CN113724109A

CN113724109A - 基于学生课表的运动计划设计和自适应调整方法

Info

Publication number: CN113724109A
Application number: CN202110931585.9A
Authority: CN
Inventors: 范玉雷; 杨良怀; 张璐鸳
Original assignee: Southeast Digital Economic Development Research Institute
Current assignee: Southeast Digital Economic Development Research Institute
Priority date: 2021-08-13
Filing date: 2021-08-13
Publication date: 2021-11-30

Abstract

本发明旨在提供一种基于学生课表的运动计划设计和自适应调整方法，该方法能合理调整运动计划，使学生接受并且对学生有益。具体步骤如下:利用学生上传的课表，再利用简单的运动规则进行运动计划的制订；然后，启动运动记录并采集运动数据，同时对每次运动进行一个运动反馈，以获取更直观的运动感受；然后，根据历史的运动数据或运动反馈进行综合分析，以确定是否需要调整运动计划，使学生接受并且对学生有益。

Description

基于学生课表的运动计划设计和自适应调整方法

技术领域

本发明主要涉及基于学生课表的运动计划设计和自适应调整方法，构建了一种基于学生课表的运动计划制定方法，以及根据运动数据和运动反馈适当调整运动计划的方法。

背景技术

近年来，人民越来越重视身体健康，并逐渐意识到运动健康的重要性和迫切性，通过运动提高身体素质和健康。无论从国际还是从国内看，运动健康的相关研究都有着上千年的历史，但是运动处方这个概念的提出也不过数十年。运动处方(ExercisePrescription)概念最早提出者，19世纪70年代美国哈佛大学海明威体育馆第一任总监、医学博士DudleyAllen Sargent，运动测试是临床上评价心脏功能能力的主要方法，运动测试与制定心血管疾病的运动治疗方案有关。20 世纪50年代芬兰运动生理学家、心血管医生、心血管疾病流行病学的创始人 Martti Karvonen等提出运动处方四要素，即运动频率、运动强度、运动时间、运动方式，并创建了运动处方的制定方法。1975年，《ACSM运动测试与运动处方指南》第1版定义：运动处方是包括身体活动的运动类型、运动时间、运动强度、运动频率，适用于为不同年龄、不同能力以及是否存在冠心病(CHD)危险因素或冠心病的人制定锻炼计划。2018年，《ACSM运动测试与运动处方指南》第10版新界定：运动处方是包括运动频率、运动类型、运动强度、运动时间、运动量及进阶，适用于为不同年龄、不同体质健康水平以及是否存在冠心病危险因素或冠心病人，制定健康促进及慢病防治运动锻炼指导方案。科学的运动处方更具有通用性、灵活性、普适性等，但是实际操作过程中如何定义运动处方的六要素，却是很难的一件事情。

对于学生群体，具有很大的特殊性。首先，学生存在课表这个特殊约束，文化课、实践课和体育课都是有固定时间安排的，同时每学期课表却又是不一样的。其次，在校生具有很灵活的课余时间，并且易在课余时间找到伙伴一起运动——打球和跑步等等，所以学生完全可以不按照上述运动处方六要素来制定自己的运动计划。针对提高学生身体素质和提倡自主制定运动计划培养运动习惯的应用场景，本发明提出基于课表的运动计划设计方法。所以本发明提出了基于采集到的运动数据和运动反馈的运动计划自适应调整方法。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种基于学生课表的运动计划设计和自适应调整方法，包括基于学生课表的运动计划设计方法，基于运动数据和运动反馈的运动计划自适应调整方法。

其特征在于：首先，利用学生上传的课表，再利用简单的运动规则进行运动计划的制订；然后，启动运动记录并采集运动数据，同时对每次运动进行一个运动反馈，以获取更直观的运动感受；然后，根据历史的运动数据或运动反馈进行综合分析，以确定是否需要调整运动计划，使学生接受并且对学生有益，如说明书附图1所示。

