中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)的整體思考與構(gòu)建
China's school sports wisdom system's overall thinking and building
吳鍵 袁圣敏
摘要：為了切合“健康中國2030”規(guī)劃綱要對學(xué)生運動的要求，本文在互聯(lián)網(wǎng)+體育的基礎(chǔ)上，力圖從頂層設(shè)計上構(gòu)建中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)，助力青少年體育活動促進計劃的實施。中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)主要包括學(xué)生學(xué)校鍛煉、學(xué)生家庭鍛煉、學(xué)生運動競賽、學(xué)生體質(zhì)健康監(jiān)測，教師評課五個方面。其中，運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)通過對學(xué)生的運動數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，達到關(guān)注學(xué)生有效運動的目的；學(xué)生家庭鍛煉指導(dǎo)系統(tǒng)通過對學(xué)生學(xué)校、家庭運動數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)反饋，實現(xiàn)家校間優(yōu)勢互補的互動教育模式；學(xué)生運動競賽分析系統(tǒng)通過賽事管理、球隊管理、賽事數(shù)據(jù)統(tǒng)計，達到激發(fā)青少年參與體育鍛煉的內(nèi)生動力的目的；學(xué)生體質(zhì)健康管理系統(tǒng)通過學(xué)生體質(zhì)健康測試成績反饋，達到促進學(xué)生主動進行鍛煉的自我管理的目的；體育優(yōu)質(zhì)課直播評價系統(tǒng)通過幫助教師課堂教學(xué)評價及時反饋和體育教師優(yōu)質(zhì)課評價的數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)課堂教學(xué)的量化評價。以上各個子系統(tǒng)通過云平臺的連接，形成全國范圍內(nèi)的學(xué)生和教師的大數(shù)據(jù)庫，智能化為學(xué)生匹配課程和鍛煉方案，將真正意義上的中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)落到實處，促進學(xué)生身心健康，提高學(xué)生體質(zhì)，整體推進學(xué)校體育改革。
關(guān)鍵詞：中國學(xué)校體育； 智慧系統(tǒng)； 整體構(gòu)建； 運動監(jiān)測；運動評價
Abstract：Elevant to "healthy China 2030" plan for the requirement of the student movement, on the basis of using the Internet to sports, tries to build China school sports wisdom from the top-level design system, Support the implementation of youth sports promotion programs. The Chinese school sports wisdom system mainly includes five aspects: student school exercise, student home exercise, student sports competition, student physical health monitoring, and teacher evaluation. Among them, the exercise load monitoring system monitors the student's exercise data in real time to achieve the purpose of paying attention to the students' effective exercise; the student's home exercise guidance system provides data feedback to the student's school and family exercise data to achieve interactive education with complementary advantages between home and school. Model; student sports competition analysis system through competition management, team management, and competition data statistics to achieve the endogenous motivation to stimulate young people to participate in physical exercise; student physical health management system through student physical health test results feedback, to promote students to take the initiative The purpose of self-management of exercise; the physical education quality classroom live evaluation system helps teachers to evaluate classroom teaching in a timely manner and to analyze the data of physical education teachers' quality classroom evaluation to achieve quantitative evaluation of classroom teaching. The above subsystems are connected through the cloud platform to form a large database of students and teachers nationwide, intelligently match the curriculum and exercise programs for students, and implement the real Chinese school sports wisdom system to promote the physical and mental health of students , Improve student physique, and promote school physical education reform as a whole.
