基于青少年体质健康大数据的精准教学模式探究

祝 杨，陈云鹏

（1.武昌首义学院 基础科学部，湖北 武汉 430068；2.湖北工业大学 体育学院，湖北 武汉 430068）

2019 年国务院《体育强国纲要》将体质健康促进列为体育强国建设的重大工程之一，明确提出“将促进青少年提高身体素养和养成健康生活方式，作为学校体育教育的重要内容，全面实施青少年体育活动促进计划。”由此可见，青少年体质健康促进的问题指向更加明确、促进要求更加精准。

学校是青少年体质健康促进的一线场域，学校体育的根本任务就是提升青少年体质健康。几十年来，面对不断下滑的青少年体质健康状况，社会各界从理论与实践中进行了各种努力与尝试，近年来，学生体质健康状况开始止跌回升，但离《“健康中国2030”规划纲要》提出的“学生体质健康达标优秀率25%以上”的目标仍有较大差距，究其根源是由于学校体育“粗放型”、“单一化”体育教育供给难以精准、全面地满足青少年个性化、多元化的健康需求，具体表现为体质健康精准需求识别不足、精细目标制定不够、精准干预指导滞后、精准决策与干预缺失等现实困境。

在大数据技术、教育信息化所引领的教育变革的潮流下，精准教学日益成为教学质量提升的重要途径，其使教师专注于精准地针对问题开展教学，同时，为学习者提供更优质的学习产品与服务。由此，面对我国青少年体质健康促进的现实困境，作为促进主体的学校体育教学，理应具有精准化的“应然属性”。

1 基于青少年体质健康大数据的精准教学内涵解读

20 世纪 60 年代，精准教学（Precision Teaching）最早由奥格登·林斯利（Ogden Lindsley）根据斯金纳（Skinne）的行为学习理论提出的一种教学方法［1］。历经50 余年的发展，其现已形成了一套较为完整的理论框架。从精准教学的评价纬度看，学生掌握知识与技能的“流畅度”是主要评价指标，其涵盖“准确”和“速度”两个主题，即要求学生准确、精准掌握知识与技能，更强调知识与技能应用的速度和熟练程度［2］。从精准教学的教学过程看，教师主要基于对学生学习表现的精细测量与记录所采集的数据，进行学习表现诊断与教学干预决策。由此可见，精准教学是以行为学习理论为理论基础，通过测量、记录和诊断学生学习的行为过程及其表现，不断调整教学决策，以实现高质、高效的学习效果为目标的教学方法或评估教学“流畅度”的有效性框架。

基于青少年体质健康大数据的精准教学，就是要将大数据的理念、方法和技术贯穿和应用于学校体育教学的全方位和全过程，以青少年体质健康领域大数据为基础（主要包括涵盖身体能力、身体体验、身体认知、身体行为的相关数据、日常教学活动中教师的教学数据、学生健康的行为数据和结果数据等），以“个性化和数据驱动”为核心理念，增强差异化体质现状诊断与个性化体质健康需求识别的科学性和准确性，提高体质健康促进精细化、方案个性化和力度精确化水平，加强体质健康促进的动态性和统筹协调性，实现面向所有青少年学生的高质量、精准化的体质健康教育。

2 大数据对青少年体质健康精准教学的作用机理

2.1 倡导精益的体质健康教学理念

体育教学与体质健康息息相关，“健康第一、终身体育”教学理念是体质健康促进进程中，我国现代体育教育一直推崇却难以在体育教学中实现的一种教育理念。基于大数据的精准教学在继承“健康第一、终身体育”这一理念之上，将倡导一种以“精益”为核心的体育教学理念。

基于大数据的精准教学所倡导的精益理念是指体质健康教学追求精益求精的教学过程。其强调体育教师自我专业素养的提升，聚焦学生体质健康细节的的精益化发展。传统体育教学中，固化的教学环境、统一的教学内容、单一的教学方法阻滞体育教师思想与理念的提升、行为与方法的创新。而通过精准教学各环节的反复迭代，教学活动的创造性开展，交往互动的日常化进行，体育教师职业满足感与幸福感将不断升华。同时，精益求精的教学过程也将对青少年的身体素养产生深刻影响。身体素养包含身体能力、身体体验、身体认知、身体行为四大素养，相较于体质，其更强调青少年学生健康行为的养成。在基于大数据的精准教学过程中，青少年学生将获得情感、体验、认知的身体等相互关联的多维度体验，教师将立足于学生的整体发展，针对健康现实需求进行针对性指导，促使学生由“补短”到“均衡”、由合格到优秀、由“不会体育”转向“会体育”，并最终促成“终身体育”的健康行为习惯。

2.2 强调以人为本的体育教学价值取向

“以人为本”一直是体育教学的核心。长期以来，体育教学实践中就一直存在以“快乐体育”、选项课程、体育俱乐部等教学模式的变革实现教学效果提升、运动动机形成的实践方向，对于是否满足青少年差异化、阶段化和动态性的体质健康需求、是否有助于全面提升体质健康状况与养成良好运动习惯并没有明确的绩效评价。在大数据时代，体质健康精准教学使青少年体质健康个性化、系统化、持续化发展成为可能。

