基于智慧体育校园运动负荷监测系统的育人实践研究

摘要：面对数字化转型的智慧体育大趋势，作者所在学校依托运动负荷监测系统，以体育课堂增效提质为目标，通过对体育课运动负荷的认识，从运动负荷的监控方法、负荷的监测评价指标、如何调节运动节奏等方面对体育教学中安排适宜的运动负荷进行分析，使学生身心能够在一个适宜的运动负荷的体育教学环境中得到健康发展，有利于学生增强体质、掌握运动技术和技能，让体育课提质增效。关键词：智慧体育；中小学；体育教学；运动负荷；监测与评价数字时代、智能时代的教育已经悄然来临，教育数字化作为一种全新的教育形态是推动教育现代化的必由之路。面对数字化转型的大趋势，北京市东城区教委以《教育信息化2.0行动计划》和《东城区教育质量提升三年行动计划》为导向，提出了“智慧体育、精准施策，助力每一位学生健康提升”的目标，以科研为引领，以智慧体育为主线，借力云计算、大数据等数字技术，建立学生运动负荷监测数据库，以及体育教师教育教学的智能测评和诊断全息数据档案，促进体育课高效课堂，提高教学质量。笔者所在学校作为东城区体育与健康学科基地校，在校“十四五”工作规划纲要中明确提出：积极打造智慧体育校园，对学生精准施策，助力每一位学生健康提升。基于智慧体育系统提供运动智能监测、学生自主跑步数据采集，通过数据提供运动干预方案，给学校体育管理人员、体育教师提供准确的学生运动数据支撑，以此实现运动监测、运动评价、运动反馈，促进学生有效运动，从而让学生更受益，让教学更高效，让家长更满意。智慧体育校园的发展近几年，越来越多的便携式体育科技产品的出现，给体育学科带来了翻天覆地的变化，具体如下：第一，可建立体质健康电子档案。根据学校学生的基本信息、特殊病史、体质健康成绩、心理健康状况以及教学过程性评价和日常表现情况等，建立学生体质健康跟踪档案，形成本学期以及历年来不同时间轴上的学生个人、班级、年级和全校的电子信息档案。第二，可进行大数据分析。针对学校收集的信息档案，尤其是体质测试成绩、近视筛查结果以及日常表现评价等数据，进行横向和纵向的数据分析。其中，横向数据分析包括学生个人数据对比、全班数据对比、年级数据对比、全校数据分布情况；纵向数据分析包括横向数据分析对象的当年数据、历年来的数据分析对比。通过横向和纵向数据分析来了解不同对象历年来成绩变化趋势，观察该校学生体质健康是否有所提升以及该校学生各项体质健康分布情况。第三，能开展教学过程性智能评价。传统的体育教学评价，主要注重学期的结果性评价，忽视了学生课堂中的过程性评价。但过程性评价可以及时了解学生的阶段性变化，以便教师及时调整学生锻炼计划和方案。因此，教师可应用AI动作识别技术和运动强度监测对学生进行过程性评价。其一，利用AI动作识别技术，及时了解学生的动作模式和动力链传导，使学生更直观地理解动作要领，清楚自身问题；其二，利用便携式运动心率表，监测学生的运动强度、练习密度、最大心率安全报警、平均心率等相关指标，及时了解本节课运动强度安排是否合理，并及时作出调整。第四，可建立家庭锻炼可视化平台。学生平常在校锻炼强度远远不够，为了方便学生锻炼，提高学生体质，教师可根据学生的信息档案、体质健康数据分析结果及在校锻炼计划，制订学生家庭锻炼方案，满足学生不在校期间的自主锻炼需求，实现家校锻炼一体化。智慧体育运动负荷监测系统助力体育教学新课程改革前的体育课过于关注学生的生理负荷而忽视心理负荷，如今的体育教师在课堂上又主要是让学生获得愉快的情感体验，忽略了运动负荷的适宜安排。而在中小学生体育教学中，只有运动负荷和心理负荷保持适宜，才能收到较好的教学效果。因此，是否合理安排运动负荷是影响教学效果的重要因素，建立简便、有效的指标体系对体育课运动负荷进行监控和评价具有重要的现实意义。1.智慧体育运动负荷监测系统智慧体育运动负荷监测系统主要部件包括心率臂带表、数据接收器、显示终端设备、网络传导器、团队充电器等。