可穿戴智能設備在學校體育領域中的應用研究

鄒小駒 黃苑玲

（廣州城市理工學院 廣東 廣州 510850）

隨著體育與科技的融合，可穿戴智能設備作為科技的產物得到廣泛應用，并為體育提供了科學的數據參考與訓練評估，取得了許多令人矚目的實用效果。傳統的體育教學模式和運動訓練等體育工作難以滿足現代體育數據研究的需求，可穿戴智能設備能耗小、交互性強，便于攜帶且有良好的舒適性、可跟蹤功能實現實時監護、數據可視化等特點，深受運動者們的喜歡，在學校體育領域得到越來越多的應用。將智能設備引入校園，為學校體育注入新科技、新設備，建設良好的校園體育環境。

本文采用文獻資料法、邏輯分析法等研究方法探究可穿戴智能設備的含義、作用原理，探究可穿戴智能設備的性能在學校體育領域中的前沿應用，分析可穿戴智能設備在體育教學、課外體育鍛煉、課余運動訓練、體質測試工作4 個方面的應用情況和尚存問題，旨在提高體育課堂的教學質量、提升學生參與鍛煉的積極性，助力課余運動訓練的科學性和提高運動成績，提高學校體育工作效率，探索學校體育應用可穿戴智能設備的新模式，并對學校體育與可穿戴智能設備二者融合發展進行展望，對學校體育智能化升級改造提供一定的思路。

1、可穿戴智能設備的定義

可穿戴智能設備是可以直接佩戴在身上的一種智能便攜式電子產品設備,包括電子設備、軟件、傳感器和連接器等，多以手機輔助設備的形式出現，其中智能手環的普及率最高。采用智能化嵌入式技術對普通運動裝備進行智能化設計，使運動監測傳感器可穿戴于人體各部位，再通過定位系統、加速度計、心率檢測儀等采集人體運動和生理數據。其工作原理是通過傳感器、移動互聯網和云端對人體的各項生理指標進行自動采集、分析、處理，并將佩戴者體育活動的實時數據反饋給用戶，科學、準確地反映出各指標，給佩戴者帶來更科學的體驗與安全監督。常見的可穿戴智能設備包括智能眼鏡、智能手環和智能跑鞋等，具備便利性等特點，在醫療康復、體育和娛樂等領域得到廣泛運用。其中應用在體育領域中監測佩戴者的運動數據以及生理數據，如計步、運動軌跡、心率監測、血氧檢測和消耗卡路里記錄等，可根據數據分析制定個性化的運動方案，被廣泛運用于各項體育活動和賽事中。

2、可穿戴智能設備在學校體育領域中的應用

學校體育是教育的重要組成部分，具有明顯的普及性、經常性，目的是培養學生的運動興趣、技能、體能、社交能力等。學校體育包括體育課、課外體育活動、課余運動訓練等。隨著數據化應用、信息化技術教學的發展，積極推動現代信息化技術在學校體育領域的全面應用，以科技手段和智能技術促進學校體育全面發展，改善現有的體育教學模式，實現教育教學信息化，全面提升學校體育各項工作效率。

2.1、可穿戴智能設備在體育教學中的應用

體育課是指導學生參與體育鍛煉、學習運動技能、增強體質、鑄就體育精神的教育過程，如何保證體育教學內容、運動負荷的科學性和合理性，在保障安全的前提下評價學生的運動負荷是否達標是很重要的一個過程。可穿戴智能設備在體育課中具有非常高的適用性和實用性，一方面教師可通過可穿戴智能設備終端對學生的心率進行實時監控，并根據學生的身體狀態及時調整課堂內容；另一方面可以通過設定目標心率和運動量，為學生制定個性化運動方案。有研究表明，將可穿戴智能設備運用到體育教學中，使體育課堂可視化、數據分析更豐富、精準，對運動負荷監控、提升課堂參與率、烘托課堂氣氛、降低運動風險有重要的意義。

（1）運動負荷監測可視化，有助于監控體育課堂。

運動負荷的監控是確保體育課堂安全的前提。傳統的運動負荷監控主要依靠體育教師以秒表為工具，學生以觸摸的方式自行測量每分鐘脈搏跳動次數，或者依靠體育教師主觀觀察學生在課堂中的運動表現。而可穿戴智能設備能夠監控學生身體活動情況(如跑動距離、活動范圍、能量消耗等)，教師可實時掌握學生課堂活動時間、運動強度等指標，可為教師動態調整教學目標和教學內容及組織教學活動提供客觀數據支撐。精準的可視數據監控有助于教師實時監控體育課堂，降低運動風險。

