基于循环神经网络的体育课程俱乐部制对大学生身体素质影响的相关性研究——以芜湖职业技术学院为例

金文慧， 宦集体， 黄正锋， 殷惠娟， 朱 春， 丁 宁

(1.芜湖职业技术学院 体育部，安徽 芜湖 241003;2.名古屋大学 情报学研究科，日本 名古屋 4648601)

引言

我国高校体育课程教学和学校体育工作，经过40多年特别是党的十八大以来的改革与发展，无论是教育思想、课程体系，还是运行机制和管理机制，都顺应时代大潮，发生了重大的变化与发展。

1979年扬州会议提出的“体质教学论”[1]，有把增强学生体质作为学校体育唯一标准的倾向，在很大程度上忽视了“体育育人”的根本标准，在这种理论指导下的改革实践是不会有“令人满意”的效果的。在后来的一段时间内，人们片面理解“健康第一”，出现了所谓的“兴趣体育”“快乐体育”，意图改变“学生喜欢体育，不喜欢体育课”的现象。实践结果，学生的体育兴趣增强了，但是教师不敢严格要求学生，课程目标虚设，训练和比赛不讲究科学负荷，尤其怕出现运动伤害，显然这也不可能发挥大学体育的全面功能。2002年11月国家教育部《全国普通高等学校体育课程教学指导纲要》[2]发布，要求在“健康第一”思想指导下，实行“学生自主选择课程、自主选择教师、自主选择上课时间”的改革，经历10多年的改革实践，由于多种原因，仍然未能解决好体育知识技术教学与增强学生体质的关系、“育人”与“育体”关系等这些学校体育工作的痛点和难点。

2012年党的十八大把“立德树人”作为教育根本任务，在习近平新时代中国特色社会主义思想指导下，学校体育教学和体育工作改革开始了新的征程。2018年安徽省教育厅发布了《关于在全省高校推行公共体育艺术教育俱乐部制教学改革的意见》[3]，芜湖职业技术学院体育教学部老师立即行动，在学院党委领导下，认真学习国内外特别是我省合肥学院实行体育俱乐部制教学改革的经验[4]，及时转变观念，切实做好课程教学标准，决定从本校2018级学生开始进行为期三年的俱乐部制教学试验，并积极申报教改课题，动态研究课程改革、运动训练、竞赛与增强大学生身体素质的关系。课题组成员与体育教学部全体老师一道，以习近平关于高校教育、体育教育的系列讲话、指示为指导，把“立德树人”作为根本任务[5]，全面贯彻党的教育方针，认真落实教育部《高等学校体育工作基本标准》[6]《国家中长期教育改革和发展规划纲要》[7]和省教育厅关于推行公共体育教育俱乐部制教学改革的意见，解放思想，迅速为2018级学生开设17个单项俱乐部。俱乐部实行三级会员制，即初级、中级、高级会员制，通过分层分级、逐级晋升，激发学生体育学习兴趣[8]，用课堂教学、课外活动(运动队)和竞赛，培养学生学习的自主性、创造性和终身体育意识，树立“健康第一”的学校体育指导思想，建立起享受乐趣、增强体质、健全人格、锤炼意志“四位一体”的学校体育教育目标体系[9]。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

参与实施体育俱乐部制教学的2018级学生作为受试者，以参与俱乐部学习三年期间的体育课成绩、体质测试成绩以及影响成绩的因素为研究对象，探讨体育课程俱乐部制与增强学生身体素质的相关性。

2.2 研究方法

2.2.1 问卷调查 对影响2018级学生身体素质变化的学习态度、心理动机、俱乐部课程安排、教师教学等因素在每学年结束时实施一次问卷调查，共计两轮。问卷信度与效度经同行专家检验，认同率为98.5%。

2.2.2 数据预处理 读取、清洗、筛选所有收集到的学生身体素质评价分数和问卷调查结果的数据并将数据集分为训练集，验证集和测试集三个部分。经过数据预处理，获得学校2018级5985名学生连续三年身体素质测试数据。

2.2.3 神经网络分析算法 采用神经网络建立身体素质与参与俱乐部课程教学的学生性别，初始时期身体素质评分，选择课程类别，参与课程活跃度，是否直接受到教师指导之间的评估模型，通过此模型准确预测实施俱乐部教学后大学生身体素质提高程度，为精准干预俱乐部制教学设计，有效提升学生身体素质提供科学理论指导。

采用循环神经网络中综合表现最优、广泛使用的长短期记忆网络(LSTM，Long Short-Term Memory)[9]研究学生身体素质预测问题。整体框架如图1所示。

图1 循环神经网络预测模型框架

为了丰富features以使模型更加精确，将n(time series)×s(features per time series)的二维向量作为输入。分别拼接2018年和2019年学生身体素质评价分数和One-Hot编码后的问卷调查的数据，然后将拼接后的两个年度的数据作为LSTM网络的输入。LSTM网络对于数据标准化的要求很高，因此所有输入数据均经过min-max标准化处理。

