“CAD訓練法”在運動負荷評價系統設計中的理論研究

余仕偉

摘要：計算機輔助訓練控制方法的簡稱叫做“CAD訓練法”。因為CAD英文全稱為Computer Assistant Direction，是計算機輔助的意思。所以將一種依靠計算機技術和設備對訓練過程實施監控制的訓練方法稱為“CAD訓練法”。它可協助教練員將原本錯綜復雜的訓練目標轉入系統化的目標體系，并讓確定訓練目標、選擇訓練手段、安排訓練進程、監督訓練過程、評定訓練結構、收集控制反饋信息，能夠在定量分析、自動化分析的基礎上進行。“CAD訓練法”與運動生物力學、運動訓練學、運動生理學和數學、計算機信息技術等多學科的交叉研究，提出運動員機體所能承受的負荷參數，教練員便可對運動員的現實狀況作出科學的分析，安排運動負荷、確定負荷性質、評定機體反應、檢查訓練效果。計算機輔助訓練控制方法將有效的訓練效率和訓練水平提高了，把傳統的依賴經驗訓練的缺陷避免了，并且通過積累與分析訓練數據，從而實現科學評價運動負荷的目標。對于目前高校運動隊而言，最終的訓練目標是保持和創造優異的運動成績，提高運動員的成績最有效，最可控制的因素之一就是合理安排運動員的運動負荷，尤其是對于高水平運動隊來說，這一點顯得尤為重要。

關鍵詞：運動訓練;運動負荷;“CAD訓練法”

一、研究目的

現如今先進技術和科學理論的重要發源地主要是各所高校，所以高校應該將先進技術和科學理論與運動隊訓練進行全面、深入地融合，豐富的高校資源更能為運動隊的訓練提供保障。“CAD訓練法”起源于20世紀70年代，目前國外的一些先進技術和科學理論在運動訓練方面應用比較成熟，漸漸成為將來運動訓練的一種主要趨勢。對于國內的一些訓練控制方法來看還比較側重模式訓練法和程序訓練法，如何在既最少傷害運動員的同時又能充分挖掘和最佳匹配運動員的潛能，能夠有效保持運動員的成績是許多科研人員和教練員目前需要攻破的難題。因此，加大運動訓練負荷監控系統的理論研究與計算機的輔助軟件的開發躋身競技體育發達國家之列具有劃時代的意義。

“CAD訓練法”利用信息的傳感設備對運動員的信息進行采集，在經過中央處理器裝置的處理后，轉化成課處理和分析的信息。進而根據分析結果和標準控制訓練過程，并對訓練進行預測和模擬設計，能夠較客觀地揭示不同項群運動訓練的本質與規律和提高訓練效率，這樣便可以有效的彌補以往訓練中教練員主觀的片面性和單一性。研究“CAD訓練法”是以確定訓練目標、選擇訓練手段、安排訓練進程、監督訓練過程、評定訓練結構、收集控制反饋信息，定量分析、自動化分析提供依據為理論目的。這必定會推動運動訓練負荷監控體系的建立和探索，同時推動多學科多領域的不斷進步。

二、研究對象與方法

（一）研究對象

高校體育中的一個重要部分就是訓練高校高水平運動隊，因為能夠直接反映一個運動隊的訓練水平就是運動成績的優劣。它受運動負荷作用的直接影響，還是運動負荷所產生效應的綜合結果[1]。本文的研究對象是“CAD訓練法”在運動負荷評價系統中的設計目標、功能及特點，最后進行結構設計。

（二）研究方法

1.歸納法

歸納法是一種將一些看似復雜的事情或是素材通過歸納總結得出一定規律的認知方法。

2.經驗總結法

經驗總結法是一種通過進行歸納與分析，使實踐中的具體事情理論化、系統化，從而提升為經驗的方法。

3.文獻資料法

文獻資料法是一種查閱有關文獻資料，從而獲得所要研究問題的方法。

三、結果與分析

（一）傳統訓練方法評價運動負荷的過程中存在著一些問題

在調研中發現，教練員對運動員的運動負荷評價問題處理比較棘手，主要體現在以下幾個方面：第一，教練員在訓練中計算成為一道難題，教練員們在每次訓練結束后不能通過準確換算出一個具體的數值表達這節訓練課的負荷強度，這時候給教練員造成了很大的困難;第二，教練員很少對每次運動訓練的數據進行系統的管理，平時的積累也不夠，數據比較匱乏;第三，由于硬件和軟件都達不到要求，目前使用的軟件都比較復雜，需要很強的統計學知識作指導，所以一般情況下教練員很少使用SPSS進行統計分析;第四，部分教練員只是對一些生理生化指標的表層研究，對生理生化指標值所對應的運動負荷的研究就更少。通過教練員和科研人員的共同的研制并應用到運動訓練的中來，必將時運動訓練科學化進程一個強有力的推動。

高校運動隊存在四年一個周期的更替，四年后將面臨著畢業，離開運動隊，同時運動員個體在一些方面差異性很大，所以平時運動員龐大的訓練數據的積累是系統研發的基礎，是運動負荷評價系統的一個核心內容。

