籃球運動員有氧耐力訓練心率負荷預測方法

李戈 申晉波

(1.山西體育職業(yè)學院 山西太原 030006;2.太原工業(yè)學院 山西太原 030008)

籃球作為一項深受人們喜愛的體育運動，早在20世紀40年代就被列為世界奧運會比賽項目，籃球還是世界綜合性錦標賽比賽項目?；@球運動不僅有利于改善運動員的心肺功能，同時也能鍛煉運動員的意志品質(zhì)以及團隊精神，是一項促進健康的基礎運動。有氧耐力訓練是籃球運動員日常訓練項目之一，主要目的是提高籃球運動員有氧耐力，但是因有氧訓練心源性猝死事件偶有發(fā)生，給籃球運動項目蒙上陰影，所以部分體校已經(jīng)將有氧耐力訓練取消。在此背景下，探索科學、合理、安全、有效的有氧耐力訓練方案，讓體育學科為籃球運動開展保駕護航，是非常有意義的。在有氧耐力訓練過程中，運動員心源性猝死的主要原因是訓練強度過大，導致運動員心率負荷過高。運動員訓練中訓練強度非常關鍵，訓練強度過小，則負荷強度就會降低，籃球運動員的機能得不到有效刺激，從而無法達到理想的有氧耐力訓練效果；反之如果訓練強度過大，則籃球運動員機體難以承受訓練負荷，從而會對籃球運動員身體健康造成反作用，甚至會出現(xiàn)意外事故。因此，有必要對籃球運動員進行有氧耐力訓練心率負荷預測，根據(jù)預測結(jié)果確定籃球運動員有氧耐力訓練強度。但是，現(xiàn)行的預測方法在實際應用中不僅預測結(jié)果相對誤差比較大，而且預測時間比較長，無法達到預期的預測效果，為此提出籃球運動員有氧耐力訓練心率負荷預測方法。

1 籃球運動員有氧耐力訓練心率數(shù)據(jù)統(tǒng)計

籃球運動員心率數(shù)據(jù)統(tǒng)計是心率負荷預測的首要步驟，故利用遙測心率儀采集到籃球運動員有氧耐力訓練心率數(shù)據(jù)［1］。根據(jù)心率負荷預測需求，此次采用型號為KHFAH-A5F88遙測心率儀作為數(shù)據(jù)采集器，遙測心率儀主要由智慧心率遙測訓練系統(tǒng)和心率腕表兩部分組成，根據(jù)實際情況對遙測心率儀各項技術參數(shù)進行設定。為了保證心率數(shù)據(jù)信息采集的全面性，此次針對數(shù)據(jù)采集設定了一套有氧耐力訓練方案［2］。在正式訓練之前，對籃球運動員安靜心率進行測定?；@球運動員佩戴心率腕表，身體處于靜態(tài)，其計算公式為：

式中，s表示籃球運動員安靜心率，即基礎心率；t表示籃球運動員心跳時間；n表示籃球運動員心跳次數(shù)［3］。測量到運動員安靜心率后，對籃球運動員進行身體脫梅指標測定，脫梅是指人體的能量代謝量，籃球運動員靜坐10 s，10 s后做上下跳動動作，跳動幅度不能低于30 cm，運動時間為5 min，在該過程中讀取心率腕表上顯示的即刻心率，根據(jù)數(shù)據(jù)計算出籃球運動員脫梅值，其計算公式為：

式中，MET表示籃球運動員機能脫梅值；F表示運動過程中平均心率；H表示籃球運動員跳躍高度［4］。完成運動員脫梅測定后，當籃球運動員心率下降到80 bpm以下時，開始正式有氧耐力訓練［5］。訓練分三級，第一級訓練為500 m長跑，運動員慢跑500 m，跑步速度不能超過1.5 m/s，也不能低于0.5 m/s，記錄運動員500 m有氧慢跑訓練過程中心率數(shù)據(jù)；運動員停止運動5 min，5 min后開始二級有氧訓練，運動內(nèi)容為1 000 m快跑，跑步速度要比第一級有氧訓練快至少50%，然后停止運動，10 min后開始三級訓練，三級訓練為5 000 m有氧長跑，跑步速度要比第二級有氧訓練慢20%左右，通過逐漸增加運動強度，使籃球運動員體溫逐漸升高，心率從安靜狀態(tài)逐漸加快，整個運動時長控制在20～30 min［6］。在以上整個運動過程中，記錄籃球運動員心率數(shù)據(jù)以及呼吸速率，將數(shù)據(jù)上傳到計算機上，用于后續(xù)心率負荷線性回歸分析預測。

2 數(shù)據(jù)預處理

在上述基礎上，對采集到的數(shù)據(jù)預處理，確定各項籃球運動員有氧耐力訓練心率負荷預測指標。首先，根據(jù)記錄到的數(shù)據(jù)估算出籃球運動員心率儲備值，其計算公式為：

式中，SRF表示籃球運動員心率儲備值；u表示測試過程中籃球運動員最大心率值；k表示運動員年齡［7］。

其次，根據(jù)籃球運動員最大心率值估算出靶心率，其計算公式為：

式中，THR表示籃球運動員靶心率；p表示籃球運動員心率參考值，通常情況下男性籃球運動員心率參考值為240次/min，女性籃球運動員心率參考值為220次/min；g表示籃球運動員運動過程中單位時間內(nèi)最多呼吸次數(shù)［8］。

