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(shí)踐

閆 琪1，廖 婷2，張雨佳3

1.國(guó)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(guó)際運(yùn)動(dòng)科學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的一個(gè)新熱點(diǎn)，也越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)體育科研機(jī)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(yùn)動(dòng)員進(jìn)行體能訓(xùn)練的過(guò)程中通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量的數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)控訓(xùn)練質(zhì)量，并根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)體能訓(xùn)練過(guò)程實(shí)施調(diào)整的一種訓(xùn)練方式。數(shù)字化體能訓(xùn)練是一個(gè)雙向調(diào)控的過(guò)程，對(duì)于提高單位時(shí)間內(nèi)的訓(xùn)練效率，提升運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)精英運(yùn)動(dòng)員的精確個(gè)性化體能訓(xùn)練都具有非常重要的意義。對(duì)數(shù)字化體能訓(xùn)練理念、國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行了梳理，對(duì)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(yùn)動(dòng)員的真實(shí)案例，闡述數(shù)字化體能訓(xùn)練對(duì)于精英運(yùn)動(dòng)員提高體能訓(xùn)練質(zhì)量的重要作用，同時(shí)也預(yù)測(cè)數(shù)字化體能訓(xùn)練將成為體能訓(xùn)練發(fā)展的一個(gè)重要方向。

數(shù)字化體能訓(xùn)練；訓(xùn)練監(jiān)控；理念

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過(guò)程監(jiān)控已成為運(yùn)動(dòng)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(duì)訓(xùn)練規(guī)律的深刻認(rèn)識(shí)，在體能訓(xùn)練過(guò)程中進(jìn)行數(shù)字化監(jiān)控越來(lái)越受到重視。國(guó)際上一些高水平運(yùn)動(dòng)隊(duì)和精英運(yùn)動(dòng)員已經(jīng)率先實(shí)現(xiàn)或部分實(shí)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(guó)際運(yùn)動(dòng)科學(xué)關(guān)注的熱點(diǎn)，許多國(guó)外運(yùn)動(dòng)科學(xué)研究人員都在致力于此方面的研究。在我國(guó)一些體育科研機(jī)構(gòu)也開(kāi)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(yùn)會(huì)期間建立了國(guó)內(nèi)第一個(gè)“數(shù)字化體能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室”，并將數(shù)字化的理念應(yīng)用于部分精英運(yùn)動(dòng)員的體能訓(xùn)練。整體來(lái)看，不論國(guó)際還是國(guó)內(nèi)，此方面的研究與實(shí)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(dòng)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(lái)發(fā)展的趨勢(shì)[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(lèi)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員進(jìn)行體能訓(xùn)練的過(guò)程中通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量的數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)控訓(xùn)練質(zhì)量，并根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)體能訓(xùn)練過(guò)程實(shí)施調(diào)整的一種訓(xùn)練方式。數(shù)字化體能訓(xùn)練是一個(gè)雙向調(diào)控的過(guò)程，對(duì)于提高單位時(shí)間內(nèi)的訓(xùn)練效率，實(shí)現(xiàn)精英運(yùn)動(dòng)員的精確個(gè)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(yùn)動(dòng)科學(xué)一部分功能就是將訓(xùn)練的過(guò)程通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，并歸納總結(jié)為規(guī)律。在競(jìng)技體育中，人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的采集與分析是所有運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目分析中不可或缺的核心。運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和生物化學(xué)是對(duì)運(yùn)動(dòng)員的內(nèi)在負(fù)荷進(jìn)行量化，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員機(jī)能狀態(tài)、疲勞程度的把控；而運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)和運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是對(duì)訓(xùn)練過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員的外在表現(xiàn)進(jìn)行量化，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員競(jìng)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(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并即刻根據(jù)反饋信息對(duì)運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。相對(duì)而言，周期性運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性更強(qiáng)，較容易實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練過(guò)程中的監(jiān)控，如中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員利用心率表就可以準(zhǔn)確監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練負(fù)荷，自行車(chē)運(yùn)動(dòng)員可以利用心率表和功率計(jì)來(lái)監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練負(fù)荷。但體能訓(xùn)練涉及到不同的運(yùn)動(dòng)形式和復(fù)雜的技術(shù)動(dòng)作，因此，實(shí)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(cè)量設(shè)備越來(lái)越小型化和精密化，也為在體能訓(xùn)練過(guò)程中實(shí)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(jì)、陀螺儀、無(wú)線傳輸、云計(jì)算等技術(shù)已經(jīng)從軍事和工業(yè)轉(zhuǎn)化成運(yùn)動(dòng)測(cè)量設(shè)備，可以便捷、精確地對(duì)運(yùn)動(dòng)員的各種運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行捕捉和采集，并通過(guò)高度集成的軟件系統(tǒng)對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理和分析，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)反饋。這種數(shù)字化體能訓(xùn)練的理念，可以對(duì)教練員和運(yùn)動(dòng)員雙方都產(chǎn)生增強(qiáng)反饋機(jī)制。一方面，教練員可以利用實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)來(lái)更精確地指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員，甚至更合理地調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃，提高訓(xùn)練效果[18,21,40]；另一方面，運(yùn)動(dòng)員也可以通過(guò)這些直觀的數(shù)據(jù)進(jìn)一步激發(fā)自身的潛能，提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[40]。這種增強(qiáng)反饋的形式有可能會(huì)提高運(yùn)動(dòng)員的內(nèi)在動(dòng)機(jī)和產(chǎn)生更佳的神經(jīng)肌肉適應(yīng)性。有研究表明，采用實(shí)時(shí)反饋的數(shù)字化訓(xùn)練方法，在訓(xùn)練負(fù)重深蹲跳的過(guò)程中提供即時(shí)反饋，可以顯著地增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員跳躍和沖刺的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[23,37]。

