“一環、三屏、四系統”的學校體育數字化轉型探索

胡甘霖 伍肖肖 陳明慶 趙新偉

摘要： 體育與健康學科是學校教育的重要組成部分，在落實立德樹人根本任務中發揮著重要的作用。面對教育數字化發展趨勢，學校構建了“一環、三屏、四系統”的體育數字化教學模式。其中，一環是指運動手環；三屏是指平板電腦、移動大屏、數字大屏；四系統分別指智能體測吧系統、智慧運動站系統、學生國家體質健康數據倉、體育鍛煉數據大腦。這些數字化設備、軟件系統的配備與使用，能夠更好地幫助教師創設生動的教學情境，精準地收集數據，全面地分析學情，從而實現體育與健康教學的高質量發展。

關鍵詞：學校體育；一環；三屏；四系統；數字化教學

2018年，為深入貫徹落實黨的十九大精神，辦好網絡教育，教育部積極推進“互聯網+教育”發展，印發了《教育信息化2.0行動計劃》，從國家層面設計了教育改革發展藍圖。2023年，中共中央、國務院印發《數字中國建設整體布局規劃》，指出要推動數字技術在教育等重點領域的創新應用。教育信息化和數字化是當下教育向更高質量發展的時代命題。體育與健康學科作為學校教育的重要組成，具有落實立德樹人根本任務的獨特價值。作為學校體育工作者，面對教育現代化的時代使命，我們應如何響應國家號召，快速推進數字化技術在學校體育中的運用，以促使體育與健康教學高質量發展呢？筆者作為一線體育工作者，將依據國家課程標準要求，結合校情、學情特點，基于近年來學校體育與健康學科數字化轉型的實踐經驗和思考和大家交流、分享，希望我們的經驗對部分學校有一定的借鑒作用和參考價值。

一、課程育人模式的構建

在學校一代代體育人勇于探索、積極實踐、不斷反思與總結下，學校體育教研組開創性地提出了“四位一體”的以體育人模式（如圖1）?！八奈灰惑w”是指“課中學—課外練—訓中提—賽中驗”，分別對應課堂教學、課外活動、課余訓練、體育競賽四個部分，即以課堂教學為起點，通過深研教材內容、準確把握重難點等手段保障課堂教學質量，以此向課外體育活動、校運動隊訓練、參加運動競賽輻射。這厘清了學校體育工作之間的關系，形成提高學校體育工作質量的螺旋式上升路徑。四種教學方式的邏輯順序符合學生認知規律，也符合抓好國家課程教學這一主渠道的工作策略。而且，先學習后運用、先教學后活動的安排，有利于循序漸進地促進學生核心素養發展。

育人模式建構后，經過十余年的實踐與驗證，學校體育四方面工作的關聯性、整體性更強，課堂教學效果、課余活動豐富性、課余訓練多樣性、運動競賽成績等都有顯著提升，學校體育整體質量明顯提高。隨著教育現代化進程的發展，數字化技術的運用成為確保學校體育高質量發展的關鍵。那么，如何在課堂教學中使用數字化手段提升教學效果，更好地達成學習目標，促進學生核心素養發展呢？如何運用數字化手段監測、評價與反饋學生課外體育鍛煉的參與程度呢？如何精準分析和指導課余訓練隊的技戰術學習與運用呢？這些都是教師需要思考的重要問題。

基于教學模式整體推進課程實施，近年來，我們已形成“一環、三屏、四系統”的數字化體育新做法（如圖2），以數字化轉型助推學校體育高質量發展。一環是指運動手環；三屏是指平板電腦、移動大屏、數字大屏；四系統分別指智能體測吧系統、智慧運動站系統、學生國家體質健康數據倉、體育鍛煉數據大腦。這些數字化設備、軟件系統的配備與使用，很好地解決了學校體育教學問題，幫助教師更好地創設教學情境，聚焦教學關鍵問題，精準收集數據，全面分析學情，運用更加科學的方法，開展更真實的研究。

二、數字化轉型初體驗

“一環、三屏”是學校最初采用的數字化設備。在學校剛開始配置這些設備時，大多數教師認為，手環只能起到通過心率監測運動負荷的作用，大屏只是通過電子方式代替之前的桁架宣傳或橫幅標語。隨著實踐與研究的不斷深入，運動手環、平板電腦、移動大屏、數字大屏被教師廣泛用于課堂教學和體育活動中，對于體育教學問題的解決，起到了事半功倍的效果。

