校園足球智慧化管理模式實踐研究

傅旭波，吳葉海，柳志鵬，孫冠榮，孫耀然

（1. 浙江大學公共體育與藝術部，浙江 杭州 310058；2. 浙江大學光電科學與工程學院，浙江 杭州 310058）

2018 年俄羅斯世界杯期間，國際足聯(lián)為所有參賽球隊提供技術設備，允許教練通過平板電腦實時獲取比賽數(shù)據用于指揮分析 。如今，3D 高清攝像頭 Sport VU 系統(tǒng)、運動可穿戴設備GPSports 等智能分析技術已廣泛滲透到體育比賽中 。在競技體育領域，運用大數(shù)據技術對體育運動賽事、訓練、傳播進行智慧化管理，已成為世界范圍的廣泛共識。2019 年7 月，教育部在《全國青少年校園足球工作報告（2015—2019）》提出，在校園足球教學體系中“鼓勵和支持引入先進訓練方法和高新科學技術，建設智慧球場和應用智能訓練設施和裝備，強化科學訓練”。

當前，我國已認定27 000 多所校園足球特色學校，超過2 000 萬名青少年參與校園足球學習 。在校園足球領域充分運用“互聯(lián)網+”與大數(shù)據技術，以賽事活動為核心進行智慧化管理，充分發(fā)揮智慧球場應用價值，對提升校園足球發(fā)展水平、推動足球科學訓練研究具有重要現(xiàn)實意義與理論價值。然而，由于競技體育與校園足球在運動理念上具有較大差異，使得競技體育的智慧化管理模式和技術工具無法簡單移植到校園足球活動中，這導致當前我國校園足球智慧化研究發(fā)展緩慢。為此，本文以校園足球發(fā)展現(xiàn)實需求為邏輯起點，設計并構建校園足球智慧化管理平臺，并基于該平臺開展校園足球智慧化管理模式創(chuàng)新實踐，以期為我國校園足球科學化發(fā)展提供有益的思路與經驗

1 校園足球智慧化管理模式設計

1.1 校園足球實踐問題梳理

根據教育部《全國青少年校園足球教學指南》，校園足球發(fā)展以普及校園足球、培養(yǎng)學生綜合素質和促進青少年健康成長為目標。在校園足球實踐中，遇到很多現(xiàn)實難題。張輝、董眾鳴從參與學生覆蓋率和競賽組織等層面，分別對全國和上海市校園足球活動的開展現(xiàn)狀進行調研，提出當前校園足球建設存在發(fā)展不均衡、精英化傾向嚴重、競賽體系不完備等問題。邱林、龔波對我國校園足球政策執(zhí)行效果與主要影響因素進行分析，提出要充分發(fā)揮校園足球的育人功能，慎防發(fā)生目標異化。花楷提出，在我國高校足球教學中的課堂、實踐與管理環(huán)節(jié)存在“碎片化”現(xiàn)象，導致了體育精神與運動技能的脫機，以及各主體、要素之間的割裂。此外，如何豐富校園足球活動內涵、如何提升家長與教師對校園足球的認同感、如何加快新教練專業(yè)技能成長、如何形成符合中國現(xiàn)實環(huán)境的足球訓練方法體系等，也都是我國校園足球一線工作者面臨的難題。

1.2 智慧化管理目標

運用“互聯(lián)網+”與大數(shù)據技術，進行校園足球智慧化管理，應能實現(xiàn)以下目標：（1）清晰教學目標；（2）提升考核評價體系科學性；（3）豐富賽事內涵，弱化精英主義與錦標主義；（4）全面發(fā)揮足球育人功能，使足球文化與足球技能協(xié)調發(fā)展；（5）促進各主體、要素之間的溝通與聯(lián)動；（6）增強校園足球活動的外化性，建立家長與教師的認同感；（7）支持新教練快速成長；（8）支持校園足球科研活動開展。

1.3 智慧化管理模式設計

基于上述目標，本文提出了由“一平臺三系統(tǒng)”構成的校園足球智慧化管理模式，依靠校園足球數(shù)據平臺，實現(xiàn)線上報名系統(tǒng)、智慧球場系統(tǒng)、數(shù)據終端系統(tǒng)。各部分內容與關系如圖1所示。

