科技赋能体育教学初探索

摘  要：随着“双减”政策、“新体育中考”政策和“促进信息化体育教学”相关政策的出台，结合本校学生体质健康现状，北京市第五十五中学在中国教育科学研究院“智慧体育”课题组的引领下，以健康体能为科学锻炼理论支撑、以“天天练、天天跳、天天跑”为主要锻炼内容、以全天负荷监测为评价手段的锻炼模式，让学生科学锻炼、科学跳绳和科学健跑。本文主要针对学校开展的锻炼模式和全天监测系统的数据呈现形式进行介绍。

关键词：全天监测;健跑;体质提升

中图分类号：G633.96    文献标识码：B    文章编号：1005-2410（2022）04-0041-03

2016年5月，国务院办公厅下发的《关于强化学校体育促进学生身心健康全面发展的意见》中提出若干条有关科技赋能学校体育的意见，包括加强体育教学质量监测、融合大数据技术与信息化技术打造智慧体育课堂等，希望在新时代背景下，一线体育教师打破传统教学思维，敢于尝试科技产物赋能学校体育，让更多科技产物服务于学校体育，减轻教师负担，提高学生锻炼科学性和参与兴趣，让更多学生主动思考、自主评价，以学生为主体，全面提高学生的教育认知、自我能力认知以及对锻炼内容的理解，最终全面提高学生的体质健康水平。

为顺应信息科技赋能学校体育的时代要求，北京市第五十五中学开启“天天练、天天跳、天天跑”的锻炼模式，并选取初中三个年级学生进行全天负荷监测。通过全天数据监测，反馈“天天练、天天跳、天天跑”的锻炼效果，及时调整完善锻炼方案。

一、研究实施方案

（一）研究目的和意义

研究第一阶段，学校主要从两个方面进行实践研究。

第一，借助体育科技的力量赋能体育教学。在全校可运动范围内布置智慧体育校园全天监测系统，并为初中一年级、二年级、三年级学生共计663名学生佩戴运动心率臂带表，通过监测系统实时监测学生在校期间的所有运动负荷指标，希望通过监测了解学生的实际锻炼效果和强度以及评价反馈教师安排的教学设计，给学生锻炼和教师指导提供有效的数据支撑。

前期在全校进行全天监测“天天健跑接收器和天线”的设备安装，测验成功后，每次锻炼时无需再进行任何操作，只需学生全天佩戴运动心率臂带表，并保证臂带表电量和开机状态即可。在校期间，学生按照学校体育活动进行锻炼，同时接收器如同小型电脑，通过天线采集到学生心率臂带表的数据信息，保存到云端，即完成锻炼数据采集，并形成数据供教师和学生参考评价。

第二，依据健康体能方案丰富锻炼内容。为增强学生体质健康水平与提高学生的参与兴趣和积极性，学校将学生在校锻炼模块划分为三个模式：其一为“天天练”模块，该模块主要针对初一学生在校期间的体育课、课间操和课后服务，融入健康体能锻炼内容，提高学生的综合素质;其二为“天天跳”模块，主要针对初二学生在校期间进行各种跳绳练习，提高学生的心肺耐力、上下肢协调性和力量素质;其三为“天天跑”模块，主要针对初三学生，在具备一定基础体能素质后，提高学生的心肺功能和体育中考项目成绩。随着学生对运动强度的适应，教师可不断改变运动强度和锻炼难度，还可以根据年级增长改变锻炼主题，提高学生锻炼的挑战性。

（二）研究内容

1.“天天练”及全天运动负荷监测

“天天练”锻炼模式主要针对初一学生，是指以体育教学为主线，以健康体能为辅助，包含在校期间的所有运动时期——体育课、课间操和课后服务以及学生课间自主运动阶段，都融入健康体能锻炼内容，全面发展学生的基础体能素质，提高学生的综合身体素质能力，并同时进行全天负荷监测。佩戴心率臂带表的学生，即可得到全天不同时间段、不同锻炼内容的运动负荷监测数据。监测数据指标包括平均心率、最大心率、平均强度、练习密度、有效锻炼密度、消耗卡路里等（表1）。

2.“天天跳”及全天运动负荷监测

“天天跳”主要针对初二学生，是指进行各种形式的跳绳练习，利用智能跳绳仪器，记录每名学生每天跳绳的次数、频率、时间、消耗卡路里。希望通过天天跳绳，提高学生跳绳成绩、下肢力量和弹跳力以及上下肢协调和心肺功能。

