可穿戴智能设备在学校体育领域中的应用研究

邹小驹 黄苑玲

（广州城市理工学院 广东 广州 510850）

随着体育与科技的融合，可穿戴智能设备作为科技的产物得到广泛应用，并为体育提供了科学的数据参考与训练评估，取得了许多令人瞩目的实用效果。传统的体育教学模式和运动训练等体育工作难以满足现代体育数据研究的需求，可穿戴智能设备能耗小、交互性强，便于携带且有良好的舒适性、可跟踪功能实现实时监护、数据可视化等特点，深受运动者们的喜欢，在学校体育领域得到越来越多的应用。将智能设备引入校园，为学校体育注入新科技、新设备，建设良好的校园体育环境。

本文采用文献资料法、逻辑分析法等研究方法探究可穿戴智能设备的含义、作用原理，探究可穿戴智能设备的性能在学校体育领域中的前沿应用，分析可穿戴智能设备在体育教学、课外体育锻炼、课余运动训练、体质测试工作4 个方面的应用情况和尚存问题，旨在提高体育课堂的教学质量、提升学生参与锻炼的积极性，助力课余运动训练的科学性和提高运动成绩，提高学校体育工作效率，探索学校体育应用可穿戴智能设备的新模式，并对学校体育与可穿戴智能设备二者融合发展进行展望，对学校体育智能化升级改造提供一定的思路。

1、可穿戴智能设备的定义

可穿戴智能设备是可以直接佩戴在身上的一种智能便携式电子产品设备,包括电子设备、软件、传感器和连接器等，多以手机辅助设备的形式出现，其中智能手环的普及率最高。采用智能化嵌入式技术对普通运动装备进行智能化设计，使运动监测传感器可穿戴于人体各部位，再通过定位系统、加速度计、心率检测仪等采集人体运动和生理数据。其工作原理是通过传感器、移动互联网和云端对人体的各项生理指标进行自动采集、分析、处理，并将佩戴者体育活动的实时数据反馈给用户，科学、准确地反映出各指标，给佩戴者带来更科学的体验与安全监督。常见的可穿戴智能设备包括智能眼镜、智能手环和智能跑鞋等，具备便利性等特点，在医疗康复、体育和娱乐等领域得到广泛运用。其中应用在体育领域中监测佩戴者的运动数据以及生理数据，如计步、运动轨迹、心率监测、血氧检测和消耗卡路里记录等，可根据数据分析制定个性化的运动方案，被广泛运用于各项体育活动和赛事中。

2、可穿戴智能设备在学校体育领域中的应用

学校体育是教育的重要组成部分，具有明显的普及性、经常性，目的是培养学生的运动兴趣、技能、体能、社交能力等。学校体育包括体育课、课外体育活动、课余运动训练等。随着数据化应用、信息化技术教学的发展，积极推动现代信息化技术在学校体育领域的全面应用，以科技手段和智能技术促进学校体育全面发展，改善现有的体育教学模式，实现教育教学信息化，全面提升学校体育各项工作效率。

2.1、可穿戴智能设备在体育教学中的应用

体育课是指导学生参与体育锻炼、学习运动技能、增强体质、铸就体育精神的教育过程，如何保证体育教学内容、运动负荷的科学性和合理性，在保障安全的前提下评价学生的运动负荷是否达标是很重要的一个过程。可穿戴智能设备在体育课中具有非常高的适用性和实用性，一方面教师可通过可穿戴智能设备终端对学生的心率进行实时监控，并根据学生的身体状态及时调整课堂内容；另一方面可以通过设定目标心率和运动量，为学生制定个性化运动方案。有研究表明，将可穿戴智能设备运用到体育教学中，使体育课堂可视化、数据分析更丰富、精准，对运动负荷监控、提升课堂参与率、烘托课堂气氛、降低运动风险有重要的意义。

（1）运动负荷监测可视化，有助于监控体育课堂。

运动负荷的监控是确保体育课堂安全的前提。传统的运动负荷监控主要依靠体育教师以秒表为工具，学生以触摸的方式自行测量每分钟脉搏跳动次数，或者依靠体育教师主观观察学生在课堂中的运动表现。而可穿戴智能设备能够监控学生身体活动情况(如跑动距离、活动范围、能量消耗等)，教师可实时掌握学生课堂活动时间、运动强度等指标，可为教师动态调整教学目标和教学内容及组织教学活动提供客观数据支撑。精准的可视数据监控有助于教师实时监控体育课堂，降低运动风险。

