運用智能穿戴設備開展體育課中的動態分層教學

黃雪夫

創新整合點

①打造數字體育模式，讓學生對體育目標有“數”。將適合中小學生的傳統運動項目進行數字化處理，以《國家學生體質健康標準》為依據，根據中小學生力量、耐力、柔韌、靈敏、速度等身體素質的發育特點，為學生選擇適合的運動項目，制訂個性化的運動方案，進行個性化體育鍛煉。

②借助數字手段做好運動負荷檢測，對健康體適能作出科學評估，解決學校、教師及家長對運動安全性的后顧之憂。實現實時全量采集運動伴生數據監測運動負荷指標，并對數據進行分析，便于授課教師把握好脈搏、心率、心臟恢復率，做到對學生身體狀況有“數”，從而合理規劃運動強度，實現按需鍛煉和個性化的分層教學。

教材分析

《義務教育體育與健康課程標準（2022年版）》中指出，心率是衡量運動強度的重要指標，運動時根據心率變化來調節訓練強度，才能達到真正意義上的健康科學運動。而在運動中發生危險及損傷的運動者，就是缺乏心率的相關知識，無法根據心率的改變及時調整自己的運動強度。

學情分析

五年級的學生總體身體素質都比較好，組織紀律性和集體榮譽感很強，有比較強的思維能力和一定的自主學習能力，能快速地掌握相關體育知識。本課采用多種數字體育設備和技術手段，通過觀察、講解、示范、模仿、交流、動態分層分組等教學方法，激發學生學習興趣，提高學習效率。

教學目標

知識與技能目標：了解心率的相關知識，清楚最佳心率區間的范圍，掌握手動測量心率的方法。

過程與方法目標：能根據心率科學合理地調整自己的運動強度。

情感態度與價值觀目標：在學習和運動中培養遵守規則、團結協作的優良品質。

教學環境與準備（如下頁圖1）

課堂環境：本節課需要在體育館或戶外運動場地進行，確保學生有足夠的空間進行活動。

教學設備：準備智能跳繩、心率臂帶，保證每位學生都可以分配到一個。另外，教師需要一臺能夠連接智慧體育課系統的電腦或移動終端，用于收集和分析學生的運動數據。

教學資料：準備關于心率知識和運動強度控制方法的講解資料，以便在課堂上進行講解和示范。

教師準備：需要熟悉智慧體育課系統的操作方式，以及如何根據心率數據進行動態分層分組教學。此外，還需要準備好比賽和游戲的環節，確保課堂的有序進行。

學生準備：提前了解心率的概念和重要性，以及如何使用智能跳繩和心率臂帶。

安全準備：確保所有的運動器材都在良好的使用狀態，避免在運動過程中出現意外。另外，教師需要隨時關注學生的運動狀態，避免過度運動導致身體不適。

教學過程

1.準備部分

（1）課堂常規：體育委員整隊，報告人數，師生問好。

（2）準備活動：

①組織學生進行隊列練習：四列橫隊變八路縱隊，八路縱隊變四列橫隊；

②檢查心率臂帶、智能跳繩數值是否正確，復習靶心率相關體育與健康知識；

③師生共同完成游戲：聽“叮”即過。

設計意圖：通過實際操作和游戲的方式提高學生的團隊協作能力，增強學生的身體素質，同時培養學生的自我監控和健康管理能力。

首先，通過隊列練習，讓學生理解和掌握基本的隊形變換，從而提升他們的協作和應變能力。這種活動不僅能教給學生如何在有序的環境中自我管理，還可以培養他們的領導力和團隊協作精神。

其次，通過檢查心率臂帶和智能跳繩數值，復習靶心率相關體育與健康知識，讓學生了解自己的身體狀況，學習基本的健康管理技能。這種活動將科技與體育結合，讓學生在運動的同時了解自己的身體數據，由此引導他們根據個人身體狀況調整運動量，養成自我監控和健康管理的習慣。

