“一环、三屏、四系统”的学校体育数字化转型探索

胡甘霖 伍肖肖 陈明庆 赵新伟

摘要： 体育与健康学科是学校教育的重要组成部分，在落实立德树人根本任务中发挥着重要的作用。面对教育数字化发展趋势，学校构建了“一环、三屏、四系统”的体育数字化教学模式。其中，一环是指运动手环；三屏是指平板电脑、移动大屏、数字大屏；四系统分别指智能体测吧系统、智慧运动站系统、学生国家体质健康数据仓、体育锻炼数据大脑。这些数字化设备、软件系统的配备与使用，能够更好地帮助教师创设生动的教学情境，精准地收集数据，全面地分析学情，从而实现体育与健康教学的高质量发展。

关键词：学校体育；一环；三屏；四系统；数字化教学

2018年，为深入贯彻落实党的十九大精神，办好网络教育，教育部积极推进“互联网+教育”发展，印发了《教育信息化2.0行动计划》，从国家层面设计了教育改革发展蓝图。2023年，中共中央、国务院印发《数字中国建设整体布局规划》，指出要推动数字技术在教育等重点领域的创新应用。教育信息化和数字化是当下教育向更高质量发展的时代命题。体育与健康学科作为学校教育的重要组成，具有落实立德树人根本任务的独特价值。作为学校体育工作者，面对教育现代化的时代使命，我们应如何响应国家号召，快速推进数字化技术在学校体育中的运用，以促使体育与健康教学高质量发展呢？笔者作为一线体育工作者，将依据国家课程标准要求，结合校情、学情特点，基于近年来学校体育与健康学科数字化转型的实践经验和思考和大家交流、分享，希望我们的经验对部分学校有一定的借鉴作用和参考价值。

一、課程育人模式的构建

在学校一代代体育人勇于探索、积极实践、不断反思与总结下，学校体育教研组开创性地提出了“四位一体”的以体育人模式（如图1）。“四位一体”是指“课中学—课外练—训中提—赛中验”，分别对应课堂教学、课外活动、课余训练、体育竞赛四个部分，即以课堂教学为起点，通过深研教材内容、准确把握重难点等手段保障课堂教学质量，以此向课外体育活动、校运动队训练、参加运动竞赛辐射。这厘清了学校体育工作之间的关系，形成提高学校体育工作质量的螺旋式上升路径。四种教学方式的逻辑顺序符合学生认知规律，也符合抓好国家课程教学这一主渠道的工作策略。而且，先学习后运用、先教学后活动的安排，有利于循序渐进地促进学生核心素养发展。

育人模式建构后，经过十余年的实践与验证，学校体育四方面工作的关联性、整体性更强，课堂教学效果、课余活动丰富性、课余训练多样性、运动竞赛成绩等都有显著提升，学校体育整体质量明显提高。随着教育现代化进程的发展，数字化技术的运用成为确保学校体育高质量发展的关键。那么，如何在课堂教学中使用数字化手段提升教学效果，更好地达成学习目标，促进学生核心素养发展呢？如何运用数字化手段监测、评价与反馈学生课外体育锻炼的参与程度呢？如何精准分析和指导课余训练队的技战术学习与运用呢？这些都是教师需要思考的重要问题。

基于教学模式整体推进课程实施，近年来，我们已形成“一环、三屏、四系统”的数字化体育新做法（如图2），以数字化转型助推学校体育高质量发展。一环是指运动手环；三屏是指平板电脑、移动大屏、数字大屏；四系统分别指智能体测吧系统、智慧运动站系统、学生国家体质健康数据仓、体育锻炼数据大脑。这些数字化设备、软件系统的配备与使用，很好地解决了学校体育教学问题，帮助教师更好地创设教学情境，聚焦教学关键问题，精准收集数据，全面分析学情，运用更加科学的方法，开展更真实的研究。

