基于運動負荷監測的體育可視化課堂觀察工具的開發與實施

摘" 要：本文分析探討了基于運動負荷監測的體育可視化課堂觀察對提高教研活動的作用。研究結果顯示，聚焦運動負荷的可視化課堂觀察活動是實現體育課堂適宜運動負荷，進而提高教學質量的有效途徑，能夠提高教師的課堂觀察技術與信息素養，并為區域教研活動提供有效的借鑒價值。

關鍵詞：運動負荷；課堂觀察；可視化

中圖分類號：G623.8" " "文獻標識碼：B" " "文章編號：1005-2410（2025）02-0094-04

課堂是教學改革的主陣地，聽評課活動是教師教學研討的主要方式，也是變革課堂的重要一環。隨著人工智能、大數據分析等信息技術的快速發展與普及應用，基于大數據分析的課堂觀察活動以其精準、直觀的優勢，逐漸成為促進教師專業發展的重要教研活動方式。相關研究表明，教師長期采用基于課堂觀察數據的反饋，對透視教與學中存在的問題、改進教學實踐、完善自身知識與能力結構大有裨益[1]。

體育課堂上的信息紛繁復雜，如果不能抓住觀察重點，解構課堂，形成科學的觀察框架，將難以有效地改進教學。《義務教育體育與健康課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）提出：科學設置運動負荷。每節課群體運動密度應不低于75%，個體運動密度應不低于50%；學生平均心率原則上在140～160次/分[2]。季瀏教授在“中國健康體育課程模式”中提到：運動負荷是課堂教學的關鍵點。強調無論是體能練習、技能學習，還是促進學生身心愉悅，適宜的運動負荷是前提和保證。由此可見，運動負荷是評價體育課堂質量的重要指標[3]。

本文旨在探索體育課堂觀察新思路，為開展體育學科觀課評課活動提供研究借鑒。

一、基于運動負荷監測的體育可視化課堂觀察工具的開發與使用方法

基于運動負荷監測的體育可視化課堂觀察工具的開發與實施方法主要關注課堂中運動負荷及師生教與學行為的整體比例，通過預先開發的教學觀察工具，將課堂上教與學的活動信息以數據的方式進行量化，通過信息化技術處理制作成可視化圖表，從而直觀地揭示課堂上教學活動現象。

（一）借助可穿戴監測設備，精準采集負荷數據，客觀反映學練情況

學生的運動負荷情況與課上的教師、學生行為等指標緊密相關。因此，本研究首先借助可穿戴運動負荷監測設備，精準采集課堂上學生的運動負荷相關數據，包括群體練習密度、個體練習密度、平均心率及課堂中各個時間節點的學生平均心率情況等，以數據及可視化圖表的方式客觀地反映學生在體育課上的具體運動負荷情況，在保證準確性的基礎上，凸顯了直觀性。

（二）運用S-T分析方法，呈現師生行為占比，揭示師生行為問題

為直觀了解課堂中師生教與學的行為占比，使用“編碼體系S-T分析方法”，每30秒為一個時間節點進行采樣。以S、T實時采樣記錄師生行為占比，通過對教學過程中教師行為（T行為）和學生行為（S行為）的采樣與編碼，利用S-T圖和Rt-Ch圖描述課堂的基本結構與各個時間節點的事件來分析課堂教學的質量與特征[4]。

其中“Rt”表示“T”行為在教學過程中所占的比例；“Ch”表示行為轉換率，即“T”行為與“S”行為間的轉換次數與總的采樣數之比?！癛t”高的表示教師活動多，“Ch”高的表示師生互動多。在評課時，將采集的“S-T”數據輸入坐標上形成序列點，從而判斷屬于哪種課堂教學模式，并根據“S-T”的轉化率分析課堂教學情況。例如，某個時段“T”行為連續出現的頻次過多，極有可能是教師講解、示范過多；再如，一節課中“Ch”值過高，則表示師生互動多，可能是教師頻繁地停止學生的練習進行集體性講解、示范、糾錯，或者集中指導的時間過長。

（三）心率曲線與S-T實時重合，建立證據內在聯系，服務生成重建對策

在前兩個步驟采集了班級學生運動心率情況及師生行為占比S-T圖示的基礎上，將運動負荷數據與S-T分析表圖表進行重合，以可視化圖示清晰還原課堂上的各個時間節點教師與學生的行為占比，并直觀地繪制出了因不同的師生互動行為情況而產生的運動負荷變化，提供教學評價證據，服務觀課團隊梳理教學重建對策，以幫助授課者改進教學，實現適宜的運動負荷，提高教學質量。

二、基于運動負荷監測的體育可視化課堂觀察活動的實施—以《50米快速跑》初建課、重建課為例

（一）《50米快速跑》初建、重建課課例可視化觀察活動簡介

本課例為人教版小學四年級《快速跑》初建與重建課，兩節課的練習手段具體如表1，第一次教學（初建課），通過課堂觀察—數據采集—數據分析—可視化處理，提出教學改進建議。之后再次進行第二次教學（重建課），再次進行課堂觀察，進行對比分析。

（二）初建課、重建課教學實施效果觀察對比分析

1.運動負荷可視化對比分析

初建課（圖1）顯示：本課群體運動密度68%、個體運動密度38%、平均心率131次/分鐘。對比新課標群體運動密度75%、個體運動密度50%、平均心率140～160次/分鐘的要求，本課平均心率以及密度偏低。在熱身部分，能夠遵循循序漸進的教學原則而開展，學生的心率逐漸提升，達到121次/分鐘；在基本部分，學生的平均心率保持在12～135次/分鐘的區間，可以看到，白色的平均心率曲線在大部分時間在綠色的區間下部。因此，建議采取有效的教學手段，選擇有效的體能練習，轉變練習的組織方式，確保學練中能夠保持在適宜的運動強度。在放松活動部分，本課學生的心率逐漸恢復正常水平，這表明教師采用的放松活動在恢復心率方面行之有效。

