智慧体育监测评估系统与教学应用共同体的实践研究

文/刘锐娟 李晓东 黄结根 王庆辉

一、研究政策背景

2018年，习近平总书记在全国教育大会上提出要树立健康第一的教育理念，学校要开齐开足体育课，帮助学生在体育锻炼中享受乐趣、增强体质、健全人格、锤炼意志。2021年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》，要求有效减轻学生的作业负担和校外培训的负担。针对学校体育工作来说，最重要的是减轻学生的作业负担，提倡快乐教学，降低学生校内作业压力与负担。

2021年，根据《教育部科学技术与信息化司关于做好2021年度教育信息化教学应用实践共同体项目推荐遴选工作的通知》（教科信司〔2021〕213号）文件要求，智能体育共同体项目实施方案应着眼于信息技术与体育教育教学的融合创新，充分运用智能手段探索在学校体育实际应用中产生的价值，提高学生健康运动和体育教师教学的科学性。

学生体质需要增强、科技信息化需要融入。针对这一需求，中国教育科学研究院先后设立多项重点课题研究，希望通过“学生体质有效干预”“学校体能课程建设”“体育教学改革”“智慧体育系统构建”“学校卫生与健康教育转型”等手段，改善青少年的体质健康水平和加强教师智慧体育教学应用认知和水平。

二、研究学校背景和目标

2021年，深圳市福田区教育科学研究院附属小学成为教育部科技司立项的“智能体育学生数据分析与教学应用实践共同体”项目单位。全国共获批实践共同体项目21项，我校是唯一一个以小学作为牵头单位入选的项目，目前成员单位涵盖深圳市6个区及跨省市其他区域的27所公、民办中小学校。

同时，福田区教科院附属小学作为中国教科院教育综合改革实验区的重点示范校，也是共同体项目的牵头单位，一直以来跟随政策方向，探究体育科技融入体育教学的应用手段，研发和开展健康体能促进与干预实践方案，探寻一条智慧体育与教学应用的新途径，为一线体育教师提供创新型教学模式，为学生的体质健康制定更科学化、更智慧化的干预手段。本文主要对我校构建的智慧体育监测评估系统与教学应用进行详细介绍，阐述智慧测评的方式和利用测评提高改进教学的方案以及智慧测评与教学应用的意义和作用。

三、构建智慧体育监测评估系统与教学应用实践共同体平台

构建智能体育学生监测评估与教学应用实践共同体平台。针对体育教学的实施、学生体能测试的结果、视力和姿态等测试评估的数据，形成多方面多维度的学生体质健康成长档案，为体育教育决策、校内体育锻炼实施计划、体育教学发展规划和家校共育下的学生健康成长提供“数字化、网络化、智能化”的数据决策支持。希望通过“智能体育学生数据分析与教学应用”这一共同体的构建，收集教师体育教学和学生的体育学习全过程的完整大数据，提出基于智能分析结果的体育精准教学新模式（图1、图2）。

图1 智慧监测评估系统与教学应用的整体构思图

图2 智慧监测评估系统与教学应用实践共同体智慧体育平台

（一）智慧体育监测评估系统在教学中应用

我校借助智慧体育监测产物，根据学生测试评估和实时监测需求，搭建智慧体育测试评估系统，该系统主要包括日常体育课和课间操的运动负荷心率监测平台、视力测评平台与姿态测评平台三大监测评估平台构建成智慧体育监测评估系统。

其中，运动负荷心率监测平台主要针对学生在校期间的课间操和体育课堂进行运动负荷心率监测，在实际体育教学中，让学生佩戴运动负荷监测心率表，通过监测平台收集每名学生的实时心率变化，具体监测指标包括平均心率、最大心率预警、平均强度、练习密度、有效锻炼密度和消耗卡路里，监测范围包括学生个人和班级整体的数据指标和曲线图。通过实时监测了解每名学生的锻炼效果，对潜在的运动风险进行及时的评估与预警，对学生的运动强度进行适当的调整，以学促教,为教师提供教学反馈信息，便于及时调整教学计划和强度安排。

视力测试评估平台依托学校卫生室进行视力测评筛查，并放在测试平台系统，建立学生视力测评档案，记录不同时段学生视力变化指标和趋势。

姿态测评通过学校使用的身体姿态测试仪器，学生穿着紧身服装，以最自然状态站在仪器前方，仪器通过AI识别，评估学生姿态的力线是否正常，从而来衡量学生姿态的位置（图3）。

图3 姿态测试评估结果

根据不同的测试评估方案，筛选出未在正常范围值内的监测数据，对视力数据下降、姿态不良的学生进行走访统计，在测评基础上，了解学生的实际情况，并做出特别关注记号，利用课间微运动和课外活动时间进行视力改善和姿态纠正锻炼。

