基于循環神經網絡的體育課程俱樂部制對大學生身體素質影響的相關性研究
——以蕪湖職業技術學院為例

金文慧， 宦集體， 黃正鋒， 殷惠娟， 朱 春， 丁 寧

(1.蕪湖職業技術學院 體育部，安徽 蕪湖 241003;2.名古屋大學 情報學研究科，日本 名古屋 4648601)

引言

我國高校體育課程教學和學校體育工作，經過40多年特別是黨的十八大以來的改革與發展，無論是教育思想、課程體系，還是運行機制和管理機制，都順應時代大潮，發生了重大的變化與發展。

1979年揚州會議提出的“體質教學論”[1]，有把增強學生體質作為學校體育唯一標準的傾向，在很大程度上忽視了“體育育人”的根本標準，在這種理論指導下的改革實踐是不會有“令人滿意”的效果的。在后來的一段時間內，人們片面理解“健康第一”，出現了所謂的“興趣體育”“快樂體育”，意圖改變“學生喜歡體育，不喜歡體育課”的現象。實踐結果，學生的體育興趣增強了，但是教師不敢嚴格要求學生，課程目標虛設，訓練和比賽不講究科學負荷，尤其怕出現運動傷害，顯然這也不可能發揮大學體育的全面功能。2002年11月國家教育部《全國普通高等學校體育課程教學指導綱要》[2]發布，要求在“健康第一”思想指導下，實行“學生自主選擇課程、自主選擇教師、自主選擇上課時間”的改革，經歷10多年的改革實踐，由于多種原因，仍然未能解決好體育知識技術教學與增強學生體質的關系、“育人”與“育體”關系等這些學校體育工作的痛點和難點。

2012年黨的十八大把“立德樹人”作為教育根本任務，在習近平新時代中國特色社會主義思想指導下，學校體育教學和體育工作改革開始了新的征程。2018年安徽省教育廳發布了《關于在全省高校推行公共體育藝術教育俱樂部制教學改革的意見》[3]，蕪湖職業技術學院體育教學部老師立即行動，在學院黨委領導下，認真學習國內外特別是我省合肥學院實行體育俱樂部制教學改革的經驗[4]，及時轉變觀念，切實做好課程教學標準，決定從本校2018級學生開始進行為期三年的俱樂部制教學試驗，并積極申報教改課題，動態研究課程改革、運動訓練、競賽與增強大學生身體素質的關系。課題組成員與體育教學部全體老師一道，以習近平關于高校教育、體育教育的系列講話、指示為指導，把“立德樹人”作為根本任務[5]，全面貫徹黨的教育方針，認真落實教育部《高等學校體育工作基本標準》[6]《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》[7]和省教育廳關于推行公共體育教育俱樂部制教學改革的意見，解放思想，迅速為2018級學生開設17個單項俱樂部。俱樂部實行三級會員制，即初級、中級、高級會員制，通過分層分級、逐級晉升，激發學生體育學習興趣[8]，用課堂教學、課外活動(運動隊)和競賽，培養學生學習的自主性、創造性和終身體育意識，樹立“健康第一”的學校體育指導思想，建立起享受樂趣、增強體質、健全人格、錘煉意志“四位一體”的學校體育教育目標體系[9]。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

參與實施體育俱樂部制教學的2018級學生作為受試者，以參與俱樂部學習三年期間的體育課成績、體質測試成績以及影響成績的因素為研究對象，探討體育課程俱樂部制與增強學生身體素質的相關性。

2.2 研究方法

2.2.1 問卷調查 對影響2018級學生身體素質變化的學習態度、心理動機、俱樂部課程安排、教師教學等因素在每學年結束時實施一次問卷調查，共計兩輪。問卷信度與效度經同行專家檢驗，認同率為98.5%。

2.2.2 數據預處理 讀取、清洗、篩選所有收集到的學生身體素質評價分數和問卷調查結果的數據并將數據集分為訓練集，驗證集和測試集三個部分。經過數據預處理，獲得學校2018級5985名學生連續三年身體素質測試數據。

2.2.3 神經網絡分析算法 采用神經網絡建立身體素質與參與俱樂部課程教學的學生性別，初始時期身體素質評分，選擇課程類別，參與課程活躍度，是否直接受到教師指導之間的評估模型，通過此模型準確預測實施俱樂部教學后大學生身體素質提高程度，為精準干預俱樂部制教學設計，有效提升學生身體素質提供科學理論指導。

采用循環神經網絡中綜合表現最優、廣泛使用的長短期記憶網絡(LSTM，Long Short-Term Memory)[9]研究學生身體素質預測問題。整體框架如圖1所示。

圖1 循環神經網絡預測模型框架

為了豐富features以使模型更加精確，將n(time series)×s(features per time series)的二維向量作為輸入。分別拼接2018年和2019年學生身體素質評價分數和One-Hot編碼后的問卷調查的數據，然后將拼接后的兩個年度的數據作為LSTM網絡的輸入。LSTM網絡對于數據標準化的要求很高，因此所有輸入數據均經過min-max標準化處理。

