基于SunFitLink運動負荷測評系統的教學設計與實踐
——以《花樣跳繩個人繩案例》為例

文/王 瑋 殷從建

在體育“智能化”背景下，各種運動負荷監測設備和系統逐步進入課堂，有利于體育教師提高運動負荷監測的認識，且對體育課堂質量、學生體質與技能水平的提升有著十分重要的實踐意義。然而，教師如何通過心率等監測指標和“勞累程度”問卷指標進行綜合分析，如何通過出汗、臉紅、氣喘等觀察指標進行過程運動負荷調控，仍然缺乏科學、便捷、高效的運動負荷測評模型。因此，本文基于課堂結構中合理運動負荷的區間，經過兩年的實踐經驗，提供花樣跳繩課例運動負荷的測評模型。

一、運動負荷測評指標的分析與設計

（一）本課運動負荷測評指標的確定

《義務教育體育與健康新課程標準（2022年版）》[以下簡稱《課程標準（2022年版）》]明確指出“科學設置運動負荷，每節課達到中高強度”，即“每節課群體運動密度應不低于75%，個體運動密度應不低于50%；每節課應達到中高運動強度，班級所有學生平均心率原則上在140～160次/分”。在實際的體育教學活動中，我們也會通過學生體表特征來監控運動負荷，如學生上完體育課臉是紅撲撲的，學生上體育課時要有中等的出汗，學生在體育課有幾次中度急促的氣喘，學生在體育課的第二天會感到肌肉酸痛。雖然看著不那么精確，但用“臉紅、出汗、氣喘、肌肉疼”也可以評析學生運動負荷的情況。

基于上述，依據《課程標準（2022年版）》中相關運動負荷要求，基于SunFitLink運動負荷監測系統（中國教育科學研究院健康體能課題組指導）已有指標，結合授課的課程類型、課次、教學對象的學情、上課具體要求，觀察課中學生的監測數據、體表特征和課后“勞累程度”的調研，本課的運動負荷主要測評指標設計如表1。

（二）本課運動負荷測評指標的分析

運動密度、心率≥120次/分持續時間、平均心率、最大心率、平均心率指數等指標由系統自設、自動計算，該系統的研發經過多輪專家論證，結合文獻研究成果且已投入應用數年時間，所測量的主要指標能夠滿足初中體育課堂運動負荷的測評需求。RPE量表、Borg量表的問卷部分，是體育科學研究中常用的科學量表，能夠科學、直觀地反映學生真實的運動負荷感受。

二、運動負荷測評系統操作流程設計與實踐

運動負荷測評系統由心率監測手環、信號接收器、終端顯示設備、WIFI發射器、投屏器等硬件設備構成，它依托于智能穿戴設備、顯示設備、云計算技術、數據分析等軟硬件，提供可視化、便于操作使用的數據采集與分析功能。具體設計如下。

（一）課前準備：確定測評對象，信息對接

實施課堂運動負荷測評前，筆者先確定授課即測評對象，將學生的基本信息，如學號、年齡、性別等上傳至測評平臺；在終端顯示器（iPad）上，依據《課程標準（2022年版）》及教學計劃，設置好本課學習目標、課程類型（新授課或復習課）、項目分類（具體項目名稱）、授課內容、上課時長等基本信息。

（二）課堂導入：測評設備調試，教學導入

課前5分鐘，筆者組織學生按照學號領取并佩戴好對應編號的心率測評手環，指導學生檢查手環開機與佩戴狀態，保證手環的正常感應。同時，作為課前知識點切入，使學生明確運動心率監測的概念、意義，了解不同心率區間的意義及系統中相對應的色塊，為整節課“學、練、評”提供相應知識儲備（圖2）。隨即，組織學生進行第一次心率測試，即安靜心率、心率起點，便于后期心率變化的對比研究。

圖2 本課以“年齡=13”得出的不同目的心率區間數值

（三）課中測量：觀察運動負荷，實時呈現

課中，伴隨著學練活動的進行，教師與學生可通過平板電腦或者投屏到顯示器上的數字，直觀了解實時的運動心率、運動強度等多項體現運動負荷與強度指標（圖3）。此外，上課過程中，教師用語言或各種提醒，刺激尚未達到有效區間及部分心率過高的同學進行負荷調整；鼓勵學生結合自己的心率變化情況，提高練習的積極性和主動性。

