基于物联网技术的学校体育信息化系统建设与管理研究*

于克巍

( 中山大学新华学院体育系，广东 广州 510520)

物联网是信息科学快速发展的产物，是科技进步的成果，是信息时代的重要发展阶段，其以互联网内基础，通过智能感知、识别与数据处理等方式，从而达到互联网业务的延伸、应用与创新，实现物物相息与智能化管理，对人们的生产与生活都产生了深远的影响。“《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》中也对信息技术给予高度重视”[1]，强调信息化建设对于教育发展的巨大支持与推动作用。

物联网技术已经被应用于交通、农业、医疗与教育等广泛领域，以体育与物联网结合为例，许艳等学者探讨了物联网技术在体育场馆方面的应用与管理；武东海等论述了物联网技术在学生体质健康监测的实现途径与发展方向；吴桐则对物联网技术运用于赛事筹备与管理等方面进行了探索。尽管学者们从不同视角论述了物联网在体育领域的应用，为我们提供了非常有益的借鉴，但“体育+物联网”的研究体系中，对于以学校体育信息化系统建设与应用的研究还不多见。一些学校虽然将物联网技术融合进学校体育的成绩管理、赛事统计或协会管理等单一的项目建设之中，但尚未有全方位的、针对性强的学校体育信息化管理体系的系统研究。在借鉴相关理论的基础上，文章以构建体育课成绩管理、体育社团管理、体育理论在线考试、体质健康测试管理、课外体育活动积分管理与体育竞赛管理各个子系统的信息整合与功能集成为一体的管理平台建设为重点，从而阐述学校体育信息化管理体系的物联网架构、功能与实现路径，以期助益学校体育信息化体系的建设与发展。

1 学校体育信息化平台建设的必要性

首先，响应国家号召，顺应时代发展趋势。学校体育是教育的重要组成部分，学校体育信息化管理是提高学校体育治理手段的重要表现，契合国家治理能力与治理手段现代化的要求，并且，在信息化时代日新月异的技术革新下，学校体育信息化管理符合“智慧教育”的发展趋势。

其次，降低工作强度，提高工作效率。以往学校体育工作中的体育成绩与运动队成绩统计、教学数据分析、体育理论考试与学生体质健康测试录入等，都需要手工录入或者纸质材料，不但工作量大，容易产生错漏，而且不利于绿色办公需求。通过建立以物联网为基础的各种移动终端，实现各种信息的整合与高效利用，并且有利于保存备用。

再次，利用大数据，辅助决策。利用物联网技术对学校体育各个环节信息的精准获取与长期保存，建立各方面的信息大数据，可以实现按年级、性别、项目、生源与时间跨度的多维度分析，并能够利用人工智能AI技术进行趋势预测，从决策路径、决策手段与认知过程等多方面考量，从而为体育教学改革与课程管理提供科学的决策依据。

2 学校体育信息化平台各个子系统的功能与架构

学校体育教学改革与管理服务需要教育管理信息化的支撑与推动，学校体育部门亟需搭建一个体育信息管理平台，借助物联网技术手段，通过信息化的处理方式，为在线考试、成绩管理、赛事申报与体质健康测试提供方便、快捷的服务，并分享数据分析成果，为教学改革给予科学的量化支持，其具体的功能与架构见图1。

图1 学校体育信息化平台架构

学校体育信息化平台的各子系统，既独立运行又相辅相成，对于以往的部门间分割办公有所突破，既展示了学校体育管理部门勇于变革的创新精神，又践行了治理能力现代化趋势的内在逻辑。

2.1 体育理论在线考试系统

体育理论是体育课程的重要组成部分，而体育理论教学实现在线考试迈出了信息化管理的第一步，不仅不占用体育课堂时间，实现内容的标准化，又实现了绿色考核，而且对于成绩的查询、跟踪与分析皆有益处。应分别设置系统用户与考试用户，并配备理论题库进行随机出题与分值设定，该系统包括注册、登录、考试、试卷自动评分、成绩即时显示、保存、查询与大数据分析等多种功能。