将第三个年度的学生身体素质评价分数作为基准真实数据并以此来进行LSTM网络参数的训练。在LSTM网络的训练中，使用均方误差MSE作为LSTM的损失函数，损失函数公式如下:

使用梯度下降算法[10]优化损失函数使得LSTM网络能够学习如何预测未来一年学生身体素质分数。在LSTM网络预测过程中，将学生三年的身体素质评测结果表示为时间序列[xt-1,xt,xt+1]并利用这个时间序列中的[xt,xt+1]即2019年和2020年的数据作为输入来进行2021年学生身体素质评价分数的预测。

3 结果与分析

3.1 结果

学校2018级三年体质测试中肥胖人数分别为520、523、524(图4)，数据显示不及格人数中BMI指数超标(肥胖)人数比例分别为38%、33%、29%。通过俱乐部课程学习肥胖人群不及格比例逐年下降，但不明显，如何有效提高特殊群体健康水平是课题组提出的新问题。

2018级学生在2021年体质测试数据在图2、图3已做出预测，其中及格人数比例最高，不及格人数比例最低，预示大学生毕业一年后体质健康状况较好。发展趋势预测可以帮助学生制定应对测试水平可能下降的措施，主动关注自身体质健康，加强体育锻炼，这也是大学培养新时代社会主义建设者和接班人提出的新目标和新需求。

图2 三年(2018,2019,2020)学生身体素质分数基准真实数据和第四年(2021)学生身体素质分数的预测

图3 三年(2018,2019,2020)学生身体素质评价分数基准真实数据及第四年(2021)学生身体素质评价分数预测结果

图4 全体学生中BMI指数为肥胖学生人数及身体素质评价分数为不及格的学生中肥胖人数

3.2 分析

2018级学生的体质测试成绩整体水平有一定提高。实施俱乐部教学一年后，体质测试优秀良好总人数高于大一1.1%，合格人数大一、大二学年基本持平，大三学年合格人数占比最高。由于学院专科实施一年半制(三个学期)的体育课程教学，到大二下学期和大三上学期，除少数参加中高级俱乐部学生外，其余学生都是自行进行体育锻炼。数据统计显示大三学年优秀和良好总数为229人，比大二学年下降5.6%，优秀良好学生中95%以上为中高级俱乐部学生。这充分说明大学生体质测试成绩与其体育锻炼的相关性更强。

4 结论与建议

4.1 结论

三年来，芜湖职业技术学院2018级公共体育课教学实行体育俱乐部制，师生共同努力，教学改革取得了很好的成效，俱乐部制值得继续推广。

采用基于循环神经网络算法的研究方法，引入深度学习理论，初步提出如实映射大学生身体素质评估各项指标与最终评估成绩相互关系的训练模型，为建设互动的、开放的体育课程，让学生在体验中学习知识，在练习中掌握技术，在竞赛中提高能力提供了更为科学的理论指导。

建立了分级教学、逐层推进培养体育人才的新模式。学校体育俱乐部设有初级、中级、高级三个级别，各级教学内容不尽相同，教学模式各有区别，有些俱乐部从初级到高级连贯学习，以参加各级各类竞赛为教学目标，重点倾向训练竞赛，为学校摘金夺银。这些俱乐部的运动项目已成为本校体育教学特色和校园体育文化建设的亮点。如舞龙舞凤、街舞、武术、啦啦操、羽毛球、乒乓球、篮球、排球、足球等，这些俱乐部坚持常年训练不断线，争取一切机会参加比赛。2018年成立体育俱乐部教学中心以来，学校各项体育工作全面领跑安徽高职院校。除“皖江名足”获全国体育工作“一校一品”示范基地外，“三球一操一舞”也成为校园体育文化的特色，其中，影响力最大的“三大球”8支代表队全部进入安徽省大学生体育联赛四强之列(冠军3次，亚军1次，季军3次)，同时，学校成为安徽省三大球(男子)唯一打入全国大学生联赛(CUBA、CUVA、CUFA)的高职院校。另外，学校啦啦操代表队两次蝉联四项全国冠军，街舞代表队获全国大学生街舞锦标赛“冠、亚、季军”多项，三小球(乒、羽、网)、武术、田径、定向越野等赛事战绩也是校史上同期内获奖数最高的时段。这些运动队的学生几乎人人是体质测试成绩优秀的获得者，这更让我们认识到大学生体质状况的改善不是说出来的，而是扎扎实实苦练出来的，或许这才是大学公共体育推行俱乐部制的真谛所在。