3.“天天跑”及全天运动负荷监测

“天天跑”主要针对初三学生，是指学生佩戴运动监测表带进行跑步练习，通过监测表带，了解学生跑步过程中的步数、消耗卡路里、配速、跑步时间、平均心率、运动强度、有效锻炼时间。希望通过天天健跑练习，为体育中考奠定基础，提高学生的心肺功能和耐久跑成绩。

二、全天监测系统的教学应用

（一）“天天练”体育课监测模式应用

传统体育课学生锻炼效果评价单一、缺乏教师教学评价体系，教师不了解学生的锻炼效果，只能通过直观观察和询问，评价方式主观性较强，容易造成一些不必要的意外损伤。因此，学校使用全天监测系统，了解学生体育课的运动效果，教师可根据实时的运动负荷指标数据调整运动负荷安排，并在课后分析教学内容和负荷变化之间是否与预期安排相符合。

一周体育课程记录汇总情况包括记录上课日期和时间、年级班级、上课人数、出勤率、授课内容和授课类型（新授课、复习课）。教师每节课的授课信息都会在平台显示，学校可以实时了解体育课现状，建立学校体育管理档案，为教师教学研究和教学评价提供真实有效的数据。

体育课体能课程的数据监测指标主要分为五个模块（图1），第一模块为班级基本运动信息，包括平均心率、运动强度、有效运动时间、步数、卡路里等具体数据指标。第二模块为出勤统计情况，根据学生佩戴全天监测心率臂带表开启数量决定，该模块是建立在前期班级姓名、性别登记导入基础之上而呈现的内容。第三模块为达标统计情况，指在本节体育课上平均心率大于120次/分的学生数量。第四模块为运动负荷曲线图，并分别展示全班、男生、女生整节课40分钟负荷曲线形式，可直观看到准备部分、基本部分和放松部分不同阶段的运动心率变化。第五模块为平均心率统计，包括全班所有学生的平均心率，及时了解学生实时状态，出现最大心率预警时，调整训练负荷和间歇。

根据第一阶段全天监测的数据发现，一节课的运动负荷最高峰并不是出现在本节课的主体部分，通常会出现两个心率高峰值，分别在热身部分和课课练部分，并且热身部分的高峰值要更高于课课练部分的心率，反而主体部分的运动心率普遍偏低，与拉伸放松部分心率相同，处于本节课心率最低值。这一结果与预想的锻炼效果恰恰相反。针对第一阶段的数据反馈情况，也给一线体育教师提供了有效的评价和反思：学校教师认为主体部分出现心率偏低与教师的组织形式不合理、讲解时间过多、学生锻炼时间较少、分组练习时实际参与练习学生少、原地等待时间过长等因素相关。因此，根据教学内容安排和全天监测数据反馈，在今后教学当中，应该改善教学组织形式和教学方式，教师应精讲多练、增加实际参与锻炼的学生人数和时间，减少学生原地等待练习时间等，及时调整教学形式和内容，从而有效提高学生锻炼效果。

一节体能课运动负荷监测数据包括全班每名学生平均心率、运动强度、有效运动时间、步数和卡路里的数据对比，可有针对性地观看每名学生的所有数据指标，全方面地分析学生的实际情况。

（二）“天天练”课间操监测模式应用

以往传统武术课间操强度低、固定动作、枯燥无味，为提高学生的锻炼兴趣和针对性，在中国教科院健康体能课题组的引领下，学校在“天天练”课间操模块进行创编，根据学生实际需求，参考选择健康体能锻炼主题（基础体能操、体质提升操、姿态纠正操、心肺提升操），进行有强度、有动作的进阶变化以及有动感音乐伴奏的课间操，提高学生的综合体能素质，增强学生的锻炼积极性和锻炼效果。

第一阶段，课间操部分应用了“智慧体育”课题组研发的“健康体能—基础体能课间操”方案，主要包括热身激活、基础体能练习（上肢力量、下肢力量、心肺功能）以及跳绳练习和拉伸放松四个部分。通过方案干预和全天监测数据呈现，心率曲线基本与锻炼内容的强度相吻合。其中前15分钟，上肢力量和下肢力量部分心率保持在100～110次/分;后15分钟，心肺功能和跳绳部分心率逐渐上升，有两个高峰值，心率区间分别为130～175次/分。整体负荷表现与预期效果相符合。经过一段时间的重复刺激后，后期也会根据学生的身体适应情况，增加动作难度和负荷强度，从而不断提高学生的基础体能能力。同时，下一阶段在学生建立一定体能基础后，也会根据学生的实际问题需求，划区域进行减脂控重、体质提升和姿态纠正等课间操内容，针对性地解决学生的需求。

