“一環(huán)、三屏、四系統(tǒng)”的學(xué)校體育數(shù)字化轉(zhuǎn)型探索

胡甘霖 伍肖肖 陳明慶 趙新偉

摘要： 體育與健康學(xué)科是學(xué)校教育的重要組成部分，在落實立德樹人根本任務(wù)中發(fā)揮著重要的作用。面對教育數(shù)字化發(fā)展趨勢，學(xué)校構(gòu)建了“一環(huán)、三屏、四系統(tǒng)”的體育數(shù)字化教學(xué)模式。其中，一環(huán)是指運動手環(huán)；三屏是指平板電腦、移動大屏、數(shù)字大屏；四系統(tǒng)分別指智能體測吧系統(tǒng)、智慧運動站系統(tǒng)、學(xué)生國家體質(zhì)健康數(shù)據(jù)倉、體育鍛煉數(shù)據(jù)大腦。這些數(shù)字化設(shè)備、軟件系統(tǒng)的配備與使用，能夠更好地幫助教師創(chuàng)設(shè)生動的教學(xué)情境，精準(zhǔn)地收集數(shù)據(jù)，全面地分析學(xué)情，從而實現(xiàn)體育與健康教學(xué)的高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：學(xué)校體育；一環(huán)；三屏；四系統(tǒng)；數(shù)字化教學(xué)

2018年，為深入貫徹落實黨的十九大精神，辦好網(wǎng)絡(luò)教育，教育部積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”發(fā)展，印發(fā)了《教育信息化2.0行動計劃》，從國家層面設(shè)計了教育改革發(fā)展藍(lán)圖。2023年，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》，指出要推動數(shù)字技術(shù)在教育等重點領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。教育信息化和數(shù)字化是當(dāng)下教育向更高質(zhì)量發(fā)展的時代命題。體育與健康學(xué)科作為學(xué)校教育的重要組成，具有落實立德樹人根本任務(wù)的獨特價值。作為學(xué)校體育工作者，面對教育現(xiàn)代化的時代使命，我們應(yīng)如何響應(yīng)國家號召，快速推進(jìn)數(shù)字化技術(shù)在學(xué)校體育中的運用，以促使體育與健康教學(xué)高質(zhì)量發(fā)展呢？筆者作為一線體育工作者，將依據(jù)國家課程標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合校情、學(xué)情特點，基于近年來學(xué)校體育與健康學(xué)科數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實踐經(jīng)驗和思考和大家交流、分享，希望我們的經(jīng)驗對部分學(xué)校有一定的借鑒作用和參考價值。

一、課程育人模式的構(gòu)建

在學(xué)校一代代體育人勇于探索、積極實踐、不斷反思與總結(jié)下，學(xué)校體育教研組開創(chuàng)性地提出了“四位一體”的以體育人模式（如圖1）。“四位一體”是指“課中學(xué)—課外練—訓(xùn)中提—賽中驗”，分別對應(yīng)課堂教學(xué)、課外活動、課余訓(xùn)練、體育競賽四個部分，即以課堂教學(xué)為起點，通過深研教材內(nèi)容、準(zhǔn)確把握重難點等手段保障課堂教學(xué)質(zhì)量，以此向課外體育活動、校運動隊訓(xùn)練、參加運動競賽輻射。這厘清了學(xué)校體育工作之間的關(guān)系，形成提高學(xué)校體育工作質(zhì)量的螺旋式上升路徑。四種教學(xué)方式的邏輯順序符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，也符合抓好國家課程教學(xué)這一主渠道的工作策略。而且，先學(xué)習(xí)后運用、先教學(xué)后活動的安排，有利于循序漸進(jìn)地促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。