重建課（圖2）顯示：該課群體運動密度80%、個體運動密度51%、平均心率142次/分鐘。對比初建課的運動負荷情況，結合新課標要求，重建課有了顯著的改進。在熱身部分，能遵循循序漸進原則，學生的心率逐漸提升，達到117次/分鐘。本課基本部分的平均心率達到144次/分鐘，白色平均心率曲線大部分時間位于綠色區域的中下部，達到了中等強度，但還有進一步改進的空間。放松活動部分，學生的心率逐漸下降到了111次/分鐘，這表明教師采用的放松活動練習手段在恢復心率方面行之有效。

2.S-T可視化對比分析

水平二《快速跑》初建課上，T行為曲線呈現靠近T軸（圖3），該課可判定為以教師行為為主的課堂，教學模式為對話型（圖4）。這表明教師未能做到精講，學生無法多練。

圖3" 初建課S-T曲線圖

圖4" 初建課RT-CH圖

建議：減少集隊次數、減少學生等待練習時間，教師語言應精煉，視頻已呈現的內容，教師無需再重復提醒。在6分30秒～8分30秒、13分～15分30秒、22分～24分30秒、28分30秒～30分30秒區間，出現T向斷層，課堂出現教師的連續性講授。建議將集體暫停練習講授改為將集體指導與個別指導相結合，增加學練時間，提高練習密度。同時，在課堂的35～39分鐘區間，出現S斷層，學生的連續學生活動時段最長。

相比初建課圖示，重建課的T行為曲線更為靠近S軸（圖5）、RT-CH圖從對話型變成混合型（圖6），T行為占有率顯著降低（從0.60到0.49），因此這節課可判定為以學生行為為主的課堂，這證明，通過初建課的改進，教師更關注學生練習。與初建課相比，T行為斷層變少了，這證明教師暫停練習集體講授次數有所減少。

圖5" 重建課S-T曲線圖

圖6" 重建課RT-CH圖

3.初建課上班級平均心率與S-T曲線重合后的可視化分析

通過圖7S-T曲線可以看到，準備部分有兩個T行為斷層，對比運動負荷曲線可以看到在斷層中學生心率是明顯的下降，這表明在2～7分鐘（準備部分）時，教師的連續講授不利于學生開展身體活動以保持運動負荷，從而達到有效的熱身效果，建議教師不進行集中講授，采取在不間斷或少間斷學生練習前提下的指導方式。在基本部分約12～14分鐘區間，是連續3分鐘的T行為斷層，學生的平均心率迅速從150次/分鐘下降到110次/分鐘，這是由于教師講解示范不夠精練導致，影響了“通過準備活動，讓學生身體機能水平達到可以進行專項技術學習”的效果，建議教師通過精煉的語言與有效的組織教學方式提高講解示范的效率。在基本部分約31～35分鐘，出現了一個連續4分鐘的T行為斷層，學生的平均心率從155次/分鐘跌落到120次/分鐘，對比表1的練習手段，該時間段教師正進行技能學習的總結與體能練習的教學組織，該段時間集體講解時間過長，教師該部分的講解與組織效率低。

說明：白色曲線為初建課的平均心率曲線，藍色曲線為S-T

圖7" 初建課上班級平均心率與S-T曲線重合后的可視化圖示

三、研究結論與建議

（一）結論

1.通過可視化圖示直觀反映教與學行為占比及其與運動負荷變化之間的關系，能夠有效地幫助教師建立科學的運動負荷意識，促進了教師實施精準化教學的理念改變與實踐能力提升，是體育課堂實現適宜運動負荷，進而提高教學質量，培育學生核心素養的有效途徑。

2.通過運動負荷與S-T數據的采集與分析，提高了教師的課堂觀察技術與信息素養，實現了從定性評價走向定性與定量相結合的教學評價方式的轉變，打造了以證據說話的循證教研活動模式，改變了傳統的“人云亦云”的教研活動氛圍。

3.借助信息技術開發可視化課堂觀察工具，開展課堂觀察活動，從授課教師課前說課、課堂觀察采集數據、數據分析與可視化圖表制作，再到結合課堂教學情況提煉教學改進建議，構建了未來體育課堂觀察模式框架，為區域教研活動提供了有效的借鑒價值。

（二）建議

1.借助大數據分析與可視化圖示對不同運動項目，同一單元的不同課次的運動負荷及師生行為占比開展精準性評價的意義重大。如何結合項目、單元、課次實際情況開展評價，值得體育教學工作者再深入地開展研究。

2.信息技術與教育教學的深度融合，使得教學評價活動得到了突破性的拓展延伸，為體育課堂觀察活動的及時性、可視化、標準化提供了可能。這也給體育課堂教學帶來了啟示，信息技術浪潮下，教師應具備變革意識，樹立正確的課程觀、目標觀，學會從傳統的教學的主宰者、知識的傳遞者向學生的引導者轉變。

參考文獻：

[1]王阿習，余勝泉，陳玲.數據驅動的課堂觀察活動多元分析與改進研究[J].中國電化教育，2022（02）.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育體育與健康課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[3]季瀏.中國健康體育課程模式的思考與構建[J].北京體育大學學報，2015，38（09）.

[4]王妙香，吳建軍.基于大數據分析的體育課堂觀察量表研制與實施[J].體育教學，2021，41（12）.

[基金項目：本文系福建省教育科學“十四五”規劃2023年度課題《基于學科項目式學習的小學足球大單元教學實踐研究》研究成果之一（課題編號：FJJKZX23-080）]