最后，根據(jù)籃球運動員年齡和最小訓練心率計算出運動員有氧心率閾值，其計算公式為：

式中，OKL表示籃球運動員有氧心率閾值；d表示籃球運動員最小訓練心率［9］。

通過以上計算得到各項運動員有氧耐力訓練心率負荷預測指標，考慮到各項指標量綱不同，為了保證預測結(jié)果的準確性，對運動員心率數(shù)據(jù)標準化處理，其用公式表示為：

式中，x表示標準化處理后的籃球運動員有氧耐力訓練心率負荷預測指標數(shù)據(jù)；表示原始數(shù)據(jù)；xmin表示心率負荷預測指標數(shù)據(jù)最小值；xmax表示心率負荷預測指標數(shù)據(jù)最大值［10］。通過對數(shù)據(jù)標準化處理，消除預測指標數(shù)據(jù)量綱，將數(shù)據(jù)規(guī)范到區(qū)間0～1之間，以此完成對數(shù)據(jù)預處理。

3 心率負荷線性回歸分析預測

各項預測指標與運動員心率負荷呈一定的線性關系，故采用線性回歸分析法對籃球運動員進行有氧耐力訓練心率負荷分析預測，將預處理后的各項指標代入心率負荷回歸方程，計算心率負荷值：

式中，y表示籃球運動員有氧耐力訓練心率負荷值；b表示常數(shù)項；v1、v2、v3、v4分別為各項預測指標回歸系數(shù)，通常情況下，4個回歸系數(shù)取值為108.14、0.514、0.264、0.341。以上計算得到的運動員心率負荷為理論值，考慮到理論與實際存在一定的差距，為了保證預測精度，采用經(jīng)驗系數(shù)法對預測值進行誤差修正，其用公式表示為：

4 實驗論證

4.1 實驗準備與設計

以上設計的籃球運動員有氧耐力訓練心率負荷預測方法在實際應用中效果并未得知，以下將設計一組對比實驗，選擇目前最為常用的兩種方法作為對照對象，為了方便后續(xù)實驗陳述，將兩種方法分別用傳統(tǒng)方法1、2表述。選擇10名籃球運動員作為實驗對象，其中男運動員與女運動員各5名，運動員平均年齡為22歲，平均體重為65 kg，平均身高為1.89 m，運動員身體健康狀態(tài)良好，利用該文設計方法對10名籃球運動員進行有氧耐力訓練心率負荷預測。按照上述流程對籃球運動員進行有氧耐力訓練，統(tǒng)計數(shù)據(jù)并預測負荷心率，隨機選取5名籃球運動員預測結(jié)果，如表1所示。

表1 運動員有氧耐力訓練心率負荷預測結(jié)果

該文設計方法基本可以完成籃球運動員有氧耐力訓練心率負荷預測任務，以下對具體預測效果進行評定。

4.2 實驗結(jié)果與討論

本次實驗選擇相對誤差作為心率負荷預測方法第一評價指標，將籃球運動員心率負荷預測結(jié)果與實際負荷值比對，計算出相對誤差，使用電子表格記錄實驗數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)表2所示。

表2 三種方法預測相對誤差對比/%

從表2可以看出，3種方法在預測精度方面表現(xiàn)出明顯的差異，設計方法平均相對誤差為0.15%，誤差低于1%，說明設計方法預測結(jié)果基本與籃球運動員實際心率負荷情況一致。與兩種傳統(tǒng)方法相比，設計方法預測誤差比傳統(tǒng)方法1低6.24%，比傳統(tǒng)方法2預測誤差低7.11%。因此，證明在預測精度方面設計方法優(yōu)于兩種傳統(tǒng)方法。單一的評價指標不能全面反映預測效果，故將預測時間作為預測方法第二評價指標，以采集到的籃球運動員有氧耐力訓練心率數(shù)據(jù)時間為開始時間，以輸出預測結(jié)果時間為結(jié)束時間，統(tǒng)計預測時間數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制三種方法預測時間對比圖，如圖1所示。

圖1 三種方法預測時間對比圖

從圖1可以看出，3種方法在預測時間方面也表現(xiàn)出明顯的差異，設計方法平均每個運動員有氧耐力訓練心率負荷預測時間為1.14 min，傳統(tǒng)方法1平均預測時間為5.42 min，傳統(tǒng)方法2平均預測時間為7.15 min，兩種傳統(tǒng)方法預測時間均遠長于設計方法。因此，根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果分析可以證明，無論是在預測精度方面，還是在預測速度方面，設計方法均表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，相比較兩種傳統(tǒng)方法更適用于籃球運動員有氧耐力訓練心率負荷預測。

5 結(jié)語

心率負荷是籃球運動員有氧耐力訓練過程中重要的監(jiān)測指標，其對籃球運動員有氧耐力訓練方案的設計及優(yōu)化具有重要意義，此次結(jié)合實際需求，采用線性回歸分析理論，設計了一種新的預測方法，有效提高了心率負荷預測精度和速度，為實際預測工作開展提供了理論支撐，同時也為該方面研究提供了參考依據(jù)。研究方法目前尚處于初步探索階段，尚未在實際中得到大量的應用與實踐，在某些方面或許存在不足，今后會在方法優(yōu)化設計方面展開深層次探究，促進體育運動訓練又好又快發(fā)展。