高強度訓(xùn)練下學(xué)生體質(zhì)健康參數(shù)狀態(tài)監(jiān)測方法

曹 健

(安徽理工大學(xué) 體育部,安徽 淮南 232001)

高強度訓(xùn)練是一種單次性的、短時間內(nèi)的體能訓(xùn)練,是針對性強、滿足程度高的訓(xùn)練方式.學(xué)生在高強度訓(xùn)練方法下,其體質(zhì)健康參數(shù)的實時狀態(tài)監(jiān)測變得尤其重要.高強度訓(xùn)練過程中,由于運動量高出平常訓(xùn)練水準(zhǔn),訓(xùn)練難度也隨之加大,這些都有可能對學(xué)生的身體健康狀況造成影響,因此需要利用監(jiān)測儀器設(shè)施,對學(xué)生的健康參數(shù)狀態(tài)進行檢測[1].

常規(guī)的監(jiān)測方法針對這一問題,提出一個監(jiān)測精準(zhǔn)性能極佳的監(jiān)測方法,該方法利用監(jiān)測儀,對訓(xùn)練結(jié)束后的學(xué)生體質(zhì)健康進行監(jiān)測,以此發(fā)現(xiàn)學(xué)生身體是否出現(xiàn)異常.但由于高強度訓(xùn)練的特點,這些身體異常也可能出現(xiàn)在訓(xùn)練初期階段和訓(xùn)練進行階段,而常規(guī)的監(jiān)測方法無法對上述兩個階段內(nèi)的學(xué)生健康參數(shù),進行實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)上傳,因此提出一個階段式的健康參數(shù)狀態(tài)監(jiān)測方法[2].

階段式的監(jiān)測方法顧名思義,就是對訓(xùn)練初始階段、進行階段以及完成階段均進行實時監(jiān)測,通過設(shè)置不同監(jiān)測階段的安全預(yù)警值,實時監(jiān)控學(xué)生的身體狀態(tài),確保學(xué)生訓(xùn)練安全.該方法的提出,不僅豐富了監(jiān)測方法的監(jiān)測過程,優(yōu)化監(jiān)測安全性能,同時還通過全新的設(shè)計理念,設(shè)置全新的監(jiān)測手段,為其他類型數(shù)據(jù)的監(jiān)測,提供一份設(shè)計思路[3].

1 高強度訓(xùn)練下學(xué)生體質(zhì)健康參數(shù)狀態(tài)監(jiān)測方法

1.1 設(shè)置高強度訓(xùn)練下健康參數(shù)集成動態(tài)監(jiān)測模式

在高強度訓(xùn)練下,學(xué)生的體質(zhì)參數(shù),會隨著訓(xùn)練強度的變化而改變,圖1為體質(zhì)健康參數(shù)的動態(tài)變化示意圖.

圖1 學(xué)生體質(zhì)健康參數(shù)變化曲線

圖2 體質(zhì)特征變化數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式

根據(jù)圖1中的曲線走勢可知,體質(zhì)健康參數(shù)隨著訓(xùn)練強度的提升而逐漸上升,但根據(jù)曲線動態(tài)變化量可知,點a1和點a2為兩個臨界值點,當(dāng)訓(xùn)練強度達(dá)到k1時,健康參數(shù)從a1開始變化程度加大；當(dāng)訓(xùn)練強度超出k2時,健康參數(shù)從a2點開始,變化量增大到極限[4-5].根據(jù)圖1所示的關(guān)系指標(biāo),設(shè)置對學(xué)生體質(zhì)的三段式、不同健康參數(shù)的集成動態(tài)監(jiān)測模式.假設(shè)圖中所示的關(guān)系指標(biāo)為r′,根據(jù)三角轉(zhuǎn)移概率矩陣,描述人體健康參數(shù)的變化過程：

F(kt=j|kt-1=i)=xij=0

(1)