二、数字化转型初体验

“一环、三屏”是学校最初采用的数字化设备。在学校刚开始配置这些设备时，大多数教师认为，手环只能起到通过心率监测运动负荷的作用，大屏只是通过电子方式代替之前的桁架宣传或横幅标语。随着实践与研究的不断深入，运动手环、平板电脑、移动大屏、数字大屏被教师广泛用于课堂教学和体育活动中，对于体育教学问题的解决，起到了事半功倍的效果。

（一）环屏相连，其义自见

近年来，在全国及各地区的公开课、赛课现场，很多教师会使用运动手环，并摆放移动大屏或数字大屏，用于显示学生的实时心率，同时记录学生本节课的群体运动密度和个体运动密度，并将其作为这节课是否达成负荷要求的依据。这一运动手环与大屏相连的方式，虽然很好地展示了学生运动过程中的心率变化和负荷，但只是给观课教师或者评委看的，授课教师与学生并没有真正利用这些数据突破教学重难点和达成教学目标。为了更好地探索这一功能的运用，我们多次尝试并进行深入研究，形成了若干教学课例。

如在五年级田径——耐久跑课例中（如图3），教师创设了“探寻渝新欧铁路”的教学情境，让学生以耐久跑的方式了解它途经的国家和站点，体验和了解“转关”与“换轨”的方式及相关知识。学生课前佩戴好运动手环，教师手拿平板电脑，这样学生的心率数据就能在教师的平板电脑和大屏上显示出来。课堂上，学生在层层递进的情境中边跑边观看大屏上自己实时心率的颜色，教师则在平板电脑上按照心率区间的颜色显示提醒学生跑进速度与节奏。这一环屏相连、教师观屏、学生观屏的方式，让学生不断尝试寻找自己的耐久极点和机体恢复水平，通过调整跑进速度和呼吸节奏，将自身心率维持在发展心肺耐力的合适区间。这有利于打通学生自评、生生互评、师评的渠道，便于教师精准、科学地观察和使用数据，从而科学有效地提升学生学习能力，以及运动技能的习得。

（二）屏屏串联，心眼相连

在数字化技术运用探索中，为了实现平板电脑与移动大屏、数字大屏间的串联，提高课堂教学、大课间、体育训练及学校运动会的效率，我们充分利用各设备的视频示范功能、情境创设功能、实时直播功能、即时评价功能，提高课堂教学及体育活动质量。

如在四年级田径——50米快速跑课例中，教师剪辑了3.5秒、4秒、4.5秒时长的音乐并加上了烟花爆燃的结束提示音频，让学生同距离（15米）快速跑，挑战在烟花爆燃提示音前跑过终点。教师手持平板电脑根据学生情况操作播放，并引导学生思考如何才能在提示音结束前完成，加深学生对提高速度方式的认识（如图4）。同时，教师适时连接数字大屏，师生集体观看教师提前录制的微视频，一同寻找增大步长、加快摆臂、提高步频的方法。之后，辅以加快摆臂、提高步频的短跑名将（苏炳添等）比赛慢镜头播放与讲解的微课，促使学生理解快速跑中步频和步长的动作，知道找到适宜自身的步频和步长才是最佳方法。最后，教师以剪辑音乐和播放微课视频的方式，创设更加生动的教学情境，解决课堂教学重难点问题。

又如学校阳光大课间，我们构建了以“和”文化为统领的协同并进（班级队列跑）、人和少年（自编操，显卓越）、海纳百川（分并和，展风采）、和而不同（广交友，义谦和）、自主活动（“找朋友”游戏）、和衷共济（舒身心，享动乐）篇章化呈现的课间操模式。构建好这一模式后，教师每学期只需根据课堂教学内容选择合适的音乐，剪辑与编辑所有音乐及组织变换提示音，形成连贯的音频，之后手持平板电脑点击播放与转换即可。这大大减少了教师讲解示范与评价的工作量。同场地的体育教师还可对各班级学生的实时表现进行评价，将各班学生得分上传到持平板电脑的教师手里。教師可将平板电脑与数字大屏串联，实时公布各班级得分，并适时以投屏方式对表现好的班级或个人进行直播，激发学生认真参与的同时，真实、精准、客观地对大课间活动进行过程性评价，大大提高了阳光大课间活动的质量。

