基于智能可穿戴设备的特校智力障碍学生适应性体育教学研发与实施

◇山东体育学院 程维康 于 浩 王疆娜

目的：探讨8周的适应性体育教学对提高智力障碍儿童运动功能的作用。方法：选取12名14～16岁智力障碍儿童，分为6名男生一组，6名女生一组。两组均接受为期8周的适应性体育干预训练，被试者干预前、后分别接受智能手环心率测试、肌力测试和关节活动度测试。结果：干预8周后两组的心率变化较干预前有了明显的提升；男生的膝屈肌、膝伸肌、肩伸肌和躯干屈肌干预后肌力数值明显高于干预前数值（P<0.05），女生的髋伸肌、膝屈肌、膝伸肌、肩屈肌和躯干伸肌干预后肌力数值明显高于干预前数值（P<0.05）；男生的髋关节伸展、髋关节内收和肩关节前屈的关节活动度较干预前有了明显提升（P<0.05），女生的髋关节伸展、髋关节内收和肩关节伸展的关节活动度较干预前有了明显提升（P<0.05）。结论：8周的适应性体育干预训练可以有效地提高智力障碍儿童的运动功能。

智力障碍（Intellectual Disability）儿童智力显著低于健康水平，并伴有适应性行为问题[1]。智障儿童适应性行为主要包括环境适应、社会交往等问题[2]，部分儿童还伴有运动功能障碍，表现为肌肉萎缩、肌力衰退、身体活动范围受限等一系列问题[3]。运动障碍严重影响了他们的学习和生活，有研究证明，适应性体育干预可以有效改善他们的运动功能障碍[4]，综述发现当前的适应性体育设计主要以趣味性游戏为基调，以运动和康复为手段，以提高特殊儿童身体机能为目的[5]。教学评估是适应性体育干预方式实施的起点与终点，有效的教学评估对适应性体育干预方案的优化有指导性作用，尽管适应性体育教学对智力障碍儿童运动功能改善效果显著，但教学评价的滞后性，使得干预方案的调试出现延迟，一定程度上阻碍了适应性体育干预效果的最大化，智能可穿戴评估设备，基于其便捷性、实时性弥补了传统教学评估的不足。

可穿戴设备即为可以穿戴或者佩戴在人身体上的设备的总称，是一种辅助人的便携设备，是可穿戴技术的实现方式[6-7]。智能可穿戴设备是通过“互联网＋”的技术，实现实时无误快速传输，建立个人档案，进行云端记忆，弥补了人工操作的短板。对于智障儿童而言，智能可穿戴设备对他们的活动限制影响较小，实验结果数据可靠性更大[8]。将智能可穿戴设备应用于适应性体育运动中探究新型数字化的适应性体育干预模式并实施，以期待通过新型数字化适应性体育运动，有效提升智障儿童的肌肉力量和运动功能，促进他们的身体活动范围，提升儿童学习和生活质量。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究以烟台市芝罘区辅读学校12名智力障碍学生（6名男生、6名女生）为教学对象。纳入标准：年龄在14～16岁之间；经公立医院诊断为轻度智力障碍；学生除智力障碍外无任何其他疾病；所有学生自愿参加体育课程，并签署知情同意书。

1.2 研究方法

（1）文献资料法。在中国知网、中国特殊教育网、万方数据库等网站中，以“适应性体育”、“运动强度”、“肌肉力量”等为关键词进行文献检索，对检索到的文献进行整理分析，为本研究提供理论依据。

（2）访谈法。通过访谈烟台市芝罘区辅读学校的老师，了解12名研究对象的基本运动情况及表现；通过访谈特殊教育、适应性体育领域的相关专家，制订干预方案。

（3）实验法。应用某知名品牌B5运动监控手环对体育课程实施过程进行监控。智障学生在体育课程的准备阶段、正课阶段以及放松整理阶段，全程佩戴监控手环，实时监控学生的运动心电图、最高心率、平均心率、实时心率、步数和运动总时间，利用微信小程序（跑吧跑吧运动大数据）和PC端数据平台将采集的数据进行汇总，分析；利用便携式肌力测量仪MicroFET3和关节活动度测量尺来测量每个智障儿童大肌肉群的肌肉力量和主要人体关节的活动范围，根据每个学生身体机能状况和身体形态等参数综合分析判断运动监控结果，并对体育课程进行科学有效的动态调整。

（4）数理统计法。利用SPSS25.0对所得数据进行统计分析，测试结果使用平均值±标准差（M±SD）表示。采用配对样本T检验分析男、女两组被试干预前、后的各指标差异，显著性水平设置为0.05。

1.3 适应性体育运动干预方案设计与实施

（1）适应性体育运动干预内容设计。

a、静步走练习。静步走是适应性体育运动相关素质训练的一项基本的内容。是指受试者在教师指引下走一条长约20米左右的直线，教师观察受试者的行走情况，随着能力的提升改变路径的难度，并在走动中不断改变步幅和步态，体验左（右）脚着地的感觉，掌握走的技术。该项练习可以提高儿童的协调性和灵敏性。

b、平衡练习。平衡练习是训练特殊儿童身体平衡能力和协调性的有效方法。通过让受试者单双脚着地、平衡木行走等训练来体会身体平衡的感觉，平衡练习可以提高儿童的平衡能力、灵敏性和协调性。

c、跑的练习。选择欢快、中速的伴奏音乐，使儿童跟随音乐一起运动，通过跑步的形式带动儿童活动起来，分为单向慢速跑、双向慢速跑和变速跑的形式，使受试者感受脚蹬地的感觉，调动身体的积极性，提高他们的灵敏性和协调性。

d、跳跃练习。在进行跳跃训练的过程中，选择动感跳跃的音乐，让受试者双脚跳跃从一端跳到另一端，距离大约十米左右，音乐贯穿整个学习的始终，改善孩子的大肌肉群，促进孩子的神经系统和身心健康的发展。

e、球的练习。球性练习是适应性体育运动中的训练内容，通过原地运球、相互传接球、肩上投球、拍打球、脚踢球和地滚球等练习。孩子可以提高身体移动能力，也可以锻炼他们的手眼协调能力和灵敏性。

