賀 波 王夢軼 夏廷富

稀疏表示和彈性網(wǎng)絡(luò)對體能訓(xùn)練教學(xué)結(jié)果預(yù)測模型的影響研究*

賀 波1王夢軼1夏廷富2

（1.重慶郵電大學(xué) 體育學(xué)院，重慶 400065；2.四川大學(xué) 體育學(xué)院 四川 成都 610065）

落實立德樹人根本任務(wù)，著眼建設(shè)高質(zhì)量學(xué)校體育教學(xué)體系，強化學(xué)校體育教育重要作用，深化體育教學(xué)對學(xué)生體質(zhì)健康改革，構(gòu)建良好體育教學(xué)生態(tài)，促進學(xué)生全面發(fā)展、健康成長。實施素質(zhì)教育，加強學(xué)校體育建設(shè)，詮釋了體育教育在全民健身、健康中國、體育強國發(fā)展中的重要意義。本研究應(yīng)用交叉學(xué)科知識，通過體能訓(xùn)練教學(xué)數(shù)據(jù)建立了預(yù)測模型，探究稀疏表示和彈性網(wǎng)絡(luò)對體能訓(xùn)練教學(xué)結(jié)果預(yù)測模型的影響，以2020級必修體育“體適能”課程5個班的學(xué)生作為測試對象，分為實驗組和對照組建立實驗?zāi)Ｐ?，最后得出稀疏表示和彈性網(wǎng)絡(luò)對體能訓(xùn)練結(jié)果模型具有良性的影響，更好反饋體育教學(xué)。

稀疏表示；彈性網(wǎng)絡(luò)；體能訓(xùn)練；影響研究

2016年國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于強化學(xué)校體育促進學(xué)生身心健康全面發(fā)展的意見》強調(diào)體育教學(xué)要加強健康知識教育，注重運動技能學(xué)習(xí)，科學(xué)安排運動負荷，重視實踐練習(xí)，關(guān)注學(xué)生體育能力和體質(zhì)水平差異。素質(zhì)教育開展對學(xué)生的要求也相應(yīng)地提高，特別是體育方面，因此學(xué)生在注重學(xué)習(xí)同時也應(yīng)加強體能訓(xùn)練，以提高自身素質(zhì)。高校大學(xué)生身體健康狀況更為重要，各高校積極貫徹實施《大學(xué)生體育標準》。鑒于此，廣大高校體育教師進行著辛勤的工作，取得了可喜的成績，但在工作中也發(fā)現(xiàn)了許多問題；由于缺乏對學(xué)生的各項身體運動能力的認識，盡管花費了大量的時間、精力，收到的效果并不理想。建立一套有效科學(xué)的體能訓(xùn)練體系，顯得尤為重要。目前，對于體能訓(xùn)練方法有效性的評儀模型，大多不能實現(xiàn)對于結(jié)果的科學(xué)預(yù)測，具有盲目性，缺乏說服力。2018年6月陳寶生作為教育部長在成都高等教育工作會議里面指出：“學(xué)校體育有‘邊緣化’的危險，體質(zhì)下降和視力下降仍是學(xué)生素質(zhì)的不足；加大力度發(fā)展素質(zhì)教育。著實把關(guān)學(xué)校體育工作，深切促進體育教學(xué)改革，使學(xué)生綜合素質(zhì)評價重要指標含有運動技能和體質(zhì)健康”。因此，基于交叉學(xué)科優(yōu)勢構(gòu)建體能訓(xùn)練預(yù)測模型，監(jiān)控學(xué)生身體素質(zhì)狀況，提升學(xué)生身心健康已經(jīng)成為我國學(xué)校體育教育正式邁入的主題時代。

1 相關(guān)概念

1.1 彈性網(wǎng)絡(luò)

Elasticnet是一不斷疊代的方法。第一個式子是繩上的點每一次疊代改變的量，第一項是吸引力，第二項就是張力。第二個方程式是城市Xi對點Yj的影響，就是在給定的數(shù)據(jù)中用盡可能少的信息來表示信號，可以獲得信號更為簡潔的表示方式，從而使我們更容易地獲取信號中所蘊含的信息，更方便進一步對信號進行加工處理，如壓縮、編碼等。