Key words：China's school sports；wisdom system；overall building；movement monitoring；movement evaluation
“健康中國2030”規(guī)劃綱要指出：“到2030年，青少年學(xué)生每周參與體育活動達到中等強度3次以上，國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)達標(biāo)優(yōu)秀率25%以上”。提高學(xué)生體質(zhì)健康水平作為學(xué)校體育工作重要目標(biāo)，經(jīng)過近十年的不斷努力，初步遏制了自1995年以來的持續(xù)下降趨勢，“止跌”、“向好”態(tài)勢顯現(xiàn)。但是，學(xué)生體質(zhì)健康整體下降趨勢并未得到根本性扭轉(zhuǎn)。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，在新的影響因素作用下，學(xué)生體質(zhì)健康出現(xiàn)了一些新的問題，為了解決學(xué)生體質(zhì)健康中出現(xiàn)的新問題，學(xué)校體育也需要利用一些新的技術(shù)建立新模式，在目前學(xué)生體質(zhì)健康受到廣泛關(guān)注的大環(huán)境下，更好的促進學(xué)生有效運動。
隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，教育行業(yè)的發(fā)展正處于日新月異的改革之中，而教育信息化正在成為這場改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在科技與教育的共同發(fā)展下，信息技術(shù)和體育發(fā)生了碰撞，產(chǎn)生了新的需求和形態(tài)。本研究在此基礎(chǔ)上，提出學(xué)校體育智慧發(fā)展的圖景，旨在通過對學(xué)校體育過程環(huán)節(jié)的整體設(shè)計，全面促進學(xué)生運動過程的有效性和長效性。本文主要闡述中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)的目的和理念、理論基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)模塊等，力圖構(gòu)建中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)，助力體育與健康課程教學(xué)、課外體育鍛煉、課余運動訓(xùn)練、運動競賽、教師教育等內(nèi)容的實施。中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)包括學(xué)生運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)、學(xué)生家庭鍛煉指導(dǎo)系統(tǒng)、學(xué)生運動競賽分析系統(tǒng)、學(xué)生體質(zhì)健康管理系統(tǒng)、體育優(yōu)質(zhì)課直播評價系統(tǒng)五個方面的內(nèi)容。
1. 構(gòu)建中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)的意義
1.1切合新時期中國學(xué)校體育育人功能的要求
全國教育大會上習(xí)近平總書記明確指示：“要樹立健康第一的教育理念，開齊開足體育課，幫助學(xué)生在體育鍛煉中享受樂趣、增強體質(zhì)、健全人格、錘煉意志。”，總書記的指示為我國學(xué)校體育的未來發(fā)展指明了方向。為了實現(xiàn)四位一體的育人目標(biāo)，切合新時期我國學(xué)校體育的新要求，有必要對傳統(tǒng)形式的體育教育形式進行改良，讓體育教育形式更加規(guī)范，而不是流于形式；讓學(xué)生體質(zhì)數(shù)據(jù)與教學(xué)有機銜接，而不是各自為陣；讓學(xué)生能更多的感受到運動的樂趣，而不是“喜歡體育而不喜歡體育課”；讓學(xué)生有能力為自己的健康負責(zé)，而不是被動的完成體育課學(xué)習(xí)。習(xí)近平總書記強調(diào)：“要努力構(gòu)建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系，形成更高水平的人才培養(yǎng)體系?！斌w育的育人功能不容忽視，學(xué)校體育要承擔(dān)起其應(yīng)有的教育功能?；诖吮尘爸?，新時期的學(xué)校體育有了新的互聯(lián)需求，更加智能化的建設(shè)成為其應(yīng)有之義，需要充分運用信息和通信技術(shù)手段，對與學(xué)生健康相關(guān)的各項活動需求做出智慧響應(yīng)的過程，旨在為學(xué)生們健康生活方式的養(yǎng)成帶來新的理念。
1.2 應(yīng)對學(xué)生體質(zhì)健康出現(xiàn)新變化的趨勢