教师通过显示终端选择上课班级，并按照体育课规范设置课堂目标、课程类型、课程分类、课程名称、课程时间。上课过程中教师通过平板或者大屏幕实时查看学生上课实时心率、实时强度、心率曲线、班级排名、班级实时心率等指标。课程结束后系统会自动生成评价报告，教师可直观地看到班级层面以及学生个人层面的总体的评价。2.智慧体育运动负荷监测与评价操作流程智慧体育运动负荷监测操作流程包括监测和评价两大部分（如下图）。在运动监测前先要做好课堂预案，确定好需要监测的学生，并上传学生的基本信息。课前，给学生按照编号佩戴并启动心率表，测定安静心率，设置课程类型（新授课、复习课、综合课）；课中，屏幕上实时显示学生的心率、运动强度、运动密度、卡路里等多项指标数值，上课教师通过此方法能对上课学生的实时状况一目了然；课后，用Borg量表测量学生本节体育课的自我感觉，记录疲劳强度，测定10分钟后安静心率，并回收心率表。在监测结束后可从后台导出评价报告和评价数据。通过数据呈现，不仅能让学生对自己的运动强度有很好的把控，还能让他们进行互动，提高上课积极性，教师也能根据不同阶段的数据呈现来随时调整自己的教学设计，让课堂更合理、更科学、更完美。3.智慧体育运动负荷监测与评价指标依据《北京市中小学校体育课运动负荷监测与评价通知附方案技术规范》文件制订智慧体育运动负荷监测与评价系统指标，评估教师上课质量及上课要求。基于智慧体育运动负荷监测系统的应用1.课前根据教材特点合理预设运动负荷教师围绕教学目标和教学内容，结合学生实际，安排分组、示范、评价、观摩等，科学组织教学，对运动负荷有一个合理的预设，灵活调控负荷节奏。在安排教材内容时，在课的准备部分，运动负荷宜小，主要是预先提高身体机能的练习，目的在于提高中枢神经系统的兴奋性；在课的基本部分，运动负荷的增加要有起有伏，有节奏地逐步加大运动负荷，在课的中间部分运动负荷达到最大。在课的结束部分，一般选择一些逐步降低运动负荷和活跃身心的练习。2.课中根据学生情况及时调节运动负荷在体育教学中，要通过变换练习的重复次数，延长间歇时间，变换场地的大小、器材的重量、障碍的高度、距离的长短等有效调整负荷。同时，合理安排间歇时间，使肌肉工作与休息交替进行是取得良好练习效果的必要条件。间歇时间的长短应根据负荷的性质和强度以及学生的训练水平确定，合理分组以保证必要的练习重复次数和合理的间歇时间。在课堂教学中经常用到的运动负荷监测方法就是观察法和询问法。教师可以通过平板或者大屏幕实时查看学生上课实时心率屏幕，或者观察学生的脸色、表情、出汗量、反应速度等来判断运动负荷的大小，也可以通过询问学生锻炼后的自我感受来判断学生承受运动负荷的情况。3.课后通过运动负荷评价结果和反馈进行教学反思教师根据运动负荷监测数据的反馈情况对教学内容进行调整，并采取有效措施来调节运动负荷，以求达到最佳的练习效果。通过运动状态或运动负荷数据的监测进行大数据分析，通过多维度的检测与评价，呈现体育课堂效果可视化、信息共享化以及个性化支持，判断参与锻炼的学生运动负荷强度指标，系统地记录与评价学生体育锻炼过程实施及阶段运动负荷强度水平和运动量，可以有效保证日常体育课科学、安全、有效地开展，从而实现对体育锻炼的动态监督，更好地提升中小学体育课堂的质量和实效性。教学实施效果1.全面评估体育教学质量，让体育课数据化、科学化运动负荷监测对教学质量具有监督和评估的作用。运动负荷监测系统让体育课关键指标可视化，解决了传统体育课中运动强度、运动密度等指标无法判断与衡量的问题，让体育课变得数据化，更加科学化。教师可通过实时显示的数据及课后的数据报表评价课堂的整体情况，把握体育课运动负荷的合格率以及整体变化趋势，充分了解教学中的优势和不足，全面评估体育教学的质量和效果，让学生在健康科学的