通過“一平臺三系統(tǒng)”模式，實現(xiàn)對以賽事為核心的校園足球活動的智慧化管理，豐富校園足球活動的形式與內涵。

2 校園足球智慧化管理模式構建

2.1 線上報名系統(tǒng)

參賽球隊通過線上報名系統(tǒng)進行報名，提交球隊及球員信息，由浙江大學學生足球協(xié)會（以下簡稱浙大足協(xié)）進行審核，審核結果通過報名系統(tǒng)反饋至球隊，審核通過后將球隊信息上傳至數(shù)據平臺，同時浙大足協(xié)根據報名信息進行賽事的組織。

2.2 智慧球場系統(tǒng)

智慧球場系統(tǒng)由攝像設備、光電傳感器、機房等智能硬件組成，其攝像設備畫面如圖2 所示。在球場四角、主看臺以及主看臺對面的中央共搭建7 個固定式的視頻采集設備；主看臺機位視頻清晰度為8Kx3K，其他機位視頻清晰度為4Kx3K。視頻采集設備將拍攝的比賽視頻緩存至機房硬盤錄像機中，數(shù)據平臺可通過網絡獲取機房硬盤錄像機中的視頻文件與直播視頻流。

2.3 數(shù)據終端系統(tǒng)

數(shù)據終端實現(xiàn)賽事信息發(fā)布、賽事數(shù)據發(fā)布、比賽視頻直播、比賽集錦發(fā)布等功能，并根據學生、教練、教師、家長各類需求，通過網站、微信小程序、微信公眾號等平臺實現(xiàn)。

2.4 校園足球數(shù)據平臺

基于線上報名系統(tǒng)獲得的球隊信息以及智慧球場系統(tǒng)得到的比賽原始視頻數(shù)據和傳感數(shù)據，在校園足球數(shù)據平臺中利用人工智能與大數(shù)據技術對數(shù)據進行處理和分析。其數(shù)據分析流程如圖3所示。

3 校園足球智慧化管理實踐

本文以2019 年第十七屆浙江大學CC98 杯足球賽（十一人制組）為例，對校園足球智慧化管理模式的實踐進行介紹。CC98 杯足球賽為浙江大學規(guī)模最大的自由組隊學生足球賽事，具有廣泛的影響力，分為十一人制組與八人制組，2 個組別賽制相同，每名球員僅可報名一個組別。比賽分為小組賽與淘汰賽階段，每個組別球隊被分為4 個小組，每個小組3～4 支球隊，小組前2 名出線進入淘汰賽。

圖1 智慧化管理模式框圖

圖2 智慧球場攝像設備畫面

3.1 比賽報名

球隊通過CC98 杯線上報名系統(tǒng)報名參賽，由浙大足協(xié)對參賽隊伍進行管理審核，最終共有14 支球隊通過十一人制組報名審核。

3.2 比賽數(shù)據分析報告

數(shù)據平臺智慧球場系統(tǒng)調取比賽視頻，經過數(shù)據處理與分析，將比賽的數(shù)據分析結果以可視化形式展示在網站上。在每場的比賽數(shù)據分析報告中包含了球隊陣容、球隊數(shù)據、球員數(shù)據、觸球熱圖、傳接網絡、平均觸球、防守區(qū)域、傳接方向、全場攻防、傳接能力等數(shù)據。