（一）環屏相連，其義自見

近年來，在全國及各地區的公開課、賽課現場，很多教師會使用運動手環，并擺放移動大屏或數字大屏，用于顯示學生的實時心率，同時記錄學生本節課的群體運動密度和個體運動密度，并將其作為這節課是否達成負荷要求的依據。這一運動手環與大屏相連的方式，雖然很好地展示了學生運動過程中的心率變化和負荷，但只是給觀課教師或者評委看的，授課教師與學生并沒有真正利用這些數據突破教學重難點和達成教學目標。為了更好地探索這一功能的運用，我們多次嘗試并進行深入研究，形成了若干教學課例。

如在五年級田徑——耐久跑課例中（如圖3），教師創設了“探尋渝新歐鐵路”的教學情境，讓學生以耐久跑的方式了解它途經的國家和站點，體驗和了解“轉關”與“換軌”的方式及相關知識。學生課前佩戴好運動手環，教師手拿平板電腦，這樣學生的心率數據就能在教師的平板電腦和大屏上顯示出來。課堂上，學生在層層遞進的情境中邊跑邊觀看大屏上自己實時心率的顏色，教師則在平板電腦上按照心率區間的顏色顯示提醒學生跑進速度與節奏。這一環屏相連、教師觀屏、學生觀屏的方式，讓學生不斷嘗試尋找自己的耐久極點和機體恢復水平，通過調整跑進速度和呼吸節奏，將自身心率維持在發展心肺耐力的合適區間。這有利于打通學生自評、生生互評、師評的渠道，便于教師精準、科學地觀察和使用數據，從而科學有效地提升學生學習能力，以及運動技能的習得。

（二）屏屏串聯，心眼相連

在數字化技術運用探索中，為了實現平板電腦與移動大屏、數字大屏間的串聯，提高課堂教學、大課間、體育訓練及學校運動會的效率，我們充分利用各設備的視頻示范功能、情境創設功能、實時直播功能、即時評價功能，提高課堂教學及體育活動質量。

如在四年級田徑——50米快速跑課例中，教師剪輯了3.5秒、4秒、4.5秒時長的音樂并加上了煙花爆燃的結束提示音頻，讓學生同距離（15米）快速跑，挑戰在煙花爆燃提示音前跑過終點。教師手持平板電腦根據學生情況操作播放，并引導學生思考如何才能在提示音結束前完成，加深學生對提高速度方式的認識（如圖4）。同時，教師適時連接數字大屏，師生集體觀看教師提前錄制的微視頻，一同尋找增大步長、加快擺臂、提高步頻的方法。之后，輔以加快擺臂、提高步頻的短跑名將（蘇炳添等）比賽慢鏡頭播放與講解的微課，促使學生理解快速跑中步頻和步長的動作，知道找到適宜自身的步頻和步長才是最佳方法。最后，教師以剪輯音樂和播放微課視頻的方式，創設更加生動的教學情境，解決課堂教學重難點問題。

又如學校陽光大課間，我們構建了以“和”文化為統領的協同并進（班級隊列跑）、人和少年（自編操，顯卓越）、海納百川（分并和，展風采）、和而不同（廣交友，義謙和）、自主活動（“找朋友”游戲）、和衷共濟（舒身心，享動樂）篇章化呈現的課間操模式。構建好這一模式后，教師每學期只需根據課堂教學內容選擇合適的音樂，剪輯與編輯所有音樂及組織變換提示音，形成連貫的音頻，之后手持平板電腦點擊播放與轉換即可。這大大減少了教師講解示范與評價的工作量。同場地的體育教師還可對各班級學生的實時表現進行評價，將各班學生得分上傳到持平板電腦的教師手里。教師可將平板電腦與數字大屏串聯，實時公布各班級得分，并適時以投屏方式對表現好的班級或個人進行直播，激發學生認真參與的同時，真實、精準、客觀地對大課間活動進行過程性評價，大大提高了陽光大課間活動的質量。

