基于運動手環的小學生體質健康監測與干預體系構建探究

隋勇 廖清成 張瀅 鄧瀟瀟

摘 要：文章從體系框架、監測路徑、干預路徑三方面介紹了重慶市南岸區東港學校基于運動手環對小學生體質健康進行監測與干預體系構建與應用的實踐探索。實踐表明：基于運動手環的學生體質健康監測與干預體系可保障監測數據具有時效性、連續性和科學性，可有效幫助教師進行可視化的體育課內外教學與管理干預，能夠幫助體育教師準確掌握學生鍛煉情況，合理指導學生安排運動負荷，科學提升小學生各項身體素質。

關鍵詞：運動手環;小學生;體質健康;測評、干預

中圖分類號：G807.2 ?文獻標識碼：A ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1487.2021.02.014

基金項目： 2020年度重慶市社會科學規劃培育項目：基于學生體質健康大數據的6-12歲兒童身體素質關鍵期干預研究（編號：2020PY35）;2019年度重慶市重慶市教育科學“十三五”規劃項目“基于人工智能的學生體質健康測評與反饋干預體系構建研究”（編號：2019-GX-397）階段性研究成果。

收稿日期：2020-03-20

作者簡介：隋勇（1986-），男，山東煙臺人，碩士研究生，副教授

研究方向：體育教育信息化

近年來，隨著運動手環硬件與配套軟件的快速發展，其為學校學生體質健康測評改革提供了新路徑和新方法。基于運動手環設備的數據采集載體，對學生運動數據全程監測，有利于學生運動數據分析并進行反饋干預。

1 基于運動手環的小學生體質健康測評與干預體系框架

基于運動手環的小學生體質健康測評及干預的過程為：首先，收集小學生體育鍛煉的相關數據，將已經回收的有效數據進行科學地解讀。其次，在信息數據的環境里，把各種有效的小學生體育運動數據信息的最終結果反饋給學校或者家長進行思考，當然也需要對這些信息數據反饋的結果提出合理有效的建議和意見，從而提升小學生體育活動信息數據的使用價值。如圖1所示，將通過運動手環收集到的數據形成數據庫，數據庫中的內容包括體質測試成績、運動步數、運動時間、地理位置、心率和其他相關性分析內容。建立小學生課外鍛煉實時監督機制，可為精準干預小學生課后鍛煉、體質測試和場地配置提供數據支撐，為學校體育教師能夠順利實現教學目標提供數據支撐，給學校領導進行工作規劃提供非常有效的數據參考。

2 基于運動手環的小學生體質健康監測路徑

2.1 體質健康監測數據的采集、存儲和提取

隨著互聯網科技的進步，體育健康測評的相關行業也在更多的環節將大數據的使用融合進來。現有的運動手環也已不僅僅局限于運動數據的監測，更注重生理數據的監測。根據所收集到的有效數據科學分析解讀，能夠為小學的體育課程、學校活動開展、體育教師進行實踐提供依據。如圖2所示，重慶南岸區東港學校在數據收集過程中，通過藍牙將運動手環對小學生的體質測試數據、步數、睡眠、運動時間和心率進行采集，選擇RFID通信方式收集地理位置。通過藍牙將運動手環收集的數據傳送到手機終端，手機終端再通過網絡連接到服務器進行對運動手環收集數據的保存和使用，從而能夠將各種有效數據通過手機等現代媒體實現可視化呈現。

2.2 體質健康測評數據的加工、整理和分析路徑

體質健康測評數據的加工、整理和分析是測評結果的重要環節。實際應用中應根據需求合理利用運動智能手環監測的身體活動數據。測評數據通過運動手環對收集的小學生運動數據以藍牙的方式傳輸到手機終端app，終端連接網絡上傳數據到服務器中不同的2個數據分析部分。如圖3所示，服務器1中進行數據提取和分析，運用分析軟件對收集到的小學生運動大數據進行實時處理和實時分析，且主要針對小學生運動量、運動地點、時段、方式、時間等方面進行處理分析。最后形成數據倉庫，將處理分析完成的數據反饋到服務器2中制定出運動干預方案，最終在手機終端app中形成數據的可視化。

