随着科技的发展,越来越多的先进设备不断涌现,可穿戴设备就是近年来研究的热点。将可穿戴设备和体育锻炼结合在一起,可以帮助人们获取运动数据,实时得到运动情况的反馈。结合当前中小学生身体素质不断下滑的现状,利用可穿戴设备采集学生的实时运动数据,然后对这些数据进行处理和分析,便可以识别学生的运动方式,估算运动能量消耗,还可以合理地制定锻炼计划,科学地帮助学生提高身体素质。本文基于华东师范大学“青少年健康评价与运动干预”教育部重点实验室的研究项目,设计研发了运动数据采集系统,提出了运动方式识别算法和运动能量消耗模型。运动数据采集系统是“青少年健康评价与运动干预”在线服务平台的重要组成部分。首先,本文提出了运动数据采集系统的整体架构。然后,为满足高并发和实时性的要求,本文自主研发了可穿戴式运动数据采集器和无线硬件基站等设备用于数据采集,并定义了数据传输协议,设计了服务端多线程结构,实现了数据采集器和服务端的高效率交互,从硬件和软件两个方面保证了运动数据实时有效地传输。运动方式与锻炼效果有着紧密的关系。本文详细分析了中小学常见的三种运动方式：跳跃、行走和跑步。本文以可穿戴式数据采集器采集到的加速度数据为基础,首先通过分析运动持续时间来初步识别跳跃的运动方式,之后通过计算加速度信号幅度区域进一步识别助跑跳远和立定跳远。然后,根据步频数值,识别常速走和快速跑。接下来,本文通过分析加速度信号幅度区域、身体倾斜角度和加速阶段平均加速度,进一步区分快速走和慢速跑。最后,综合上述方法提出了运动方式识别算法,以准确地识别中小学常见的三种运动方式。运动能量消耗是体育锻炼效果的量化反映。本文结合不同的运动方式和学生的身体特征,提出了三种运动能量消耗计算模型。首先,本文采用多元线性回归的方法,分析了学生年龄、身高、体重和性别与能量消耗的关系,结合不同的运动方式提出了线性加速度模型。然后,本文分析了加速度积分值和能量消耗的关系,结合不同的运动方式提出了线性积分模型。最后,本文利用动能定理估算了学生运动能量消耗。以上三种模型均有助于中小学生运动能量消耗的量化评估。本文最后对上述研究工作进行了全面的计算机仿真和测试。首先,本文针对运动数据采集系统进行了计算机仿真测试和实地测试：仿真测试表明在线程数和请求量增加的情况下,系统延时逐步降低,达到设计要求；实地测试表明,在无障碍的标准400米操场上,系统可以实时采集多位学生的运动数据,满足了高并发的要求。然后,对运动方式识别算法进行了测试,测试表明本文提出的运动方式识别算法正确率达93.3%,可以有效地识别中小学生常见的运动方式。最后,本文分析了三种模型的估算结果和Meijer等人提出的公式计算结果间的线性关系,分析结果表明本文提出的线性加速度模型可以相对准确地估算出中小学生的运动能量消耗。