运动智能臂带对高中足球运动员体能训练负荷监测的效果分析

2024-12-31温钦增

当代体育科技 2024年27期

摘" 要：目的：探究利用可穿戴设备对运动员运动负荷进行精准化监测，以实现运动员训练监控和效果最优化。方法：探讨智能臂带辅助训练对运动员专项体能训练负荷监测的效果分析。结果：实验前及实验16周之后，实验组与对照组四项体能测试指标均存在统计学差异。结论：运动员通过监测数据反馈而了解自己的运动状况和进步，提升竞技能力和优化运动表现；教练员通过监测数据调控练习密度和训练强度，提高足球训练的实效性；对运动员疲劳状况进行科学预防。建议：青少年教练员和教师可将本研究所提供的测试方式和数据表现，作为运动训练和体育课负荷监控等工作的参考依据，以提升青少年运动表现和体育课的质量。

关键词：运动智能臂带负荷监测高中生足球运动

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

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

中图分类号：G84

DOI：10.16655/j.cnki.2095-2813.2024.27.000

基金项目：广州市教育研究院2023年度科研课题“集团化办学体育资源开发与共享机制研究—以广州市番禺区为例”（2023jtbx01）。

备注：无

作者简介：温钦增（1988—），男，硕士研究生，中级-中学一级教师; 研究方向为体育教育训练学。

普通作者：1

基金项目：广州市教育研究院2023年度科研课题，课题名称：《集团化办学体育资源开发与共享机制研究—以广州市番禺区为例》，课题编号：2023jtbx01。

作者简介：温钦增（1988- ），男，硕士研究生，中学一级教师，研究方向为体育教育训练学。

随着“数据驱动，精准训练”成为当前竞技运动训练领域的热门话题，数字化是当今世界竞技运动训练发展的主旋律，也是竞技体育科学化转型的重要趋势[1]。国外一些高水平足球运动队运用GPS（全球定位系统）可穿戴设备和心率检测器来监测球员控球、射门、传球、跑动距离、加速度等指标数据[2]，并通过视频分析系统跟踪抓拍球员位置、跑动轨迹、传球线路、射门轨迹等并取得良好比赛和训练效果。然而，纵观国内外人工智能提升运动表现领域的理论及应用发展情况，我国科技助力竞技体育的水平明显落后于科技发达的西方国家[3][4]，科学化训练水平不高已经成为制约我国竞技体育可持续发展的主要因素[5]。

近些年，随着可穿戴技术的快速发展和应用，国内一些专业足球运动队也开始使用可穿戴设备。在“科技赋能”时代背景下，选择新型智能化装备对监控青少年运动负荷提高训练效果至关重要。相对于其他监控技术，心率监测仪臂带成本低、干扰小、具备更强的环境适应性等功能率先受到高中足球教练与运动员青睐。

基于此，本文将聚焦运动智能臂带在高中足球体能训练领域的应用进行综述，梳理其当前研究成果与热点，旨在帮助教练员采用“有效负荷量”安排训练，促进高中足球运动员训练效果最大化和预防运动损伤提供理论参考。

1心率监测仪臂带阐释

1.1心率监测仪臂带

心率监测仪臂带（简称运动智能臂带）选用上海融梦跃视体育科技有限公司开发的5DFIT大数据智能心率管理系统，运动监控采用三轴加速度传感器并配备一键分配ID，可批量导入、编辑及删除用户。系统包括：数据终端、5DFIT、心率传感器等。

1.2 心率监测仪臂带操作原理

当运动员佩戴运动智能臂环进行训练，后台系统将运动员个人跑动距离、运动强度、运动心率、运动密度、卡路里消耗等信息数据传输到信息平台，实时呈现在iPad和多媒体一体机等电子屏幕上，反馈每个运动员的体能数据，并根据球员身体素质自动调整心率区间值。当心率处于红色危险区90秒以上，信息系统会自动报警，提醒运动员降低运动强度；当心率处于紫色或蓝色低等运动区域时，也会提醒运动员提高运动强度及练习密度。

