实现中华民族伟大复兴需要源源不断的创新智慧支撑和身体健康的劳动力支撑。从国家人力资源质量的角度看，学生体质健康与中华民族的伟大复兴关系紧密。近年来，学校体育改革取得重要进展，学生体质健康水平摆脱了持续下降的不利局面，有力促进了学生的全面发展和健康成长。但伴随社会经济发展和受现代生活方式影响，学生体质健康状况依然问题突出。
学校体育的改革一直在探索中不断推进。但调查发现，学校体育中的课堂教学、大课间活动、训练竞赛等的改革分散局限，不能整合统一；规范学校体育不同部分的基础标准缺乏，囿于方法和手段限制，无法对其进行质量监控。这些导致了校内体育的低效甚至无效。问题更加突出的是，校外体育活动只停留在教师提醒、口头要求层面，不能予以直接指导和监控。长期无计划、无监督的周末以及假期生活，其结果是不但校外锻炼效率低，甚至还削减校内锻炼效果。因此，系统解决这些问题，是推进学校体育改革深化和持续改善学生体质健康的关键。事实上，信息技术的发展已经具备了解决这些的条件，关键在于需要尽快构建适合学校体育实际的基础平台。为此，中国教科院组织开展了“基于大数据的学校体育整体改革研究”。该项研究的目标是，以提高学校体育质量为核心，基于大数据管理平台，深入推进学校体育整体改革；以智能技术为引领，拓展新时代学校体育改革路径，让学校体育“变低效为高效”“变有限为无限”“变无趣为有趣”。
整体设计构建学校体育智慧系统基础平台
在互联网+体育的基础上，课题组采用实时监测、传输和分析技术，研制了学校体育智慧系统，该系统由五个子系统构成，覆盖了校内外学生体育锻炼的五个主要场景和活动方式，其特点是数据客观精准，过程可视化，分析自动化。课堂教学直播评价系统主要实施教学监控并进行教学即时评价；学校体育锻炼监控系统主要跟踪并监控学生课间和课外体育锻炼；学生运动竞赛系统主要记载和管理学生赛事参与、赛事组织情况并分析统计赛事数据；学生体质健康测评系统主要进行项目测试并综合分析体能状况；学生居家锻炼指导系统主要监督并指导学生家庭锻炼情况。
关注过程，积累数据，构建有效课堂教学智慧评价模型。
“每天体育锻炼一小时”是学生在校体育活动的制度安排，但一直以来没有运动负荷、运动密度等的明确质量要求。无质量要求，导致体育教学“放羊课”、大课间体育锻炼“走走形式”现象难以消除。随着智能监测时代的到来和大数据技术的发展，利用大数据以及学习分析技术，对学生校内所有运动数据进行实施过程性监督和深度分析的技术条件已经成熟，显然，这是提高学生校内锻炼有效性的重要手段，更是拓展新时代学校体育改革的新途径。
课题组开展研究三年来，共获得全国25个市（区）、21万多名学生的运动监测数据。利用可穿戴设备及分析技术，在全国20个省份体育优质课展示现场，共采集876节优质体育课，57个体育大课间学生运动数据。课题组以有效锻炼价值阈限为假设标准，对学生有效锻炼时间数据进行分析和梳理，分析不同项目类型（技能类或体能类）、不同课型（新授课或复习课）体育课对不同年龄学生运动刺激的反应。基于数据分析，提出了以技能类、体能类项目教学内容和以新授、复习两种课型性质的4种课堂教学评价模型和以基础体能练习为锻炼手段的大课间体育锻炼评价模型。
根据实验数据，课题组通过整合，提出有效课堂教学建议标准和有效大课间体育锻炼建议标准。
——有效课堂教学建议标准包括：有效运动时间达到25分钟（心率大于120次/分钟）以上；运动强度要达到平均心率120—180次/分钟；有效运动密度达到50%—60%（学生有效锻炼时间/体育课课堂教学总时间）。
——有效大课间体育锻炼建议标准包括：有效运动时间达到15分钟（心率大于120次/分钟）以上；运动强度达到平均心率120—180次/分钟；有效运动密度达到50%左右（学生有效锻炼时间/体育课课堂教学总时间）。
