“以赛带练”与“以实战为核心”训练原则的现代认识——竞赛目标表现状态与训练过程中能量关系的系统生物逻辑分析

李 捷, 裘 晟, 李端英, 王晓军, 李 稚

(1.广东省体育局 科教宣传与交流处,广东 广州 510108; 2.广东省体育科学研究所,广东 广州 510663;3.广东省体育局 黄村体育训练中心,广东 广州 510000)

从1964年国家体委在总结借鉴日本排球教练员大松博文“魔鬼训练”和解放军“实战训练”的基础上,提出 “三从一大”训练原则以来,迄今已55年(1964—2019年)。这个原则仍在我国竞技训练中发挥着主要指导作用,其作为中国特色的训练认识,帮助我国在传统优势项目如跳水、体操、射击、举重、乒乓球、羽毛球上创造过辉煌。与此同时,我们也注意到,在诸多竞技大项的绝大多数小项(女排除外)上,我们迄今依然无缘奥运金牌。我国改革开放后随着大量西方运动训练理论的引入,很多传统训练观念受到质疑,其中就包括对“三从一大”原则的争论。否定一个事物又提不出新的认识,不仅意味着否定不一定会促进对该事物认识的进步,反而会引起教练员对该事物认识的混乱。这就是当前竞技训练领域的现状。从生物原理的“根源”上研究“实战”训练原则的合理内涵并建立现代的认识体系,而不是“碎片式”地进行文献介绍,也许是我们发展竞技训练认识的唯一正确方法。“他山之石”毕竟不是自己的“金刚钻”,对事物本源的研究才是促进我们发展的根本。系统训练就是建立在“以赛带练”“以实战为核心”训练原则基础上的现代训练科学认识。

关于竞赛目标与目标表现的系统性质及定义,已经在前面发表的多篇文章中进行了论述。在实际训练中,还有一个绕不开的问题,就是训练过程中的“能量”秩序安排问题。国际著名运动生理学家Hoffman 在《运动及其表现训练生理学》中,依据马特维耶夫的周期理论模型提到:周期训练的基本原则就是强调从大运动量到低强度,再从小运动量到高强度的转换[1]。Hoffman的说法实际上就是目前绝大多数教练员安排训练计划时的普遍做法。这个传统原则的错误是由于未理解动作链能量状态必须是目标定态重复的道理,未顾及能量状态在时间过程中的生物多态性,导致能量安排的反变,训练中表现为对系统目标动作链能量状态稳定性的干扰,并最终影响竞赛成绩。在多赛制节点的情况下,对目标系统来说,由于竞赛表现标准的能量限制(目标功率定态)及生物机能能力的恢复规律等,训练中的能量秩序必须处于相对稳定的“定态”。所以,能量秩序不可以进行反变安排。那么,厘清训练过程中的能量秩序安排与竞赛目标表现的逻辑关系,进而发现有效的训练手段,是非常重要的现实问题。

1 竞赛目标系统的“质量”与“能量”

从目标表现系统的定义[2]知道,但凡竞赛系统都有确定的目标量值(成绩)。量值是物理概念,而量值的表达则是生物能量概念,量值成为能量秩序状态的外标,或者量值也可以表达为系统的目标定态与系统有序度。在目标系统的有序度中既有能量秩序,也包含有动作链网络结构秩序,而在这些信息中最为重要的就是目标动作链的能量功率定位。能量功率定位决定系统的量值(竞赛成绩)表达,这样目标能量功率秩序问题就不是简单的“强度与运动量”反变关系所能处理的了。根据辩证法的原理,“质量统一性”是任一事物的通用特征,量变会引起质变,如此就出现了质量控制与能量控制的逻辑关联。训练中的能量秩序与“熵”的定位有直接关系,竞技训练的质量控制必须建立在能量控制的基础上;而能量是一个受多重因素影响的结果,只能用“熵”的概念进行表达。对于竞技训练来说,“熵”是系统的秩序态,“熵”涉及的质量与能量统一竞技表现的四维空间如图1所示。

