實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興需要源源不斷的創(chuàng)新智慧支撐和身體健康的勞動力支撐。從國家人力資源質(zhì)量的角度看，學(xué)生體質(zhì)健康與中華民族的偉大復(fù)興關(guān)系緊密。近年來，學(xué)校體育改革取得重要進(jìn)展，學(xué)生體質(zhì)健康水平擺脫了持續(xù)下降的不利局面，有力促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展和健康成長。但伴隨社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和受現(xiàn)代生活方式影響，學(xué)生體質(zhì)健康狀況依然問題突出。

學(xué)校體育的改革一直在探索中不斷推進(jìn)。但調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)校體育中的課堂教學(xué)、大課間活動、訓(xùn)練競賽等的改革分散局限，不能整合統(tǒng)一；規(guī)范學(xué)校體育不同部分的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)缺乏，囿于方法和手段限制，無法對其進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。這些導(dǎo)致了校內(nèi)體育的低效甚至無效。問題更加突出的是，校外體育活動只停留在教師提醒、口頭要求層面，不能予以直接指導(dǎo)和監(jiān)控。長期無計劃、無監(jiān)督的周末以及假期生活，其結(jié)果是不但校外鍛煉效率低，甚至還削減校內(nèi)鍛煉效果。因此，系統(tǒng)解決這些問題，是推進(jìn)學(xué)校體育改革深化和持續(xù)改善學(xué)生體質(zhì)健康的關(guān)鍵。事實上，信息技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)具備了解決這些的條件，關(guān)鍵在于需要盡快構(gòu)建適合學(xué)校體育實際的基礎(chǔ)平臺。為此，中國教科院組織開展了“基于大數(shù)據(jù)的學(xué)校體育整體改革研究”。該項研究的目標(biāo)是，以提高學(xué)校體育質(zhì)量為核心，基于大數(shù)據(jù)管理平臺，深入推進(jìn)學(xué)校體育整體改革；以智能技術(shù)為引領(lǐng)，拓展新時代學(xué)校體育改革路徑，讓學(xué)校體育“變低效為高效”“變有限為無限”“變無趣為有趣”。

整體設(shè)計構(gòu)建學(xué)校體育智慧系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺

在互聯(lián)網(wǎng)+體育的基礎(chǔ)上，課題組采用實時監(jiān)測、傳輸和分析技術(shù)，研制了學(xué)校體育智慧系統(tǒng)，該系統(tǒng)由五個子系統(tǒng)構(gòu)成，覆蓋了校內(nèi)外學(xué)生體育鍛煉的五個主要場景和活動方式，其特點是數(shù)據(jù)客觀精準(zhǔn)，過程可視化，分析自動化。課堂教學(xué)直播評價系統(tǒng)主要實施教學(xué)監(jiān)控并進(jìn)行教學(xué)即時評價；學(xué)校體育鍛煉監(jiān)控系統(tǒng)主要跟蹤并監(jiān)控學(xué)生課間和課外體育鍛煉；學(xué)生運(yùn)動競賽系統(tǒng)主要記載和管理學(xué)生賽事參與、賽事組織情況并分析統(tǒng)計賽事數(shù)據(jù)；學(xué)生體質(zhì)健康測評系統(tǒng)主要進(jìn)行項目測試并綜合分析體能狀況；學(xué)生居家鍛煉指導(dǎo)系統(tǒng)主要監(jiān)督并指導(dǎo)學(xué)生家庭鍛煉情況。

關(guān)注過程，積累數(shù)據(jù)，構(gòu)建有效課堂教學(xué)智慧評價模型。

“每天體育鍛煉一小時”是學(xué)生在校體育活動的制度安排，但一直以來沒有運(yùn)動負(fù)荷、運(yùn)動密度等的明確質(zhì)量要求。無質(zhì)量要求，導(dǎo)致體育教學(xué)“放羊課”、大課間體育鍛煉“走走形式”現(xiàn)象難以消除。隨著智能監(jiān)測時代的到來和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，利用大數(shù)據(jù)以及學(xué)習(xí)分析技術(shù)，對學(xué)生校內(nèi)所有運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行實施過程性監(jiān)督和深度分析的技術(shù)條件已經(jīng)成熟，顯然，這是提高學(xué)生校內(nèi)鍛煉有效性的重要手段，更是拓展新時代學(xué)校體育改革的新途徑。

