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人工智能技术运用于高职院校学生体质健康动态监测与个性化干预应用研究

赵伟俐 夏树森
  
科创媒体号
2025年531期
张家口职业技术学院 河北省张家口市 075000

摘要:本文立足高职院校办学实际,围绕学生体质健康提升,探讨人工智能技术在动态监测与个性化干预中的运用路径。即以数据平台为核心的监测体系,整合体质测试记录、可穿戴设备数据和体育场馆使用信息,形成覆盖学年的连续数据。借助算法评估与预警模块,构建学生体质健康画像,生成分专业、分类型的运动处方与训练方案,并嵌入体育课堂和课外锻炼环节。分析强调学校管理、体育教学和学生自我管理之间的协同,引导高职院校在智慧体育建设中实现动态监测与精准干预的统一。

关键词:高职院校;学生体质健康;人工智能;动态监测;个性化干预

引言:

提高学生体质健康水平是对建设健康中国、教育强国、文化强国、体育强国迫切需求,具有深远的时代影响。近年来,国家有关部门出台了一系列政策,以促进学生体质健康的提升。然而,尽管这些政策起到了引领作用,但仍然存在一定问题,亟须积极探索学生体质健康高质量发展的新路径,进一步强化身心健康教育的引领作用,建设学生的体质健康高质量评价体系。随着《国家学生体质健康标准》的深入实施,学校对于学生体质健康监测的重视程度不断提升。但传统的体质健康监测方式在一定程度上制约了学生体质健康监测工作的效率和质量,无法满足学生体质健康监测和促进的需求,因此亟须将人工智能技术引入其中。

1 高职学生体质健康现状分析

1.1 体质达标水平与区域差异

近 3 年,高职院校全面实施国家学生体质健康标准测试制度,在校生每学年至少参加 1 次体测,逐渐形成可比性较强的数据基础。以东部若干省份公布的监测公报为例,多数高职院校体质健康合格率集中在90%至95%区间,但校际差异十分显著。例如,浙江省2023 年高校学生体质健康状况抽测中,高职高专院校大二学生体质健康合格率的省级平均值约为96.17%,优良率平均值约为34.48%,说明大多数高职学生可以达到最低达标要求,但达到优良及以上水平的群体相对有限。同时,浙江省高职高专院校按优良率排序时,优良率最高的职业院校达到 84%,而部分学校不足 9%,省级平均值则处于两者之间,这一分布表明少数院校已经形成较为完善的体质提升体系,其学生在多项测试中表现突出,而更多院校仍停留在“基本达标”的水平。

部分沿海地区高职院校在体质健康工作上投入较多,常见将体测结果纳入奖助学金评定、评优评先等综合评价体系,学生训练积极性相对更高,而中西部部分院校仍以完成测试和上报数据为主要目标,对测试结果的再利用程度较低。横向比较不同专业,可以发现机电、建筑、轨道交通等体力负荷较大的专业,学生在力量和耐力项目中的合格率相对较高,经管、艺术等久坐时间更长的专业,往往在体重指数和耐久跑项目上压力更大。要是再结合培养目标审视,可以看到一线技术技能岗位普遍需要较强体力和耐力支持,当前以合格水平学生为主体的体质分布很难匹配部分高负荷职业场景需求,高职学生体质健康提升任务仍然较为艰巨。