育人模式建構(gòu)后，經(jīng)過十余年的實踐與驗證，學(xué)校體育四方面工作的關(guān)聯(lián)性、整體性更強，課堂教學(xué)效果、課余活動豐富性、課余訓(xùn)練多樣性、運動競賽成績等都有顯著提升，學(xué)校體育整體質(zhì)量明顯提高。隨著教育現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)的運用成為確保學(xué)校體育高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。那么，如何在課堂教學(xué)中使用數(shù)字化手段提升教學(xué)效果，更好地達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展呢？如何運用數(shù)字化手段監(jiān)測、評價與反饋學(xué)生課外體育鍛煉的參與程度呢？如何精準(zhǔn)分析和指導(dǎo)課余訓(xùn)練隊的技戰(zhàn)術(shù)學(xué)習(xí)與運用呢？這些都是教師需要思考的重要問題。

基于教學(xué)模式整體推進(jìn)課程實施，近年來，我們已形成“一環(huán)、三屏、四系統(tǒng)”的數(shù)字化體育新做法（如圖2），以數(shù)字化轉(zhuǎn)型助推學(xué)校體育高質(zhì)量發(fā)展。一環(huán)是指運動手環(huán)；三屏是指平板電腦、移動大屏、數(shù)字大屏；四系統(tǒng)分別指智能體測吧系統(tǒng)、智慧運動站系統(tǒng)、學(xué)生國家體質(zhì)健康數(shù)據(jù)倉、體育鍛煉數(shù)據(jù)大腦。這些數(shù)字化設(shè)備、軟件系統(tǒng)的配備與使用，很好地解決了學(xué)校體育教學(xué)問題，幫助教師更好地創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，聚焦教學(xué)關(guān)鍵問題，精準(zhǔn)收集數(shù)據(jù)，全面分析學(xué)情，運用更加科學(xué)的方法，開展更真實的研究。

二、數(shù)字化轉(zhuǎn)型初體驗

“一環(huán)、三屏”是學(xué)校最初采用的數(shù)字化設(shè)備。在學(xué)校剛開始配置這些設(shè)備時，大多數(shù)教師認(rèn)為，手環(huán)只能起到通過心率監(jiān)測運動負(fù)荷的作用，大屏只是通過電子方式代替之前的桁架宣傳或橫幅標(biāo)語。隨著實踐與研究的不斷深入，運動手環(huán)、平板電腦、移動大屏、數(shù)字大屏被教師廣泛用于課堂教學(xué)和體育活動中，對于體育教學(xué)問題的解決，起到了事半功倍的效果。

（一）環(huán)屏相連，其義自見

近年來，在全國及各地區(qū)的公開課、賽課現(xiàn)場，很多教師會使用運動手環(huán)，并擺放移動大屏或數(shù)字大屏，用于顯示學(xué)生的實時心率，同時記錄學(xué)生本節(jié)課的群體運動密度和個體運動密度，并將其作為這節(jié)課是否達(dá)成負(fù)荷要求的依據(jù)。這一運動手環(huán)與大屏相連的方式，雖然很好地展示了學(xué)生運動過程中的心率變化和負(fù)荷，但只是給觀課教師或者評委看的，授課教師與學(xué)生并沒有真正利用這些數(shù)據(jù)突破教學(xué)重難點和達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。為了更好地探索這一功能的運用，我們多次嘗試并進(jìn)行深入研究，形成了若干教學(xué)課例。

如在五年級田徑——耐久跑課例中（如圖3），教師創(chuàng)設(shè)了“探尋渝新歐鐵路”的教學(xué)情境，讓學(xué)生以耐久跑的方式了解它途經(jīng)的國家和站點，體驗和了解“轉(zhuǎn)關(guān)”與“換軌”的方式及相關(guān)知識。學(xué)生課前佩戴好運動手環(huán)，教師手拿平板電腦，這樣學(xué)生的心率數(shù)據(jù)就能在教師的平板電腦和大屏上顯示出來。課堂上，學(xué)生在層層遞進(jìn)的情境中邊跑邊觀看大屏上自己實時心率的顏色，教師則在平板電腦上按照心率區(qū)間的顏色顯示提醒學(xué)生跑進(jìn)速度與節(jié)奏。這一環(huán)屏相連、教師觀屏、學(xué)生觀屏的方式，讓學(xué)生不斷嘗試尋找自己的耐久極點和機體恢復(fù)水平，通過調(diào)整跑進(jìn)速度和呼吸節(jié)奏，將自身心率維持在發(fā)展心肺耐力的合適區(qū)間。這有利于打通學(xué)生自評、生生互評、師評的渠道，便于教師精準(zhǔn)、科學(xué)地觀察和使用數(shù)據(jù)，從而科學(xué)有效地提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力，以及運動技能的習(xí)得。

