運動智能臂帶對高中足球運動員體能訓練負荷監(jiān)測的效果分析

摘" 要：目的：探究利用可穿戴設(shè)備對運動員運動負荷進行精準化監(jiān)測，以實現(xiàn)運動員訓練監(jiān)控和效果最優(yōu)化。方法：探討智能臂帶輔助訓練對運動員專項體能訓練負荷監(jiān)測的效果分析。結(jié)果：實驗前及實驗16周之后，實驗組與對照組四項體能測試指標均存在統(tǒng)計學差異。結(jié)論：運動員通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋而了解自己的運動狀況和進步，提升競技能力和優(yōu)化運動表現(xiàn)；教練員通過監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)控練習密度和訓練強度，提高足球訓練的實效性；對運動員疲勞狀況進行科學預防。建議：青少年教練員和教師可將本研究所提供的測試方式和數(shù)據(jù)表現(xiàn)，作為運動訓練和體育課負荷監(jiān)控等工作的參考依據(jù)，以提升青少年運動表現(xiàn)和體育課的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：運動智能臂帶 負荷監(jiān)測 高中生 足球運動

Evaluation of the Impact of Sports Smart Armbands on Monitoring the Physical Training Load of High school Football Players

WEN Qinzeng

（Guangdong Zhongyuan Middle School， Guangzhou， Guangdong Province， 511400 China）

Abstract： Objective： To explore the use of wearable devices for accurate monitoring of athletes' exercise load， in order to achieve athlete training monitoring and effect optimization. Methods： To analyze the effect of intelligent armband assisted training on the monitoring of athletes' special physical training load. Results： Before intervention and 16 weeks after intervention， there were statistical differences between the experimental group and the control group in four physical fitness test indexes. Conclusion： Athletes can understand their own sports status and progress through monitoring data feedback， improve competitive ability and optimize sports performance; The coach can improve the effectiveness of football training by adjusting the practice density and training intensity through monitoring data. Scientific prevention of athlete fatigue. Suggestion： Adolescent coaches and teachers can use the test methods and data performance provided by this research as a reference for sports training and physical education load monitoring， so as to improve the quality of adolescent sports performance and physical education.

Key Words： Sports smart armband; Load monitoring; High school students; Football

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

中圖分類號：G84

DOI：10.16655/j.cnki.2095-2813.2024.27.000

基金項目：廣州市教育研究院2023年度科研課題“集團化辦學體育資源開發(fā)與共享機制研究—以廣州市番禺區(qū)為例”（2023jtbx01）。

備注：無

作者簡介：溫欽增（1988—），男，碩士研究生，中級-中學一級教師; 研究方向為體育教育訓練學。

普通作者：1

基金項目：廣州市教育研究院2023年度科研課題，課題名稱：《集團化辦學體育資源開發(fā)與共享機制研究—以廣州市番禺區(qū)為例》，課題編號：2023jtbx01。

作者簡介：溫欽增（1988- ），男，碩士研究生，中學一級教師，研究方向為體育教育訓練學。

隨著“數(shù)據(jù)驅(qū)動，精準訓練”成為當前競技運動訓練領(lǐng)域的熱門話題，數(shù)字化是當今世界競技運動訓練發(fā)展的主旋律，也是競技體育科學化轉(zhuǎn)型的重要趨勢[1]。國外一些高水平足球運動隊運用GPS（全球定位系統(tǒng)）可穿戴設(shè)備和心率檢測器來監(jiān)測球員控球、射門、傳球、跑動距離、加速度等指標數(shù)據(jù)[2]，并通過視頻分析系統(tǒng)跟蹤抓拍球員位置、跑動軌跡、傳球線路、射門軌跡等并取得良好比賽和訓練效果。然而，縱觀國內(nèi)外人工智能提升運動表現(xiàn)領(lǐng)域的理論及應用發(fā)展情況，我國科技助力競技體育的水平明顯落后于科技發(fā)達的西方國家[3][4]，科學化訓練水平不高已經(jīng)成為制約我國競技體育可持續(xù)發(fā)展的主要因素[5]。

近些年，隨著可穿戴技術(shù)的快速發(fā)展和應用，國內(nèi)一些專業(yè)足球運動隊也開始使用可穿戴設(shè)備。在“科技賦能”時代背景下，選擇新型智能化裝備對監(jiān)控青少年運動負荷提高訓練效果至關(guān)重要。相對于其他監(jiān)控技術(shù)，心率監(jiān)測儀臂帶成本低、干擾小、具備更強的環(huán)境適應性等功能率先受到高中足球教練與運動員青睞。

基于此，本文將聚焦運動智能臂帶在高中足球體能訓練領(lǐng)域的應用進行綜述，梳理其當前研究成果與熱點，旨在幫助教練員采用“有效負荷量”安排訓練，促進高中足球運動員訓練效果最大化和預防運動損傷提供理論參考。

1心率監(jiān)測儀臂帶闡釋

1.1心率監(jiān)測儀臂帶

心率監(jiān)測儀臂帶（簡稱運動智能臂帶）選用上海融夢躍視體育科技有限公司開發(fā)的5DFIT大數(shù)據(jù)智能心率管理系統(tǒng)，運動監(jiān)控采用三軸加速度傳感器并配備一鍵分配ID，可批量導入、編輯及刪除用戶。系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)終端、5DFIT、心率傳感器等。