图1 质量与能量统一竞技表现的四维空间

在生命体中,训练质量随运动经验时序过程中与能量交换(负熵引入)的相互转化而变化,这种变化使训练的目标系统“质量”演化为时间过程中能量体系的四维动态空间关系,即熵(系统能量交互秩序)、“质结构”(动作链)、“量”(能量消耗与代谢环境)成绩数值、内环境稳态平衡。在这个四维空间中发生竞技表现(熵)的节点定位即竞赛成绩。训练因素的负荷定位秩序、生物恢复能力、基础代谢及赛前调整等,都是基于能量体系空间关系的生物原理。

根据爱因斯坦的质能方程式E=mc2,质量能够转换成能量,能量也能转换成质量。质能方程说明,质量和能量虽然是不同的概念,但质量与能量却是紧密联系的等位关系。从质能方程可以看出,“质与量”统一性的耦联因素是能量,质量可以等同于能量,能量变则质量亦变。这就提出了训练中的问题,即竞技专项训练的能量秩序安排与竞赛目标质量如何等同起来？质量不变意味着目标动作链的能量不能变,目标动作链的能量不能变则意味着在训练安排中,任何手段均不可降低能量标准,否则就不能取得目标成绩的表现状态。同时,这也为长距离项目目标动作链提出了能量功率限制的训练要求等。目标能量功率与训练质量的关系,也为“以实战为核心”训练标准的量化进行了理论注释。可以认为,目标动作链与成绩表现的统一性必须通过负荷能量分配秩序进行限制,目标系统的“质量”通过能量秩序耦联发生动态演化并由系统的能量秩序决定。由此可以看出,传统的强度或运动量概念并不能涵盖目标质量关系的生物复杂性,忽略了训练中的目标能量分配秩序,不能表达竞赛目标表现形成的生命原理。在实际训练中,目标“量”与“能量功率”的对等位置关系控制,才是真实意义上的竞技成绩的实战训练。在系统质量的变化中,“量”变只能来源于动作链能量秩序的变化,能量突破才可能有系统质量的提高与发展。在“运动量”被理解为负荷累积时间、次数、心率、距离、乳酸、BUN、CK等时,绝不可能存在一般意义上的所谓“量变发生质变”。因为这些指标只是身体对总负荷的标度,不反映训练中的能量分配秩序与标准。基于系统负熵的观念,竞技训练中目标能量限制的具体表达形式就是动作链的目标经验氧功与功率分配。目标氧功与功率分配都是规定的能量秩序,需要在训练实践中通过重复训练而不断强化以建立目标系统的生物状态结构。不过,目标氧功并不是系统“熵”的极限,人与环境间的交换即能量体系训练的被动性决定因素,目标成绩可以通过个体的极限代谢能力训练而逐步提高。当通过力量训练增加了动作链的能量时,就可以重新定位目标系统“熵”的秩序并提高竞赛成绩。所以,竞技成绩表现的秩序就是目标“量”与训练经验能量互动关系在训练中的存在方式,或者说是目标系统的“熵”的秩序,训练质量控制的内涵就是能量控制。因此,增加动作链的能量功率表达,成为竞技训练水平提高的持续目标与要求。

2 目标动作链能量稳定可消除系统竞赛节点表现的不确定性

在爱因斯坦之前,传统的质量观念并未考虑到质量与能量的等同意义。质量与能量的等同意义直接冲击着竞技训练手段的标准控制,低能量标准手段训练对于目标动作链形成的有效性被从生物原理上进行了根本否定。每一节训练课,训练时间的长短取决于生物能量效率的保证,即运动员对负荷的能量消耗速率与恢复时间。任何确定的事物质量都有着确定的熵的秩序,并且在节点的熵或者质量表现为系统定态,而时间过程中的质量关系,需要引起调适的能量标准必须时间稳定,所以现代训练强度的概念,可以理解为是一个能量消耗标准的稳定表达过程。由于能量标准可以换算为具体的量值,如速度、重量、功率等,所以,专项目标“量值”的重复才是目标系统的标准重复,才具有有效训练的信息意义,这个信息就可以表达为系统的“熵”。仅强调能量便于理解训练安排,但“熵”才是在更为合理层面上对训练能量秩序生物复杂性的表达。“熵”是竞赛生物系统的有序度,能量在系统结构的秩序中决定有序度的定位及竞赛表现的状态水平。客观上,竞赛目标系统信息熵对竞技训练具有十分重要的意义。训练过程中,有效的信息补充是系统稳定和发展的动力,没有有效的信息补充,系统的有序化就会自动降低,熵值增大[3]。

