大学生体质健康运动处方系统的设计与实现研究

贺 慨

（首都经济贸易大学体育部，北京 100070）

1 概 述

科学研究表明，科学合理的运动能促进人体健康、提高生活品质，而根据个人的身体状况制定合理的运动运动处方对于提高身体健康水平，避免对身体的伤害至关重要。当前，高校的教学模式以及教学环境无法为每个学生制定完全适合其自身的运动处方，因此设计出一款学生日常可以自我应用的运动处方软件系统，并结合体育课程教学，将给学生日常锻炼、形成良好健身意识起到至关重要的作用。

2 大学生体质健康运动处方的技术架构

大学生体质健康运动处方系统的设计采用成熟的建模工具、开发工具和软件工程方法。软件系统采用C/S架构，同时考虑到开发效率，使用.NET作为开发平台，Microsoft.NET C# 作为编程语言，数据库采用先进的Microsoft SQL Server数据库系统。（图1）

图1 NET框架体系结构

C#程序在.NET架构上执行，为Windows的整体元件之一，包括称为Common Language Runtime（CLR）的虚拟执行系统，及其统一的类别库集。CLR是建立执行和开发环境基础的国际标准，能够使得语言和程序库合作无间。（图2）

图2 C#与.NET框架关联性

SQL Server 2005将.NET框架功能移植到了数据库引擎中（SQL CLR），它将.NET框架中的CLR服务注入到了SQL Server中，使得SQL Server中的一部分数据库对象够使用.NET框架的编程语言开发（目前支持C#和VB.NET），包括触发程序、预存程序、用户自定义类型、用户自定义程序及用户自定义汇总函数等功能。（图3）

图3 SQL Server与.NET架构关联性

3 大学生体质健康运动处方系统的设计与开发

3.1 大学生体质健康运动处方系统

大学生体质健康运动处方系统主要通过结合综合测试者的基本信息，包括姓名、年龄、性别、身高和体重，通过对提供的测试方案所获得的测试结果来获取测试者的测试指标。整个处方系统由5大模块组成：基本信息模块、方案选择模块、测试结果模块及计算结果模块，其中为了便于用户运动处方信息查询，在本运动处方系统中还加入了一个用户信息查询模块，通过用户名即可完成信息检索。（图4）

图4 全身耐力运动处方计算器模块组成

测试结果模块包含序号、练习名称、测试重量、重复次数、重量单位5项，其中序号为系统自动生成并增序编号，练习名称为各项测试项目名称。例如，哑铃坐位屈肘联系、哑铃头后举等，测试重量与重量单位则依据测试器械不同而不同，重复次数表示在动作标准的前提下最多能连续完成的次数，考虑到大多数受测者身体素质，在重复次数上进行有效范围约束，重复次数在3～15次之内属于正常有效范围，若重复次数小于3次，则认为测试重量过重导致重复次数过小，系统给出提示：“测试重量太重”；若重复次数大于15次，则认为测试重量过轻导致重复次数过多，系统给出提示：“测试重量太轻”。计算结果模块包含练习重量（10RM）和练习重量（15RM）2项，其中RM表示相对重量，10RM是指练习者最多能够连续完成10次的重量，也即练习者能够连续完成10次的最大重量，前提是动作标准，无借力作弊现象。与此对应的，15RM即指练习者最多能够连续完成15次的重量，也即练习者能够连续完成15次的最大重量。

3.2 系统结构与目标

基于国家和有关部委制定的标准，大学生体质健康运动处方系统采用现代信息技术，综合了体质监测标准、ETT测试、力量测试、运动处方管理、健身知识普及教育、运动效果趋势分析和评价、数据统计与分析、系统管理等功能，实现运动处方个性化服务，使广大大学生能够方便、简捷地针对自身身体素质获取所需的运动处方，从而促进大学生体育教学质量的不断提高。（图5）

图5 大学生体质健康运动处方系统结构

3.3 数据库设计

合理的数据库设计有利于用户信息管理，因此数据库设计是系统设计中最为重要的部分之一。在进行数据库设计的时候必须要以系统所需访问数据库的功能作为基础，利用尽可能少的数据表构造最优化结构来实现需求，使得数据库的检索简单而高效。根据本系统的功能需求分析，总共设计了4个表，以下列出主要数据表及其主要用途。

3.3.1 学生基本信息表（TPerson）：主要负责存放学生的基本信息，只要内容包括姓名、性别、年龄，以及身体形态数据，如身高、体重。

3.3.2 全身耐力测试数据表（THeartTest）：主要记录对学生进行全身耐力测试时的数据，如测试方案、测试级别、测试强度、测试心率。

3.3.3 全身耐力结果数据表（THeart Result）：主要负责存放学生的基本信息，只要内容包括姓名、性别、年龄，以及身体形态数据，如身高、体重。

3.3.4 力量耐力测试结果数据表（TPower Result）：主要负责存放学生的基本信息，只要内容包括姓名、性别、年龄，以及身体形态数据，如身高、体重。

由图6中可以看出，学生基本信息表中以信息ID（FID）作为主键的，FID是数据库表中自动增长的字段，只用来做检索；在全身耐力测试数据表中，FID既为外键同时又作为主键，测试级别（FLevel）是索引字段；在全身耐力结果数据表中，FID既为外键同时也作为主键存在；在力量耐力测试结果数据表中，测试号（FTestNo）是作为主键，FID既为外键同时又是索引字段。