（二）屏屏串聯(lián)，心眼相連

在數(shù)字化技術(shù)運用探索中，為了實現(xiàn)平板電腦與移動大屏、數(shù)字大屏間的串聯(lián)，提高課堂教學(xué)、大課間、體育訓(xùn)練及學(xué)校運動會的效率，我們充分利用各設(shè)備的視頻示范功能、情境創(chuàng)設(shè)功能、實時直播功能、即時評價功能，提高課堂教學(xué)及體育活動質(zhì)量。

如在四年級田徑——50米快速跑課例中，教師剪輯了3.5秒、4秒、4.5秒時長的音樂并加上了煙花爆燃的結(jié)束提示音頻，讓學(xué)生同距離（15米）快速跑，挑戰(zhàn)在煙花爆燃提示音前跑過終點。教師手持平板電腦根據(jù)學(xué)生情況操作播放，并引導(dǎo)學(xué)生思考如何才能在提示音結(jié)束前完成，加深學(xué)生對提高速度方式的認(rèn)識（如圖4）。同時，教師適時連接數(shù)字大屏，師生集體觀看教師提前錄制的微視頻，一同尋找增大步長、加快擺臂、提高步頻的方法。之后，輔以加快擺臂、提高步頻的短跑名將（蘇炳添等）比賽慢鏡頭播放與講解的微課，促使學(xué)生理解快速跑中步頻和步長的動作，知道找到適宜自身的步頻和步長才是最佳方法。最后，教師以剪輯音樂和播放微課視頻的方式，創(chuàng)設(shè)更加生動的教學(xué)情境，解決課堂教學(xué)重難點問題。

又如學(xué)校陽光大課間，我們構(gòu)建了以“和”文化為統(tǒng)領(lǐng)的協(xié)同并進(jìn)（班級隊列跑）、人和少年（自編操，顯卓越）、海納百川（分并和，展風(fēng)采）、和而不同（廣交友，義謙和）、自主活動（“找朋友”游戲）、和衷共濟（舒身心，享動樂）篇章化呈現(xiàn)的課間操模式。構(gòu)建好這一模式后，教師每學(xué)期只需根據(jù)課堂教學(xué)內(nèi)容選擇合適的音樂，剪輯與編輯所有音樂及組織變換提示音，形成連貫的音頻，之后手持平板電腦點擊播放與轉(zhuǎn)換即可。這大大減少了教師講解示范與評價的工作量。同場地的體育教師還可對各班級學(xué)生的實時表現(xiàn)進(jìn)行評價，將各班學(xué)生得分上傳到持平板電腦的教師手里。教師可將平板電腦與數(shù)字大屏串聯(lián)，實時公布各班級得分，并適時以投屏方式對表現(xiàn)好的班級或個人進(jìn)行直播，激發(fā)學(xué)生認(rèn)真參與的同時，真實、精準(zhǔn)、客觀地對大課間活動進(jìn)行過程性評價，大大提高了陽光大課間活動的質(zhì)量。

以上課堂教學(xué)、課外練的示例展現(xiàn)了學(xué)校“三屏”之間串聯(lián)、協(xié)同的關(guān)系，發(fā)揮了數(shù)字化賦能體育與健康教學(xué)的效能，在課堂上為情境的生動化賦能，為精細(xì)、具體的動作示范賦能，為客觀、精準(zhǔn)、直觀的評價賦能。屏幕與屏幕、大屏與小屏串聯(lián)起來，讓學(xué)生更能清楚地看到和從心底感受到數(shù)字化技術(shù)對體育與健康教學(xué)和體育活動具有的更大促進(jìn)作用。

