文/王 瑋 殷從建

在體育“智能化”背景下，各種運動負荷監(jiān)測設(shè)備和系統(tǒng)逐步進入課堂，有利于體育教師提高運動負荷監(jiān)測的認識，且對體育課堂質(zhì)量、學生體質(zhì)與技能水平的提升有著十分重要的實踐意義。然而，教師如何通過心率等監(jiān)測指標和“勞累程度”問卷指標進行綜合分析，如何通過出汗、臉紅、氣喘等觀察指標進行過程運動負荷調(diào)控，仍然缺乏科學、便捷、高效的運動負荷測評模型。因此，本文基于課堂結(jié)構(gòu)中合理運動負荷的區(qū)間，經(jīng)過兩年的實踐經(jīng)驗，提供花樣跳繩課例運動負荷的測評模型。

一、運動負荷測評指標的分析與設(shè)計

（一）本課運動負荷測評指標的確定

《義務(wù)教育體育與健康新課程標準（2022年版）》[以下簡稱《課程標準（2022年版）》]明確指出“科學設(shè)置運動負荷，每節(jié)課達到中高強度”，即“每節(jié)課群體運動密度應(yīng)不低于75%，個體運動密度應(yīng)不低于50%；每節(jié)課應(yīng)達到中高運動強度，班級所有學生平均心率原則上在140～160次/分”。在實際的體育教學活動中，我們也會通過學生體表特征來監(jiān)控運動負荷，如學生上完體育課臉是紅撲撲的，學生上體育課時要有中等的出汗，學生在體育課有幾次中度急促的氣喘，學生在體育課的第二天會感到肌肉酸痛。雖然看著不那么精確，但用“臉紅、出汗、氣喘、肌肉疼”也可以評析學生運動負荷的情況。

基于上述，依據(jù)《課程標準（2022年版）》中相關(guān)運動負荷要求，基于SunFitLink運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)（中國教育科學研究院健康體能課題組指導）已有指標，結(jié)合授課的課程類型、課次、教學對象的學情、上課具體要求，觀察課中學生的監(jiān)測數(shù)據(jù)、體表特征和課后“勞累程度”的調(diào)研，本課的運動負荷主要測評指標設(shè)計如表1。

（二）本課運動負荷測評指標的分析

運動密度、心率≥120次/分持續(xù)時間、平均心率、最大心率、平均心率指數(shù)等指標由系統(tǒng)自設(shè)、自動計算，該系統(tǒng)的研發(fā)經(jīng)過多輪專家論證，結(jié)合文獻研究成果且已投入應(yīng)用數(shù)年時間，所測量的主要指標能夠滿足初中體育課堂運動負荷的測評需求。RPE量表、Borg量表的問卷部分，是體育科學研究中常用的科學量表，能夠科學、直觀地反映學生真實的運動負荷感受。

二、運動負荷測評系統(tǒng)操作流程設(shè)計與實踐

運動負荷測評系統(tǒng)由心率監(jiān)測手環(huán)、信號接收器、終端顯示設(shè)備、WIFI發(fā)射器、投屏器等硬件設(shè)備構(gòu)成，它依托于智能穿戴設(shè)備、顯示設(shè)備、云計算技術(shù)、數(shù)據(jù)分析等軟硬件，提供可視化、便于操作使用的數(shù)據(jù)采集與分析功能。具體設(shè)計如下。

（一）課前準備：確定測評對象，信息對接

實施課堂運動負荷測評前，筆者先確定授課即測評對象，將學生的基本信息，如學號、年齡、性別等上傳至測評平臺；在終端顯示器（iPad）上，依據(jù)《課程標準（2022年版）》及教學計劃，設(shè)置好本課學習目標、課程類型（新授課或復習課）、項目分類（具體項目名稱）、授課內(nèi)容、上課時長等基本信息。

