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基于学生课堂运动数据,
探索体育学科精准教学
随着人工智能、大数据在学校教育教学中的深度应用。学校作为上海市信息化应用标杆学校,正在积极推进学校智慧校园建设。学校将通过智慧校园的环境建设,构建基于智能硬件的新型校园生态;搭建符合学校发展的数字化智慧校园平台;建设校本特色的各类教育教学资源;探索新技术支持下的课堂教与学变革,实现精准教学和个性化自适应学习;构建学生全过程、多维度评价体系,绘制学生数字画像,实现学生五育融合发展。
在基于学生体育课运动数据驱动下精准教学的探索中,学校体育课借助智能穿戴设备、云计算和大数据分析技术,通过智能手环对学生在体育课运动中产生的信息进行实时的采集、连续监测、AI分析,赋能体育精准教学,解决传统体育教学中“难量化、难记录、难监测、难分析”的问题,满足体育教学管理“智能化”、教学过程“数字化、可视化”。

3月15日下午,我校张江校区三年级3班的同学们,就迎来了一节特别的体育课《篮球:行进间运球》。在这节课中,徐成老师借助智能手环穿戴设备,将学生在课堂中的实时心率、运动负荷、运动效果、卡路里消耗和运动恢复等数据,在教学过程中进行实时地采集与监测,通过AI算法分析后在大屏上实时直观地进行展现。方便教师及时调整课堂教学安排和运动强度,全面提升体育课教学效率。
教学新体验
课堂监测,确保学生运动安全

课上,徐老师激情四射地教学无不散发出体育教师地独特魅力,学生们积极认真地学练,时刻凸显出体育课堂地无限活力。动感篮球热身操后,徐老师请同学们查看了智慧大屏上自己的心率表现色块,并做出了解读:蓝绿色说明运动强度适中,积极参与了课堂,提出表扬;红色说明运动量过大,需要稍微缓和一下。灰色说明运动不足,要更加积极参与运动。

接下来的课堂中,徐老师带领学生们跟着要领儿歌,集体复习了运球的基本技术动作;后借助“欢乐对对碰”、“走钢丝”游戏,练习运球。接下来的“运球报数”则提高了同学们“运球眼看前”的本领。随着课堂的深入,运动强度的加大,学生的心率普遍转为了绿色(心率负荷145左右),个别学生心率超过临界,呈现红色。徐老师随即叫停了这几位同学的高强度运动。
 
 
 
运球技能提高阶段——“运球接力赛”中,各小组争分夺秒、拼搏努力,心率达到了一个峰值,大部分同学心率块开始由绿转橙(心率负荷160以上)。徐老师看到后及时调整课堂教学内容,请优秀小组进行示范,其他小组观摩,随后全体学生拉伸放松,心率慢慢平缓下来。
 
通过智能手环对课堂运动负荷数据的实时监测,对学生过量运动的预警以及个人身体状况的实时调整,确保了体育课学生运动的安全性。




体育课结束后,老师们则就本节课开始了热烈的讨论。从本节课上学生地运动表现数据,全课的有效运动时间、平均强度、运动密度、课堂平均心率、最大心率、班级心率波形图,以及学生个人的运动数据等方面全面真实的展示了这堂体育课多维度数据。本节课上学生的课堂参与度(运动时间1562min)与积极性(有效运动时间1201min)很高,就运动强度、密度而言也表现不错(课堂负荷的达成率近65%),是一节较为成功的体育课。
运用可穿戴智能手环的体育课教学,使体育教师不仅能在课上及时、直观的了解学生的课上运动参与状况,以便个性化地调整学生的运动状态,把控整节课的教学节奏;还可以在课下随时分析学生课上运动数据,以直观、真实的数据来反思、调整教学设计,提升教学效果。

通过在课中为教师提供及时的数据反馈,以及课后对这些大数据的数据挖掘和对比分析,帮助体育教师、学校及教学管理部门充分了解学生的体能特点和身体素质,准确评估课堂质量和锻炼目标达成效果,帮助教师根据学生实际情况有针对性地安排教学活动、设定合理运动目标和及时调整运动负荷,利用科学的数据安排适合学生实际情况的、新颖的体育课堂教学和日常锻炼方式,从而促进学校体育教学质量稳步提升。
我们的思考
课前教师应告知小朋友心率过高、手环预警震动后,调节自身心率的方法,以便安全地参与课堂。此外,陈校长也提出了“深挖数据背后价值”的要求。陈校长指出,数据在回馈课堂的同时,还可以对同一个班级进行纵向比较,分析不同课堂数据后找到切入点开展相关体育性研究,从经验型教师向研究型体育教师转变。
黄军副校长对红色(心率过高)、灰色(心率过缓)心率学生的有效引导提出了个人建议:课上教师对于该两类学生应及时给予关注、引导,并进行课后追踪、归因。若因个人运动能力欠缺,如心肺功能弱、心率负荷区间窄等,则后续的运动建议也要引入到教学中来,甚至可以尝试进行学生个性化运动处方的订制,家校联动促进学生体质的切实提升。
体育组黄佩东老师就手环提出了困惑:教师在课上时,能否及时对屏幕显示数据进行个性化筛选,使其显示需要教师关注的学生,比如红色心率过快学生、灰色心率较低的学生。

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