高校干预学生体质与健康管理系统的构建与应用

周 淼

(商丘职业技术学院，河南 商丘 476100)

教育部2014年7月新修订并颁布实施的《国家学生体质健康标准》，要求全国各类学校对所有学生进行体质健康测试.该《标准》在一些项目上做出调整，以便更客观地反映学生身体素质[1].大学生体质健康测试的项目、方案和数据的大容量决定了测试工作量的繁琐和复杂性，传统的大学生体质健康测试多采用体育器械人工测试，测试效率和质量根本无法满足实际需求，测试的数据存在较大漏洞[2].随着“互联网+”的兴起,高校也开始将互联网运用到实际的教学当中,包括网上教学、手机App辅助教学等.除此之外,随着大数据技术的成熟，许多高校也开始将大数据作为辅助教学的手段引入到体育教学当中，这不仅培养了学生自觉锻炼的习惯，还让学生树立起了“健康第一”和“终身体育”的思想.因此，在网络平台的基础上，利用相关技术制定一套科学高效的大学生体质健康测试管理系统具有十分重要的意义.

为了积极贯彻和实施《国家学生体质健康标准》测试工作中的要求,本研究以商丘职业技术学院2019、2020级全体学生佩戴使用的智能运动手环作为工具，对学生健康大数据进行采集，通过云端服务器储存与分析，最终在终端App上采用，以此可视化的数据，构建商丘职业技术学院健康与管理系统，并对大学生体质健康数据的相关性分析和应用研究进行了初步探索,以期指导高校大学生的体质健康实践,为促进高校学生体质健康教育方式改革提供参考.

随着互联网的迅速发展，各个领域都开始应用大数据与信息技术，体育与健康领域也不例外.实时数据的采集，能为教育管理、教研与实践提供有效依据[3].商丘职业技术学院在收集2019、2020级全体学生的数据时采用智能运动手环作为工具.该运动手环为腕表形式，方便学生携带，商丘职业技术学院体育教研室提出其功能与外观要求，由第三方信息公司进行定做，2020年3月通过招标，科道乐公司承担了这项工作，其在课改项目组组员提供的相关资料基础上，开发了一个面向商丘职业技术学院2019、2020级全体学生开放的数据分析软件，即“健康郑工”App，所有的智能手机与平板电脑都支持下载这一款App.2019、2020级全体在校学生为该App的登陆对象.该运动手环具有的功能，如图1所示.

图1 运动手环的功能

由图1可知，商丘职业技术学院2019、2020 级学生所佩戴的运动手环功能有以下6个：

1)液晶显示功能.手环可以显示出时间、日期、步数等多项内容.2)运动监测功能.通过佩戴运动手环，能收集学生的步数，更方便了解学生的运动状况.3)心率监测功能.对于学生运动后的心率，可以采用两种监测方式，一是自动监测，二是手动监测，其监测精度指标为±10%.4)睡眠监测功能.该运动手环主要对12∶30至14∶30、22∶00至07∶00两个时间段睡眠情况进行收集统计.5)考勤打点功能.手环内设置的性芯片能够实现学生的考勤打卡，比如，学生在完成教师所布置的体育锻炼任务时，可以采用手环进行考勤打卡.这一目标的实现主要采用了非接触式自动识别技术.6)与体质健康测试平台对接功能.学生将自己详细的身份信息绑定在这款运动手环中后，就可以自主地收集到其运动相关信息，使其更好地了解自己的运动情况，同时方便教师更便捷地查看学生的运动状况.

利用智能运动手环对学生健康大数据进行采集，通过云端服务器储存与分析，最终在终端App上采用，以此得到可视化的数据[4].学生端App平台功能主要包括5项功能：一是“首页”，二是“体育”，三是“地图”，四是“报告”，五是“设置”.该App的功能十分齐全，且覆盖面积也比较广泛.面对不同的检测对象，其功能体现方式也有所不同，可以很方便地将学生在校期间的体育锻炼轨迹数据有效展示出来. 商丘职业技术学院健康与管理系统结构图，如图2所示.