（二）課堂導入：測評設(shè)備調(diào)試，教學導入

課前5分鐘，筆者組織學生按照學號領(lǐng)取并佩戴好對應(yīng)編號的心率測評手環(huán)，指導學生檢查手環(huán)開機與佩戴狀態(tài)，保證手環(huán)的正常感應(yīng)。同時，作為課前知識點切入，使學生明確運動心率監(jiān)測的概念、意義，了解不同心率區(qū)間的意義及系統(tǒng)中相對應(yīng)的色塊，為整節(jié)課“學、練、評”提供相應(yīng)知識儲備（圖2）。隨即，組織學生進行第一次心率測試，即安靜心率、心率起點，便于后期心率變化的對比研究。

圖2 本課以“年齡=13”得出的不同目的心率區(qū)間數(shù)值

（三）課中測量：觀察運動負荷，實時呈現(xiàn)

課中，伴隨著學練活動的進行，教師與學生可通過平板電腦或者投屏到顯示器上的數(shù)字，直觀了解實時的運動心率、運動強度等多項體現(xiàn)運動負荷與強度指標（圖3）。此外，上課過程中，教師用語言或各種提醒，刺激尚未達到有效區(qū)間及部分心率過高的同學進行負荷調(diào)整；鼓勵學生結(jié)合自己的心率變化情況，提高練習的積極性和主動性。

（四）課中調(diào)控：運動負荷調(diào)控，學練合一

借助運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)，教師可以及時調(diào)控學生的運動負荷。例如，本課筆者采用了分組輪換練習法和間歇性訓練法，即將學生分為6個組，每組對應(yīng)本課學練的一個內(nèi)容，每個動作練習1分鐘，隨即輪換到相鄰的下一組，直至6個動作全部循環(huán)一遍，“練習一分鐘休息20秒”的時間間隔，保證學練的重復次數(shù)，也給了學生合理的間歇休息時間。同時配以提前制作好的學練指導視頻與音樂，控制練習時間與間歇時間，學生可結(jié)合視頻自主跟練，教師巡回指導，重點幫助學練有困難的學生。

課堂上，筆者除了通過顯示屏了解學生上課實時心率外，也會結(jié)合傳統(tǒng)的觀察詢問法，通過觀察學生的面色、出汗量、肢體動作、微表情、喘氣頻率等外顯特征判斷運動的負荷強度；通過詢問、調(diào)查、了解學生鍛煉過程中不同階段的本體感受，來判斷學生對運動負荷的接受度。

（五）課后反思：測評數(shù)據(jù)匯總，優(yōu)化設(shè)計

課堂學練結(jié)束后，系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)置的上課時長自動完成保存數(shù)據(jù)等過程，自動生成測評報告，教師可直接看到班級整體（圖5）及每一位學生的個人心率、運動強度等指標。分別測定了5分鐘及10分鐘后的安靜心率，保證課后安全，并回收運動心率手環(huán)，做好相應(yīng)的消毒整理工作。

隨堂心率測評結(jié)束后，筆者將系統(tǒng)生成的評價報告和數(shù)據(jù)導出，由心率曲線圖、課堂各環(huán)節(jié)平均心率等數(shù)據(jù)（圖6），分析整節(jié)課上學生的心率變化情況，對本課學生運動心率負荷有了一個直觀、準確的認知。分析負荷預(yù)設(shè)與生成之間的差別和原因，優(yōu)化教學設(shè)計和實施步驟，完善運動負荷安排，使下一個班級教學更加科學、實效。此外，為了了解學生本體感受與實際運動負荷之間的關(guān)聯(lián)性，筆者使用RPE量表及Borg量表，調(diào)查與測評學生本課授課過程中的本體感受。

