“CAD訓(xùn)練法”在運動負荷評價系統(tǒng)設(shè)計中的理論研究

余仕偉

摘要：計算機輔助訓(xùn)練控制方法的簡稱叫做“CAD訓(xùn)練法”。因為CAD英文全稱為Computer Assistant Direction，是計算機輔助的意思。所以將一種依靠計算機技術(shù)和設(shè)備對訓(xùn)練過程實施監(jiān)控制的訓(xùn)練方法稱為“CAD訓(xùn)練法”。它可協(xié)助教練員將原本錯綜復(fù)雜的訓(xùn)練目標轉(zhuǎn)入系統(tǒng)化的目標體系，并讓確定訓(xùn)練目標、選擇訓(xùn)練手段、安排訓(xùn)練進程、監(jiān)督訓(xùn)練過程、評定訓(xùn)練結(jié)構(gòu)、收集控制反饋信息，能夠在定量分析、自動化分析的基礎(chǔ)上進行。“CAD訓(xùn)練法”與運動生物力學、運動訓(xùn)練學、運動生理學和數(shù)學、計算機信息技術(shù)等多學科的交叉研究，提出運動員機體所能承受的負荷參數(shù)，教練員便可對運動員的現(xiàn)實狀況作出科學的分析，安排運動負荷、確定負荷性質(zhì)、評定機體反應(yīng)、檢查訓(xùn)練效果。計算機輔助訓(xùn)練控制方法將有效的訓(xùn)練效率和訓(xùn)練水平提高了，把傳統(tǒng)的依賴經(jīng)驗訓(xùn)練的缺陷避免了，并且通過積累與分析訓(xùn)練數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)科學評價運動負荷的目標。對于目前高校運動隊而言，最終的訓(xùn)練目標是保持和創(chuàng)造優(yōu)異的運動成績，提高運動員的成績最有效，最可控制的因素之一就是合理安排運動員的運動負荷，尤其是對于高水平運動隊來說，這一點顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：運動訓(xùn)練;運動負荷;“CAD訓(xùn)練法”

一、研究目的

現(xiàn)如今先進技術(shù)和科學理論的重要發(fā)源地主要是各所高校，所以高校應(yīng)該將先進技術(shù)和科學理論與運動隊訓(xùn)練進行全面、深入地融合，豐富的高校資源更能為運動隊的訓(xùn)練提供保障?！癈AD訓(xùn)練法”起源于20世紀70年代，目前國外的一些先進技術(shù)和科學理論在運動訓(xùn)練方面應(yīng)用比較成熟，漸漸成為將來運動訓(xùn)練的一種主要趨勢。對于國內(nèi)的一些訓(xùn)練控制方法來看還比較側(cè)重模式訓(xùn)練法和程序訓(xùn)練法，如何在既最少傷害運動員的同時又能充分挖掘和最佳匹配運動員的潛能，能夠有效保持運動員的成績是許多科研人員和教練員目前需要攻破的難題。因此，加大運動訓(xùn)練負荷監(jiān)控系統(tǒng)的理論研究與計算機的輔助軟件的開發(fā)躋身競技體育發(fā)達國家之列具有劃時代的意義。

“CAD訓(xùn)練法”利用信息的傳感設(shè)備對運動員的信息進行采集，在經(jīng)過中央處理器裝置的處理后，轉(zhuǎn)化成課處理和分析的信息。進而根據(jù)分析結(jié)果和標準控制訓(xùn)練過程，并對訓(xùn)練進行預(yù)測和模擬設(shè)計，能夠較客觀地揭示不同項群運動訓(xùn)練的本質(zhì)與規(guī)律和提高訓(xùn)練效率，這樣便可以有效的彌補以往訓(xùn)練中教練員主觀的片面性和單一性。研究“CAD訓(xùn)練法”是以確定訓(xùn)練目標、選擇訓(xùn)練手段、安排訓(xùn)練進程、監(jiān)督訓(xùn)練過程、評定訓(xùn)練結(jié)構(gòu)、收集控制反饋信息，定量分析、自動化分析提供依據(jù)為理論目的。這必定會推動運動訓(xùn)練負荷監(jiān)控體系的建立和探索，同時推動多學科多領(lǐng)域的不斷進步。

二、研究對象與方法

（一）研究對象

高校體育中的一個重要部分就是訓(xùn)練高校高水平運動隊，因為能夠直接反映一個運動隊的訓(xùn)練水平就是運動成績的優(yōu)劣。它受運動負荷作用的直接影響，還是運動負荷所產(chǎn)生效應(yīng)的綜合結(jié)果[1]。本文的研究對象是“CAD訓(xùn)練法”在運動負荷評價系統(tǒng)中的設(shè)計目標、功能及特點，最后進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（二）研究方法