1.2 心率監(jiān)測儀臂帶操作原理

當運動員佩戴運動智能臂環(huán)進行訓練，后臺系統(tǒng)將運動員個人跑動距離、運動強度、運動心率、運動密度、卡路里消耗等信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⑵脚_，實時呈現(xiàn)在iPad和多媒體一體機等電子屏幕上，反饋每個運動員的體能數(shù)據(jù)，并根據(jù)球員身體素質(zhì)自動調(diào)整心率區(qū)間值。當心率處于紅色危險區(qū)90秒以上，信息系統(tǒng)會自動報警，提醒運動員降低運動強度；當心率處于紫色或藍色低等運動區(qū)域時，也會提醒運動員提高運動強度及練習密度。

2研究對象與方法

2.1研究對象

以廣東仲元中學20名男子運動員和廣州市番禺區(qū)職業(yè)技術(shù)學校20名男子運動員為研究對象，以下是足球隊隊員基本情況（見表1）。

2.2 研究方法

2.2.1文獻資料法

本文將通過查閱中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，互聯(lián)網(wǎng)檢索等查閱了余本研究相關(guān)的書籍、學術(shù)期刊、重要會議等資料，收集了可穿戴設(shè)備對運動訓練領(lǐng)域的應用相關(guān)文獻，為研究提供了理論基礎(chǔ)和實踐依

2.2.2 實驗設(shè)計與實驗方案

1）實驗組專項體能訓練方式

實驗組從速度、力量、耐力和靈敏性四個方面設(shè)計以下16項足球?qū)ｍ楏w能訓練內(nèi)容，練習項目也可機動靈敏調(diào)整。

①速度測試：（1）30m抗阻力跑（1組×30m/組）、（2）10s原地高抬腿+30m加速跑（1組）、（3）5m往返跑（1組×10次/組）、（4）快速跳繩（1組×30s），間隙時間均為180s（秒）。

②力量測試：（1）負重蹲跳（20kg）（1×10次/組）、（2）波比跳（1組×10次/組）（3）深蹲（1次×90%1RM）、（4）彈力帶弓箭步跨跳（1組×10次/側(cè)），間隙時間均為180s（秒）。

③耐力測試：（1）5×25m折返跑（1組）、（2）4次×400m（快-中-快-慢）（1組）、（3）速耐跳繩（1組×120s/組）、（4）反復沖刺跑（1組×30m/組），間隙時間均為300s（秒）。

④靈敏測試：（1）505跑-T字跑（1組）、（2）20s反復橫跨跳（1組）、（3）繩梯訓練（1組）、（4）X型繞樁-十字繞樁（1組），間隙時間均為120s（秒）。

教練員根據(jù)球員的比賽位置、身體素質(zhì)和技戰(zhàn)術(shù)水平并結(jié)合實驗組設(shè)計的體能訓練計劃（表2）進行“精細訓練”。以首發(fā)隊員第一周體能訓練負荷作為模板或起點，隨著訓練周期、訓練次數(shù)、總時長的累積，運動員訓練負荷也呈螺旋式上升（見表2）。

2）對照組專項體能訓練方式

對照組每次安排6項體能訓練，每位運動員訓練的內(nèi)容和運動負荷一致（表3）。訓練的項目可以適當調(diào)整，這種“粗放訓練”模式不考慮球員比賽的位置、身體素質(zhì)差異性。

2.2.3 測試指標與測試方法

1）505跑

運動員從A點全力沖刺經(jīng)過B點開始計時，跑到C點時快速轉(zhuǎn)身返回，沖刺到B點時，計時結(jié)束。

2）T字跑

運動員從A處以任意姿勢準備，且單手觸摸A；從A處以沖刺跑的方式跑向B，觸摸B后，側(cè)滑步向C，觸摸C后，側(cè)滑步向D（期間無需觸摸B）觸摸D后，側(cè)滑步向B，觸摸B后，后退跑向A，后觸摸A，測試結(jié)束。

3）40 m “Z”字型跑

40m “Z”字型跑：運動員從起點開始，按照“Z”路線先跑5m，再跑3個10m，最后跑一個5m完成此項測試。

4）5×25折返跑

運動員依次用手擊倒位于5m、10m、15m、20m和25m各處的標志物后返回起跑線，要求每擊倒一個標志物須立即返回到起跑線，再跑到下一個標志物，以此類推。

2.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計法

采用SPSS26.0進行統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)表示采用平均值±標準差（M±SD）。實驗前、后用配對樣本t檢驗，顯著性水平為P＜0.05，極顯著性水平為P＜0.01。