图2 商丘职业技术学院健康与管理系统结构图

2.1 在体育课程管理中的应用

2.1.1 课堂考勤

在体育课中，常规的课堂考勤是教师了解学生出勤的手段.商丘职业技术学院在没有使用手环、“健康郑工”App时，教师在体育课上采用的考勤方法依然沿用传统教师纸质点名的方式.这种考勤方式缺乏创新，效率低下. “健康郑工”App的开发，为体育课考勤提供很大的便利，只需将班级与这款App进行数据对接，就能自动的显示出班级学生的出勤情况.教师对该班级进行选择，班级界面就会显示所有学生名单，教师对学生出勤情况选项进行勾选，“√、○、×”分别代表出勤、旷课、早退. “健康郑工”App系统自动统计学生的出勤人数，通过网络在云端服务器上上传相关数据之后并进行保存，再根据事前设置好的考勤分数规则实现自动评分.

2.1.2 在线布置作业

体育课对促进学生全面发展发挥着重要作用.体育教学不仅要让学生对相关技能技术予以掌握，而且还要让学生学好相关体育理论知识，比如终身体育思想、科学锻炼方法等[5].但是，由于公共体育课课时量较少，学生缺乏充足的时间学习体育理论，这就要求教师除了在开展日常体育教学外，还要通过网络引导学生展开课外的体育理论知识学习，并对学生的学习情况进行在线考核，对学生的学习效果进行检验.商丘职业技术学院对2019、2020 级学生采用体育课在线课堂形式，也就是在学期开始前将大学生体育课理论内容传输到网络上，让学生展开在线学习.学生将教师布置的任务完成后，通过“健康郑工”App进行在线考核.学生最终体育成绩就包含了这部分在线考核成绩.在线学习的内容十分丰富，如体育知识的讲解、运动损伤的预防与处理等.为了满足学生多方面的学习需求，学习界面中还包含其他理论知识的学习资料.

2.1.3 自动生成体育成绩

在云端服务器、云端手环、“健康郑工”App三者的配合下，系统可以自动在云端服务器上显示出学生本人的体育成绩.对于学生的日常运动步数，运动手环可以自主的采集，且在“健康郑工”App客户端，教师可以设定技术评定项目.在期末考核的时候，现场输入学生的成绩，之后可以自动生成体育成绩，包括技能成绩、考勤成绩、技术评定成绩、在线理论学习成绩等，且教师可在“健康郑工”App中，将相关联的邮箱予以设定后，可通过邮箱将生成的体育成绩发送到电脑或手机客户端.后通过教务处端口进行成绩上传，这样不仅可以减轻教师的工作量，还能达到无纸化办公的目的，同时，能够使学生的成绩核算精准度得到显著提高，从而更加体现体育成绩公平性、公正性.

2.2 在课外自主锻炼中的应用

2.2.1 实时运动步数采集

对于在校学生来说，实时运动步数采集需要其随身携带配发的运动手环.为了达到激励学生自主锻炼的目的，可采取课外自主锻炼成绩占公共体育课成绩的50%的方式.但在实际调查中发现，有一些学生存在舞弊现象，他们会采取不良的方式来获取较高的体育成绩.为了防止这种问题的出现，可采取一些应对措施，比如，可以设置一些异常的数据筛查，对于有些短时间内步数快速增加，但是心率没有任何变化的学生，其成绩不能正常记录.为了使数据的有效性得到保障，“健康郑工”App会及时记录并呈现出学生实时运动的步数.

