可视化心率监测系统在高中篮球教学中的运用

章 烜

（福州时代中学，福建 福州 350007）

一、研究目的

2017 年版《普通高中体育与健康课程标准》（以下简称《课标》）对体育与健康课的运动负荷提出了具体的要求，体育与健康课在保证适当的运动负荷的基础上，在课堂练习过程中学生的练习密度应达到75%以上，运动强度达到140～160 次/分。［1］在体育课堂教学中，如何让学生的平均心率达到适宜心率水平、如何能够在学习技能的过程中融入体适能的练习内容，成为当前体育教师教研的重要课题。文章尝试将心率监测运用于高中篮球课堂教学，通过心率监测系统采集学生心率数据，了解学生在球类技能学习与活动中运动负荷的变化情况，根据监测数据优化教学方案，提升教学效果，促进学生技能掌握与体能发展。

二、研究对象与方法

（一）研究对象

以福建师范大学附属中学2019 级篮球选项班学生为调查对象，在篮球选项班中以分层随机抽取的方式选取30 人，其中男生15 人、女生15 人（根据学生的体质健康测试总评分数，得分高于85 分的学生认定为优秀组，得分在75-84 分的学生认定为良好组，得分在60-74 分的学生认定为合格组，在符合分层标准的三个水平组学生中通过随机抽取的方式确定每个水平组男、女各5 人，共30 人）。

（二）研究方法

1.文献资料法。利用百度学术、中国知网，输入关键词“心率监测”“高中选项教学”，检索到的相关文献50 篇，通过阅读提取信息，为本文的心率监测在篮球教学中的运用提供理论支持。

2.监测法。采用芬兰Polar OH1 心率监测系统，该系统由弹性臂带、光学传感器以及可视化操作平板电脑以及GoFit 软件分析系统组成，能对课堂教学过程中学生的即时心率进行实时监测。

测试前已做好佩带操作培训，且课前3 分钟让每位学生领取相关设备并相互协助佩带和检查以保证心率监测工作顺利进行。

3.指标分析与评价标准。对测试学生的心率进行监测，对照《课标》以及《体育保健学》相关内容，选择课前心率、平均心率、最高心率以及心率指数作为文章相关评价内容，其标准如下：

（1）全课学生的平均心率应达：140-160 次/分；

（2）心率指数应达中上水平：1.6-1.8。

三、结果与分析

体育课中的身体练习与技能学习均需要一定的负荷才能达成上述目标。分析与评价一节课的运动负荷安排是否合理，主要从课的平均心率和运动负荷变化过程这两个方面进行。

（一）篮球课平均心率分析

人体生理功能的一项重要指标就是心率，心率可以反映运动负荷的强度，它与运动强度成正比。平均心率是指学生在体育课中将测得的心率相加，除以测定的次数。［3］在体育教学中通常用平均心率作为衡量运动强度的指标。

图1 篮球课心率曲线

表1 篮球课心率数值

结合图1 与表1，本课全班平均心率为146 次/分钟，并且从表1 可以看到男、女生的平均心率均为146次/分，从数值上看符合《课标》的强度要求，说明本节课的运动负荷从教学设计到组织实施符合《课标》的要求。但是从本课平均心率来看，运动负荷处于课标要求的下限，因此在运动负荷的设计上本课还有一定的提升空间。特别对于高中篮球选项班男生，在自己喜欢的项目运动中上平均心率没有超过150 次/分，说明存在学生在活动中运动强度不够和练习安排不严密等问题，因此在后续的教学设计以及练习的组织与安排上还可以进一步优化。

由表1 还可以看到女生的课前心率达到了104 次/分，说明在上课前，女生已经存在一定量的活动，分析原因，可能是由于上节课的上课地点离篮球场较远，学生长距离奔跑过来所致。较高的课前心率会造成平均心率提高，这也是女生的全课平均心率达146 次/分的原因所在。在后续实施教学实验时，应注意恢复课前心率，避免数据失真。

（二）篮球课最高心率分析

最高心率是反映体育课运动风险的重要指标。［3］体育课中，学生的心率在一定范围内与运动负荷成正相关。随着课堂教学的进行，技能练习的不断深入，学生的心率也会不断地变化提高。低负荷的体育课，刺激学生机体的效果不明显，在学生心肺功能水平提升方面的作用也就不明显了。反之，过大的体育课，学生的心率就会过高，则会造成学生身体机能的负担过重并产生损害。因此在体育教学过程中，应该合理设计运动负荷，将最高心率控制在合理范围内，保障教学过程的安全性。

研究指出，青少年的最高心率为220-年龄。现年龄段本课学生的最高心率应为206 次/分。由表1 可见，本课男生为189 次/分，女生为184 次/分，均未超过上限。

日常教学过程中，学生的最高心率是否超过安全线，教师很难准确判断。在无法运用可视化的心率监测情况下，教师应该密切关注课堂，在练习密集时区通过观察来判断学生的运动负荷大小并进行实时调整以保证学生的运动安全，同时应通过各种途径教会学生根据身体的自我感觉及时调整活动量的科学运动方法。