1.2 身体形态与机能指标

在身体形态方面,近 3 年高职新生体重指数分布呈现向超重和肥胖区间集中的趋势,多所职业院校在新生体测或体脂筛查中报告超重与肥胖比例达到20%至30%。例如宁波城市职业技术学院基础课教学部门对2021 级至2023 级新生开展体重指数筛查时发现,体重指数位于超重和肥胖区间的学生在2021级约占总人数的 20.3%,2022 级略降为 19.5%,而 2023 级上升到约 26.8%,短短三届新生中超重及肥胖学生比例整体上升,给高职学生的体重管理敲响了警钟。这也进一步说明高热量饮食、网络外卖、久坐学习与低频运动等生活方式因素已经在学段起点环节形成较强累积效应。与体重结构变化相对应,高职学生肺活量及肺活量体重指数并未同步改善,部分院校的监测结果甚至出现缓慢下降,个别班级在耐久跑、台阶试验等心肺耐力相关项目中的平均成绩出现波动,学生在中长距离跑和持续性体力劳动中的主观疲劳感明显增加。在一些以工程技术和医疗护理为主的高职院校,教师在实训教学中普遍反映,体重偏高且心肺机能基础较弱的学生在搬运、长时间站立、夜班值守等任务情境中更容易出现气促、腰背酸痛等不适反应,这从一个侧面印证了体重结构与机能指标之间的矛盾正在对职业素养形成潜在制约。高职阶段如果缺乏系统干预,进入岗位后健康负担会持续加重。

2 构建人工智能支撑的动态监测体系的现实需

2.1 学校管理视角下的决策支撑与风险防控

在学校管理视角下,引入人工智能支撑的体质健康动态监测,直接关系高职院校治理方式的升级和风险控制效率。高职院校办学面向具体职业岗位,校方需要掌握不同专业、不同年级学生体能储备与职业能力匹配的程度,以便在人オ培养方案修订、实训课程安排、军训和顶岗实习准入等关键环节作出决策。若仅依赖一次性统计,很难呈现体质指标的时序变化,也难以识别潜在健康风险群体。借助人工智能算法,可以对多学期、多项目的测试记录、日常运动数据和安全事件记录进行综合建模,形成面向管理层的预测性报告,为资源投向、场馆开放时段、体质弱势学生帮扶计划提供依据。对于学校履行学生安全职责而言,构建这一动态监测体系意味着能够在运动损伤、猝发性健康事件出现之前完成预警,从治理责任、合规要求和校园声誉维护等方面看,都具有明显的紧迫性。

2.2 体育教学视角下的精准负荷调控与教学优化

从体育教学视角观察,高职学生体质健康与课内外运动负荷安排高度相关,人工智能介入动态监测,有助于显著提高教学决策的精细化水平。体育教师在制定学期教学进度、分配体能训练比例、选择专项项目时,如果缺乏连续数据支撑,无法有效判断某个班级在耐力、力量、灵敏等方面的真实发展轨迹,也难以把握训练负荷是否出现过度或不足。引入人工智能技术后,能够依托可穿戴设备和教学管理系统,持续采集运动心率、步频、跑步距离等多维信息,自动生成班级与个体体质健康画像,为分层教学、差异化作业设计和课程考核提供依据。体育教师能够据此调整训练内容和节奏,兼顾安全边界与训练刺激强度,避免单纯围绕体质测试分数组织教学。这种与人工智能深度耦合的教学模式,有助于将体质健康提升任务嵌入整个学期的教学流程,而不局限于某一次集中测试节点。

2.3 学生自我管理视角下的健康行为塑造与持续追踪

在学生自我管理视角下,高职学生普遍面临专业学习、实训考核与就业准备的多重压力,运动行为容易被边缘化,人工智能支撑的动态监测体系能够为其提供一种可视化、自主化的健康管理路径。单纯依靠体育课成绩,学生无法直观理解自身体质健康在一段时期内的变化趋势,也不易形成稳定的运动自律意识。利用智能算法整合日常步数、心率区间分布、睡眠时长和体质测试结果,可以为每名学生生成动态健康指数和个性化运动建议,将抽象的体能指标转化为易理解的图表与提醒信息。学生在移动端即可查看短期与中长期目标完成情况,自主调整锻炼计划,把零散运动行为逐步固化为持续习惯。并且依托人工智能动态监测,还能够构建出适度竞争与互助兼具的校园运动社群,激发学生的参与兴趣,让他们在进入职业岗位之前就形成相对稳定的健康行为模式。

