基于大数据智能分析的运动反馈系统在中学体育教学中的应用探究

荣秀丽

摘 要 目前学生参与体育锻炼的主动性不高，体育锻炼效率低下，体质难以得到有效增强。随着“互联网+”概念与可穿戴智能设备的蓬勃发展，借助可穿戴设备收集学生运动大数据，建立数据智能分析与实时反馈系统，为突破中学体育课发展瓶颈提供更多可能性。

关键词 中学体育；可穿戴智能设备；运动手环；互联网+校园体育；运动反馈系统；目标反馈系统

中图分类号：G633.96 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）11-0031-02

1 前言

体育课是学生学习各项体育技能的重要载体，然而由于体育课程的专业性特征，不论如何改善体育教学的课堂环节，都无法改变体育课教学内容相对单调的现状。

国家体育课程标准要求将信息技术与体育教学相整合，这是体育教学改革的大势所趋，每一位体育教师都应在这一方向进行深入思考和实践。目前与体育教学关联密切的信息技术有物联网技术、穿戴式智能技术、VR技术等，然而教育方面的软件平台开发厂商将更多的注意力放在语文、数学、英语等学科上，对于信息技术在体育教学领域的研发投入严重不足。

2 可穿戴智能设备在中学体育教学中的应用现状

目前的可穿戴智能设备有以谷歌眼镜为代表的智能眼镜、以小米手环为代表的智能手环、以Apple Watch为代表的智能腕表等。其中手环类产品在体育教学应用中前景最佳，市面上大多数手环具有运动计步、睡眠监测、心率检测、陀螺仪、GPS定位等功能，能够准确地获取学生的运动数据。以下列举可穿戴智能设备在生活中的几个应用实例。

北京市丰台区的“互联网+校园体育”模式，就是对各类运动数据的真实采集与动态管理。丰台区10所学校试点智能可穿戴监测设备，保证学生每天一小时的运动强度和力度，最后通过开出“健康体检卡”来调整体育课堂教学以及运动强度和密度。

广州市真光中学的智能手环提供了学业发展、德育管理、健康运动、消费借阅、动态积分等五大功能，可记录在校学生各方面信息，如学生到校情况、在校运动量等。

以上两个实例，在体育教学方面都以对学生的检测、管理为主，让学校相对有效地掌握学生的运动数据。在现实生活中，学生在身体素质方面个体差异较大。这种相对固定的数据管理模式，对于数据挖掘不足。这些数据更多用于学校管理，而不是直接服务于学生身体素质的提升，学生主动参与体育锻炼的兴趣不足，也缺乏对数据真实性的有效监管，在学生体育锻炼的个性化定制方面尚处空白阶段。

因此，激发学生的运动积极性，挖掘数据潜力，通过大数据分析，将学生运动数据游戏化，建立运动实时反馈系统，服务于学生个体的身体素质提升，这是对运动大数据挖掘的一个重要研究方向。

3 挖掘运动数据潜力，建立学生体育锻炼的目标反馈系统

人类具有一种深层的心理机制，即“目标反馈系统”。人们做出一个行为，如果得到及时的正反馈，那么这个行为再次出现的可能性会提升；而如果这个行为没有得到反馈或者得到消极反馈，那么其出现的可能性会下降。

学生对于体育锻炼兴趣不足，一个重要的原因就是学生在进行体育锻炼后，没有得到及时的正向反馈。如学生在做完一组引体向上之后，并不清楚自己哪些肌肉得到锻炼，更不清楚每块肌肉提升了多少。学生和体育教师都无法量化锻炼成效，而以训练成绩作为评价标准，容易让学生产生挫败感，从而失去进行体育锻炼的信心。

将体育锻炼游戏化，可让学生在体育锻炼后得到数据化的实时反馈。以学生3000米长跑为例，教师可以利用智能手环收集学生跑步时的心率、呼吸频率、步幅、速度等信息。将3000米拆分成不同的区间，与之前的训练成绩做横向对比，得出在某些区间进步的百分比，以及在某些区间退步的百分比，结合判断，再进行针对性训练，提升学生运动技巧。学生通过数据得到实时反馈与精准评价，明确自己的优势与不足，运动的积极性得以提升。

建立学生体育锻炼目标反馈系统的本质是通过对获取的大数据的智能分析，将体育锻炼游戏化。游戏是一种精神过程，能够最大限度地发挥人的自主性，通過及时反馈，使人们感受到自己的行为有意义。学生通过目标反馈系统量化体育锻炼所带来的提升，明确体育锻炼的意义。结合中学生的心理发育特点，这种实时的量化反馈会极大提升学生参与体育锻炼的兴趣，激发学生间体育锻炼的竞争意识，让学生在微小的进步中积累信心。