課題組開展研究三年來，共獲得全國25個市（區(qū)）、21萬多名學(xué)生的運(yùn)動監(jiān)測數(shù)據(jù)。利用可穿戴設(shè)備及分析技術(shù)，在全國20個省份體育優(yōu)質(zhì)課展示現(xiàn)場，共采集876節(jié)優(yōu)質(zhì)體育課，57個體育大課間學(xué)生運(yùn)動數(shù)據(jù)。課題組以有效鍛煉價值閾限為假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生有效鍛煉時間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和梳理，分析不同項目類型（技能類或體能類）、不同課型（新授課或復(fù)習(xí)課）體育課對不同年齡學(xué)生運(yùn)動刺激的反應(yīng)?；跀?shù)據(jù)分析，提出了以技能類、體能類項目教學(xué)內(nèi)容和以新授、復(fù)習(xí)兩種課型性質(zhì)的4種課堂教學(xué)評價模型和以基礎(chǔ)體能練習(xí)為鍛煉手段的大課間體育鍛煉評價模型。

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，課題組通過整合，提出有效課堂教學(xué)建議標(biāo)準(zhǔn)和有效大課間體育鍛煉建議標(biāo)準(zhǔn)。

——有效課堂教學(xué)建議標(biāo)準(zhǔn)包括：有效運(yùn)動時間達(dá)到25分鐘（心率大于120次/分鐘）以上；運(yùn)動強(qiáng)度要達(dá)到平均心率120—180次/分鐘；有效運(yùn)動密度達(dá)到50%—60%（學(xué)生有效鍛煉時間/體育課課堂教學(xué)總時間）。

——有效大課間體育鍛煉建議標(biāo)準(zhǔn)包括：有效運(yùn)動時間達(dá)到15分鐘（心率大于120次/分鐘）以上；運(yùn)動強(qiáng)度達(dá)到平均心率120—180次/分鐘；有效運(yùn)動密度達(dá)到50%左右（學(xué)生有效鍛煉時間/體育課課堂教學(xué)總時間）。

以此成果為依據(jù)，課題組在深圳市福田區(qū)開展了高質(zhì)量課堂教學(xué)和大課間體育活動實驗，對福田區(qū)29所中小學(xué)體育課、大課間共計890節(jié)課進(jìn)行監(jiān)測和評價。實驗中，課題組通過實時監(jiān)測學(xué)生的運(yùn)動心率，精準(zhǔn)掌握運(yùn)動負(fù)荷、運(yùn)動密度，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，借助計算機(jī)分析，即時呈現(xiàn)運(yùn)動情況，幫助體育教師根據(jù)現(xiàn)場情況，及時調(diào)整教學(xué)，保證有效運(yùn)動的持續(xù)性。

課題組發(fā)現(xiàn)，隨著研究推進(jìn)，一些教師逐步形成基于建議標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)節(jié)奏安排和教學(xué)風(fēng)格。有效課堂和大課間評價標(biāo)準(zhǔn)的實施，也為防范運(yùn)動風(fēng)險提供了科學(xué)依據(jù)。實驗中，通過一個時期的學(xué)生運(yùn)動數(shù)據(jù)采集，綜合學(xué)生其他特點，課題組研制的分析系統(tǒng)自動形成學(xué)情數(shù)據(jù)并為學(xué)生運(yùn)動行為精準(zhǔn)畫像，以此為基礎(chǔ)，設(shè)定了學(xué)生體育運(yùn)動負(fù)荷的有效區(qū)域和以上限心率參數(shù)為基準(zhǔn)的安全預(yù)警值。通過監(jiān)測實時數(shù)據(jù)，學(xué)生在活動中可以獲知自己運(yùn)動心率反饋信息，自覺調(diào)整運(yùn)動行為；教師可以獲得學(xué)生整體運(yùn)動反饋信息和個體安全預(yù)警，可隨時根據(jù)情況及時調(diào)整練習(xí)或者直接限制達(dá)到預(yù)警心率的學(xué)生的運(yùn)動，有效預(yù)防了運(yùn)動意外事故的發(fā)生。