式(1)中：kt表示在t時刻的訓(xùn)練強度；i表示水平坐標(biāo)；j表示垂直坐標(biāo)；xij表示變化后的健康參數(shù)動態(tài)變化位置；F(*)表示概率矩陣[6].假設(shè)D(xij)表示健康參數(shù)的變化階段函數(shù),則根據(jù)該函數(shù),獲取人體體質(zhì)變化特征量：

(2)

式(2)中：z表示學(xué)生體質(zhì)變化特征量；μ(xij)表示參數(shù)駐留概率函數(shù)；Δ表示偏差量；λ表示特征變化幅度系數(shù)；W表示假設(shè)的身體承受極限；ωi表示極限系數(shù)權(quán)重；n表示健康參數(shù)集成指數(shù)[7].根據(jù)式(2),設(shè)置健康參數(shù)集成動態(tài)監(jiān)測模式,得出學(xué)生的體制變化特征量.

1.2 加權(quán)聚類學(xué)生體質(zhì)變化特征

根據(jù)圖2中特征量的散布情況,利用模糊類間散布矩陣和模糊類內(nèi)散布矩陣,對特征數(shù)據(jù)集進行硬劃分,通過類型1特征與類型2特征之間的最小差值,找到硬劃極限坐標(biāo)節(jié)點的邊界位置,得到同一特征類型的體質(zhì)變化集合：

(3)

(4)

式(4)中：φij表示特征加權(quán)散度值在定義空間內(nèi)的坐標(biāo)；ω表示一般屬性權(quán)重；β表示目標(biāo)聚類結(jié)果,以此實現(xiàn)對學(xué)生體質(zhì)變化特征的加權(quán)聚類,得到的體制健康參數(shù)的波動范圍：

(5)

式(5)中：c1、c2分別表示每一監(jiān)測階段中,健康參數(shù)的波動范圍的上限和下限；ε表示動態(tài)變化波動指標(biāo)；γ表示臨界值約束條件[11].按照上述操作方法,將變化特征加權(quán)聚類,得出參數(shù)波動極限,以此確定高強度訓(xùn)練下,監(jiān)測模式中,學(xué)生健康參數(shù)在不同階段的波動范圍.

1.3 偏移度算法獲取健康參數(shù)實時狀態(tài)

偏移度法通過參數(shù)偏離度,描述監(jiān)測處理模塊中,數(shù)據(jù)與上一階段監(jiān)測數(shù)據(jù)之間的差異值,反映健康參數(shù)的實時狀態(tài).為了令階段性的監(jiān)測方法具有可靠性和精準(zhǔn)性,將原有偏移度算法進行簡化和變形,重新定義后的算法為：

(6)

表1 偏移量計算結(jié)果

經(jīng)計算,可知表1中的偏移量符合監(jiān)測要求,因此通過分析學(xué)生的體質(zhì)健康數(shù)據(jù),設(shè)置監(jiān)測安全指標(biāo).經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計,現(xiàn)階段學(xué)生的身體健康情況分為4種類型,包括身體形態(tài)、身體機能、身體素質(zhì)和身體代謝[14].根據(jù)評估模型,獲取這些參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)：

(7)

式(7)中：qn表示被n個因素影響的關(guān)聯(lián)指標(biāo)；b表示關(guān)聯(lián)性數(shù)量；ηj表示關(guān)聯(lián)屬性為j的識別能力；ai表示偏移量gi的默認(rèn)剔除值.根據(jù)該指標(biāo)設(shè)置監(jiān)測數(shù)據(jù)臨界預(yù)警值,如圖3所示[15].

圖3 監(jiān)測臨界值分級結(jié)果

圖4 實驗室真實環(huán)境

按照圖3所示內(nèi)容設(shè)置監(jiān)測預(yù)警參數(shù),對學(xué)生健康參數(shù)狀態(tài)進行實時監(jiān)測,確保高強度訓(xùn)練下,對學(xué)生身體健康參數(shù)的安全監(jiān)管,至此實現(xiàn)對學(xué)生體質(zhì)健康參數(shù)狀態(tài)的監(jiān)測.

