智慧化物联网技术在中考体育测试中的应用与成绩分析

程德福 罗亚和 黄武 李黎 郑荣焦 杨彬 黄俊 陈莎

1.成都怡康科技有限公司 四川成都 610100;2.成都市教育科学研究院 四川成都 610031;3.成都泰盟软件公司;4.成都市龙泉驿区教育科学研究院 四川成都 610100

据全国青少年体质健康调查报告结果显示，尽管青少年的体质有所增强，但近视和肥胖问题仍然突出［1-4］。其中，缺乏日常锻炼是导致这些健康问题的主要原因之一［5］。为了鼓励青少年增加锻炼时间，教育部发布了《国家学生体质健康标准（2014 年修订）》，要求将中考体育成绩作为升学考核的重要依据之一。自此，中考体育成为提升青少年体质健康的重要手段［6］。然而，当前中考体育存在着各种问题［7］，如随着中考体育分数占比增大，考试项目变得更加灵活多样且测试流程复杂，不同地区之间的师资和设备差异较大，导致一些考试项目无法在相对落后的地区开展，从而导致项目参与机会不公平。同时，中考体育的过程性考核比重增加，不同学校和教师之间存在评分标准的差异，这容易造成考试成绩的不公。因此，如何充分利用智能化技术来建立一套公平的中考体测系统，是当下亟须解决的问题。基于此，为实现体测过程的智慧化、公平化、高效化，本文提出将智慧化物联网技术引入中考体测系统。

1 基于智慧化物联网的中考体测系统

本文提出的中考体测系统运用智慧化物联网技术，将传统考试方式转变为智能化模式，实现了从人工评判、记录和分析，向自动评判、数据自动上传以及分析的转变，涵盖了整个考务流程，全方位保障了考试的公平性。

1.1 物联网体测系统结构

智慧化物联网体测系统由4 部分组成，包括感知层、网络层、平台层和应用层（见图1）。

图1 “学生中考体质测试系统”架构

感知层是体测系统中用于接收外界数据的层级，是直接和学生进行互动的设备，支持多种体测项目的测试。每个体测项目中使用到的仪器主要包括3个部分，即主机、单机成绩显示模块、传感器。传感器会将感知到的物理信号转换成电信号，之后在单机成绩显示模块上显示出学生的得分情况，并通过2.4G 无线通信传输到与之绑定的体测主机。不同体测项目的区别在于采用的传感器不同。

网络层则是在体测主机收集到学生的体测成绩之后，将记录其考试过程及成绩的数据通过Wi-Fi 局域网或4G/5G网络上传至云服务器。

平台层的云服务器提供可扩展的存储空间和强大的数据处理能力，用于存储和处理各体测设备和监控设备生成的庞大数据，形成“中招体育考试云平台”。

应用层是把学生的考试数据经过云端服务器计算后，通过“中考体育实时管理软件”向考务人员展示出来。考务人员或主管部门可以通过手机、平板、电脑和大屏等智能终端实时访问“中招体育考试云平台”，实现对整个考试过程的监督和管理，包括考前学生信息整理和分组、考试过程中学生具体的考试表现及成绩、考试后学生的成绩分析和建议。

1.2 中考体测系统中的考务流程

如图2所示，该体测系统从实际考试出发来设计，分成了考前准备、体测考试和考后数据管理3个阶段。每个阶段包含多种功能，可减少人工干预，实现体育考试过程的智慧化和高效化，进而保证了考试各个环节的公平性。

图2 基于智慧化物联网体测系统的中招体育考务流程概述

在考试的前期准备阶段，主要的考务工作是对考生信息进行整理。体测系统采用了智能编排技术，可以根据导入的原始Excel 表格中的学生名单信息，自动设定免考资格、编排考试人员名单，以及生成准考证。同时引入随机化元素来对考生进行分组，以消除潜在偏差，确保每位考生都享有相同的机会，从而有效促进考试分组的公正性。智能检录系统能实现考生的检录入场功能，通过扫码的方式，自动对比准考证信息和系统中的考生信息是否一致，给出“驳回”和“入场”指令，从而减少了人工干预，防止代考等不正当行为的出现。

考生在完成检录入场后，根据提示完成自己对应的体测项目考试。所有项目的考试成绩实时上传至云服务器，该过程提供智能校验，保障了数据的准确性和安全性。所有上传数据存储于云服务器，以杜绝成绩被非法篡改。同时，为了确保数据的完整性，该体测系统引入了一套双重安全备份体系，能够实现数据的实时采集、传输和分区域实时备份。这种并行的技术手段，为每个单项测试提供了额外的双重保险功能，使得每个单项测试均具备设备自动计时、计数和PDA（Personal Digital Assistant）备份计数的双保险职能。实时监控功能则有利于教育主管部门监管整个考试流程，有效保障了考试过程的公平性。同时，体测系统引入了缓考和争议解决流程。