最后，通過游戲“聽‘叮’即過”，使課堂氛圍更加活躍，提高學生的反應能力和靈活性。此類游戲能進一步增強學生的身體素質，同時也能在輕松的環境中培養學生的團隊合作和競爭意識，并達到熱身的效果。此外，準備部分的設計強調了教育信息化，運用現代科技提高教學效率和學生體驗，同時也為學生提供了一個了解和利用科技的機會。這種設計將有助于學生在體育活動中培養科技素養，提高他們的信息處理能力。

2.基本部分

①講解心率相關體育與健康知識及運動前熱身的必要性；

②練習雙腳并腳跳短繩、雙腳交換跳短繩；

③組織雙腳并腳跳短繩、雙腳交換跳短繩比賽，隨后進行學生展示；

④掌握靶心率及心率調整方法；

⑤根據學生實時心率，利用智慧體育課系統完成動態分層分組教學；

⑥進行不同強度的間歇性訓練，引導學生掌握靶心率在實際運動中對運動強度進行控制的方法；

⑦師生共同完成游戲及體能練習：跑步搶圈+體能（功能性力量訓練）。

設計意圖：通過對心率相關知識的講解和實踐，讓學生理解并掌握心率在體育運動中的重要性。通過雙腳并腳跳短繩、雙腳交換跳短繩的訓練和比賽，提高學生的身體協調性和速度。同時，通過實時監測心率，幫助學生找到自己的靶心率，并根據靶心率調整運動強度，實現更有效的身體鍛煉。

本設計同時融入了信息技術創新應用，利用智慧體育課系統，實現對學生心率的實時監測，以及根據心率數據進行的動態分層分組教學。這種方式不僅能讓教學更具針對性，也能讓學生更直觀地了解自己的身體狀態和運動效果，提高學生的健康自我管理能力。

通過跑步搶圈和功能性力量訓練的游戲和練習，增強學生的團隊協作意識和競爭精神，同時也能讓學生在輕松的環境中進行有效的身體鍛煉。這種結合游戲和體能訓練的方式，能夠提高學生的學習興趣和積極性，使學生在有趣的游戲中無意識地鍛煉身體，提高身體素質。

3.結束部分

①師生同練，跟著音樂拉伸放松，教師在組織放松后，引導學生回顧本節課相關體育知識；

②總結本節課學習情況，宣布下課。

設計意圖：結束部分的設計，旨在通過師生共同參與的放松活動，幫助學生理解和體驗體育活動后的放松對身體恢復的重要性。跟著音樂進行的拉伸放松，不僅能有效地幫助肌肉恢復，還能讓學生在輕松愉快的氛圍中結束一節緊張的體育課。

同時，通過引導學生回顧本節課的相關體育知識，加深學生對心率、靶心率、運動強度等知識的理解和記憶，提高他們將理論知識應用到實際運動中的能力。

另外，教師利用智慧體育課系統，對學生在課堂上的運動數據進行匯總和分析（如圖2），然后將結果反饋給學生，讓他們了解自己的運動情況和身體狀態，從而更好地管理自己的健康。

教學反思

本節課，在智能穿戴技術、低功耗藍牙技術BLE4.2、云計算、大數據等多種技術的支撐下，利用運動心率臂帶、智能跳繩實時自動采集數據，包括實時心率、步數、卡路里、跳繩個數等，通過智慧體育課系統進行實時的數據反饋。教師根據反饋信息進行動態分層分組教學，盡可能讓所有上課學生通過運動靶心率都達到自己最佳的運動效果，實現通過一節體育課既能掌握體育知識又能鍛煉身體的雙贏。

由于每個學生體能健康情況不一樣，存在學校、教師、家長都擔心體育運動安全的問題，而學校也沒有體育數字化信息化手段，無法實現實時全量采集運動伴生數據監測運動負荷指標及數據分析，這就導致了體育課堂學生一鍋燴的現狀。而數字技術改進了體育教育方式，幫助學校教師優化體育教育策略，拓展體育教育技術手段。這樣的體育數字課程，不但能讓學生學會技術，鍛煉體能，還能讓學生掌握體育與健康知識及鍛煉方法。在課外鍛煉的時候，掌握了相關知識和技能的學生就會按照科學的方式去把握自己的心率區間，調控自己的運動強度，安排自己的練習內容。這才是學校體育教育的未來，才是從體育強國到健康中國的正確路線。