2研究对象与方法

2.1研究对象

以广东仲元中学20名男子运动员和广州市番禺区职业技术学校20名男子运动员为研究对象，以下是足球队队员基本情况（见表1）。

2.2 研究方法

2.2.1文献资料法

本文将通过查阅中国知网数据库，互联网检索等查阅了余本研究相关的书籍、学术期刊、重要会议等资料，收集了可穿戴设备对运动训练领域的应用相关文献，为研究提供了理论基础和实践依

2.2.2 实验设计与实验方案

1）实验组专项体能训练方式

实验组从速度、力量、耐力和灵敏性四个方面设计以下16项足球专项体能训练内容，练习项目也可机动灵敏调整。

①速度测试：（1）30m抗阻力跑（1组×30m/组）、（2）10s原地高抬腿+30m加速跑（1组）、（3）5m往返跑（1组×10次/组）、（4）快速跳绳（1组×30s），间隙时间均为180s（秒）。

②力量测试：（1）负重蹲跳（20kg）（1×10次/组）、（2）波比跳（1组×10次/组）（3）深蹲（1次×90%1RM）、（4）弹力带弓箭步跨跳（1组×10次/侧），间隙时间均为180s（秒）。

③耐力测试：（1）5×25m折返跑（1组）、（2）4次×400m（快-中-快-慢）（1组）、（3）速耐跳绳（1组×120s/组）、（4）反复冲刺跑（1组×30m/组），间隙时间均为300s（秒）。

④灵敏测试：（1）505跑-T字跑（1组）、（2）20s反复横跨跳（1组）、（3）绳梯训练（1组）、（4）X型绕桩-十字绕桩（1组），间隙时间均为120s（秒）。

教练员根据球员的比赛位置、身体素质和技战术水平并结合实验组设计的体能训练计划（表2）进行“精细训练”。以首发队员第一周体能训练负荷作为模板或起点，随着训练周期、训练次数、总时长的累积，运动员训练负荷也呈螺旋式上升（见表2）。

2）对照组专项体能训练方式

对照组每次安排6项体能训练，每位运动员训练的内容和运动负荷一致（表3）。训练的项目可以适当调整，这种“粗放训练”模式不考虑球员比赛的位置、身体素质差异性。

2.2.3 测试指标与测试方法

1）505跑

运动员从A点全力冲刺经过B点开始计时，跑到C点时快速转身返回，冲刺到B点时，计时结束。

2）T字跑

运动员从A处以任意姿势准备，且单手触摸A；从A处以冲刺跑的方式跑向B，触摸B后，侧滑步向C，触摸C后，侧滑步向D（期间无需触摸B）触摸D后，侧滑步向B，触摸B后，后退跑向A，后触摸A，测试结束。

3）40 m “Z”字型跑

40m “Z”字型跑：运动员从起点开始，按照“Z”路线先跑5m，再跑3个10m，最后跑一个5m完成此项测试。

4）5×25折返跑

运动员依次用手击倒位于5m、10m、15m、20m和25m各处的标志物后返回起跑线，要求每击倒一个标志物须立即返回到起跑线，再跑到下一个标志物，以此类推。

2.2.4 数据统计法

采用SPSS26.0进行统计分析，数据表示采用平均值±标准差（M±SD）。实验前、后用配对样本t检验，显著性水平为P＜0.05，极显著性水平为P＜0.01。

3研究结果

3.1实验前，实验组与对照组四项体能数据对比

实验前，40名运动员四项体能测试数据不存在统计学差异，表明运动员身体素质同处一个水平（图1）。

3.2实验后，实验组与对照组四项体能数据对比

实验16周后，实验组与对照组4项体能测试数据存在统计学差异，505跑、T字跑、40m“Z”字型拆线跑差异非常显著P≤0.01；5x25m折返跑差异较显著0.05≤P≤0.01（图2）。具体表现为实验组灵敏性尤其是变向移动、快速转身能力得到显著提升，耐力素质也得到发展。