1.基于学生课表的运动计划制定方法

针对学生的课表，同时利用一些运动健康常识作为规则指定适用于学生的运动计划，制定步骤如下：

1)、通过运动健康软体，如APP或者微信小程序，学生上传自己的课表；

2)、基于运动健康常识制定适用于单个学生的个性化的运动计划，即在时间表上标注推荐的有氧运动的时间段。

标注推荐的有氧运动的时间段按照如下规则进行：

无实践课、无体育课的一天，可以标注一次不少于30分钟的有氧运动，如跑步和打球等，可按照学生体育课选择的时间段进行标注；

无实践课、有体育课的一天，考虑体育课的运动量已经足够，故可不安排任何运动；

有实践课、无体育课的一天，考虑实践课的运动量不足，可以安排一次不少于30分钟的有氧运动，可按照学生体育课选择的时间段进行标注；

有实践课、有体育课的一天，考虑实践课和体育课的运动量，故可不安排任何运动；

推荐周六周日至少安排一次不少于30分钟的有氧运动，可按照学生体育课选择的时间段进行标注；

每周运动计划除了每周两次的体育课之外至少有3-4次的有氧运动；

两次30分钟以上有氧运动的时间间隔要超过24小时；

不推荐晚上22点之后凌晨4点开始运动，对身体弊大于益。

首先，上述规则不是一成不变的，规则可不定期由专业运动健康科学专家根据其自身研究成果进行修改和增加，以丰富运动计划制定所需规则库，使得初始运动计划更加合理更加安全可靠。

其次，可以从后续的运动监测和运动反馈中通过深度分析并形成新规则存入规则库，比如发现实践课与学生制定有氧运动的关联关系，存在某些专业的实践课运动量是充足的(例如机械专业)，所以可能会导致就算没有体育课只有实践课的时候仍然不会安排有氧运动，这就需要及时调整规则库里的规则。

最后，学生可以查看初始的运动计划表，同时可以按照自己的喜好对运动计划表进行修订，比如学生喜欢晨跑或者夜跑，就可以修改计划表中单日运动时间段。同时可以根据自己的周末安排去制定周末的运动计划，安排周六或周日进行一次不少30分钟的有氧运动，亦或因为工作或学习不作任何安排。

2.运动数据采集和运动反馈

对于初始制定的运动计划，可能不是完全适合学生的运动计划，可能对学生要求过高，亦或可能达不到爱运动的学生的自我要求，所以需要在整个学期的运动锻炼过程中不断进行调整，以期更好的为学生服务和提高学生身体素质。调整运动计划的依据来自于学生运动过程中采集到的运动数据和运动反馈。运动数据采集和运动反馈的采集依赖于运动手环和手机端运动社交软件。在非运动状态下，即日常状态下，运动手环每分钟采集一个运动数据并上传至运动社交软件，运动社交软件每5分钟会把运动数据上传至服务器。

单次运动数据采集过程如下：

1)、运动开始之前，确保正确佩戴运动手环，同时确保运动手环处于启动并记录运动状态下，点击运动社交软件上的开始按钮开始记录运动数据；

2)、运动手环每秒记录运动数据，包括运动时间、运动心率、经度、纬度、运动速度等信息，并上传至运动社交软件中；

3)、运动社交软件缓冲1分钟数据然后上传至服务器，直到学生点击结束按钮，即单次运动结束。

运动强度与运动自觉量表(RPE)在医学界己广泛应用了将近四十年，运动生理学家和医生们在为病人做运动测验时，都利用这个量表与病人保持沟通，受测者可以立即描述出当时主观上感觉的吃力程度。体能教练在指导学员时也可以采用这个方法，它可以单独使用，也可以和测量心跳频率的方法同时使用，以监测运动强度是否适当。

表1柏格自觉吃力程度量表内容

伯格运动感觉量表(RPE)是一种主观衡量运动时感觉的方法，运动者根据疲劳程度来评估自己的数值。所以，把上述表格内容制作到运动社交软件中用于获取学生单次运动的运动反馈。根据学生上传的课表和运动手环每月第一周采集到的心率数据，计算出学生每个月在上文化课、实践课和体育课时候的平均心率，分别记为HRate_W、HRate_S和HRate_T。

单次运动反馈采集过程如下：

1)、单次运动结束后学生点击运动结束按钮，系统分析本次运动数据；

2)、抽取本次运动数据的特征——平均运动心率和众数心率，记为HRate_m和HRate_Z；

3)、如果HRate_m>HRate_W，则显示表1中1级及1级以上选项给学生；如果HRate_m>HRate_S，则显示表1中4级及4级以上选项给学生；如果 HRate_m>HRate_T，则显示表1中6级及6级以上选项给学生；

4)、如果HRate_Z>HRate_T，则显示表1中6级及6级以上选项给学生；如果HRate_Z<HRate_T，则显示表1中8级及8级以下选项给学生；如果 HRate_Z<HRate_S，则显示表1中7级及7级以下选项给学生；如果HRate_Z<HRate_W，则显示表1中6级及6级以下选项给学生；

5)、通过以上确定推荐给学生的感觉量表的几个选项，让学生勾选一项作为最终的运动反馈。

3.运动计划自适应调整方法

运动计划自适应调整的触发有两种情况，一种是根据本周运动计划和运动执行情况进行对比确定运动计划调整方向，第二种是根据学生单次运动反馈状况进行及时的运动计划调整。接下来我们分别介绍这两种运动计划调整方法。

