謝佳輝，林 萌，汪 焱

(福州大學體育部，福建 福州 350116)

近年來，大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”等信息技術(shù)飛速發(fā)展，各類科技產(chǎn)品正改變著人們的生活方式，伴隨著新型傳感器技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進步，可穿戴設備逐步成為科技產(chǎn)業(yè)的新寵，進入一個飛速發(fā)展的時期。在高校體育中運用可穿戴設備的相關(guān)情況還比較少，國外高校已經(jīng)開始實踐，美國奧羅爾羅伯茨大學要求所有新生通過佩戴Fitbit手環(huán)來記錄他們的運動狀況，并將此作為學生體質(zhì)評價的一部分。將可穿戴設備應用到高校體育教學中不僅能受到學生們的歡迎和喜愛，還能依托可穿戴設備的強大功能來指導學校體育教學。本文試圖通過調(diào)查可穿戴設備在高校中的使用現(xiàn)狀，研究其技術(shù)特點對高校體育教學的作用，并從大數(shù)據(jù)的角度出發(fā)，研究體育教學的發(fā)展前景，以期為未來學校體育的改革提供思路。

2 研究方法

2.1 文獻資料法

通過在圖書館查閱相關(guān)的書籍，通過中國知網(wǎng)、維普網(wǎng)等查閱國內(nèi)外有關(guān)可穿戴設備的文獻資料，為本研究的設計、分析提供客觀的理論依據(jù)。

2.2 訪談法

通過對體育教學方面的專家和相關(guān)教師進行訪談，針對可穿戴設備在高校體育教學中的應用研究，廣泛征求他們的意見，以收集資料和完善研究框架。

2.3 調(diào)查統(tǒng)計法

通過隨機選擇我校大一、大二236名學生進行調(diào)查訪問，并運用統(tǒng)計的方法對學生中可穿戴設備的使用情況進行分析研究。

3 結(jié)果與分析

3.1 大數(shù)據(jù)、可穿戴設備與高校體育教學

2015年9月5日，《國務院關(guān)于印發(fā)促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要的通知》(國發(fā)[2015]50號)文件的發(fā)布標志著我國已將大數(shù)據(jù)的發(fā)展應用研究提升到國家層面[1]。大數(shù)據(jù)研究現(xiàn)已涉及到人們生活的各個方面，而教育大數(shù)據(jù)的應用研究必將是我國教育事業(yè)發(fā)展的趨勢。大數(shù)據(jù)并不僅僅指數(shù)據(jù)量大，更重要的是通過對海量數(shù)據(jù)的收集、整理、分類和分析，從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律、知識和信息等。它的處理流程可分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與集成、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)解釋4個階段[2]。目前，高校體育教學過程中的數(shù)據(jù)采集量比較小，主要集中在學生體質(zhì)健康測試數(shù)據(jù)上，如何將高校體育教學過程數(shù)據(jù)化，運用大數(shù)據(jù)平臺來指導體育教學將是我們研究的方向?？纱┐髟O備正好作為橋梁解決了體育教學過程中大數(shù)據(jù)采集等問題。

可穿戴設備是融合了多媒體技術(shù)、無線傳播技術(shù)、計算機科技，以日常生活中便于攜帶的物品形態(tài)存在的，并能夠連接個人局域網(wǎng)，監(jiān)測即時情況來幫助用戶在動態(tài)過程中進行信息處理的智能化工具[3]。目前它已經(jīng)被普遍運用于體育健身、醫(yī)療衛(wèi)生、時尚娛樂、國防軍事等方面。市場上可穿戴產(chǎn)品多種多樣，主要有智能手環(huán)、智能眼鏡、智能手表、智能鞋等，可以通過智能傳感器監(jiān)測心率、GPS、步數(shù)等數(shù)據(jù)，及時傳遞到手機等移動通信設備上?？纱┐骷夹g(shù)的發(fā)展非常迅速，心率、GPS、血壓、汗液、溫度、睡眠、卡路里、葡萄糖、UV、呼吸、動作捕捉等都能通過傳感器進行檢測分析，所以，各種新型的可穿戴設備被不斷創(chuàng)造出來，適合高校體育教學的可穿戴設備也會在不久的將來出現(xiàn)，并將影響體育教學的發(fā)展。

