智慧體育教學評估系統(tǒng)的應用與研究

【摘 要】2022年，北京市《義務教育體育與健康過程性考核管理辦法》落地實施，如何提高體育課堂的教學效果，真正提升學生體質健康水平，成了各初中學校面臨的重要任務。我校積極開展體育教學智能評估系統(tǒng)的應用與研究，利用智能設備對體育課堂教學效果進行評估，從而改進體育課堂教學，提高學生體質健康水平。

【關鍵詞】智慧體育；評估系統(tǒng)；體育教學

【中圖分類號】G434" "【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）010-089-02

智慧體育教學評估系統(tǒng)應用研究的背景

隨著國家對學生體質健康情況的日益重視，2022年，北京市《義務教育體育與健康過程性考核管理辦法》落地實施，初中學生面臨新的體育中考，如何提高體育課堂的教學效果，真正提升學生體質健康水平，成了各初中學校面臨的重要任務。在好的體育課中學生運動負荷是合理的，如果運動量過小，無法有效地滿足學生機體新陳代謝，也不能有效地動員內(nèi)臟器官的潛力，達不到鍛煉的效果。反之，如果運動量過大，則容易產(chǎn)生運動性疲勞，使得機體產(chǎn)生代謝紊亂，嚴重者可致運動損傷或運動性猝死等情況發(fā)生，不利于學生身心健康發(fā)展。

目前，智能穿戴設備已經(jīng)走入日常生活，設備的體積和重量也滿足了在體育課堂中應用的需求。教師可以利用臂帶設備采集學生體育鍛煉時的各種數(shù)據(jù)，同時利用基于數(shù)據(jù)分析的評估系統(tǒng)實時監(jiān)控學生鍛煉的負荷是否合理，從而保障體育課堂運動負荷的合理性，針對學生科學制訂個性化的鍛煉計劃，對學生體育鍛煉進行個性化有效指導，提高學生體質健康水平。

智慧體育教學評估系統(tǒng)發(fā)展及研究現(xiàn)狀

目前可穿戴設備的各種應用在國內(nèi)外可以說是百花齊放，測量人體生理基礎機能（如心率）的設備（如臂帶、手環(huán)等）很多，價格也相當親民，所以研究所需要的智能臂帶硬件設備比較容易獲得。

以往有些學校和教師也開展過類似研究，大多數(shù)還是從經(jīng)驗上進行的負荷效果的相關研究，如在體育課上分別測量學生的脈搏或心律，觀察學生呼吸及出汗情況，以此來衡量運動負荷是否合理。這些研究主要存在數(shù)據(jù)獲取不及時、很多時候還依賴于經(jīng)驗判斷的問題，數(shù)據(jù)的指導價值沒有充分體現(xiàn)。如何對我校體育教學中學生生理機能數(shù)據(jù)進行科學的分析，實時呈現(xiàn)給教師用于指導教學，并能將學生情況形成報告提供給學生，為學生提供個性化的體育鍛煉指導，這些問題是本系統(tǒng)將研究解決的問題。

智慧體育教學評估系統(tǒng)的具體設計

1.應用與研究目標

本系統(tǒng)應用與研究的目標是借助智能穿戴技術、云計算和大數(shù)據(jù)分析技術，解決傳統(tǒng)體育教學“難量化、難記錄、難監(jiān)督、難分析”的問題，滿足體育教學管理“智能化”、教學過程“數(shù)字化、可視化”和教學數(shù)據(jù)“精準化”分析的教學需求，減輕體育教師教學負擔，提高體育教學效率，幫助體育教師達到因材施教的個性化、精準化教學目標。

2.應用與研究內(nèi)容

（1）通過智能臂帶設備對體育課堂中運動數(shù)據(jù)的監(jiān)控和分析，改善體育課鍛煉過程中的不足，保障運動負荷合理性，實現(xiàn)個性化教學。（2）通過智能臂帶設備長期監(jiān)測學生的運動數(shù)據(jù)，縱向分析學生個人數(shù)據(jù)與班級平均數(shù)據(jù)的差異和變化情況，幫助體育教師了解學生差距，評估學生個人成長。（3）利用分析系統(tǒng)對學生體育課堂中的運動數(shù)據(jù)進行精準數(shù)據(jù)分析與評價。

3.研究方法

（1）調查法：如用體重秤和體脂儀測量學生原有體質健康狀況相關數(shù)據(jù)。（2）定量研究法：對學生體育課堂中的身體機能數(shù)據(jù)進行定量分析。（3）實驗法：通過長期監(jiān)測學生的運動數(shù)據(jù)和呈現(xiàn)的報告，研究智能臂帶設備對體育課堂個性化教學的改善作用。（4）文獻研究法：通過文獻研究確定數(shù)據(jù)分析與評價標準及如何開展智能臂帶在體育教學中的應用。