1.歸納法

歸納法是一種將一些看似復(fù)雜的事情或是素材通過歸納總結(jié)得出一定規(guī)律的認知方法。

2.經(jīng)驗總結(jié)法

經(jīng)驗總結(jié)法是一種通過進行歸納與分析，使實踐中的具體事情理論化、系統(tǒng)化，從而提升為經(jīng)驗的方法。

3.文獻資料法

文獻資料法是一種查閱有關(guān)文獻資料，從而獲得所要研究問題的方法。

三、結(jié)果與分析

（一）傳統(tǒng)訓(xùn)練方法評價運動負荷的過程中存在著一些問題

在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，教練員對運動員的運動負荷評價問題處理比較棘手，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，教練員在訓(xùn)練中計算成為一道難題，教練員們在每次訓(xùn)練結(jié)束后不能通過準確換算出一個具體的數(shù)值表達這節(jié)訓(xùn)練課的負荷強度，這時候給教練員造成了很大的困難;第二，教練員很少對每次運動訓(xùn)練的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的管理，平時的積累也不夠，數(shù)據(jù)比較匱乏;第三，由于硬件和軟件都達不到要求，目前使用的軟件都比較復(fù)雜，需要很強的統(tǒng)計學知識作指導(dǎo)，所以一般情況下教練員很少使用SPSS進行統(tǒng)計分析;第四，部分教練員只是對一些生理生化指標的表層研究，對生理生化指標值所對應(yīng)的運動負荷的研究就更少。通過教練員和科研人員的共同的研制并應(yīng)用到運動訓(xùn)練的中來，必將時運動訓(xùn)練科學化進程一個強有力的推動。

高校運動隊存在四年一個周期的更替，四年后將面臨著畢業(yè)，離開運動隊，同時運動員個體在一些方面差異性很大，所以平時運動員龐大的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的積累是系統(tǒng)研發(fā)的基礎(chǔ)，是運動負荷評價系統(tǒng)的一個核心內(nèi)容。

（二）“CAD訓(xùn)練法”系統(tǒng)的設(shè)計目標

“CAD訓(xùn)練法”在系統(tǒng)目標設(shè)計時應(yīng)該可以記錄每次訓(xùn)練課運動員的訓(xùn)練內(nèi)容和完成情況，比如運動員一次游泳訓(xùn)練課6組50米完成情況，即運動員在這次訓(xùn)練安排中運動負荷的外部指標的數(shù)據(jù)記錄。運動訓(xùn)練是一個浩大的工程，它持續(xù)時間長，訓(xùn)練科目多變，所以在設(shè)計的時候我們應(yīng)該根據(jù)這一特點保證輸入的靈活性;運動員的身體指標具有實效性，在設(shè)計時要考慮數(shù)據(jù)的實時;設(shè)計時還需要將平時積累的相關(guān)數(shù)據(jù)與運動成績進行對比分析。以下是歸納后的具體設(shè)計目標的幾個方面：

（1）區(qū)別對待原則。因為每名運動員存在個體差異的情況，所以要區(qū)別擬定運動訓(xùn)練過程中不同時期的訓(xùn)練內(nèi)容、指標和方案;

（2）內(nèi)部指標的測定和分析，確定訓(xùn)練手段對應(yīng)的主導(dǎo)供能系統(tǒng);

（3）利用搖桿技術(shù)捕捉，通過數(shù)學模型以及相關(guān)的微積分分析軟件得出某個訓(xùn)練手段的負荷參數(shù)，使負荷達到量化;

（4）可大數(shù)據(jù)處理云儲存。

（三）“CAD訓(xùn)練法”系統(tǒng)的功能與特征

不同的教練員有不同的訓(xùn)練方法和訓(xùn)練手段。一名優(yōu)秀的教練員具有他與眾不同的訓(xùn)練方法和手段，這不僅僅是教練員本身有著過硬的專業(yè)知識和理論素養(yǎng)，而且長期累積的訓(xùn)練經(jīng)驗是他們的獲勝的法寶。對于教練員來說長期積累的訓(xùn)練手段是舉足輕重的。畢竟人的記憶都是有限度的，也有可能隨著時間的推移發(fā)生改變，教練員也許能憑借豐富的理論知識和專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)一名優(yōu)秀的運動員，這就是一個偶然事件，如果想長期培養(yǎng)優(yōu)秀的運動員，就需要對訓(xùn)練材料長期的總結(jié)和記錄，保證訓(xùn)練數(shù)據(jù)的完整性。如果不做好數(shù)據(jù)的積累對教練員和運動都會有損失，對整個體育運動的發(fā)展也是一個不小的障礙。

“CAD訓(xùn)練法”對運動負荷的評價正是出于對訓(xùn)練過程的監(jiān)控處在一種自動或是半自動的循環(huán)狀態(tài)的初步嘗試。它需要高科技的技術(shù)和理論將訓(xùn)練過程構(gòu)成整體，使得各個環(huán)節(jié)有機相連。使得教練員能輕松實現(xiàn)現(xiàn)實診斷、目標確定、計劃設(shè)計、過程監(jiān)督、結(jié)果評價、信息反饋等等。它的主要作用包括：