2.2 学生体质健康测试管理系统

青少年体质健康关系到国家的长远发展，每年度的学生体质健康测试是各学校体育部(组)的重要工作内容，此工作的完成情况，既关系到学生的健康成长，又体现一个部门的业务水平，而且通过对测试数据的动态跟踪与大数据分析，还关系到相关部门的顶层设计与决策制定。

此系统内置统一的国家学生体质测试标准，应用功能包括学生体质测试的预约与申请、测试成绩的导入、各测试项目分值与指标的维护、测试成绩查询、留言与回复、针对性运动处方的提供与测试数据的拓展分析。

2.3 体育课成绩管理系统

学生体育课成绩管理是信息化管理的基本部分，应保持与学校教务系统的对接，通过本校课程教学方案与课程类型分值的设定，设置课程分值的组成(一般包括专项成绩、理论成绩、身体素质考试与奖惩加减分设置)、各组成部分的成绩修改、导入、查询、体育课成绩报表的生成与数据拓展分析。

2.4 校内体育赛事管理系统

“课外体育活动是体育教育的重要组成部分，体育社团包含于课外体育活动之内，其是体育课堂的有益补充与延伸”[2]，为激励学生积极参与，其参与的程度与次数应给予量化激励并纳入体育成绩统计当中；同时，为鼓励各院系组织赛事的积极性，也应按照其组织赛事的规模和次数予以统计并以年度公示的形式给予表彰。故此，该系统包括运动场地与器材申请、赛事认证(参赛学生名单的上传与报名信息的校验等)、网上报名、辅导教师管理、学生课外体育积分导入与院系体育竞赛积分排名、相关成绩证明的上传与认证等模块。

2.5 运动队管理系统

学校高水平运动队的训练与外出比赛，对于丰富校园体育文化与活跃校园体育氛围有很好的助力。该信息管理系统应包括赛事公告、成绩公示与汇总、平时训练管理、外出参赛申请、竞赛成绩上传、查询、认证与奖励等模块。

综上所述，尽管学校体育信息化管理平台各个模块的需求与功能各有不同，但总体而言，主要体现在以下5个方面：身份的认证与识别、数据的导入与导出、信息的存储与发掘、系统本身的维护与管理，以及数据的统计与分析。上述功能的实现，依赖于计算机、移动设备和存储设备的正常运转，即物联网运行环境的保障提供，另外，也需要与学校门户网站对接来实现信息发布等功能。

3 学校体育信息化系统的物联网技术支持

物联网环境下，学校体育信息技术平台建设，以J2EE技术为基础，实现完全的B/S运行模式，以模型理念构建平台基本组件；以响应式的UI布局，支持台式电脑、平板电脑与手机等多种形式访问；使用Ajax，支持页面异步请求，减少页面的整体刷新；“基于Web技术(HTML+CSS+JS)，应用Twitter bootstrap框架，保证兼容各种浏览器”[3]，从而优化用户体验。物联网技术支持下的学校体育信息化系统包括数据库建设、数据收集、数据传输与数据应用等环节，在数据的采集、存储与应用的整个流程中，由信息化管理平台发出指令并进行细节调试，各从属环节既独立运行又紧密联系，共同维系着系统的动态与有序运行，见图2。

图2 物联网环境下学校体育信息系统运行模式

3.1 数据库建设

根据使用方的针对性要求，开发者提供具体建设服务，一般而言，数据库建议使用MySQL、SQL Server、Oracle等运行稳定并技术成熟的数据库系统，这些数据库都可提供备份、监控、扩容、数据传输、安全审计等技术支持。在学校体育信息化系统建设过程中，应考虑WebService数据接口的兼容问题，以便校务系统、学工系统进行数据共享与交换。

3.2 数据采集

全方位与多层级的信息感知需要学校体育信息平台的良性运行，作为感知系统的中枢，该平台“在纵向上为各传感系统提供便于操作的接入端口，在横向上为更高层级的各类应用提供数据共享”[4]。利用物联网感知设备进行相关数据的采集，可通过射频识别(RFID)读写器、二维码识读器、GPS技术、多媒体信息采集器与震动感应器等实现对学生相关信息的识别与分类，进而通过通讯系统存储到数据库。