第一种运动计划自适应调整，主要依赖于本周运动计划和运动执行情况的对比，为每周调整一次，周末24点触发，主要调整过程如下：

1)、通过本周运动执行情况可知学生大部分运动时间段选择的是早上或晚上，则调整运动计划中标注的运动时间段为早上或晚上；

2)、如果本周运动按照运动计划执行，且有一半以上运动反馈均在6级以上，则不做任何调整；若有一半以上运动反馈均在6级以下，即单次运动量不足，则调整运动计划，增加运动次数1次，或者通过运动社交软件告知学生每次运动稍微提高运动速度(但是存在风险)或延长运动时长；

3)、如果本周运动按照运动计划执行，且本周周末未做任何运动，且已完成规定次数30分钟以上的有氧运动，则调整运动计划，即运动计划中不再安排周末进行有氧运动；如果周一至周五未完成规定次数30分钟以上的有氧运动，则不调整运动计划，保持原有运动计划；

4)、如果本周运动未按照运动计划执行，未完成规定次数30分钟以上的有氧运动，则调整运动计划，减少运动次数1次(但总数除体育课之外不得少于2 次)，降低要求以促进学生主动运动，同时保证运动计划仍会在周末安排一次 30分钟以上的有氧运动；如若超额完成规定次数30分钟以上的有氧运动，则调整运动计划，按照本周运动计划执行情况制定运动计划，使运动计划更符合学生爱好兴趣。

第二种运动计划自适应调整，主要依赖于学生单次运动反馈状况，为单次运动触发调整本周运动计划，获取运动反馈后触发，主要调整过程如下：

1)、单次运动反馈在7级及以下时，不触发运动计划调整，即不作任何运动计划调整；

2)、单次运动反馈在8级及以上时，触发运动计划调整，如果运动计划中运动次数为3次及以下，则调整下次运动时间推迟24小时；如果运动计划中运动次数为4次及以上，则减少1次运动，或者通过运动社交软件告知学生降低运动速度或缩短运动时长。

附图说明

图1是本发明的运动计划制定和自适应调整流程

具体实施方式

下面以某校某学生为例，对本发明基于学生课表的运动计划设计和自适应调整方法，从初始运动计划构建、运动数据采集和运动反馈、运动计划自适应调整这三个方面作进一步说明。假设学生课表如下表所示。

下面结合下表，说明初始运动计划制定过程：

第一步，学生把上述课表上传到运动社交软件中；

第二步，标注推荐的有氧运动的时间段，结果下表所示。

周二周四有体育课故不安排30分钟以上的有氧运动，运动计划中安排的其他有氧运动时间均按照体育课时间标注。至此，就是初始运动计划制定过程。下面对运动数据采集和运动状态反馈采集做进一步的说明。

学生通过运动社交软件上传好课表之后，后台系统自动为学生制定初始的运动计划，然后学生佩戴运动手环，并连接运动社交软件，开始进行日常运动数据的采集，通过课表可以确定20节文化课，8节实践课，4节体育课，通过计算可以获得文化课、实践课、体育课期间的平均心率分别为80、100、150。接下来就是采集运动数据的过程包括：

第一步，运动开始之前，点击运动社交软件上的开始按钮开始记录运动数据；

第二步，运动手环每秒记录运动数据，包括运动时间、运动心率、经度、纬度、运动速度等信息，并上传至运动社交软件中；

第三步，运动社交软件缓冲1分钟数据然后上传至服务器，直到学生点击结束按钮，即单次运动结束。

单次运动结束之后要采集单次运动状态反馈信息，过程包括：

第一步，单次运动结束后学生点击运动结束按钮，系统分析本次运动数据；

第二步，抽取本次运动数据的平均运动心率和众数心率，分别为130和135；

第三步，因为130>100，则显示表1中4级及4级以上选项给学生；

第四步，因为135<150，则显示表1中8级及8级以下选项给学生；

第五步，通过以上确定推荐感觉量表的4、5、6、7、8五级选项给学生，让学生勾选一项作为最终的运动反馈。

接下来就是根据上述采集到的运动数据和运动状态反馈进行自适应调整。首先来针对单次运动状态反馈来看是否需要进行调整，调整过程包括：

第一步，单次运动反馈在7级及以下时，不触发运动计划调整，即不作任何运动计划调整；

第二步，单次运动反馈在8级及以上时，触发运动计划调整，该同学运动计划中运动次数为4次，则减少1次运动，或者通过运动社交软件告知学生降低运动速度或缩短运动时长。

本周运动计划执行完毕之后，对比运动计划和运动执行情况做进一步的运动计划自适应调整，步骤包括：

第一步，如果该学生大部分运动时间段选择的是早上或晚上，则调整运动计划中标注的运动时间段为早上或晚上；

第二步，如果本周运动按照运动计划执行，且有一半以上运动反馈均在6 级以上，则不做任何调整；若有一半以上运动反馈均在6级以下，即单次运动量不足，则调整运动计划，增加运动次数1次，或者通过运动社交软件告知学生每次运动稍微提高运动速度或延长运动时长；