1.2 稀疏表示

稀疏表示指在給定的數(shù)據(jù)中用盡可能少的信息來表示信號，可以獲得信號更為簡潔的表示方式，從而使我們更容易地獲取信號中所蘊含的信息，更方便進一步對信號進行加工處理，如壓縮、編碼等。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

重慶郵電大學(xué)2020級必修體育“體適能”課程5個班的學(xué)生作為測試對象。實驗組：4個班，學(xué)生152人（男：121人，女：31人）；對照組：一個班，30人（男：14人，女：16人）。

2.2 研究方法

2.2.1 文獻法

根據(jù)本課題的研究需要，在中國知網(wǎng)（CNKI）、萬方數(shù)據(jù)庫和維普數(shù)據(jù)庫中，結(jié)合搜索出的研究成果，來探析稀疏表示和彈性網(wǎng)絡(luò)對體能訓(xùn)練結(jié)果預(yù)測模型的影響研究。

2.2.2 調(diào)查法

運用訪談、問卷、測驗等科學(xué)方式，了解“體適能”課程5個班學(xué)生的身體情況和體能狀況，并進行記錄。

2.2.3 實驗法

對“體適能”課程5個班的學(xué)生的體能狀況進行研究與分析，其次對實驗組參加“體適能”課程的同時進行專項體能訓(xùn)練的實驗，對照組參加“體適能”課程但不訓(xùn)練；實驗組與對照組實驗周期為2個月，2個月后進行數(shù)據(jù)對比。

實驗組進行專業(yè)體適能訓(xùn)練，主要以強化核心力量，上下肢力量、心肺能力水平的為主，運用多種器材進行輔助訓(xùn)練；對照組只進行體適能課程的訓(xùn)練，只具備最基本的輔助器材。具體如下：

實驗組所進行的特化體適能訓(xùn)練內(nèi)容主要包括熱身托尼訓(xùn)練、變速跑訓(xùn)練、波比跳訓(xùn)練、弓步跳訓(xùn)練、后蹬跑訓(xùn)練、后肌靜拉訓(xùn)練、雙腿繞欄，鉆欄組、收腳跳欄等。

實驗組和對照組所進行的體適能課程內(nèi)容為TABATA練習(xí)。

表1 訓(xùn)練情況

2.2.4 定量分析法

運用SPSS軟件和Excel進行統(tǒng)計與數(shù)據(jù)處理，從而得到預(yù)測模型與分析結(jié)果。

3 研究結(jié)果與分析

實驗組與對照組為本校2020級公共體育學(xué)生，本次實驗前均未受過專業(yè)體能訓(xùn)練。為減少實驗誤差，實驗對象是經(jīng)過體能測試得到數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)分成的實驗組和對照組，兩組學(xué)生的身體能力水平不存在顯著性差異。

3.1 實驗前后數(shù)據(jù)分析與討論

3.1.1 實驗前后體測數(shù)據(jù)變化結(jié)果分析

實驗前假設(shè)，對照組學(xué)生實驗前后部分項目有顯著性差異，部分項目無顯著性差異；實驗組學(xué)生實驗前后所有項目成績有提升，且所有項目實驗前后有顯著性差異。

表2 體測指標在實驗組、對照組前后計算結(jié)果（平均值）

由表2得，對照組50m跑、立定跳遠、800m跑（女）、1000m跑（男）、1min仰臥起坐（女）、引體向上（男）成績都略有上漲；但50m跑、立定跳遠、坐位體前屈、1000m跑、1min仰臥起坐（女）實驗前后無顯著性差異（P＞0.05），800m跑（女）、引體向上（男）實驗前后有顯著性差異(P＜0.05)，由此得出對照組并不是所有項目都有顯著性提升。