（1）能夠及時錄入訓(xùn)練和比賽時的相關(guān)數(shù)據(jù)。

（2）建立每位運動員的數(shù)據(jù)資料庫

（3）量化監(jiān)控運動負荷指標。

（4）將大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析及其結(jié)果直觀顯示出來。

（5）通過信息反饋來進一步改進完善運動訓(xùn)練學理論。

（6）通過遠程或是云端對數(shù)據(jù)進行處理。

“CAD訓(xùn)練法”的特點主要表現(xiàn)在，它可以利用計算機設(shè)備和儀器對運動員的內(nèi)部和外部的數(shù)據(jù)進行實時收集，特點之一主要表現(xiàn)在系統(tǒng)的自動分析，因此加強了各個訓(xùn)練環(huán)節(jié)的科學性和系統(tǒng)性;其二程序的菜單化，軟件由各個子程序組成，這樣方便操作和共享，因此提高了訓(xùn)練內(nèi)發(fā)展和進程的解穴和靈活性;最后一體化的特點有效的提高了控制訓(xùn)練結(jié)構(gòu)各個環(huán)節(jié)的科學性。

（四）“CAD訓(xùn)練法”系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

可以把量度運動員的運動負荷大小的相關(guān)數(shù)據(jù)大體分成兩個部分，即運動員的內(nèi)部指標和運動員的外部指標，運動員的內(nèi)部指標在采集的時候分為訓(xùn)練時獲取和依據(jù)訓(xùn)練周期定期去提取。訓(xùn)練時獲取的內(nèi)部指標包括血乳酸和心率等，而睪酮、血色素、尿素氮和血小板等內(nèi)部指標需要依據(jù)訓(xùn)練周期定期去提取。一些外部指標比如一些訓(xùn)練方法和訓(xùn)練手段可以再訓(xùn)練時就獲取，如圖1所示。

據(jù)上述圖解，由上述的內(nèi)部指標和外部指標兩部分大致構(gòu)筑了“CAD訓(xùn)練法”。如果在某一個訓(xùn)練周期內(nèi)，訓(xùn)練數(shù)據(jù)的對比和趨勢分析主要在功能區(qū)塊內(nèi)完成。宏觀上的分析是通過對比某一項訓(xùn)練數(shù)據(jù)隨成績的變化曲線和時間的變化曲線來實現(xiàn)的一種趨勢分析。主要是通過對比分析來對一系列統(tǒng)計參數(shù)進行微觀的比較，也就是任意將兩組數(shù)據(jù)提取出來，然后隨時間的變化進行相關(guān)分析。

四、結(jié)論與建議

運動訓(xùn)練領(lǐng)域目前沒有利用更直觀的數(shù)據(jù)評價訓(xùn)練負荷的系統(tǒng)或是軟件，“CAD訓(xùn)練法”利用計算機等一系列學科研究與開發(fā)一套完整的監(jiān)控體系將是運動訓(xùn)練領(lǐng)域里的一個全新研究課題，它的研發(fā)成功，將會是整個運動訓(xùn)練領(lǐng)域的一個轉(zhuǎn)折點，是一項跨學科、跨領(lǐng)域的復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及運動訓(xùn)練學、生物力學、醫(yī)學、生理學、生物化學、數(shù)學、信息技術(shù)處理、系統(tǒng)辨識與分析學等多種學科領(lǐng)域。人體本來就是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，要將一些復(fù)雜的事情簡單化將會是一個巨大的工程?！癈AD訓(xùn)練法”在設(shè)計目標上應(yīng)該考慮多樣性、差異性和靈活性;在設(shè)計的功能上要做到信息輸入的簡便、數(shù)據(jù)庫容量的龐大等;在設(shè)計的結(jié)構(gòu)上保持內(nèi)部指標和外部指標的準確。

目前高校運動訓(xùn)練使用“CAD訓(xùn)練法”的教練很少，所以對于該領(lǐng)域的相關(guān)研究也基本處于在空白階段，高校老師可以充分利用學校資源形成一個多學科交叉的科學完整的體系，研發(fā)出一個可行性的軟件，綜合評價運動負荷。計算機輔助系統(tǒng)的研發(fā)必須結(jié)合實際運動訓(xùn)練的全過程，以運動訓(xùn)練理論作為指導(dǎo)思想，持之以恒，堅持數(shù)據(jù)的原始積累，再利用我們現(xiàn)代先進的計算機技術(shù)進行研究與開發(fā)。通過長期的積累才能研發(fā)出受大家歡迎的運動訓(xùn)練負荷監(jiān)控系統(tǒng)。

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