以上課堂教學、課外練的示例展現了學?！叭痢敝g串聯、協同的關系，發揮了數字化賦能體育與健康教學的效能，在課堂上為情境的生動化賦能，為精細、具體的動作示范賦能，為客觀、精準、直觀的評價賦能。屏幕與屏幕、大屏與小屏串聯起來，讓學生更能清楚地看到和從心底感受到數字化技術對體育與健康教學和體育活動具有的更大促進作用。

三、數字化技術運用再出發

繼“一環、三屏”之后，學校又迎來智慧體育升級新局面，不僅購置了硬件，開發了軟件，還更新和編制了新系統，最終擁有了供學生使用與收集運動數據兼具分析、建議提供功能的運動場所和線上數據庫。我們將其稱為學校智慧體育的“四系統”，即提供現實運動場景的智能體測吧、智慧運動站、進行運動數據分析的學生國家體質健康數據倉，以及體育鍛煉數據大腦四個系統。在研究與實踐中，我們發現，數字化技術的運用將給體育與健康教學帶來活力，助推整個課程快速、高效實施。

（一）人臉識別，智能精準

學?！八南到y”的構建，重要的是運用了人臉識別技術。為了確保學生個人信息的安全，我們專門在校園內建設了獨立的服務器，將本校所有學生信息單獨存儲于服務器中。如需訪問，只有得到校長這個管理員的獲許才能登錄，以確保信息安全。借助教育系統區域使用的辦公軟件釘釘，我們與學校智慧體育系統聯通，按照所在年級和班級提前錄入學生的人臉信息，打通數據精準收集、存儲的路徑，為智能體測和智慧運動奠定基礎。

國家學生體質健康測試是每學年秋季學期各學校都要開展的工作。體質健康測試不僅監測學生的身體健康狀況和體質水平，還能檢驗學校體育教學的整體質量。以往的學生體質健康測試中，體育教師多則花上一個月，少則用一星期的體育課時間來完成，還可能存在由于方法不當產生誤差的問題，最后再花幾小時將成績輸入或導入系統，既費時間又可能未能測出學生的真實成績。

智能體測吧（如圖5）的運用，就幫助教師很好地解決了這一問題。它通過高集成攝像頭、藍牙設備對移動物體進行識別與數據傳輸，從而達到準確計數、計時、計量等測試目的。如測試學生的身高體重、肺活量，學生通過人臉識別后在測試儀上測試，后臺會自動記錄數據；對于50米和50米× 8跑，是分別在起點、終點安裝攝像頭，攝像頭會根據學生起動和沖過終點的計時記錄成績；跳繩、仰臥起坐、坐位體前屈也是如此，在配有高集成攝像頭的顯示屏前，學生可以快速完成測試，并基于人臉識別技術獲得自己的數據信息?，F在，我們基本實現一個班一節體育課完成所有項目測試。由此可見，數字化技術的運用，讓教師的體育教學更智能、更精準，大大提高了工作效率。

智慧運動站（如圖6）同樣以高集成攝像頭與顯示屏為基礎設備，系統內共有縱跳摸高、跳繩、立定跳遠、開合跳等項目的挑戰。課間或午間時分，學生自己或邀約幾位同伴站在指定的點位，先進行人臉識別，然后舉手示意開始挑戰。挑戰后，智慧運動站會根據學生的表現自動生成并顯示實時成績，還會智能地與之前的成績進行對比，提供同時挑戰同學的比賽結果。在屏幕上實時顯示運動成績的遞增數量以及最終成績排行，能夠直接刺激學生參與運動的熱情。

我們還結合學校已有的校園吉尼斯挑戰，通過后臺設置，開展班級參與次數、個人最好成績、班級平均成績、年級項目比拼等競賽，并利用顯示屏循環播放排行榜（如圖7）。借助數字化技術，教師以多種方式激勵學生利用課間、午間等課余時間積極參與體育鍛煉，切實調動學生參加課外練的積極性。

人臉識別技術的運用猶如給每個學生提供了一個快速的數據傳輸通道，獨立服務器的設立則猶如給學生建立了一個儲存數據的文件夾，高集成攝像頭的使用更是將計數、計時、計量變得精準和快速。運用人臉識別技術確定信息，使用高集成攝像頭記錄運動成績，再將數據上傳至服務器后臺進行處理，讓整個數字化體育教學和鍛煉流程智能、精準而高效，同時讓學生快速且及時地獲得運動反饋數據，激發了學生的鍛煉積極性。