3.3 数据传输

学生相关数据传输主要是通过现有互联网(校内互联网、CDMA与无线局域网等)对来自物联网信息采集设备的信息进行接入和传输，此方面功能的实现依赖于现有各种网络的安全、稳定与迅捷。数据传输的方式有多种，此处建议利用数字数据传输的方式，“若前期调试与编码恰当，这种传输方式，不需要调制，效率高，传输质量好”[5]，这部分的功能实现取决于开发公司的能力与购置仪器的先进性。

3.4 数据应用

数据应用是学校体育信息系统的最高层级，根据用户(教师、学生与管理人员)的需求，利用物联网系统的显示设备，将收集到的各种、各类数据集成相关内容和服务，如，学生体质按照性别和年级的对比图表、学生课外体育活动项目分布、体育成绩动态分析与运动竞赛的大数据分析等。在数据的有效存储、必要过滤、实时分类与交互分析的基础上，实现配置高效、快捷安全与标准统一的智慧运行，从而为体育教学改革提供方向预测与决策参考。

3.5 学校体育信息化系统运行基本操作

系统的基本操作是数据应用的必要前提，在物联网技术支持下，学校体育信息化系统具备了之前设置的基本功能后，就有必要将基本操作做一概述，以提高工作效率。

首先，系统登录。在访问系统时，系统会自动跳转到登录界面，要求访问者输入账号与密码，然后进行验证，若通过验证，则跳转至主界面，否则显示验证失败，同时提供“找回密码”申请功能。

其次，功能导航。功能导航栏根据登录用户的身份，只显示其有操作权限的功能节点，并按照模块与功能分组进行层级导航，显示并提供查询、文件下载与阅读通知等功能，用户可将其经常操作的栏目加入“常用功能”列表中，以便于业务处理。

另外，办公助手。为了使有操作权限的人员方便并快捷的使用该系统，应在登录后的功能界面显示个人资料维护、密码安全、站内消息、待办事项提醒与日程管理等相应模块，从而提高工作效率。

综上所述，物联网技术支持下的学校体育信息管理平台，“不仅承担着前端感知设备的接入与管理，还负责中间环节的数据存储、转换与状态监控”[6]，而且对于后续阶段的信息共享、数据分析与利用等同样起到至关重要的作用。“工欲善其事，必先利其器”，只有建设一个具备上述功能且可持续运转的全周期管理平台，才能满足新时代学校体育工作的现实需求。现阶段学校体育信息系统管理平台的系统建设工作虽得以重视并持续开展，但并不完善，还需要正视建设与开发过程中的各种问题，从而实现“百尺竿头更进一步”。

4 学校体育信息化系统建设与研发展望

毋庸置疑，基于物联网技术的学校体育信息化系统建设是智慧教育体系下的一个子集，但其却包含了物联网技术运行所必须面对的所有问题，可谓“麻雀虽小，五脏俱全”，其对开发环境、信息安全与系统标准都有较严格的要求。

4.1 系统开发的环境要求

学校体育信息化系统的开发需要物联网技术下的软件与硬件支持，对于硬件配置，需要i5CPU,内存4G；对于数据库，开发环境统一使用mysq15.6以上，数据库名为zsdx;对于开发工具，使用eclipseMars+maven插件+SVN插件，可选择的辅助工具为notepad++、dreamware cs6，JS调试可用firefox+firebug或goole浏览器，运行中间插件使用tomacat7。以上只是系统开发软件与硬件要求的参考性建议，各学校可根据自身条件择优选择更合适的开发环境。

4.2 系统标准问题

物联网技术通过智能感知来收集不同教育场景的数据信息，从而实现智慧管理，但鉴于物联网设备类型多感知方式各异，数据格式也不尽相同，如果要实现共享，使更广层级的更多学校受益，学校体育信息管理系统的标准化问题必须得以解决。