三、基于運動負荷測評教學的應(yīng)用分析

（一）整體運動負荷的設(shè)計與生成對比分析

基于平時的教學經(jīng)驗，筆者在教學設(shè)計時繪制了課堂心率預(yù)估曲線，預(yù)設(shè)的課堂練習密度為55%～60%，平均心率約為130～140次/分鐘左右。比對實際課后系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)及心率曲線圖（圖8）發(fā)現(xiàn)：本課被測學生的運動密度為83%、有效鍛煉密度為59%，心率大于120次/分的持續(xù)時間為27分36秒，都達到基本適宜心率水平；60%～70%運動強度的持續(xù)時間大于30分鐘，但平均心率距離課程標準預(yù)設(shè)的140～160次/分鐘尚有一定的差距。大部分的曲線符合教師預(yù)設(shè)，最大班級平均心率出現(xiàn)在準備部分結(jié)束時與基本部分結(jié)束時，呈現(xiàn)雙峰曲線；基本部分的心率較平穩(wěn)，能夠持續(xù)維持在一定的合理區(qū)間；課后8～10分鐘學生心率基本能夠恢復到安靜狀態(tài)。

在實際授課過程中，筆者發(fā)現(xiàn)授課班級之間的生均差異較大，體現(xiàn)在體能、練習態(tài)度、協(xié)調(diào)性等各方面。于是分層改變了練習的重復次數(shù)，延長了部分同學的間歇時間，同時調(diào)整了練習速度，通過變換場地、變換練習方向等，有效地調(diào)整了運動負荷，本節(jié)課整體心率區(qū)間處于正常的有效范圍之內(nèi)。

（二）學生課堂心率曲線、各階段運動負荷與自述本體感受關(guān)聯(lián)模型

為進一步探究學生運動負荷與本體感受的規(guī)律與關(guān)系，筆者自制了相關(guān)調(diào)查問卷，基于運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)，利用SPSS軟件對問卷進行分析，初步構(gòu)建了本課學生各階段課堂心率曲線、運動負荷與自述本體感受關(guān)聯(lián)模型。

1.研究對象與方法

以RPE量表及Borg量表對體育課的學生進行問卷調(diào)查，選取對象均為身體健康且正常參與本課學練活動的學生，確定已采集的數(shù)據(jù)無遺漏指標，發(fā)放與收集36名學生，問卷回收率100%，有效率100%。

2.RPE量表、Borg量表分析

基于運動過程中心理、生理對運動強度的整體感知與反應(yīng)，RPE量表(Rating of Perceived Exertion)已成為目前對運動強度控制、指導最為常見的運動感知量表之一，其應(yīng)用價值得到美國運動醫(yī)學會(ACSM)的認可與推薦。

Borg量表即主觀疲勞程度量表，常使用15級Borg量表表示運動強度，分別取值6～20分，主觀感覺的分值乘以10即為其運動時的心率。兩份量表的信度、效度都經(jīng)過學者的檢驗。

此外，筆者邀請了本專業(yè)6位專家，采用德爾菲法對問卷的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的有效性再次進行評估，分別設(shè)定“非常有效、有效、一般、基本無效”等四個維度的標準。經(jīng)檢驗表明，兩份量表的內(nèi)容能夠滿足調(diào)查需要，具備有效性。

3.研究結(jié)果

結(jié)果顯示，絕大部分同學能夠接受本節(jié)課的整體運動強度，本體感受與心率情況契合度較高，身體表征與靶心率區(qū)間數(shù)值高度相關(guān),體現(xiàn)出的身體狀態(tài)也能夠匹配心率曲線“雙峰”的形態(tài)。具體的數(shù)據(jù)如下（表2）。

表2 不同教學環(huán)節(jié)學生的運動負荷、本體感受關(guān)系 （n=36）

根據(jù)S P S S 數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計，38.9%的學生表述為“微微出汗，喘氣均勻，臉頰微紅”，36.1%的學生表述“大量出汗，喘氣較快，臉頰滾燙”，兩部分學生人數(shù)幾乎相等，呈現(xiàn)正態(tài)分布。其中，課的開始部分，班級平均心率為92次/分，94.4%的學生表示運動負荷與上課前沒有變化，較靜息心率上升幅度較小，學生身體各部分感受均易于適應(yīng)，對應(yīng)本課心率指征灰色區(qū)間。準備部分時的班級平均心率為122次/分鐘，66.67%的學生自述為“微微出汗，喘氣均勻，臉頰微紅呼吸舒適”，本體指征表現(xiàn)為“肌肉負荷少，少量出汗”，匹配本課心率指征藍色區(qū)間數(shù)值?；静糠謺r，該階段的班級平均心率為129次/分，有61.11%的學生感覺到“大量出汗，喘氣較快，臉頰滾燙”，另有13.88%的學生表述“上氣不接下氣，無法繼續(xù)堅持”。結(jié)束部分，班級平均心率為117次/分，有69.4%的學生表述“微微出汗，喘氣均勻，臉頰微紅”。

