“互聯網+”背景下智能可穿戴設備在學校體育教學中的應用潛力探析*

佘如辰 封又民

“互聯網+”背景下智能可穿戴設備在學校體育教學中的應用潛力探析*

佘如辰 封又民

（湖南師范大學體育學院，湖南 長沙 410081）

在“互聯網+”和“大數據”時代到來的背景下，對智能可穿戴設備能否有效地提高學校體育教學的成果進行分析和推理，并以此作為判斷智能可穿戴設備是否可在學校體育教學中普遍使用的依據。

智能穿戴設備；學校體育；教學；應用前景

近年來，我國對于體育發展的重視程度不斷加大，2019年9月2日國務院辦公廳印發的《體育強國建設綱要》說明了國民體育在當代社會和國際背景下的重要性。在一系列政策下，首當其沖的便是學校體育。而現如今的學校體育教學依然存在很多的短板，如何一改以往陳舊的教學模式，充分挖掘學生潛力，為體育教學增添新動力是廣大的體育教育工作者的致力所向。要想突破滯后的教學模式，當下最盛行的方法之一便是與科技結合起來。

但是,體育教學與信息技術之間的結合還有很多困境亟待突破，包括一些體育活動需要較大的場地、室外運動的不確定性、教學地點與教學對象不固定等一系列問題，這些都是體育教學與信息技術結合中不可忽視的阻力因素。而且，在體育課上學生屬于“運動的主體，移動的個體”，要想對每個學生進行生理狀態的實時監控，在過去很難實現。但智能可穿戴設備技術出現使得這一窘境有望改變，因為如今市面上很多的智能可穿戴設備都可以對人體生理狀態進行監控，如運動強度的判斷、運動軌跡的追蹤、能量消耗的計算，睡眠時間和質量的科學分析等等。市面上在售的有關穿戴設備如小米手環、華為watch和蘋果watch等基本等同于一塊電子表的價格，很多學生都可以負擔得起[1]，并且運動手表或是運動手環的使用已常見于在校學生。所以智能穿戴設備的發展為更好地開展學校體育教學提供了一個很好的契機。

1 研究背景

1.1 智能可穿戴設備概述

可穿戴設備是一種新興的電子智能科技產品，以手表、手環等小配件的形式供人們隨身攜帶，一是可以用來監測日常生活的相關活動，包括睡眠質量、血壓、心率等；還可以記錄一天內的運動量（步數，爬樓梯層數、消耗能量等）。其中，使用最為廣泛的便是以手表或手環形式存在的智能穿戴設備。智能手表是新興起的一個科技領域。它可以監測使用者的身心健康及活動環境狀況，將采集的數據與移動平臺同步，監測和分析使用者的健康狀況、運動情況，實現用戶活動體驗及活動心得共享[2]。

1.2 智能可穿戴設備在當代大學生中的使用情況

本次問卷調查采用網絡發放的形式，在問卷內對智能可穿戴設備進行了一個簡單的定義，對不同專業、不同地區的在校大學生發放問卷，共收回有效問卷159份。其中有64人在日常生活中都在使用智能可穿戴設備，設備的類型基本是運動手環。另外還有95人未曾使用過智能可穿戴設備，但對其都有一定的了解。

分析調查數據可得：使用智能可穿戴設備的人群有50%都是認可其在日常生活中的重要性，持中立態度的占41.67%，認為作用不大的只占了8.33%；反觀未使用可穿戴設備的人群，持中立態度的占57.14，只有28.56%的人認為智能可穿戴設備在日常生活中有一定的作用。得出這樣的結論也是情理之中，正因為如此，這些人群才會選擇不使用可穿戴設備。

綜上所述，智能可穿戴設備在各個專業的學生群體中已然流行開，在調查中顯示有近乎一半的學生在使用智能可穿戴設備，即使那部分未使用穿戴設備的學生，也對其有一定的了解。這也間接說明了此課題的研究具有一定的現實意義。

2 智能穿戴設備應用于學校體育教學的必然性

2.1 當下國內學校體育教學亟待解決的問題

雖然從建國至今國家對體育的重視程度不斷提高，出臺的相關政策和文件也很多，這么多年來體育行業確實也得到了長足的發展，但是距我們要實現的目標也還無法望其項背。學校體育一直作為重中之重，對其進行的教育改革也開展來多次，但依然存在著一些棘手的問題。

2.1.1教學內容上缺乏系統性、連貫性，課程枯燥乏味

由于目前的學校體育的教學內容陳舊、單一，采用的依然是很多年前的教學方案，因此也很難基于原有的基礎上進行創新教學。縱向上，教育體系未處理好上下銜接關系。教材大多以竟技體育項目為主 ,大中小學重復內容過多,不同學段的教材內容既沒有體現出階段性、延續性,也沒有體現出學校體育的總體目標。在橫向上對不同學段的教學、訓練、競賽以及與相應的師資水平等沒有做具體的、明確的規定,使得三者之間的關系難以處理。由于大中小學的教學缺乏系統的科學的安排,嚴重地影響了學校的體育教學,使得體育教學難以適應素質教育的要求[4]。除此之外，課程內容包含了太多基礎性和重復性的練習，長此以往可能讓學生對訓練課產生枯燥感，甚至抵觸心理。

