可穿戴设备在中小学智慧校园建设中的应用研究

陈诗茵，施依娴，李婷枫

(佛山科学技术学院人文与教育学院，广东佛山528000)

当前，“互联网+”、大数据、物联网技术等对我们的生活产生了翻天覆地的影响，人类社会已步入智慧时代，智慧校园作为智慧教育的践行场所和数字校园的发展形态，越来越受到广大教育研究者和各级学校的关注。智慧校园的核心特征是通过可感知设备、智能终端和信息系统获取活动过程和海量状态数据，进行分析后掌握事物的规律，开展智慧应用。

1 可穿戴设备介绍

1.1 可穿戴设备的概念

可穿戴设备是指可以直接穿在身上或整合到用户日常穿戴物品上的便携式设备，通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现用户感知能力的延伸，具有易于佩戴、时尚、美观等特点[1]，主要存在形式有手环、眼镜、耳机、头盔等。

1.2 可穿戴设备的应用

可穿戴设备的应用范围广泛，功能多样、种类丰富，虽然目前可穿戴设备的发展还不是很完善，但是其存在的确给我们的生活、学习带来了极大便利。在运动健身、医疗、安全、娱乐、工业、教育等领域均产生了重要作用，而且开发研究者在不断探索新的应用领域。

1.3 可穿戴设备的主要特点

可穿戴设备由用户穿戴并控制，比平板、手机等设备更加便携灵活，在满足用户穿戴需求的同时，具有良好的交互性能。具体特点如图1所示。

图1 可穿戴设备的特点[3]

从可穿戴设备的功能、应用及特点来看，不仅能满足智慧校园的功能建设需求，还符合学生的实际情况。在不影响学生日常学习生活的同时，能对学生进行身体状况监测和行为数据收集分析，提升教学管理效果和学习效率。

2 可穿戴设备在智慧校园建设中的应用

2.1 教学管理方面

(1)可穿戴设备在智慧校园教学管理中，主要实现校门出入考勤、校内定位、计步、心率、睡眠、NFC一卡通、电子表等基础功能。

考勤：学生批量通过校门、班级门口时自动进行无感识别考勤，注意考勤进出识别速度与进出判断准确率。

定位：进行位置感知，获得一定区域内学生的具体行为数据，注意区域批量识别的速度与准确率。

步数、心率采集：学生在一定时间段内步数、心率数据的采集，要保证数据的准确性。

一卡通：在校园内进行移动支付，刷卡时的速度越快，识别度越高。

睡眠：记录学生的睡眠时间，计算时长，分析睡眠状态。

(2)随着可穿戴技术的不断发展成熟，可以对学生进行实时、精确的行为轨迹记录，并对这些行为数据进行深层次分析，获得学习者的身体状态、学习、德育情况。通过数据统计分析和多元评价，有针对性地对教学管理方法、策略、过程等进行改进。比如，通过可穿戴设备对学习者的学习状况和情绪状态进行检测，进而为学生分配适合的学习任务与活动；对学生平时的运动数据进行测量，将其与体育成绩挂钩，提高学生的运动意识；对学生的德育行为进行统计分析和德育评价，助力德育工作等[4]。

2.2 课程体系建设方面

(1)体育教学。可穿戴设备在体育教学中的应用，有助于加强学生的身体素质，提升体育课程的趣味性和教学效果，并能有效保障学生的安全。首先，可以根据不同的运动项目选择不同的教学策略。例如在学生跑步时，可以通过运动手环对运动负荷和运动轨迹进行测量；学习体育项目时，可以通过3D情境教学分解示范动作，直观明了；在学生进行动作技能的体育训练时，可以通过穿戴式动作捕捉系统对学生的运动过程进行捕捉、记录，观察动作是否规范。通过可穿戴设备对学生的身体状态进行分析，当出现超负荷运动或心率异常，就发出警报提醒学生注意[5]。

(2)创客课程教学。制作可穿戴设备可以作为创客教育的部分课程内容。先设计具有一定交互传感功能的作品，然后将电子传感器与用布料、不织布等自制的服饰相接，学生参与完成可穿戴智能产品的过程，能有效培养学生的动手操作能力和想象力，体现信息技术学科核心素养[6]。

(3)实验性课程教学。很多实操课程都需要通过亲身实验观察，才能较系统地了解并掌握相应知识。例如：生物课的动植物解剖、物理课的运动情况分析、化学课的化学反应观察等。但有些实验比较耗费材料或具有一定的危险性，不适合学生亲自动手。通过交互性比较强的虚拟现实设备结合VR眼镜，对实验过程进行模拟再现，学生可以直接在虚拟的场景中进行实验，还可以反复练习，逐步掌握实验流程及对应的知识技能。

3 存在的不足

(1)功能泛化，针对性不强。当前市面上存在的可穿戴设备大多用于生活娱乐，专门针对教育领域的较少。为了节约开发成本，市面上的很多可穿戴设备都是相互模仿，功能泛化。因此，开发者要密切关注国内外可穿戴技术在教育领域的发展动态，与其他教育教学需要的先进技术结合，优化可穿戴设备的功能。

(2)数据的精确性有待提升。可穿戴设备的主要功能就是对海量行为数据进行采集分析，然后基于这些数据得出结论并作出相应调整。但目前可穿戴技术还不完善，在一些数据变换较快的技巧类、灵敏的运动项目中延时较长，不能做到精准捕捉。

(3)教育工作者对可穿戴设备的使用不熟练。利用可穿戴设备开展教学管理和课程内容教学，教育工作者必须对可穿戴设备的功能及使用较为熟悉。虽然智慧校园建设工作进行得如火如荼，但教育工作者们对可穿戴设备并不熟悉，引进后还要经过相应的培训。

(4)学生个人隐私保护有待加强。可穿戴设备的运作需要时刻对学生的个人数据信息进行监测。但可穿戴设备的支持技术还不成熟，学生的个人信息可能被泄露，导致不可估量的损失。所以，学校要根据实际需求，科学、合理、合法地利用可穿戴设备获得学习者的相关数据，并有义务保障这些数据的安全与可靠性。

4 总结与展望

可穿戴设备在智慧校园建设中的行为轨迹记录、数据收集、量化学习等方面产生了一定的积极影响，使教学管理工作和教学方式得到了优化，但可穿戴设备在教育领域的应用还处于探索阶段，还没进行系统的使用和评估，在教育领域的发展应用不是短时间能实现的，需要政企、家校通力合作，敢于突破传统，共同挖掘可穿戴技术在教育教学领域的潜能，使其更好地为教学管理和教育活动服务，满足学生的个性化学习需求。