可穿戴設備在高校體育教學中的應用研究是以大數(shù)據(jù)平臺為基礎，通過在學生中運用可穿戴設備，采集學生在體育教學過程中的各項指標數(shù)據(jù)，并通過藍牙、無線網(wǎng)等技術(shù)對數(shù)據(jù)進行處理和集成，以云計算技術(shù)為手段進行數(shù)據(jù)存儲和分析，這樣可以有效地將大量多變的數(shù)據(jù)存儲下來進行分析計算，依據(jù)分析計算的結(jié)果，為高校體育教學實踐所用。

3.2 高校學生中可穿戴設備的使用現(xiàn)狀

手機目前已經(jīng)成為大學生必不可少的一部分，在學習、生活、社交等方面發(fā)揮著巨大的作用。而在體育鍛煉方面，則僅局限于通過微信等社交APP中的小程序——曬步數(shù)來體現(xiàn)，甚至出現(xiàn)了有些同學在上體育課的時候，偷偷將手機藏在身上來刷步數(shù)的情況?？梢姡苿油ㄓ嵔o我們帶來的便利并沒有在高校體育教學中發(fā)揮出其真正的作用，可穿戴設備正好可以解決其缺陷，發(fā)揮出其優(yōu)點。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，高校中學生的手機擁有量已經(jīng)近100 %，市場上可穿戴運動設備主要有運動手表、運動手環(huán)、能量手環(huán)、智能鞋、智能眼鏡等。通過對我校大一、大二236名學生進行隨機調(diào)查(表1)，發(fā)現(xiàn)有使用手機功能進行運動記錄的學生非常多，共188人將近80 %，還有少部分同學有通過手機測量心率的APP，對運動后的心率狀況進行測量，了解自己的身體狀況。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，了解可穿戴設備的同學比較多，但真正使用的學生數(shù)量非常少，僅5名，占被調(diào)查數(shù)量的2.1 %，使用設備主要集中在運動手環(huán)上，基本沒有其他可穿戴設備，使用功能主要體現(xiàn)在記步數(shù)、消耗能量以及記錄運動路線上?？纱┐髟O備在高校中的使用量比較少，一方面是因為可穿戴設備的價格因素，最重要的一點是智能手機已經(jīng)具備了運動手環(huán)的很多功能，可穿戴設備的優(yōu)勢并不明顯。但是在體育教學中，手機有一定局限性，明顯不能替代可穿戴設備，所以可穿戴設備在高校學生中仍具有很大的潛力。

表1 可穿戴設備在高校中使用情況表

3.3 可穿戴設備在高校體育教學中的應用

3.3.1 防范運動傷害

體育教學中的運動傷害事故是困擾體育教師和學校管理部門的重要方面，雖然國家有出臺學生運動傷害管理條例，但在實際運用時還是會困難重重，當事故發(fā)生時還是會追究當事體育教師的責任。因此，防范運動傷害，將學生運動中的傷害事故扼殺在萌芽狀態(tài)對體育教師和學校都至關(guān)重要。體育教學中的運動傷害除了體育教師組織教學的失誤以及非可控外在因素外，都有一個很明顯的特征，就是學生在參與運動時的身體狀態(tài)水平，當學生處于運動疲勞，注意力不集中的時候，發(fā)生傷害事故的概率就會非常高，另外，學生有先天性疾病或是運動當天身體健康狀況不佳也是造成傷害事故的主要因素。所以，及時掌握學生在體育運動中的身體機能水平對防范運動傷害有一定的作用。可穿戴設備能及時準確地對學生的心率、汗液、溫度、血壓、呼吸等進行監(jiān)測。目前，普通的運動手環(huán)已經(jīng)實現(xiàn)了對血壓、血氧、心率、卡路里、疲勞的監(jiān)測。監(jiān)測心率在運動中非常重要，心率的高低，直接影響到運動的效果和目的，當心率過快的情況出現(xiàn)時，實際上是在給身體一個警告，避免意外發(fā)生，將學生運動時的心率水平保持在相應的區(qū)域，這是心率監(jiān)測的重要作用。長春理工大學的翟紅藝等人設計了一種有鍍銀織物電極的穿戴衣，在走路、上下樓梯、搬運輕物等低強度環(huán)境下，該心電穿戴衣測量R波的平均識別準確率高達 96.37 %[4]。穿戴式汗液傳感器能夠檢測汗水中的分子，經(jīng)過汗液分析后，就能準確檢測出身體的健康情況。