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

國(guó)內(nèi)的一些科研機(jī)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(shí)踐。目前，國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所、上海體育學(xué)院、國(guó)家體育總局訓(xùn)練局、國(guó)家體育總局奧林匹克體育中心等眾多體育機(jī)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(shí)驗(yàn)室”的建設(shè)。北京市體育科學(xué)研究所2016年6月建立了國(guó)內(nèi)第一個(gè)“數(shù)字化體能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室”，應(yīng)用世界先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)科學(xué)與體能訓(xùn)練理念，通過(guò)自主研發(fā)的體能訓(xùn)練管理平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員在體能訓(xùn)練中的狀態(tài)評(píng)估、訓(xùn)練質(zhì)量實(shí)時(shí)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(shí)驗(yàn)室應(yīng)用Omegawave競(jìng)技狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)、EliteForm爆發(fā)力監(jiān)控系統(tǒng)、Gymaware爆發(fā)力測(cè)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(shí)現(xiàn)了對(duì)體能訓(xùn)練質(zhì)量的精確量化分析和評(píng)價(jià)。這些儀器設(shè)備都是國(guó)際新近應(yīng)用的主流數(shù)字化體能訓(xùn)練設(shè)備，目前國(guó)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(yùn)會(huì)和2017年全運(yùn)會(huì)期間，多名精英運(yùn)動(dòng)員在數(shù)字化體能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了體能訓(xùn)練。通過(guò)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(shí)踐，提高了體能訓(xùn)練的效率，大多數(shù)運(yùn)動(dòng)員均取得不錯(cuò)的訓(xùn)練效果，在奧運(yùn)會(huì)和全運(yùn)會(huì)上取得優(yōu)異成績(jī)。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室工作團(tuán)隊(duì)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(cè)系統(tǒng)對(duì)花樣游泳運(yùn)動(dòng)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(duì)First beat心率變異性監(jiān)控系統(tǒng)在優(yōu)秀摔跤運(yùn)動(dòng)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(duì)花樣游泳運(yùn)動(dòng)員間歇性無(wú)氧耐力專(zhuān)項(xiàng)體能訓(xùn)練負(fù)荷的實(shí)時(shí)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(huì)主辦的第八屆北京體能大會(huì)的主題是“數(shù)字化體能訓(xùn)練”，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外多名專(zhuān)家圍繞數(shù)字化體能訓(xùn)練進(jìn)行研討，參會(huì)學(xué)者達(dá)到500人，在國(guó)內(nèi)推動(dòng)了數(shù)字化體能訓(xùn)練的發(fā)展，這充分說(shuō)明數(shù)字化體能訓(xùn)練已成為眾多體能從業(yè)人員重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)發(fā)展方向。

3 國(guó)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(lái)，國(guó)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(duì)運(yùn)動(dòng)隊(duì)或個(gè)體運(yùn)動(dòng)員實(shí)施監(jiān)控，可有助于觀察運(yùn)動(dòng)員對(duì)訓(xùn)練課的反應(yīng)，確定運(yùn)動(dòng)員疲勞程度，從而對(duì)訓(xùn)練計(jì)劃進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整，以減少過(guò)度訓(xùn)練和損傷風(fēng)險(xiǎn)[40]。數(shù)字化體能訓(xùn)練能夠監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員在一次訓(xùn)練課中的急性反應(yīng)和長(zhǎng)期訓(xùn)練過(guò)程中的慢性適應(yīng)，密切關(guān)注運(yùn)動(dòng)疲勞的產(chǎn)生以避免出現(xiàn)過(guò)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(guò)運(yùn)動(dòng)員所能承受的范圍，并將訓(xùn)練實(shí)況及時(shí)反饋給教練員和運(yùn)動(dòng)員，促進(jìn)運(yùn)動(dòng)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(guò)手動(dòng)記錄訓(xùn)練日記的方式對(duì)運(yùn)動(dòng)員日常訓(xùn)練和競(jìng)技比賽的情況進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，并以此對(duì)運(yùn)動(dòng)員身體狀態(tài)和競(jìng)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(duì)運(yùn)動(dòng)員體能訓(xùn)練過(guò)程實(shí)施監(jiān)控已逐漸成為運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技訓(xùn)練中不可或缺的重要組成部分，特別是在精英運(yùn)動(dòng)員的體能訓(xùn)練過(guò)程中，不進(jìn)行數(shù)字化體能監(jiān)控的現(xiàn)象十分罕見(jiàn)，并且精英運(yùn)動(dòng)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(shì)已經(jīng)促使當(dāng)代教練員將制定訓(xùn)練計(jì)劃的主要依據(jù)從個(gè)人記憶、經(jīng)驗(yàn)和觀點(diǎn)等主觀判斷逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)訓(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(yùn)而生，如訓(xùn)練窗理論、基于速度的力量訓(xùn)練法、高強(qiáng)度間歇耐力訓(xùn)練的實(shí)時(shí)訓(xùn)練負(fù)荷分析、基于心率變異性（HRV）的競(jìng)技狀態(tài)監(jiān)控、基于神經(jīng)肌肉功能的競(jìng)技狀態(tài)監(jiān)控等。