3.3实验组与对照组16周训练受伤情况

根据足球易发生受伤的原因共分为：注意力不集中、运动量过大、准备活动不充分、技术不规范、状态不佳、运动场地原因、其他因素等七项内容。在16周的体能训练过程中，实验组共发生2起非接触性受伤，均是旧伤部位二次受伤（前交叉韧带和踝关节）；对照组共发生3起非接触性受伤，其中2起是旧伤部位二次受伤（腓骨长肌和胫腓骨骨膜炎），1起是腓肠肌受伤。导致原因主要是学生注意力不集中、运动负荷过大、准备活动不充分等非接触性受伤。

4分析与讨论

4.1运动智能臂带监控训练负荷，科技赋能体育

训练负荷是评价训练效果和训练质量的主要依据。运动智能臂带对运动员运动全程监测、实时反馈和提醒，帮助运动员及时了解自己生理指标的变化和身体疲劳状态并做出相应的调整。例如：运动员心率处在红色区域并接收到运动智能臂带的警告提醒时，采用减少练习次数调整练习密度或延长间隙时间，让心率回归到合理的橙色或黄色区间；心率处在灰色或绿色区间并收到提醒时，球员增加练习次数和强度。让球员及时掌握练到什么时候该“歇”，疲劳到什么时候该“调”，即有效地保证训练有较大的负荷量，又不降低运动强度。

4.2运动智能臂带助力教练员训练，提升训练效果

通过反复提供高强度的训练来刺激球员身体最大负荷承受能力，达到高质量的训练效果。同时，教练员定期对球员体能训练运动量和运动强度进行跟踪存档，通过记录运动员训练数据、体能变化和身体反应等信息，教练员能及时发现问题并作出相应调整，从而为球员运动负荷评估建模提供更具普适性的数据。

4.3运动智能臂带的预判与提醒，预防运动损伤

运动员身体疲劳是运动损伤关键因素。运动智能臂带对运动员的疲劳状况进行监测与管控，把运动员身体状态进行实时收集，及时反映到终端设备上，终端设备会对数据进行整合，一旦监测到运动员心跳、血压等生理指标出现异常变化，及时对运动员发出红色危险信号与提醒。当然，通过分析足球易发生受伤的原因，运动员腿筋拉伤仍然是足球中最常见的运动损伤尤其是膝关节的前交叉韧带损伤。因此，教练员应立足于运动员下肢肌肉力量与柔韧性训练，增强球员在比赛中爆发性肌肉力量的输出，以提高肌肉维持高强度运动的效能。

5结论与建议

5.1结论

1）运动智能臂带辅助训练，运动员通过监测数据反馈而了解自己的运动状况和进步，提升竞技能力和优化运动表现，有利于运动员根据监测情况，减少练习次数和调整练习密度。

2）运动智能臂带辅助训练，教练员通过监测数据调控练习密度和训练强度，助力训练精准化，提高足球体能训练的实效性，有助于更科学的监控训练，及时调控训练内容和训练强度。

3）运动智能臂带辅助训练，对运动员的数据进行持续跟踪，结合运动员训练的疲劳状况进行科学诊断，有助于提高对运动员身体疲劳或运动量过大导致运动损伤进行预防。

5.2建议

青少年教练员和教师可将本研究所提供的测试方式和数据表现，作为运动训练和体育课负荷监控等工作的参考依据，并将可穿戴设备的使用纳入训练课和体育课的考虑范畴，以提升青少年运动表现和体育课的质量。

研究局限：5DFIT大数据智能心率管理系统技术条件限制，对运动员比赛各项数据采集并不完善，尤其是比赛过程中监测球员控球、射门、传球、跑动距离、加速度等技术指标。

参考文献：

[1]天津体育学院官网，2023.聚焦体科会/十三科大热点沙龙（一）[EB/OL].[2023-10-20].https：//www.tjus.edu.cn/info/1072/2725.htm.

[2]所向，唐伟棣，李旭辉，等.现代足球智能监控技术前沿与应用[J].上海体育学院学报，2024，48（4）：37-48.

[3]苏宴锋，赵生辉，李文浩，等.人工智能提升运动表现的前沿进展、困境反思与优化策略[J].上海体育学院学报，2023，47（2）：104-118.