三、數(shù)字化技術(shù)運用再出發(fā)

繼“一環(huán)、三屏”之后，學(xué)校又迎來智慧體育升級新局面，不僅購置了硬件，開發(fā)了軟件，還更新和編制了新系統(tǒng)，最終擁有了供學(xué)生使用與收集運動數(shù)據(jù)兼具分析、建議提供功能的運動場所和線上數(shù)據(jù)庫。我們將其稱為學(xué)校智慧體育的“四系統(tǒng)”，即提供現(xiàn)實運動場景的智能體測吧、智慧運動站、進(jìn)行運動數(shù)據(jù)分析的學(xué)生國家體質(zhì)健康數(shù)據(jù)倉，以及體育鍛煉數(shù)據(jù)大腦四個系統(tǒng)。在研究與實踐中，我們發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化技術(shù)的運用將給體育與健康教學(xué)帶來活力，助推整個課程快速、高效實施。

（一）人臉識別，智能精準(zhǔn)

學(xué)校“四系統(tǒng)”的構(gòu)建，重要的是運用了人臉識別技術(shù)。為了確保學(xué)生個人信息的安全，我們專門在校園內(nèi)建設(shè)了獨立的服務(wù)器，將本校所有學(xué)生信息單獨存儲于服務(wù)器中。如需訪問，只有得到校長這個管理員的獲許才能登錄，以確保信息安全。借助教育系統(tǒng)區(qū)域使用的辦公軟件釘釘，我們與學(xué)校智慧體育系統(tǒng)聯(lián)通，按照所在年級和班級提前錄入學(xué)生的人臉信息，打通數(shù)據(jù)精準(zhǔn)收集、存儲的路徑，為智能體測和智慧運動奠定基礎(chǔ)。

國家學(xué)生體質(zhì)健康測試是每學(xué)年秋季學(xué)期各學(xué)校都要開展的工作。體質(zhì)健康測試不僅監(jiān)測學(xué)生的身體健康狀況和體質(zhì)水平，還能檢驗學(xué)校體育教學(xué)的整體質(zhì)量。以往的學(xué)生體質(zhì)健康測試中，體育教師多則花上一個月，少則用一星期的體育課時間來完成，還可能存在由于方法不當(dāng)產(chǎn)生誤差的問題，最后再花幾小時將成績輸入或?qū)胂到y(tǒng)，既費時間又可能未能測出學(xué)生的真實成績。

智能體測吧（如圖5）的運用，就幫助教師很好地解決了這一問題。它通過高集成攝像頭、藍(lán)牙設(shè)備對移動物體進(jìn)行識別與數(shù)據(jù)傳輸，從而達(dá)到準(zhǔn)確計數(shù)、計時、計量等測試目的。如測試學(xué)生的身高體重、肺活量，學(xué)生通過人臉識別后在測試儀上測試，后臺會自動記錄數(shù)據(jù)；對于50米和50米× 8跑，是分別在起點、終點安裝攝像頭，攝像頭會根據(jù)學(xué)生起動和沖過終點的計時記錄成績；跳繩、仰臥起坐、坐位體前屈也是如此，在配有高集成攝像頭的顯示屏前，學(xué)生可以快速完成測試，并基于人臉識別技術(shù)獲得自己的數(shù)據(jù)信息。現(xiàn)在，我們基本實現(xiàn)一個班一節(jié)體育課完成所有項目測試。由此可見，數(shù)字化技術(shù)的運用，讓教師的體育教學(xué)更智能、更精準(zhǔn)，大大提高了工作效率。