（四）課中調控：運動負荷調控，學練合一

借助運動負荷監測系統，教師可以及時調控學生的運動負荷。例如，本課筆者采用了分組輪換練習法和間歇性訓練法，即將學生分為6個組，每組對應本課學練的一個內容，每個動作練習1分鐘，隨即輪換到相鄰的下一組，直至6個動作全部循環一遍，“練習一分鐘休息20秒”的時間間隔，保證學練的重復次數，也給了學生合理的間歇休息時間。同時配以提前制作好的學練指導視頻與音樂，控制練習時間與間歇時間，學生可結合視頻自主跟練，教師巡回指導，重點幫助學練有困難的學生。

課堂上，筆者除了通過顯示屏了解學生上課實時心率外，也會結合傳統的觀察詢問法，通過觀察學生的面色、出汗量、肢體動作、微表情、喘氣頻率等外顯特征判斷運動的負荷強度；通過詢問、調查、了解學生鍛煉過程中不同階段的本體感受，來判斷學生對運動負荷的接受度。

（五）課后反思：測評數據匯總，優化設計

課堂學練結束后，系統會根據設置的上課時長自動完成保存數據等過程，自動生成測評報告，教師可直接看到班級整體（圖5）及每一位學生的個人心率、運動強度等指標。分別測定了5分鐘及10分鐘后的安靜心率，保證課后安全，并回收運動心率手環，做好相應的消毒整理工作。

隨堂心率測評結束后，筆者將系統生成的評價報告和數據導出，由心率曲線圖、課堂各環節平均心率等數據（圖6），分析整節課上學生的心率變化情況，對本課學生運動心率負荷有了一個直觀、準確的認知。分析負荷預設與生成之間的差別和原因，優化教學設計和實施步驟，完善運動負荷安排，使下一個班級教學更加科學、實效。此外，為了了解學生本體感受與實際運動負荷之間的關聯性，筆者使用RPE量表及Borg量表，調查與測評學生本課授課過程中的本體感受。

三、基于運動負荷測評教學的應用分析

（一）整體運動負荷的設計與生成對比分析

基于平時的教學經驗，筆者在教學設計時繪制了課堂心率預估曲線，預設的課堂練習密度為55%～60%，平均心率約為130～140次/分鐘左右。比對實際課后系統生成的數據及心率曲線圖（圖8）發現：本課被測學生的運動密度為83%、有效鍛煉密度為59%，心率大于120次/分的持續時間為27分36秒，都達到基本適宜心率水平；60%～70%運動強度的持續時間大于30分鐘，但平均心率距離課程標準預設的140～160次/分鐘尚有一定的差距。大部分的曲線符合教師預設，最大班級平均心率出現在準備部分結束時與基本部分結束時，呈現雙峰曲線；基本部分的心率較平穩，能夠持續維持在一定的合理區間；課后8～10分鐘學生心率基本能夠恢復到安靜狀態。

在實際授課過程中，筆者發現授課班級之間的生均差異較大，體現在體能、練習態度、協調性等各方面。于是分層改變了練習的重復次數，延長了部分同學的間歇時間，同時調整了練習速度，通過變換場地、變換練習方向等，有效地調整了運動負荷，本節課整體心率區間處于正常的有效范圍之內。

（二）學生課堂心率曲線、各階段運動負荷與自述本體感受關聯模型

為進一步探究學生運動負荷與本體感受的規律與關系，筆者自制了相關調查問卷，基于運動負荷監測系統，利用SPSS軟件對問卷進行分析，初步構建了本課學生各階段課堂心率曲線、運動負荷與自述本體感受關聯模型。

1.研究對象與方法

以RPE量表及Borg量表對體育課的學生進行問卷調查，選取對象均為身體健康且正常參與本課學練活動的學生，確定已采集的數據無遺漏指標，發放與收集36名學生，問卷回收率100%，有效率100%。

2.RPE量表、Borg量表分析

基于運動過程中心理、生理對運動強度的整體感知與反應，RPE量表(Rating of Perceived Exertion)已成為目前對運動強度控制、指導最為常見的運動感知量表之一，其應用價值得到美國運動醫學會(ACSM)的認可與推薦。

Borg量表即主觀疲勞程度量表，常使用15級Borg量表表示運動強度，分別取值6～20分，主觀感覺的分值乘以10即為其運動時的心率。兩份量表的信度、效度都經過學者的檢驗。

此外，筆者邀請了本專業6位專家，采用德爾菲法對問卷的結構和內容的有效性再次進行評估，分別設定“非常有效、有效、一般、基本無效”等四個維度的標準。經檢驗表明，兩份量表的內容能夠滿足調查需要，具備有效性。