（二）數據分析，差異推送

基于智能體測吧、智慧運動站的數據收集功能，我們結合學校實情，開發了學生國家體質健康數據倉和體育鍛煉數據大腦兩個后臺數據分析系統，將學生在智能體測吧和智慧運動站所收集的數據進行多維度分析，并根據分析結果反思和改進學校體育工作。

學生國家體質健康數據倉中，不僅有本年度智能體測吧收集的數據，還有近五年的學生體質健康數據，并按學校進行總體分析，按項目、年級、班級進行具象分析，以及按個人進行具體分析，實現分析的多維度、多角度（如圖8）。同時，還建立端口供管理者和教師根據需求進行搜索查閱。這一數據系統的構建，形成多層級、以時間為軸的連續成績數據痕跡，可以讓教師更全面地掌握學生體質健康水平發展趨勢，了解現可測項目的學生掌握情況。從學校課程設計角度出發，教師可以此為依據科學調整體育與健康課程實施計劃；于年級來說，教師可動態、有針對性地確定水平教學計劃的內容與比重；于教師所教班級來說，教師可根據各班情況實時有重點地補齊短板。運用學生國家體質健康數據倉，教師能夠更科學地收集數據、精準地分析數據，用數據說話。它為教師科學實施學校課程計劃提供依據，為不同年級選擇內容和課時比重、為不同班級選擇適宜進度或教學組織方法提供科學的數據支撐，真正助力教師實現因材施教、差異化教學。

體育鍛煉數據大腦（如圖9）通過人臉識別記錄學生在智慧運動站的所有運動數據，自動存入或者刷新個人成績，形成項目排行榜。學生可以通過數據大腦攝像頭刷臉隨時查閱自己的鍛煉次數、成績記錄、排名情況，充分激發課外練的興趣與熱情。同時，數據大腦可根據學生平時鍛煉情況的精細反饋形成雷達圖，提出運動鍛煉建議，提供運動處方（如圖10）。體育鍛煉數據大腦能夠真實地記錄學生在校課外體育鍛煉情況，便于教師定期在不同場合進行評價與反饋，營造良好的體育鍛煉氛圍，促進學生養成健康行為和良好習慣。通過數據分析，教師能夠更加精準地掌握學生體育鍛煉情況，根據學生差異需求采取應對措施。

數字化技術的運用，使教師收集數據時更便捷和精準，分析數據時更詳細和全面。面對分析結果，學校體育工作者運用好這些數據是學校體育高質量發展的關鍵。教師要就數據看本質，就數據改方法，就數據尋差異，就數據找措施，因材施教，差異推送，確保每個學生在學校體育中都有收獲，真正實現高質量發展。

四、數字賦能向未來

順應數字環境下的教育發展潮流，經歷了“一環、三屏”數字化轉型的1.0版初體驗，我們有收獲、有總結，逐步構建了“四系統”的2.0版數字化學校體育新模式。未來，我們也將始終堅持數字賦能的“四位一體”以體育人模式，推進課程高質量發展，在傳承與創新發展的道路上，在堅持夯實課程質量的同時，尋找數字化轉型的切入點，提質增效。第一，能否將學生國家體質健康數據倉與體育鍛煉數據大腦的數據分析同步、精準推送給家長，并結合學生實際情況給出科學的體育鍛煉指導意見，協同家長一起關注學生的體育運動。第二，能否將體育鍛煉數據大腦系統與學校釘釘體育鍛煉打卡、天天跳繩等軟件連接，收集校內、校外學生體育鍛煉數據，切實落實學生校內校外體育鍛煉各一個小時的要求。第三，能否通過數字化手段收集學生核心素養全方位數據，如健康行為、體育品德等量化數據，最終形成核心素養雷達圖，為師生、家長提供精準的體育評價數據。

未來已來。面對教育現代化、信息化、數字化的時代使命，學校體育工作者定要不忘初心、牢記使命，以學生發展為最終目的，以數字化賦能教育教學活動，讓每個學生都出彩。