2 實驗測試

提出對比實驗,將所提出的監(jiān)測方法與常規(guī)監(jiān)測方法進行對比,分析兩種監(jiān)測方法的監(jiān)測能力.

2.1 實驗準(zhǔn)備

選擇一個面積較大的教室作為實驗室,同時選擇適合此次實驗測試的健康狀況檢測設(shè)備、健康參數(shù)監(jiān)測設(shè)備,圖4為實驗室真實環(huán)境.

利用基本檢測設(shè)備,對實驗測試開始之前的學(xué)生身體基本狀態(tài)進行檢測.為保證實驗測試結(jié)果具有可靠性和普遍性,隨機選取30名學(xué)生作為實驗測試對象,其中男同學(xué)和女同學(xué)各15名,表2、表3為實驗開始之前,學(xué)生身體狀態(tài)檢測結(jié)果.

表2 男生身體狀況檢測結(jié)果一覽表

表3 女生身體狀況檢測結(jié)果一覽表

根據(jù)表2、3可知,選擇的30名學(xué)生的身體健康狀況在良好之上,可以進行高強度的身體訓(xùn)練.令男生、女生3人一組,分成5組男生H1-H5,和5組女生V1-V5.設(shè)置儀器在高強度下的使用時間,同時讓學(xué)生穿戴可穿戴式健康狀態(tài)監(jiān)測背心,開始體能訓(xùn)練.

2.2 結(jié)果分析

本次實驗測試,將H1、H2和V1、V2組學(xué)生,作為所提出監(jiān)測方法的實驗測試對象,其監(jiān)測數(shù)據(jù)為實驗組；將H3、H4和V3、V4組學(xué)生,作為常規(guī)監(jiān)測方法的實驗測試對象,其監(jiān)測數(shù)據(jù)作為對照組.圖5、圖6所示,為此次實驗測試對比結(jié)果.

圖5 實驗測試對比結(jié)果(男生組)

圖6 實驗測試對比結(jié)果(女生組)

此次實驗不論是男生組還是女生組,針對高強度訓(xùn)練,均對三個階段的學(xué)生體質(zhì)健康參數(shù)狀態(tài)進行監(jiān)測.根據(jù)上述兩組實驗測試結(jié)果可知,所提出監(jiān)測方法,通過監(jiān)測得到學(xué)生三個階段的健康參數(shù)變化值；而常規(guī)監(jiān)測方法由于其單一性問題,只對訓(xùn)練結(jié)束后的身體健康參數(shù)進行監(jiān)測.兩種方法對比之下,所提出監(jiān)測方法的安全性更高,可以實時監(jiān)測學(xué)生在高強度訓(xùn)練中,身體健康參數(shù)實時變化情況,避免突發(fā)性事故的發(fā)生.

3 結(jié) 語

此次提出的學(xué)生體質(zhì)健康參數(shù)狀態(tài)監(jiān)測方法,針對高強度訓(xùn)練特點,在訓(xùn)練初始階段、訓(xùn)練進行階段以及訓(xùn)練結(jié)束三個階段,對學(xué)生的身體狀況進行監(jiān)測,通過加權(quán)聚類學(xué)生的身體變化特征,獲取健康參數(shù)的實時變化狀態(tài),是一個階段式的監(jiān)測方法.該方法的提出,保證了學(xué)生在高強度訓(xùn)練下的人身安全,同時令監(jiān)測技術(shù)提升了一個新的臺階.但該監(jiān)測方法還存在一定的局限性,例如該監(jiān)測需要人為調(diào)整監(jiān)測設(shè)備,在今后的研究中,可以設(shè)計一套自動控制的監(jiān)測設(shè)備,實現(xiàn)更加智能化的監(jiān)測手段.