智慧運動站（如圖6）同樣以高集成攝像頭與顯示屏為基礎(chǔ)設(shè)備，系統(tǒng)內(nèi)共有縱跳摸高、跳繩、立定跳遠(yuǎn)、開合跳等項目的挑戰(zhàn)。課間或午間時分，學(xué)生自己或邀約幾位同伴站在指定的點位，先進(jìn)行人臉識別，然后舉手示意開始挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)后，智慧運動站會根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)自動生成并顯示實時成績，還會智能地與之前的成績進(jìn)行對比，提供同時挑戰(zhàn)同學(xué)的比賽結(jié)果。在屏幕上實時顯示運動成績的遞增數(shù)量以及最終成績排行，能夠直接刺激學(xué)生參與運動的熱情。

我們還結(jié)合學(xué)校已有的校園吉尼斯挑戰(zhàn)，通過后臺設(shè)置，開展班級參與次數(shù)、個人最好成績、班級平均成績、年級項目比拼等競賽，并利用顯示屏循環(huán)播放排行榜（如圖7）。借助數(shù)字化技術(shù)，教師以多種方式激勵學(xué)生利用課間、午間等課余時間積極參與體育鍛煉，切實調(diào)動學(xué)生參加課外練的積極性。

人臉識別技術(shù)的運用猶如給每個學(xué)生提供了一個快速的數(shù)據(jù)傳輸通道，獨立服務(wù)器的設(shè)立則猶如給學(xué)生建立了一個儲存數(shù)據(jù)的文件夾，高集成攝像頭的使用更是將計數(shù)、計時、計量變得精準(zhǔn)和快速。運用人臉識別技術(shù)確定信息，使用高集成攝像頭記錄運動成績，再將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器后臺進(jìn)行處理，讓整個數(shù)字化體育教學(xué)和鍛煉流程智能、精準(zhǔn)而高效，同時讓學(xué)生快速且及時地獲得運動反饋數(shù)據(jù)，激發(fā)了學(xué)生的鍛煉積極性。

（二）數(shù)據(jù)分析，差異推送

基于智能體測吧、智慧運動站的數(shù)據(jù)收集功能，我們結(jié)合學(xué)校實情，開發(fā)了學(xué)生國家體質(zhì)健康數(shù)據(jù)倉和體育鍛煉數(shù)據(jù)大腦兩個后臺數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，將學(xué)生在智能體測吧和智慧運動站所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度分析，并根據(jù)分析結(jié)果反思和改進(jìn)學(xué)校體育工作。

學(xué)生國家體質(zhì)健康數(shù)據(jù)倉中，不僅有本年度智能體測吧收集的數(shù)據(jù)，還有近五年的學(xué)生體質(zhì)健康數(shù)據(jù)，并按學(xué)校進(jìn)行總體分析，按項目、年級、班級進(jìn)行具象分析，以及按個人進(jìn)行具體分析，實現(xiàn)分析的多維度、多角度（如圖8）。同時，還建立端口供管理者和教師根據(jù)需求進(jìn)行搜索查閱。這一數(shù)據(jù)系統(tǒng)的構(gòu)建，形成多層級、以時間為軸的連續(xù)成績數(shù)據(jù)痕跡，可以讓教師更全面地掌握學(xué)生體質(zhì)健康水平發(fā)展趨勢，了解現(xiàn)可測項目的學(xué)生掌握情況。從學(xué)校課程設(shè)計角度出發(fā)，教師可以此為依據(jù)科學(xué)調(diào)整體育與健康課程實施計劃；于年級來說，教師可動態(tài)、有針對性地確定水平教學(xué)計劃的內(nèi)容與比重；于教師所教班級來說，教師可根據(jù)各班情況實時有重點地補齊短板。運用學(xué)生國家體質(zhì)健康數(shù)據(jù)倉，教師能夠更科學(xué)地收集數(shù)據(jù)、精準(zhǔn)地分析數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)說話。它為教師科學(xué)實施學(xué)校課程計劃提供依據(jù)，為不同年級選擇內(nèi)容和課時比重、為不同班級選擇適宜進(jìn)度或教學(xué)組織方法提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐，真正助力教師實現(xiàn)因材施教、差異化教學(xué)。