3 基于運動手環的小學生體質健康干預路徑

智能運動手環能夠把被測試小學生的測量數據進行收集整理，提供實時反饋和提醒，盡顯可穿戴設備監測的全面性[1]。依據現代化科技手段對收集到的有效數據進行匯總并科學解讀，最后憑借app將解讀過的數據通過更直觀的方式呈現出來。通過“薈動體育”app，可以通過蘋果手機和蘋果平板下載安裝使用。能夠順利登陸的群體主要是學生個人、學生家長和體育教師，但因為登陸的角色不同，所以具體的使用操作步驟會有些許的不同。體育教師可以查閱到評測和解讀的具體內容，從而對被監測的小學生的體質健康、運動情況等有準確掌握。

這里主要對體育老師的app平臺的使用和呈現的功能進行介紹。

教師端app平臺身份進入，有3個數據評測和分析功能模塊，包括“首頁”、“體測”和“管理”。

如圖4所示，首頁模塊包括“心率”、“步數”和“睡眠”。心率主要評測和分析“最大心率”、“平均心率”、“最小心率”和“統計”，統計能夠顯示心率大于110共多少次，心率小于50共多少次。

如圖5所示，體測模塊包括“成績錄入”、“查看成績單”、“體測值班臺”、“綜合分析”、“及格預警”、“優秀預警”、“成績為0（未測）”、“變動與分布”和“點擊查看各班成績及排名”的功能。體測成績需要統一導入后臺數據庫，體重、肺活量、50米、坐位體前屈的成績后可查看成績單，體測值班臺中可查看負責各體測項目的值班老師，綜合分析是根據圖表可以具體呈現出學校體育測試結果的各種變化和發展方向，這樣也能夠更加及時關注到學生身體健康的現狀。及格預警、優秀預警和成績為0（未測）是依據已經提交體測結果的學生，對收集到的有效數據進行解讀，是給及格預警、優秀預警、成績分數為0以及沒有參加的學生給予特別提醒，而且可以根據測試結果對其成績在規定的科學臨界點上下的學生名單進行回報，這樣就可以讓老師更加直觀地看到學生需要增加鍛煉的方面。變動與分布包括對體質健康測試的數據從新增優秀率、優秀掉線率、新增及格率、新增不及格率、持續優秀率、持續及格率、持續不及格率、不及格上線率進行分析，列出幾種體測成績的變化比率。

如圖6所示，管理模塊是由“運動步數”、“進出校記錄”、“發送信息”、“布置步數作業”、“作業檢查”、“操場跑圈”、“時間分布”組成。小學生運動步數評測與分析，可以對包括年月日、班級、學號、姓名、步數、距離和消耗的卡路里數進行分析，并且排出名次。進出校記錄是對小學生進行定位及對進出校進行記錄，包括年月日、班級、學號、姓名和具體時間體現小學生到校和離校的信息。發送信息的功能是向指定學生、指定班級和指定年級發送信息，發送信息內容可以是文字也可以是圖片，發送形式是合并發送和單獨發送。其中發送消息中的圖片具有“選擇文件”“旋轉”“適應相框”“適應屏幕”和“原圖”的功能。布置步數作業和作業檢查，教師可以布置作業內容、任務次數、完成時間、完成情況。操場跑圈可以清晰查看小學生跑步圈數和運動時間分布等。

體育教師是學生的榜樣，體育教師應更加關注自己的體育健康與運動情況。如圖7所示，我的數據模塊主要包括“運動記錄”、“心率記錄”、“睡眠記錄”、“ 榮譽排名”、“消息”、“2+2課程”、“發送信息”和“我的課程”八個方面，主要是針對體育的自我管理和課程管理。運動記錄是針對體育教師個人運動情況開放的功能，可以了解每天運動的數據，也可看出同齡人的運動情況，自己可根據實際情況調整每天的運動量。心率記錄能給出一些心率測試結果的展示圖，給自己的運動負荷量一定的參考。

4 結論

綜上所述，運動手環測評小學生體質健康與運動數據具有一定實效性、科學性和連續性。基于運動手環的“薈動體育”監測與干預體系可有效融入體育課堂教學與管理中，對數據進行科學監測和分析并快速實現數據在“薈動體育app”的可視化。體育教師可根據可視化的監測數據科學掌握小學生鍛煉情況，合理安排小學生運動負荷，更加科學地提升和發展學生各項身體素質。

參考文獻：

[1] 張丹青，孫建剛，劉雪琦，等.基于可穿戴設備的兒童青少年身體活動干預效果綜述[J].上海體育學院學報，2019，43（05）：41-49+98.