3、人工智能技术在高职院校学生体质健康动态监测与个性化干预中的应用

3.1 数据采集与动态监测流程

高职院校构建人工智能支撑的体质健康监测体系的关键任务是形成覆盖在校学生的多源数据采集链条。学校应以学号为唯一标识,将国家学生体质健康标准测试记录、课堂小测结果、课外体能测试、体检信息统一纳入体育健康数据平台,并与教务系统中专业、年级、班级等基本信息完成匹配。体育部门为每名学生配置可穿戴设备或运动腕带,或鼓励学生在校园统一采用经过认证的运动记录移动应用程序,在课堂跑步、操场自选锻炼和社团训练环节自动记录步数、心率、速度和运动时间。校园一卡通门禁数据与体育场馆预约信息也可接入平台,用于估算每周进入场馆次数和停留时长。平台中预设采集频率、缺失数据补报机制和异常数据筛查规则,自动完成数据清洗、时间对齐和基础统计,体育教师在工作站终端即可随时查看班级和个体最新体质健康监测曲线,为后续评估与干预提供可靠基础。数据平台需要设定学期监测任务清单,对未按要求完成日常记录的学生发出提醒,同时向班主任和辅导员推送简要列表,便于及时督促补测。所有采集设备统一由学校信息中心和体育教学部门联合维护,定期完成校准和故障排查,保证监测链条在整个学年保持稳定运行。

3.2 指标计算与智能评估预警

在数据采集机制稳定运转的前提下,人工智能算法开始参与体质健康指标的计算和评估。平台可以基于每轮体质健康测试结果生成体重指数、肺活量体重指数、速度指数和耐力指数,再结合课外运动频次、场馆使用情况和课程出勤情况,构建综合体质健康评分模型。模型采用历史数据训练权重,以便不同项目对总评等级的影响更加贴近高职学生的真实运动表现,而不是简单相加。系统每天对新数据进行增量更新,形成个体和班级的动态曲线,一旦发现体重指数持续偏高、耐久跑速度下降或者休息心率偏离个人基线,即将学生标记为关注对象。教师端可在可视化界面上查看不同颜色的风险等级分布,了解班级中需要重点干预的学生数量和主要问题类型。对于达到高风险阈值的个体,系统自动生成预警任务,提醒体育教师在课内安排专项测试,必要时建议校医院完成更深入的医学评估,由此把潜在风险控制在可管理的范围之内。在风险识别过程中,平台还需要设定不同专业和年级的参考区间,让护理、建筑等高负荷专业学生的阈值设定更加审慎,避免一刀切处理方式。针对连续多次触发预警的学生,系统生成发展报告,列出关键指标的变化时间点,从而辅助教师判断是训练负荷不当还是生活作息失衡。管理层还可以依据聚合数据判断某一时段全校疲劳程度,适时调整大型体质健康活动与考试安排。

3.3 个体画像构建与干预方案生成

基于动态评估结果,人工智能系统能够为每名高职学生构建体质健康画像,并在此基础上生成个性化干预方案。画像内容涵盖身体形态、心肺机能、力量与柔韧水平、运动兴趣倾向和日常活动量等维度,既反映当前水平,也呈现最近若干学期的变化轨迹。系统依据画像信息和专业特点,将学生划分为数类干预对象,例如超重耐力薄弱型、力量欠缺柔韧较好型、成绩接近优秀但心率恢复偏慢型等,再为不同类别匹配对应的训练模板。每个模板包含每周运动次数、单次时长、建议心率区间、推荐项目和注意事项等内容,同时给出适合在宿舍、操场和校外完成的多种训练选项。针对超重学生,系统优先推送中等强度有氧步行、骑行和缓跑组合;对力量不足的群体,则增加抗阻训练和核心力量练习配比。体育教师可以在管理端对系统自动生成的方案进行审阅和局部修改,兼顾课程安排、场地资源和学生个体偏好,再将最终版本一键分发到学生移动终端,形成可执行的干预计划。而存在基础疾病或既往运动损伤的学生,平台需要在医学信息授权前提下标识禁忌动作和负荷上限,自动屏蔽不适宜项目,提醒教师在班级教学中给予保护。干预方案中还可设置起始阶段、巩固阶段和提升阶段三个时段,每个阶段在强度和频次上按比例递增,系统依据学生反馈与监测数据决定是否进入下一阶段,避免骤然加量造成身体负担。

