“一環(huán)、三屏、四系統(tǒng)”的學校體育數(shù)字化轉型探索

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(fā)揮著重要的作用。面對教育數(shù)字化發(fā)展趨勢，學校構建了“一環(huán)、三屏、四系統(tǒng)”的體育數(shù)字化教學模式。其中，一環(huán)是指運動手環(huán)；三屏是指平板電腦、移動大屏、數(shù)字大屏；四系統(tǒng)分別指智能體測吧系統(tǒng)、智慧運動站系統(tǒng)、學生國家體質(zhì)健康數(shù)據(jù)倉、體育鍛煉數(shù)據(jù)大腦。這些數(shù)字化設備、軟件系統(tǒng)的配備與使用，能夠更好地幫助教師創(chuàng)設生動的教學情境，精準地收集數(shù)據(jù)，全面地分析學情，從而實現(xiàn)體育與健康教學的高質(zhì)量發(fā)展。關鍵詞：學校體育；一環(huán)；三屏；四系統(tǒng)；數(shù)字化教學2018年，為深入貫徹落實黨的十九大精神，辦好網(wǎng)絡教育，教育部積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+教育”發(fā)展，印發(fā)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(fā)展藍圖。2023年，中共中央、國務院印發(fā)《數(shù)字中國建設整體布局規(guī)劃》，指出要推動數(shù)字技術在教育等重點領域的創(chuàng)新應用。教育信息化和數(shù)字化是當下教育向更高質(zhì)量發(fā)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(xiàn)代化的時代使命，我們應如何響應國家號召，快速推進數(shù)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(zhì)量發(fā)展呢？筆者作為一線體育工作者，將依據(jù)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(shù)字化轉型的實踐經(jīng)驗和思考和大家交流、分享，希望我們的經(jīng)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(chuàng)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(nèi)容、準確把握重難點等手段保障課堂教學質(zhì)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(zhì)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(guī)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(yǎng)發(fā)展。育人模式建構后，經(jīng)過十余年的實踐與驗證，學校體育四方面工作的關聯(lián)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(zhì)量明顯提高。隨著教育現(xiàn)代化進程的發(fā)展，數(shù)字化技術的運用成為確保學校體育高質(zhì)量發(fā)展的關鍵。那么，如何在課堂教學中使用數(shù)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(yǎng)發(fā)展呢？如何運用數(shù)字化手段監(jiān)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(zhàn)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(huán)、三屏、四系統(tǒng)”的數(shù)字化體育新做法（如圖2），以數(shù)字化轉型助推學校體育高質(zhì)量發(fā)展。一環(huán)是指運動手環(huán)；三屏是指平板電腦、移動大屏、數(shù)字大屏；四系統(tǒng)分別指智能體測吧系統(tǒng)、智慧運動站系統(tǒng)、學生國家體質(zhì)健康數(shù)據(jù)倉、體育鍛煉數(shù)據(jù)大腦。這些數(shù)字化設備、軟件系統(tǒng)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(chuàng)設教學情境，聚焦教學關鍵問題，精準收集數(shù)據(jù)，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(shù)字化轉型初體驗“一環(huán)、三屏”是學校最初采用的數(shù)字化設備。在學校剛開始配置這些設備時，大多數(shù)教師認為，手環(huán)只能起到通過心率監(jiān)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(huán)、平板電腦、移動大屏、數(shù)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(huán)屏相連，其義自見近年來，在全國及各地區(qū)的公開課、賽課現(xiàn)場，很多教師會使用運動手環(huán)，并擺放移動大屏或數(shù)字大屏，用于顯示學生的實時心率，同時記錄學生本節(jié)課的群體運動密度和個體運動密度，并將其作為這節(jié)課是否達成負荷要求的依據(jù)。這一運動手環(huán)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(shù)據(jù)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(chuàng)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(jīng)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(huán)，教師手拿平板電腦，這樣學生的心率數(shù)據(jù)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(qū)間的顏色顯示提醒學生跑進速度與節(jié)奏。這一環(huán)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(diào)整跑進速度和呼吸節(jié)奏，將自身心率維持在發(fā)展心肺耐力的合適區(qū)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(shù)據(jù)，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(lián)，心眼相連在數(shù)字化技術運用探索中，為了實現(xiàn)平板電腦與移動大屏、數(shù)字大屏間的串聯(lián)，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(chuàng)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(zhì)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(zhàn)在煙花爆燃提示音前跑過終點。教師手持平板電腦根據(jù)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(shù)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(chuàng)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(tǒng)領的協(xié)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(xiàn)的課間操模式。構建好這一模式后，教師每學期只需根據(jù)課堂教學內(nèi)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(xiàn)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(shù)字大屏串聯(lián)，實時公布各班級得分，并適時以投屏方式對表現(xiàn)好的班級或個人進行直播，激發(fā)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(zhì)量。