數(shù)字化體能訓(xùn)練的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)精密的數(shù)字化技術(shù)和設(shè)備，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)理論研究與實(shí)際應(yīng)用的整理，以及數(shù)字化體能實(shí)驗(yàn)室在訓(xùn)練實(shí)踐中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，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(yùn)動(dòng)能力測(cè)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(qiáng)度間歇耐力訓(xùn)練等訓(xùn)練方法的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技狀態(tài)評(píng)價(jià)和大數(shù)據(jù)平臺(tái)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(guò)在訓(xùn)練過(guò)程中對(duì)速度的測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)最大力量的預(yù)測(cè)，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(cè)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(shí)時(shí)監(jiān)控的杠鈴移動(dòng)速度來(lái)更加精確地控制運(yùn)動(dòng)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(shí)際中應(yīng)用的領(lǐng)域：為運(yùn)動(dòng)員建立速度-負(fù)荷的訓(xùn)練原則、預(yù)測(cè)和監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員最大力量的變化、控制疲勞對(duì)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(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)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(cè)和優(yōu)化力量訓(xùn)練計(jì)劃的可靠而有效的工具。VBT憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在一些運(yùn)動(dòng)項(xiàng)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(xiàng)關(guān)于大學(xué)橄欖球運(yùn)動(dòng)的研究中發(fā)現(xiàn)，VBT可在日常訓(xùn)練中識(shí)別出運(yùn)動(dòng)員肌肉能力的波動(dòng)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(shí)作為訓(xùn)練質(zhì)量的激勵(lì)工具，可使橄欖球運(yùn)動(dòng)員的力量得到明顯改善，這對(duì)于提高運(yùn)動(dòng)員的場(chǎng)上表現(xiàn)具有重要意義。還有研究指出，力量訓(xùn)練中動(dòng)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(yùn)動(dòng)疲勞的“指示標(biāo)”[28,35]。另外，對(duì)某一項(xiàng)力量練習(xí)的重復(fù)監(jiān)測(cè)還可用于評(píng)估運(yùn)動(dòng)員的代謝壓力，這可以通過(guò)血氨或是血乳酸的濃度進(jìn)行測(cè)定[40]?？杀銛y穿戴并基于智能手機(jī)平臺(tái)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(shí)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(cè)試

最大肌力數(shù)據(jù)是競(jìng)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(cè)量運(yùn)動(dòng)員的最大肌力，會(huì)存在較高的風(fēng)險(xiǎn)，特別是對(duì)于存在傷病或者有身體功能障礙的運(yùn)動(dòng)員，而精英運(yùn)動(dòng)員往往都存在傷病問(wèn)題。基于力速曲線的遞增負(fù)荷最大力量測(cè)試則很好地規(guī)避了損傷風(fēng)險(xiǎn)，用4~6次遞增負(fù)荷的動(dòng)作速度就可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出運(yùn)動(dòng)員的最大力量。Izquierdoetal[31]的研究表明，平均速度是個(gè)非常穩(wěn)定的測(cè)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(jì)方法預(yù)測(cè)出運(yùn)動(dòng)員的最大肌力。

圖1是一名古典式摔跤運(yùn)動(dòng)員基于力速曲線的遞增負(fù)荷最大臥推力量測(cè)試的數(shù)據(jù)與曲線。運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了40 kg、 60 kg、80 kg、90 kg和100 kg5個(gè)重量的遞增負(fù)荷測(cè)試，在40 kg時(shí)杠鈴平均移動(dòng)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(shí)，平均移動(dòng)速度為0.37 m/s（＜0.5 m/s）。此時(shí)，通過(guò)力速曲線就可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出這名運(yùn)動(dòng)員的1RM負(fù)荷為124.2±3.9 kg，同時(shí)還可以推算出運(yùn)動(dòng)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(gè)負(fù)荷下，運(yùn)動(dòng)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(cè)試方法，通過(guò)遞增負(fù)荷力量測(cè)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(yùn)動(dòng)員基于力速曲線的遞增負(fù)荷最大臥推力量測(cè)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(jìng)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(shí)一般采用最大肌力（1RM）的百分比方式。有研究證明[23]，運(yùn)動(dòng)員的1RM經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，波動(dòng)的范圍會(huì)達(dá)到1RM數(shù)值的±18%。那么，按照最初測(cè)試的1RM來(lái)進(jìn)行百分推算就存在較大誤差，選擇的負(fù)荷會(huì)不準(zhǔn)確。圖2是一名橄欖球運(yùn)動(dòng)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(guò)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(cè)量杠鈴桿的平均速度來(lái)監(jiān)控運(yùn)動(dòng)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(duì)應(yīng)關(guān)系[23]。