4 中学生体育锻炼目标反馈系统的建立基础

社会各界对于学生身心健康发展的重视程度不断提升 《国务院办公厅关于强化学校体育 促进学生身心健康全面发展的意见》（国办发〔2016〕27号）提出“坚持培养兴趣与提高技能相促进”“坚持课堂教学与课外活动相衔接”“坚持课堂教学与课外活动相衔接”“坚持全面推进与分类指导相结合”等四条原则。国家对学生身心健康提出新的要求。在整个社会层面，对学生身心健康全面发展的重视程度不断提升，对推动体育教学的信息化改革提供了保障。

学生运动数据的获取成本不断降低 作为中学生，其学习生活习惯相对固定，方便可穿戴智能设备对于数据的收集。同时，可穿戴智能设备的功能日趋完善，生活消费水平不断提升。以运动手环为例，运动手环的价格在百元左右，使智能手环类设备的推广难度降低，从而使学生的运动数据获取成本降低。经过一定时间的使用，智能设备可以积累大量个人运动数据，汇总后的庞大数据流，可以在一定程度上满足人工智能在该领域的数据需求，进而推动智能数据分析在该领域走向成熟，为学生提供完善的数据服务。

人工智能的发展为大数据的利用提供了新的方向 人工智能经历60年的发展，众多机构对人工智能在体育领域的应用都在进行深入研究。2017年可称为人工智能的“应用元年”，人工智能在各行业领域取得突破性进展。利用学生运动数据对人工智能的“喂养”，针对学生个体给出针对性体育锻炼的意见和建议，为每一个学生提供定制化运动方案制订服务成为可能。另外，4G、云计算的迅速发展，降低了目标反馈系统的硬件需求，提升了数据传输速率，为处理庞大数据并进行实时反馈提供了可能性。

利用人工智能，针对学生个体运动数据进行智能分析，能够达到因材施教的效果，也符合国家关于“坚持全面推进与分类指导相结合”中分类指导的战略要求。

中学生体育锻炼目标反馈系统的广阔应用前景[1] 体育教师可以实时监控学生的运动状态，了解学生身体状况，通过感测异常数据，及时分析处理，减少运动伤害的发生；学生在跑步测试后，可以对比心率曲线、速度曲线，了解自身运动特点，修正运动策略，取得更好的成绩；学生在力量训练后，可以清楚地知道自己的力量提升程度，设立合理的运动目标，培养运动信心。

社会各界对学生体质健康的持续关注、学生运动数据低成本获取、人工智能的蓬勃发展以及广阔的应用前景，都是学生运动目标反馈系统的建立基础。因此，学生体育锻炼数据化、游戏化是可行的，这能够改变传统体育教学的课堂模式，更好地服务于学生以及运动员的素质提升。

5 基于大数据智能分析的运动反馈系统存在的问题

“互联网+学生体育”理念亟待更新 “互联网+学生体育”不应只为学校服务，用于获取学生运动达标数据，更应为学生个体服务。应建立数字化体育管理模式，重视学生成长历程中的身体素质变化数据的收集与智能分析，为学生个体成长提出针对性建议。应以游戏化的运动反馈机制，激发学生主动参与锻炼的兴趣，培养终身锻炼意识，将学校体育教育真正延伸到学生生命里。

相关硬件和软件开发厂商对于学生体育领域的研发兴趣不足 目前，市场上的智能穿戴设备及数据处理软件都是服务于个体的。相关厂商在教育教学市场将更多的资源和精力放在语文、英语、数学等学科上，学生体育锻炼方面的硬件设备与服务软件极少。

学生运动数据安全需给予足够重视 在智能领域，数据安全是重中之重，尤其是牵扯到上亿规模学生体质健康的数据。目前，市场上很多智能摄像头、学生智能腕表等智能设备存在较大安全隐患。在硬件开发方面，需要在安全方面给予足够重视；在数据平台建立上，需要政府部門协调和把关。

严防过度锻炼导致运动伤害 中学生处在心智迅速发展阶段，尚不成熟。在学生体育锻炼目标反馈系统的使用中，应严防一些学生为了追求“数据”的完美，导致过度锻炼，造成不必要的运动伤害。

6 结语

互联网时代，越来越多的人开始关注信息化技术在教育教学中的应用，各类辅助教育教学的应用软件推陈出新，“一对一”数字化教学井喷式发展。作为体育教师，应当思考当下体育课堂改革，与其他课程一同分享互联网红利。基于大数据智能分析的运动反馈系统，为体育教学信息化改革提供了一个新的思路。中学体育教学的信息化改革，需要硬件和软件相互配合，需要每一位体育教师更新观念，也需要全社会的关注与支持。

参考文献

[1]赵哲.智能穿戴设备在体育领域中的价值研究[J].体育世界：学术版，2015（8）：29-30.