目前社會生活方式的巨大變化，導(dǎo)致中國學(xué)生體質(zhì)健康水平在30年中出現(xiàn)較大變化。一方面，居住、交通環(huán)境的重大改變，導(dǎo)致學(xué)生動態(tài)生活水平降低，青少年體質(zhì)健康水平也隨之下降，其中以力量素質(zhì)和耐力素質(zhì)的下降最為顯著。另一方面，以過度保護為特征的教養(yǎng)方式，剝奪了促進青少年自然生長發(fā)育所必需的運動刺激，最大限度地限制孩子的體育運動和戶外活動，導(dǎo)致學(xué)生缺乏必要的身體活動，造成嚴(yán)重的運動缺乏癥和肥胖癥，2010年的調(diào)研顯示，中國7-22歲青少年肥胖率，城市男女分別為13.3%和5.6%，超重率分別為14.8%和9.9%，達到流行病的程度。然后，學(xué)生屏幕時間增加，久坐不動的靜態(tài)生活方式逐漸形成，減少了青少年獲得持久、足夠的運動樂趣的機會，阻礙了他們養(yǎng)成體育鍛煉的行為習(xí)慣，導(dǎo)致近視的學(xué)生人數(shù)劇增，2014年調(diào)研顯示，近視率小學(xué)、初中、高中和大學(xué)分別達到46%、74%、84%、 86%。如果僅僅依靠學(xué)校體育教育的力量，恐無力應(yīng)對如此多的新問題，因此，能夠調(diào)動社會和家庭力量共同為學(xué)生體質(zhì)健康水平提升貢獻力量則為解決之道。但是，社會環(huán)境和家庭環(huán)境中缺少關(guān)于學(xué)生體質(zhì)提升的相關(guān)知識儲備，因此，中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)同樣肩負著為學(xué)生體育運動提供健康指導(dǎo)的功能。
1.3滿足學(xué)生體育運動過程質(zhì)量監(jiān)測的需求
《關(guān)于強化學(xué)校體育，促進學(xué)生身心健康發(fā)展的意見》中提出要加強體育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測。在學(xué)生運動過程中，除了要監(jiān)測學(xué)生在體育課程中的運動情況，還需要拓展學(xué)生運動的時間和空間，以現(xiàn)代技術(shù)手段促進學(xué)生家庭、社區(qū)鍛煉的有序進行。建立學(xué)生運動全過程的監(jiān)測，健全學(xué)生體質(zhì)健康檔案，確保測試數(shù)據(jù)真實性、完整性和有效性。鼓勵各地運用現(xiàn)代化手段對體育課質(zhì)量進行監(jiān)測、監(jiān)控或?qū)﹂_展情況進行公示。教育部發(fā)布的《關(guān)于加強網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間建設(shè)與應(yīng)用的指導(dǎo)意見》指出教育管理者要善于利用空間開展工作，提高教育治理能力，利用時間、空間開展家校聯(lián)系、教育教學(xué)、綜合實踐、體質(zhì)健康管理和監(jiān)測，創(chuàng)設(shè)教育環(huán)境，推進教育教學(xué)方式變革，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，開展基于數(shù)據(jù)的教育教學(xué)和學(xué)生綜合素質(zhì)評價，實現(xiàn)個性化教學(xué)和精準(zhǔn)化施策，促進教育治理現(xiàn)代化。
2. 中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)
2.1建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論
建構(gòu)主義的基本觀點：兒童的認知結(jié)構(gòu)就是通過同化與順應(yīng)過程逐步建構(gòu)起來，并在“平衡——不平衡——新的平衡”的循環(huán)中得到不斷的豐富、提高和發(fā)展。De Vries et al.（2002）認為，建構(gòu)主義是基于辯證的想法或互動論的發(fā)展過程，孩子通過積極學(xué)習(xí)來促進和提升個人發(fā)展。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)方法認為：提倡在教師指導(dǎo)下的、以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)，學(xué)生是信息加工的主體、是主動建構(gòu)者，而不是外部刺激的被動接受者和被灌輸?shù)膶ο蟆ＶR的建構(gòu)是自然的過程，并且每個人的程度都不一樣。少年兒童更加喜歡對自己感興趣的事物進行探索。建構(gòu)主義作為本文的理論支撐，認為運動過程是基于自己已有的運動經(jīng)驗去建構(gòu)自己的新體會與意義。由此，作為本文的理論支撐，建構(gòu)主義在體育中的本質(zhì)——促進學(xué)生有效運動，從而能更加合理、科學(xué)的指導(dǎo)實際設(shè)計工作。為此，在執(zhí)行的過程中要強調(diào)運動的積極性、建構(gòu)性、累積性、診斷性、反思性、探究性。
在實際的運用過程中，對于教師而言，需要有足夠的資源來滿足學(xué)生對于運動知識的建構(gòu)需求。豐富的優(yōu)質(zhì)資源存放在在線網(wǎng)絡(luò)上，學(xué)生可以自由的取用，用來建構(gòu)自己運動的知識體系。對于學(xué)生而言，他們需要對自己的知識結(jié)構(gòu)體系有更加深刻的認識，決定哪些學(xué)習(xí)內(nèi)容將成為自己學(xué)習(xí)的重點。學(xué)校體育智慧系統(tǒng)的構(gòu)建則是從根本上保障學(xué)生建構(gòu)主義學(xué)習(xí)、運動的需求，為學(xué)生個性化的運動提供技術(shù)支撐和指導(dǎo)。相比較傳統(tǒng)的課堂運動方式，學(xué)生自主運動對形成終身運動習(xí)慣有更大的幫助。
2.2關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論