在基于速度的力量訓(xùn)練中，運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員以基于速度的力量訓(xùn)練方式實(shí)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(yùn)動(dòng)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(lái)。而且運(yùn)動(dòng)員始終能夠看到自己完成的推起速度，通過(guò)增強(qiáng)反饋的方式來(lái)激發(fā)自身的潛能，從而提高訓(xùn)練效率。

圖2 1RM隨運(yùn)動(dòng)員狀態(tài)出現(xiàn)波動(dòng)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(duì)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(diǎn)，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(dòng)作過(guò)程中的最大速度。每次完成練習(xí)后，都可以通過(guò)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(yùn)動(dòng)員每次訓(xùn)練確定一個(gè)目標(biāo)值，觀察運(yùn)動(dòng)員每次練習(xí)質(zhì)量。這樣的增強(qiáng)反饋方式可以不斷激勵(lì)運(yùn)動(dòng)員挖掘自身潛能，提高每次爆發(fā)力動(dòng)作的最大輸出功率。

圖4是一名男子自由式摔跤運(yùn)動(dòng)員在備戰(zhàn)第十三屆全運(yùn)會(huì)期間高翻練習(xí)最大爆發(fā)力的監(jiān)控?cái)?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(yùn)動(dòng)員的最大功率，并以運(yùn)動(dòng)員之前達(dá)到的最大功率為目標(biāo)值，激勵(lì)運(yùn)動(dòng)員達(dá)到甚至超過(guò)目標(biāo)值。目標(biāo)值隨著運(yùn)動(dòng)員能力提高也不斷提高，引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員充分調(diào)動(dòng)身體各系統(tǒng)，發(fā)射更強(qiáng)的神經(jīng)沖動(dòng)來(lái)完成爆發(fā)力動(dòng)作。實(shí)踐表明，通過(guò)這種訓(xùn)練方式在6周內(nèi)使運(yùn)動(dòng)員的高抓功率得到了持續(xù)提高。

圖4 摔跤運(yùn)動(dòng)員張**高抓最大功率變化趨勢(shì)

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(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，而且可以防止運(yùn)動(dòng)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(shí)時(shí)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(shí)，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(yùn)動(dòng)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(lèi)似的結(jié)論，他們同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行飛輪訓(xùn)練器離心負(fù)荷訓(xùn)練時(shí)與進(jìn)行傳統(tǒng)力量訓(xùn)練時(shí)，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(guò)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(lái)更多的機(jī)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(guò)程中，可通過(guò)顯示器對(duì)實(shí)時(shí)的訓(xùn)練效果數(shù)據(jù)進(jìn)行直接反饋，使教練員和運(yùn)動(dòng)員能在第一時(shí)間掌握訓(xùn)練實(shí)況，從而激勵(lì)運(yùn)動(dòng)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(tái)可以對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行多種動(dòng)作的離心練習(xí)，運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(tái)，在一組練習(xí)中運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員在離心訓(xùn)練臺(tái)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(yùn)動(dòng)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(guò)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(duì)10名古典式摔跤運(yùn)動(dòng)員隨機(jī)進(jìn)行分組，5名運(yùn)動(dòng)員在北京市體育科學(xué)研究所的數(shù)字化體能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)應(yīng)用基于最大速度的監(jiān)控與反饋。另外5名運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行傳統(tǒng)力量訓(xùn)練，訓(xùn)練計(jì)劃一致。在8周訓(xùn)練前后進(jìn)行重復(fù)測(cè)試，觀察運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練效果。同組訓(xùn)練前后應(yīng)用配對(duì)檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，組間應(yīng)用獨(dú)立樣本檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(xiàng)測(cè)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(cè)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(shì)側(cè)單臂爆發(fā)力下拉測(cè)試數(shù)據(jù)方面存在非常顯著性差異（＜0.01）。從統(tǒng)計(jì)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(shì)，特別是在爆發(fā)力訓(xùn)練方面優(yōu)勢(shì)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(yùn)動(dòng)員8周數(shù)字化體能訓(xùn)練后效果對(duì)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(dòng)作速度訓(xùn)練監(jiān)控

在許多運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中，動(dòng)作速度都是獲勝的關(guān)鍵。動(dòng)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(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等信號(hào)刺激，配合設(shè)定好的或隨機(jī)的動(dòng)作來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)式動(dòng)作速度能力進(jìn)行訓(xùn)練。有研究應(yīng)用視覺(jué)頻閃技術(shù)對(duì)提高冰球運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)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(duì)跆拳道運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行精確的快速踢腿動(dòng)作測(cè)試和訓(xùn)練[17]。