3.3.2 監(jiān)測運動強度

體育教學中對學生運動量和運動強度的掌握一直都是考驗教師教學水平的重要因素。教學內(nèi)容和練習時間安排不夠，學生就會達不到體育鍛煉的效果，反之就會導致運動過量，容易造成疲勞，存在安全隱患，也影響學生的運動興趣。所以，對學生運動強度的監(jiān)測能給體育教學提供良好的參考?？纱┐髟O備能有效提供運動的時間、步數(shù)、GPS路線等數(shù)據(jù)，并依據(jù)數(shù)據(jù)分析，計算出消耗卡路里、里程等，這能有效評定是否疲勞等身體狀況。但運動是一個復雜的過程，因運動方式和項目等的不同，人體運動強度會有比較大的出入，運動手環(huán)等可穿戴設備只是通過單個部位的加速度傳感器來測量運動情況，僅能分析人體在跑步過程中的運動量。此外，如何判斷學生在體育課堂中進行的是有氧運動還是無氧運動，僅從運動項目上來評判也是片面的，可通過可穿戴設備中的心率監(jiān)測情況、運動路線上的速度情況、甚至通過對身體溫度以及汗液檢測等手段來分析，并依據(jù)科學的數(shù)據(jù)算法來評定運動強度。想要通過可穿戴設備來全面監(jiān)測學生的運動強度，還需要更加精密和高科技的儀器。韓國的 Si-Jung Ryu 等人使用綁在兩個小臂上的三軸加速度傳感器來測量記錄人們?nèi)粘Ｉ钪械倪\動情況[5]，這對運動強度的監(jiān)測具有一定指導意義。

3.3.3 規(guī)范技術(shù)動作

技術(shù)動作教學是體育教學的主要內(nèi)容，學生對技術(shù)動作的掌握程度，直接影響到體育教學效果的好壞。目前，在技術(shù)動作的教學中主要還是以教師講解示范、學生練習，老師糾錯指導的形式進行。雖有多媒體等新教學手段的加入，但教學形式基本沒有大的改變，技術(shù)動作教學效果沒有改進。可穿戴設備在技術(shù)動作中的指導運用其實早已存在，主要應用于專業(yè)運動員的訓練研究中。美國Zepp公司研制了針對棒球、高爾夫球和網(wǎng)球的傳感器佩戴設備，運動員通過可穿戴設備來捕捉他的動作，運動員和教練可以通過查看相關(guān)的數(shù)據(jù)來回放和分析當時的技術(shù)動作，以完善自己的運動表現(xiàn)[6]。Spelmezan等人設計了滑雪運動的可穿戴系統(tǒng)，可以識別初學者常犯的錯誤，教練可以遠程指導他們的姿勢和動作[7]。醫(yī)療領(lǐng)域出現(xiàn)的可穿戴設備也可應用于動作規(guī)范。意大利的E.Sardini 和M.Serpelloni等人設計了一款幫助脊椎受損的病人輔助康復訓練的背心，能及時反映患者軀干的彎曲程度，康復訓練過程中自動提示患者的訓練姿態(tài)[8]。美國的 Swamy Ananthanarayan 等人設計了一款名為“PT viz”的可穿戴式膝蓋康復輔助設備，可以檢測膝蓋彎曲的角度[9]。目前國內(nèi)很多體育用品公司已經(jīng)開始推出智能鞋，通過在鞋子里加入傳感器，不僅能測量日常步數(shù)、里程、消耗等數(shù)據(jù)，還增加了專業(yè)運動數(shù)據(jù)的記錄功能，通過記錄前掌觸地、觸地時長和騰空比例等數(shù)據(jù)，可以實時調(diào)整運動方式方法，減少不正確運動帶來的身體損傷。這些可穿戴設備在將來都有可能運用到體育教學中，而且會不斷優(yōu)化和整合，更完整地規(guī)范運動中的技術(shù)動作，給體育教學提供更好的方法。陳立龍等已提出將可穿戴設備與虛擬現(xiàn)實、網(wǎng)絡等技術(shù)融合，實時采集學生的運動數(shù)據(jù)(時間、空間、速率等)，用其驅(qū)動虛擬場景中的角色模型，這能使運動數(shù)據(jù)實時可視化[6]。