2.3 构建高效共治的体质健康教学环境

大数据打造的是一个高效互动的体质健康促进生态系统。在体育教学过程中，为满足体质“优秀”与“补短”的个性化需求，学生和家长通过线上需求表达，平台将整合资源、智能推送定制化的健康教育课程、课外锻炼指南，形成课内课外、线上线下一体化的体质健康促进供给模式。另外，大数据的多样性、异构性决定其是跨学科专业、跨平台、跨组织的开放跨界资源，基于互联网、大数据技术的青少年体质健康促进平台，将打破不同部门、组织之间界限，将学校、教师、数据分析者、学生、家庭、第三方健康促进机构等利益相关者紧密联系，以“共同体”的姿态，依据数据共享及其整合分析实现体质健康共治共管。从资源配置看，数据平台通过对体质健康促进过程中所涉及的时间、人员、场馆与装备等资源进行合理规划与精准配置，可以避免场地器材等资源重复建设和供给真空问题。

3 基于大数据的精准教学模式设计

从精准需求识别、精细目标确立、精益过程设计、精准决策制定4 个维度，构建基于青少年体质健康大数据的精准教学模式（图1）。

图1 基于体质健康大数据的精准教学模式

3.1 精准需求识别

体质健康需求的精准识别是青少年体育精准教学的起点，是精准目标、决策制定的基础，其满足程度是评价青少年体质健康精准促进绩效评价的重要指标。体质健康需求可以分为现实需求与主观诉求2 个方面，现实需求基于对青少年体质健康的全面现状诊断，来自现实与目标之间的差距；主观诉求则来源于兴趣、爱好、习惯等。需要注意的是，无论是现实需求或是主观诉求需求，其都具有差异性、动态性、复杂性特征。首先，差异性主要表现为青少年个体的运动能力、生活经历、运动习惯、家庭背景具有差异，其对体质健康需求存在不同程度影响；其次，随着健康思想认识水平的变化、个人偏好的演变以及运动能力的提升，青少年不同个体体质健康需求会发生动态变化，即使同一个体在不同时期，其个人运动偏好、运动素质敏感期也会有所不同；最后，体质健康是运动素质、身体机能、身体形态、技术能力、心理状态、健康认知等因素的综合体现，具有复杂性特征，单一指标不足以科学、全面地识别青少年体质健康状态。因此，从粗略、静态、单一的健康需求识别走向精准、动态、多元是青少年体质健康促进的必然要求。

大数据可在技术层面支撑体质健康的精准需求识别、精准目标制定、供需精准关联、精准干预制定。首先，应用大数据相关平台与技术，构建线上、线下的混合体质健康数据采集系统，在线上实现对身体认知、情感、态度、行为的诊断与需求的相关信息采集，结合线下身体能力测试数据，为体质的现状态诊断与健康促进的需求识别提供数据基础，有效解决目前我国体质健康信息采集指标单一化、静态化、需求识别缺失等问题；其二，通过“关联式”、“挖掘性”分析，探寻青少年个体运动行为、运动偏好、运动意愿、运动习惯以及运动损伤等过程性行为数据的潜藏价值，对青少年体质健康做出前因性解释，基于此，采用适切智能技术生成个性化精准教学目标，为个别学生量身定制更为有效的干预方法和改进措施，同时，为青少年个体的体质健康促进决策制定提供科学参考。

3.2 精细目标确立

教学目标的确立是实施精准教学的逻辑起点，也是评价教学效果的重要依据。学校体育精准教学的目标是体质健康的提升与健康行为的养成。而人体体质健康与行为是一个复杂的系统，涵盖健康认知、锻炼行为、运动能力、运动动机、互动习惯等多要素的综合体现，其影响因素也涉及生理、心理、环境等多方面。因此，学校体育精准教学的目标确定应该精细化、细致化，其应包括实现体质健康所要学习的知识或技能的目标以及为了掌握该知识或技能，学生必须完成的子目标。基于递归思想，精准教学的目标可以看作为一颗目标树，目标树的根节点是所要掌握的知识或技能的总目标，目标树中的子节点是学生个体需要完成的子目标。需要注意的是，根结点的总目标具有一致性，而精准教学的子目标具有个性化特征［3］。

精准地识别学生体质所存在的具体问题、并为破解这些问题而开展针对性教学，是精准教学的价值所在。因此，如何准确定位问题、细化问题，是确定精细化目标的前提。如：学生立定跳远测试未达标，可能由没有理解技术要领、缺乏练习或下肢爆发力差等子原因造成，“未达标”是一个模糊的程度词，缺乏对学生立定跳远未达标这个现实问题所进行的精准的解释和描述，即以量化的方式对问题的分解与细化。据此逻辑，在体育精准教学中，每条教学目标应该精细化、其对应为可以细化、量化描述的子问题。如“熟练掌握原地蓝球投篮技术”这一模糊的教学目标可以转化为熟记动作要领、动作姿态正确、动作熟练流畅、原地投蓝成功率高、再到比赛投篮得分率高等子目标”。可见，与传统体育教学目标不同，体育精准教学目标的确立指向更准确、更精细，直击各个需要破解的子问题。