應(yīng)用Fitlight Trainer反應(yīng)燈系統(tǒng)對(duì)4名拳擊運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行4周的反應(yīng)式動(dòng)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(yùn)動(dòng)員在60 s內(nèi)完成60次出拳的快速反應(yīng)動(dòng)作，如果判斷正確并動(dòng)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(shí)間內(nèi)沒(méi)有達(dá)到要求的動(dòng)作速度，記為漏掉一次，系統(tǒng)自動(dòng)記錄完成情況。圖7是4周訓(xùn)練效果示意圖，通過(guò)對(duì)拳擊運(yùn)動(dòng)員專(zhuān)項(xiàng)出拳動(dòng)作的反應(yīng)和速度訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)員的成功率逐步提升，錯(cuò)過(guò)或漏掉的次數(shù)明顯減少，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)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(shí)間是非常重要的一個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo)[2,14,25,39,45,58]。許多爆發(fā)式的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目腳觸地的時(shí)間非常短，一般在180 ms以?xún)?nèi)，因此，在進(jìn)行Ploymatric訓(xùn)練時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注運(yùn)動(dòng)員從跳箱落地的觸地時(shí)間[2,18,45,58]。以往測(cè)量運(yùn)動(dòng)員觸地時(shí)間只能在實(shí)驗(yàn)室利用測(cè)力臺(tái)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(cè)量，顯示運(yùn)動(dòng)員每次觸地時(shí)間。對(duì)于運(yùn)動(dòng)員調(diào)動(dòng)自身潛能、提高動(dòng)作質(zhì)量都有積極作用，并可以明顯地提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練質(zhì)量。

一名女子跳臺(tái)跳水運(yùn)動(dòng)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(tái)高度為45 cm，每次4組，每組6次，過(guò)程應(yīng)用Newton縱跳墊進(jìn)行觸地時(shí)間的實(shí)時(shí)監(jiān)控，讓運(yùn)動(dòng)員每次都可以觀察到自己的觸地時(shí)間，教練員同時(shí)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(shí)每次觸地時(shí)間的示意圖和均值數(shù)據(jù)，可以看出，通過(guò)數(shù)字化監(jiān)控和增強(qiáng)反饋的方式，運(yùn)動(dòng)員觸地時(shí)間逐漸下降，第4周的觸地時(shí)間與第1周相比有非常顯著性的變化（＜0.01）。

圖7 拳擊運(yùn)動(dòng)員4周反應(yīng)式動(dòng)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(yùn)動(dòng)員4周Ploymatric訓(xùn)練觸地時(shí)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(yùn)動(dòng)員4周Ploymatric訓(xùn)練觸地時(shí)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(wú)氧耐力和高強(qiáng)度間歇耐力。不論哪種耐力訓(xùn)練都會(huì)對(duì)機(jī)體帶來(lái)刺激，從而產(chǎn)生一定的生理反應(yīng)。對(duì)這些生理反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控通常能夠反應(yīng)個(gè)體的訓(xùn)練負(fù)荷強(qiáng)度和量度。進(jìn)行有氧耐力訓(xùn)練可以采用跑步機(jī)、功率自行車(chē)、攀爬機(jī)等周期性練習(xí)方式，也可以通過(guò)力量循環(huán)的非周期性方式來(lái)進(jìn)行。在無(wú)氧耐力和高強(qiáng)度間歇耐力訓(xùn)練時(shí)，運(yùn)動(dòng)員身體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量乳酸，因此，除了對(duì)距離、速度、心率監(jiān)控以外，還可以通過(guò)訓(xùn)練后血乳酸的測(cè)試來(lái)監(jiān)控訓(xùn)練強(qiáng)度[40]。高強(qiáng)度間歇耐力訓(xùn)練是格斗項(xiàng)目和同場(chǎng)競(jìng)技球類(lèi)項(xiàng)目的主要耐力表現(xiàn)方式，也是這些項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員體能訓(xùn)練中進(jìn)行數(shù)字化監(jiān)控的重點(diǎn)[11,19,34,36,53,56]。

周期性練習(xí)方式可以監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員的完成距離、速度和過(guò)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(yùn)動(dòng)后過(guò)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(yùn)動(dòng)員過(guò)程中的心率及其衍生指標(biāo)，有助于教練員和運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練過(guò)程中隨時(shí)觀察訓(xùn)練效果并實(shí)時(shí)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(qiáng)對(duì)訓(xùn)練過(guò)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(chǔ)備百分比來(lái)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中心率反應(yīng)的總體情況，訓(xùn)練沖量值隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的增加而增加，其增長(zhǎng)速度則由運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度決定，并且隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加呈指數(shù)型增長(zhǎng)，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(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗值能夠在一定程度上反映運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)所造成的影響。過(guò)量氧耗是由于運(yùn)動(dòng)后能量代謝率未恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)前水平造成的，是指恢復(fù)期機(jī)體的耗氧量水平高于運(yùn)動(dòng)前耗氧量水平的現(xiàn)象。過(guò)量氧耗值隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加而呈指數(shù)型增長(zhǎng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度低于無(wú)氧閾時(shí)不再增長(zhǎng)，并且隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的降低而呈下降趨勢(shì)[33]。