圖3 數(shù)據分析流程圖

圖4 展示了數(shù)據分析報告中部分可視化數(shù)據。其中，圖4（a）是比賽隊伍的首發(fā)陣容圖，包含了首發(fā)球員號碼、姓名、在比賽中的基本信息（如進球、紅黃牌等）以及球隊的初始陣型，并且依據各項指標數(shù)據建立的打分體系為球員整場比賽的表現(xiàn)進行評分，評分結果顯示在圓圈中。圖4（b）是球員觸球熱圖，通過球員在比賽中的觸球位置，直觀地展現(xiàn)球員在球場上觸球的疏密程度和頻率高低，以及球員的覆蓋區(qū)域。圖4（c）是球隊的傳接網絡圖，它是由球員的傳接球數(shù)據生成的社會網絡圖。球員由圓形節(jié)點表示，節(jié)點的大小與它們的中介中心性成比例，中介中心性指的是一個節(jié)點擔任其他兩個節(jié)點之間最短路的橋梁的次數(shù)。一個節(jié)點充當“中介”的次數(shù)越高，它的中介中心度就越大，因此中介中心性能夠體現(xiàn)球員在球隊中的核心作用。每個主力球員的位置是由球員在比賽中的基本陣型決定，替補球員的位置位于球場邊緣。節(jié)點連線的寬度與球員之間的傳球次數(shù)成正比，通過點擊球員號碼，可顯示該球員與所有球員的傳接球數(shù)據。圖4（d）是整場比賽雙方球隊的基本數(shù)據，包含進球、射門、射正等10 項數(shù)據指標。圖4（e）是基于6 項攻防數(shù)據生成的球員雷達圖，包含射門次數(shù)、射正率、進攻威脅、搶球次數(shù)、防守強度、守轉攻次數(shù)，通過雷達圖可直觀地顯示球員在全場攻防上的表現(xiàn)。

3.3 比賽宣傳

在比賽過程中，浙大足協(xié)通過數(shù)據平臺調用智慧球場系統(tǒng)主看臺攝像機位（圖2（a）），將視頻流推送到bilibili網站進行了賽事直播。賽后，由數(shù)據平臺生成進球視頻集錦，發(fā)布在數(shù)據終端。

基于賽事直播、比賽集錦、比賽數(shù)據分析報告等功能，浙江大學公共體育與藝術部、浙大足協(xié)、足球俱樂部等組織聯(lián)動開展了“解說員大賽”“數(shù)據復盤球評專欄”“十佳球評比”“最佳xx球員”等足球文化活動。通過新穎多樣的宣傳形式，豐富了校園足球的文化內涵，擴大了賽事影響力，使家長、教師，以及“非球員”學生都可以參與到校園足球活動中來。

3.4 教學研究

在多維度比賽數(shù)據支持下，校園足球教練與相關研究小組得以開展一系列校園足球數(shù)據化分析方法研究，并以微信公眾號文章、科研論文、研討小組、公開講座等形式向校內外師生普及數(shù)據化足球比賽分析理念，獲得校內外廣泛關注與好評，極大地提升了校園足球賽事影響力。

4 實踐總結

圖4 可視化數(shù)據圖

4.1 基于“一平臺三系統(tǒng)”構成的校園足球智慧化管理模式，通過將現(xiàn)代科技進步的成果與校園足球深度融合，有效提升了現(xiàn)有校園足球賽事的管理水平，豐富了校園足球活動內涵，并有助于各主體、要素之間的溝通聯(lián)動。

4.2 使用校園足球數(shù)據平臺對比賽進行數(shù)據化分析，生成可視化數(shù)據與視頻集錦，通過網站或移動端應用程序發(fā)布比賽數(shù)據與視頻，能夠幫助學生了解賽事中自己與隊友的表現(xiàn)并進行復盤、討論，能夠幫助家長、教師分享踢球學生的成就感，還能夠幫助教練深入了解學生的足球技戰(zhàn)術特點，從而使教學目標更加清晰。

4.3 將校園足球智慧化管理模式運用于浙江大學CC98 足球賽事中，有效激發(fā)了球員參賽的積極性，使得更多“非球員”學生參與到校園足球賽事中，也吸引了更多的校內外足球愛好者的關注，很好地培育了校園足球文化氛圍，極大地提升了校園足球賽事影響力。

5 反思與建議

5.1 本文以浙江大學為例開展校園足球智慧化管理模式實踐研究，不同層次、不同地域的校園足球具有不同的特點，智慧化管理模式會存在變化。如何形成各具學校特色的智慧化賽事管理模式，有待研究人員進一步實踐、探索、歸納。

5.2 基于現(xiàn)有的智慧化管理模式，可進一步將賽事數(shù)據用于校園足球教學與評價環(huán)節(jié)，形成基于實戰(zhàn)數(shù)據的動態(tài)教案生成方法與足球運動評價模型，實現(xiàn)校園足球的科學化訓練與過程性評價。

5.3 本文提出的智慧化管理模式對于籃球、橄欖球、網球等各項校園體育項目具有一定的普適性，可進一步探索其他項目的智慧化管理方法，并共享數(shù)字化技術平臺，形成校園體育教學的智慧化管理體系。