文/朱麗敏 張龍鳳

2022年7月國家體育總局印發(fā)的《關(guān)于體育助力穩(wěn)經(jīng)濟(jì)促消費(fèi)激活力的工作方案》中重點(diǎn)提到，加快體育與5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的融合，大力發(fā)展數(shù)字體育。為響應(yīng)國家政策和體育職業(yè)教育教學(xué)需求，北京體育職業(yè)學(xué)院以“精準(zhǔn)評(píng)估、科學(xué)訓(xùn)練”為主題，搭建數(shù)字化體能教室，包括智慧體能測試評(píng)估教室和智能化體能訓(xùn)練教室，借助科技產(chǎn)物和信息化系統(tǒng)平臺(tái)賦能于體育教學(xué)和體能訓(xùn)練當(dāng)中，通過監(jiān)測設(shè)備、分析設(shè)備、測評(píng)設(shè)備和智能訓(xùn)練設(shè)備以及數(shù)字化體能系統(tǒng)平臺(tái)，形成數(shù)字化體能訓(xùn)練測、練、評(píng)及分析反饋一體化的智慧體能教室。

在數(shù)字化、信息化改革大背景下，學(xué)院借助數(shù)字化體能教室搭建與應(yīng)用，讓教師建立以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，提高教師信息技術(shù)應(yīng)用能力。通過編寫融合體育科技、智能化最新發(fā)展的信息化教材，設(shè)計(jì)信息化教學(xué)內(nèi)容，不斷豐富教學(xué)方法提高學(xué)生參加體育活動(dòng)的趣味性和積極性，通過智能化教學(xué)平臺(tái)對(duì)教學(xué)效果及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測和評(píng)估，不僅有利于促進(jìn)“三教”（教法、教材、教師）改革，還能最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生“學(xué)以致用、學(xué)有所趣、學(xué)有所獲”的“三有”（有用、有趣、有效）教學(xué)目標(biāo)。

一、數(shù)字化體能教室設(shè)計(jì)與構(gòu)建

（一）構(gòu)建數(shù)字化體能測試評(píng)估教室

數(shù)字化體能測試評(píng)估教室主要用于學(xué)生在體能訓(xùn)練前進(jìn)行系統(tǒng)的體能測試評(píng)估，通過各個(gè)身體機(jī)能、運(yùn)動(dòng)素質(zhì)指標(biāo)的測試評(píng)估，了解學(xué)生個(gè)體的機(jī)能水平狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)能力，從而精準(zhǔn)干預(yù)制定運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練處方，個(gè)性化提升學(xué)生體質(zhì)健康以及體育技能水平（圖1）。

圖1 數(shù)字化體能測試評(píng)估教室結(jié)構(gòu)圖

數(shù)字化體能測試評(píng)估包括體成分測試、1RM最大力量測試、爆發(fā)力測試、心肺功能測試、核心力量測試、耐力測試、能量代謝測試、FMS評(píng)估篩查、YBT測試、體姿評(píng)估等，基本涵蓋了人體機(jī)能、素質(zhì)、形態(tài)等所有體能測試項(xiàng)目，通過數(shù)字化、智能化測評(píng)儀器，不僅能減少主觀性測評(píng)誤差，還能自動(dòng)反饋和分析測評(píng)數(shù)據(jù)，形成個(gè)性化測試評(píng)估跟蹤報(bào)告，為學(xué)生長期鍛煉提供有效數(shù)據(jù)反饋，提升專業(yè)核心課程教學(xué)的精準(zhǔn)性、有效性。

（二）構(gòu)建數(shù)字化體能訓(xùn)練教室

數(shù)字化體能訓(xùn)練教室主要通過前期測試評(píng)估的數(shù)據(jù)分析報(bào)告制定運(yùn)動(dòng)處方，根據(jù)運(yùn)動(dòng)處方借助智能化體能訓(xùn)練器械進(jìn)行科學(xué)體能訓(xùn)練。學(xué)院在原體能教室進(jìn)行搭建施工，布設(shè)智能體能器械、地膠并安裝智能體能訓(xùn)練系統(tǒng)平臺(tái)，并于2022年搭建完成并開放使用。教室主要?jiǎng)澐譃轶w測區(qū)、有氧區(qū)、氣阻訓(xùn)練區(qū)、力量訓(xùn)練區(qū)、離心抗阻訓(xùn)練區(qū)和功能訓(xùn)練區(qū)。每個(gè)區(qū)域都有相應(yīng)數(shù)量的鍛煉器械，并在智能鍛煉器械系統(tǒng)端記錄學(xué)生基本信息以及鍛煉數(shù)據(jù)反饋，保存在智能系統(tǒng)平臺(tái)，便于訓(xùn)練后效果數(shù)據(jù)分析對(duì)比（圖2）。

