学生体质健康的相关数据庞大,种类繁多,如身高,体重和50米跑等。目前要探讨在大数据背景下如何应用可穿戴设备的功能来促进学生的体质健康。主要涉及体质测试,体育课和课外体育锻炼三个方面。
1体质测试中的应用
基于大数据背景下可穿戴设备应用在体质测试中具备三个优势:
1)高效准确。相比传统体质测试人工计量,可穿戴设备在数据收集方面更加方便且
确。如3000米跑测试,老师可以通过智能手环收集学生的跑步时间,心率和速度曲线等信息(荣秀丽,2018),再利用大数据对学生进行精准评价以调动学生的运动积极性。
2)数据可视化。可穿戴设备在体测中收集的数据可以在软件上显示和操作,从而实现信息可视化。黄淑婷(2019)在对重庆第二师范学院公体课的研究中,通过智能运动手环和“健康二师”APP,对学生的体质健康测试进行记录汇总分析,优化公共体育课程的管理,基本实现了学生体质健康水平的可视化。
3)个性化指导。传统的体质测试停留在数据收集层面,缺乏对数据的分析和对学生的运动指导。而可穿戴设备不仅可以测出血压、心率、脉搏、锻炼习惯等生理指标和行为监测数据,软件系统还可以根据数据得出用户的健康状态并给出运动建议(余德林 等,2016)。医生可以将生理指标和行为等健康数据上传至大数据平台,将健康危险因素进行对比分析,给出比普通诊断更科学有效的临床建议和健康指导(孟润堂 等,2015;宋波 等,2016;颜延 等,2014)。
因此,大数据背景下可穿戴设备的应用提高学生体质健康测试数据收集的效率,并且将数据汇总分析可视化。体育老师也可以像医生一样通过大数据分析为学生提供相应的运动方案,促进学生积极锻炼,养成健身习惯,有效地将学生体质健康纳入学校体育教育管理和监控范围之内。
2体育课中的应用
(1)监控运动强度
学生在运动时心交感神经活跃,经常处于兴奋状态,而对于心脏的感知度很低。特别是在高强度的运动状态下,很难感知到自身的心率状况,也很难做出主观感觉判断,往往要到心绞痛时才会有所察觉,所以以往的很多“运动猝死”案例都是由心脏疾病引发的。传统的体育课堂上,没有任何技术设备对学生的运动强度和运动量进行实时监控分析。也就是说,学生何时进入工作状态,何时到达极点,何时产生运动性疲劳都没有具体的数据。而这些强度的变化是可以通过可穿戴设备实时检测到的,这样就能及时采取措施,减少运动风险。
张海静[22]所在的青岛市实验小学引进了运动手环,对学生的心率进行实时监控以了解学生每一分钟的身体状态,促进学生积极投入体育锻炼并确保他们的安全。2017年第四届全国学校体育联盟大会里的优质课展示中也有可穿戴设备的应用,通过对学生心率进行监控并将实时的运动强度数据显示在屏幕上,老师得以了解学生的运动状态把握练习密度。李冰冰利用可穿戴设备采集人体运动加速度并作预处理, 通过蓝牙传输到 GPRS 基站, 再上传到服务器经过运动强度分类算法成功地监测运动强度。窦丽构建的“智慧体育课堂”运用SUNFITLINK课堂运动负荷监测系统,给学生佩戴臂带式智能心率表,开启前给每位学生设定好适合自身的目标心率,开启后平板终端通过接收器实时接收各个学生的心率和最大吸氧量等指标,教师可以及时提醒哪些同学增加或减少运动量。
有了可穿戴设备对运动强度的监控,学生可以更加安全地参与体育课,既减少了运动风险,又能科学地促进学生的体质健康。
(2)指导技术动作
可穿戴设备还可以收集肢体的相关运动数据,有利于运动技术动作的指导。这也在很多运动项目中成功应用。Spelmezan[26]在对滑雪运动的研究中,通过可穿戴设备识别运动者的错误或不当动作并发出提醒信号,如错误的姿势,上半身不正确的扭转角度以及膝盖的弯曲度等等。当教练收到提示后,就可以对运动者进行指导和教学。美国Zepp公司研究出针对棒球,网球和高尔夫球的动作传感器,运动员可以通过这种可穿戴设备来捕捉运动动作,查看数据回放分析当时的技术动作,更好地提高自己的运动表现。Alahakone[28]在跑步机上步态分析的研究中,通过惯性传感器来识别脚跟着地和脚趾离地的相关数据,在步态训练上取得了理想的训练效果。
在运动康复领域,可穿戴设备也能提供动作指导方面的帮助。王琦设计了智能康复服装系统来监测康复训练中的姿态和动作。在训练中屏幕上的指针会随着用户的动作而转动,一旦超过设定的阈值,就会收到系统的提示。在测试中一位肩痛患者表示,因为可以实时看到指针随着她的肩膀运动而转动,她可以在训练中更加有意识地控制肩膀动作。Shyamal提出了一个基于用户动作监测的可穿戴式训练系统。系统为用户提供实时的动作反馈,可以根据屏幕上的模型和语音指导来调整动作。
此外,齐朋雨在羽毛球教学的实验中,通过小米手环和酷浪羽毛球传感器对学生的心率和挥拍轨迹力度等数值进行记录并传至APP汇总,再经过老师分析研究给予学生指导,可穿戴设备组明显比传统教学组的技能掌握更好。综上所述可穿戴设备有助于体育课的运动技术指导,提高教学效果,调动学生的运动积极性,从而促进学生的体质健康。