首先，应规定统一的数据格式标准(包括数据接入、传输与存储等)，并使用兼容性强的设备软件，从而提高数据交换、资源共享与工作管理效率。

其次，应规范包括通讯协议、编码标志与数据安全在内的物联网应用体系。当然，物联网规范体系建设是一项长期的系统工程，必须在国家和行业规定下的范围内运行。

4.3 信息安全问题

物联网环境下，学校体育信息涉及到学生健康、生源、学籍与学业成绩等大量个人私密信息，除了传统的病毒入侵、文件漏洞等安全问题外，还存在信息泄露、数据篡改等新的安全隐患，如此类问题不引起足够重视，教师与学生的合法权益将受到侵害。

首先，法律层面的保障。应从法制完善层面加强对物联网信息的监管，除进行宣传与引导外，“还应界定相关主体的权利与义务，加大信息侵权行为的惩罚力度，提高其违规成本”[7]，以营造良好的学校体育信息化系统的物联网运行环境。

其次，技术层面的防护。第一，学校体育信息化系统的相关设备必须安装并定期更新、维护防病毒软件与配置能够具有防范和监控外挂软件的其他安全措施。第二，制定管理制度并规范使用程序，限定每个模块管理人员数量，加强相关人员的信息安全教育。第三，利用技术手段，提供HTTPS安全传输，通过验证码防止攻击；校内用户登录，要采用学校的中央身份认证服务；支持限制IP访问与数据加密，使各模块的服务器禁止非授权访问；系统上线前与运行过程中接受学校网络中心的漏洞扫描监测。

4.4 功能完善问题

首先，学校体育信息系统设计层面应借鉴其他相关学科的成熟经验，并立足本校实际，设计适合自己的应用管理系统。在设备的采购上，应根据自身的财力，尽可能选购兼容性强，技术先进又成熟的仪器，以保证信息平台的稳定性与先进性。

其次，学校体育信息系统的自主开发应充分考虑到合作技术公司的资质与技术能力，并调研平台管理人员、学生与体育教师等用户的多种需求与使用体验，优化使用与管理流程，以逐步改善各模块的服务功能，如条件允许可试运行一段时间，再全面应用和推广。

总之，在国家的政策倡导与扶持下，在物联网技术的广泛应用与革新下，在各级学校的积极响应与市场组织的协同配合下，学校体育信息化系统的开发必将向着更智能、更便捷、更科学与更高效的方向发展，着力满足师生对体育的多元化需求，从而为各群体提供更具建设性的管理与服务。

5 结语

学校体育信息化管理是智慧校园建设的必要环节，方兴未艾的物联网技术为其提供了有益、有效与有力的支撑。基于物联网技术的学校体育信息化管理系统建设与运行，以物联网、大数据与云计算为基础，以体育教学、运动竞赛与学生体质健康测试等学校体育重要组成部分的相互联系与衔接为前提，进而对各个环节所获得的数据深度分析与发掘，提升用户使用体验，提供更具个性化需求的增值服务，为学校体育的科学化、高效化与智能化作出有益探索。

毋庸讳言，学校体育信息化管理系统，涉及的领域较广，个性化需要较多，项目的专业性强，若将赛事管理、社团管理、学生体质测试管理与教学管理等融合为一个智能化系统中，必须借助物联网技术，经过专门机构和学校体育部门充分沟通，进行专业化的定制开发，并逐步完善，才能达到预期的运行效果与广泛的受益范围。

总之，随着5G时代的到来，基于物联网技术的学校体育信息化管理是对国家治理能力与治理体系现代化的积极响应，是智慧校园与数字校园建设的重要组成部分，“它的核心价值在于整合多元异构信息，进而提高和提供有效信息共享的服务能力”[8]与辅助体育教育教学决策的功能。鉴于教师与学生对学校体育的多层次需求，学校体育信息化建设必将是一个与时俱进的渐进动态过程，在此过程中，信息安全、数据的深度分析、趋势预测、信息系统的管理与维护等都将是需要深耕的方向。