數(shù)字化體能訓(xùn)練的理念、進(jìn)展與實踐

閆 琪，廖 婷，張雨佳

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數(shù)字化體能訓(xùn)練的理念、進(jìn)展與實踐

閆 琪1，廖 婷2，張雨佳3

1.國家體育總局體育科學(xué)研究所, 北京 100061; 2. 武漢體育學(xué)院, 湖北 武漢 430079; 3. 北京體育大學(xué), 北京 100084

數(shù)字化體能訓(xùn)練是目前國際運動科學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的一個新熱點，也越來越引起國內(nèi)體育科研機構(gòu)的重視。數(shù)字化體能訓(xùn)練是應(yīng)用現(xiàn)代科技方法在運動員進(jìn)行體能訓(xùn)練的過程中通過實時測量的數(shù)據(jù)來監(jiān)控訓(xùn)練質(zhì)量，并根據(jù)數(shù)據(jù)對體能訓(xùn)練過程實施調(diào)整的一種訓(xùn)練方式。數(shù)字化體能訓(xùn)練是一個雙向調(diào)控的過程，對于提高單位時間內(nèi)的訓(xùn)練效率，提升運動員訓(xùn)練動機，實現(xiàn)精英運動員的精確個性化體能訓(xùn)練都具有非常重要的意義。對數(shù)字化體能訓(xùn)練理念、國內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行了梳理，對一些主要的數(shù)字化體能訓(xùn)練方法進(jìn)行了探討，并列舉了大量精英運動員的真實案例，闡述數(shù)字化體能訓(xùn)練對于精英運動員提高體能訓(xùn)練質(zhì)量的重要作用，同時也預(yù)測數(shù)字化體能訓(xùn)練將成為體能訓(xùn)練發(fā)展的一個重要方向。

數(shù)字化體能訓(xùn)練；訓(xùn)練監(jiān)控；理念

運動訓(xùn)練過程監(jiān)控已成為運動訓(xùn)練中不可或缺的組成部分[18,21,40]。隨著科技的發(fā)展和對訓(xùn)練規(guī)律的深刻認(rèn)識，在體能訓(xùn)練過程中進(jìn)行數(shù)字化監(jiān)控越來越受到重視。國際上一些高水平運動隊和精英運動員已經(jīng)率先實現(xiàn)或部分實現(xiàn)了體能訓(xùn)練的數(shù)字化[18,21,23,37,40,54]。數(shù)字化體能訓(xùn)練（Digital-based Performance Training，DBPT）目前已經(jīng)成為國際運動科學(xué)關(guān)注的熱點，許多國外運動科學(xué)研究人員都在致力于此方面的研究。在我國一些體育科研機構(gòu)也開始關(guān)注此領(lǐng)域的發(fā)展，北京市體育科學(xué)研究所于2016年備戰(zhàn)里約奧運會期間建立了國內(nèi)第一個“數(shù)字化體能訓(xùn)練實驗室”，并將數(shù)字化的理念應(yīng)用于部分精英運動員的體能訓(xùn)練。整體來看，不論國際還是國內(nèi)，此方面的研究與實踐都剛剛起步，需要不斷完善理念和思路。眾多學(xué)者認(rèn)為，數(shù)字化體能訓(xùn)練將推動體能訓(xùn)練的數(shù)據(jù)化、客觀化和精細(xì)化，將是體能訓(xùn)練未來發(fā)展的趨勢[18,21,40,54]。

1 數(shù)字化體能訓(xùn)練理念

體能訓(xùn)練可以深度挖掘人類運動的潛能，隨著數(shù)字化科技技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化體能訓(xùn)練已成為可能。數(shù)字化體能訓(xùn)練是傳統(tǒng)體能訓(xùn)練的延伸，是一種訓(xùn)練的理念和具體表現(xiàn)方式，并不能取代傳統(tǒng)體能訓(xùn)練的體系、理論和方法。數(shù)字化體能訓(xùn)練是應(yīng)用現(xiàn)代科技方法在運動員進(jìn)行體能訓(xùn)練的過程中通過實時測量的數(shù)據(jù)來監(jiān)控訓(xùn)練質(zhì)量，并根據(jù)數(shù)據(jù)對體能訓(xùn)練過程實施調(diào)整的一種訓(xùn)練方式。數(shù)字化體能訓(xùn)練是一個雙向調(diào)控的過程，對于提高單位時間內(nèi)的訓(xùn)練效率，實現(xiàn)精英運動員的精確個性化體能訓(xùn)練，都具有非常重要的意義。

體能訓(xùn)練的數(shù)字化呈現(xiàn)并不是新鮮事物，運動科學(xué)一部分功能就是將訓(xùn)練的過程通過數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，并歸納總結(jié)為規(guī)律。在競技體育中，人體運動數(shù)據(jù)的采集與分析是所有運動項目分析中不可或缺的核心。運動生理學(xué)和生物化學(xué)是對運動員的內(nèi)在負(fù)荷進(jìn)行量化，實現(xiàn)對運動員機能狀態(tài)、疲勞程度的把控；而運動訓(xùn)練學(xué)和運動生物力學(xué)是對訓(xùn)練過程中運動員的外在表現(xiàn)進(jìn)行量化，實現(xiàn)對運動員競技表現(xiàn)的管理。由于儀器設(shè)備的限制和科技水平的局限，以前很難在訓(xùn)練過程中進(jìn)行實時監(jiān)測，并即刻根據(jù)反饋信息對運動員的訓(xùn)練內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。相對而言，周期性運動的規(guī)律性更強，較容易實現(xiàn)訓(xùn)練過程中的監(jiān)控，如中長跑運動員利用心率表就可以準(zhǔn)確監(jiān)控運動員的訓(xùn)練負(fù)荷，自行車運動員可以利用心率表和功率計來監(jiān)控運動員的訓(xùn)練負(fù)荷。但體能訓(xùn)練涉及到不同的運動形式和復(fù)雜的技術(shù)動作，因此，實現(xiàn)數(shù)字化監(jiān)控更加困難。

隨著科技水平的飛速發(fā)展，測量設(shè)備越來越小型化和精密化，也為在體能訓(xùn)練過程中實現(xiàn)數(shù)字化監(jiān)控提供了硬件條件。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、壓力傳感器、加速度計、陀螺儀、無線傳輸、云計算等技術(shù)已經(jīng)從軍事和工業(yè)轉(zhuǎn)化成運動測量設(shè)備，可以便捷、精確地對運動員的各種運動形式、運動數(shù)據(jù)進(jìn)行捕捉和采集，并通過高度集成的軟件系統(tǒng)對海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理和分析，實現(xiàn)實時反饋。這種數(shù)字化體能訓(xùn)練的理念，可以對教練員和運動員雙方都產(chǎn)生增強反饋機制。一方面，教練員可以利用實時監(jiān)控的數(shù)據(jù)來更精確地指導(dǎo)運動員，甚至更合理地調(diào)整訓(xùn)練計劃，提高訓(xùn)練效果[18,21,40]；另一方面，運動員也可以通過這些直觀的數(shù)據(jù)進(jìn)一步激發(fā)自身的潛能，提高運動表現(xiàn)[40]。這種增強反饋的形式有可能會提高運動員的內(nèi)在動機和產(chǎn)生更佳的神經(jīng)肌肉適應(yīng)性。有研究表明，采用實時反饋的數(shù)字化訓(xùn)練方法，在訓(xùn)練負(fù)重深蹲跳的過程中提供即時反饋，可以顯著地增強運動員跳躍和沖刺的運動表現(xiàn)[23,37]。

