籃球運動員有氧耐力訓(xùn)練心率負(fù)荷預(yù)測方法

李戈 申晉波

(1.山西體育職業(yè)學(xué)院 山西太原 030006;2.太原工業(yè)學(xué)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(jì)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(biāo)賽比賽項目。籃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(tuán)隊精神，是一項促進(jìn)健康的基礎(chǔ)運動。有氧耐力訓(xùn)練是籃球運動員日常訓(xùn)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(xùn)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(xùn)練取消。在此背景下，探索科學(xué)、合理、安全、有效的有氧耐力訓(xùn)練方案，讓體育學(xué)科為籃球運動開展保駕護(hù)航，是非常有意義的。在有氧耐力訓(xùn)練過程中，運動員心源性猝死的主要原因是訓(xùn)練強(qiáng)度過大，導(dǎo)致運動員心率負(fù)荷過高。運動員訓(xùn)練中訓(xùn)練強(qiáng)度非常關(guān)鍵，訓(xùn)練強(qiáng)度過小，則負(fù)荷強(qiáng)度就會降低，籃球運動員的機(jī)能得不到有效刺激，從而無法達(dá)到理想的有氧耐力訓(xùn)練效果；反之如果訓(xùn)練強(qiáng)度過大，則籃球運動員機(jī)體難以承受訓(xùn)練負(fù)荷，從而會對籃球運動員身體健康造成反作用，甚至?xí)霈F(xiàn)意外事故。因此，有必要對籃球運動員進(jìn)行有氧耐力訓(xùn)練心率負(fù)荷預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果確定籃球運動員有氧耐力訓(xùn)練強(qiáng)度。但是，現(xiàn)行的預(yù)測方法在實際應(yīng)用中不僅預(yù)測結(jié)果相對誤差比較大，而且預(yù)測時間比較長，無法達(dá)到預(yù)期的預(yù)測效果，為此提出籃球運動員有氧耐力訓(xùn)練心率負(fù)荷預(yù)測方法。

1 籃球運動員有氧耐力訓(xùn)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(fù)荷預(yù)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(xùn)練心率數(shù)據(jù)［1］。根據(jù)心率負(fù)荷預(yù)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(xùn)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(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)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(shè)定了一套有氧耐力訓(xùn)練方案［2］。在正式訓(xùn)練之前，對籃球運動員安靜心率進(jìn)行測定。籃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(chǔ)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(jìn)行身體脫梅指標(biāo)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(jī)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(dāng)籃球運動員心率下降到80 bpm以下時，開始正式有氧耐力訓(xùn)練［5］。訓(xùn)練分三級，第一級訓(xùn)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(xùn)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(xùn)練，運動內(nèi)容為1 000 m快跑，跑步速度要比第一級有氧訓(xùn)練快至少50%，然后停止運動，10 min后開始三級訓(xùn)練，三級訓(xùn)練為5 000 m有氧長跑，跑步速度要比第二級有氧訓(xùn)練慢20%左右，通過逐漸增加運動強(qiáng)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(jī)上，用于后續(xù)心率負(fù)荷線性回歸分析預(yù)測。

2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

在上述基礎(chǔ)上，對采集到的數(shù)據(jù)預(yù)處理，確定各項籃球運動員有氧耐力訓(xùn)練心率負(fù)荷預(yù)測指標(biāo)。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(xùn)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(xùn)練心率［9］。

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

式中，x表示標(biāo)準(zhǔn)化處理后的籃球運動員有氧耐力訓(xùn)練心率負(fù)荷預(yù)測指標(biāo)數(shù)據(jù)；表示原始數(shù)據(jù)；xmin表示心率負(fù)荷預(yù)測指標(biāo)數(shù)據(jù)最小值；xmax表示心率負(fù)荷預(yù)測指標(biāo)數(shù)據(jù)最大值［10］。通過對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除預(yù)測指標(biāo)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(yù)處理。

3 心率負(fù)荷線性回歸分析預(yù)測

各項預(yù)測指標(biāo)與運動員心率負(fù)荷呈一定的線性關(guān)系，故采用線性回歸分析法對籃球運動員進(jìn)行有氧耐力訓(xùn)練心率負(fù)荷分析預(yù)測，將預(yù)處理后的各項指標(biāo)代入心率負(fù)荷回歸方程，計算心率負(fù)荷值：

式中，y表示籃球運動員有氧耐力訓(xùn)練心率負(fù)荷值；b表示常數(shù)項；v1、v2、v3、v4分別為各項預(yù)測指標(biāo)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(fù)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(yù)測精度，采用經(jīng)驗系數(shù)法對預(yù)測值進(jìn)行誤差修正，其用公式表示為：

4 實驗論證

4.1 實驗準(zhǔn)備與設(shè)計

以上設(shè)計的籃球運動員有氧耐力訓(xùn)練心率負(fù)荷預(yù)測方法在實際應(yīng)用中效果并未得知，以下將設(shè)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(shè)計方法對10名籃球運動員進(jìn)行有氧耐力訓(xùn)練心率負(fù)荷預(yù)測。按照上述流程對籃球運動員進(jìn)行有氧耐力訓(xùn)練，統(tǒng)計數(shù)據(jù)并預(yù)測負(fù)荷心率，隨機(jī)選取5名籃球運動員預(yù)測結(jié)果，如表1所示。

表1 運動員有氧耐力訓(xùn)練心率負(fù)荷預(yù)測結(jié)果

該文設(shè)計方法基本可以完成籃球運動員有氧耐力訓(xùn)練心率負(fù)荷預(yù)測任務(wù)，以下對具體預(yù)測效果進(jìn)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(fù)荷預(yù)測方法第一評價指標(biāo)，將籃球運動員心率負(fù)荷預(yù)測結(jié)果與實際負(fù)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(yù)測相對誤差對比/%

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

圖1 三種方法預(yù)測時間對比圖

從圖1可以看出，3種方法在預(yù)測時間方面也表現(xiàn)出明顯的差異，設(shè)計方法平均每個運動員有氧耐力訓(xùn)練心率負(fù)荷預(yù)測時間為1.14 min，傳統(tǒng)方法1平均預(yù)測時間為5.42 min，傳統(tǒng)方法2平均預(yù)測時間為7.15 min，兩種傳統(tǒng)方法預(yù)測時間均遠(yuǎn)長于設(shè)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(yù)測精度方面，還是在預(yù)測速度方面，設(shè)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(xùn)練心率負(fù)荷預(yù)測。

5 結(jié)語

心率負(fù)荷是籃球運動員有氧耐力訓(xùn)練過程中重要的監(jiān)測指標(biāo)，其對籃球運動員有氧耐力訓(xùn)練方案的設(shè)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(shè)計了一種新的預(yù)測方法，有效提高了心率負(fù)荷預(yù)測精度和速度，為實際預(yù)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(yīng)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(shè)計方面展開深層次探究，促進(jìn)體育運動訓(xùn)練又好又快發(fā)展。