第三步，如果本周运动按照运动计划执行，且本周周末未做任何运动，且已完成规定次数30分钟以上的有氧运动，则调整运动计划，即运动计划中不再安排周末进行有氧运动；如果周一至周五未完成规定次数30分钟以上的有氧运动，则不调整运动计划，保持原有运动计划；

第四步，如果本周运动未按照运动计划执行，未完成规定次数30分钟以上的有氧运动，则调整运动计划，减少运动次数1次，降低要求以促进学生主动运动，同时保证运动计划仍会在周末安排一次30分钟以上的有氧运动；如若超额完成规定次数30分钟以上的有氧运动，则调整运动计划，按照本周运动计划执行情况制定运动计划，使运动计划更符合学生爱好兴趣。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各步骤都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims

1.一种基于学生课表的运动计划设计和自适应调整方法，实现针对学生课表的运动计划设计，并根据采集的运动数据和运动反馈进行运动计划自适应调整。

2.如权利要求1所述的基于学生课表的运动计划设计和自适应调整方法中，基于学生课表制定运动计划的步骤包括：

1)通过运动健康软体，如APP或者微信小程序，学生上传自己的课表；

2)基于运动健康常识制定适用于单个学生的个性化的运动计划，即在运动计划模板表上标注推荐的有氧运动的时间段。

3.如权利要求1所述的基于学生课表的运动计划设计和自适应调整方法中，日常心率数据采集的步骤包括：运动手环每分钟采集一个运动数据并上传至运动社交软件，运动社交软件每5分钟会把运动数据上传至服务器。

4.如权利要求1所述的基于学生课表的运动计划设计和自适应调整方法中，运动数据采集的步骤包括：

1)运动开始前，点击运动社交软件上的开始按钮开始记录运动数据；

2)运动手环每秒记录运动数据，包括运动时间、运动心率、经度、纬度、运动速度等信息，并上传至运动社交软件中；

3)运动社交软件缓冲1分钟数据然后上传至服务器，直到学生点击结束按钮，即单次运动结束。

5.如权利要求1所述的基于学生课表的运动计划设计和自适应调整方法中，运动状态反馈采集的步骤包括：

1)单次运动结束后学生点击运动结束按钮，系统分析本次运动数据；

2)抽取本次运动数据的特征——平均运动心率和众数心率；

3)通过平均运动心率和众数心率与日常上文化课、实践课和体育课的平均心率对比推荐给学生感觉量表的几个选项，让学生勾选一项作为最终的运动反馈。

6.如权利要求1所述的基于学生课表的运动计划设计和自适应调整方法中，单次运动后自适应调整运动计划的步骤包括：单次运动反馈在8级及以上时，触发运动计划调整，如果运动计划中运动次数为3次及以下，则调整下次运动时间推迟24小时；如果运动计划中运动次数为4次及以上，则减少1次运动，或者通过运动社交软件告知学生降低运动速度或缩短运动时长。

7.如权利要求1所述的基于学生课表的运动计划设计和自适应调整方法中，每周运动后自适应调整运动计划的步骤包括：

1)通过本周运动执行情况可知学生大部分运动时间段选择的是早上或晚上，则调整运动计划中标注的运动时间段为早上或晚上；

2)如果本周运动按照运动计划执行，且有一半以上运动反馈均在6级以上，则不做任何调整；若有一半以上运动反馈均在6级以下，即单次运动量不足，则调整运动计划，增加运动次数1次，或者通过运动社交软件告知学生每次运动稍微提高运动速度(但是存在风险)或延长运动时长；

3)如果本周运动按照运动计划执行，且本周周末未做任何运动，且已完成规定次数30分钟以上的有氧运动，则调整运动计划，即运动计划中不再安排周末进行有氧运动；如果周一至周五未完成规定次数30分钟以上的有氧运动，则不调整运动计划，保持原有运动计划；

4)如果本周运动未按照运动计划执行，未完成规定次数30分钟以上的有氧运动，则调整运动计划，减少运动次数1次(但总数除体育课之外不得少于2次)，降低要求以促进学生主动运动，同时保证运动计划仍会在周末安排一次30分钟以上的有氧运动；如若超额完成规定次数30分钟以上的有氧运动，则调整运动计划，按照本周运动计划执行情况制定运动计划，使运动计划更符合学生爱好兴趣。