2 我國當(dāng)前數(shù)字化體能訓(xùn)練發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)的一些科研機構(gòu)和學(xué)者也已經(jīng)關(guān)注數(shù)字化體能訓(xùn)練的進(jìn)展和實踐。目前，國家體育總局體育科學(xué)研究所、上海體育學(xué)院、國家體育總局訓(xùn)練局、國家體育總局奧林匹克體育中心等眾多體育機構(gòu)都在關(guān)注和籌劃“數(shù)字化體能訓(xùn)練中心”或“數(shù)字化體能訓(xùn)練實驗室”的建設(shè)。北京市體育科學(xué)研究所2016年6月建立了國內(nèi)第一個“數(shù)字化體能訓(xùn)練實驗室”，應(yīng)用世界先進(jìn)的運動科學(xué)與體能訓(xùn)練理念，通過自主研發(fā)的體能訓(xùn)練管理平臺可以實現(xiàn)運動員在體能訓(xùn)練中的狀態(tài)評估、訓(xùn)練質(zhì)量實時監(jiān)控、關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集、訓(xùn)練信息分析等功能。數(shù)字化體能實驗室應(yīng)用Omegawave競技狀態(tài)綜合評價系統(tǒng)、EliteForm爆發(fā)力監(jiān)控系統(tǒng)、Gymaware爆發(fā)力測試和監(jiān)控系統(tǒng)、Firstbeat心率監(jiān)控系統(tǒng)等多種先進(jìn)的數(shù)字化體能訓(xùn)練設(shè)備，實現(xiàn)了對體能訓(xùn)練質(zhì)量的精確量化分析和評價。這些儀器設(shè)備都是國際新近應(yīng)用的主流數(shù)字化體能訓(xùn)練設(shè)備，目前國際上發(fā)表的很多相關(guān)論文均是應(yīng)用這些設(shè)備進(jìn)行的研究。

在備戰(zhàn)2016年里約奧運會和2017年全運會期間，多名精英運動員在數(shù)字化體能訓(xùn)練實驗室進(jìn)行了體能訓(xùn)練。通過數(shù)字化設(shè)備的應(yīng)用與數(shù)字化體能訓(xùn)練方法的實踐，提高了體能訓(xùn)練的效率，大多數(shù)運動員均取得不錯的訓(xùn)練效果，在奧運會和全運會上取得優(yōu)異成績。與此同時，實驗室工作團(tuán)隊發(fā)表了多篇數(shù)字化體能訓(xùn)練的相關(guān)論文。樊云彩和閆琪利用心率變異性分析和疲勞監(jiān)測系統(tǒng)對花樣游泳運動員體能訓(xùn)練負(fù)荷進(jìn)行了監(jiān)控研究[7]；李曉彤和閆琪對First beat心率變異性監(jiān)控系統(tǒng)在優(yōu)秀摔跤運動員賽前訓(xùn)練及恢復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究[3]；樊云彩和王曉坤對花樣游泳運動員間歇性無氧耐力專項體能訓(xùn)練負(fù)荷的實時監(jiān)控進(jìn)行了研究[4]。

2018年5月，北京市體育科學(xué)學(xué)會主辦的第八屆北京體能大會的主題是“數(shù)字化體能訓(xùn)練”，邀請國內(nèi)外多名專家圍繞數(shù)字化體能訓(xùn)練進(jìn)行研討，參會學(xué)者達(dá)到500人，在國內(nèi)推動了數(shù)字化體能訓(xùn)練的發(fā)展，這充分說明數(shù)字化體能訓(xùn)練已成為眾多體能從業(yè)人員重點關(guān)注的一個發(fā)展方向。

3 國際數(shù)字化體能訓(xùn)練發(fā)展現(xiàn)狀及主要技術(shù)應(yīng)用

近年來，國際上許多學(xué)者都致力于數(shù)字化體能訓(xùn)練的研究，認(rèn)為使用數(shù)字化的技術(shù)手段對運動隊或個體運動員實施監(jiān)控，可有助于觀察運動員對訓(xùn)練課的反應(yīng)，確定運動員疲勞程度，從而對訓(xùn)練計劃進(jìn)行適時的調(diào)整，以減少過度訓(xùn)練和損傷風(fēng)險[40]。數(shù)字化體能訓(xùn)練能夠監(jiān)控運動員在一次訓(xùn)練課中的急性反應(yīng)和長期訓(xùn)練過程中的慢性適應(yīng)，密切關(guān)注運動疲勞的產(chǎn)生以避免出現(xiàn)過度訓(xùn)練，保證根據(jù)預(yù)期訓(xùn)練目標(biāo)設(shè)置的訓(xùn)練負(fù)荷不超過運動員所能承受的范圍，并將訓(xùn)練實況及時反饋給教練員和運動員，促進(jìn)運動員訓(xùn)練的積極性，從而提升訓(xùn)練效率。早在19世紀(jì)，就已經(jīng)有田徑和游泳教練員通過手動記錄訓(xùn)練日記的方式對運動員日常訓(xùn)練和競技比賽的情況進(jìn)行實施監(jiān)控，并以此對運動員身體狀態(tài)和競技水平進(jìn)行量化和分析[15]，這為日后數(shù)字化體能訓(xùn)練的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。目前，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)對運動員體能訓(xùn)練過程實施監(jiān)控已逐漸成為運動員競技訓(xùn)練中不可或缺的重要組成部分，特別是在精英運動員的體能訓(xùn)練過程中，不進(jìn)行數(shù)字化體能監(jiān)控的現(xiàn)象十分罕見，并且精英運動員體能監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜性和投入成本正在與日俱增[40]。數(shù)字化訓(xùn)練趨勢已經(jīng)促使當(dāng)代教練員將制定訓(xùn)練計劃的主要依據(jù)從個人記憶、經(jīng)驗和觀點等主觀判斷逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸嵱?xùn)練負(fù)荷數(shù)據(jù)的客觀分析結(jié)論[54]。許多現(xiàn)代化訓(xùn)練理論與監(jiān)控技術(shù)也因“數(shù)字化”技術(shù)應(yīng)運而生，如訓(xùn)練窗理論、基于速度的力量訓(xùn)練法、高強度間歇耐力訓(xùn)練的實時訓(xùn)練負(fù)荷分析、基于心率變異性（HRV）的競技狀態(tài)監(jiān)控、基于神經(jīng)肌肉功能的競技狀態(tài)監(jiān)控等。

數(shù)字化體能訓(xùn)練的實現(xiàn)離不開精密的數(shù)字化技術(shù)和設(shè)備，通過對國內(nèi)外相關(guān)理論研究與實際應(yīng)用的整理，以及數(shù)字化體能實驗室在訓(xùn)練實踐中的應(yīng)用經(jīng)驗，本研究認(rèn)為，目前已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可的數(shù)字化體能訓(xùn)練技術(shù)主要集中在運動能力測量和力量與爆發(fā)力訓(xùn)練、神經(jīng)反應(yīng)速度訓(xùn)練、高強度間歇耐力訓(xùn)練等訓(xùn)練方法的實時監(jiān)控，以及運動員競技狀態(tài)評價和大數(shù)據(jù)平臺管理等方面。