以上课堂教学、课外练的示例展现了学校“三屏”之间串联、协同的关系，发挥了数字化赋能体育与健康教学的效能，在课堂上为情境的生动化赋能，为精细、具体的动作示范赋能，为客观、精准、直观的评价赋能。屏幕与屏幕、大屏与小屏串联起来，让学生更能清楚地看到和从心底感受到数字化技术对体育与健康教学和体育活动具有的更大促进作用。

三、数字化技术运用再出发

继“一环、三屏”之后，学校又迎来智慧体育升级新局面，不仅购置了硬件，开发了软件，还更新和编制了新系统，最终拥有了供学生使用与收集运动数据兼具分析、建议提供功能的运动场所和线上数据库。我们将其称为学校智慧体育的“四系统”，即提供现实运动场景的智能体测吧、智慧运动站、进行运动数据分析的学生国家体质健康数据仓，以及体育锻炼数据大脑四个系统。在研究与实践中，我们发现，数字化技术的运用将给体育与健康教学带来活力，助推整个课程快速、高效实施。

（一）人脸识别，智能精准

学校“四系统”的构建，重要的是运用了人脸识别技术。为了确保学生个人信息的安全，我们专门在校园内建设了独立的服务器，将本校所有学生信息单独存储于服务器中。如需访问，只有得到校长这个管理员的获许才能登录，以确保信息安全。借助教育系统区域使用的办公软件钉钉，我们与学校智慧体育系统联通，按照所在年级和班级提前录入学生的人脸信息，打通数据精准收集、存储的路径，为智能体测和智慧运动奠定基础。

国家学生体质健康测试是每学年秋季学期各学校都要开展的工作。体质健康测试不仅监测学生的身体健康状况和体质水平，还能检验学校体育教学的整体质量。以往的学生体质健康测试中，体育教师多则花上一个月，少则用一星期的体育课时间来完成，还可能存在由于方法不当产生误差的问题，最后再花几小时将成绩输入或导入系统，既费时间又可能未能测出学生的真实成绩。

智能体测吧（如图5）的运用，就帮助教师很好地解决了这一问题。它通过高集成摄像头、蓝牙设备对移动物体进行识别与数据传输，从而达到准确计数、计时、计量等测试目的。如测试学生的身高体重、肺活量，学生通过人脸识别后在测试仪上测试，后台会自动记录数据；对于50米和50米× 8跑，是分别在起点、终点安装摄像头，摄像头会根据学生起动和冲过终点的计时记录成绩；跳绳、仰卧起坐、坐位体前屈也是如此，在配有高集成摄像头的显示屏前，学生可以快速完成测试，并基于人脸识别技术获得自己的数据信息。现在，我们基本实现一个班一节体育课完成所有项目测试。由此可见，数字化技术的运用，让教师的体育教学更智能、更精准，大大提高了工作效率。

智慧运动站（如图6）同样以高集成摄像头与显示屏为基础设备，系统内共有纵跳摸高、跳绳、立定跳远、开合跳等项目的挑战。课间或午间时分，学生自己或邀约几位同伴站在指定的点位，先进行人脸识别，然后举手示意开始挑战。挑战后，智慧运动站会根据学生的表现自动生成并显示实时成绩，还会智能地与之前的成绩进行对比，提供同时挑战同学的比赛结果。在屏幕上实时显示运动成绩的递增数量以及最终成绩排行，能够直接刺激学生参与运动的热情。

我们还结合学校已有的校园吉尼斯挑战，通过后台设置，开展班级参与次数、个人最好成绩、班级平均成绩、年级项目比拼等竞赛，并利用显示屏循环播放排行榜（如图7）。借助数字化技术，教师以多种方式激励学生利用课间、午间等课余时间积极参与体育锻炼，切实调动学生参加课外练的积极性。

人脸识别技术的运用犹如给每个学生提供了一个快速的数据传输通道，独立服务器的设立则犹如给学生建立了一个储存数据的文件夹，高集成摄像头的使用更是将计数、计时、计量变得精准和快速。运用人脸识别技术确定信息，使用高集成摄像头记录运动成绩，再将数据上传至服务器后台进行处理，让整个数字化体育教学和锻炼流程智能、精准而高效，同时让学生快速且及时地获得运动反馈数据，激发了学生的锻炼积极性。