3.4 干预实施与教学情境融合

干预方案发布后,需要在具体教学情境中落地实施,人工智能技术在这一阶段承担监督与调节的双重角色。体育课堂中,教师依据系统提供的班级体质结构信息,将学生分为若干训练小组,对应不同强度和难度的教学任务,可穿戴设备实时记录心率、步频和完成时间,课后自动上传到平台。课外自选锻炼环节,学生打开移动应用程序,根据当日推荐内容完成跑步、跳绳或力量训练,系统依据定位和加速度信号判断任务是否达标,对明显敷衍的记录予以提示。班主任和辅导员应在班级健康看板中查看一周内干预任务完成率,了解哪些学生长期缺席锻炼环节,及时安排谈话或引导其加入体育社团。对于专业实训强度较大的学生群体,体育教师和实训指导教师可以共享体质监测数据,在安排高负荷操作前查询近期疲劳指数,必要时调整实训节奏,降低运动损伤和突发事件风险。干预过程在课堂教学、课外活动和专业实训多场景交织推进,人工智能为各参与角色提供连续数据支撑。学校还应将干预任务完成情况与体育课平时成绩以及体质健康加分项目适度挂钩,使得数据记录不再是单纯技术动作,而是综合评价的一部分。对住宿条件受限或课余时间较零散的学生,平台提供短时高效的分解训练方案,并在日历中标注合适时段,提醒其利用碎片时间完成动作组。

3.5 干预效果追踪与策略优化

干预实施并非终点,人工智能还需要把后续监测结果纳入反馈环节,对干预效果进行持续追踪,形成立体循环。平台按照学期和学年设定评估时间窗口,将新一轮体质健康测试数据与日常运动记录整合,比较干预前后体重指数、耐力项目成绩和心率恢复速度的变化幅度,计算每名学生和每个班级的干预收益指标。干预效果显著的个体,系统要在画像中标注有效训练模式,为类似特征学生提供参考;对改善有限甚至出现倒退的案例,则生成原因分析报告,提示体育教师关注执行依从性、运动处方强度设定或生活作息等潜在问题。管理部门可依据这些量化结果调整体育课程结构、场馆开放策略和经费投入方向,把有限资源集中到干预效果更可靠的项目上。算法模型也在不断迭代中更新参数,把新的成功样本纳入训练集,使后续生成的干预方案更契合高职学生群体特征,最终形成动态监测、精准干预与持续优化相互支撑的工作格局。在纵向尺度上,平台需要比较不同入学年份学生的关键指标,观测干预策略在不同届别上的稳定性,为修订学校体质健康目标提供依据。在横向尺度上,不同专业和不同教学班干预成效的差异得以呈现,体育教师据此反思授课方法与课外指导方式,梳理可推广的经验做法。随着数据体量累积,学校可以开展专题研究,例如超重学生体重反弹风险和实习期间体质波动特点等议题,从而令人工智能平台逐步演变为服务教学实践与学术研究的支点。

结语:

全文以高职学生体质健康为主线,在梳理体质达标结构和身体形态特点的基础上,阐明构建人工智能支撑的动态监测体系具有现实紧迫性。因此提出了数据采集、指标评估、画像构建、方案生成、干预实施和效果追踪等环环相扣的应用流程,为体质健康监测从静态记分走向过程管理提供了可操作的思路。面向后续工作,高职院校在推进人工智能应用时,需要在技术深化与教育理念更新之间取得平衡,使监测与干预过程既符合规范要求,又契合体育课程的育人目标。

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