訓(xùn)練效果是由過(guò)量氧耗值衍生而來(lái)的評(píng)分指標(biāo)，其評(píng)分代表訓(xùn)練對(duì)有氧能力產(chǎn)生的影響。評(píng)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(yùn)動(dòng)；2.0~2.9代表訓(xùn)練能夠起到保持運(yùn)動(dòng)能力的作用；3.0~3.9代表訓(xùn)練能夠使有氧運(yùn)動(dòng)能力得到改善；4.0~4.9代表有氧運(yùn)動(dòng)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(guò)度訓(xùn)練的風(fēng)險(xiǎn)。

圖9是對(duì)一名國(guó)級(jí)的女子拳擊運(yùn)動(dòng)員高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練課的心率監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)圖，紅色區(qū)域代表運(yùn)動(dòng)員心率超過(guò)自身最大心率90%的時(shí)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(yùn)動(dòng)員隨時(shí)可以看到自己的心率，如果運(yùn)動(dòng)員的主觀努力程度下降，會(huì)反映出心率降低，教練員可以用語(yǔ)言激勵(lì)或者提高練習(xí)強(qiáng)度來(lái)調(diào)控運(yùn)動(dòng)員的心率，使運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員4周5×30 s高強(qiáng)度間歇攀爬機(jī)訓(xùn)練監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。隨著運(yùn)動(dòng)員攀爬機(jī)總高度的提高，運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效果評(píng)價(jià)值、訓(xùn)練沖量值、血乳酸等指標(biāo)都成正相關(guān)上升趨勢(shì)。這些數(shù)據(jù)可以很好地反映運(yùn)動(dòng)員對(duì)高強(qiáng)度間歇能力的適應(yīng)程度。

表4 一名柔道運(yùn)動(dòng)員4周5×30 s高強(qiáng)度間歇攀爬機(jī)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(tái)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(yùn)動(dòng)員的體能狀態(tài)會(huì)受到中樞神經(jīng)機(jī)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(guò)無(wú)創(chuàng)的測(cè)量方式快速獲取多項(xiàng)生物學(xué)參數(shù)，并對(duì)運(yùn)動(dòng)員的機(jī)能和體能狀態(tài)作出實(shí)時(shí)的綜合性診斷和評(píng)估，為教練員安排訓(xùn)練計(jì)劃及賽前準(zhǔn)備提供參考[40]。同時(shí)，測(cè)試結(jié)果可通過(guò)云儲(chǔ)存和大數(shù)據(jù)分析等科技手段，實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)成員通過(guò)移動(dòng)終端進(jìn)行測(cè)試和查看結(jié)果，并同時(shí)對(duì)多名運(yùn)動(dòng)員的體能狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

這種無(wú)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(shí)現(xiàn)精英運(yùn)動(dòng)員的個(gè)性化體能訓(xùn)練提供了可能[5,13,50]。圖10是應(yīng)用Omegawave競(jìng)技狀態(tài)診斷系統(tǒng)對(duì)一名自由式摔跤運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤的監(jiān)控界面，反映了運(yùn)動(dòng)員在一個(gè)訓(xùn)練階段中競(jìng)技狀態(tài)的變化。在體能訓(xùn)練或?qū)ｍ?xiàng)訓(xùn)練前首先對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行競(jìng)技狀態(tài)診斷，觀察運(yùn)動(dòng)員目前的耐力、爆發(fā)力&速度、力量、協(xié)調(diào)能力&技巧4個(gè)訓(xùn)練窗口，如果某個(gè)窗口分值低于3分，那么應(yīng)避免運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行此方面的訓(xùn)練。例如，運(yùn)動(dòng)員Omegawave評(píng)分中爆發(fā)力&速度窗口評(píng)分低于3分，此時(shí)如果對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行高強(qiáng)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(yùn)動(dòng)損傷風(fēng)險(xiǎn)。此時(shí)建議教練員暫停進(jìn)行爆發(fā)力和速度的訓(xùn)練，對(duì)與爆發(fā)力和速度能力相關(guān)的生理系統(tǒng)進(jìn)行主動(dòng)的調(diào)節(jié)與恢復(fù)，改進(jìn)此方面的競(jìng)技狀態(tài)，然后再進(jìn)行此窗口相關(guān)的運(yùn)動(dòng)能力訓(xùn)練。通過(guò)系統(tǒng)檢測(cè)和數(shù)字化的直觀呈現(xiàn)，可以精確把控運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技狀態(tài)，提高訓(xùn)練效率，避免過(guò)度疲勞和運(yùn)動(dòng)損傷。

圖10 一名自由式摔跤運(yùn)動(dòng)員階段訓(xùn)練競(jìng)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(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行150 s的-140°超低溫冷療前后，應(yīng)用Omegawave競(jìng)技狀態(tài)診斷系統(tǒng)對(duì)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(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技狀態(tài)的多項(xiàng)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(chǔ)備和適應(yīng)程度評(píng)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(guò)這種直觀的數(shù)字，教練員可以實(shí)時(shí)、清晰地觀察到運(yùn)動(dòng)員的恢復(fù)情況。這種動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技狀態(tài)的方式已經(jīng)被越來(lái)越多地應(yīng)用到精英運(yùn)動(dòng)員的體能訓(xùn)練中，目前，美國(guó)和歐洲許多自行車(chē)、鐵人三項(xiàng)、綜合格斗、籃球等項(xiàng)目的眾多職業(yè)運(yùn)動(dòng)員都在采用這種競(jìng)技狀態(tài)監(jiān)控方法進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)測(cè)，在我國(guó)國(guó)家游泳隊(duì)、國(guó)家摔跤隊(duì)等優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)隊(duì)中也在進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用。