3研究結(jié)果

3.1實驗前，實驗組與對照組四項體能數(shù)據(jù)對比

實驗前，40名運動員四項體能測試數(shù)據(jù)不存在統(tǒng)計學差異，表明運動員身體素質(zhì)同處一個水平（圖1）。

3.2實驗后，實驗組與對照組四項體能數(shù)據(jù)對比

實驗16周后，實驗組與對照組4項體能測試數(shù)據(jù)存在統(tǒng)計學差異，505跑、T字跑、40m“Z”字型拆線跑差異非常顯著P≤0.01；5x25m折返跑差異較顯著0.05≤P≤0.01（圖2）。具體表現(xiàn)為實驗組靈敏性尤其是變向移動、快速轉(zhuǎn)身能力得到顯著提升，耐力素質(zhì)也得到發(fā)展。

3.3實驗組與對照組16周訓練受傷情況

根據(jù)足球易發(fā)生受傷的原因共分為：注意力不集中、運動量過大、準備活動不充分、技術(shù)不規(guī)范、狀態(tài)不佳、運動場地原因、其他因素等七項內(nèi)容。在16周的體能訓練過程中，實驗組共發(fā)生2起非接觸性受傷，均是舊傷部位二次受傷（前交叉韌帶和踝關(guān)節(jié)）；對照組共發(fā)生3起非接觸性受傷，其中2起是舊傷部位二次受傷（腓骨長肌和脛腓骨骨膜炎），1起是腓腸肌受傷。導致原因主要是學生注意力不集中、運動負荷過大、準備活動不充分等非接觸性受傷。

4分析與討論

4.1運動智能臂帶監(jiān)控訓練負荷，科技賦能體育

訓練負荷是評價訓練效果和訓練質(zhì)量的主要依據(jù)。運動智能臂帶對運動員運動全程監(jiān)測、實時反饋和提醒，幫助運動員及時了解自己生理指標的變化和身體疲勞狀態(tài)并做出相應的調(diào)整。例如：運動員心率處在紅色區(qū)域并接收到運動智能臂帶的警告提醒時，采用減少練習次數(shù)調(diào)整練習密度或延長間隙時間，讓心率回歸到合理的橙色或黃色區(qū)間；心率處在灰色或綠色區(qū)間并收到提醒時，球員增加練習次數(shù)和強度。讓球員及時掌握練到什么時候該“歇”，疲勞到什么時候該“調(diào)”，即有效地保證訓練有較大的負荷量，又不降低運動強度。

4.2運動智能臂帶助力教練員訓練，提升訓練效果

通過反復提供高強度的訓練來刺激球員身體最大負荷承受能力，達到高質(zhì)量的訓練效果。同時，教練員定期對球員體能訓練運動量和運動強度進行跟蹤存檔，通過記錄運動員訓練數(shù)據(jù)、體能變化和身體反應等信息，教練員能及時發(fā)現(xiàn)問題并作出相應調(diào)整，從而為球員運動負荷評估建模提供更具普適性的數(shù)據(jù)。

4.3運動智能臂帶的預判與提醒，預防運動損傷

運動員身體疲勞是運動損傷關(guān)鍵因素。運動智能臂帶對運動員的疲勞狀況進行監(jiān)測與管控，把運動員身體狀態(tài)進行實時收集，及時反映到終端設(shè)備上，終端設(shè)備會對數(shù)據(jù)進行整合，一旦監(jiān)測到運動員心跳、血壓等生理指標出現(xiàn)異常變化，及時對運動員發(fā)出紅色危險信號與提醒。當然，通過分析足球易發(fā)生受傷的原因，運動員腿筋拉傷仍然是足球中最常見的運動損傷尤其是膝關(guān)節(jié)的前交叉韌帶損傷。因此，教練員應立足于運動員下肢肌肉力量與柔韌性訓練，增強球員在比賽中爆發(fā)性肌肉力量的輸出，以提高肌肉維持高強度運動的效能。

5結(jié)論與建議

5.1結(jié)論

1）運動智能臂帶輔助訓練，運動員通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋而了解自己的運動狀況和進步，提升競技能力和優(yōu)化運動表現(xiàn)，有利于運動員根據(jù)監(jiān)測情況，減少練習次數(shù)和調(diào)整練習密度。

2）運動智能臂帶輔助訓練，教練員通過監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)控練習密度和訓練強度，助力訓練精準化，提高足球體能訓練的實效性，有助于更科學的監(jiān)控訓練，及時調(diào)控訓練內(nèi)容和訓練強度。

3）運動智能臂帶輔助訓練，對運動員的數(shù)據(jù)進行持續(xù)跟蹤，結(jié)合運動員訓練的疲勞狀況進行科學診斷，有助于提高對運動員身體疲勞或運動量過大導致運動損傷進行預防。

5.2建議

青少年教練員和教師可將本研究所提供的測試方式和數(shù)據(jù)表現(xiàn)，作為運動訓練和體育課負荷監(jiān)控等工作的參考依據(jù)，并將可穿戴設(shè)備的使用納入訓練課和體育課的考慮范疇，以提升青少年運動表現(xiàn)和體育課的質(zhì)量。

研究局限：5DFIT大數(shù)據(jù)智能心率管理系統(tǒng)技術(shù)條件限制，對運動員比賽各項數(shù)據(jù)采集并不完善，尤其是比賽過程中監(jiān)測球員控球、射門、傳球、跑動距離、加速度等技術(shù)指標。

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