职业院校数字化体能教室建设与 “三教”改革

摘  要：近年来，国家高度重视职业教育发展，深化“三教”改革。北京体育职业学院借助智能化体育科技产物赋能于运动训练专业核心课程教学实施，通过搭建数字化体能训练教室，构建测评、锻炼、评价与分析反馈一体化的科学训练方案，从而实现赋能教师、升级教材、激活教法的目的，最终实现“三有”的教学目标，即学生达到“学以致用、学有所趣、学有所获”，促进教学质量的整体提升。

关键词：数字化；体能教室；教学改革

中图分类号：G623.8     文献标识码：B    文章编号：1005-2410（2022）12-0073-03

2022年7月国家体育总局印发的《关于体育助力稳经济促消费激活力的工作方案》中重点提到，加快体育与5G、大数据、人工智能等新技术的融合，大力发展数字体育。为响应国家政策和体育职业教育教学需求，北京体育职业学院以“精准评估、科学训练”为主题，搭建数字化体能教室，包括智慧体能测试评估教室和智能化体能训练教室，借助科技产物和信息化系统平台赋能于体育教学和体能训练当中，通过监测设备、分析设备、测评设备和智能训练设备以及数字化体能系统平台，形成数字化体能训练测、练、评及分析反馈一体化的智慧体能教室。

在数字化、信息化改革大背景下，学院借助数字化体能教室搭建与应用，让教师建立以“学生为中心”的教学理念，提高教师信息技术应用能力。通过编写融合体育科技、智能化最新发展的信息化教材，设计信息化教学内容，不断丰富教学方法提高学生参加体育活动的趣味性和积极性，通过智能化教学平台对教学效果及时进行监测和评估，不仅有利于促进“三教”（教法、教材、教师）改革，还能最终实现学生“学以致用、学有所趣、学有所获”的“三有”（有用、有趣、有效）教学目标。

一、数字化体能教室设计与构建

（一）构建数字化体能测试评估教室

数字化体能测试评估教室主要用于学生在体能训练前进行系统的体能测试评估，通过各个身体机能、运动素质指标的测试评估，了解学生个体的机能水平状态和运动能力，从而精准干预制定运动训练处方，个性化提升学生体质健康以及体育技能水平（图1）。

数字化体能测试评估包括体成分测试、1RM最大力量测试、爆发力测试、心肺功能测试、核心力量测试、耐力测试、能量代谢测试、FMS评估筛查、YBT测试、体姿评估等，基本涵盖了人体机能、素质、形态等所有体能测试项目，通过数字化、智能化测评仪器，不仅能减少主观性测评误差，还能自动反馈和分析测评数据，形成个性化测试评估跟踪报告，为学生长期锻炼提供有效数据反馈，提升专业核心课程教学的精准性、有效性。

（二）构建数字化体能训练教室

数字化体能训练教室主要通过前期测试评估的数据分析报告制定运动处方，根据运动处方借助智能化体能训练器械进行科学体能训练。学院在原体能教室进行搭建施工，布设智能体能器械、地胶并安装智能体能训练系统平台，并于2022年搭建完成并开放使用。教室主要划分为体测区、有氧区、气阻训练区、力量训练区、离心抗阻训练区和功能训练区。每个区域都有相应数量的锻炼器械，并在智能锻炼器械系统端记录学生基本信息以及锻炼数据反馈，保存在智能系统平台，便于训练后效果数据分析对比（图2）。

在智能体能训练过程中，借助心率遥测监督系统，通过蓝牙直接由传感器到iPad，实时进行运动负荷监测，并在终端呈现相关监测数值，包括学生头像、心率、心率曲线、运动强度（最大心率百分比）、卡路里、距离、速度、加速、减速、各个速度区的距离、各个速度区的时间，最大冲刺次数、跑步步频、训练负荷、恢复时间、运动轨迹（后期查看）和热图（后期查看）等指标（图3）。通过系统监测数据显示，教师也可针对性地了解学生锻炼的实效性，并及时做出调整与预判，同时，在教学过程中学生能及时了解自己的身体状态，提升练习的兴趣和主动性。

通过运动分析系统经外部身体验证，利用3D运动跟踪系统创建学生身体的动态3D模型（图4）。对学生锻炼进行实时详细分析，可以实时评估他们的运动状态和运动姿态，考虑明确和可衡量的目标，从而制定或调整训练方案。最后，自动化生成可打印分析报告，有助于运动跟踪和向学生展示结果、衡量进度，做到精准评估与干预，提高学生锻炼的实效性。