表5 一名自由式摔跤運(yùn)動(dòng)員通過(guò)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(dòng)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(jìng)技體育的訓(xùn)練監(jiān)控中應(yīng)用得越來(lái)越多，在田徑、游泳、鐵人三項(xiàng)、柔道等項(xiàng)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(píng)估心臟交感和迷走神經(jīng)張力及其平衡性，以及評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)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(qiáng)度無(wú)氧訓(xùn)練，而無(wú)氧訓(xùn)練對(duì)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(guò)心率變異性的相關(guān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)由心率變異性（HRV）推算出的一個(gè)衍生指標(biāo)，能夠反映運(yùn)動(dòng)員的恢復(fù)狀況，數(shù)值越高代表恢復(fù)越好，具有簡(jiǎn)便易測(cè)、直觀易懂等優(yōu)點(diǎn)，在訓(xùn)練中非常實(shí)用[41]。測(cè)定一次訓(xùn)練課前后的心率變異性，可對(duì)運(yùn)動(dòng)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(píng)估，進(jìn)一步提升了教練員對(duì)訓(xùn)練的科學(xué)掌控。

圖12是一名自由式摔跤運(yùn)動(dòng)員3周體能強(qiáng)化階段的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。通常情況下，訓(xùn)練前后差值越大，說(shuō)明本次訓(xùn)練課的負(fù)荷對(duì)運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生的刺激越深。5月10日和17日是2次高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練為主的訓(xùn)練課，運(yùn)動(dòng)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(shuō)明訓(xùn)練課對(duì)運(yùn)動(dòng)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(qiáng)度練習(xí)為主，運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員在長(zhǎng)期系統(tǒng)訓(xùn)練過(guò)程中的體能狀態(tài)會(huì)發(fā)生波動(dòng)，除了對(duì)運(yùn)動(dòng)員內(nèi)在機(jī)制進(jìn)行監(jiān)控，還可以通過(guò)對(duì)神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的監(jiān)控更加直接地反映運(yùn)動(dòng)員的即刻體能狀態(tài)[24,27,29,51]。Ratamess和同事[51]在超過(guò)一年的時(shí)間里對(duì)大學(xué)摔跤運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和生理變化進(jìn)行了跟蹤記錄，主要檢測(cè)指標(biāo)包括最大握力、Wingate功率自行車(chē)的峰值功率以及垂直縱跳的高度和相對(duì)功率，通過(guò)對(duì)神經(jīng)肌肉有規(guī)律地監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員的身體特征，能夠確定對(duì)摔跤運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練計(jì)劃的身體適應(yīng)程度。Halperin等[29]對(duì)澳大利亞備戰(zhàn)冠軍爭(zhēng)奪戰(zhàn)的職業(yè)拳擊運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了研究，認(rèn)為對(duì)神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的監(jiān)控信息能夠讓教練員通過(guò)考慮個(gè)體的差異性來(lái)妥善安排重大比賽時(shí)的減量訓(xùn)練策略。有研究認(rèn)為，對(duì)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員對(duì)訓(xùn)練的適應(yīng)程度[21]。

圖12 一名自由式摔跤運(yùn)動(dòng)員3周強(qiáng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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)?？梢钥闯觯\(yùn)動(dòng)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(kāi)始下降。經(jīng)過(guò)一周調(diào)整后，縱跳高度明顯開(kāi)始提高，反映出運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技狀態(tài)隨疲勞積累所產(chǎn)生的相應(yīng)變化。通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)可以更好地把握運(yùn)動(dòng)員競(jìng)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(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)過(guò)度疲勞和運(yùn)動(dòng)損傷風(fēng)險(xiǎn)。

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

應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)體能訓(xùn)練、測(cè)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(gè)研究熱點(diǎn)。所有競(jìng)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(duì)著一個(gè)共同的難題，即如何有效地儲(chǔ)存和跟蹤運(yùn)動(dòng)員的數(shù)據(jù)，獲取準(zhǔn)確、有價(jià)值的實(shí)用信息，進(jìn)而有效地提高運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)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(jìng)技體育的核心競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)基于大數(shù)據(jù)和云處理技術(shù)的管理平臺(tái)，可以將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的數(shù)據(jù)和數(shù)字化模型，并對(duì)運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技狀態(tài)、損傷風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行預(yù)測(cè)。