3.3.4 激發(fā)學生興趣

培養(yǎng)學生參與體育運動的興趣是體育教學的主要目的之一。可穿戴設備作為高科技產(chǎn)品，通過體育教學應用在學生身上，必然會引起同學們的好奇心，得到他們的喜愛。第一，可穿戴設備的功能強大，既能檢測學生在運動中的生理生化水平，檢測技術(shù)動作的規(guī)范水平，還能通過數(shù)據(jù)計算出消耗的卡路里等情況，甚至有檢測室外場地的紫外線強度及空氣質(zhì)量等功能，既滿足了學生對高科技產(chǎn)品的需求，還能減少學生對運動中傷害事故的擔憂。第二，可穿戴設備都能通過藍牙、無線傳輸?shù)仁侄渭皶r將各種運動數(shù)據(jù)顯現(xiàn)在手機、電腦上，這些數(shù)據(jù)在方便自己了解的同時，還可以通過各種移動APP、微信等網(wǎng)絡社交平臺體現(xiàn)出來，曬步數(shù)、比里程、算耗能、論排名等社交形式已經(jīng)成為很多人的習慣。體育教學中可穿戴設備的使用，必然讓學生們的社交形式成為技術(shù)動作，健康運動，“黃金心率”等交流的平臺。第三，運動參與是一個長期的過程，不能僅限于體育課堂教學中，學生們通過可穿戴設備了解到自身的不足，需要通過課外體育運動來彌補，通過可穿戴設備的大數(shù)據(jù)，學生能很快找到跟自己運動水平差不多的同學，有利于協(xié)同合作進行鍛煉，一起提升身體素質(zhì)，體育教師也可通過數(shù)據(jù)了解他們平時的鍛煉情況，給予適當指導，起到更好的監(jiān)督和促進作用。

3.3.5 評價教學效果

教學效果評價是高校保障教學質(zhì)量的重要手段。教學效果評價對教學質(zhì)量具有重要的評價、監(jiān)督和促進作用[10]。目前教學效果的評估主體主要有督導專家、同行教師、領(lǐng)導、學生等，這都具有很強的主觀意識，對教學效果的評價存在片面性。可穿戴設備的運用能為教學效果的評價提供強大的數(shù)據(jù)支持，對體育教學效果的檢驗具有重要意義。第一，可穿戴設備的定位技術(shù)(GPS等)能將學生體育課中的運動軌跡通過圖像等完整地表現(xiàn)出來，而通過對全班學生的大數(shù)據(jù)進行匯總分析，能更清晰地展示出體育教師在課堂教學中的組織情況，可以對教師的教學組織能力進行合理評價。第二，可穿戴設備的生理生化監(jiān)測技術(shù)(心率、溫度、血氧等)能反映學生在體育課堂中的運動強度和心肺功能。根據(jù)體育教案安排，參照體育教學規(guī)律，分析學生在開始部分、準備活動部分、基本部分以及結(jié)束放松部分的心肺等功能變化情況，檢驗教學過程是否合理。第三，可穿戴設備的動作捕捉功能可以反映出學生對課堂內(nèi)容的掌握程度，能及時糾正錯誤動作，使學生加強對運動技能的掌握。通過對教學前和教學后的技術(shù)動作對比，以及對全班學生技術(shù)動作學習情況的大數(shù)據(jù)分析，能更清晰地展現(xiàn)所有學生對運動技能的掌握情況，更直觀地檢驗教學效果。當然，可穿戴設備只是為教學效果的評價提供部分技術(shù)支持，對體育教學效果的評價不僅包括運動知識和技能的掌握,更應注重學生運動興趣的養(yǎng)成和自覺鍛煉意識的培養(yǎng),這體現(xiàn)新時期體育教育觀念的轉(zhuǎn)變[11]。