實驗組所有項目成績都有一定程度提高，實驗前后有顯著性差異（P＜0.01）。

以上分析得出，假設(shè)成立?？傊杏媱澯嗅槍Φ捏w能訓(xùn)練對提高各項身體能力提升具有重要作用。

3.1.2 實驗組學(xué)生訓(xùn)練前后成績的線性關(guān)系分析

表3 實驗組訓(xùn)練前后數(shù)據(jù)線性關(guān)系分析表

由表3看出實驗前后的七項體測數(shù)據(jù)呈正相關(guān)（ρ＞0），其中50m跑（R2=0.918）、立定跳遠（R2=0.969）、坐位體前屈（R2=0.937）、1min仰臥起坐（R2=0.977）、引體向上（R2=0.987）這五個項目的數(shù)據(jù)所構(gòu)成的回歸方程擬合程度高；實驗組訓(xùn)練前和訓(xùn)練后之間的線性關(guān)系顯著（七項體測數(shù)據(jù)均P＜0.001）。

4 預(yù)測模型影響研究

4.1 準備階段

準備電腦、坐位體前屈測試儀、瑜伽墊、跑表等工具。

4.2 實現(xiàn)階段

4.2.1 第一階段

（1）進行第一階段體能訓(xùn)練；

（2）測得2020級實驗組訓(xùn)練數(shù)據(jù)并與原始數(shù)據(jù)進行歸總；

（3）對測得的數(shù)據(jù)預(yù)處理并檢測異常值；

（4）通過普通方法建立模型；

（5）代入數(shù)據(jù)使用ADMM算法迭代求解；

（6）得出最終預(yù)測模型，并驗證擬合可靠性，結(jié)束第一階段；

（7）再次預(yù)測數(shù)據(jù)，并作為第二階段原始數(shù)據(jù)，并預(yù)測數(shù)據(jù)。

4.2.2 第二階段

（1）利用2020級實驗組訓(xùn)練數(shù)據(jù)，通過稀疏表示和彈性網(wǎng)絡(luò)建立模型；

（2）將實際數(shù)據(jù)與預(yù)測數(shù)據(jù)進行殘差分析，并進一步驗證模型可靠性；

（3）通過模型所得擬合曲線對訓(xùn)練方法進行評價分析并結(jié)束第二階段；

（4）根據(jù)特征選擇權(quán)重系數(shù)優(yōu)化模型，對比第一階段與第二階段兩模型的差異。

5 結(jié)論與對策

5.1 結(jié)論

對實驗組和對照組配對樣本進行的t檢驗得出，對照組無計劃的體適能訓(xùn)練對身體能力提升沒有顯著性影響，實驗組有計劃提高了訓(xùn)練強度與頻率的體適能訓(xùn)練對身體能力提升有顯著性影響。運用兩種不同的方式模型建立，普通建立的模型面臨著數(shù)據(jù)繁多，獲取核心信息困難、數(shù)據(jù)分散等諸多問題，而基于稀疏表示和彈性網(wǎng)絡(luò)的體能結(jié)果預(yù)測模型得到的擬合直線，具有獲取核心信息簡潔、方便模型建立、建立模型進準等優(yōu)勢，能在很大程度上預(yù)測體適能訓(xùn)練后身體素質(zhì)增長的趨勢與程度，能為將來新制定的體適能計劃提供參考，提高訓(xùn)練效率、強化訓(xùn)練效果。