3.1 力量訓(xùn)練的數(shù)字化監(jiān)控

力量訓(xùn)練是體能訓(xùn)練的重要內(nèi)容之一。由于力量和速度之間呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此，通過在訓(xùn)練過程中對速度的測量，可以實現(xiàn)最大力量的預(yù)測，也可以監(jiān)控基礎(chǔ)力量訓(xùn)練、爆發(fā)力訓(xùn)練和離心力量訓(xùn)練的質(zhì)量，明顯提高力量訓(xùn)練的效果[20,22,30,31,32,44,48,49]。

隨著數(shù)字化體能訓(xùn)練理念和測試技術(shù)的發(fā)展，一些學(xué)者提出了基于速度的力量訓(xùn)練方法（VBT），這種方法是在訓(xùn)練中利用實時監(jiān)控的杠鈴移動速度來更加精確地控制運動員的訓(xùn)練負(fù)荷，是一種更優(yōu)于傳統(tǒng)基于最大力量的訓(xùn)練負(fù)荷調(diào)節(jié)方式。Mladen Jovanovi?等[23]在一篇研究中指出了關(guān)于VBT在實際中應(yīng)用的領(lǐng)域：為運動員建立速度-負(fù)荷的訓(xùn)練原則、預(yù)測和監(jiān)控運動員最大力量的變化、控制疲勞對力量訓(xùn)練效果的影響、描述訓(xùn)練負(fù)荷以及在特定訓(xùn)練中提供實時的運動表現(xiàn)反饋等。并得出結(jié)論：線性傳感器是幫助體能教練監(jiān)測和優(yōu)化力量訓(xùn)練計劃的可靠而有效的工具。VBT憑借其獨特的優(yōu)勢，在一些運動項目訓(xùn)練中的應(yīng)用已經(jīng)取得了積極的效果。Mann, Bryan J等[37]在一項關(guān)于大學(xué)橄欖球運動的研究中發(fā)現(xiàn)，VBT可在日常訓(xùn)練中識別出運動員肌肉能力的波動情況，將訓(xùn)練負(fù)荷與相應(yīng)的訓(xùn)練目標(biāo)相匹配，同時作為訓(xùn)練質(zhì)量的激勵工具，可使橄欖球運動員的力量得到明顯改善，這對于提高運動員的場上表現(xiàn)具有重要意義。還有研究指出，力量訓(xùn)練中動作平均速度的下降表明神經(jīng)肌肉疲勞的產(chǎn)生，可看作是運動疲勞的“指示標(biāo)”[28,35]。另外，對某一項力量練習(xí)的重復(fù)監(jiān)測還可用于評估運動員的代謝壓力，這可以通過血氨或是血乳酸的濃度進(jìn)行測定[40]?？杀銛y穿戴并基于智能手機平臺的高新技術(shù)更使得力量訓(xùn)練的數(shù)字化監(jiān)控在可靠、可信且準(zhǔn)確度高的基礎(chǔ)上增加了實用性與便利性[12]。

3.1.1 基于力速曲線的遞增負(fù)荷最大力量測試

最大肌力數(shù)據(jù)是競技體育中常用的體能指標(biāo)。如果應(yīng)用增加負(fù)荷的方式直接測量運動員的最大肌力，會存在較高的風(fēng)險，特別是對于存在傷病或者有身體功能障礙的運動員，而精英運動員往往都存在傷病問題?；诹λ偾€的遞增負(fù)荷最大力量測試則很好地規(guī)避了損傷風(fēng)險，用4~6次遞增負(fù)荷的動作速度就可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測出運動員的最大力量。Izquierdoetal[31]的研究表明，平均速度是個非常穩(wěn)定的測量方法，而且杠鈴平均速度與1RM的百分比有著高度的相關(guān)性。由于負(fù)荷和速度有高度的負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此，可以用線性回歸的統(tǒng)計方法預(yù)測出運動員的最大肌力。

圖1是一名古典式摔跤運動員基于力速曲線的遞增負(fù)荷最大臥推力量測試的數(shù)據(jù)與曲線。運動員進(jìn)行了40 kg、 60 kg、80 kg、90 kg和100 kg5個重量的遞增負(fù)荷測試，在40 kg時杠鈴平均移動速度為1.09 m/s（＞1 m/s），隨杠鈴重量增加平均速度逐漸下降，當(dāng)杠鈴重量達(dá)到100 kg時，平均移動速度為0.37 m/s（＜0.5 m/s）。此時，通過力速曲線就可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測出這名運動員的1RM負(fù)荷為124.2±3.9 kg，同時還可以推算出運動員進(jìn)行臥推爆發(fā)力練習(xí)的最佳負(fù)荷是67.5 kg，在這個負(fù)荷下，運動員的力量與速度的乘積達(dá)到峰值534 W。相較于用杠鈴直接進(jìn)行1RM的測試方法，通過遞增負(fù)荷力量測試教練員可以獲得大量重要的直觀訓(xùn)練信息，更為安全、高效。

圖1 一名古典式摔跤運動員基于力速曲線的遞增負(fù)荷最大臥推力量測試

Figure 1. Progressive 1RM Bench Press Test Based on the Force Velocity Curvefor a Greco-roman Wrestler

3.1.2 基于平均速度的力量訓(xùn)練

深蹲、臥推、臥拉都是競技體育非常重要的基礎(chǔ)力量練習(xí)，在確定練習(xí)的負(fù)荷時一般采用最大肌力（1RM）的百分比方式。有研究證明[23]，運動員的1RM經(jīng)常會出現(xiàn)波動，波動的范圍會達(dá)到1RM數(shù)值的±18%。那么，按照最初測試的1RM來進(jìn)行百分推算就存在較大誤差，選擇的負(fù)荷會不準(zhǔn)確。圖2是一名橄欖球運動員在一周內(nèi)臥推1RM數(shù)值的變化示意圖[4]。

正因如此，基于速度的力量訓(xùn)練是基于速度與負(fù)荷之間始終保持的嚴(yán)格負(fù)相關(guān)關(guān)系，顯然更加合理。教練員可以通過線性位置傳感器裝置在每節(jié)訓(xùn)練課的關(guān)鍵練習(xí)中測量杠鈴桿的平均速度來監(jiān)控運動員的訓(xùn)練質(zhì)量[23,37]。圖3是不同目的力量練習(xí)與速度之間的對應(yīng)關(guān)系[23]。

在基于速度的力量訓(xùn)練中，運動員每一次推起杠鈴的速度都要以自身能夠完成的最大速度去進(jìn)行，直到力竭，一般最后一次推起的平均速度應(yīng)低于0.3 m/s[23]。表1是一名籃球運動員以基于速度的力量訓(xùn)練方式實際完成3組90 kg臥推的平均速度，每組最后一次推起的平均速度在0.2~0.24 m/s之間。這種訓(xùn)練每次都能引導(dǎo)運動員達(dá)到當(dāng)前狀態(tài)下的最大速度能力，直到把極限能力逐漸發(fā)揮出來。而且運動員始終能夠看到自己完成的推起速度，通過增強反饋的方式來激發(fā)自身的潛能，從而提高訓(xùn)練效率。