圖2 智能化體能訓(xùn)練教室結(jié)構(gòu)圖

在智能體能訓(xùn)練過程中，借助心率遙測監(jiān)督系統(tǒng)，通過藍(lán)牙直接由傳感器到iPad，實(shí)時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測，并在終端呈現(xiàn)相關(guān)監(jiān)測數(shù)值，包括學(xué)生頭像、心率、心率曲線、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度（最大心率百分比）、卡路里、距離、速度、加速、減速、各個(gè)速度區(qū)的距離、各個(gè)速度區(qū)的時(shí)間，最大沖刺次數(shù)、跑步步頻、訓(xùn)練負(fù)荷、恢復(fù)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)軌跡（后期查看）和熱圖（后期查看）等指標(biāo)（圖3）。通過系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，教師也可針對(duì)性地了解學(xué)生鍛煉的實(shí)效性，并及時(shí)做出調(diào)整與預(yù)判，同時(shí)，在教學(xué)過程中學(xué)生能及時(shí)了解自己的身體狀態(tài)，提升練習(xí)的興趣和主動(dòng)性。

圖3 數(shù)字化體能訓(xùn)練負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)

通過運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)經(jīng)外部身體驗(yàn)證，利用3D運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)創(chuàng)建學(xué)生身體的動(dòng)態(tài)3D模型（圖4）。對(duì)學(xué)生鍛煉進(jìn)行實(shí)時(shí)詳細(xì)分析，可以實(shí)時(shí)評(píng)估他們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，考慮明確和可衡量的目標(biāo)，從而制定或調(diào)整訓(xùn)練方案。最后，自動(dòng)化生成可打印分析報(bào)告，有助于運(yùn)動(dòng)跟蹤和向?qū)W生展示結(jié)果、衡量進(jìn)度，做到精準(zhǔn)評(píng)估與干預(yù)，提高學(xué)生鍛煉的實(shí)效性。

圖4 智能化運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)

在數(shù)字化體能訓(xùn)練教室還可以實(shí)現(xiàn)云訓(xùn)練模式，根據(jù)前期測試評(píng)估結(jié)果，教師可在數(shù)字化體能訓(xùn)練系統(tǒng)平臺(tái)給學(xué)生下發(fā)個(gè)性化鍛煉方案，設(shè)備自動(dòng)執(zhí)行方案，學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)終端提供的運(yùn)動(dòng)處方進(jìn)行自主鍛煉。同時(shí)，在教師端和學(xué)生端均可實(shí)時(shí)查看鍛煉數(shù)據(jù)反饋，將數(shù)據(jù)圖表化，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在系統(tǒng)平臺(tái)（圖5）。例如在進(jìn)行力量訓(xùn)練時(shí)，系統(tǒng)平臺(tái)會(huì)實(shí)時(shí)顯示學(xué)生力量訓(xùn)練的阻力、卡路里、功率和次數(shù)以及完成一次抗阻動(dòng)作時(shí)的速度等數(shù)據(jù)反饋。實(shí)現(xiàn)鍛煉有數(shù)據(jù)反饋，做到有效鍛煉和動(dòng)態(tài)調(diào)整的訓(xùn)練模式。

圖5 數(shù)字化云訓(xùn)練數(shù)據(jù)反饋圖

（三）構(gòu)建數(shù)字化體能訓(xùn)練系統(tǒng)平臺(tái)

數(shù)字化體能測試評(píng)估教室和體能訓(xùn)練教室都與數(shù)字化體能訓(xùn)練系統(tǒng)平臺(tái)相關(guān)聯(lián)，在系統(tǒng)平臺(tái)提前導(dǎo)入學(xué)生基本信息，學(xué)生鍛煉時(shí)，可輸入個(gè)人信息，鍛煉數(shù)據(jù)便會(huì)實(shí)時(shí)上傳至個(gè)人數(shù)據(jù)庫，同時(shí)在系統(tǒng)終端實(shí)時(shí)呈現(xiàn)，便于鍛煉過程中監(jiān)控和調(diào)整鍛煉計(jì)劃，教師和學(xué)生也可以通過課后查閱鍛煉數(shù)據(jù)分析反饋，提高個(gè)人鍛煉積極性和目標(biāo)性，促進(jìn)鍛煉“三有”目標(biāo)。

系統(tǒng)平臺(tái)包括運(yùn)動(dòng)員管理系統(tǒng)、測試評(píng)估和大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（計(jì)算與存儲(chǔ)平臺(tái)）三大系統(tǒng)平臺(tái)，通過搭建智能測評(píng)和鍛煉設(shè)備的硬件和系統(tǒng)軟件開發(fā)，最終在手機(jī)端和PC端實(shí)時(shí)呈現(xiàn)，學(xué)生通過注冊和登錄，即可實(shí)現(xiàn)智能化體能鍛煉和云訓(xùn)練，同時(shí)鍛煉數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋呈現(xiàn)到系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)測評(píng)、鍛煉和反饋一體化的解決方案和模式（圖6）。

圖6 數(shù)字化體能訓(xùn)練系統(tǒng)平臺(tái)

