GPS電子設備在校園足球運動中的應用研究

黃繼勇 代興波 嚴金秋

摘 要：本文對最新的可穿戴電子設備在校園足球訓練與比賽負荷評估的應用價值進行了分析。研究認為：可穿戴全球定位系統可運用于量化學生在校園足球訓練和比賽中的外部運動負荷，便攜式心率跟蹤設備則可用于監控學生在校園足球訓練和比賽中的內部運動負荷，兩者結合起來使用，可以科學、準確地反映學生的訓練與比賽情況，給學生帶來全新的訓練與比賽體驗，可以為校園足球教師和教練員提供及時有效的信息反饋，掌控學生的訓練與比賽狀態，為科學制定訓練與備戰計劃提供最直接的理論依據。

關鍵詞：可穿戴GPS電子設備 校園足球 心率 跑動 運動負荷

中圖分類號：P22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）07（c）-0030-02

1 可穿戴全球定位系統評估足球外部運動負荷

Catapult Innovation公司生產的最新全球定位系統為Optimeye S5，該系統融合了GPS全球定位系統、3D加速度傳感器（16G，1000Hz）、3D陀螺傳感器（2000°/s，1000Hz）和3D磁力傳感器（1200毫特斯拉，100Hz），可以有效地跟蹤和量化足球運動員的外部運動負荷，準確地記錄運動員在每一次訓練和比賽中的跑動距離、跑動速度、不同跑動速度段內的跑動次數和距離、不同強度的加速和急停距離與次數、不同強度的跳躍和變向次數。該系統允許使用者根據自身運動員和運動項目特征對跑動速度段、加速度、跳躍和變向的強度進行自主設置[1]。

在十一人制的校園足球訓練與比賽中，可供參考的一個跑動速度劃分標準為：（1）走或站立：以0～5.9km/h的速度（持續0.6s或以上，下同）跑動；（2）慢跑：以6～7.9km/h的速度跑動；（3）低速跑：以8～11.9km/h的速度跑動；（4）中低速跑：以12～14.9km/h的速度跑動（5）中速跑：以15～17.9km/h的速度跑動；（6）中高速跑：以18～20.9km/h的速度跑動；（7）高速跑：以21～23.9km/h的速度跑動；（8）沖刺跑：以≥24km/h的速度跑動。

在五人制、七人制、八人制或九人制的校園足球訓練與比賽中，由于場地縮小，運動員跑動速度段的劃分則可參照以下標準：（1）走或站立：以0～5.9km/h的速度跑動；（2）慢跑：以6～7.9km/h的速度跑動；（3）低速跑：以8～11.9km/h的速度跑動；（4）中速跑：以12～14.9km/h的速度跑動；（5）高速跑：以15～17.9km/h的速度跑動；（6）沖刺跑：以≥18km/h的速度跑動。

而加速、急停和變向的強度則根據加速度（持續0.2s或以上）的大小劃分為：（1）低強度：1.5～2.49m/s2；（2）中強度：2.5～3.49m/s2；（3）高強度≥3.5m/s2。

當前的研究顯示，相對于采取固定的、通用的速度和強度劃分標準，根據每個運動員的最大攝氧量、最大有氧速度和乳酸閾等指標確定的個性化劃分標準會讓運動員的外部運動負荷得到根據科學合理的評估[2]。

2 便攜式心率監測系統測試足球內部運動負荷

便攜式心率監測系統可實現對學生在足球訓練和比賽過程中的每一次心跳進行跟蹤，具有代表性的運用于足球內部運動負荷監控的便攜式心率監測系統有：芬蘭生產的Polar Team?系統、Firstbeat系統等。便攜式心率監測系統一般都能提供運動員在每一次訓練中的平均心率、最大心率、不同心率區間的訓練時間等量化指標。在校園足球實踐中，可根據學生在訓練和比賽中的實時心率占其最大心率的百分比，將訓練和比賽進行不同心率強度區間劃分，如：（1）低強度心率區間：實時心率處于<60%最大心率的運動時間；（2）中低強度心率區間：實時心率處于60%～69%最大心率的運動時間；（3）中等強度心率區間：實時心率處于70%～79%最大心率的運動時間；（4）中高強度心率區間：實時心率處于80%～89%最大心率的運動時間；（5）高強度心率區間：實時心率處于90%～100%最大心率的運動時間，較為典型的代表性算法可參見Edwards等[3]和Stagno等[4]的內部運動負荷算法。

3 新型可穿戴電子設備在校園足球訓練與比賽負荷評估的實踐運用價值探討

（1）新型可穿戴電子設備可以科學、準確地反映學生的訓練與比賽情況，給學生帶來全新的訓練與比賽體驗。學生可以認識到自身在訓練和比賽中的運動負荷狀況，了解自身的優勢與劣勢，保持與提升自身的訓練與比賽表現。例如：學生可以通過自己在訓練中的跑動總距離和高強度反復沖刺次數與隊友的這兩項指標進行對比，對自己的有氧耐力和無氧耐力素質進行科學合理的定位，有針對性地進行訓練與練習，提升自己的體能弱項，增強自身的體能優勢，從而調動其訓練主動性和積極性，最終提高了足球訓練效果和效率。

（2）新型可穿戴電子設備可以為校園足球教師和教練員提供準確、科學而及時的信息反饋，掌控學生的訓練與比賽狀態，為科學制定訓練與備戰計劃提供最直接的理論依據。傳統的足球訓練更多強調的是足球教師和教練員與學生之間的技能交流與互動，并未納入新型電子科學設備提供的科學反饋，教師和教練員對學生技能和體能負荷的判斷基本停留在經驗與觀察之上，具有較大的主觀性。而通過可新型穿戴電子設備在校園足球中的運用，教練員對學生訓練和比賽狀態的認識變得更加直接而客觀。

（3）在校園足球實踐中科學、合理和充分地利用可穿戴電子設備，將成為未來校園足球教學與訓練改革的發展趨勢。隨著科學技術的進一步發展，越來越多的新型可穿戴電子設備將被開發出來，而其價格也將逐漸變得經濟實惠，絕大多數中小學足球教學與訓練都可以獲得該類產品的輔助[3]。

參考文獻

[1] 劉鴻優，Gimenez JV，Leon AA.主觀疲勞量表與體重流失在足球訓練負荷控制中的運用[J].體育科學， 2015，35（5）：62-65.

[2] Cummins C，Orr R，O'Connor H，et al.Global positioning systems （GPS） and microtechnology sensors in team sports： a systematic review[J]. Sports Medicine，2013，43（10）：1025-1042.

[3] Aughey RJ.Applications of GPS Technologies to Field Sports[J].International Journal of Sports Physiology and Performance，2011，6（3）：295-310.