四、基于運動負荷測評系統(tǒng)建模的教學反思

基于運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)，學生能夠了解或掌握一定的運動負荷監(jiān)測知識及方法，并結(jié)合自身在課堂及運動中的本體感受，在體育鍛煉中活學活用，運用所掌握的知識來監(jiān)測自己的運動情況。明確不同鍛煉目的合理心率區(qū)間，引領(lǐng)學生自主學練、實踐，從而真正將“提高學生體質(zhì)”落實到每一天每一節(jié)體育課上。主要優(yōu)勢如下。

（一）實現(xiàn)體育學習方式的可視化、差異性

借助于信息技術(shù)，將運動心率可視化，無形中給學生確定了自己課堂學練的目標，筆者留意到本課開始前，佩戴好運動手環(huán)以后，學生看著屏幕上的心率數(shù)值都不由自主地開始了原地跑跳，力爭將自己的心率提升再提升，無形中將被動的安排型學習轉(zhuǎn)化為積極的主動型學習。可將體育課堂教學內(nèi)容以視頻等多種多媒體形式呈現(xiàn)，實現(xiàn)教學內(nèi)容的可視化。教師可從示范講解中脫離出來，將更多關(guān)注指向?qū)Σ町悓W生的指導與糾錯上。此外，學習內(nèi)容可視化，也可以從另一方面提高學生自主學習力，并將其遷移到其他項目或?qū)W科的學習之中，跟蹤每一位學生一學期甚至學段內(nèi)所有體育課的練習情況，實現(xiàn)學生體育與健康課堂表現(xiàn)的過程性評價。

（二）體現(xiàn)體育教學干預(yù)的可控化、科學性

根據(jù)課例建模，分析心率、運動負荷與本體指征三者的關(guān)系，筆者發(fā)現(xiàn)：整節(jié)課堂結(jié)構(gòu)中運動負荷強度適中，預(yù)設(shè)與生成一致性較高，可以通過觀察面部特征，指導和干預(yù)學生練習負荷。從學生負荷強度自述情況看，強度分布較為合理，但平均心率偏低，排除設(shè)備的佩戴及傳輸問題，有幾點原因：第一，兩位身體機能較弱的學生，自主練習及分組輪換練習時頻繁的斷繩、休息，心率值始終處于較低水平；第二，分組輪換練習時，部分學生由于體能下降，停下來休息的時間較長，導致該部分的實際心率情況弱于預(yù)設(shè)負荷情況。借助運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)，體現(xiàn)了教學干預(yù)規(guī)范化、可回放、易操作。

（三）突出運動負荷測評的個性化與安全性

在傳統(tǒng)體育課堂上，學生的練習次數(shù)與練習強度的要求較為統(tǒng)一，不能科學涵蓋所有。不同身體素質(zhì)的學生運動能力是不同的，承受的運動負荷也會有所差異。運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)準確地反映了不同學生的心率及運動負荷承受程度，幫助教師得以實現(xiàn)教學的差異化指導，體現(xiàn)在對心率指數(shù)及運動負荷承載過高的同學及時預(yù)警，提示降低運動強度或速度；對心率指數(shù)及運動負荷承載不足的同學，及時鼓勵與刺激，以提高運動速度等方式進一步提高其運動負荷，幫助學生在安全的生理環(huán)境下進行體育課的學練。此外，運動負荷監(jiān)測系統(tǒng)還可以對部分心率過高或過快學生提出預(yù)警，便于教師及時調(diào)控學生運動強度，保證學練安全。