二、數(shù)字化體能訓(xùn)練一體化解決方案

數(shù)字化體能訓(xùn)練教室借助物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等智能化技術(shù)，結(jié)合微信小程序、人臉識(shí)別、智能硬件等方式與云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，為學(xué)生創(chuàng)造科學(xué)智慧的鍛煉體驗(yàn)，為教師和管理部門提供真實(shí)、準(zhǔn)確、直觀的鍛煉數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智慧高效的科學(xué)化管理，打造一個(gè)智慧平臺(tái)+智慧管理+智慧設(shè)施+大數(shù)據(jù)分析的智能化體能訓(xùn)練的管理模式。

如圖7所示，學(xué)院搭建智慧體能教室后，制定一體化解決方案，包括測試評(píng)估、制定運(yùn)動(dòng)處方、開展體能訓(xùn)練和監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋四大方面，滿足了測試有評(píng)估、鍛煉有方案、結(jié)果有反饋的“三有”教學(xué)目標(biāo)。首先，學(xué)生通過智能化體能測試評(píng)估儀器設(shè)備，進(jìn)行系統(tǒng)全面的測試評(píng)估，從而了解學(xué)生的體能現(xiàn)狀，為運(yùn)動(dòng)處方制定提供有價(jià)值參考數(shù)據(jù)，并形成跟蹤式數(shù)據(jù)資源庫。其次，教師根據(jù)測評(píng)結(jié)果和教學(xué)計(jì)劃，制定學(xué)生個(gè)性化運(yùn)動(dòng)處方方案，開設(shè)信息化教材內(nèi)容，形成運(yùn)動(dòng)處方資源庫。其次，學(xué)生利用智能體能鍛煉器械和設(shè)備，登錄個(gè)人賬號(hào)便可進(jìn)行體能鍛煉，無需佩戴任何設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測運(yùn)動(dòng)負(fù)荷和鍛煉效果。也可云訓(xùn)練投放至鍛煉平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)無教師學(xué)生自主鍛煉。最后，學(xué)生鍛煉結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)持續(xù)監(jiān)測學(xué)生運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)機(jī)能水平，并自動(dòng)化推動(dòng)恢復(fù)放松方案，做到“測、練、放松”一體化的鍛煉模式。系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，生成數(shù)據(jù)反饋結(jié)果，形成學(xué)生鍛煉數(shù)據(jù)庫，便于學(xué)生和教師查閱鍛煉計(jì)劃與數(shù)據(jù)反饋結(jié)果，促進(jìn)教師教學(xué)的“三教”改革，實(shí)現(xiàn)學(xué)生鍛煉的“三有”目標(biāo)。

圖7 數(shù)字化體能一體化解決方案

三、構(gòu)建數(shù)字化體能教室促進(jìn)“三教”改革

學(xué)院引進(jìn)智能化、數(shù)字化、信息化體能器械和設(shè)備，促進(jìn)教師教學(xué)的“三教”改革，實(shí)現(xiàn)學(xué)生鍛煉的“三有”目標(biāo)?！叭獭备母镏饕槍?duì)教師提出改革要求，希望在教師、教法、教材三個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新教學(xué)改革。通過數(shù)字化體能教室搭建，在教師改革方面，借助科技體育產(chǎn)物和自動(dòng)化數(shù)據(jù)分析，提高教師信息技術(shù)應(yīng)用能力和數(shù)據(jù)分析科研能力；在教法改革方面，通過智能化體能鍛煉器械與設(shè)備，云訓(xùn)練鍛煉模式等智能化鍛煉手段，豐富教師教學(xué)方法與形式，提高學(xué)生鍛煉的趣味性和積極性；在教材改革方面，通過前期測評(píng)診斷，制定學(xué)生個(gè)性化的信息化運(yùn)動(dòng)處方，建設(shè)職業(yè)教育學(xué)生需要的課程和信息化教材，形成學(xué)生運(yùn)動(dòng)處方資源庫，完善課程資源建設(shè)工作。通過系統(tǒng)自動(dòng)推送進(jìn)行無教師的云訓(xùn)練，最終實(shí)現(xiàn)有測評(píng)、有鍛煉和有反饋的一體化教學(xué)改革模式。

通過數(shù)字化體能訓(xùn)練測評(píng)與監(jiān)測，學(xué)生實(shí)現(xiàn)“學(xué)以致用、學(xué)有所趣、學(xué)有所獲”的“三有”目標(biāo)。針對(duì)每名學(xué)生鍛煉前有測試評(píng)估，鍛煉中有個(gè)性化運(yùn)動(dòng)處方和教材內(nèi)容，達(dá)到“有用”目標(biāo)；通過智能化體能訓(xùn)練器械和設(shè)備，結(jié)合教材，豐富教學(xué)方法手段，提升學(xué)生鍛煉趣味性，達(dá)到“有趣”目標(biāo)；在學(xué)生鍛煉過程中，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測的數(shù)據(jù)真實(shí)反饋，了解學(xué)生鍛煉的實(shí)效性，避免無用教學(xué)和鍛煉，達(dá)到“有效”目標(biāo)。