3.研究結果

結果顯示，絕大部分同學能夠接受本節課的整體運動強度，本體感受與心率情況契合度較高，身體表征與靶心率區間數值高度相關,體現出的身體狀態也能夠匹配心率曲線“雙峰”的形態。具體的數據如下（表2）。

表2 不同教學環節學生的運動負荷、本體感受關系 （n=36）

根據S P S S 數據分析、統計，38.9%的學生表述為“微微出汗，喘氣均勻，臉頰微紅”，36.1%的學生表述“大量出汗，喘氣較快，臉頰滾燙”，兩部分學生人數幾乎相等，呈現正態分布。其中，課的開始部分，班級平均心率為92次/分，94.4%的學生表示運動負荷與上課前沒有變化，較靜息心率上升幅度較小，學生身體各部分感受均易于適應，對應本課心率指征灰色區間。準備部分時的班級平均心率為122次/分鐘，66.67%的學生自述為“微微出汗，喘氣均勻，臉頰微紅呼吸舒適”，本體指征表現為“肌肉負荷少，少量出汗”，匹配本課心率指征藍色區間數值?；静糠謺r，該階段的班級平均心率為129次/分，有61.11%的學生感覺到“大量出汗，喘氣較快，臉頰滾燙”，另有13.88%的學生表述“上氣不接下氣，無法繼續堅持”。結束部分，班級平均心率為117次/分，有69.4%的學生表述“微微出汗，喘氣均勻，臉頰微紅”。

四、基于運動負荷測評系統建模的教學反思

基于運動負荷監測系統，學生能夠了解或掌握一定的運動負荷監測知識及方法，并結合自身在課堂及運動中的本體感受，在體育鍛煉中活學活用，運用所掌握的知識來監測自己的運動情況。明確不同鍛煉目的合理心率區間，引領學生自主學練、實踐，從而真正將“提高學生體質”落實到每一天每一節體育課上。主要優勢如下。

（一）實現體育學習方式的可視化、差異性

借助于信息技術，將運動心率可視化，無形中給學生確定了自己課堂學練的目標，筆者留意到本課開始前，佩戴好運動手環以后，學生看著屏幕上的心率數值都不由自主地開始了原地跑跳，力爭將自己的心率提升再提升，無形中將被動的安排型學習轉化為積極的主動型學習?？蓪Ⅲw育課堂教學內容以視頻等多種多媒體形式呈現，實現教學內容的可視化。教師可從示范講解中脫離出來，將更多關注指向對差異學生的指導與糾錯上。此外，學習內容可視化，也可以從另一方面提高學生自主學習力，并將其遷移到其他項目或學科的學習之中，跟蹤每一位學生一學期甚至學段內所有體育課的練習情況，實現學生體育與健康課堂表現的過程性評價。

（二）體現體育教學干預的可控化、科學性

根據課例建模，分析心率、運動負荷與本體指征三者的關系，筆者發現：整節課堂結構中運動負荷強度適中，預設與生成一致性較高，可以通過觀察面部特征，指導和干預學生練習負荷。從學生負荷強度自述情況看，強度分布較為合理，但平均心率偏低，排除設備的佩戴及傳輸問題，有幾點原因：第一，兩位身體機能較弱的學生，自主練習及分組輪換練習時頻繁的斷繩、休息，心率值始終處于較低水平；第二，分組輪換練習時，部分學生由于體能下降，停下來休息的時間較長，導致該部分的實際心率情況弱于預設負荷情況。借助運動負荷監測系統，體現了教學干預規范化、可回放、易操作。

（三）突出運動負荷測評的個性化與安全性

在傳統體育課堂上，學生的練習次數與練習強度的要求較為統一，不能科學涵蓋所有。不同身體素質的學生運動能力是不同的，承受的運動負荷也會有所差異。運動負荷監測系統準確地反映了不同學生的心率及運動負荷承受程度，幫助教師得以實現教學的差異化指導，體現在對心率指數及運動負荷承載過高的同學及時預警，提示降低運動強度或速度；對心率指數及運動負荷承載不足的同學，及時鼓勵與刺激，以提高運動速度等方式進一步提高其運動負荷，幫助學生在安全的生理環境下進行體育課的學練。此外，運動負荷監測系統還可以對部分心率過高或過快學生提出預警，便于教師及時調控學生運動強度，保證學練安全。