圖2 1RM隨運動員狀態(tài)出現(xiàn)波動的案例[4]

Figure 2. A Case of the fluctuation of 1RM Test Results

圖3 不同目的力量練習(xí)與速度之間的對應(yīng)關(guān)系[23]

Figure 3. Corresponding Relation between the Strength and Velocity Exercise with Different Aims

表1 基于速度訓(xùn)練的3組90 kg臥推的平均速度

Table 1 The Mean Speed of the 3-sets 90kg Bench Press with Velocity-based Training (m/s)

3.1.3 基于最大速度（Peak Speed）的爆發(fā)力訓(xùn)練

爆發(fā)力訓(xùn)練是力量訓(xùn)練中的重點，奧林匹克舉及其變形練習(xí)方式（高抓、高翻等）是發(fā)展全身爆發(fā)力的最佳練習(xí)方式。爆發(fā)力訓(xùn)練主要監(jiān)控動作過程中的最大速度。每次完成練習(xí)后，都可以通過顯示屏直接看到此次練習(xí)的最大速度，體能教練可以給運動員每次訓(xùn)練確定一個目標(biāo)值，觀察運動員每次練習(xí)質(zhì)量。這樣的增強反饋方式可以不斷激勵運動員挖掘自身潛能，提高每次爆發(fā)力動作的最大輸出功率。

圖4是一名男子自由式摔跤運動員在備戰(zhàn)第十三屆全運會期間高翻練習(xí)最大爆發(fā)力的監(jiān)控數(shù)據(jù)。在為期6周的爆發(fā)力訓(xùn)練階段，應(yīng)用基于最大速度的爆發(fā)力訓(xùn)練方式，每次監(jiān)控和反饋運動員的最大功率，并以運動員之前達(dá)到的最大功率為目標(biāo)值，激勵運動員達(dá)到甚至超過目標(biāo)值。目標(biāo)值隨著運動員能力提高也不斷提高，引導(dǎo)運動員充分調(diào)動身體各系統(tǒng)，發(fā)射更強的神經(jīng)沖動來完成爆發(fā)力動作。實踐表明，通過這種訓(xùn)練方式在6周內(nèi)使運動員的高抓功率得到了持續(xù)提高。

圖4 摔跤運動員張**高抓最大功率變化趨勢

Figure 4. The Max Power Trend of Change for the Wrestler “Zhang”

3.1.4 離心力量訓(xùn)練監(jiān)控

離心力量不僅可以提升運動員的運動表現(xiàn)，而且可以防止運動損傷[16,26,52,57]。采用飛輪訓(xùn)練器進(jìn)行離心訓(xùn)練，并配合藍(lán)牙傳輸?shù)膽?yīng)用程序?qū)τ?xùn)練效果進(jìn)行實時監(jiān)控，也逐漸在數(shù)字化體能訓(xùn)練中占據(jù)重要地位。Marotoizquierdo S等[38]在一篇研究中已經(jīng)證實，與進(jìn)行傳統(tǒng)力量訓(xùn)練相比，使用飛輪訓(xùn)練器進(jìn)行離心力量訓(xùn)練后，運動員的肌肉圍度和功能性力量出現(xiàn)明顯改善，具體表現(xiàn)在向心與離心力量、肌肉爆發(fā)力、肌肉圍度、縱跳高度和奔跑速度等方面。這在另一篇Norrbrand L等[46]所做的研究中也得到了類似的結(jié)論，他們同時還發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行飛輪訓(xùn)練器離心負(fù)荷訓(xùn)練時與進(jìn)行傳統(tǒng)力量訓(xùn)練時，前者的目標(biāo)訓(xùn)練肌群肌電圖活躍程度遠(yuǎn)高于后者。另外，也有研究指出，肌肉的發(fā)力率和最大自主收縮能力在經(jīng)過離心訓(xùn)練后也獲得顯著改善，這可能與離心力量訓(xùn)練相比于傳統(tǒng)力量訓(xùn)練能夠帶來更多的機械壓力有關(guān)[9]。最重要的是，在使用飛輪訓(xùn)練器進(jìn)行離心訓(xùn)練的過程中，可通過顯示器對實時的訓(xùn)練效果數(shù)據(jù)進(jìn)行直接反饋，使教練員和運動員能在第一時間掌握訓(xùn)練實況，從而激勵運動員更好地完成訓(xùn)練。

研究證明，應(yīng)用飛輪式離心訓(xùn)練臺可以對運動員進(jìn)行多種動作的離心練習(xí)，運動員在進(jìn)行向心用力收縮后，立即轉(zhuǎn)化為離心收縮，讓目標(biāo)肌肉逐漸適應(yīng)離心的用力方式，從而提高肌肉離心能力[28,35]。如果運動員能夠很好地進(jìn)行離心方式用力，離心力量可以高出向心力量20%~30%[28]。利用離心訓(xùn)練臺，在一組練習(xí)中運動員目標(biāo)肌肉的向心和離心用力方式都可以得到充分練習(xí)。

圖5和圖6是兩名運動員在離心訓(xùn)練臺上完成的深蹲力量練習(xí)數(shù)據(jù)和圖示，褐色柱條顯示的是向心力量，褐色柱條顯示的離心力量。圖5顯示這名運動員最大向心功率為789 W，最大離心功率為1 061 W，最大離心功率超過最大向心功率34%，很好地達(dá)到了訓(xùn)練要求。反之，圖6顯示另外一名運動員最大向心功率為695 W，最大離心功率為608 W，最大離心功率低于最大向心功率13%，因此可判斷這名運動員目標(biāo)肌肉的離心能力不足，需要進(jìn)行更多的離心練習(xí)。

3.1.5 基于速度的力量訓(xùn)練應(yīng)用案例

2017年冬訓(xùn)期間，對10名古典式摔跤運動員隨機進(jìn)行分組，5名運動員在北京市體育科學(xué)研究所的數(shù)字化體能訓(xùn)練實驗室應(yīng)用數(shù)字化設(shè)備和監(jiān)控方法進(jìn)行力量訓(xùn)練，在進(jìn)行力量訓(xùn)練時應(yīng)用基于平均速度的力量訓(xùn)練方法，在進(jìn)行爆發(fā)力訓(xùn)練時應(yīng)用基于最大速度的監(jiān)控與反饋。另外5名運動員進(jìn)行傳統(tǒng)力量訓(xùn)練，訓(xùn)練計劃一致。在8周訓(xùn)練前后進(jìn)行重復(fù)測試，觀察運動員訓(xùn)練效果。同組訓(xùn)練前后應(yīng)用配對檢驗進(jìn)行統(tǒng)計分析，組間應(yīng)用獨立樣本檢驗進(jìn)行統(tǒng)計分析。表2中的數(shù)據(jù)顯示：8周訓(xùn)練前后進(jìn)行數(shù)字化訓(xùn)練組各項測試數(shù)據(jù)均存在顯著性差異（＜0.05）和非常顯著性差異（＜0.01）；而傳統(tǒng)力量訓(xùn)練組只在臥推和深蹲測試數(shù)據(jù)中出現(xiàn)顯著性差異；數(shù)字化訓(xùn)練組與傳統(tǒng)訓(xùn)練組在1RM深蹲、1RM高抓和優(yōu)勢側(cè)單臂爆發(fā)力下拉測試數(shù)據(jù)方面存在非常顯著性差異（＜0.01）。從統(tǒng)計結(jié)果可以看出，應(yīng)用數(shù)字化體能訓(xùn)練相比傳統(tǒng)體能訓(xùn)練有明顯優(yōu)勢，特別是在爆發(fā)力訓(xùn)練方面優(yōu)勢更加明顯。