（三）“天天跳”监测模式应用

全天监测“天天跳”模式主要针对初二学生，数据指标主要分为五个模块，与“天天跑”模式的数据呈现形式相同。不同点在于，“天天跳”负荷数据主要从各班级学生的具体跳绳次数、跳绳总时间、跳绳频率X/分和消耗卡路里等信息进行监测呈现。通过全天监测系统，全面了解学生的跳绳数据指标，提高教师监测的准确性和科学性。

通过第一阶段“天天跳”锻炼效果和全天监测数据呈现，女生的跳绳次数和频率普遍偏低，并且不同班级的跳绳次数相差较大。针对男、女生和班级之间锻炼强度不同的问题，学校制定“天天跳”锻炼计划和管理制度，要求在第一阶段，每名学生至少完成1000次跳绳练习（除过度肥胖和出现运动损伤的学生），并由体育教师监督锻炼动作质量，循序渐进增加锻炼次数，班主任负责管理监督学生的出勤率和实际完成数量。希望通过锻炼计划和监督管理，可以提高学生“天天跳”的锻炼效果。

（四）“天天跑”监测模式应用

全天监测“天天跑”模式主要针对初三学生，每天至少3000米，监测指标主要分为五大模块，包括全校、年级、班级、学生四个横向维度分析，数据呈现模块与“天天跳”和“天天练”的模块相同，但具体监测的运动负荷指标不同，既包括了运动负荷心率指标——平均心率、平均强度、练习密度、有效锻炼密度、消耗卡路里和最大心率预警等指标，还包括了针对健跑的数据指标——跑动距离、时长、配速和圈数。

在2022年3月3日全校平均跑动距离为5318米，配速为5分32秒，跑动完成时间为29分29秒，圈数为6圈，并且初三（2）班、（1）班跑动距离超过平均距离，达到6000米以上的距离，但初三（4）班低于平均值。根据第一阶段“天天跑”的锻炼效果和数据呈现，学生之间和班级之间的锻炼负荷存在较大差异，针对这一问题，学校制定了三个阶段计划：第一阶段要求学生每天至少完成3000米的跑步距离;第二阶段要求提高本班级原有平均配速的10%;第三阶段检验规定距离内的跑动时间，要求减少至原跑动时间的10%。通过三个阶段循序渐进地增加学生的锻炼强度和难度，锻炼过程中，教师可根据实际全天监测数据进行调整，避免难度过大学生无法挑战及难度过低锻炼无兴趣的现象。

三、全天监测系统初步成果

1.全天监测系统平台包括横向分析和纵向分析，横向分析包括全校、年级、班级和学生，纵向分析包括运动信息、出勤统计、达标统计、负荷数据指标信息对比图和排行榜。

2.根据政策和课题组的指引，在校锻炼模式分为“天天练”“天天跳”和“天天跑”三大模块，分布于学生在校时间段，促进学生综合能力发展，提高学生参与运动的兴趣和积极性。

3.针对全天监测数据指标主要有“天天练”模块体育课和课间操的平均心率、平均强度、消耗卡路里、有效运动时间和步数，“天天跳”模块的次数、频率、时间和消耗卡路里，“天天跑”模块的心率指标、距离、时长、配速和圈数，每个锻炼模式分别反映不同的运动负荷指标。

4.本文主要介绍学校开展的体育锻炼内容和全天监测系统的呈现模式，并在第一阶段的锻炼内容和全天监测数据呈现方面，分别在“天天练”体育课模块、“天天跳”和“天天跑”模块发现不同问题，并提出解决方案，希望在下一阶段调整方案后，学生的锻炼效果能够得到一定程度的改善，后期将根据锻炼内容和监测数据进行整合分析，验证锻炼内容和数据结果的合理性。

[基金项目：本文系中国教育科学研究院中央级科研院所基本科研业务费专项资助课题“中国青少年健康体能研究”（课题编号：GYI2020009）阶段性成果]