竞技训练实践中这种情况极为常见,表1是刘虹备战2008年奥运会不同训练阶段训练结构与适应状态的关联分析。

表1 刘虹备战2008年奥运会不同训练阶段训练结构与适应状态的关联分析

从表1可见,刘虹的训练强度很少能达到目标速度。分析发现,只有接近比赛速度的B 类课比例较高时,表达训练信息集中趋势的脑电熵值才表现得更为集中,如表1中第三阶段脑电监测的系统熵值为0.64。从表中也可看出,由于训练时B类课比例降低及女性身体调整等因素,奥运比赛前并不是刘虹的最好状态,其系统熵值仅为0.89,表明适应结构信息离散,不利于取得优异成绩,所以2008奥运会刘虹虽然打破了女子20 km竞走全国纪录,但奥运会上仅取得该项目第4名的成绩。可以说,B类课是竞走负荷能量消耗较高的强度训练课。

以能量功率秩序控制作为防止有效信息流失的限制性因素,对目标系统的形成具有实际的训练学意义。当然,从更为合理的层面上根据系统表现的四维空间信息熵的离散度,可以度量系统表现的“不确定性”。稳定的目标信息熵是组织系统有序化的前提,包括影响运动员整体能量状态的内环境稳态、营养调整、睡眠恢复等。时间过程中的目标信息丢失意味着系统有序度的破坏。跳水的“双十小周期”、体操的“目标套”重复训练,都是确保训练过程中目标信息熵稳定的实例。根据“倒计时”节点训练分期原理形成的目标定态,成为系统训练设计的基础与原则,而能量体系秩序的稳定才是目标定态形成的生物基础。因此,目标训练小周期的生物节奏平台,成为目标定态稳定系统形成的生物逻辑。由于能量秩序的重要性,一方面在各训练因素中能量秩序的分配成为目标状态稳定性的影响因素;另一方面,生物能量增长规律,特别是力量能量代谢体系的发展,成为训练平台分段安排递阶的主要依据。训练实践中,“力量”训练版块等皆缘此而生,所以,依据竞赛节点的“倒计时”或“以赛带练”训练安排,成为系统表现稳定性的必然训练手段。

3 训练过程中能量记忆与训练结构改变引起能量记忆冲突

竞赛目标系统是由若干联系程度不同又相互作用的因素组成的复杂系统。在这个系统中,任一因素都以一定的主体性特征处于各自的稳定状态,并相互作用和调节保持系统的稳定。当系统发生变化时,其状态也发生变化,系统信息熵也将增加或减少。根据神经可塑性原理,经验训练过程中能量分布决定系统分子与细胞网络的动员水平与联系程度,系统结构与能量相伴而生,且通过时间秩序进行表达。根据机体对适应发生的时域条件要求,8～12周的有效训练重复(一个板块),才能形成能量秩序的脑和神经的经验分子记忆定位。细胞生存在一个非常复杂的环境中,可以感受到许多不同的信号,包括物理、化学、内部状态等参数。在竞技训练中,细胞对这些信号的应答是通过产出可对内部或外部环境起作用的适宜的蛋白质来实现的。细胞根据外界环境的变化,计算应对环境变化所需要的每一种蛋白质的需要量,并通过转录网络决定每种蛋白质的生成速率,在一个输入信号到达后,转录因子活性发生改变,进而导致蛋白质生产率发生改变。这些生成的蛋白质中有些就是转录因子,可以进一步激活其他基因,如此循环往复形成相对稳定的动态网络关系,并产生物质上的记忆载体网络,通过长时程记忆机制[4]形成能量秩序的网络记忆。所以,经验信号确定细胞网络的形成,能量信息进行同样的生物过程,因而能量秩序也是有记忆的,训练经验时序的能量标准秩序成为系统神经可塑性与链接的关键。