三年的改革实践还告诉我们，高校体育课程教学“教什么，怎么教”的问题尚未得到根本解决，从某种程度上说，关键还不在采取何种课程组织形式，如“学生三自主”“体育俱乐部制教学”，而在于高校体育教学改革要回到“体育本体”，真正确立“立德树人”的价值观，回到使受教育者德智体美劳全面发展这一起点上来。

4.2 建议

4.2.1 着力加强师资队伍建设 目前，学校体育教师队伍专业发展水平不高，突出表现为工具意识太强，目标意识薄弱，学习主动性不足，教学设计与创新能力偏低等，这是各俱乐部教学不平衡不充分的主要原因，是教学矛盾的主要方面。有极少数教师“以不变应万变”，不管你推行什么改革方案，他都是让学生“放鸭子”，教学无目标、无要求，甚至无指导，让学生自由进行体育课堂活动。

实施体育俱乐部制教学，应高度重视教师队伍建设，抓住教师这个矛盾的主要方面，与时俱进引导教师转变思想观念。实施体育俱乐部制的初心是要以先进的教学理念为指导，在课程设置上，既要关注学生的学习兴趣，又要重视课程目标达成，这对教师教学是个很高的要求。但在实施过程中，大多数教师没有转变教学观念，教学方法也没有适应教学俱乐部的需要做相应的改革，传统的教学方式已很难充分调动学生学习的积极性。在俱乐部制教学模式下，教师要与时俱进，增强创新意识，正确理解和践行体育在“育人”中的地位与作用，用正确的世界观、人生观、价值观和良好职业道德教育和影响学生。

要采用多方举措，提高教师的专业化发展水平。俱乐部制教学对教师专业技术水平提出了更高的要求，不仅要求教师精通一两个项目的教学及训练，而且在学生选择项目全面覆盖及新兴热门运动项目逐渐兴起的形势下，教师原有的专业技术水平已远远满足不了学生的需求。在教学中教师的作用也不再仅仅是教授学生体育锻炼的方法，传授运动技术，而是要突出“课程思政”建设，启发学生的思维活动，激发他们的想象力和创造力，“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人”[11]，与传统的教授技术相比，对教师个人对课堂的掌控能力和业务素质提出了更高的要求。

4.2.2 做好统筹规划，优化课程体系 实施俱乐部制教学，为建立体育课堂教学、体育课外活动(训练)、体育表演和竞赛三位一体新的课程体系，提供了一个行之有效的组织形式和规划保障，为正确处理掌握运动技术与增强身体素质的关系找到了某种内在联系。教师在体育课程教学时，就可专心从事运动技术的系统教学，在运动训练和体育竞赛中，则带领学生运用体育知识和技能，去培养爱国主义、集体主义、团队合作精神、顽强拼搏精神和遵守规则的意识[12]，在优质的负荷运动中，增强学生体质。俱乐部制教学的此种优势，在本轮课题研究实践中虽有体现，但很不充分很不平衡，需要进一步改革和发展。

4.2.3 加大竞赛力度，深化体教融合 2020年10月教育部体育卫生与艺术司司长王登峰在解读关于《全面加强和改进新时代学校体育工作的意见》中明确提出“教会、勤练、常赛”是教育教学改革的核心。体育俱乐部管理中心在年度规划工作中，应加大竞赛的举办力度，安排好周月季年的各项校级比赛，这不仅有利于推动二级学院围绕学校赛事举办各项选拔活动，开展二级学院内部班级间的比赛,以保证参赛学生基本全覆盖、多样化，形成“校-院-班”有效联动机制，而且有助于高校高水平竞技体育人才的培养，为社会各行各业输送优秀人才。同时，给与参加各级比赛学生一定的荣誉和奖励，也可以大大提高学生体育锻炼的积极性和自觉性。要积极创造条件，每两年举办一次“学校体育文化节”，全面开展包括田径在内的球类、体操类比赛，丰富校园体育文化。

4.2.4 强化科学管理，创新运行模式 体育俱乐部教学管理模式如何建立并不断完善，是关系教学改革成败的关键所在。在课程设置、时间安排、教学质量考核、运动场地安排、尊重教师劳动、俱乐部模式与体质测试等方面都要打破传统的管理办法，创建新的管理模式。高级会员服务中级会员、中级会员服务初级会员，这种传帮带的俱乐部模式既能缓解教师的教学压力，也在一定程度上提高了学生课余时间的锻炼水平和高中级会员的服务能力，展示出体育活动全面育人功能。“课堂+线上”体能训练任务以及体质测试采取速度、力量、耐力项目享有多次测试机会的规定都可以大大促进学生课外体育锻炼，从而提高学生的健康测试水平。

大学体育课教学改革任重道远，仅就增强大学生身体素质而言，也绝不是体育课程的某种改革能为其解困，它是全社会的一项系统工程，需要举全国之力长期努力才能奏效，当然，大学体育必须为之做出卓有成效的贡献。