（三）运动负荷曲线变化趋势分析

不同类型、不同教学目标体育课的运动负荷变化曲线也不尽相同。体育课生理负荷变化过程通常可分为中锋型、高峰偏前型、高峰偏后型、双峰型、齿峰型五种。［5］通过对图1 的分析可知，在本节篮球课的前后两个部分，各出现一个心率高峰，即开始部分与结束部分。在课堂教学第5 分钟左右时，出现第一次185 次/分的心率高峰，在课堂教学第38 分钟时，出现本课189 次/分心率的最高峰。在课的基本部分中，学生的心率水平维持在120 次/分-170 次/分之间。通过查看教学流程可知，课两头心率高峰的形成是由于热身活动以及体能练习这两部分运动负荷安排过量所致，观察高峰出现时间点，第一高峰偏前，第二高峰偏后。

体育课运动负荷安排应遵循从小到大再逐渐恢复的过程，应循序渐进性教学原则。本节课教师应合理安排热身活动内容，并与后续的专项技能学习相结合，做到有的放矢。基于学生的健康性与科学性考虑，应前移基本部分后期的体能练习，避免在课临近结束时出现较大强度的练习，留够充足的时间做好整理与放松安排，以使心率逐渐恢复。

课堂教学中，教师应充分考虑课的类型、教学内容以及学生的情况来安排教学过程，根据具体实际设计，安排不同的运动负荷，做好练习与休息的合理交替，遵循运动中学生的心理变化规律，结合注意、情绪、意志等心理最佳区安排技能学习与体适能练习，促进学生运动后身心恢复意识习惯的养成，避免出现体育损害智育的情况。

（四）篮球课心率指数分析

心率指数是体育课的平均心率与体育课前心率的比值，心率指数同样可以用来评定体育课运动负荷。［2］

表2 评定心率指数标准

结合表3 的数值，我们可以看到全课的指数呈高—低—高的过程，热身部分和结束部分分别为1.83 和1.85，属于最大负荷等级。一节课最主要的基本部分却只有1.66，仅仅处于中等负荷级别。

表3 篮球课不同部分的心率指数

准备活动环节的运动强度过大，极易造成学生疲劳，不仅影响学生本节课后续学习的注意力，而且对于课堂安全来说也是一个隐患。在课的恢复整理部分应注重安排具有针对性的整理放松与肌肉拉伸练习，既可以缓解学生的身心疲惫状态，又可以为下一节文化课的学习做好铺垫。

在教学的过程中，教师应根据学生之间的差异性安排不同的运动负荷，来满足不用学生的练习需求，另外教师还应时刻关注学生的心率状态，及时采取合理有效的调节方式来调整学生的运动负荷，将体能练习与技能学习进行合理结合。在技能学习中关注体能元素，根据专项技能特点，将体能练习无痕融入技能学习过程中，让学生在技能学习中既感到乐趣又有效发展体能，这也是高中选项教学学生体能发展的设计思路。

（五）篮球课心率区间分析

适宜的运动强度是保证运动科学性、安全性及有效性的重要因素，通常用最大心率百分比等方式来表示，即运动可以用心率来监控运动强度。目前普遍认同和推崇的运动强度控制最佳方法为靶心率（靶心率=（220-年龄）×（60%-80%）［5］。结合高中学生的年龄范围（15 岁-18 岁），可知：高中生的靶心率范围是：120-170 次/分。

运动可以改善学生的体质健康，体育运动的有益性还在于该运动心率所在区间的持续时间。教学中，学生在这一心率区间累计时间越长，对促进心肺功能发展的效果越明显，要求学生在体育课上心率在120-170 次的区间累计时间应大于10 分钟。

图2 心率水平区间时长统计图

观察图2 可知，本课教学过程中学生的心率水平有13 分钟处于最高心率的60%区间，有20 分钟处于最高心率的70%区间，有5 分钟处于最高心率的80%区间。同时，学生在本节课中累计有33 分钟的时长处于60%-80%有益区间，这对于一节40 分钟的体育课也是难能可贵，由以上分析得出本课的运动负荷对学生的身心健康是有效的。

四、结论与建议

（一）结论

1.采用可视化的心率监测手段，可实时把握学生个人或全班的心率变化情况，对课堂的有效性和安全性提供强有力的保证。

2.实时的心率监测以及量化的运动负荷数据为课内教学组织调整与课后的再设计提供科学、有效的理论依据。

3.通过监测发现，高中篮球教学中普遍存在准备活动强度偏大以及整理放松时间不够等不合理现象。

（二）建议

1.合理安排每节课准备活动以及体能练习的时间、形式、强度，为后续教学提高运动负荷或身心恢复做好铺垫。

2.篮球教学课运动负荷较大，教学中体育教师应发挥主导作用，密切关注学生并结合其他生理指标以便更全面、更有效地把控课堂的运动负荷，为学生身心健康提供有力保障。

3.合理利用心率检测的可视化系统，加强对学生体育课运动负荷相关的健康指导，教会学生科学锻炼。