圖5 離心能力明顯高出向心功率的示例

Figure 5. A Case of Eccentric Ability is Definitely Higher than Concentric Ability

圖6 離心能力明顯低于向心功率的示例

Figure 6. A Case of Eccentric Ability is Definitely Lower than Concentric Ability

表2 古典式摔跤運動員8周數(shù)字化體能訓(xùn)練后效果對比

Table 2 The Comparison of Pretest with Post-test Results with 8-weeks Digital-Based Performance Training for the Wrestlers

注：* 表示與本組冬訓(xùn)前數(shù)據(jù)相比有顯著性差異（＜0.05），**與本組冬訓(xùn)前數(shù)據(jù)相比有非常顯著性差異（＜0.01），※※與傳統(tǒng)訓(xùn)練組訓(xùn)練后數(shù)據(jù)相比有非常顯著性差異（＜0.01）。

3.2 速度相關(guān)的數(shù)字化監(jiān)控

3.2.1 反應(yīng)式動作速度訓(xùn)練監(jiān)控

在許多運動項目中，動作速度都是獲勝的關(guān)鍵。動作速度是由神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉系統(tǒng)的功能共同決定的。在體能訓(xùn)練中可以通過視覺、聽覺等信號刺激，配合設(shè)定好的或隨機的動作來對運動員反應(yīng)式動作速度能力進(jìn)行訓(xùn)練。有研究應(yīng)用視覺頻閃技術(shù)對提高冰球運動員的動作速度和技巧都產(chǎn)生積極影響[42]。有學(xué)者用Fitlight Trainer反應(yīng)燈系統(tǒng)對跆拳道運動員進(jìn)行精確的快速踢腿動作測試和訓(xùn)練[17]。

應(yīng)用Fitlight Trainer反應(yīng)燈系統(tǒng)對4名拳擊運動員進(jìn)行4周的反應(yīng)式動作速度訓(xùn)練，將8盞靈敏燈固定在墻上，每2盞燈之間閃爍的間隔為1 s，每周訓(xùn)練2次，每次要求運動員在60 s內(nèi)完成60次出拳的快速反應(yīng)動作，如果判斷正確并動作速度能夠達(dá)到要求，則指示燈熄滅，記為正確次數(shù)，如果在規(guī)定時間內(nèi)沒有達(dá)到要求的動作速度，記為漏掉一次，系統(tǒng)自動記錄完成情況。圖7是4周訓(xùn)練效果示意圖，通過對拳擊運動員專項出拳動作的反應(yīng)和速度訓(xùn)練，運動員的成功率逐步提升，錯過或漏掉的次數(shù)明顯減少，說明運動員的神經(jīng)反應(yīng)速度能力得到提高。

3.2.2 Ploymatric訓(xùn)練監(jiān)控

在Ploymatric訓(xùn)練中，觸地時間是非常重要的一個監(jiān)測指標(biāo)[2,14,25,39,45,58]。許多爆發(fā)式的運動項目腳觸地的時間非常短，一般在180 ms以內(nèi)，因此，在進(jìn)行Ploymatric訓(xùn)練時要重點關(guān)注運動員從跳箱落地的觸地時間[2,18,45,58]。以往測量運動員觸地時間只能在實驗室利用測力臺進(jìn)行，目前應(yīng)用帶有壓力傳感器的縱跳墊或光學(xué)設(shè)備都可以方便地進(jìn)行測量，顯示運動員每次觸地時間。對于運動員調(diào)動自身潛能、提高動作質(zhì)量都有積極作用，并可以明顯地提高運動員的訓(xùn)練質(zhì)量。

一名女子跳臺跳水運動員進(jìn)行了為期4周的跳深訓(xùn)練，每周進(jìn)行2次練習(xí)，跳臺高度為45 cm，每次4組，每組6次，過程應(yīng)用Newton縱跳墊進(jìn)行觸地時間的實時監(jiān)控，讓運動員每次都可以觀察到自己的觸地時間，教練員同時對運動員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。圖8和表3顯示的是進(jìn)行4周的Ploymatric訓(xùn)練時每次觸地時間的示意圖和均值數(shù)據(jù)，可以看出，通過數(shù)字化監(jiān)控和增強反饋的方式，運動員觸地時間逐漸下降，第4周的觸地時間與第1周相比有非常顯著性的變化（＜0.01）。

圖7 拳擊運動員4周反應(yīng)式動作速度訓(xùn)練效果

Figure 7. The Effect of 4-weeks Reaction Speed Training for the Boxer

圖8 一名女子跳水運動員4周Ploymatric訓(xùn)練觸地時間分布示意圖

Figure 8. The Time Distribution of the Ground Contact during 4-weeks Ploymatric Training for A Female Diver

表3 一名女子跳水運動員4周Ploymatric訓(xùn)練觸地時間

Table 3 The Results of the Ground Contact during 4-weeks Ploymatric Training for A Female Diver （ms）

注：**與第1周相比有非常顯著性差異，＜0.01。

3.3 耐力訓(xùn)練的數(shù)字化監(jiān)控

耐力訓(xùn)練分為基礎(chǔ)有氧耐力、無氧耐力和高強度間歇耐力。不論哪種耐力訓(xùn)練都會對機體帶來刺激，從而產(chǎn)生一定的生理反應(yīng)。對這些生理反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控通常能夠反應(yīng)個體的訓(xùn)練負(fù)荷強度和量度。進(jìn)行有氧耐力訓(xùn)練可以采用跑步機、功率自行車、攀爬機等周期性練習(xí)方式，也可以通過力量循環(huán)的非周期性方式來進(jìn)行。在無氧耐力和高強度間歇耐力訓(xùn)練時，運動員身體內(nèi)會產(chǎn)生大量乳酸，因此，除了對距離、速度、心率監(jiān)控以外，還可以通過訓(xùn)練后血乳酸的測試來監(jiān)控訓(xùn)練強度[40]。高強度間歇耐力訓(xùn)練是格斗項目和同場競技球類項目的主要耐力表現(xiàn)方式，也是這些項目運動員體能訓(xùn)練中進(jìn)行數(shù)字化監(jiān)控的重點[11,19,34,36,53,56]。

周期性練習(xí)方式可以監(jiān)控運動員的完成距離、速度和過程中的心率及其衍生指標(biāo)訓(xùn)練沖量（Training Impulse，TRIMP）、訓(xùn)練效果（Training Effect, TE）、運動后過量氧耗（Excess Post-exercise Oxygen Consumption，EPOC），非周期性的練習(xí)方式主要監(jiān)控運動員過程中的心率及其衍生指標(biāo)，有助于教練員和運動員在訓(xùn)練過程中隨時觀察訓(xùn)練效果并實時進(jìn)行調(diào)控，盡可能將心率控制在目標(biāo)心率區(qū)間內(nèi)，有效增強對訓(xùn)練過程的掌控，提高訓(xùn)練質(zhì)量。