图6 大学生体质健康运动处方系统界面

图7 大学生体质健康运动处方系统界面

图8 测试结果模块显示

3.4 系统特色

系统的实现技术是使用当前主流的软件建设技术，都属于很成熟的技术，因此在较短时间内很难进行技术上的创新。本系统的特色在功能设计上，使大学生体质健康运动处方系统成为高校教师和大学生进行互动的处方运动教育平台，并且突出个性化服务，且该系统具有规范化、运动处方个性化、简洁易用、易扩充性及构架灵活性等特点。

3.5 系统开发工具与运行环境

由于Windows XP系统的广泛使用性、稳定性及其界面友好性，本系统在Windows XP进行开发；考虑到开发效率问题，系统使用.NET架构，由于SQL Server数据库的稳定性、成熟性、易用性以及管理方便的特点，系统采用SQL Server数据库系统。考虑到用户友好性，系统采用OOP思想，对系统进行模块化设计实现，也为今后需求变更和数据维护提供了可扩展性。

图9 计算结果模块显示

表1 学生基本信息表(TPerson)结构

表2 全身耐力测试数据表(THeartTest)结构

表3 全身耐力结果数据表(THeartResult)结构

表4 力量耐力测试结果数据表(TPowerResult)结构

3.6 大学生体质健康运动处方系统的实现

3.6.1 视图层的实现 视图即呈现给用户的使用界面，视图组件包括文本框、输入框、下拉框、表格、按钮等。在大学生体质健康运动处方系统中只有一个主页面（图7），在该页面下再通过标签页来分别显示全身耐力及力量耐力运动处方测试结果。

通过图7可以看出，整个系统只由一个界面完成，分为4个模块，即基本信息、方案选择、信息查询及计算结果模块。首先通过点击下方的“新增”按钮，来新增一个用户，再在基本信息中填入用户姓名、身高、体重、性别及年龄等基本信息；接着在标签页中选择对应的运动处方系统（全身耐力运动处方／力量耐力运动处方），选择不同的标签页时，测试结果模块对应显示也不同。全身耐力运动处方计算器中对应着5种不同的测试方案，有功率车SMT、台阶SMT、跑台SMT、功率车GXT、跑台GXT 5项测试方案，其中SMT表示次大强度，GXT表示递增负荷运动；通过在方案右侧下拉框中来对5种测试方案进行选择，测试方案不同，全身耐力运动处方计算器所对应的测试结果模块显示也不同，如图8所示。

测试结果模块中主要是针对不同的运动记录下测试者的测试结果，例如在全身耐力-功率车中是记录测试者每次在特定功率下的心跳，为了计算对应运动处方，功率车项目必须录入至少两项测试等级，再记录下各测试级别测试强度及心率测试结果后，点击“计算结果”按钮，在计算结果模块中则会开始根据当前测试的结果进行计算，计算完毕后在对应界面中显示计算结果：心脏功能能力F.C.、运动能力E.C.、靶心率THR；不同于全身耐力训练，力量耐力测试并未将计算结果放在一个单独的模块中实现，而是直接与测试结果集成在同一个表格中，根据测试结果录入实时显示计算结果，不需要按钮来激活计算事件。（图9）

由于力量耐力测试中关于力量的测试项较多，因此在大学生体质健康运动工处方系统中未对其一一列出，而是将其设计成为一个表格格式，需要指导人员填入对应所测试的练习名称，该记录块能够输入多条测试数据，当单项的测试数据填写完毕后，对应练习重量（10RM）和练习重量（15RM）列下将实时生成对应的建议练习强度。

3.6.2 中心处理层的实现 从视图层的表格（tgd_Result1）获得每个级别的强度、心率，使用CalculateMet()函数获得各个强度的MET值，并通过GetFC()函数分别计算2个强度（220-年龄、195-年龄）的靶心率（THR）、心脏功能能力（F.C.）、运动能力（E.C.），最后将这些数据在文本框（lbl_Result）中显示出来。

3.6.3 数据库层的实现 根据本系统的功能需求分析，总共设计了4个表，列出主要数据表的定义。（表1～表4）

4 结 语

相比于过去的传统体育教学模式，大学生体质健康运动处方系统更为安全、科学、有效，对于培养大学生终身锻炼的意识起到了很大作用，大大减轻了高校体育教师的授课负担，该系统目前已在部分学校及商业环境中部署应用。然而本系统仅仅针对于大学生的耐力训练，因此下一步工作中将为该系统加入更多的训练项目，更为全面地为大学生体质锻炼服务。

[1]杨静宜，徐峻华. 运动处方[M]. 北京：高等教育出版社，2005.

[3]张华.浅谈我国高师院校大学体育课程的整体性改革[J].中国校外教育：理论，2008（7）.

[4]虞荣娟.体育教学考核评价与学生终身体育能力的培养[J].上海体育学院学报，2003（4）.