5.2 對策

5.2.1 明確教學(xué)目標，按需施教

堅持把立德樹人作為教育教學(xué)的根本任務(wù)是教育教學(xué)發(fā)展的歷史需求和時代使命。學(xué)生身體綜合素質(zhì)明顯下降，存在骨生長質(zhì)量差、力量耐力不足、柔韌性差、肺活量較差、肥胖體質(zhì)較多、近視眼高發(fā)，肥胖率和近視率居高不下。體能訓(xùn)練為實驗方法通過對比實驗分析教學(xué)班級體質(zhì)數(shù)據(jù)，得出一周5次體能訓(xùn)練利于增加學(xué)生運動能力，提高學(xué)生整體素質(zhì)。將體能訓(xùn)練以特色課程開設(shè)公共體育體能課程或?qū)I(yè)體育體能課程，大學(xué)體育課程以“教會、流汗、增肌”為教學(xué)目標，把控學(xué)生自身學(xué)習(xí)需求，結(jié)合教學(xué)課程設(shè)定的教學(xué)目標，讓“教會、流汗、增肌”的教學(xué)理念得以落實，語言激勵、動作輔助、理念灌輸是大學(xué)體育教學(xué)目標的重要實施手段。專業(yè)體育課程以“教會、勤練、常賽”為教學(xué)目標，基于專業(yè)基礎(chǔ)知識，把握專業(yè)方向課程，打牢基礎(chǔ)知識根基，牢抓專業(yè)運動技能，結(jié)合市場對人才的需求，完善教學(xué)目標，與時俱進，讓學(xué)生根據(jù)自身發(fā)展需求與市場對人才驗證標準確立自身學(xué)習(xí)目標，學(xué)校根據(jù)市場對人才驗收標準制定教學(xué)目標，教師根據(jù)學(xué)生個性發(fā)展和市場對人才驗收標準實施教學(xué)目標。體質(zhì)健康測評數(shù)據(jù)是反饋教學(xué)目標實施到何種進程、達到何種程度的重要指標，落實每一堂課教學(xué)任務(wù)，達到每一堂課教學(xué)要求，實現(xiàn)每一堂課教學(xué)目標，突出每一堂課教學(xué)重難點是師生共同努力的結(jié)果。

5.2.2 重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，因材施教

體質(zhì)測試數(shù)據(jù)得出的結(jié)果，凸顯了教學(xué)質(zhì)量高低，彰顯了教學(xué)過程艱辛，顯示了教學(xué)效果好壞。體能訓(xùn)練內(nèi)涵多元化訓(xùn)練方法，蘊含多層級訓(xùn)練體系，富含多維度訓(xùn)練指標，相比傳統(tǒng)體育教學(xué)更富有教學(xué)吸引力和教學(xué)趣味性，相比傳統(tǒng)體育教學(xué)其教學(xué)器材更豐富，教學(xué)形式更多彩，教學(xué)效果更顯現(xiàn)。HIIT、TABATA、星型訓(xùn)練等教學(xué)內(nèi)容相比傳統(tǒng)體育教學(xué)更富有時代感、時效性和新鮮感，既能滿足大學(xué)體育“教會、流汗、增肌”為教學(xué)目標，又能達到體育專業(yè)課程“教會、勤練、常賽”的教學(xué)目標。重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容除了給學(xué)生基本的新鮮感以外，還將引入科學(xué)的、系統(tǒng)的、完整的體能訓(xùn)練技術(shù)和體能歷史，以此激發(fā)學(xué)生探究體能訓(xùn)練內(nèi)容和體能訓(xùn)練方法的興趣，鼓勵學(xué)生對未來體育教育教學(xué)內(nèi)容、方式、效果的大膽探索和思考。將體質(zhì)測試數(shù)據(jù)與體育教育教學(xué)緊密銜接，凸顯教學(xué)內(nèi)容的針對性，彰顯教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生身體素質(zhì)的銜接性，樹立體育教學(xué)銜接體質(zhì)測試開創(chuàng)性科研思維，以實踐模式“反哺”科研和教學(xué)，在知識探究中激發(fā)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的探索潛能，激發(fā)教師對教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)的可持續(xù)規(guī)劃，實現(xiàn)知識傳道授業(yè)與世界觀、價值觀和人生觀教育的同頻共振。