Texas大學(xué)的George Siemens教授致力于學(xué)習(xí)創(chuàng)新和網(wǎng)絡(luò)知識研究，提出了一種與21世紀(jì)的需求相一致的學(xué)習(xí)理論——關(guān)聯(lián)主義。其核心是探討學(xué)習(xí)、工作經(jīng)驗之間的關(guān)系（2003）[1]。關(guān)聯(lián)主義是一種學(xué)習(xí)假說，主要強調(diào)社會角色和文化之間的連接。在這種情形下，關(guān)聯(lián)主義提出把知識結(jié)構(gòu)視為一個認知結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)是一個探索的過程（2015）[2]。該理論認為（Siemens，2005）：學(xué)習(xí)是處于我們生活的網(wǎng)絡(luò)中，知識的核心要素不斷遷移的一個過程，學(xué)習(xí)就是將不同的信息集合進行連結(jié)，這些連結(jié)可以讓我們有機會學(xué)到更多的知識；這些關(guān)系(或連結(jié)) 比我們自身掌握的知識還要重要[3]。該理論的核心概念有網(wǎng)絡(luò)、關(guān)系、連結(jié)、節(jié)點等( Siemens，2005) 關(guān)聯(lián)主義的提出切合了現(xiàn)階段越來越廣泛的大規(guī)模教學(xué)，但也如Siemens所說，現(xiàn)階段的大數(shù)據(jù)技術(shù)在快速發(fā)展，也許今天還覺得新的事物到明天就變成落后的事物，但至少現(xiàn)階段是適用的。非正式學(xué)習(xí)，多領(lǐng)域交叉學(xué)習(xí)，新技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)打破以前的學(xué)習(xí)理論存在的環(huán)境，出現(xiàn)新的局面。在體育運動領(lǐng)域，學(xué)生利用新技術(shù)進行碎片化時間的運動，學(xué)生可以根據(jù)自身需要的知識選擇特定的知識點連成一個網(wǎng)絡(luò)，運動能力的提升可以是技能的學(xué)習(xí)也可以是體能的提升，而節(jié)點不僅僅限于特定的內(nèi)容，整個過程都處于一個變化的過程之中。本文認為關(guān)聯(lián)主義也是學(xué)校體育智慧系統(tǒng)發(fā)展起來的理論支撐。
2.3交疊影響域理論
霍普金斯大學(xué)愛普斯坦（Epstein）教授提出Over lapping Spheres of Influence理論，該理論認為影響兒童學(xué)習(xí)和發(fā)展的區(qū)域，從廣義上講，包括家庭部分、學(xué)校部分、社區(qū)同伴群體部分；從狹義上講，主要包括家庭和學(xué)校部分。這些區(qū)域經(jīng)過彼此之間的相互作用產(chǎn)生重疊區(qū)，單獨的區(qū)域也可能彼此分離，獨立對學(xué)生產(chǎn)生影響。家庭、學(xué)校和社區(qū)三個主體，他們的行動既有跨界到對方領(lǐng)也存在獨立部分，從而對兒童成長產(chǎn)生交互疊加的影響[4]。內(nèi)部的影響為父母、孩子、教育者等各位要素成員之間的個人關(guān)系中，可能積極或消極地影響孩子的學(xué)習(xí)和發(fā)展。外部影響主要來自兩個層面：學(xué)校等機構(gòu)層面和外部個人層面，學(xué)校等機構(gòu)的影響可能來自學(xué)校邀請學(xué)生的家庭參加學(xué)?；顒?。外部個人層面的影響可能來自家長和教師共同作用下對于不同學(xué)生的教學(xué)情況進行討論。交疊影響域理論還為家校合作實踐提供了動力機制，解釋了為什么家長愿意參與到子女的教育中去，教師為何會在學(xué)校教育中接納家長參與等跨界行為。本文研究家庭和學(xué)校交疊影響域內(nèi)部模型如圖1所示。
F表示家庭，C表示子女，S表示學(xué)校，P表示家長，T表示教師相互作用。
說明：此圖只是完全模型的家庭、學(xué)校相交部分。
圖 1 交疊影響域內(nèi)部模型[5]
學(xué)生處于交疊影響域的中心地位。Epstein（2013）研究表明在交疊影響域中，學(xué)校起到主導(dǎo)作用，可以促進與家庭和社區(qū)的交流互動，在交流方式和內(nèi)容上進行安排計劃[6]。家庭因素的影響受到學(xué)生意愿和學(xué)校行為的影響，只有讓學(xué)校認識到家長參與的重要性，認識到兒童和家庭的個體差異，積極地謀求來自家庭的參與，并營造一個家庭參與受歡迎的氣氛時，才能發(fā)揮家庭因素的作用。同時，家庭會強調(diào)學(xué)校、家庭作業(yè)以及開展培養(yǎng)學(xué)生技能和成功體驗活動的重要性、并在促進子女學(xué)習(xí)方面積極支持教師的工作，使子女在家庭也像在校學(xué)生那樣表現(xiàn)。學(xué)生家庭鍛煉是學(xué)校體育智慧系統(tǒng)的拓展和延續(xù)，以往一直強調(diào)的學(xué)生家庭鍛煉在此有了進行的載體和動力機制。拓展了學(xué)生運動的時間和空間。有了數(shù)據(jù)的互聯(lián)，學(xué)生在不同時間、空間的運動數(shù)據(jù)可以實時記錄、評價與反饋。
3. 中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)的構(gòu)建路徑
本研究聚焦于學(xué)生運動全過程，融合信息化技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)，以全面促進學(xué)生體質(zhì)健康水平提升為目標(biāo)，為中小學(xué)生有效運動提供數(shù)字化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源分析、診斷、共享。以期為學(xué)生個人、學(xué)生家長、體育教師、各個學(xué)校、不同區(qū)域、提供各項數(shù)據(jù)支持。根據(jù)實地調(diào)研和問卷調(diào)查進行需求分析，借鑒國際上較為先進的經(jīng)驗，嘗試?yán)酶鞣胶狭ψ饔糜趯W(xué)生運動中的不同環(huán)節(jié)來促進學(xué)生運動。
3.1整體架構(gòu)
中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)整體設(shè)計了包含學(xué)生運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)、學(xué)生家庭鍛煉指導(dǎo)系統(tǒng)、學(xué)生運動競賽分析系統(tǒng)、學(xué)生體質(zhì)健康管理系統(tǒng)、體育優(yōu)質(zhì)課直播評價系統(tǒng)在內(nèi)的五個部分。
