“互联网+”背景下智能可穿戴设备在学校体育教学中的应用潜力探析*

佘如辰 封又民

“互联网+”背景下智能可穿戴设备在学校体育教学中的应用潜力探析*

佘如辰 封又民

（湖南师范大学体育学院，湖南 长沙 410081）

在“互联网+”和“大数据”时代到来的背景下，对智能可穿戴设备能否有效地提高学校体育教学的成果进行分析和推理，并以此作为判断智能可穿戴设备是否可在学校体育教学中普遍使用的依据。

智能穿戴设备；学校体育；教学；应用前景

近年来，我国对于体育发展的重视程度不断加大，2019年9月2日国务院办公厅印发的《体育强国建设纲要》说明了国民体育在当代社会和国际背景下的重要性。在一系列政策下，首当其冲的便是学校体育。而现如今的学校体育教学依然存在很多的短板，如何一改以往陈旧的教学模式，充分挖掘学生潜力，为体育教学增添新动力是广大的体育教育工作者的致力所向。要想突破滞后的教学模式，当下最盛行的方法之一便是与科技结合起来。

但是,体育教学与信息技术之间的结合还有很多困境亟待突破，包括一些体育活动需要较大的场地、室外运动的不确定性、教学地点与教学对象不固定等一系列问题，这些都是体育教学与信息技术结合中不可忽视的阻力因素。而且，在体育课上学生属于“运动的主体，移动的个体”，要想对每个学生进行生理状态的实时监控，在过去很难实现。但智能可穿戴设备技术出现使得这一窘境有望改变，因为如今市面上很多的智能可穿戴设备都可以对人体生理状态进行监控，如运动强度的判断、运动轨迹的追踪、能量消耗的计算，睡眠时间和质量的科学分析等等。市面上在售的有关穿戴设备如小米手环、华为watch和苹果watch等基本等同于一块电子表的价格，很多学生都可以负担得起[1]，并且运动手表或是运动手环的使用已常见于在校学生。所以智能穿戴设备的发展为更好地开展学校体育教学提供了一个很好的契机。

1 研究背景

1.1 智能可穿戴设备概述

可穿戴设备是一种新兴的电子智能科技产品，以手表、手环等小配件的形式供人们随身携带，一是可以用来监测日常生活的相关活动，包括睡眠质量、血压、心率等；还可以记录一天内的运动量（步数，爬楼梯层数、消耗能量等）。其中，使用最为广泛的便是以手表或手环形式存在的智能穿戴设备。智能手表是新兴起的一个科技领域。它可以监测使用者的身心健康及活动环境状况，将采集的数据与移动平台同步，监测和分析使用者的健康状况、运动情况，实现用户活动体验及活动心得共享[2]。

1.2 智能可穿戴设备在当代大学生中的使用情况

本次问卷调查采用网络发放的形式，在问卷内对智能可穿戴设备进行了一个简单的定义，对不同专业、不同地区的在校大学生发放问卷，共收回有效问卷159份。其中有64人在日常生活中都在使用智能可穿戴设备，设备的类型基本是运动手环。另外还有95人未曾使用过智能可穿戴设备，但对其都有一定的了解。

分析调查数据可得：使用智能可穿戴设备的人群有50%都是认可其在日常生活中的重要性，持中立态度的占41.67%，认为作用不大的只占了8.33%；反观未使用可穿戴设备的人群，持中立态度的占57.14，只有28.56%的人认为智能可穿戴设备在日常生活中有一定的作用。得出这样的结论也是情理之中，正因为如此，这些人群才会选择不使用可穿戴设备。

综上所述，智能可穿戴设备在各个专业的学生群体中已然流行开，在调查中显示有近乎一半的学生在使用智能可穿戴设备，即使那部分未使用穿戴设备的学生，也对其有一定的了解。这也间接说明了此课题的研究具有一定的现实意义。

2 智能穿戴设备应用于学校体育教学的必然性

2.1 当下国内学校体育教学亟待解决的问题

虽然从建国至今国家对体育的重视程度不断提高，出台的相关政策和文件也很多，这么多年来体育行业确实也得到了长足的发展，但是距我们要实现的目标也还无法望其项背。学校体育一直作为重中之重，对其进行的教育改革也开展来多次，但依然存在着一些棘手的问题。

2.1.1教学内容上缺乏系统性、连贯性，课程枯燥乏味

由于目前的学校体育的教学内容陈旧、单一，采用的依然是很多年前的教学方案，因此也很难基于原有的基础上进行创新教学。纵向上，教育体系未处理好上下衔接关系。教材大多以竟技体育项目为主 ,大中小学重复内容过多,不同学段的教材内容既没有体现出阶段性、延续性,也没有体现出学校体育的总体目标。在横向上对不同学段的教学、训练、竞赛以及与相应的师资水平等没有做具体的、明确的规定,使得三者之间的关系难以处理。由于大中小学的教学缺乏系统的科学的安排,严重地影响了学校的体育教学,使得体育教学难以适应素质教育的要求[4]。除此之外，课程内容包含了太多基础性和重复性的练习，长此以往可能让学生对训练课产生枯燥感，甚至抵触心理。