以上課堂教學、課外練的示例展現(xiàn)了學校“三屏”之間串聯(lián)、協(xié)同的關系，發(fā)揮了數(shù)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(lián)起來，讓學生更能清楚地看到和從心底感受到數(shù)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(shù)字化技術運用再出發(fā)繼“一環(huán)、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(fā)了軟件，還更新和編制了新系統(tǒng)，最終擁有了供學生使用與收集運動數(shù)據(jù)兼具分析、建議提供功能的運動場所和線上數(shù)據(jù)庫。我們將其稱為學校智慧體育的“四系統(tǒng)”，即提供現(xiàn)實運動場景的智能體測吧、智慧運動站、進行運動數(shù)據(jù)分析的學生國家體質(zhì)健康數(shù)據(jù)倉，以及體育鍛煉數(shù)據(jù)大腦四個系統(tǒng)。在研究與實踐中，我們發(fā)現(xiàn)，數(shù)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(tǒng)”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(nèi)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(tǒng)區(qū)域使用的辦公軟件釘釘，我們與學校智慧體育系統(tǒng)聯(lián)通，按照所在年級和班級提前錄入學生的人臉信息，打通數(shù)據(jù)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(zhì)健康測試是每學年秋季學期各學校都要開展的工作。體質(zhì)健康測試不僅監(jiān)測學生的身體健康狀況和體質(zhì)水平，還能檢驗學校體育教學的整體質(zhì)量。以往的學生體質(zhì)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(chǎn)生誤差的問題，最后再花幾小時將成績輸入或?qū)胂到y(tǒng)，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(shù)據(jù)傳輸，從而達到準確計數(shù)、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(shù)據(jù)；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(jù)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(shù)據(jù)信息。現(xiàn)在，我們基本實現(xiàn)一個班一節(jié)體育課完成所有項目測試。由此可見，數(shù)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(tǒng)內(nèi)共有縱跳摸高、跳繩、立定跳遠、開合跳等項目的挑戰(zhàn)。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(zhàn)。挑戰(zhàn)后，智慧運動站會根據(jù)學生的表現(xiàn)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(zhàn)同學的比賽結果。在屏幕上實時顯示運動成績的遞增數(shù)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(zhàn)，通過后臺設置，開展班級參與次數(shù)、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(huán)播放排行榜（如圖7）。借助數(shù)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(diào)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的文件夾，高集成攝像頭的使用更是將計數(shù)、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(shù)據(jù)上傳至服務器后臺進行處理，讓整個數(shù)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(shù)據(jù)，激發(fā)了學生的鍛煉積極性。（二）數(shù)據(jù)分析，差異推送基于智能體測吧、智慧運動站的數(shù)據(jù)收集功能，我們結合學校實情，開發(fā)了學生國家體質(zhì)健康數(shù)據(jù)倉和體育鍛煉數(shù)據(jù)大腦兩個后臺數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，將學生在智能體測吧和智慧運動站所收集的數(shù)據(jù)進行多維度分析，并根據(jù)分析結果反思和改進學校體育工作。學生國家體質(zhì)健康數(shù)據(jù)倉中，不僅有本年度智能體測吧收集的數(shù)據(jù)，還有近五年的學生體質(zhì)健康數(shù)據(jù)，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(xiàn)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(jù)需求進行搜索查閱。這一數(shù)據(jù)系統(tǒng)的構建，形成多層級、以時間為軸的連續(xù)成績數(shù)據(jù)痕跡，可以讓教師更全面地掌握學生體質(zhì)健康水平發(fā)展趨勢，了解現(xiàn)可測項目的學生掌握情況。從學校課程設計角度出發(fā)，教師可以此為依據(jù)科學調(diào)整體育與健康課程實施計劃；于年級來說，教師可動態(tài)、有針對性地確定水平教學計劃的內(nèi)容與比重；于教師所教班級來說，教師可根據(jù)各班情況實時有重點地補齊短板。運用學生國家體質(zhì)健康數(shù)據(jù)倉，教師能夠更科學地收集數(shù)據(jù)、精準地分析數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)說話。它為教師科學實施學校課程計劃提供依據(jù)，為不同年級選擇內(nèi)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(shù)據(jù)支撐，真正助力教師實現(xiàn)因材施教、差異化教學。體育鍛煉數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)大腦攝像頭刷臉隨時查閱自己的鍛煉次數(shù)、成績記錄、排名情況，充分激發(fā)課外練的興趣與熱情。同時，數(shù)據(jù)大腦可根據(jù)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(shù)據(jù)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(yǎng)成健康行為和良好習慣。通過數(shù)據(jù)分析，教師能夠更加精準地掌握學生體育鍛煉情況，根據(jù)學生差異需求采取應對措施。數(shù)字化技術的運用，使教師收集數(shù)據(jù)時更便捷和精準，分析數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)是學校體育高質(zhì)量發(fā)展的關鍵。教師要就數(shù)據(jù)看本質(zhì)，就數(shù)據(jù)改方法，就數(shù)據(jù)尋差異，就數(shù)據(jù)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(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。四、數(shù)字賦能向未來順應數(shù)字環(huán)境下的教育發(fā)展潮流，經(jīng)歷了“一環(huán)、三屏”數(shù)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(tǒng)”的2.0版數(shù)字化學校體育新模式。未來，我們也將始終堅持數(shù)字賦能的“四位一體”以體育人模式，推進課程高質(zhì)量發(fā)展，在傳承與創(chuàng)新發(fā)展的道路上，在堅持夯實課程質(zhì)量的同時，尋找數(shù)字化轉型的切入點，提質(zhì)增效。第一，能否將學生國