學(xué)生體質(zhì)健康管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對學(xué)生體質(zhì)健康狀況進行分析、管理，總體按照《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》建立學(xué)生體質(zhì)健康檔案，對學(xué)生個體體質(zhì)健康數(shù)據(jù)進行分析；學(xué)生運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)運用現(xiàn)代運動監(jiān)測技術(shù)對學(xué)生學(xué)校體育運動情況進行監(jiān)測，可以實現(xiàn)對體育課堂教學(xué)數(shù)據(jù)進行可視化實時展示；學(xué)生運動競賽分析系統(tǒng)可以實現(xiàn)對學(xué)生課后體育競賽提供賽事編排支持和數(shù)據(jù)管理分析，幫助體育教師對學(xué)生運動員進行選材，幫助學(xué)校運動隊進行賽事數(shù)據(jù)分析；學(xué)生家庭鍛煉指導(dǎo)系統(tǒng)可以實現(xiàn)對學(xué)生家庭運動情況進行監(jiān)測，根據(jù)學(xué)生體質(zhì)健康測試情況和運動監(jiān)測的情況進行相對應(yīng)的家庭鍛煉指導(dǎo)，激勵學(xué)生積極參加身體鍛煉，促進青少年身心健康成長；體育優(yōu)質(zhì)課直播評價系統(tǒng)可以實現(xiàn)對教師教學(xué)教案和課堂過程進行在線評價與研討，為深化學(xué)校體育教學(xué)改革提供強大的數(shù)據(jù)支持，從而有效推動各地學(xué)校的體育工作；學(xué)生健康體能教學(xué)訓(xùn)練體系主要包括促進學(xué)生與健康相關(guān)體能提升的練習(xí)內(nèi)容指導(dǎo)，包含有一整套的練習(xí)視頻，針對學(xué)生較為薄弱的環(huán)節(jié)進行有針對性的訓(xùn)練指導(dǎo)。
3.2數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)
基于大數(shù)據(jù)的中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)是一項基于實時運動監(jiān)控系統(tǒng)、體質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)與學(xué)生有效運動方案相結(jié)合的智能系統(tǒng)。中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)的數(shù)據(jù)平臺可以實現(xiàn)全國學(xué)生數(shù)據(jù)的監(jiān)測與分析。系統(tǒng)整體包括四級數(shù)據(jù)系統(tǒng)，第一級數(shù)據(jù)由學(xué)生個體的數(shù)據(jù)構(gòu)成，第二級數(shù)據(jù)面向校級用戶開放，第三級數(shù)據(jù)面向區(qū)域教育管理用戶開放，第四級數(shù)據(jù)則面向全國學(xué)生數(shù)據(jù)管理者甲方，逐級向上構(gòu)成中國學(xué)生的大數(shù)據(jù)平臺。如下圖2所示。
圖2 中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)的數(shù)據(jù)平臺
通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)挖掘、智能穿戴設(shè)備、人工智能等新技術(shù)的融和，構(gòu)建新一代學(xué)校體育智慧系統(tǒng)，實現(xiàn)省、市、區(qū)級優(yōu)質(zhì)資源之間的互聯(lián)，提升學(xué)生體育鍛煉的質(zhì)量，提升健康管理水平。在整體的使用過程中，最大程度的滿足個性化、過程性的運動需求，結(jié)合不同年齡階段學(xué)生身體素質(zhì)狀況及各項素質(zhì)發(fā)展敏感期情況，設(shè)計、錄制運動視頻，基于學(xué)生體質(zhì)健康數(shù)據(jù)的分析與診斷，結(jié)合運動負荷監(jiān)測數(shù)據(jù)跟蹤，利用人工智能技術(shù)針對地區(qū)、學(xué)校、年級、班級、學(xué)生薄弱項，完善學(xué)生運動形成性評價，以運動評價來促進學(xué)生運動；最后，利用運動監(jiān)測和運動評價結(jié)果數(shù)據(jù)對學(xué)生進行運動干預(yù)，探索出一條融和運動監(jiān)測、運動評價、運動反饋的學(xué)生有效運動模式。最終達到安全、有效、實效、科學(xué)鍛煉的目的。
4. 中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)的內(nèi)涵與結(jié)構(gòu)
4.1學(xué)生運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)
學(xué)生有效的運動成為體育教育領(lǐng)域改革向前發(fā)展不斷探究的熱點，其中，對學(xué)生運動進行監(jiān)測成為研究中至關(guān)重要的部分。傳統(tǒng)的體育教學(xué)環(huán)境中，教師監(jiān)測和評價活動的開展存在一定障礙，體育教師精力有限，很難做到在帶領(lǐng)學(xué)生參加運動的同時關(guān)注每個學(xué)生運動過程。然而，運動監(jiān)測又是對學(xué)生運動過程進行評價，促進學(xué)生運動能力發(fā)展和有效鍛煉不可或缺的部分。在關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上構(gòu)建學(xué)生運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)，學(xué)生利用新技術(shù)監(jiān)測運動過程，將自身的變化與環(huán)境的變化相連接，學(xué)生可以根據(jù)自身情況來選擇下一步的運動方案。在體育課堂教學(xué)和體育鍛煉過程中，通過監(jiān)測學(xué)生運動實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，學(xué)生可以獲得自己運動心率反饋，教師可以獲得學(xué)生整體運動反饋與預(yù)警，運動強度沒有達到自身能力水平的同學(xué)可以繼續(xù)挑戰(zhàn)，學(xué)生運動能力的提升節(jié)點不僅僅限于特定的內(nèi)容，整個過程都處于變化之中。從整體上來說，運動監(jiān)測的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在真實性、過程性、客觀性、可視化、自動化五個方面。