2.1.2采用集中教学的模式，很难做到因材施教

我国现阶段下的学校体育教学大多采用集中教学的模式，在一节体育课上，分配到每个学生的教学任务基本一致，因此一节课下来每个学生的训练时间、训练强度等也都相同。这一训练模式就忽略了学生间的个体差异，每个学生在一节训练课上所能接受得内容有多有少，能够承受得训练强度也有大有小，这就使得很多学生不能物尽其用，人尽其才。若训练任务过少，训练量过小，那么这节训练课的效果就不明显；反之对于某些学生而言就是训练过量，超过了其所能承受的负荷，有可能导致过度疲劳，甚至会产生运动损伤。

2.1.3难以及时掌握学生的身体基础机能情况，可能会引发教学事故

如上所述：在一节训练课上，学生较多，而教师只有一个，在以往的教学模式下教师根本不可能做到对每个学生生理情况的精确掌控。若只是通过观察来判断学生是否能够继续课程，一是学生过多教师难免会产生疏忽；另一方面主观性太强，仅仅通过观察难以对每个学生的生理情况有一个较准确的判断。假设某个学生的运动状态到达了他的极点，而此时教师判断错误，依然觉得该学生可以继续训练，那么在此种情况下就很容易导致该学生过度疲劳，甚至运动猝死，引发教学事故。

2.2 智能可穿戴设备可以为学校体育教学带来的改变

2.2.1防止运动损伤、教学事故的产生

目前，普通的运动手环已经可以对血压、呼吸、心率、能量消耗等一些身体指标进行实时监测。在所有的运动中心率变化是尤为重要的，心率的高低，既可以反应运动的强度，也可以作为是否可以继续运动的参考指标。假如在运动过程中出现心率过快的情况，甚至超出了安全阈值，那么出于安全考虑，学生应即刻停止运动，将心率恢复到安全的水平。长春理工大学的翟红艺等人设计了一种有镀银织物电极的穿戴衣，在低强度的运动环境下，该穿戴设备R波的识别准确率高达96.37%[5]。穿戴式汗液传感器能够通过穿戴者所分泌的汗液来精确地检测出身体机能各项理化性质的情况。若有某项指标超出阈值则设备会自动报警，提示终止运动状态，这就有效地保证了在训练过程中出现运动损伤。

2.2.2规范技术动作

目前虽然一些学校在训练课上有些采用了高薪科技的教学方法，但其所进行的仅仅停留在基础生理指标的监控，有关动作的捕捉和分析设备也仅在国家训练队有所使用，所以从教学形式来看还是没有本质上的改变，技术动作的教学也没有摆脱陈旧的那一套。若将可进行动作捕捉和分析的穿戴设备应用于学校体育教学，就有望使学生的技术训练方式焕然一新，大大提高技术训练的效率。对于相关技术在国际上其实早已成熟，例如美国Zepp公司针对羽毛球、高尔夫球和网球等运动，开发出了相关穿戴设备，此设备可以在运动过程中实时捕捉运动员的技术动作，在运动结束后，运动员和教练可以通过查看当时所采集的数据和回放来分析运动员的技术动作，并以此作为改良运动员动作的参考依据[6]。除此之外，为了帮助滑雪初学者更快的掌握滑雪运动的正确姿势，Spelmezan团队专门设计了滑雪穿戴设备，此设备可以识别初学者犯的高频错误，然后将相关数据传送到教练的终端上，教练就可以远程指导纠正他们的姿势和动作，这就大大的减少了时间和空间上的限制[7]。在国内相关设备的研发也一直层出不穷，如一些公司已经开发出了“智能鞋”，他们在鞋子里安装传感器等微缩电子设备，除了可以记录运动距离、能量消耗等基础数据，还可以测量跑步的专业运动数据，包括脚掌触地的角度、在地面的停留时间和腾空时间等数据，在终端上对这些数据进行整合计算，便可以按照标准动作为运动者提出改良运动姿势的建议，减少因错误运动而带来的身体损伤。陈立龙等人提出将可穿戴设备与虚拟现实技术相结合，实时采集学生的运动数据，再利用这些数据使学生的运动状态在虚拟现实中展现出来，使运动数据实时可视化。在经济和技术的不断发展下，这一系列的可穿戴设备在将来都有可能普遍应用到教学中，为体育教学开拓出一片新天地。