家校聯(lián)動，學(xué)生鍛煉由校內(nèi)為主轉(zhuǎn)變?yōu)樾?nèi)外有機(jī)結(jié)合

家庭體育鍛煉缺失是學(xué)生體質(zhì)健康改善成效不明顯的重要影響因素。課題組調(diào)查顯示，與文化課作業(yè)相比，家庭體育鍛煉往往沒有明確的時間安排和硬性要求，基礎(chǔ)教育階段80%的學(xué)生放學(xué)回家后被限制到戶外進(jìn)行體育鍛煉。還有一個被嚴(yán)重忽視的問題是學(xué)生居家膳食安排不科學(xué)，75%以上家庭以孩子認(rèn)為“好吃””吃飽”為判斷飲食質(zhì)量的依據(jù)。

在居家鍛煉系統(tǒng)基礎(chǔ)上，課題組專門研制了“體能天天練”體能訓(xùn)練小程序，以此為載體督促學(xué)生進(jìn)行居家鍛煉?；谥腔鄯治?，小程序預(yù)先確定了與學(xué)生匹配的個性化運(yùn)動方案。通過小程序，引導(dǎo)學(xué)生居家鍛煉并對鍛煉情況進(jìn)行追蹤、診斷和管理，同時，通過小程序?qū)W(xué)生進(jìn)行膳食指導(dǎo)。

從2017年9月開始，課題組在重慶市珊瑚浦輝小學(xué)和珊瑚魯能小學(xué)開展實驗研究，主要針對體質(zhì)“較弱”的學(xué)生進(jìn)行居家體育鍛煉和膳食指導(dǎo)的干預(yù)。為期兩年的實驗結(jié)果顯示，參與實驗的學(xué)生，體質(zhì)水平顯著提升，體質(zhì)健康監(jiān)測及格率、優(yōu)良率分別由2017年的98.9%、62.8%提升到2019年的99.7%、80.4%。

創(chuàng)新方法，從基礎(chǔ)體能訓(xùn)練開始強(qiáng)化運(yùn)動樂趣

對課堂教學(xué)、大課間活動和居家鍛煉的運(yùn)動干預(yù)，采用的手段和方法源自課題組研制的“青少年健康體能教學(xué)與訓(xùn)練體系”。該體系的研制借鑒了世界先進(jìn)體能訓(xùn)練和康復(fù)訓(xùn)練理論，是一套適合兒童青少年年齡特點、以促進(jìn)健康為核心的體能教學(xué)與訓(xùn)練體系。健康體能訓(xùn)練面向全體學(xué)生，以徒手訓(xùn)練為主體，以小杠鈴、小啞鈴、實心球、彈力帶、懸吊繩、瑞士球等基礎(chǔ)訓(xùn)練器械為輔助，克服了體能訓(xùn)練的單調(diào)和枯燥，使學(xué)生鍛煉變得簡便、有趣、安全、有效，提高了練習(xí)興趣。

破解難題需專業(yè)力量和科技力量共同“加持”

課題組在深圳市福田區(qū)持續(xù)開展了兩年的實驗研究。實驗過程中，基于數(shù)據(jù)支持的體育課堂教學(xué)、大課間活動面目一新，凸顯了體育學(xué)科的專業(yè)性、科學(xué)性。新冠疫情期間，激發(fā)了居家鍛煉的需求，課題組統(tǒng)計，福田區(qū)使用居家鍛煉系統(tǒng)的中小學(xué)學(xué)生接近10萬名。基于數(shù)據(jù)分析生成的與學(xué)生體質(zhì)匹配的健康體能訓(xùn)練干預(yù)，在居家體育鍛煉以及疫后體能恢復(fù)、復(fù)課后體能促進(jìn)等方面發(fā)揮了非常重要的作用。福田區(qū)學(xué)生體質(zhì)健康監(jiān)測結(jié)果顯示，2020年度的及格率、優(yōu)良率達(dá)到98.2%、51.3%，比2018年度的結(jié)果分別提高1.5%和10.8%。

智慧教育是推進(jìn)教育現(xiàn)代化的新動力，是引領(lǐng)新時代教育發(fā)展的新方向。要從根本上扭轉(zhuǎn)學(xué)生體質(zhì)健康下降趨勢，有效推動學(xué)校體育的改革發(fā)展，學(xué)校體育工作者要緊緊把握時代脈搏，與之同頻共振。

（作者單位：中國教育科學(xué)研究院 本文系中國教育科學(xué)研究院中央級科研院所院級重點課題“基于大數(shù)據(jù)的學(xué)校體育整體改革研究”［GYB2016015］研究成果）