通過對于運動監(jiān)測系統(tǒng)的需求進行分析，根據(jù)需求設(shè)計本運動監(jiān)測系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖3所示，設(shè)計的思路是由運動監(jiān)測設(shè)備從學(xué)生處獲得心率數(shù)據(jù)信息，心率信號由無線通信技術(shù)Hub集成、再由接收端進行信息的計算，云存儲平臺存儲數(shù)據(jù)信息之后返回處理之后的數(shù)據(jù)信息。
圖 3 運動監(jiān)測系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖
學(xué)生運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)的功能主要包括以下三個方面：
（1）運動監(jiān)測。對學(xué)生在運動過程中的心率變化進行實時監(jiān)測和實時顯示[7]，系統(tǒng)滿足對多名運動的學(xué)生進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，結(jié)果可以快速展示。并且結(jié)果可以快速匯總，是對數(shù)據(jù)存儲、分析功能的需求。
?。?）實時顯示。對采集的大量實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，要求及時呈現(xiàn)給教師并且給予學(xué)生以運動反饋，是對實時計算、實時顯示功能的要求；對于超過運動強度的學(xué)生進行預(yù)警，雖然這是運動心率監(jiān)測系統(tǒng)輔助安全功能，但是能幫助運動者及時發(fā)現(xiàn)運動風(fēng)險，有助于調(diào)整運動行為，是對運動監(jiān)測預(yù)警功能的要求[8]。
（3）監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲。大量數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用是對學(xué)生運動監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲功能的要求；從海量數(shù)據(jù)中進行數(shù)據(jù)的查找，獲得數(shù)據(jù)分析和呈現(xiàn)，是對系統(tǒng)搜索功能的要求。
學(xué)生運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)的使用過程中，教師可以獲得學(xué)生運動總體情況，也可以重點關(guān)注一位學(xué)生的運動情況。學(xué)生運動過程結(jié)束之后，監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)課堂上收集到的學(xué)生運動監(jiān)測數(shù)據(jù)自動生成班級、個人統(tǒng)計表。顯示運動目標(biāo)整體達成率與個人達成率[9]。
因為運動監(jiān)測反饋最大的優(yōu)勢在于實時性， 教育大數(shù)據(jù)可視化分析最為重要的目的是考慮如何讓使用者更好的理解，幫助引發(fā)思考，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的規(guī)律[10]。本研究設(shè)計旨在發(fā)揮監(jiān)測的激勵和反饋功能，使小年齡段的學(xué)生能受到更多外界的動機激勵，大年齡段的運動者可以根據(jù)自己的運動狀態(tài)和運動目的，養(yǎng)成自助鍛煉的行為習(xí)慣。
4.2學(xué)生家庭鍛煉指導(dǎo)系統(tǒng)
長期以來，學(xué)生體育鍛煉得不到應(yīng)有的重視和有效指導(dǎo)，缺失不僅僅是在校園中，也缺失在家庭教育里。為了解決家庭和學(xué)校體育教育脫節(jié)的現(xiàn)實問題，本研究擬借助現(xiàn)代信息技術(shù)用來加強教學(xué)反饋通道，使反饋信息數(shù)據(jù)化、程序化，提供的信息豐富深入，處理快速[11]，為學(xué)生課余體育活動的追蹤、診斷、調(diào)控和管理決策提供現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)條件理論。信息技術(shù)融入學(xué)生運動過程，為運動效果的量化提供可能，讓各運動主體的交流得到提升，可以實現(xiàn)家校間的主動交往、信息反饋、優(yōu)勢互補的互動教育模式[12]。本文在交疊影響域理論的基礎(chǔ)上構(gòu)建學(xué)生運動家校聯(lián)合反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)把家庭體育鍛煉和學(xué)校體育鍛煉過程進行銜接，擴展了學(xué)生鍛煉的時間與空間，同時也把二者的影響因素相互融合，效益最大化。系統(tǒng)主要包括學(xué)生運動情況診斷和運動方案指導(dǎo)兩方面的功能，主要使用者為體育教師和學(xué)生家長。
?。?）學(xué)生運動情況診斷。主要根據(jù)學(xué)生在學(xué)校鍛煉的情況進行評估，家長可以獲得學(xué)生運動數(shù)據(jù)反饋，學(xué)生運動情況診斷數(shù)據(jù)主要包括運動量、運動強度、運動時間、運動能量消耗等。學(xué)生家庭鍛煉指導(dǎo)系統(tǒng)可以實現(xiàn)學(xué)生個性化的診斷，為進行家庭鍛煉指導(dǎo)提供依據(jù)，讓家庭鍛煉活動更加適合每位學(xué)生，補充學(xué)生在學(xué)校鍛煉中的不足部分。
?。?）學(xué)生運動方案指導(dǎo)。在學(xué)生運動反饋和運動情況診斷的基礎(chǔ)上，根據(jù)建構(gòu)主義的理論基礎(chǔ)，以學(xué)生自身發(fā)展為中心，根據(jù)學(xué)生已有的運動能力和運動強度承受能力進行運動指導(dǎo)。在建構(gòu)主義的環(huán)境中給予學(xué)生過程性的指導(dǎo)，可以讓學(xué)生更多的掌握運動主動性，更加符合學(xué)生個人的運動目標(biāo)、運動習(xí)慣。不同學(xué)生的運動有不同的目標(biāo)，因此有必要根據(jù)學(xué)生個性化的目標(biāo)提出解決方案。
圖 4 學(xué)生運動目標(biāo)設(shè)定選擇模型