2.2.2 校内轨迹定位

为了让教师全面了解学生的运动情况，商丘职业技术学院通过前期大量的工作，主要是通过在校园内有效设置定位系统，实现了收集学生运动手环的数据这一目标.通过将先进的2.4 GHz超高频RFID信号交互芯片与阅读器放置在运动手环内，不仅能对班级自动考勤签到的数据予以统计，同时，还能对学校重要场所出入人员的定位轨迹等进行了解[6].图3所示为校园内轨迹定位组网情况.由图3可知，学生经过校门或安装有校内定位器的装置时，数据采集终端能自动通过RFID网络来阅读数据，并通过无线网络将数据传到云端，从而实现大数据统计并分析学生的实时位置及行为分布.商丘职业技术学院在宿舍楼、教学楼、运动场地等共设置了29个点位.学生出现在这些点位区域时，可实现对其地理信息位置的收集.由于本研究主要目的是为了解学生的运动情况，因此，需要对学生在2020年9月至12月在运动区域停留时间及访问人数进行关注，主要包括田径场、篮球场、网球场等区域.

图3 商丘职业技术学院校园内轨迹定位组网情况

2.3 在学生体质测试中的应用

2.3.1 运动手环与体质健康测试设备的对接

以前教师在给学生做体质测试时，采用的方法主要为目测或者人工记账法，这些方法缺点比较多，比如在录入测试成绩时相对比较复杂、易错等.商丘职业技术学院主要委托第三方测量公司对学生展开体质健康测试.该公司后台处理器的相关参数配置，主要依据的是国家制定的学生健康测试标准.该公司后台处理器可对测试数据、测试成绩、成绩等级换算等自动计算，教师与学生能实时了解相关内容[7].在公共体育课程中应用大数据，通过学校、第三方测量公司、运动手环公司三方的协调处理，体质健康测试设备能通过运动手环，实现身份识别，从而自动生成测试成绩，然后将结果上传到数据平台.学生在测试的过程中，可以在测试仪上进行运动手环的刷取，以此完成身份识别，在身份识别之后，就能测试体质健康情况，在测试过程中，相关数据能实时显示并上传到“健康郑工”App.学生完成测试后，就可以对自己体质健康情况进行查看.学生在对自己的身高、体重、BMI指数情况进行了解时，可以通过运动手环刷卡识别身份，在校园内进行自助测试，如果某些测试的数据比之前的成绩要好，原来的成绩将被自动覆盖.

2.3.2 “健康郑工”App 中体质健康成绩的分析

在体质健康测试中，只需关注“健康郑工”App，体育教师就可以对体质测试者的信息变化情况随时了解，学校管理人员也可以根据实际需求予以了解.在测试时，“健康郑工”App的界面上会自动显示体质测试数据并通过网络上传到云端，然后传送到手机终端，体育教师可以查看学生的成绩单，且可以横向、纵向比较分析学生体测成绩的变化.另外，还能了解班级体质健康分布状况.图4所示是商丘职业技术学院2019、2020级学生纵向以及横向的体质健康大数据比较分析.

图4 体质健康测试横向对比

由图4可知，在这几个班级中，周三第三节、第五节、第六节乒乓球班级肺活量成绩在2500左右，比平均成绩要低，需要进一步的提升.而在引体向上成绩中，周三下午第七、八节的学生，与其他4个班级相比，其班级平均值要低，说明该班级的学生需要加强对上肢力量的训练.由此可以看出，通过对学生体质健康的横向对比，能让学生更清楚、更全面地了解自己的体质情况.教师可根据每个班级学生的优缺点，采取不同的方式，制定出不同的体能训练方案，有针对性地指导学生.

1)采用智能运动手环、“健康郑工”App等大数据工具构建的高校干预学生体质与健康管理系统功能较为齐全,对《国家学生体质健康标准》趋于科学化、有序化、准确化的实施具有现实促进意义.

2) 在体育课程管理中,该系统可对学生进行课堂考勤评分,在线布置作业, 并且也可对学生的学习效果进行检验，自动生成体育成绩，从而体现体育成绩公平性、公正性.

3)在学生课外自主锻炼时,该系统可实时记录其运动步数，对学生在校内轨迹进行定位采集.同时，教师可以全面了解学生的运动情况，从而达到激励学生自主锻炼的效果.

4)在学生体质测试时,运动手环可与体质健康测试设备进行对接,“健康郑工”App 中体质健康成绩的分析功能，能让学生更清楚、更全面地了解自己的体质情况，有利于教师对学生有针对性地进行指导.

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