4.應用與研究的重難點

智慧體育教學評估系統(tǒng)應用與研究的重點是如何利用智能臂帶設備對體育課堂中的運動數(shù)據(jù)進行持續(xù)性的監(jiān)控和分析，并在課堂中實時反饋給教師，幫助教師改善體育課堂中的學生運動負荷合理性和其他不足，對個別學生有針對性地進行指導，改善其體質，最終實現(xiàn)在智能臂帶設備和大數(shù)據(jù)分析幫助下的體育課中的個性化教學。

本系統(tǒng)利用智能臂帶設備收集的數(shù)據(jù)進行科學分析與評價，并及時生成報告與圖表，難點在于根據(jù)心率及其他體征數(shù)據(jù)評價體育課各個階段運動負荷是否達到預期的評價標準建立及相應智能化評價系統(tǒng)的建設，系統(tǒng)要易用，能夠負荷學校教學實際需求，盡量減少教師的操作負擔。數(shù)據(jù)標準必須與國家學生體質健康網(wǎng)一致，涉及的硬件設備必須符合國家學生體質健康網(wǎng)品牌認證，保證數(shù)據(jù)符合相關標準。

智慧體育教學評估系統(tǒng)應用與研究的成果

1.智慧體育教學評估系統(tǒng)在體育教學中的應用

系統(tǒng)會實時跟蹤學生運動數(shù)據(jù)，同時課后生成報告，直觀體現(xiàn)學生課堂表現(xiàn)與運動能力，簡單易用，能夠使教師及時了解教學效果。系統(tǒng)實現(xiàn)了以心率、消耗情況和鍛煉效果為主的12項運動數(shù)據(jù)的記錄和可視化。下面以一節(jié)體育課為例說明系統(tǒng)在體育課堂教學中的應用過程。

第一步，教師在手機上預約課程，設置好上課班級和時間、課程內(nèi)容及預期的心率、消耗等指標。

第二步，學生在上課前按照對應編號佩戴好臂帶。為降低成本，提高設備利用率，采用多人共用的模式，上課時學生只需要佩戴自己對應編號的臂帶即可，系統(tǒng)會根據(jù)課程表自動匹配學生和臂帶編號。

第三步，教師和學生按照時間開始上課，系統(tǒng)會隨機將學生分成紅藍兩隊進行運動效果對抗，有利于提高學生參與課堂的積極性。教師課上可以利用手機實時對學生的心率情況進行監(jiān)測，學生心率情況也可通過大屏等設備實時顯示給學生。學生心率高低用不同顏色表示，心率低的用綠色，心率高的用紅色。教師可以通過監(jiān)控學生心率狀態(tài)評估學生運動負荷情況，對于心率達不到標準的學生進行提醒，提示他們注意動作標準，努力鍛煉。系統(tǒng)會自動將心率長時間超過預警值的學生反饋給教師，進行預警，避免出現(xiàn)運動傷害。

第四步，上完課后系統(tǒng)會迅速生成學生的本節(jié)課運動狀況報告，主要由心率情況、消耗情況、運動負荷情況和鍛煉部位、運動建議組成。教師利用手機或者大屏幕查看本節(jié)課所有學生的運動負荷情況，對個別學生進行單獨展示，運動效果好的、達到負荷要求的給予表揚，沒達到標準的學生給出建議和指導。

最后，系統(tǒng)通過每節(jié)課的數(shù)據(jù)記錄分析出學生一段時間以來的運動狀況、心肺功能情況等，給出長期的運動報告和未來的鍛煉建議。

2.智慧體育教學評估系統(tǒng)的應用效果

我校體育課應用智慧體育教學評估系統(tǒng)后，體育教師通過即時可視化的數(shù)據(jù)顯示，及時發(fā)現(xiàn)個別學生運動數(shù)據(jù)沒有達到一般水平，進而能及時對其做出提醒，并適當提高其練習密度，以規(guī)避因為學生“偷懶”影響練習效果的情況出現(xiàn)，體育教學效果大幅提升。

隨機選取七年級學生2022年2月24日、3月11日、9月20日三個日期的體育課堂教學數(shù)據(jù)分析，學生心率指標達標率分別為26.49%、44.74%、46.67%；消耗指標達標率分別為57.84%、68.42%、78.33%；運動密度指標達標率分別為69.49%、81.33%、96.96%。通過以上數(shù)據(jù)可見，體育課堂中應用智慧評估系統(tǒng)后三項主要數(shù)據(jù)指標均顯著提升，這表明學生體質健康狀況和體能水平都有了提升。

總結與提升

以上數(shù)據(jù)的分析表明，評估系統(tǒng)對于體育教學效果起到了明顯的改善作用。教師們在體育教學過程中使用評估系統(tǒng)能夠有效地診斷出教學的不足，制定有針對性的改進方法，從而使學生體質健康整體水平明顯進步。智慧體育教學評估系統(tǒng)日后要更加注重數(shù)據(jù)的價值，對各項指標數(shù)據(jù)的分析要更細致，提高算法的合理性。終端設備要繼續(xù)向輕量化發(fā)展，盡量減少對學生運動和教師教學的影響，設備鏈接穩(wěn)定性要繼續(xù)提高，采樣頻率要再提升。

編" "輯：徐靖程