平 杰， 肖 毅， 周成林， 李 頌

(1．上海體育學院 學院辦公室，上海200438;2．上海體育學院 中國乒乓球學院，上海200438;3．上海體育學院 研究生處，上海200438;4．上海體育學院經濟管理學院，上海200438)

自《全民健身計劃綱要》和《全民健身計劃(2011—2015)》頒布實施以來，我國全民健身運動發(fā)展取得了可喜的成績，主要表現為:國民的體育健身意識不斷增強，體育人口比例不斷增長，體育健身場地和設施逐年增多，國民體質不斷增強［1］。然而，開展全民健身運動過程中也暴露出了一些問題，主要表現為:①公共健身場地和設施數量不足且布局不合理，人均體育場地面積較少，公共體育資源向居民開放率低［2］;②大眾科學健身意識不強、健身過程缺乏科學指導，“健身”變“損身”的事件時有發(fā)生［3］;③缺乏及時有效的健身效果評估與反饋手段，未能建立個人健身檔案，“信息孤島”現象嚴重［4］;④健身指導人員匱乏且服務質量不佳，從而影響了大眾的健身熱情，在一定程度上制約了全民健身事業(yè)的發(fā)展［1］。

鑒于開展全民健身運動過程中存在的一些問題，以及物聯(lián)網技術的不斷發(fā)展及其在其他領域的廣泛應用，本文在深入研究健身數據實時采集與傳輸、健身狀態(tài)監(jiān)控與指導、健身效果評價與反饋、物聯(lián)網及云計算等關鍵技術基礎上［5-6］，運用物聯(lián)網及其相關技術，構建基于物聯(lián)網的科學健身指導模型，從而創(chuàng)新大眾健身指導與監(jiān)控模式，推進傳統(tǒng)健身行業(yè)的轉型與升級，推廣科學健身的理念和方法，進一步激發(fā)大眾的健身熱情。

1 基于物聯(lián)網的科學健身指導模型的構建

為深入了解大眾健身的設施、健身數據采集、健身指導與監(jiān)控手段、健身效果評估與反饋、健身指導的持久性等方面的現狀，本文自行設計了“科學健身現狀調查問卷”。問卷各量表的克隆巴赫a系數值均在0．8以上;問卷的KMO值在0．7以上，其信效度均符合要求。隨機選取了9個健身苑點，問卷發(fā)放總計620份，回收558份，回收率為90%，其中有效問卷501份，有效率為81%。運用SPSS20．0對問卷調查結果進行統(tǒng)計分析，得知目前大眾健身過程普遍存在的問題是:健身設施不具備數據采集與傳輸功能，未能實時采集健身數據;健身過程缺乏有效的健身指導與監(jiān)控;缺乏健身效果的評價與反饋;無法創(chuàng)建個人健身檔案，健身指導缺乏持久性;科學健身意識薄弱，健身效果不理想。以上這些問題為本文后續(xù)科學健身指導模型核心環(huán)節(jié)的構建及其功能定位奠定了堅實的基礎，以確保構建模型的針對性和實用性。

1．1 模型的構建鑒于物聯(lián)網技術的快速發(fā)展及其廣泛應用［7-11］，以及大眾健身過程中普遍存在的問題，根據信息科學的基本觀點、物聯(lián)網的基本定義及其信息功能模型［12-13］，本文構建基于物聯(lián)網的集運動健身、數據采集、指導與監(jiān)控、評估、反饋、個性化健身咨詢?yōu)橐惑w的新型、閉環(huán)科學健身指導模型(圖1)。

圖1 基于物聯(lián)網的閉環(huán)科學健身指導模型Figure 1．Scientific fitness instruction model based on Internet of Things

1．2 模型的核心環(huán)節(jié)及其相互關系模型的核心要素主要包括以下4個部分:基于物聯(lián)網的健身數據實時采集;健身過程的指導與監(jiān)控;健身效果的評價與反饋;個性化健身咨詢。