構(gòu)建學(xué)生運動反饋家校互動聯(lián)合機制，結(jié)合學(xué)生實際情況，提出包含運動干預(yù)和營養(yǎng)膳食的多維發(fā)展方案，學(xué)校、家庭聯(lián)動的多維發(fā)展策略和基于現(xiàn)代信息技術(shù)的監(jiān)測、評價、管理等多維監(jiān)管機制，從而推動以健康、積極生活方式為核心的學(xué)生家庭鍛煉指導(dǎo)。
4.3學(xué)生運動競賽分析系統(tǒng)
在關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論的視角下，運動競賽環(huán)境也是學(xué)生運動、學(xué)生成長過程中不可或缺的一部分。把競賽真正扎扎實實的開展起來，這不只是為了提高競技水平，而是因為這是體育育人的必由之路。但是，現(xiàn)階段，學(xué)生運動競賽的開展還面臨一些問題，例如：賽事組織流程繁瑣、身份認證困難、賽事數(shù)據(jù)化存檔等，局限了學(xué)生運動競賽活動的開展。針對學(xué)校在開展運動比賽的過程中遇到的困難，學(xué)校體育智慧系統(tǒng)中的學(xué)生運動競賽分析系統(tǒng)致力于構(gòu)建一個統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)賽事管理和交流平臺，實現(xiàn)學(xué)校、教練、學(xué)生和家長等不同角色之間無縫的賽事信息交流，對加強學(xué)校賽事的管理、提升學(xué)校賽事的社會關(guān)注度、打造健康的校園賽事環(huán)境具有十分積極的意義。學(xué)生運動競賽分析系統(tǒng)中的學(xué)生數(shù)據(jù)與學(xué)生體質(zhì)健康的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，針對學(xué)生運動員的競技體能提升設(shè)置專門的模塊，形成學(xué)生運動數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫。學(xué)生運動競賽系統(tǒng)主要包括三個部分的內(nèi)容：（1）賽事管理部分；（2）球隊管理部分；（3）賽事數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析部分。
（1）賽事管理部分。賽事管理模塊提供創(chuàng)建、發(fā)布比賽，自動或手動安排賽事對戰(zhàn)順序等功能。各學(xué)?？梢圆榭磪^(qū)域內(nèi)的聯(lián)賽信息進行報名申報，通過點擊狀態(tài)為報名中的聯(lián)賽名稱，查看各學(xué)校的報名情況。普通用戶也可查看聯(lián)賽的概況，如顯示報名球隊總數(shù)、球員總數(shù)、球隊總數(shù)、進球總數(shù)、進球隊員總數(shù)。能夠幫助賽事組織者更加智能化的進行比賽的組織管理，也能讓體育賽事在更多的學(xué)校開展起來。
?。?）球隊管理部分。球隊管理部分可以實現(xiàn)創(chuàng)建球隊，添加球員，查看、報名聯(lián)賽，查看某個球隊的具體對陣信息以及對陣結(jié)果、日期等，查看球隊積分榜，聯(lián)賽的排名，進失球等功能。能夠使教師日常比賽教學(xué)工作得到最大程度上的效率提升。
（3）賽事數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析部分。賽事數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析部分可以通過賽事系統(tǒng)采集的賽事數(shù)據(jù)，如賽事精彩瞬間，聯(lián)賽概況（包括聯(lián)賽各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)），積分榜，射手榜，助攻榜，賽程表，賽況簡報，比賽結(jié)果等進行匯總分析，數(shù)據(jù)結(jié)果反饋均可以及時反饋給學(xué)生家長和教師，也可以對比賽結(jié)果進行發(fā)布。賽事分析部分的數(shù)據(jù)，可以進行深入挖掘，通過對累計到一定數(shù)量的比賽進行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，可以初步篩選出優(yōu)秀運動員，進行后續(xù)的針對性培養(yǎng)、訓(xùn)練。
4.4學(xué)生體質(zhì)健康管理系統(tǒng)
我國青少年體質(zhì)健康調(diào)研，至今持續(xù)30余年，形成一整套完整的向上匯報秩序，然而，學(xué)生個體卻無法將自己日常鍛煉行為很好的與測試數(shù)據(jù)進行銜接，也無法獲得相應(yīng)的鍛煉指導(dǎo)。依據(jù)關(guān)聯(lián)主義理論的基礎(chǔ)，學(xué)生運動環(huán)境會影響學(xué)生的運動行為，學(xué)生體質(zhì)健康測試成績和學(xué)生體育中考成績是學(xué)生運動大環(huán)境中重要的一環(huán)，因此，需要建立起正向的環(huán)境導(dǎo)向。針對學(xué)生行為習(xí)慣、生活方式變化帶來的體質(zhì)健康的新變化，我們認為建立一套融和學(xué)生運動監(jiān)測、群體和個體體質(zhì)健康狀況診斷、運動反饋的系統(tǒng)是十分重要的。通過對體質(zhì)弱化狀態(tài)進行分析、監(jiān)控并發(fā)出預(yù)警，同時產(chǎn)生一種家?；拥臋C制，使學(xué)生自發(fā)的鍛煉能夠從中得到激勵，通過對個體體質(zhì)健康信息的具體預(yù)警，促進學(xué)生對體質(zhì)健康的關(guān)注，促進學(xué)生從心理上產(chǎn)生健康危機意識，從而產(chǎn)生改善體質(zhì)健康的緊迫感和危機感，促進主動進行鍛煉的自我健康管理[13]。最后，通過采集的體質(zhì)健康大數(shù)據(jù)進行分析，找出現(xiàn)階段學(xué)生體質(zhì)健康變化的規(guī)律，反過來促進學(xué)校體育教學(xué)。學(xué)生體質(zhì)健康管理系統(tǒng)旨在對現(xiàn)有的全國體質(zhì)健康監(jiān)測進行功能的完善，形成一個全面、有效的反饋機制來促進學(xué)生進行體育鍛煉，讓體質(zhì)健康監(jiān)測從“宏觀群體”研究走向“微觀個體”，讓學(xué)生體質(zhì)健康數(shù)據(jù)的反饋能夠落到實處。