2.1.2采用集中教學的模式，很難做到因材施教

我國現階段下的學校體育教學大多采用集中教學的模式，在一節體育課上，分配到每個學生的教學任務基本一致，因此一節課下來每個學生的訓練時間、訓練強度等也都相同。這一訓練模式就忽略了學生間的個體差異，每個學生在一節訓練課上所能接受得內容有多有少，能夠承受得訓練強度也有大有小，這就使得很多學生不能物盡其用，人盡其才。若訓練任務過少，訓練量過小，那么這節訓練課的效果就不明顯；反之對于某些學生而言就是訓練過量，超過了其所能承受的負荷，有可能導致過度疲勞，甚至會產生運動損傷。

2.1.3難以及時掌握學生的身體基礎機能情況，可能會引發教學事故

如上所述：在一節訓練課上，學生較多，而教師只有一個，在以往的教學模式下教師根本不可能做到對每個學生生理情況的精確掌控。若只是通過觀察來判斷學生是否能夠繼續課程，一是學生過多教師難免會產生疏忽；另一方面主觀性太強，僅僅通過觀察難以對每個學生的生理情況有一個較準確的判斷。假設某個學生的運動狀態到達了他的極點，而此時教師判斷錯誤，依然覺得該學生可以繼續訓練，那么在此種情況下就很容易導致該學生過度疲勞，甚至運動猝死，引發教學事故。

2.2 智能可穿戴設備可以為學校體育教學帶來的改變

2.2.1防止運動損傷、教學事故的產生

目前，普通的運動手環已經可以對血壓、呼吸、心率、能量消耗等一些身體指標進行實時監測。在所有的運動中心率變化是尤為重要的，心率的高低，既可以反應運動的強度，也可以作為是否可以繼續運動的參考指標。假如在運動過程中出現心率過快的情況，甚至超出了安全閾值，那么出于安全考慮，學生應即刻停止運動，將心率恢復到安全的水平。長春理工大學的翟紅藝等人設計了一種有鍍銀織物電極的穿戴衣，在低強度的運動環境下，該穿戴設備R波的識別準確率高達96.37%[5]。穿戴式汗液傳感器能夠通過穿戴者所分泌的汗液來精確地檢測出身體機能各項理化性質的情況。若有某項指標超出閾值則設備會自動報警，提示終止運動狀態，這就有效地保證了在訓練過程中出現運動損傷。

2.2.2規范技術動作

目前雖然一些學校在訓練課上有些采用了高薪科技的教學方法，但其所進行的僅僅停留在基礎生理指標的監控，有關動作的捕捉和分析設備也僅在國家訓練隊有所使用，所以從教學形式來看還是沒有本質上的改變，技術動作的教學也沒有擺脫陳舊的那一套。若將可進行動作捕捉和分析的穿戴設備應用于學校體育教學，就有望使學生的技術訓練方式煥然一新，大大提高技術訓練的效率。對于相關技術在國際上其實早已成熟，例如美國Zepp公司針對羽毛球、高爾夫球和網球等運動，開發出了相關穿戴設備，此設備可以在運動過程中實時捕捉運動員的技術動作，在運動結束后，運動員和教練可以通過查看當時所采集的數據和回放來分析運動員的技術動作，并以此作為改良運動員動作的參考依據[6]。除此之外，為了幫助滑雪初學者更快的掌握滑雪運動的正確姿勢，Spelmezan團隊專門設計了滑雪穿戴設備，此設備可以識別初學者犯的高頻錯誤，然后將相關數據傳送到教練的終端上，教練就可以遠程指導糾正他們的姿勢和動作，這就大大的減少了時間和空間上的限制[7]。在國內相關設備的研發也一直層出不窮，如一些公司已經開發出了“智能鞋”，他們在鞋子里安裝傳感器等微縮電子設備，除了可以記錄運動距離、能量消耗等基礎數據，還可以測量跑步的專業運動數據，包括腳掌觸地的角度、在地面的停留時間和騰空時間等數據，在終端上對這些數據進行整合計算，便可以按照標準動作為運動者提出改良運動姿勢的建議，減少因錯誤運動而帶來的身體損傷。陳立龍等人提出將可穿戴設備與虛擬現實技術相結合，實時采集學生的運動數據，再利用這些數據使學生的運動狀態在虛擬現實中展現出來，使運動數據實時可視化。在經濟和技術的不斷發展下，這一系列的可穿戴設備在將來都有可能普遍應用到教學中，為體育教學開拓出一片新天地。