（二）体能干预体育教学应用场景和内容

针对体育教学应用方面，主要根据测评的结果制定相应的健康体能干预，并应用到体育教学的各个方面。如从体育课堂和课间操监测结果角度出发，针对低强度、锻炼无趣等问题，可进行基础体能锻炼，改善学生体育课堂锻炼效果和强度以及学生参与兴趣；从视力测评结果角度出发，在课间微运动进行脑视动锻炼，缓解学生的视力疲劳，改善学生视力下降速度；从姿态测评结果角度出发，在家庭锻炼和课外锻炼部分进行姿态纠正（表1）。

表1 体育教学应用范围和内容

其中，针对体育课堂运动负荷监测心率偏低现象，我校主要从体能干预入手，在热身部分增加神经激活和动作整合练习，充分调动学生参与课堂的积极性和注意力；在课堂课课练部分增加相对应的体能素质练习，如针对足球绕杆运球课程，在课课练部分进行不同形状标志盘摸点练习，快速提高学生的步伐移动能力和根据外界环境快速反应能力，大大增加了学生参与积极性和锻炼强度。根据不同的专项课程设计相对应的能力需求锻炼方案，使一节课既有技术教学又有体能锻炼干预，全面提高学生该项目的运动技能。

针对传统课间操的运动负荷监测表现出练习强度较低现象，我校根据不同年龄段学生，在同一音乐伴奏下，进行不同内容的体能锻炼，提高了学生的上下肢力量和心肺功能，以及上下肢协调性，从而提高了学生锻炼的强度和练习密度，同时也增加了学生参与课间操的积极性。

针对视力测评数据下降的现象，我校利用课间碎片时间，播放有节奏的动感音乐和语音提示，让学生跟随音乐和语音要求，在教室内和楼道里便可进行视力改善操，缓解学生视力疲劳，同时充分利用碎片化时间强化改善视力问题（图4）。

图4 课间微运动视力改善操

针对姿态测评结果发现，处于小学阶段的学生产生姿态不良现象，都是由于肌力失衡导致，可以早期通过功能训练进行纠正。因此，我校利用课后锻炼时间和家庭锻炼时间，给学生制定姿态改善纠正方案。首先，让学生在学校掌握正确动作要领，然后在校课后锻炼期间进行强化力量训练，在家期间进行自主肌肉拉伸和关节松解训练，通过家校互动，实现自主纠正锻炼，从而更有效地改善不良姿态现象（图5）。

图5 课后姿态纠正锻炼

四、智慧体育监测评估系统与体育教学共同体的意义和作用

学校自借助智慧体育监测评估系统以来，根据不同阶段学生的实际身体情况、表现情况和健康情况的测试评估结果，设计体能干预方案，并应用到体育教学当中，提高了学校管理规范性、教师教学针对性和学生锻炼的有效性。从学校管理角度来说，采集到的所有数据会存放到学生健康测评系统当中，建立学生的跟踪档案，形成学生个人、班级、年级以及跟随年龄增长，学生的递增数据呈现。学校通过这些系统的监测数据，分析我校学生的实际现状，便于学校系统管理以及根据数据反馈结果，调整学校体育教学安排，符合学生参与锻炼的需求和要求。

从教师教学角度来说，教师可以根据数据反馈结果，及时调整教学计划和负荷安排，实时了解学生的现状变化，进行有针对性的锻炼。同时，教师也能及时监测自己的教学水平，通过教学设计和预期的教学效果，与实际监测的数据进行对比分析，反思预期效果和实际效果的差别和问题点，便于教师及时调整和改进教学形式和教学内容。

从学生锻炼角度来说，便于学生能够真实了解自己的锻炼效果，促使学生反思自己的运动表现情况，通过数据反馈，激励学生更加认真对待体育锻炼，更加严格要求自己的表现，从而希望得到更加优秀的数据反馈结果。

五、结语

在“双减”背景的推动下，近两年来，我校借助智慧体育科技赋能体育教学，依托中国教科院智慧体育课题组和共同体项目的研究，通过实时负荷监测和测试评估，真实了解学生实际体质现状和健康状况（视力和姿态），并根据测评系统的数据反馈，在学校体育课、课间操和课间微运动、课后锻炼和居家锻炼期间，分别制定不同目标的锻炼内容。经过一段时间的实践，我校学生的体质健康水平均得到一定幅度提高，但还存在一定程度的不成熟。今后，我校会继续深入研究数据分析和体能干预方案的有效性，希望能够为其他实验校和一线体育教师提供有价值的实践经验。