就區(qū)域性數(shù)據(jù)而言，運用大數(shù)據(jù)的可視化展示平臺，利用地理信息系統(tǒng)，對全國的學(xué)生數(shù)據(jù)進行分析?？梢詫W(xué)生的個人體質(zhì)健康數(shù)據(jù)，根據(jù)年齡段、地區(qū)的情況進行對比分析，各項數(shù)據(jù)進行分析，以達到實時監(jiān)測學(xué)生體質(zhì)健康的目的。對于成績優(yōu)秀的學(xué)校、成績提升快的學(xué)校、成績有下降的學(xué)校進行排名。
就學(xué)生個體數(shù)據(jù)而言，從學(xué)生健康體能提升的視角著手，力求在學(xué)生體能素質(zhì)提升的問題上轉(zhuǎn)換思路，結(jié)合國內(nèi)外先進的健身及運動方法和理念，提出一系列有利于青少年健康體能發(fā)展的鍛煉方法，開發(fā)一整套遵循青少年生長發(fā)育規(guī)律、適合在學(xué)校體育課堂上組織教學(xué)的新的體能訓(xùn)練方法----青少年健康體能內(nèi)容體系。每天學(xué)生進行一小時的健康體能運動，運動完之后教師把每日監(jiān)測的學(xué)生在校的運動情況進行反饋，讓家長和學(xué)生對每天的運動有清楚的了解，以提升家庭鍛煉的針對性。運動干預(yù)方案可以根據(jù)不同學(xué)校的實驗學(xué)校的實際情況，研究設(shè)計出健康體能訓(xùn)練的練習(xí)內(nèi)容、方法、頻率、次數(shù)、時間、負荷和注意事項的運動方案。有效、有針對性的提高學(xué)生體質(zhì)健康水平。
4.5體育優(yōu)質(zhì)課直播評價系統(tǒng)
教師是學(xué)生運動過程中非常重要的部分，承擔(dān)著教學(xué)、監(jiān)督的任務(wù)。但是，體育教師自身的提升和發(fā)展一直是學(xué)校體育中存在的難點問題。其中，全國范圍內(nèi)各級體育優(yōu)質(zhì)課的評價在很大程度上影響著學(xué)校體育教育的發(fā)展，起著“風(fēng)向標(biāo)”的作用。然而，在實際應(yīng)用層面“評課靠經(jīng)驗”的問題一直都存在，體育優(yōu)質(zhì)課的評價很大程度上受到主觀因素的影響。依據(jù)關(guān)聯(lián)主義理論的提示，體育教師教學(xué)能力提升有助于為學(xué)生創(chuàng)造良好運動環(huán)境和運動機會。因此，我們著眼于通過體育優(yōu)質(zhì)課的評價來整體提升體育教師的教學(xué)能力，使體育教師能有更多的展示和學(xué)習(xí)機會。體育優(yōu)質(zhì)課直播評價系統(tǒng)設(shè)計的目的主要有兩個方面：實現(xiàn)教師課堂教學(xué)評價的及時反饋；為體育教師優(yōu)質(zhì)課評價提供數(shù)據(jù)輔助評價。
首先，對于體育課堂實時評價方面而言，系統(tǒng)能使體育教學(xué)過程朝著科學(xué)化的目標(biāo)前進，客觀的教學(xué)評價可以幫助教師獲得體育課堂教學(xué)中的數(shù)據(jù)，以便教師對自己教授的體育課程進行相應(yīng)的改進和優(yōu)化[14]。
其次，對于體育優(yōu)質(zhì)課的評價，評課教師可登錄管理系統(tǒng)，進行遠程網(wǎng)絡(luò)實時觀摩，觀摩后能進行網(wǎng)絡(luò)評課，評課過程中可以顯示出運動指標(biāo)，并能自主選擇查看當(dāng)前上課的任一學(xué)生或是班級的各項統(tǒng)計信息。系統(tǒng)提供主觀打分項目和客觀打分項目（如是否達到目標(biāo)運動強度和運動密度等），由評課教師根據(jù)情況打分。教師通過使用體育優(yōu)質(zhì)課直播評價系統(tǒng)可以有效提升自己的教學(xué)能力，同時也是為學(xué)生運動提供良好的外部影響因素，最終促進學(xué)生運動能力的發(fā)展。
5. 研究局限性
本研究雖然一驚進行前期的開發(fā)性研究，但部分研究內(nèi)容還只是針對現(xiàn)階段學(xué)校體育現(xiàn)狀進行的初步探索，從頂層設(shè)計的角度進行設(shè)計和規(guī)劃，還有許多內(nèi)容需要更深層次的研究與分析。就已經(jīng)構(gòu)建完成的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫而言，學(xué)生整體運動評價模型的構(gòu)建數(shù)據(jù)樣本量有限，對不同運動項目的監(jiān)測數(shù)據(jù)有缺失，因此對運動項目的細分還不夠全面，需要研究團隊下一步在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，大量收集學(xué)生運動數(shù)據(jù)，對原有的學(xué)生運動評價模型進行豐富。在實踐的過程中充分發(fā)揮運動評價反饋的激勵作用，以此促進運動動機的行成與維持。
6. 結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)的進步，體育教育信息化的進程明顯加快，中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)的藍圖逐漸形成?；趯崟r監(jiān)控系統(tǒng)與體育教學(xué)的結(jié)合，智慧課堂的出現(xiàn)能幫助體育教師實現(xiàn)體育課堂的智能監(jiān)控與反饋，能讓學(xué)生得到自己運動反饋情況，極大地促進學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的需要，同時也有利于促進學(xué)生體育鍛煉的持續(xù)性，真正朝著實現(xiàn)體育教育的實效、高效、長效、后效發(fā)展。下一階段本研究將繼續(xù)擴大數(shù)據(jù)收集和反饋，形成長效機制和大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，通過云平臺的連接，最終形成全國范圍內(nèi)龐大的學(xué)生體育鍛煉數(shù)據(jù)平臺，自動匹配課程和鍛煉方案，將真正意義上的中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)落到實處。
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