（二）数据分析，差异推送

基于智能体测吧、智慧运动站的数据收集功能，我们结合学校实情，开发了学生国家体质健康数据仓和体育锻炼数据大脑两个后台数据分析系统，将学生在智能体测吧和智慧运动站所收集的数据进行多维度分析，并根据分析结果反思和改进学校体育工作。

学生国家体质健康数据仓中，不仅有本年度智能体测吧收集的数据，还有近五年的学生体质健康数据，并按学校进行总体分析，按项目、年级、班级进行具象分析，以及按个人进行具体分析，实现分析的多维度、多角度（如图8）。同时，还建立端口供管理者和教师根据需求进行搜索查阅。这一数据系统的构建，形成多层级、以时间为轴的连续成绩数据痕迹，可以让教师更全面地掌握学生体质健康水平发展趋势，了解现可测项目的学生掌握情况。从学校课程设计角度出发，教师可以此为依据科学调整体育与健康课程实施计划；于年级来说，教师可动态、有针对性地确定水平教学计划的内容与比重；于教师所教班级来说，教师可根据各班情况实时有重点地补齐短板。运用学生国家体质健康数据仓，教师能够更科学地收集数据、精准地分析数据，用数据说话。它为教师科学实施学校课程计划提供依据，为不同年级选择内容和课时比重、为不同班级选择适宜进度或教学组织方法提供科学的数据支撑，真正助力教师实现因材施教、差异化教学。

体育锻炼数据大脑（如图9）通过人脸识别记录学生在智慧运动站的所有运动数据，自动存入或者刷新个人成绩，形成项目排行榜。学生可以通过数据大脑摄像头刷脸随时查阅自己的锻炼次数、成绩记录、排名情况，充分激发课外练的兴趣与热情。同时，数据大脑可根据学生平时锻炼情况的精细反馈形成雷达图，提出运动锻炼建议，提供运动处方（如图10）。体育锻炼数据大脑能够真实地记录学生在校课外体育锻炼情况，便于教师定期在不同场合进行评价与反馈，营造良好的体育锻炼氛围，促进学生养成健康行为和良好习惯。通过数据分析，教师能够更加精准地掌握学生体育锻炼情况，根据学生差异需求采取应对措施。

数字化技术的运用，使教师收集数据时更便捷和精准，分析数据时更详细和全面。面对分析结果，学校体育工作者运用好这些数据是学校体育高质量发展的关键。教师要就数据看本质，就数据改方法，就数据寻差异，就数据找措施，因材施教，差异推送，确保每个学生在学校体育中都有收获，真正实现高质量发展。

四、数字赋能向未来

顺应数字环境下的教育发展潮流，经历了“一环、三屏”数字化转型的1.0版初体验，我们有收获、有总结，逐步构建了“四系统”的2.0版数字化学校体育新模式。未来，我们也将始终坚持数字赋能的“四位一体”以体育人模式，推进课程高质量发展，在传承与创新发展的道路上，在坚持夯实课程质量的同时，寻找数字化转型的切入点，提质增效。第一，能否将学生国家体质健康数据仓与体育锻炼数据大脑的数据分析同步、精准推送给家长，并结合学生实际情况给出科学的体育锻炼指导意见，协同家长一起关注学生的体育运动。第二，能否将体育锻炼数据大脑系统与学校钉钉体育锻炼打卡、天天跳绳等软件连接，收集校内、校外学生体育锻炼数据，切实落实学生校内校外体育锻炼各一个小时的要求。第三，能否通过数字化手段收集学生核心素养全方位数据，如健康行为、体育品德等量化数据，最终形成核心素养雷达图，为师生、家长提供精准的体育评价数据。

未来已来。面对教育现代化、信息化、数字化的时代使命，学校体育工作者定要不忘初心、牢记使命，以学生发展为最终目的，以数字化赋能教育教学活动，让每个学生都出彩。