《The Biochemical Basis of Sports Performance》一书认为:力量、力量耐力和技能都有生理生化基础,主要由遗传禀赋和对训练的适应决定[5]。由图2神经生物原理可知,实践中每天训练最多的那个手段的生物效应,将成为神经网络连接关系改变的主要促动因素,竞赛节点前出现概率最多的训练因素,将成为竞赛节点竞赛表现的生物结构基础。系统结构和能量秩序的生物记忆都是如此,板块训练设计的原理也在于此。

图2 经验信号确定系统细胞网络的形成

4 “能力训练”与“目标”系统训练的结构与能量秩序矛盾

任何职业或专业体育训练,实际上都有着时间节点要求下的确定的目标和竞赛成绩标准,奥运会比赛、洲际比赛、全运会比赛及各种其他赛事皆是如此。实现竞赛时的“目标”表现成为“训练”的基本逻辑与核心,依据目标表现的生物要求才能发生相关因素的组织和训练。近来国际高水平竞技强调的“以赛带练”和“目标倒计时训练”,都是这种认识的直接反映,这种认识实际上与国家体育总局一贯倡导的“以实战为核心”的训练原则完全一致。这就使目标表现标准约束下的实战训练成为竞技训练的标准逻辑,以“实战为核心”的思想从理论机制上完全符合现代竞赛的生物与训练原理。客观上,由于多赛制的原因,以“目标表现”进行定位的目标实战训练,是竞技训练思维方式从传统“能力”训练转向竞赛“表现”训练认识的一次强制性革命,“以赛带练” 和“倒计时训练”不过是这种革命的必然结果。过去,我们主要强调通过增强“能力”提高竞赛成绩,但质量与训练能量分配秩序的关系、细胞网络分子记忆及神经系统的可塑性原理与竞赛实践均告诉我们,“能力”与目标“竞赛表现”训练走得是完全不同的生物路径。能力训练在生物效应上突出了因素的主体性,但却改变了目标系统熵(目标动作链结构及其能量秩序等)的秩序分布,偏离了实战目标的生物结构定位,从而降低了训练效率。另外,任何事物的质量都是一个动态的统一体,在标准确定的条件下,质量关系相对稳定,据此,竞赛目标的质量关系就是一个定态。那么,在竞赛目标系统的质量控制关系上,“能力”并不是竞赛“表现”的目标,所以,强调能力训练等于人为改变“质”(目标系统)的结构,进而引起目标系统“能量”秩序的变化,并最终影响系统目标的涌现性状态。

依据神经系统的经验概率选择特性,经验重复最多的部分会被作为主结构而成为竞赛表现的生物基础。比如,赛艇拉测功仪的能力或者有氧能力等,其再强也不会自动变为目标表现的生物结构并提高竞赛成绩,因为目标系统结构只能也必须根据训练经验因素概率进行自组织后才能发生。强调能力因素的训练不仅引起对目标结构网络的信息冲击,而且引起目标结构能量秩序的变化,并导致节点目标熵向均匀态发展而使系统重新定位。这个道理可以用香农的概率信息熵概念进行解释,由香农对自信息的定义可知,若a1发生,信息量为logP(a1);若a2发生,信息量为logP(a2);…;若an发生,信息量为logP(an) 。假设信源发出M次消息,则a1出现的次数为MP(a1),a2出现的次数为MP(a2) ……M次消息发生后的总信息量为:-MP(a1)logP(a1)-MP(a2)logP(a2) -…-MP(an)logP(an)。

由此,我们得到信源的平均信息量,也就是一个信源的自信息数学期望,我们称之为信息熵,即:

在此,信息熵H(X)根据信源的变化而发生变化,信源出现的越多,信息熵越分散。当仅仅只有目标信息熵经验存在的时候(只练专项),信息熵才可能为0,这时系统的有序度最高。在实际训练中,由于各种训练因素造成的信息能量结构的变化,系统信息熵只能在0～1之间变动,在缺乏强制性目标要求的情况下,系统中的信源趋向于均匀分布。所以,竞技训练中训练因素越多、越复杂,熵越趋向于平均状态分布[3]。一个系统有序程度越高,熵越小,所含的信息量就越大;反之,无序程序越高,熵就越大,信息量就越小。信源信息的时间秩序决定熵的秩序,训练负荷的能量信息就是负熵,负熵中的能量与结构秩序分配决定系统的状态,也即信息熵H(x)公式中负号的意义。“信息标志着有序,它被认为是消除无序和熵减的因素。[6]”训练的过程就是信源加载的过程,而确保信息信源正确的重要性毋庸置疑。

目标表现系统的形成是主观行为的客观生物过程,与生物适应选择自组织规律有关,而与人的主观意志没有关系。能力训练不是实战“目标”训练,其与竞赛目标信源不相同。在训练实践中,系统目标信源必须成为训练时序中的主概率,才能确保节点目标竞赛表现稳定实现。在量子力学中,“薛定锷的猫”已为我们提供对事物不确定性的认识,但其也为我们提出竞技训练的目标系统必须进行稳定性优化的训练原理。根据生命的自组织原理,训练过程中所有训练经验成分(因素信源)会发生竞争自组织并形成竞赛节点的自组织实时状态,竞技表现的可能性只能存在于(图1)四维空间状态稳定性的经验概率,即概率取代了确定性。所以,运动员竞赛成绩的不稳定性来自于竞技表现系统四维空间的复杂动态关系,这就是竞技成绩为什么总是“薛定锷的猫”和目标系统必须进行稳定性优化训练的原理。训练实践中如果不明白“目标表现”训练的生物学原理,目标“优化”训练与实现稳定的竞赛成绩只是一句空话。这也是目前竞赛中绝大多数运动员成绩不稳定的逻辑原因,同时也是“周期”训练计划中无“优化”训练安排的直接后果。相比之下,美国竞技训练中广为应用的目标优化训练控制模型OPTTH— MODEL及其整合训练理论,就是处理训练整体与局部关系的典型系统认知。

客观上,在掌握了目标系统训练的原理之后,目标实战、以赛带练、目标倒计时训练等都是解决目标优化问题的训练途径。能力只是目标系统中的因素,是系统的下位概念,在竞赛节点训练安排的时间顺序中,目标系统与因素结构的统属关系绝对不能颠倒。必须认识到,目标“表现”训练,是在竞赛需要的层次上,按照系统生物规则重新规划了专项表现与专项“能力”训练的统属关系,突出了实战(表现)的训练位置,在训练生物效应上正确表达了符合竞赛要求的专项(系统与其要素层次的)训练逻辑控制关系,并衍生出具有生物学特征的系统训练认识体系。

21世纪以来,“目标表现”训练、“以赛带练”、“目标倒计时训练”等,完全取代了传统的“大周期”训练形式,目标表现训练、目标整合优化训练已逐步成为国际竞技训练的主流。从能力训练到表现训练的认识转化,成为现代教练员竞技训练的重要标志。训练质量与能量的对位关系明确,为训练设计与突破提供了新思路,也为“以实战为核心”的训练原则提供了辩证理论依据。通过目标表现的生物系统性质分析,由竞赛系统内隐的目标标准,演化出定态训练平台的生物要求与总功约定、能量约束的动作分配秩序、动作链的目标能量表达是训练控制的核心、熵是复杂系统的秩序、能量的秩序就是质量的秩序、节点之前的能量秩序就是熵的节点状态(即竞赛成绩)等新的训练认识。以上讨论虽有不足,但目的在于在“以实战为核心”训练原则的基础上努力建立现代系统训练的理论与认识体系,尽早从实践上促进竞技训练的发展与训练效率的提高。