體育鍛煉數(shù)據(jù)大腦（如圖9）通過人臉識別記錄學(xué)生在智慧運動站的所有運動數(shù)據(jù)，自動存入或者刷新個人成績，形成項目排行榜。學(xué)生可以通過數(shù)據(jù)大腦攝像頭刷臉隨時查閱自己的鍛煉次數(shù)、成績記錄、排名情況，充分激發(fā)課外練的興趣與熱情。同時，數(shù)據(jù)大腦可根據(jù)學(xué)生平時鍛煉情況的精細(xì)反饋形成雷達(dá)圖，提出運動鍛煉建議，提供運動處方（如圖10）。體育鍛煉數(shù)據(jù)大腦能夠真實地記錄學(xué)生在校課外體育鍛煉情況，便于教師定期在不同場合進(jìn)行評價與反饋，營造良好的體育鍛煉氛圍，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成健康行為和良好習(xí)慣。通過數(shù)據(jù)分析，教師能夠更加精準(zhǔn)地掌握學(xué)生體育鍛煉情況，根據(jù)學(xué)生差異需求采取應(yīng)對措施。

數(shù)字化技術(shù)的運用，使教師收集數(shù)據(jù)時更便捷和精準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)時更詳細(xì)和全面。面對分析結(jié)果，學(xué)校體育工作者運用好這些數(shù)據(jù)是學(xué)校體育高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。教師要就數(shù)據(jù)看本質(zhì)，就數(shù)據(jù)改方法，就數(shù)據(jù)尋差異，就數(shù)據(jù)找措施，因材施教，差異推送，確保每個學(xué)生在學(xué)校體育中都有收獲，真正實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

四、數(shù)字賦能向未來

順應(yīng)數(shù)字環(huán)境下的教育發(fā)展潮流，經(jīng)歷了“一環(huán)、三屏”數(shù)字化轉(zhuǎn)型的1.0版初體驗，我們有收獲、有總結(jié)，逐步構(gòu)建了“四系統(tǒng)”的2.0版數(shù)字化學(xué)校體育新模式。未來，我們也將始終堅持?jǐn)?shù)字賦能的“四位一體”以體育人模式，推進(jìn)課程高質(zhì)量發(fā)展，在傳承與創(chuàng)新發(fā)展的道路上，在堅持夯實課程質(zhì)量的同時，尋找數(shù)字化轉(zhuǎn)型的切入點，提質(zhì)增效。第一，能否將學(xué)生國家體質(zhì)健康數(shù)據(jù)倉與體育鍛煉數(shù)據(jù)大腦的數(shù)據(jù)分析同步、精準(zhǔn)推送給家長，并結(jié)合學(xué)生實際情況給出科學(xué)的體育鍛煉指導(dǎo)意見，協(xié)同家長一起關(guān)注學(xué)生的體育運動。第二，能否將體育鍛煉數(shù)據(jù)大腦系統(tǒng)與學(xué)校釘釘體育鍛煉打卡、天天跳繩等軟件連接，收集校內(nèi)、校外學(xué)生體育鍛煉數(shù)據(jù)，切實落實學(xué)生校內(nèi)校外體育鍛煉各一個小時的要求。第三，能否通過數(shù)字化手段收集學(xué)生核心素養(yǎng)全方位數(shù)據(jù)，如健康行為、體育品德等量化數(shù)據(jù)，最終形成核心素養(yǎng)雷達(dá)圖，為師生、家長提供精準(zhǔn)的體育評價數(shù)據(jù)。

未來已來。面對教育現(xiàn)代化、信息化、數(shù)字化的時代使命，學(xué)校體育工作者定要不忘初心、牢記使命，以學(xué)生發(fā)展為最終目的，以數(shù)字化賦能教育教學(xué)活動，讓每個學(xué)生都出彩。