2.2.3激發學生的學習興趣

普遍來說，目前大多數體育課上的學生都存在著缺乏學習興趣的問題。原因在于授課方式依然是陳舊的那一套，學生難免會在課上提不起興趣，也難以做到全力以赴、保質保量的完成每一個訓練環節，如此一來就大大降低了訓練效果。若將這種智能技術應用到體育教學中來，讓每個學生穿戴這種設備，在訓練過程中自主的去操作，通過此先進的技術實時的掌握自己的身體機能情況，了解自己動作的偏差，及時修正，在一節課結束后可以通過設備的數據分析了解自己這節課的訓練成果，可以一改以往訓練的枯燥乏味，為學校體育教學增添了新動力。

調查顯示，有近80%的高校學生對于智能可穿戴設備在學校體育教學中的發展前景都是極其看好的，他們認為智能可穿戴設備在學校體育教學中能夠發揮重大的作用。本次的調查對象的主體是學生，他們站在學生的立場上能夠發現當前體育課的模式存在的不足，在對智能可穿戴設備有一定了解的基礎上做出了判斷，也從一定程度上說明了智能可穿戴設備在體育教學上能夠發揮作用。

圖1 智能可穿戴設備在學校體育教學中的發展前景調查

3 對于智能可穿戴設備的未來展望

3.1 在課堂上

按學號給穿戴設備編號，分發給每個學生，每個設備的終端都為教師的電腦，可穿戴設備在課程進行中可實時的將數據發送到終端上，教師通過電腦查看就可以精確的了解到每個學生的生理狀況，針對學生不同的情況進行區別教學，也能有效地預防學生因超負荷訓練而導致的運動損傷。

3.2 在課堂外

在體育課結束后，教師通常會布置給學生額外的訓練任務，有些學生可以不折不扣地完成，但存在一部分學生出于惰性不能盡心盡力地完成，到下節課謊稱自己已完成。教師則不能準確的了解每個學生的課外訓練情況。若將這種已編號的穿戴設備發給每個學生，教師則可以通過自己的終端清楚地了解到哪些學生是真正地完成了課外的訓練任務，這就有效避免了教師僅僅通過學生的一面之詞來了解任務的完成情況的尷尬情形。

3.3 教學評價方面

目前對于教師的教學評價僅僅是通過向學生發放問卷或讓學生進學校的教學評價系統對教師進行一個評價。這種方法雖然一直沿用，但其可信度和準確度還有帶考究，難免會有學生對教師存在偏見，在填寫問卷時不能實事求是。若將智能穿戴設備給出的每個學生這一學年的數據作為一個參考項，通過學生技能水平和身體素質地提升程度來對教師作出教學評價，那將會大大地提高其準確度，對教師教學的促進作用也是極大的。

到目前為止，雖然智能可穿戴設備的技術已經趨于成熟，在醫療和健身領域應用較多，但并未真正地吸納到體育教學中來。若想從理論走向實踐，還需要多方面地努力。首先就是成本問題，雖然市面上如小米手環、華為watch、蘋果watch等，價格也都在大眾水平，但其功能也就僅僅停留在檢測心率、血壓和能量消耗等，要想涉及到汗液檢驗、動作捕捉等技術時，還僅在專業運動員的身上有所應用。最后，現階段可穿戴設備的疲勞判定、能量消耗地計算以及動作捕捉等技術都需要運用特定的公式，這些公式是否合理還有待考究。

總的來說，要想從根本上改良體育教學模式，將智能可穿戴設備應用到體育教學中是大勢所趨。這將是一個嚴峻地考驗同時也是難得的機會。

[1]唐國瑞,秦洪敏.“互聯網+”向體育教育的延伸——智能穿戴設備在學校體育中的應用展望[J].體育科技,2016,37(3):143-144.

[2]楊小帆,郭雅萍.運動可穿戴設備的發展趨勢研究[J].福建體育科技,2018,37(3):17-19.

[3]朱靖.國內外可穿戴行業發展動態與趨勢[J].廣東科技，2015,24(14):59-60.

[4]徐斌.當前學校體育教學中存在的問題及對策[J].科技信息(學術版),2006(3):142-143.

[5]翟紅藝,王春民,張晶,等. 基于織物電極的心電監測系統[J].吉林大學學報(信息科學版)，2012，30(2):185-191.

[6]陳立龍,宋建文,王穎,等. 基于可穿戴設備的體育運動可視化管理[J]. 系統仿真學報，2014，26(9):2028-2033.

[7]DANIEL SPELMEZAN，ADALBERT SCHANOWSKI，JAN BORCHERS. Wearable Automatic Feedback Devices for Physical Activities[C]/ / ICST. Body Nets '09 Proceedings of the Fourth International Conference on Body Area Net- works. Brussels，Belgium:ICST，2009.

Analysis of the Application Potential of Intelligent Wearable Devices in School PE under the Background of "Internet Plus"

SHE Ruchen, etal.

(Hunan Normal University, Changsha 410081, Hunan, China)

湖南省社科項目（16YBA277）；湖南省教育廳項目（16C1012）。

佘如辰（1996—），碩士生，研究方向：民族傳統體育學。

封又民（1972—），博士，副教授，研究方向：民族傳統體育。