將第三個年度的學生身體素質評價分數作為基準真實數據并以此來進行LSTM網絡參數的訓練。在LSTM網絡的訓練中，使用均方誤差MSE作為LSTM的損失函數，損失函數公式如下:

使用梯度下降算法[10]優化損失函數使得LSTM網絡能夠學習如何預測未來一年學生身體素質分數。在LSTM網絡預測過程中，將學生三年的身體素質評測結果表示為時間序列[xt-1,xt,xt+1]并利用這個時間序列中的[xt,xt+1]即2019年和2020年的數據作為輸入來進行2021年學生身體素質評價分數的預測。

3 結果與分析

3.1 結果

學校2018級三年體質測試中肥胖人數分別為520、523、524(圖4)，數據顯示不及格人數中BMI指數超標(肥胖)人數比例分別為38%、33%、29%。通過俱樂部課程學習肥胖人群不及格比例逐年下降，但不明顯，如何有效提高特殊群體健康水平是課題組提出的新問題。

2018級學生在2021年體質測試數據在圖2、圖3已做出預測，其中及格人數比例最高，不及格人數比例最低，預示大學生畢業一年后體質健康狀況較好。發展趨勢預測可以幫助學生制定應對測試水平可能下降的措施，主動關注自身體質健康，加強體育鍛煉，這也是大學培養新時代社會主義建設者和接班人提出的新目標和新需求。

圖2 三年(2018,2019,2020)學生身體素質分數基準真實數據和第四年(2021)學生身體素質分數的預測

圖3 三年(2018,2019,2020)學生身體素質評價分數基準真實數據及第四年(2021)學生身體素質評價分數預測結果

圖4 全體學生中BMI指數為肥胖學生人數及身體素質評價分數為不及格的學生中肥胖人數

3.2 分析

2018級學生的體質測試成績整體水平有一定提高。實施俱樂部教學一年后，體質測試優秀良好總人數高于大一1.1%，合格人數大一、大二學年基本持平，大三學年合格人數占比最高。由于學院專科實施一年半制(三個學期)的體育課程教學，到大二下學期和大三上學期，除少數參加中高級俱樂部學生外，其余學生都是自行進行體育鍛煉。數據統計顯示大三學年優秀和良好總數為229人，比大二學年下降5.6%，優秀良好學生中95%以上為中高級俱樂部學生。這充分說明大學生體質測試成績與其體育鍛煉的相關性更強。

4 結論與建議

4.1 結論

三年來，蕪湖職業技術學院2018級公共體育課教學實行體育俱樂部制，師生共同努力，教學改革取得了很好的成效，俱樂部制值得繼續推廣。

采用基于循環神經網絡算法的研究方法，引入深度學習理論，初步提出如實映射大學生身體素質評估各項指標與最終評估成績相互關系的訓練模型，為建設互動的、開放的體育課程，讓學生在體驗中學習知識，在練習中掌握技術，在競賽中提高能力提供了更為科學的理論指導。

建立了分級教學、逐層推進培養體育人才的新模式。學校體育俱樂部設有初級、中級、高級三個級別，各級教學內容不盡相同，教學模式各有區別，有些俱樂部從初級到高級連貫學習，以參加各級各類競賽為教學目標，重點傾向訓練競賽，為學校摘金奪銀。這些俱樂部的運動項目已成為本校體育教學特色和校園體育文化建設的亮點。如舞龍舞鳳、街舞、武術、啦啦操、羽毛球、乒乓球、籃球、排球、足球等，這些俱樂部堅持常年訓練不斷線，爭取一切機會參加比賽。2018年成立體育俱樂部教學中心以來，學校各項體育工作全面領跑安徽高職院校。除“皖江名足”獲全國體育工作“一校一品”示范基地外，“三球一操一舞”也成為校園體育文化的特色，其中，影響力最大的“三大球”8支代表隊全部進入安徽省大學生體育聯賽四強之列(冠軍3次，亞軍1次，季軍3次)，同時，學校成為安徽省三大球(男子)唯一打入全國大學生聯賽(CUBA、CUVA、CUFA)的高職院校。另外，學校啦啦操代表隊兩次蟬聯四項全國冠軍，街舞代表隊獲全國大學生街舞錦標賽“冠、亞、季軍”多項，三小球(乒、羽、網)、武術、田徑、定向越野等賽事戰績也是校史上同期內獲獎數最高的時段。這些運動隊的學生幾乎人人是體質測試成績優秀的獲得者，這更讓我們認識到大學生體質狀況的改善不是說出來的，而是扎扎實實苦練出來的，或許這才是大學公共體育推行俱樂部制的真諦所在。