Banister提出了基于訓(xùn)練期間平均心率占心率儲備百分比來量化訓(xùn)練負(fù)荷的方法，即訓(xùn)練沖量的概念。訓(xùn)練沖量能夠反映運動過程中心率反應(yīng)的總體情況，訓(xùn)練沖量值隨著運動時間的增加而增加，其增長速度則由運動強度決定，并且隨著運動強度的增加呈指數(shù)型增長，是分析特定練習(xí)的訓(xùn)練負(fù)荷較為理想的方法[10,55]。

運動后過量氧耗值能夠在一定程度上反映運動對機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)所造成的影響。過量氧耗是由于運動后能量代謝率未恢復(fù)到運動前水平造成的，是指恢復(fù)期機體的耗氧量水平高于運動前耗氧量水平的現(xiàn)象。過量氧耗值隨著運動強度的增加而呈指數(shù)型增長，當(dāng)運動強度低于無氧閾時不再增長，并且隨著運動強度的降低而呈下降趨勢[33]。

訓(xùn)練效果是由過量氧耗值衍生而來的評分指標(biāo)，其評分代表訓(xùn)練對有氧能力產(chǎn)生的影響。評分?jǐn)?shù)值介于1~5：分值1.0~1.9代表較輕松的恢復(fù)性運動；2.0~2.9代表訓(xùn)練能夠起到保持運動能力的作用；3.0~3.9代表訓(xùn)練能夠使有氧運動能力得到改善；4.0~4.9代表有氧運動能力能夠得到很大改善；5.0則表明訓(xùn)練負(fù)荷超出可承受范圍，有導(dǎo)致過度訓(xùn)練的風(fēng)險。

圖9是對一名國級的女子拳擊運動員高強度間歇訓(xùn)練課的心率監(jiān)控數(shù)據(jù)圖，紅色區(qū)域代表運動員心率超過自身最大心率90%的時間段，心率數(shù)據(jù)同步投射到墻壁上的顯示屏上，教練員和運動員隨時可以看到自己的心率，如果運動員的主觀努力程度下降，會反映出心率降低，教練員可以用語言激勵或者提高練習(xí)強度來調(diào)控運動員的心率，使運動員的心率能夠更多地出現(xiàn)在靶心率區(qū)，達(dá)到更好的訓(xùn)練效果。

圖9 一名女子拳擊運動員體能訓(xùn)練課心率監(jiān)控

Figure 9. The Heart Rate Monitoring of A Female Boxer on a Strength Training Program

表4是一名男子柔道運動員4周5×30 s高強度間歇攀爬機訓(xùn)練監(jiān)控數(shù)據(jù)。隨著運動員攀爬機總高度的提高，運動員的訓(xùn)練效果評價值、訓(xùn)練沖量值、血乳酸等指標(biāo)都成正相關(guān)上升趨勢。這些數(shù)據(jù)可以很好地反映運動員對高強度間歇能力的適應(yīng)程度。

表4 一名柔道運動員4周5×30 s高強度間歇攀爬機耐力訓(xùn)練監(jiān)控

Table 4 The Monitoring of 4-weeks 5*30s HIIT on Climbing Endurance for a Judoka

4 體能狀態(tài)的數(shù)字化監(jiān)控與數(shù)據(jù)平臺管理

4.1 體能狀態(tài)的數(shù)字化監(jiān)控

4.1.1 基于神經(jīng)傳導(dǎo)速度和心電圖的體能狀態(tài)監(jiān)控

運動員的體能狀態(tài)會受到中樞神經(jīng)機能狀況（CNS）、心臟功能（身體疲勞和恢復(fù)狀況）能量代謝系統(tǒng)、植物神經(jīng)系統(tǒng)等多因素的影響[5,13,15]。目前科技的發(fā)展已經(jīng)支持通過無創(chuàng)的測量方式快速獲取多項生物學(xué)參數(shù)，并對運動員的機能和體能狀態(tài)作出實時的綜合性診斷和評估，為教練員安排訓(xùn)練計劃及賽前準(zhǔn)備提供參考[40]。同時，測試結(jié)果可通過云儲存和大數(shù)據(jù)分析等科技手段，實現(xiàn)團(tuán)隊成員通過移動終端進(jìn)行測試和查看結(jié)果，并同時對多名運動員的體能狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

這種無創(chuàng)、快捷的體能狀態(tài)監(jiān)控方法，為應(yīng)用“訓(xùn)練窗”理論、實現(xiàn)精英運動員的個性化體能訓(xùn)練提供了可能[5,13,50]。圖10是應(yīng)用Omegawave競技狀態(tài)診斷系統(tǒng)對一名自由式摔跤運動員進(jìn)行長期跟蹤的監(jiān)控界面，反映了運動員在一個訓(xùn)練階段中競技狀態(tài)的變化。在體能訓(xùn)練或?qū)ｍ椨?xùn)練前首先對運動員進(jìn)行競技狀態(tài)診斷，觀察運動員目前的耐力、爆發(fā)力&速度、力量、協(xié)調(diào)能力&技巧4個訓(xùn)練窗口，如果某個窗口分值低于3分，那么應(yīng)避免運動員進(jìn)行此方面的訓(xùn)練。例如，運動員Omegawave評分中爆發(fā)力&速度窗口評分低于3分，此時如果對運動員進(jìn)行高強度的爆發(fā)力和速度訓(xùn)練，訓(xùn)練效果不僅不佳，而且存在較高的運動損傷風(fēng)險。此時建議教練員暫停進(jìn)行爆發(fā)力和速度的訓(xùn)練，對與爆發(fā)力和速度能力相關(guān)的生理系統(tǒng)進(jìn)行主動的調(diào)節(jié)與恢復(fù)，改進(jìn)此方面的競技狀態(tài)，然后再進(jìn)行此窗口相關(guān)的運動能力訓(xùn)練。通過系統(tǒng)檢測和數(shù)字化的直觀呈現(xiàn)，可以精確把控運動員的競技狀態(tài)，提高訓(xùn)練效率，避免過度疲勞和運動損傷。

圖10 一名自由式摔跤運動員階段訓(xùn)練競技狀態(tài)監(jiān)控

Figure 10 . The Performance Monitoring of A Female Boxer on the Stage

圖11是一名自由式摔跤運動員在進(jìn)行150 s的-140°超低溫冷療前后，應(yīng)用Omegawave競技狀態(tài)診斷系統(tǒng)對其進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控。從表5和圖11中的數(shù)據(jù)可以看出，冷療后反映運動員的競技狀態(tài)的多項指標(biāo)都有所提高，安靜心率由 73次/min下降到58次/min，心功能儲備和適應(yīng)程度評分都由3分恢復(fù)到7分（7分為滿分），壓力恢復(fù)指數(shù)由2分恢復(fù)到6分（7分為滿分）。通過這種直觀的數(shù)字，教練員可以實時、清晰地觀察到運動員的恢復(fù)情況。這種動態(tài)監(jiān)測運動員競技狀態(tài)的方式已經(jīng)被越來越多地應(yīng)用到精英運動員的體能訓(xùn)練中，目前，美國和歐洲許多自行車、鐵人三項、綜合格斗、籃球等項目的眾多職業(yè)運動員都在采用這種競技狀態(tài)監(jiān)控方法進(jìn)行系統(tǒng)評測，在我國國家游泳隊、國家摔跤隊等優(yōu)秀運動隊中也在進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用。