考试结束后，体测系统云平台会将考试成绩进行数据整理和上报，并生成评估报告。其内容涵盖多项数据的统计分析，包括考试人数统计、各项平均分统计等，为主管部门规划体育相关政策提供了充足可靠的数据来源。并且可以查看每个学校具体的项目表现，为教师调整体育教学和训练计划提供了参考。学生可登录系统对考试成绩进行确认，以便对自己考试中的得分细节有更多了解。

2 体测系统实际应用及成绩分析

2.1 体测系统应用情况分析

本文提出的体测系统应用于2023年成都市某区中考体育。此次考试为期10天，测试人数共计8 137人。根据考生人数和考务安排配置考试设备：篮球运球测试仪3套、足球运球测试仪2套、排球垫球测试仪4套、引体向上测试仪3 套、斜身引体向上测试仪4 套、实心球测试仪2套、立定跳远测试仪4套。根据该区教育局考试数据记录，该流程和系统的应用使得中考体测效率较2022 年提升约70%。具体而言，测试效率从2022年的每天8 h测试700人提升至2023年的每天6 h测试900 人。同时，考生的申诉率也有显著下降，由前年的2%下降至0.2%。

2.2 考试成绩分析

2.2.1 某区2023 年中考体育报名/免考情况和总成绩分数分布

图3 的数据显示，该区2023 年中考体育考试总报名人数为8 137 人。其中，男生4 196 人（51.6%），女生3 941 人（48.4%），报名性别比例接近。在免考统计方面，一、二、三类项目的免考人数分别占比17.5%、45.9%和36.6%。其中，二类项目的免考人数最多，一类项目的免考人数最少。在总成绩分数分布方面，50分人数占23.3%，45～50 分人数占48.5%，40～45 分人数占19.8%，35～40 分人数占7.8%，35 分及以下人数占比0.6%。整体而言，学生的得分主要集中在中高分区间，低分段学生人数较少。

图3 某区2023年中考体育成绩情况

2.2.2 不同考试项目男女生成绩比较

图4的折线图显示，在一类项目中，篮球项目的得分最高，足球项目得分最低，男女平均得分相近。在二类项目中，实心球是所有体测项目中得分最低的项目，男女生的表现均较差，没有明显区别。引体向上项目是男生的引体向上和女生的斜身引体的统称，其中，女生整体表现好于男生。从三类项目中的立定跳远成绩可以看出，女生的表现会略好于男生。总体而言，在不同的体育考试项目中，性别差异不明显，共性在于实心球项目均需要加强训练。实心球作为一项技术和力量结合的运动，在掷远过程中受到多个因素的影响［8］。王育林［9］建议从功能性力量训练着手，全方位地实现实心球成绩的提升，包括完善运动链的完整表达、形成正确动作表达模式、加强核心肌群的锻炼，以及提升整体身体素质。

图4 某区2023年中考体育不同项目中的男女成绩平均分情况

3 讨论

综上所述，基于智慧化物联网技术的中考体育测试系统为解决考试不公平问题提供了一种创新的途径。在考前，系统通过智能编排自动生成准考证，并利用智能检录验证考生信息，以提供入场指令，有效避免了代考等作弊行为。在考试过程中，系统通过自动犯规判定、计时、计数和测距等功能，为成绩判定提供了公平公正的保障。同时，采用无线摄像对考试过程全程录像，所有数据实时上传至云服务器进行存储，确保了数据的完整性，并便于实时监督。考后，系统自动完成数据收集和整理，并提供成绩追溯和复议功能，进一步提高了考试的公平性和可信度。成都市某区教育局数据显示，相较于2022年，2023年采用该体测系统后，考试效率提高约70%，考生的申诉率由2%下降到0.2%。这一实际应用的成功，不仅证明了该系统在提高考试公平性和效率方面的有效性，还显著提升了学生的满意度。此外，本文还对该区2023年中考体育成绩现状进行了分析，结果显示，此次中考体育成绩中高分（总分>45分）占比71.8%。在各考试项目中，实心球项目表现相对较差，可能是由于相关技巧训练不足且力量欠缺所致。总之，这一创新将为我国青少年体育教育事业开辟更广阔的前景，为实现青少年体质健康的可持续发展提供更有力的支持。