（2）适应性体育运动干预方案实施。

干预方案实施时间为2020年10月16日至12月16日，为期8周，每周2次，每次40分钟左右，运动形式包括走、跑、跳和球类训练等。干预方案根据智力障碍儿童身心发展特点，智障学生在体育课程的准备阶段、正课阶段以及放松整理阶段，全程佩戴监控手环，实时监控学生的运动心电图、最高心率、平均心率、实时心率、步数和运动总时间，利用微信小程序（跑吧跑吧运动大数据）和PC端数据平台将采集的数据进行汇总，分析；利用便携式肌力测量仪MicroFET3和关节活动度测量尺来测量每个智障儿童大肌肉群的肌力和主要关节活动范围，根据每个学生身体机能状况，身体形态等参数综合分析判断运动监控结果，并对体育课程进行动态调整。

2 研究结果与分析

适应性体育对智力障碍儿童的基本动作的影响如下所示。

（1）适应性体育运动干预前、后智力障碍儿童心率的变化情况。在适应性体育运动干预前、后，使用智能可穿戴设备B5手环对智障儿童的心率情况进行实时监测。采用配对样本T检验分析两组被试干预前、后测心率峰值差异，结果显示，两组被试的心率前测心率数据峰值均在110次左右，而后测心率峰值女生达到130次左右，男生达到140次接近150次，经过为期8周的适应性体育运动干预，男生和女孩的后测心率数据均大于前测心率数据，男生的提升幅度大于女生。可见，智力障碍儿童的适应性体育运动属于中等强度运动，且随着运动周期的延长运动强度有所提升。分析原因，患儿积极参与适应性体育运动，交感神经得到兴奋，肾上腺素激素分泌增多，促进血液循环，心率上升；运动结束，交感神经兴奋性降低，心率恢复平稳[9]。

图1 智力障碍学生体育运动干预前后心率数据

（2）适应性体育运动干预前、后智力障碍儿童肌肉力量的变化情况。肌肉力量是身体运动时，肌肉相互作用下产生的一种力量[10]。采用配对样本T检验分析男、女智力障碍儿童被试肌肉力量的前、后测成绩差异，结果显示，被试男生组的髋屈肌、髋伸肌、肩屈肌和躯干伸肌的前测成绩和后测成绩差异无统计学意义（P＞0.05），被试女生组的髋屈肌、肩伸肌和躯干屈肌的前测成绩和后测成绩差异无统计学意义（P＞0.05）；被试男生组的膝屈肌、膝伸肌、肩伸肌和躯干屈肌的前测成绩和后测成绩有统计学意义（P＜0.05），被试女生组的髋伸肌、膝屈肌、膝伸肌、肩屈肌和躯干伸肌的前测成绩和后测成绩差异有统计学意义（P＜0.05）。由此可见，适应性体育运动中的走、跑、跳对智力障碍儿童的肌肉力量具有显著的促进作用。分析原因，这与适应性体育运动的特点有关，在体育运动过程中静步走、加速跑、平衡练习等训练，都可以提高智力障碍儿童的协调性和灵敏性，进而提升其肌肉力量。

表1 干预前、后男、女智障儿童肌力变化情况统计表（）

表1 干预前、后男、女智障儿童肌力变化情况统计表（）

（3）适应性体育运动干预前、后智力障碍儿童关节活动度变化情况。关节活动度是展现个体的关节活动范围[11]。采用配对样本T检验分析男、女两组被试关节活动度的前、后测成绩差异，结果显示，被试男生组的髋关节前屈、髋关节外展、膝关节屈曲、肩关节伸展、肩关节外展和肩关节内收的前测成绩和后测成绩差异无统计学意义（P＞0.05），被试女生组的髋关节前屈、髋关节外展、膝关节屈曲、肩关节前屈、肩关节外展和肩关节内收的前测成绩和后测成绩差异无统计学意义（P＞0.05）；而被男生组的髋关节伸展、髋关节内收和肩关节前屈的前测成绩和后测成绩差异有统计学意义（P＜0.05），被试女生组的髋关节伸展、髋关节内收和肩关节伸展的前测成绩和后测成绩有统计学意义（P＜0.05）。由此可见，适应性体育运动中的球性练习对智力障碍儿童的关节活动度提升效果显著。分析原因，由于原地运球、肩上投球、拍打球、相互传接球、脚踢球和地滚球都需要被试者上下肢力量、反应灵敏以及手眼协调能力的相互配合，在干预方案中随着被试者的能力提高，关于球的练习难度也随之增大，提高了被试的手指灵敏与手眼协调能力，因此提升效果较为明显。

表2 干预前、后男、女智障儿童关节活动度变化情况统计表（M±SD）

3 结论

智力障碍儿童适应性体育运动属于中等强度运动，可以有效提高智力障碍儿童的心肺功能、肌肉力量以及关节活动度，但是也有个别肌群（比如髋屈肌、髋伸肌、躯干伸肌和躯干屈肌）和个别关节（比如髋关节前屈、髋关节外展、肩关节伸展、膝关节伸展和肩关节内收）变化不大。