一個(gè)優(yōu)質(zhì)的體能訓(xùn)練大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)可收集并整理的數(shù)據(jù)范圍廣且有針對(duì)性，可幫助教練員和科研人員對(duì)運(yùn)動(dòng)員全方位的數(shù)據(jù)和信息實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、系統(tǒng)化。體能訓(xùn)練大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)應(yīng)該具有技術(shù)成熟，用戶(hù)體驗(yàn)友好，操作簡(jiǎn)單有效，便于每天數(shù)據(jù)輸入和分析等特點(diǎn)。這將節(jié)省教練員和科研人員大量的時(shí)間和精力，而且可以短時(shí)間生成準(zhǔn)確、有針對(duì)性的數(shù)據(jù)分析報(bào)告，令教練員對(duì)于運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的變化做出準(zhǔn)確的判斷，同時(shí)，也可選擇多樣的個(gè)性化定制方案來(lái)滿足精英運(yùn)動(dòng)員的特殊需求。

一個(gè)優(yōu)質(zhì)的體能訓(xùn)練大數(shù)據(jù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)兼具靈活性和自定義性，輕松設(shè)置不同級(jí)別管理者、教練員和運(yùn)動(dòng)員的操作權(quán)限。同時(shí)，大數(shù)據(jù)平臺(tái)還應(yīng)該支持目前主流數(shù)字化體能測(cè)試儀器的后臺(tái)數(shù)據(jù)導(dǎo)入，可以通過(guò)直接上傳或間接導(dǎo)入的方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，減少人工輸入的環(huán)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)一站式體能測(cè)試和訓(xùn)練數(shù)據(jù)的匯總、管理、存儲(chǔ)和分析，生成簡(jiǎn)潔直觀的分析報(bào)告。目前，世界一些優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)隊(duì)已經(jīng)應(yīng)用Smartabase大數(shù)據(jù)平臺(tái)率先實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)動(dòng)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(duì)、澳大利亞七人制橄欖球聯(lián)盟、澳大利亞國(guó)家游泳隊(duì)等。圖14~16是Smartabase大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的基礎(chǔ)界面，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)團(tuán)隊(duì)、個(gè)體運(yùn)動(dòng)員的數(shù)據(jù)采集、管理、統(tǒng)計(jì)、建模、競(jìng)技狀態(tài)預(yù)測(cè)和運(yùn)動(dòng)損傷風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)等功能，這種數(shù)字化技術(shù)的深度應(yīng)用和進(jìn)一步開(kāi)發(fā)將是體能訓(xùn)練發(fā)展的一個(gè)重要方向。目前國(guó)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(guó)家游泳隊(duì)和賽艇隊(duì)等少數(shù)運(yùn)動(dòng)隊(duì)開(kāi)始應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(guó)內(nèi)外越來(lái)越引起關(guān)注，目前，國(guó)際數(shù)字化體能訓(xùn)練的發(fā)展優(yōu)于國(guó)內(nèi)。數(shù)字化體能訓(xùn)練的應(yīng)用主要集中于運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技狀態(tài)的監(jiān)控、各種力量訓(xùn)練的實(shí)時(shí)監(jiān)控、神經(jīng)反應(yīng)速度的實(shí)時(shí)監(jiān)控、高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練的實(shí)時(shí)監(jiān)控、大數(shù)據(jù)平臺(tái)的管理與應(yīng)用等方面。數(shù)字化體能訓(xùn)練對(duì)于提高單位時(shí)間內(nèi)的訓(xùn)練效率，提升運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)精英運(yùn)動(dòng)員的個(gè)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(tái)已經(jīng)在一些優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)隊(duì)開(kāi)始應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)團(tuán)隊(duì)、個(gè)體運(yùn)動(dòng)員的數(shù)據(jù)采集、管理、統(tǒng)計(jì)、建模、競(jìng)技狀態(tài)預(yù)測(cè)和運(yùn)動(dòng)損傷風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)等功能。數(shù)字化體能訓(xùn)練在理論與實(shí)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(kāi)發(fā)將成為體能訓(xùn)練發(fā)展的一個(gè)重要方向。

圖14 體能訓(xùn)練大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)基礎(chǔ)界面1：團(tuán)隊(duì)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(tái)基礎(chǔ)界面2：個(gè)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(tái)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(yùn)動(dòng)員數(shù)字化和智能化訓(xùn)練的一個(gè)層次，數(shù)字化的理念還可以應(yīng)用在個(gè)體項(xiàng)目的專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)中和對(duì)抗性項(xiàng)目與集體球類(lèi)項(xiàng)目的技戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練中。國(guó)際上已出現(xiàn)數(shù)字化足球場(chǎng)、數(shù)字化籃球場(chǎng)及數(shù)字化田徑場(chǎng)，目前的發(fā)展趨勢(shì)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(chǎng)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(shí)別、云計(jì)算等高科技技術(shù)，對(duì)運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員長(zhǎng)期訓(xùn)練負(fù)荷適應(yīng)、競(jìng)技狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)損傷風(fēng)險(xiǎn)等方面的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)和監(jiān)控，這顯然已經(jīng)成為高水平運(yùn)動(dòng)隊(duì)訓(xùn)練和管理的一種必然趨勢(shì)，同時(shí)也提示廣大科研人員只有通過(guò)不斷的實(shí)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?yàn)楦咚竭\(yùn)動(dòng)員體能訓(xùn)練, E-mail: 13501302943@126.com。