（2）增强课堂交互体验感，提升参与度。

可穿戴智能设备能够打破传统体育课的时空限制，实现跨地域的课堂互动。借助设备的互联网功能，学生不仅可以与同班同学进行互动，还可以与同学进行比赛、挑战和合作训练，分享自己的运动数据，相互鼓励和竞争，激发学生的积极性。例如，通过实时数据的比较和竞争，学生可以参与虚拟赛事或擂台赛，激发竞争意识和学习动力，这种交流体验不仅能够拓宽学生的视野和认知，增强课堂交互体验感，互动功能也鼓励学生与教师进行更多的交流，还能提升他们对体育课程的兴趣和参与度，营造良好的课堂氛围，增强学习效果。

（3）推动体育教学数字化，提高教学效率。

可穿戴智能设备可促进体育教学数字化，促进传统体育教学的发展，提高教学效率。将信息技术引用到体育教学实践与教学活动中，对提升体育教学质量以及教学效率具有积极意义。可穿戴智能设备可使教学数据反馈更精准，有利于教学评价和设计，辅助教师开展更加准确、科学的教学活动，优化教学，给予学生个性化培养。

（4）灵活教学模式，优化体育教学。

教师转变传统的体育教学观念，主动了解可穿戴智能设备的性能和使用方法，将丰富的体育教学经验与智能设备相结合，在教学内容与教学设计上开展可穿戴智能设备的应用环节，让课堂元素更丰富。在授课过程中灵活转换教学模式，突破传统体育教学困境，利用精准的数据与分析功能激发学生参与体育课堂的兴趣，提高课堂的趣味性，优化体育课堂。

2.2、在课外体育锻炼中的应用

课外体育锻炼，是指学生在体育课堂外根据身体需要自我选择运用各种体育手段进行有计划、有规律的身体活动，以发展身体、增进健康、增强体质、调节精神、丰富课余生活和支配余暇时间为目的的体育活动。在课外体育锻炼中使用可穿戴智能设备有以下作用：

（1）实时监测和记录学生课外锻炼运动数据。

学生课外体育锻炼的锻炼时间灵活、场地不固定、锻炼内容差异性大，且缺乏专人监管，导致学生参与课外体育锻炼主动性不强。可穿戴智能设备具有便于携带、可跟踪、实时监护、有效及信息化等特点，能够被大多数学生接受。同时也可用于学生课外锻炼的运动监护与引导，能够帮助体育教师了解学生锻炼情况并可及时督促学生积极主动参与课外锻炼。荣秀丽通过对北京丰台区10 所学校学生试点运用可穿戴智能设备实验得出，可穿戴智能设备有利于监测学生课外锻炼活动，保证学生每天1h 的运动强度。可穿戴智能设备还能够对步态进行追踪分析并反馈，评估步态、步数、步幅，并经过一系列的算法，能够远程观察和调整体育锻炼内容。通过佩戴智能手表、智能手环等设备，学生能够随时了解自己的运动时间、步数、心率等，数据反馈能够帮助学生全面了解自己的身体活动情况，更好地参与课外体育锻炼。

（2）提供个性化的运动指导和训练计划。

可穿戴智能设备内置的高精度传感器和智能算法可以实时监测学生在参与课外体育锻炼时的动作姿势、力量应用、技能水平等。根据个人的运动表现可提供有针对性的建议和运动指导，更准确地帮助学生发现在身体练习中的薄弱环节，并提供相应的训练计划和改进方案。数据的反馈和相应的指导，可更快地改善动作技术，增强参与课外锻炼的信心与乐趣。此外，可穿戴智能设备还能够根据学生的运动目标和需求，制定出合适的训练计划，这种个性化的训练方案有助于学生更加科学地安排锻炼时间和内容，以达到更好的锻炼效果。

2.3、在课余运动训练中的应用

课余运动训练作为学校体育不可或缺的部分，是在体育课外专门组织有运动特长的学生进行运动训练，旨在推动学校体育发展，提高学生的运动技术水平。合理有效的训练方案与设计，是降低风险和提高成绩的重要保障之一。可穿戴智能设备可用于监测学生的运动负荷，能科学、准确地反映学生的训练与比赛状况。

（1）数据量化，易于把控训练情况，降低运动风险。

学校体育教练往往通过主观判断或者经验判断来评测学生训练时的身体状况、运动表现、运动数据等训练情况。利用可穿戴智能设备，可以监测运动员的运动速度、运动时间等数据，将这些数据转化为运动所消耗的能量；还可以通过检测运动员的心率变化、消耗等，计算运动负荷情况，进行数据采集与分析，数据的量化使教练员更容易掌握学生的身体情况，掌握学生在训练时的技术和体能状态。教练员能够通过可穿戴智能设备得到直观的数据，可把控当前运动负荷，降低运动风险，对训练效果起到科学辅助、精准监测的作用，为训练计划提供一定的智能决策。例如，GPS 系统能够追踪足球运动员的移动距离、移动速度、加速度等，帮助监控运动负荷，优化训练方案，降低运动风险。