（2）增強課堂交互體驗感，提升參與度。

可穿戴智能設備能夠打破傳統體育課的時空限制，實現跨地域的課堂互動。借助設備的互聯網功能，學生不僅可以與同班同學進行互動，還可以與同學進行比賽、挑戰和合作訓練，分享自己的運動數據，相互鼓勵和競爭，激發學生的積極性。例如，通過實時數據的比較和競爭，學生可以參與虛擬賽事或擂臺賽，激發競爭意識和學習動力，這種交流體驗不僅能夠拓寬學生的視野和認知，增強課堂交互體驗感，互動功能也鼓勵學生與教師進行更多的交流，還能提升他們對體育課程的興趣和參與度，營造良好的課堂氛圍，增強學習效果。

（3）推動體育教學數字化，提高教學效率。

可穿戴智能設備可促進體育教學數字化，促進傳統體育教學的發展，提高教學效率。將信息技術引用到體育教學實踐與教學活動中，對提升體育教學質量以及教學效率具有積極意義。可穿戴智能設備可使教學數據反饋更精準，有利于教學評價和設計，輔助教師開展更加準確、科學的教學活動，優化教學，給予學生個性化培養。

（4）靈活教學模式，優化體育教學。

教師轉變傳統的體育教學觀念，主動了解可穿戴智能設備的性能和使用方法，將豐富的體育教學經驗與智能設備相結合，在教學內容與教學設計上開展可穿戴智能設備的應用環節，讓課堂元素更豐富。在授課過程中靈活轉換教學模式，突破傳統體育教學困境，利用精準的數據與分析功能激發學生參與體育課堂的興趣，提高課堂的趣味性，優化體育課堂。

2.2、在課外體育鍛煉中的應用

課外體育鍛煉，是指學生在體育課堂外根據身體需要自我選擇運用各種體育手段進行有計劃、有規律的身體活動，以發展身體、增進健康、增強體質、調節精神、豐富課余生活和支配余暇時間為目的的體育活動。在課外體育鍛煉中使用可穿戴智能設備有以下作用：

（1）實時監測和記錄學生課外鍛煉運動數據。

學生課外體育鍛煉的鍛煉時間靈活、場地不固定、鍛煉內容差異性大，且缺乏專人監管，導致學生參與課外體育鍛煉主動性不強。可穿戴智能設備具有便于攜帶、可跟蹤、實時監護、有效及信息化等特點，能夠被大多數學生接受。同時也可用于學生課外鍛煉的運動監護與引導，能夠幫助體育教師了解學生鍛煉情況并可及時督促學生積極主動參與課外鍛煉。榮秀麗通過對北京豐臺區10 所學校學生試點運用可穿戴智能設備實驗得出，可穿戴智能設備有利于監測學生課外鍛煉活動，保證學生每天1h 的運動強度。可穿戴智能設備還能夠對步態進行追蹤分析并反饋，評估步態、步數、步幅，并經過一系列的算法，能夠遠程觀察和調整體育鍛煉內容。通過佩戴智能手表、智能手環等設備，學生能夠隨時了解自己的運動時間、步數、心率等，數據反饋能夠幫助學生全面了解自己的身體活動情況，更好地參與課外體育鍛煉。

（2）提供個性化的運動指導和訓練計劃。

可穿戴智能設備內置的高精度傳感器和智能算法可以實時監測學生在參與課外體育鍛煉時的動作姿勢、力量應用、技能水平等。根據個人的運動表現可提供有針對性的建議和運動指導，更準確地幫助學生發現在身體練習中的薄弱環節，并提供相應的訓練計劃和改進方案。數據的反饋和相應的指導，可更快地改善動作技術，增強參與課外鍛煉的信心與樂趣。此外，可穿戴智能設備還能夠根據學生的運動目標和需求，制定出合適的訓練計劃，這種個性化的訓練方案有助于學生更加科學地安排鍛煉時間和內容，以達到更好的鍛煉效果。

2.3、在課余運動訓練中的應用

課余運動訓練作為學校體育不可或缺的部分，是在體育課外專門組織有運動特長的學生進行運動訓練，旨在推動學校體育發展，提高學生的運動技術水平。合理有效的訓練方案與設計，是降低風險和提高成績的重要保障之一。可穿戴智能設備可用于監測學生的運動負荷，能科學、準確地反映學生的訓練與比賽狀況。

（1）數據量化，易于把控訓練情況，降低運動風險。

學校體育教練往往通過主觀判斷或者經驗判斷來評測學生訓練時的身體狀況、運動表現、運動數據等訓練情況。利用可穿戴智能設備，可以監測運動員的運動速度、運動時間等數據，將這些數據轉化為運動所消耗的能量；還可以通過檢測運動員的心率變化、消耗等，計算運動負荷情況，進行數據采集與分析，數據的量化使教練員更容易掌握學生的身體情況，掌握學生在訓練時的技術和體能狀態。教練員能夠通過可穿戴智能設備得到直觀的數據，可把控當前運動負荷，降低運動風險，對訓練效果起到科學輔助、精準監測的作用，為訓練計劃提供一定的智能決策。例如，GPS 系統能夠追蹤足球運動員的移動距離、移動速度、加速度等，幫助監控運動負荷，優化訓練方案，降低運動風險。