以此成果为依据，课题组在深圳市福田区开展了高质量课堂教学和大课间体育活动实验，对福田区29所中小学体育课、大课间共计890节课进行监测和评价。实验中，课题组通过实时监测学生的运动心率，精准掌握运动负荷、运动密度，依据标准，借助计算机分析，即时呈现运动情况，帮助体育教师根据现场情况，及时调整教学，保证有效运动的持续性。
课题组发现，随着研究推进，一些教师逐步形成基于建议标准的教学节奏安排和教学风格。有效课堂和大课间评价标准的实施，也为防范运动风险提供了科学依据。实验中，通过一个时期的学生运动数据采集，综合学生其他特点，课题组研制的分析系统自动形成学情数据并为学生运动行为精准画像，以此为基础，设定了学生体育运动负荷的有效区域和以上限心率参数为基准的安全预警值。通过监测实时数据，学生在活动中可以获知自己运动心率反馈信息，自觉调整运动行为；教师可以获得学生整体运动反馈信息和个体安全预警，可随时根据情况及时调整练习或者直接限制达到预警心率的学生的运动，有效预防了运动意外事故的发生。
家校联动，学生锻炼由校内为主转变为校内外有机结合
家庭体育锻炼缺失是学生体质健康改善成效不明显的重要影响因素。课题组调查显示，与文化课作业相比，家庭体育锻炼往往没有明确的时间安排和硬性要求，基础教育阶段80%的学生放学回家后被限制到户外进行体育锻炼。还有一个被严重忽视的问题是学生居家膳食安排不科学，75%以上家庭以孩子认为“好吃””吃饱”为判断饮食质量的依据。
在居家锻炼系统基础上，课题组专门研制了“体能天天练”体能训练小程序，以此为载体督促学生进行居家锻炼。基于智慧分析，小程序预先确定了与学生匹配的个性化运动方案。通过小程序，引导学生居家锻炼并对锻炼情况进行追踪、诊断和管理，同时，通过小程序对学生进行膳食指导。
从2017年9月开始，课题组在重庆市珊瑚浦辉小学和珊瑚鲁能小学开展实验研究，主要针对体质“较弱”的学生进行居家体育锻炼和膳食指导的干预。为期两年的实验结果显示，参与实验的学生，体质水平显著提升，体质健康监测及格率、优良率分别由2017年的98.9%、62.8%提升到2019年的99.7%、80.4%。
创新方法，从基础体能训练开始强化运动乐趣
对课堂教学、大课间活动和居家锻炼的运动干预，采用的手段和方法源自课题组研制的“青少年健康体能教学与训练体系”。该体系的研制借鉴了世界先进体能训练和康复训练理论，是一套适合儿童青少年年龄特点、以促进健康为核心的体能教学与训练体系。健康体能训练面向全体学生，以徒手训练为主体，以小杠铃、小哑铃、实心球、弹力带、悬吊绳、瑞士球等基础训练器械为辅助，克服了体能训练的单调和枯燥，使学生锻炼变得简便、有趣、安全、有效，提高了练习兴趣。
破解难题需专业力量和科技力量共同“加持”
课题组在深圳市福田区持续开展了两年的实验研究。实验过程中，基于数据支持的体育课堂教学、大课间活动面目一新，凸显了体育学科的专业性、科学性。新冠疫情期间，激发了居家锻炼的需求，课题组统计，福田区使用居家锻炼系统的中小学学生接近10万名。基于数据分析生成的与学生体质匹配的健康体能训练干预，在居家体育锻炼以及疫后体能恢复、复课后体能促进等方面发挥了非常重要的作用。福田区学生体质健康监测结果显示，2020年度的及格率、优良率达到98.2%、51.3%，比2018年度的结果分别提高1.5%和10.8%。
智慧教育是推进教育现代化的新动力，是引领新时代教育发展的新方向。要从根本上扭转学生体质健康下降趋势，有效推动学校体育的改革发展，学校体育工作者要紧紧把握时代脉搏，与之同频共振。
（作者单位：中国教育科学研究院 本文系中国教育科学研究院中央级科研院所院级重点课题“基于大数据的学校体育整体改革研究”［GYB2016015］研究成果）
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