省紹興市某中學七年級兩個班級，實驗周期為10周。班級選取是根據同一教師、上課時間等情況進行確定，實驗確保上課次數、教學內容、教學方法均一致，變量為上課過程中教師是否依據心率變化情況對學生進行干預與反饋。實驗選用的儀器有腕帶式心率監測儀、信號接收器、數據接收終端電腦等，在課前將信號接收器放置在實驗場地中，確保學生活動的范圍內均能接收到信號，在數據終端會將本節課的內容、課的時長等信息提前錄入，然后組織實驗組與對照組佩戴好腕帶式心率監測儀器，學生個人信息也會與所佩戴的心率監測儀器保持一致，實時的心率變化情況會傳輸到數據接收終端的電腦中，對照組教師按照傳統教學模式進行教學，實驗組教師根據儀器顯示心率情況，調節學生練習次數與頻率。實驗教學中的教學計劃如表1。

表1 教學計劃

2.1、教學實驗前體質測試結果分析

實驗開始前，針對兩組學生進行體質健康測試，了解學生身體健康情況。測試人員共80人，每個班級40名同學。從表中可以看出，實驗前，兩個組別的學生的身體健康狀況沒有顯著性差異，各項指標的P值均大于0.05。說明實驗組與對照組在實驗前期的體質健康狀況可以進行對照實驗。

表2 實驗前學生體質健康測試數據

2.2、教學實驗中學生心率變化分析

（1）田徑教學中學生平均心率對比分析。

平均心率指的是一堂完整的田徑課中學生心率的總數與課程時間的比值，平均心率能夠直接地反映出課堂運動負荷情況，客觀判定體育課是否合格。在新課標中，一節體育課的平均心率應達到130次/min是符合標準。此次實驗中制定的教學計劃為跑、跳、投3項內容，每周兩節課，共計20節課。實驗組與對照組的教學內容、教學進度和課程節數相同。通過對實驗組與對照組學生心率的監測情況，根據圖1可以得出對照組學生的平均心率在122.8次/min，最高心率為136次/min，是因為教學內容為沖刺跑練習。而實驗組的心率均在130-140次/min之間，每節課的心率在達到課程標準的同時又在教師的干預下走勢平穩。體現出了心率監測在田徑教學過程中對心率的把控的有效性。

圖1 實驗組與對照組平均心率變化對比圖

（2）田徑教學中最大心率對比分析。

在進行體育鍛煉的過程中，運動時間的長短、運動負荷的大小和大腦神經中樞都會對最大心率產生影響，運動時間的長短和運動負荷量都應在適度的范圍內，過大的運動負荷和超長時間的運動都會對心肺造成不可逆的損傷，只有在合適的范圍內運動，才會達到強身健體、增進運動技能的目的。根據指標評價與標準，最大心率≤200次/min為合格，通過10周田徑課的監測，實驗組與對照組的運動均合格，最大心率均≤200次/min。但在運動過程中，運動峰值的把控是復雜多變的，僅靠教師肉眼觀察和經驗的分析，很難精準的把控運動負荷和最大心率的變化。因此，在運動鍛煉過程中，心率監測器可以很好的解決這一問題，進而幫助體育教師更為科學、更加準確的進行體育教學任務和訓練任務。尤其是在田徑教學過程中，分類的項目較多，不同的田徑項目特點突出，更應該依賴科學的監測儀器輔助教學與訓練。

（3）田徑教學中各部分平均心率對比分析。

體育教學中分為準備部分、基本部分、結束部分3大部分，每一部分的內容不同、教學時間也不同，因此，每一部分的平均心率也會有差異。田徑教學的模式和流程遵循傳統體育課的模式，在不同的部分心率會顯現出不同的數值特征。通過監測可以了解到，在準備部分和結束部分，實驗組與對照組的心率差異不大，但實驗組的平均心率要高于對照組，這是由于教師根據心率數值，在不改變教學環節的情況下，使實驗組教學內容更緊湊，活動銜接更緊密所導致的。在基本部分，實驗組與對照組的平均心率差異較顯著。在20節課的教學活動中，由于教學內容的不同以及新知識傳授中學生聽講解、看示范過程中導致的密度下降，均引起平均心率的降低，但實驗組在教師監測反饋和調節的情況下，平均心率變化不大，對照組的心率變化較大，平均心率低于實驗組。

2.3、教學實驗后體質測試結果分析

在實驗后，對兩個組別再次進行體質測試，下表是實驗后測試情況。在50m跑項目上兩個組別有顯著性差異（P＜0.05），在肺活量上產生非常顯著性差異（P＜0.01），在1min跳繩上也產生了顯著性差異（P＜0.05），因此，說明在田徑教學過程中，運用心率監測器對教學進行指導，調節運動負荷和運動時間，對學生的體質健康具有積極的促進作用，同時助力田徑教學更加的科學化，田徑成績更加優異化。

表3 實驗后體質測試情況表

3、結語

從實驗數據分析得出，可穿戴設備心率監測儀器在中學田徑教學中，對于教師對學生心率的掌握、教學內容的選擇與變化、運動時間與運動負荷的把控均具有積極的作用。在實驗過程中，對照組學生雖然在體質健康測試成績上也有所提升，但實驗組學生的提升比較顯著，并且在體育教學和訓練過程中，平穩的心率對學生的身心健康更具有促進作用。體育教學的發展趨勢勢必要與信息技術和體育工程相融合，心率監測器的使用，是將中學田徑教學乃至體育教學提升到了新的高度，通過心率監測，不僅給田徑教學的效果帶來了顯著的差異，也為今后的學校體育教學開拓了新的思路，教師不僅要開展體育課，更要將科學的手段和先進的體育儀器融入到傳統的體育教學當中，為提升青少年體質健康水平和培養學生的終身體育意識打下堅實的基礎。