（2）提供技術指導，有助于提高訓練效率。

可穿戴智能設備能夠提供及時的運動反饋和技術指導。主要有以下作用：①可通過實時監測和分析運動員的各項指標，如速度、加速度、力量等，運動員可根據數據反饋及時地調整技術動作和力量應用，更加準確地掌握動作技巧和姿勢，提高運動技術效果和準確性，從而提高運動表現；②教練員可利用動作軌跡和活動范圍對運動員進行技術評測、技能改進。例如，全球定位系統（GPS）和運動傳感器可以精確測量運動員訓練或比賽中的位置、速度和移動軌跡，可幫助教練員和運動員分析與評估路線選擇、跑動規劃和戰術部署，提高競賽成績。定向越野教學中，教師可通過可穿戴智能設備的運動軌跡呈現功能了解學生的課堂表現，結合地圖及運動軌跡得出學生是否做到路線最優化，教師可及時地進行技術指導與分析；③收集運動數據并分析。通過設備收集的運動數據傳輸到云端，并應用數據分析算法，教練和運動員可以獲得詳細的數據報告和統計結果。基于數據分析和報告，教練可以制定更科學和個性化的訓練計劃，幫助運動員針對自身的優勢和不足進行有針對性的訓練；④還能幫助培養運動員的技術意識和自我調控能力。通過設備提供的技術數據和反饋，運動員能夠更加直觀和準確地認識自己的運動姿勢、力量應用等，糾正自己的動作和技術，實現自我調控。

2.4、在體質健康測試工作中的應用

據相關調查顯示，體質健康測試工作存在著測試工作量較大、測試效率較低、信息化程度不足等情況，且在進行體質健康測試結果處理時需大量的人力物力，使體質健康測試工作效率難以得到有效的保障。利用可穿戴智能設備在體質健康測試工作中可以發揮以下作用：

（1）便攜性高，有利于數據收集和管理。

傳統的學生體質健康測試工作存在測試流程繁瑣、工作量大、測試效率低、信息化程度不足等缺點，且需花費大量的時間以及人力物力。而可佩戴智能設備小巧且便攜性高，可隨時佩戴，自動記錄測試數據，并將其存儲在云端。這不僅減少了測試過程中的主觀因素，更方便了學生和教師對數據的收集、組織、回顧和分析，有助于推動體質測試的科學化和標準化，提升測試效率。

（2）靈活可控性強，有利于測試時間和形式安排。

傳統的人工測試方式一般安排在固定的日期參加測試，但如學生身體狀況不適等特殊情況難以調配測試時間。利用可穿戴智能設備可將測試時間、地點等信息發布在平臺，學生能夠及時了解相關信息并預約報名，學生可根據自身的狀態靈活預約測試時間并自助測試，并且可以根據需要進行多次測試。可穿戴智能設備靈活了測試工作安排。

3、可穿戴智能設備在學校體育領域中應用的展望

3.1、推動體育教學信息化，讓信息技術與體育教學深度融合

利用可穿戴智能設備改良體育教學方式，構建信息化體育課堂，讓信息技術與體育課堂充分融合，體育教學信息化，豐富教學方式，使體育教學形象、直觀、易懂、數據化，讓學生在體育課堂中感受到運動的魅力，提高學生學習效果；充分發揮信息技術作用，增加師生互動提高教學效率；保障學生運動安全，提高教學質量。把可穿戴智能設備應用到體育教學中，促進體育教學可視化、信息化、智能化，從而提高體育教學的創新能力，使體育教學更科學、更合理。

3.2、開啟健康管理新時代，有效地利用科技促進健康

作為科技發展的產物，可穿戴智能裝備的健康監測、收集和記錄身體活動數據、運動風險的評估、體質健康數據共享及個人偏好和健身環境等功能，實時監測學生的健康狀況，避免運動損傷，為學生提供合適的鍛煉計劃、精準的運動處方和科學健身指導，有效地利用科技改變促進健康。

3.3、科學的運動訓練方案，提升教練隊伍的執教水平

利用智能手環、GPS 定位系統等可穿戴智能設備功能，實現實時監控、運動追蹤可視化展示運動訓練和比賽中的數據信息，教練員根據運動員的速度、力量、跑動距離、體能消耗等數據，更精準地掌握運動員在訓練和比賽中的生理狀況、運動表現和技戰術發揮，監控和評估運動負荷，從而為學校運動隊提供更為科學的訓練方法，提升教練隊伍的執教水平。

3.4、依托可穿戴智能設備，助力學校體育高質量開展

將信息化、智能化的可穿戴智能設備推進到學校體育的各個環節，積極尋求可穿戴智能設備在學校體育領域中的應用途徑。運用大數據平臺，以人工智能提高體育教育水平，提高體育工作者的工作能力和工作效率，幫助學生科學鍛煉和提升體質健康水平，豐富校園體育文化，助力學校體育高質量開展。為后續建立體育工作方案提供數據支撐，營造良好的環境促進學校體育智能化。