表5 一名自由式摔跤運動員通過150 s超低溫冷凍恢復(fù)后Omegawave相關(guān)指標(biāo)的變化

Table 5 The Related Index of Change by Omegawave Through 150s Cryotherapy Recovery for a Free-style Wrestler

Figure 11. The Related Index of Change by Omegawave Through 150s Cryotherapy Recovery for a Free-style Wrestler

4.1.2 基于心率變異性（HRV）的體能狀態(tài)監(jiān)控

心率變異性是指相鄰兩次心動周期之間的微小變化，即竇性心律不齊的程度。目前，心率變異性在競技體育的訓(xùn)練監(jiān)控中應(yīng)用得越來越多，在田徑、游泳、鐵人三項、柔道等項目中都有相關(guān)的研究[1,6,8,43,47]。心率變異性能夠反映自主神經(jīng)的活性，定量評估心臟交感和迷走神經(jīng)張力及其平衡性，以及評價運動生理和心理的負(fù)荷狀態(tài)[43]。體能訓(xùn)練包含大量抗阻訓(xùn)練和高強度無氧訓(xùn)練，而無氧訓(xùn)練對自主神經(jīng)系統(tǒng)的影響大于有氧訓(xùn)練，因此，在體能訓(xùn)練中通過心率變異性的相關(guān)測試指標(biāo)的變化進(jìn)行負(fù)荷監(jiān)控具有可行性?？焖倩謴?fù)指數(shù)（Quick Recovery Test Score）是Firstbeat訓(xùn)練監(jiān)測系統(tǒng)由心率變異性（HRV）推算出的一個衍生指標(biāo)，能夠反映運動員的恢復(fù)狀況，數(shù)值越高代表恢復(fù)越好，具有簡便易測、直觀易懂等優(yōu)點，在訓(xùn)練中非常實用[41]。測定一次訓(xùn)練課前后的心率變異性，可對運動員的訓(xùn)練前恢復(fù)情況和訓(xùn)練后應(yīng)激程度進(jìn)行縱向跟蹤和評估，進(jìn)一步提升了教練員對訓(xùn)練的科學(xué)掌控。

圖12是一名自由式摔跤運動員3周體能強化階段的監(jiān)控數(shù)據(jù)。通常情況下，訓(xùn)練前后差值越大，說明本次訓(xùn)練課的負(fù)荷對運動員產(chǎn)生的刺激越深。5月10日和17日是2次高強度間歇訓(xùn)練為主的訓(xùn)練課，運動員訓(xùn)練前與訓(xùn)練后的快速恢復(fù)指數(shù)的差值很大，說明訓(xùn)練課對運動員產(chǎn)生了明顯刺激，5月20日和23日都是恢復(fù)再生訓(xùn)練，以低強度練習(xí)為主，運動員訓(xùn)練課前后的恢復(fù)指數(shù)差值就很小。

4.1.3 基于神經(jīng)肌肉功能的體能狀態(tài)監(jiān)控

運動員在長期系統(tǒng)訓(xùn)練過程中的體能狀態(tài)會發(fā)生波動，除了對運動員內(nèi)在機制進(jìn)行監(jiān)控，還可以通過對神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的監(jiān)控更加直接地反映運動員的即刻體能狀態(tài)[24,27,29,51]。Ratamess和同事[51]在超過一年的時間里對大學(xué)摔跤運動員的運動表現(xiàn)和生理變化進(jìn)行了跟蹤記錄，主要檢測指標(biāo)包括最大握力、Wingate功率自行車的峰值功率以及垂直縱跳的高度和相對功率，通過對神經(jīng)肌肉有規(guī)律地監(jiān)控運動員的身體特征，能夠確定對摔跤運動員訓(xùn)練計劃的身體適應(yīng)程度。Halperin等[29]對澳大利亞備戰(zhàn)冠軍爭奪戰(zhàn)的職業(yè)拳擊運動員進(jìn)行了研究，認(rèn)為對神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的監(jiān)控信息能夠讓教練員通過考慮個體的差異性來妥善安排重大比賽時的減量訓(xùn)練策略。有研究認(rèn)為，對運動員的縱跳能力進(jìn)行定期監(jiān)控可以幫助教練員更好地把控運動員對訓(xùn)練的適應(yīng)程度[21]。

圖12 一名自由式摔跤運動員3周強度訓(xùn)練課前后快速恢復(fù)指數(shù)監(jiān)控

Figure 12. The Quick Recovery Test Score of Pre and Post 3-weeks Intensity Training for a Free-style Wrestler

圖13 一名跳水運動員冬訓(xùn)前期擺臂縱跳的數(shù)據(jù)監(jiān)控

Figure 13. The Data-Monitoring of the Vertical Jump with Swing-arms for a Diver at the Beginning of the Winter Training

圖13是一名跳水運動員在冬訓(xùn)前期每次訓(xùn)練課前進(jìn)行擺臂縱跳監(jiān)控的數(shù)據(jù)。可以看出，運動員前3周縱跳數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定，第4周后由于疲勞積累使數(shù)據(jù)開始下降。經(jīng)過一周調(diào)整后，縱跳高度明顯開始提高，反映出運動員競技狀態(tài)隨疲勞積累所產(chǎn)生的相應(yīng)變化。通過系統(tǒng)監(jiān)測可以更好地把握運動員競技狀態(tài)的變化。如果指標(biāo)出現(xiàn)持續(xù)性下降，教練員應(yīng)積極進(jìn)行訓(xùn)練負(fù)荷的調(diào)整，避免運動員出現(xiàn)過度疲勞和運動損傷風(fēng)險。

4.2 體能大數(shù)據(jù)管理平臺的應(yīng)用現(xiàn)狀

應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺對體能訓(xùn)練、測試與監(jiān)控的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理是眾多學(xué)者關(guān)注的一個研究熱點。所有競技體育的教練員、醫(yī)務(wù)人員、科研人員和教育工作者都面對著一個共同的難題，即如何有效地儲存和跟蹤運動員的數(shù)據(jù)，獲取準(zhǔn)確、有價值的實用信息，進(jìn)而有效地提高運動員的競技表現(xiàn)。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)成為競技體育的核心競爭力。通過基于大數(shù)據(jù)和云處理技術(shù)的管理平臺，可以將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的數(shù)據(jù)和數(shù)字化模型，并對運動員的競技狀態(tài)、損傷風(fēng)險等進(jìn)行預(yù)測。