2.2.3激发学生的学习兴趣

普遍来说，目前大多数体育课上的学生都存在着缺乏学习兴趣的问题。原因在于授课方式依然是陈旧的那一套，学生难免会在课上提不起兴趣，也难以做到全力以赴、保质保量的完成每一个训练环节，如此一来就大大降低了训练效果。若将这种智能技术应用到体育教学中来，让每个学生穿戴这种设备，在训练过程中自主的去操作，通过此先进的技术实时的掌握自己的身体机能情况，了解自己动作的偏差，及时修正，在一节课结束后可以通过设备的数据分析了解自己这节课的训练成果，可以一改以往训练的枯燥乏味，为学校体育教学增添了新动力。

调查显示，有近80%的高校学生对于智能可穿戴设备在学校体育教学中的发展前景都是极其看好的，他们认为智能可穿戴设备在学校体育教学中能够发挥重大的作用。本次的调查对象的主体是学生，他们站在学生的立场上能够发现当前体育课的模式存在的不足，在对智能可穿戴设备有一定了解的基础上做出了判断，也从一定程度上说明了智能可穿戴设备在体育教学上能够发挥作用。

图1 智能可穿戴设备在学校体育教学中的发展前景调查

3 对于智能可穿戴设备的未来展望

3.1 在课堂上

按学号给穿戴设备编号，分发给每个学生，每个设备的终端都为教师的电脑，可穿戴设备在课程进行中可实时的将数据发送到终端上，教师通过电脑查看就可以精确的了解到每个学生的生理状况，针对学生不同的情况进行区别教学，也能有效地预防学生因超负荷训练而导致的运动损伤。

3.2 在课堂外

在体育课结束后，教师通常会布置给学生额外的训练任务，有些学生可以不折不扣地完成，但存在一部分学生出于惰性不能尽心尽力地完成，到下节课谎称自己已完成。教师则不能准确的了解每个学生的课外训练情况。若将这种已编号的穿戴设备发给每个学生，教师则可以通过自己的终端清楚地了解到哪些学生是真正地完成了课外的训练任务，这就有效避免了教师仅仅通过学生的一面之词来了解任务的完成情况的尴尬情形。

3.3 教学评价方面

目前对于教师的教学评价仅仅是通过向学生发放问卷或让学生进学校的教学评价系统对教师进行一个评价。这种方法虽然一直沿用，但其可信度和准确度还有带考究，难免会有学生对教师存在偏见，在填写问卷时不能实事求是。若将智能穿戴设备给出的每个学生这一学年的数据作为一个参考项，通过学生技能水平和身体素质地提升程度来对教师作出教学评价，那将会大大地提高其准确度，对教师教学的促进作用也是极大的。

到目前为止，虽然智能可穿戴设备的技术已经趋于成熟，在医疗和健身领域应用较多，但并未真正地吸纳到体育教学中来。若想从理论走向实践，还需要多方面地努力。首先就是成本问题，虽然市面上如小米手环、华为watch、苹果watch等，价格也都在大众水平，但其功能也就仅仅停留在检测心率、血压和能量消耗等，要想涉及到汗液检验、动作捕捉等技术时，还仅在专业运动员的身上有所应用。最后，现阶段可穿戴设备的疲劳判定、能量消耗地计算以及动作捕捉等技术都需要运用特定的公式，这些公式是否合理还有待考究。

总的来说，要想从根本上改良体育教学模式，将智能可穿戴设备应用到体育教学中是大势所趋。这将是一个严峻地考验同时也是难得的机会。

[1]唐国瑞,秦洪敏.“互联网+”向体育教育的延伸——智能穿戴设备在学校体育中的应用展望[J].体育科技,2016,37(3):143-144.

[2]杨小帆,郭雅萍.运动可穿戴设备的发展趋势研究[J].福建体育科技,2018,37(3):17-19.

[3]朱靖.国内外可穿戴行业发展动态与趋势[J].广东科技，2015,24(14):59-60.

[4]徐斌.当前学校体育教学中存在的问题及对策[J].科技信息(学术版),2006(3):142-143.

[5]翟红艺,王春民,张晶,等. 基于织物电极的心电监测系统[J].吉林大学学报(信息科学版)，2012，30(2):185-191.

[6]陈立龙,宋建文,王颖,等. 基于可穿戴设备的体育运动可视化管理[J]. 系统仿真学报，2014，26(9):2028-2033.

[7]DANIEL SPELMEZAN，ADALBERT SCHANOWSKI，JAN BORCHERS. Wearable Automatic Feedback Devices for Physical Activities[C]/ / ICST. Body Nets '09 Proceedings of the Fourth International Conference on Body Area Net- works. Brussels，Belgium:ICST，2009.

Analysis of the Application Potential of Intelligent Wearable Devices in School PE under the Background of "Internet Plus"

SHE Ruchen, etal.

(Hunan Normal University, Changsha 410081, Hunan, China)

湖南省社科项目（16YBA277）；湖南省教育厅项目（16C1012）。

佘如辰（1996—），硕士生，研究方向：民族传统体育学。

封又民（1972—），博士，副教授，研究方向：民族传统体育。