（2）提供技术指导，有助于提高训练效率。

可穿戴智能设备能够提供及时的运动反馈和技术指导。主要有以下作用：①可通过实时监测和分析运动员的各项指标，如速度、加速度、力量等，运动员可根据数据反馈及时地调整技术动作和力量应用，更加准确地掌握动作技巧和姿势，提高运动技术效果和准确性，从而提高运动表现；②教练员可利用动作轨迹和活动范围对运动员进行技术评测、技能改进。例如，全球定位系统（GPS）和运动传感器可以精确测量运动员训练或比赛中的位置、速度和移动轨迹，可帮助教练员和运动员分析与评估路线选择、跑动规划和战术部署，提高竞赛成绩。定向越野教学中，教师可通过可穿戴智能设备的运动轨迹呈现功能了解学生的课堂表现，结合地图及运动轨迹得出学生是否做到路线最优化，教师可及时地进行技术指导与分析；③收集运动数据并分析。通过设备收集的运动数据传输到云端，并应用数据分析算法，教练和运动员可以获得详细的数据报告和统计结果。基于数据分析和报告，教练可以制定更科学和个性化的训练计划，帮助运动员针对自身的优势和不足进行有针对性的训练；④还能帮助培养运动员的技术意识和自我调控能力。通过设备提供的技术数据和反馈，运动员能够更加直观和准确地认识自己的运动姿势、力量应用等，纠正自己的动作和技术，实现自我调控。

2.4、在体质健康测试工作中的应用

据相关调查显示，体质健康测试工作存在着测试工作量较大、测试效率较低、信息化程度不足等情况，且在进行体质健康测试结果处理时需大量的人力物力，使体质健康测试工作效率难以得到有效的保障。利用可穿戴智能设备在体质健康测试工作中可以发挥以下作用：

（1）便携性高，有利于数据收集和管理。

传统的学生体质健康测试工作存在测试流程繁琐、工作量大、测试效率低、信息化程度不足等缺点，且需花费大量的时间以及人力物力。而可佩戴智能设备小巧且便携性高，可随时佩戴，自动记录测试数据，并将其存储在云端。这不仅减少了测试过程中的主观因素，更方便了学生和教师对数据的收集、组织、回顾和分析，有助于推动体质测试的科学化和标准化，提升测试效率。

（2）灵活可控性强，有利于测试时间和形式安排。

传统的人工测试方式一般安排在固定的日期参加测试，但如学生身体状况不适等特殊情况难以调配测试时间。利用可穿戴智能设备可将测试时间、地点等信息发布在平台，学生能够及时了解相关信息并预约报名，学生可根据自身的状态灵活预约测试时间并自助测试，并且可以根据需要进行多次测试。可穿戴智能设备灵活了测试工作安排。

3、可穿戴智能设备在学校体育领域中应用的展望

3.1、推动体育教学信息化，让信息技术与体育教学深度融合

利用可穿戴智能设备改良体育教学方式，构建信息化体育课堂，让信息技术与体育课堂充分融合，体育教学信息化，丰富教学方式，使体育教学形象、直观、易懂、数据化，让学生在体育课堂中感受到运动的魅力，提高学生学习效果；充分发挥信息技术作用，增加师生互动提高教学效率；保障学生运动安全，提高教学质量。把可穿戴智能设备应用到体育教学中，促进体育教学可视化、信息化、智能化，从而提高体育教学的创新能力，使体育教学更科学、更合理。

3.2、开启健康管理新时代，有效地利用科技促进健康

作为科技发展的产物，可穿戴智能装备的健康监测、收集和记录身体活动数据、运动风险的评估、体质健康数据共享及个人偏好和健身环境等功能，实时监测学生的健康状况，避免运动损伤，为学生提供合适的锻炼计划、精准的运动处方和科学健身指导，有效地利用科技改变促进健康。

3.3、科学的运动训练方案，提升教练队伍的执教水平

利用智能手环、GPS 定位系统等可穿戴智能设备功能，实现实时监控、运动追踪可视化展示运动训练和比赛中的数据信息，教练员根据运动员的速度、力量、跑动距离、体能消耗等数据，更精准地掌握运动员在训练和比赛中的生理状况、运动表现和技战术发挥，监控和评估运动负荷，从而为学校运动队提供更为科学的训练方法，提升教练队伍的执教水平。

3.4、依托可穿戴智能设备，助力学校体育高质量开展

将信息化、智能化的可穿戴智能设备推进到学校体育的各个环节，积极寻求可穿戴智能设备在学校体育领域中的应用途径。运用大数据平台，以人工智能提高体育教育水平，提高体育工作者的工作能力和工作效率，帮助学生科学锻炼和提升体质健康水平，丰富校园体育文化，助力学校体育高质量开展。为后续建立体育工作方案提供数据支撑，营造良好的环境促进学校体育智能化。