三年的改革實踐還告訴我們，高校體育課程教學“教什么，怎么教”的問題尚未得到根本解決，從某種程度上說，關鍵還不在采取何種課程組織形式，如“學生三自主”“體育俱樂部制教學”，而在于高校體育教學改革要回到“體育本體”，真正確立“立德樹人”的價值觀，回到使受教育者德智體美勞全面發展這一起點上來。

4.2 建議

4.2.1 著力加強師資隊伍建設 目前，學校體育教師隊伍專業發展水平不高，突出表現為工具意識太強，目標意識薄弱，學習主動性不足，教學設計與創新能力偏低等，這是各俱樂部教學不平衡不充分的主要原因，是教學矛盾的主要方面。有極少數教師“以不變應萬變”，不管你推行什么改革方案，他都是讓學生“放鴨子”，教學無目標、無要求，甚至無指導，讓學生自由進行體育課堂活動。

實施體育俱樂部制教學，應高度重視教師隊伍建設，抓住教師這個矛盾的主要方面，與時俱進引導教師轉變思想觀念。實施體育俱樂部制的初心是要以先進的教學理念為指導，在課程設置上，既要關注學生的學習興趣，又要重視課程目標達成，這對教師教學是個很高的要求。但在實施過程中，大多數教師沒有轉變教學觀念，教學方法也沒有適應教學俱樂部的需要做相應的改革，傳統的教學方式已很難充分調動學生學習的積極性。在俱樂部制教學模式下，教師要與時俱進，增強創新意識，正確理解和踐行體育在“育人”中的地位與作用，用正確的世界觀、人生觀、價值觀和良好職業道德教育和影響學生。

要采用多方舉措，提高教師的專業化發展水平。俱樂部制教學對教師專業技術水平提出了更高的要求，不僅要求教師精通一兩個項目的教學及訓練，而且在學生選擇項目全面覆蓋及新興熱門運動項目逐漸興起的形勢下，教師原有的專業技術水平已遠遠滿足不了學生的需求。在教學中教師的作用也不再僅僅是教授學生體育鍛煉的方法，傳授運動技術，而是要突出“課程思政”建設，啟發學生的思維活動，激發他們的想象力和創造力，“要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人”[11]，與傳統的教授技術相比，對教師個人對課堂的掌控能力和業務素質提出了更高的要求。

4.2.2 做好統籌規劃，優化課程體系 實施俱樂部制教學，為建立體育課堂教學、體育課外活動(訓練)、體育表演和競賽三位一體新的課程體系，提供了一個行之有效的組織形式和規劃保障，為正確處理掌握運動技術與增強身體素質的關系找到了某種內在聯系。教師在體育課程教學時，就可專心從事運動技術的系統教學，在運動訓練和體育競賽中，則帶領學生運用體育知識和技能，去培養愛國主義、集體主義、團隊合作精神、頑強拼搏精神和遵守規則的意識[12]，在優質的負荷運動中，增強學生體質。俱樂部制教學的此種優勢，在本輪課題研究實踐中雖有體現，但很不充分很不平衡，需要進一步改革和發展。

4.2.3 加大競賽力度，深化體教融合 2020年10月教育部體育衛生與藝術司司長王登峰在解讀關于《全面加強和改進新時代學校體育工作的意見》中明確提出“教會、勤練、常賽”是教育教學改革的核心。體育俱樂部管理中心在年度規劃工作中，應加大競賽的舉辦力度，安排好周月季年的各項校級比賽，這不僅有利于推動二級學院圍繞學校賽事舉辦各項選拔活動，開展二級學院內部班級間的比賽,以保證參賽學生基本全覆蓋、多樣化，形成“校-院-班”有效聯動機制，而且有助于高校高水平競技體育人才的培養，為社會各行各業輸送優秀人才。同時，給與參加各級比賽學生一定的榮譽和獎勵，也可以大大提高學生體育鍛煉的積極性和自覺性。要積極創造條件，每兩年舉辦一次“學校體育文化節”，全面開展包括田徑在內的球類、體操類比賽，豐富校園體育文化。

4.2.4 強化科學管理，創新運行模式 體育俱樂部教學管理模式如何建立并不斷完善，是關系教學改革成敗的關鍵所在。在課程設置、時間安排、教學質量考核、運動場地安排、尊重教師勞動、俱樂部模式與體質測試等方面都要打破傳統的管理辦法，創建新的管理模式。高級會員服務中級會員、中級會員服務初級會員，這種傳幫帶的俱樂部模式既能緩解教師的教學壓力，也在一定程度上提高了學生課余時間的鍛煉水平和高中級會員的服務能力，展示出體育活動全面育人功能。“課堂+線上”體能訓練任務以及體質測試采取速度、力量、耐力項目享有多次測試機會的規定都可以大大促進學生課外體育鍛煉，從而提高學生的健康測試水平。

大學體育課教學改革任重道遠，僅就增強大學生身體素質而言，也絕不是體育課程的某種改革能為其解困，它是全社會的一項系統工程，需要舉全國之力長期努力才能奏效，當然，大學體育必須為之做出卓有成效的貢獻。