(1)基于物聯(lián)網的健身數據實時采集。該環(huán)節(jié)主要由物聯(lián)網健身器械、物聯(lián)網數據采集與傳輸模塊、健身數據云中心等要素構成。其主要功能是實時采集健身過程中產生的健身數據，并將其通過數據感知與傳輸模塊自動上傳到后臺健身數據云中心(健身云中心負責對健身數據進行分類存儲和加工處理，是整個模型的數據存儲和中轉樞紐)。它以物聯(lián)網健身器械為依托，以物聯(lián)網為傳輸媒介，以健身云中心為數據存儲容器，其信息功能模型如圖2所示［14］:物聯(lián)網健身設施的識別(利用授權二維碼)和健身數據的感知功能(利用智能傳感器感知、識別健身設施和健身者的狀態(tài)及其變化);健身數據傳輸功能(包括將健身數據從健身設施傳輸到后臺健身云中心;將處理后的健身數據從健身云中心傳輸到健身過程監(jiān)控與指導系統(tǒng)，將運動處方、健身效果評價報告及健身指導意見等信息反饋給健身者);健身數據處理功能(其目的是獲取新的健身信息，如健身效果的評價、專家指導意見、健身計劃的執(zhí)行情況及健身目標的完成情況等，為健身效果的評估與反饋提供可靠的數據支撐);健身信息施效功能(指健身效果評估與專家反饋意見等用于指導或改善健身者的實際健身行為。如選擇新的運動健身項目，修訂健身計劃，調整健身目標等，從而指導健身人群按修訂后的運動處方進行運動健身)。

圖2 健身物聯(lián)網信息功能模型Figure 2．Information function model of fitness based on the Internet of Things

基于物聯(lián)網的健身數據實時采集是整個健身指導模型的基礎環(huán)節(jié)，為后續(xù)健身者健身檔案的建立、健身過程監(jiān)控與指導系統(tǒng)、健身效果的評價與反饋，以及個性化健身咨詢提供數據。

(2)健身過程的指導與監(jiān)控。健身過程的指導與監(jiān)控包括現場指導和遠程指導與監(jiān)控兩部分?，F場指導主要包括健身指導人員對健身者面對面的指導，以及科學健身知識的宣講和科學健身與慢病預防等專題講座。遠程指導與監(jiān)控主要通過“基于云平臺的健身過程與指導監(jiān)控系統(tǒng)”(以下簡稱“健身指導系統(tǒng)”)實現。健身指導系統(tǒng)是整個科學健身指導與監(jiān)控模型實施的主要載體，其功能主要包括健身人群信息管理、健身指導員信息管理、體質測試數據管理、健身處方的制訂與管理、健身過程的動態(tài)監(jiān)控與指導、健身計劃的執(zhí)行情況、健身檔案的創(chuàng)建與維護等。該系統(tǒng)運用物聯(lián)網技術從健身數據云中心提取運動健身數據，并根據運動健身計劃及其健身目標形成健身過程監(jiān)控分析報告和健身指導意見，通過智能健身終端(智能手機、IPAD等)及時反饋給健身者，從而實現健身過程的動態(tài)監(jiān)控與指導。

該健身指導系統(tǒng)為在線、遠程自助式服務系統(tǒng)，為大規(guī)模的健身人群進行個性化、科學化的健身指導與監(jiān)控提供了技術支持平臺。健身過程的指導與監(jiān)控是模型的核心實施環(huán)節(jié)，其數據來源于基于物聯(lián)網的健身數據實時采集環(huán)節(jié)，所建立的健身處方以及個人健身檔案為后續(xù)健身效果的評價與反饋、個性化的健身咨詢提供了數據來源。

(3)健身效果的評價與反饋。該環(huán)節(jié)是科學健身指導模型構成閉環(huán)的重要一環(huán)，也是健身指導模型影響大眾健身效果的關鍵環(huán)節(jié)。其主要功能是對健身者最近2次體質測試結果數據進行對比分析，并根據體質測試綜合評價的相關標準，對其近期的健身效果進行綜合評價。評價的結果及指導意見將通過手機短信、健身指導與監(jiān)控系統(tǒng)、手機App軟件或物聯(lián)網智能終端等方式反饋給健身者，以使健身者能實時了解和掌握自己健身的狀況，有助于激發(fā)健身熱情。健身效果的評價與反饋環(huán)節(jié)生成的健身指導意見為后續(xù)個性化健身咨詢環(huán)節(jié)提供了可靠的依據。