首先，知识与技能粒度化，构建身体知识和运动技能树［3］。根据知识或技能的内在逻辑，将知识层层分解，形成独立完整的知识与技能节点，构建涵盖总目标及其需要掌握的所有子目标的身体知识和运动技能树。其次，基于目标树，设计每个节点所对应的子知识或技能的测试指标，构建身体知识和运动技能测试数据库，用以测试与检验学习效果。如，体能包括运动素质、身体机能、身体形态，运动素质又由力量、耐力、速度、柔韧等要素构成。其中，耐力素质这个子目标则需设计相对应的测试子指标，主要包括理论认知与实践运用两个方面，理论认知测试子指标涵盖耐力素质内涵、影响因素、锻炼方法以及评定标准等理论知识，耐力素质的运动技能测试子指标应由不能完成、勉强完成、可以完成、轻松完成4 个等级组成，每个等级有对应的时间、心率、疲劳程度量表等量化指标。

随后，精准定位身体知识和运动技能“短板”。根据运动训练学木桶原理的基本理论，运动员竞技能力并非取决于最长的木板，而是决定于最短的那块木板（即短板）。同样，学生体质健康，主要取决于最薄弱的那部分子知识或技能。对此，针对每个子知识或技能所进行的精细化测试，是确定“短板”的重要途径。最后，采用回归的方式，逐步实现各短板知识或技能对应的目标，基于多次循环的教学过程，最终实现某一知识或技能的总目标。此过程和结果可以发布到平台上，借助互联网让学生、家长、教师、教育者清晰知晓，明确努力方向。

3.3 精益过程设计

在精准目标树和目标“短板”的基础上，开展教学内容精准推送，是教学过程的主要环节，其主要包括建立大数据体质健康资源库与教学活动设计两个部分。

近年来，在体育教学领域，微视频资源凭借其“短、小、精、悍”等特点和优势，受到广大师生的热捧［4-7］。然而，在应用实践中，由于体育教学室外的课程性质与体育教师对微课的本质认识不足等因素，我国体育微课面临微课设计不足，教学质量不高、课程内容零碎、应用效率低下、持续性不高等困境。精准目标树的构建，倒逼体育课程资源的精细开发。大数据体质健康资源库应构建为与精准目标树对应的子知识资源库和运动处方库。从教学组织形式看，基于大数据的精准体育教学活动可采取班级差异化教学和个人自主性学习两种类型，教学流程包括需求识别、动态分组、统一教学、个性教学4 个环节。其中，需求识别是指通过线上线下体质健康大数据测量与分析，精准识别体质健康差与需求；动态分组主要包含同质分组和异质分组，其主要依据来自教学内容与现状需求；同质组群采取并列教学，实施一致化的教学活动；个性教学则指在并列教学之后，根据学生的运动表现和健康需求，进行有针对性的指导。

3.4 精准决策制定

体育精准教学决策的制定实质上是对体质健康需求精准回应的过程，其本质内容包括体质健康精准评价、预测以及干预内容的精准供给。

在基于大数据的体育精准教学模式中，教学评价方式将转变传统的模糊性或分数制评价方式，结合线上线下体质健康测试的相关数据，教学过程的动态性数据，各个子目标的达成情况数据，通过大数据采集、数据挖掘、学情分析和可视化技术，通过智能教学系统自动分析并实时反馈给所有教师、学生、家长等相关利益者，同时，相关利益者可以实时查询并生成可视化的体质健康评价报告。如，基于朴素贝叶斯分类算法，对学生体质状态进行分类与预警，采用雷达图、交互图、帕累托图、控制图等可视化技术，对学生的体质健康“优势”与“短板”进行精简呈现［8］。体质健康预测则根据每个学生在各个阶段的体质健康数据对在后续一段时间内是否达成教学目标进行预测，进而根据预测结果提出相关的学体质健康干预方式与手段。基于“关联”规则，提取并构建包括青少年初始健康认知与运动能力、运动风格、运动动机、运动态度等多维特征的体质健康个体模型，通过关键特征进行分析，设定与个体特征高度匹配的体质健康干预计划，在需求与供给之间建立科学的对应关系。

4 结语

随着信息技术不断发展、体质健康需求的日益增长，基于大数据技术的精准教学，必将逐步渗透并影响学校体育教育教学全过程，并成为“新时期”体育教学新样态以及体质健康促进工程的核心标签。然而，需要强调的是，在体育教学实践中，面对青少年日益复杂的体质健康现状与困境，使基于大数据的精准教学模式落地、下沉，体育教育工作者、管理者需对现有的学校体育教学生态进行变革，不仅需要建设校园体质健康大数据平台、提升教育者数据素养，还需要转变传统经验导向为基于大数据的精准思维，开展基于大数据的体育教学改革与实践以对大数据支持的精准体育教学模式进行评估与完善，以更好地服务于青少年体质健康促进工作。