5.2.3 創(chuàng)新教學(xué)方法，多元施教

教學(xué)銜接體質(zhì)測試，明確教學(xué)目標，豐富教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)體育教育教學(xué)的針對性，是體育教育教學(xué)創(chuàng)新教學(xué)方法，緊密聯(lián)系學(xué)生身體素質(zhì)的重要改革舉措。傳統(tǒng)的“滿堂灌、哪弱練哪”的教學(xué)方法逐漸被新時代學(xué)生不斷發(fā)展和完善的健康與健身需求所替代，結(jié)合體質(zhì)測試數(shù)據(jù)分析結(jié)果銜接體育教育教學(xué)是教學(xué)方法的創(chuàng)新，也是教學(xué)改革的重點，充分利用互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、新媒體、MOOC等教學(xué)平臺資源，結(jié)合電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等新興教學(xué)設(shè)備、教學(xué)器具，收集體能鍛煉的國內(nèi)外訓(xùn)練方法，將傳統(tǒng)體育課堂改造為互動充分、學(xué)習(xí)氛圍良好、學(xué)習(xí)情景充實的新時代課堂，避免填鴨式教學(xué)。面對教學(xué)方法創(chuàng)新，規(guī)整傳統(tǒng)講授式教學(xué)法，引入特色鮮明的案例教學(xué)、小組談?wù)撌浇虒W(xué)法，融合探究為基礎(chǔ)的教學(xué)模式，結(jié)合思政教育，遵循學(xué)科教學(xué)特色，順應(yīng)因事而化、因時而進、因勢而新的學(xué)科教育教學(xué)規(guī)律，采用多元化教學(xué)方法，實施多元化教學(xué)。融合思政元素于大學(xué)體育和體育專業(yè)課程中，把思政元素融合體育學(xué)科中，潤物無聲地進行思政教育教學(xué)改革，將愛國主義、為國爭光、永爭第一的精神注入體育教學(xué)思政目標中，讓體育教育教學(xué)在新時代賦予愛國情懷，激勵學(xué)生愛國情、強國志、報國行，鼓勵學(xué)生積極專研，刻苦奮斗，激發(fā)其愛國熱情，凝聚其奮進力量，弘揚愛國精神，增強國家意識，增強課程教學(xué)的思想魅力。

5.2.4 完善教學(xué)評價，精準施教

教學(xué)評價是教學(xué)效果的客觀反應(yīng)，教育的直接目的是培養(yǎng)人格健全、愛國、護國的社會主義建設(shè)者和接班人，培養(yǎng)國家和社會需要的新型人才。引入客觀評價和主觀評價，銜接師生互評與教師間互評，納入思政元素于教學(xué)評價，利于教學(xué)評價趨于完善，促進教學(xué)模式改革創(chuàng)新，客觀反應(yīng)教學(xué)評價的真實性。增加體質(zhì)測試數(shù)據(jù)作為評判教學(xué)效果的標準；基于體能訓(xùn)練教學(xué)班級實驗，通過實驗班級體質(zhì)測試數(shù)據(jù)整體發(fā)展趨勢，比較對照班級體質(zhì)測試數(shù)據(jù)，以體質(zhì)測試數(shù)據(jù)體現(xiàn)教學(xué)效果高低，直觀形象地體現(xiàn)教學(xué)效果。針對數(shù)據(jù)結(jié)果，篩選優(yōu)良數(shù)據(jù)，剔除體質(zhì)測試數(shù)據(jù)較低項目，結(jié)合項目特點，實施以游戲為基本形式的教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生主動鍛煉的樂趣，注重素質(zhì)培養(yǎng)，讓教學(xué)興趣回歸本真，達到精準施教的教學(xué)目的。體現(xiàn)師生教學(xué)互評的客觀評價；師生教學(xué)互評指標定時、定量、定額完成，提升教師對學(xué)生教學(xué)任務(wù)的引導(dǎo)，發(fā)揮學(xué)生對教師教學(xué)手段、方法、內(nèi)容實施的監(jiān)督作用。提高教師之間的教學(xué)評判標準；增進教師之間交流、學(xué)習(xí)、互評，增加教研活動頻率、步驟，督促教師間相互學(xué)習(xí)，利于讓教師找到自身不足，通過加強自身學(xué)習(xí)，完善自身綜合能力，提升教學(xué)水平，實現(xiàn)教學(xué)評價的全面性和客觀一致性，精準施教。

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The Influence of Sparse Representation and Elastic Network on the Prediction Model of Physical Training Teaching Results

HE Bo, etal.

(Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China)

基金項目：重慶市社科聯(lián)社科規(guī)劃培育項目，項目編號：2022PY25；重慶市教育委員會大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目，項目編號：S202010617020。

賀波（1991—），碩士，講師，研究方向：學(xué)校體育理論與方法。