(4)個性化健身咨詢。由于健身者個體之間存在的差異性，健身指導系統(tǒng)給出的健身反饋意見并不一定完全適合每個健身者。為此，本模型設計了個性化咨詢環(huán)節(jié)，用于健身者向健身指導專家進行咨詢，根據自身的狀況并結合健身指導系統(tǒng)的反饋意見進行運動健身處方的修訂，及時調整運動健身的目標，制訂新的運動處方，以幫助健身者科學地選擇健身項目和設定運動的強度、時間和頻次，更有效地指導后續(xù)運動健身，避免盲目、隨意地進行運動鍛煉，減少運動傷害事故的發(fā)生，提升運動健身的效果。

該環(huán)節(jié)是影響大眾健身效果的重要補充，是健身指導模型的終點，也是新的運動健身處方執(zhí)行的起點。至此，一個閉環(huán)的健身指導與監(jiān)控系統(tǒng)已經形成。

2 基于物聯(lián)網的科學健身指導模型的驗證

2．1 業(yè)務流程基于物聯(lián)網的科學健身指導與監(jiān)控的業(yè)務流程如圖3所示。

圖3 基于物聯(lián)網的科學健身指導業(yè)務流程Figure 3．The process of fitness instruction based on the Internet of Things

健身人群通過物聯(lián)網健身器械產生運動健身數據，數據采集與傳輸模塊通過有線或無線數據采集接口(WiFi或RFID)，將健身數據通過移動互聯(lián)網實時上傳至后臺健身數據云中心(體質測試數據也上傳到后臺數據云中心)。健身數據云中心對數據進行分類、加工、篩選和存儲。運動健身監(jiān)控指導專家團隊對分類數據進行提取與專業(yè)分析，形成符合健身者的個性化運動處方，并將運動處方存儲在健身數據云中心。健身指導人員通過調取存儲在健身數據云中心的運動處方，分析和了解健身者的運動處方，對健身者進行現場指導與運動干預，以監(jiān)督其健身計劃的實施。運動健身監(jiān)控管理云中心對健身和體質測試數據進行綜合診斷分析，對健身效果進行評估，并將評估結果和指導意見通過手機短信、健身監(jiān)控與指導系統(tǒng)、手機App軟件、智能終端等渠道反饋給健身者。

2．2 模型的驗證為驗證基于物聯(lián)網的科學健身指導模型的有效性，并為其推廣應用提供依據，本文將該模型應用于指導大眾健身的實踐。隨機選取了108名健身者(男52人，女56人，年齡28～60歲，平均年齡43．6歲)作為干預對象，根據科學健身指導模型的業(yè)務流程對其進行為期3個月的科學健身指導與監(jiān)控(每周至少3次，每次鍛煉1 h左右)，并在干預前后進行體質測試。通過對比分析干預前后體質測試指標的變化情況對其健身效果進行綜合評價，結果如表1所示。

表1 受試者體質檢測(前測、后測)指標配對樣本t檢驗Table 1 The Paired-samples t test on subjects’physique test(before and after)

根據配對樣本t檢驗分析的結果，經過3個月的運動健身干預后，體質測試指標中的BMI、坐位體前屈和最大心率有顯著性變化(P＜0．05);選擇反應時經過體育鍛煉后反應時間明顯縮短(P＜0．05);握力和閉眼單腳站立無顯著性變化(P＞0．05)。綜上，健身人群在經過3個月的物聯(lián)網科學健身鍛煉后，身體的柔韌性、反應能力、心肺功能和BMI產生了較為顯著性的變化。此外，通過對健身指導人員和50位隨機抽取的健身干預對象進行訪談得知，經過3個月的科學健身指導干預，健身者的科學健身意識和習慣均得以改善。

在為期3個月的物聯(lián)網科學健身指導過程中，經過科學健身知識的不斷宣講和體育健身指導人員的指導，健身人群對科學健身的理解增強，糾正了以往運動健身過程中認識上的誤區(qū)(如鍛煉的時間越長越好、力量練習時負重越大效果越好等)，提升了科學健身的意識。此外，健身者在健身項目的選擇，運動時間、強度和頻次的設定，健身的規(guī)律性等方面均更趨于合理和科學。