在数字化体能训练教室还可以实现云训练模式，根据前期测试评估结果，教师可在数字化体能训练系统平台给学生下发个性化锻炼方案，设备自动执行方案，学生根据系统终端提供的运动处方进行自主锻炼。同时，在教师端和学生端均可实时查看锻炼数据反馈，将数据图表化，实时呈现在系统平台（图5）。例如在进行力量训练时，系统平台会实时显示学生力量训练的阻力、卡路里、功率和次数以及完成一次抗阻动作时的速度等数据反馈。实现锻炼有数据反馈，做到有效锻炼和动态调整的训练模式。

（三）构建数字化体能训练系统平台

数字化体能测试评估教室和体能训练教室都与数字化体能训练系统平台相关联，在系统平台提前导入学生基本信息，学生锻炼时，可输入个人信息，锻炼数据便会实时上传至个人数据库，同时在系统终端实时呈现，便于锻炼过程中监控和调整锻炼计划，教师和学生也可以通过课后查阅锻炼数据分析反馈，提高个人锻炼积极性和目标性，促进锻炼“三有”目标。

系统平台包括运动员管理系统、测试评估和大数据基础设施（计算与存储平台）三大系统平台，通过搭建智能测评和锻炼设备的硬件和系统软件开发，最终在手机端和PC端实时呈现，学生通过注册和登录，即可实现智能化体能锻炼和云训练，同时锻炼数据实时反馈呈现到系统平台，实现测评、锻炼和反馈一体化的解决方案和模式（图6）。

二、数字化体能训练一体化解决方案

数字化体能训练教室借助物联网、人工智能、大数据、云计算等智能化技术，结合微信小程序、人脸识别、智能硬件等方式与云平台进行数据传输，为学生创造科学智慧的锻炼体验，为教师和管理部门提供真实、准确、直观的锻炼数据，实现智慧高效的科学化管理，打造一个智慧平台+智慧管理+智慧设施+大数据分析的智能化体能训练的管理模式。

如图7所示，学院搭建智慧体能教室后，制定一体化解决方案，包括测试评估、制定运动处方、开展体能训练和监测数据反馈四大方面，满足了测试有评估、锻炼有方案、结果有反馈的“三有”教学目标。首先，学生通过智能化体能测试评估仪器设备，进行系统全面的测试评估，从而了解学生的体能现状，为运动处方制定提供有价值参考数据，并形成跟踪式数据资源库。其次，教师根据测评结果和教学计划，制定学生个性化运动处方方案，开设信息化教材内容，形成运动处方资源库。其次，学生利用智能体能锻炼器械和设备，登录个人账号便可进行体能锻炼，无需佩戴任何设备，实时监测运动负荷和锻炼效果。也可云训练投放至锻炼平台，实现无教师学生自主锻炼。最后，学生锻炼结束后，系统会持续监测学生运动后的恢复机能水平，并自动化推动恢复放松方案，做到“测、练、放松”一体化的锻炼模式。系统自动进行数据分析，生成数据反馈结果，形成学生锻炼数据库，便于学生和教师查阅锻炼计划与数据反馈结果，促进教师教学的“三教”改革，实现学生锻炼的“三有”目标。

三、构建数字化体能教室促进“三教”改革

学院引进智能化、数字化、信息化体能器械和设备，促进教师教学的“三教”改革，实现学生锻炼的“三有”目标。“三教”改革主要针对教师提出改革要求，希望在教师、教法、教材三个方面进行创新教学改革。通过数字化体能教室搭建，在教师改革方面，借助科技体育产物和自动化数据分析，提高教师信息技术应用能力和数据分析科研能力；在教法改革方面，通过智能化体能锻炼器械与设备，云训练锻炼模式等智能化锻炼手段，丰富教师教学方法与形式，提高学生锻炼的趣味性和积极性；在教材改革方面，通过前期测评诊断，制定学生个性化的信息化运动处方，建设职业教育学生需要的课程和信息化教材，形成学生运动处方资源库，完善课程资源建设工作。通过系统自动推送进行无教师的云训练，最终实现有测评、有锻炼和有反馈的一体化教学改革模式。

通过数字化体能训练测评与监测，学生实现“学以致用、学有所趣、学有所获”的“三有”目标。针对每名学生锻炼前有测试评估，锻炼中有个性化运动处方和教材内容，达到“有用”目标；通过智能化体能训练器械和设备，结合教材，丰富教学方法手段，提升学生锻炼趣味性，达到“有趣”目标；在学生锻炼过程中，实时呈现运动负荷监测的数据真实反馈，了解学生锻炼的实效性，避免无用教学和锻炼，达到“有效”目标。