一個優(yōu)質(zhì)的體能訓(xùn)練大數(shù)據(jù)管理平臺可收集并整理的數(shù)據(jù)范圍廣且有針對性，可幫助教練員和科研人員對運動員全方位的數(shù)據(jù)和信息實現(xiàn)數(shù)字化、系統(tǒng)化。體能訓(xùn)練大數(shù)據(jù)管理平臺應(yīng)該具有技術(shù)成熟，用戶體驗友好，操作簡單有效，便于每天數(shù)據(jù)輸入和分析等特點。這將節(jié)省教練員和科研人員大量的時間和精力，而且可以短時間生成準(zhǔn)確、有針對性的數(shù)據(jù)分析報告，令教練員對于運動員運動表現(xiàn)的變化做出準(zhǔn)確的判斷，同時，也可選擇多樣的個性化定制方案來滿足精英運動員的特殊需求。

一個優(yōu)質(zhì)的體能訓(xùn)練大數(shù)據(jù)平臺的設(shè)計應(yīng)兼具靈活性和自定義性，輕松設(shè)置不同級別管理者、教練員和運動員的操作權(quán)限。同時，大數(shù)據(jù)平臺還應(yīng)該支持目前主流數(shù)字化體能測試儀器的后臺數(shù)據(jù)導(dǎo)入，可以通過直接上傳或間接導(dǎo)入的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，減少人工輸入的環(huán)節(jié)，并實現(xiàn)一站式體能測試和訓(xùn)練數(shù)據(jù)的匯總、管理、存儲和分析，生成簡潔直觀的分析報告。目前，世界一些優(yōu)秀的運動隊已經(jīng)應(yīng)用Smartabase大數(shù)據(jù)平臺率先實現(xiàn)了對運動員體能訓(xùn)練相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，如NBA的一些球隊、澳大利亞七人制橄欖球聯(lián)盟、澳大利亞國家游泳隊等。圖14~16是Smartabase大數(shù)據(jù)管理平臺的基礎(chǔ)界面，可以實現(xiàn)對團(tuán)隊、個體運動員的數(shù)據(jù)采集、管理、統(tǒng)計、建模、競技狀態(tài)預(yù)測和運動損傷風(fēng)險預(yù)測等功能，這種數(shù)字化技術(shù)的深度應(yīng)用和進(jìn)一步開發(fā)將是體能訓(xùn)練發(fā)展的一個重要方向。目前國內(nèi)在體能數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理方面的研究和應(yīng)用還很少，只有國家游泳隊和賽艇隊等少數(shù)運動隊開始應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行運動員體能訓(xùn)練數(shù)據(jù)的系統(tǒng)管理。

5 結(jié)論與展望

數(shù)字化體能訓(xùn)練在國內(nèi)外越來越引起關(guān)注，目前，國際數(shù)字化體能訓(xùn)練的發(fā)展優(yōu)于國內(nèi)。數(shù)字化體能訓(xùn)練的應(yīng)用主要集中于運動員競技狀態(tài)的監(jiān)控、各種力量訓(xùn)練的實時監(jiān)控、神經(jīng)反應(yīng)速度的實時監(jiān)控、高強度間歇訓(xùn)練的實時監(jiān)控、大數(shù)據(jù)平臺的管理與應(yīng)用等方面。數(shù)字化體能訓(xùn)練對于提高單位時間內(nèi)的訓(xùn)練效率，提升運動員訓(xùn)練動機，實現(xiàn)精英運動員的個性化體能管理都具有非常重要的意義。體能訓(xùn)練大數(shù)據(jù)管理平臺已經(jīng)在一些優(yōu)秀運動隊開始應(yīng)用，可以實現(xiàn)對團(tuán)隊、個體運動員的數(shù)據(jù)采集、管理、統(tǒng)計、建模、競技狀態(tài)預(yù)測和運動損傷風(fēng)險預(yù)測等功能。數(shù)字化體能訓(xùn)練在理論與實踐方面都需要更為深入的研究，各種數(shù)字化技術(shù)的深度應(yīng)用和進(jìn)一步開發(fā)將成為體能訓(xùn)練發(fā)展的一個重要方向。

圖14 體能訓(xùn)練大數(shù)據(jù)管理平臺基礎(chǔ)界面1：團(tuán)隊管理

Figure 14. The Data Management Platform of Strength and Performance Training Basic Interface 1 - Team Management

圖15 體能訓(xùn)練大數(shù)據(jù)管理平臺基礎(chǔ)界面2：個體管理

Figure 15. The Data Management Platform of Strength and Performance Training Basic Interface 2 - Individual Management

圖16 體能訓(xùn)練大數(shù)據(jù)管理平臺基礎(chǔ)界面3：數(shù)據(jù)管理

Figure 16. The Data Management Platform of Strength and Performance Training Basic Interface 3 - Data Management

數(shù)字化體能訓(xùn)練只是高水平運動員數(shù)字化和智能化訓(xùn)練的一個層次，數(shù)字化的理念還可以應(yīng)用在個體項目的專項技術(shù)中和對抗性項目與集體球類項目的技戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練中。國際上已出現(xiàn)數(shù)字化足球場、數(shù)字化籃球場及數(shù)字化田徑場，目前的發(fā)展趨勢是將數(shù)字化體能訓(xùn)練設(shè)備與數(shù)字化跑道、數(shù)字化球場等進(jìn)行“聯(lián)網(wǎng)”，共同形成綜合的數(shù)字化訓(xùn)練系統(tǒng)，進(jìn)一步應(yīng)用衛(wèi)星定位、人工智能、視頻識別、云計算等高科技技術(shù)，對運動員多維度的訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、綜合分析和應(yīng)用，實現(xiàn)對運動員長期訓(xùn)練負(fù)荷適應(yīng)、競技狀態(tài)、運動損傷風(fēng)險等方面的發(fā)展趨勢預(yù)測和監(jiān)控，這顯然已經(jīng)成為高水平運動隊訓(xùn)練和管理的一種必然趨勢，同時也提示廣大科研人員只有通過不斷的實踐和探索才能夠使數(shù)字化體能訓(xùn)練的理念和方法發(fā)揮更大的作用。

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Digital-Based Performance Training: Concepts, Advances and Applications

YAN Qi1, LIAO Ting2, ZHANG Yu-jia3

1.China Institute of Sport Science, Beijing 100061, China; 2.Wuhan Sports University, Wuhan 430079, China; 3.Beijing Sport University, Beijing 100084, China.

Digital-based performance training (DBPT) is recent trends in the field of exercise science around the world, which attracts more and more attention from domestic research institutions. DBPT is the use of digital monitoring devices to provide instant performance feedback during strength training, while supporting the timely adjustment during the training process. Basically, it is a bidirectional control mechanism. DBPT is of great importance not only to optimize the training efficiency in unit time, but also to enhance athletes’ motivation and to achieve personal accurate strength training for elite athletes. This paper have covered the following aspects: a systematic review of the concepts and advances of DBPT in national and international literature; an exploration of main methods applied on DBPT; case reports of a large number of elite athletes in practical applications; a discussion on the effectiveness of DBPT for improving the training quality for elite athletes. We predict that DBPT will become an important direction of the development of strength training in the near future.

G808.1

A

1000-677X(2018)11-0003-14

10.16469/j.css.201811001

2018-08-22；

2018-09-29

閆琪,男,研究員,博士,主要研究方向為高水平運動員體能訓(xùn)練, E-mail: 13501302943@126.com。