3 基于物聯(lián)網科學健身指導模型的分析評價

3．1 優(yōu)勢(1)通過智能終端實現運動健身過程的監(jiān)控和預警?；谖锫?lián)網的科學健身指導利用物聯(lián)網和云計算技術實時采集健身過程的動態(tài)健身數據，通過云處理中心，形成健身者個人的健身效果分析報告及指導意見，并通過智能化的物聯(lián)網終端(如手機、IPAD等)反饋給健身者，使健身者及時了解并糾正其健身過程中的錯誤健身方式。此外，當健身者未完成既定的健身計劃內容時(如每周鍛煉次數、每次鍛煉時間未達到要求)，健身云處理中心會通過智能終端提醒健身者，從而實現健身過程的實時監(jiān)控和預警。

(2)創(chuàng)建健身大數據，實現“康體融合”?；谖锫?lián)網的科學健身指導新模式將每位健身者的健身數據存儲在云數據中心，形成全民健身的大數據。健身人群可以通過物聯(lián)網智能終端隨時查看和了解自己的健身情況，也可以將這些數據直接傳送給醫(yī)生，再由醫(yī)生給出診斷或康復建議，從而為實現“康體融合”提供大數據支撐平臺，有利于提高國民的整體健康水平，推進體育強國建設進程。

(3)促進健身產業(yè)的發(fā)展。基于物聯(lián)網的健身指導新模式需要進行大量物聯(lián)網健身產品的開發(fā)、推廣和應用，以增加大眾健身產品和服務的供給，滿足大眾不斷增長的多樣化、個性化健身需求，從而為壯大我國健身產業(yè)發(fā)展的規(guī)模和整體實力提供契機，有利于促進我國健身產業(yè)的發(fā)展。

3．2 不足 (1)需要大量資金投入?；谖锫?lián)網的科學健身指導需要依靠物聯(lián)網的健身器材，該器材需要進行研發(fā)或升級改造，因此前期資金投入較多。此外，在健身指導與監(jiān)控的實施過程中，還需要大量的健身指導人員和專家。故在整個科學健身模型的實施過程中，需要投入大量的人力、物力和財力。

(2)對網絡帶寬的穩(wěn)定性有所要求?；谖锫?lián)網的科學健身指導是建立在物聯(lián)網技術基礎上的，在應用過程中，大量的健身數據需要實時傳輸，這就對網絡的穩(wěn)定性和帶寬有較高的要求。

(3)不能覆蓋所有的健身人群。基于物聯(lián)網的科學健身指導需要使用智能終端，如智能手機、IPAD等，因此，對于健身人群具有一定的選擇性。隨著全民健身運動的不斷開展、網絡技術日新月異的發(fā)展，以及智能手機應用的逐漸普及，這些不足將會逐步得到改善。

4 結束語

目前我國大眾的科學健身意識比較薄弱，健身過程缺乏科學有效地指導、監(jiān)控、評價與反饋，無法創(chuàng)建個人健身檔案，健身指導缺乏持久性，健身效果并不理想。

基于物聯(lián)網的科學健身指導模型以物聯(lián)網健身設施為應用終端，運用物聯(lián)網和云計算等現代高新技術，實時采集、傳輸和存儲健身數據，為健身者建立個人健身檔案，實現對健身者持久的健身指導與監(jiān)控，從而激發(fā)大眾參與體育健身的持久性。

基于物聯(lián)網的科學健身指導與監(jiān)控是一種全新的閉環(huán)健身指導模型。該模型集體質測試，健身處方制訂，健身指導與監(jiān)控，健身數據的采集、傳輸、處理與反饋，個性化咨詢與指導等環(huán)節(jié)為一體，構建一個閉環(huán)的健身指導與監(jiān)控系統(tǒng)，從而提高健身指導服務的質量和效率，推進傳統(tǒng)健身行業(yè)的轉型與升級，催生新的健身業(yè)態(tài)。

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