3.3.6 創(chuàng)新教學模式

教學模式是在相應的理論基礎上，為達成一定的教學目標而構(gòu)建的較為穩(wěn)定的教學結(jié)構(gòu)或程序[12]。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用和普及，移動通訊設備的飛速發(fā)展，高校教學模式也面臨新的變化，現(xiàn)代化的教學模式必然是通過網(wǎng)絡化和全球化的先進技術(shù)來改進教學，使學生更具創(chuàng)新能力。翻轉(zhuǎn)課堂教學模式、聯(lián)合課程教學模式、創(chuàng)客教學模式等都是通過運用現(xiàn)代科學技術(shù)實現(xiàn)知識傳授與知識內(nèi)化的教學模式?？纱┐髟O備是先進科技水平的產(chǎn)品，將可穿戴設備運用到高校體育教學中，是對多媒體教學模式的補充，真正體現(xiàn)了“以學生為中心”的教育理念。運用可穿戴設備使技術(shù)動作的掌握更加方便，對正確技能的理解更加簡易，還能及時準確地把握學生在體育課堂中的身體生理發(fā)展水平，為體育教師掌控教學過程提供方便。借助于電腦、手機等新媒體設備，將課堂大數(shù)據(jù)進行整理，再通過視頻、動態(tài)圖像等更清晰的方式表現(xiàn)出來，能激發(fā)同學們的學習興趣，及時掌握不足和缺陷，有效提高對運動技能和水平的掌握?？纱┐髟O備還能增加學生與學生之間，學生與老師之間的互動性。通過運動數(shù)據(jù)的社交平臺分享和交流體育教學中以及課外體育活動中的問題和經(jīng)驗，教師可通過反饋出來的學生運動數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，找出學生在體育教學中存在的問題，并有針對性地提出解決問題的方法，這對提高教師的教學效果和學生的學習效率具有重要作用。學生可以通過自己的運動數(shù)據(jù)與其他同學進行比較、交流，并通過協(xié)同合作，以及網(wǎng)絡大數(shù)據(jù)的查詢，一起解決體育運動中出現(xiàn)的問題。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

可穿戴設備作為現(xiàn)代科技產(chǎn)品，必將受到高校學生的喜愛，在高校學生中具有很大的發(fā)展?jié)摿?。將可穿戴設備運用到體育教學中，可以有效監(jiān)測學生在運動中身體的各項指標，掌握他們在體育課堂中的運動狀況和身體健康水平，并有效避免運動傷害事故的發(fā)生，這有利于體育教師合理把握課堂運動強度，及時準確地發(fā)現(xiàn)學生技術(shù)動作的缺點和不足，并進行指導糾正，從而提高教學效果，激發(fā)學習興趣。通過對可穿戴設備收集的大量數(shù)據(jù)進行處理分析，對評價體育教學效果、創(chuàng)新體育教學模式也具有一定的指導意義。

4.2 建議

在體育教學領(lǐng)域，可穿戴設備還處在研究和設想階段，我們可借用的大多來自于醫(yī)療和體育健身領(lǐng)域的技術(shù)。雖然可穿戴技術(shù)在體育教學的應用研究已經(jīng)沒有太多的技術(shù)難題，但要走向?qū)嶋H運用，還需要很多方面的支持和努力。首先是成本問題，雖然運動手環(huán)等產(chǎn)品的價格已經(jīng)達到大眾水平，但涉及到汗液檢驗、動作捕捉等技術(shù)時，還只能在專業(yè)運動員的身上使用。其次，可穿戴設備還必須考慮長期使用的舒適性和方便性問題，這會影響在動態(tài)測量時信息的及時性、可靠性和準確性。第三，大數(shù)據(jù)平臺的建立雖然方便了大家運動信息的共享，但還是會涉及到一些隱私問題，會有一些不愿讓老師和同學知道的數(shù)據(jù)被公開。第四，數(shù)據(jù)運算處理存在問題。計算消耗卡路里、評定疲勞、分析技術(shù)動作等需要進行數(shù)據(jù)運算的公式是否合理，能否成為評定的標準還需要完善?？纱┐髟O備與移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析的結(jié)合，將給高校體育教學帶來新的機遇與挑戰(zhàn)，必將成為未來發(fā)展的重要方向。

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