（二）“CAD訓練法”系統的設計目標

“CAD訓練法”在系統目標設計時應該可以記錄每次訓練課運動員的訓練內容和完成情況，比如運動員一次游泳訓練課6組50米完成情況，即運動員在這次訓練安排中運動負荷的外部指標的數據記錄。運動訓練是一個浩大的工程，它持續時間長，訓練科目多變，所以在設計的時候我們應該根據這一特點保證輸入的靈活性;運動員的身體指標具有實效性，在設計時要考慮數據的實時;設計時還需要將平時積累的相關數據與運動成績進行對比分析。以下是歸納后的具體設計目標的幾個方面：

（1）區別對待原則。因為每名運動員存在個體差異的情況，所以要區別擬定運動訓練過程中不同時期的訓練內容、指標和方案;

（2）內部指標的測定和分析，確定訓練手段對應的主導供能系統;

（3）利用搖桿技術捕捉，通過數學模型以及相關的微積分分析軟件得出某個訓練手段的負荷參數，使負荷達到量化;

（4）可大數據處理云儲存。

（三）“CAD訓練法”系統的功能與特征

不同的教練員有不同的訓練方法和訓練手段。一名優秀的教練員具有他與眾不同的訓練方法和手段，這不僅僅是教練員本身有著過硬的專業知識和理論素養，而且長期累積的訓練經驗是他們的獲勝的法寶。對于教練員來說長期積累的訓練手段是舉足輕重的。畢竟人的記憶都是有限度的，也有可能隨著時間的推移發生改變，教練員也許能憑借豐富的理論知識和專業素養培養一名優秀的運動員，這就是一個偶然事件，如果想長期培養優秀的運動員，就需要對訓練材料長期的總結和記錄，保證訓練數據的完整性。如果不做好數據的積累對教練員和運動都會有損失，對整個體育運動的發展也是一個不小的障礙。

“CAD訓練法”對運動負荷的評價正是出于對訓練過程的監控處在一種自動或是半自動的循環狀態的初步嘗試。它需要高科技的技術和理論將訓練過程構成整體，使得各個環節有機相連。使得教練員能輕松實現現實診斷、目標確定、計劃設計、過程監督、結果評價、信息反饋等等。它的主要作用包括：

（1）能夠及時錄入訓練和比賽時的相關數據。

（2）建立每位運動員的數據資料庫

（3）量化監控運動負荷指標。

（4）將大量數據的統計分析及其結果直觀顯示出來。

（5）通過信息反饋來進一步改進完善運動訓練學理論。

（6）通過遠程或是云端對數據進行處理。

“CAD訓練法”的特點主要表現在，它可以利用計算機設備和儀器對運動員的內部和外部的數據進行實時收集，特點之一主要表現在系統的自動分析，因此加強了各個訓練環節的科學性和系統性;其二程序的菜單化，軟件由各個子程序組成，這樣方便操作和共享，因此提高了訓練內發展和進程的解穴和靈活性;最后一體化的特點有效的提高了控制訓練結構各個環節的科學性。

（四）“CAD訓練法”系統的功能結構設計

可以把量度運動員的運動負荷大小的相關數據大體分成兩個部分，即運動員的內部指標和運動員的外部指標，運動員的內部指標在采集的時候分為訓練時獲取和依據訓練周期定期去提取。訓練時獲取的內部指標包括血乳酸和心率等，而睪酮、血色素、尿素氮和血小板等內部指標需要依據訓練周期定期去提取。一些外部指標比如一些訓練方法和訓練手段可以再訓練時就獲取，如圖1所示。

據上述圖解，由上述的內部指標和外部指標兩部分大致構筑了“CAD訓練法”。如果在某一個訓練周期內，訓練數據的對比和趨勢分析主要在功能區塊內完成。宏觀上的分析是通過對比某一項訓練數據隨成績的變化曲線和時間的變化曲線來實現的一種趨勢分析。主要是通過對比分析來對一系列統計參數進行微觀的比較，也就是任意將兩組數據提取出來，然后隨時間的變化進行相關分析。

四、結論與建議

運動訓練領域目前沒有利用更直觀的數據評價訓練負荷的系統或是軟件，“CAD訓練法”利用計算機等一系列學科研究與開發一套完整的監控體系將是運動訓練領域里的一個全新研究課題，它的研發成功，將會是整個運動訓練領域的一個轉折點，是一項跨學科、跨領域的復雜的系統工程，涉及運動訓練學、生物力學、醫學、生理學、生物化學、數學、信息技術處理、系統辨識與分析學等多種學科領域。人體本來就是一個復雜的系統，要將一些復雜的事情簡單化將會是一個巨大的工程。“CAD訓練法”在設計目標上應該考慮多樣性、差異性和靈活性;在設計的功能上要做到信息輸入的簡便、數據庫容量的龐大等;在設計的結構上保持內部指標和外部指標的準確。

目前高校運動訓練使用“CAD訓練法”的教練很少，所以對于該領域的相關研究也基本處于在空白階段，高校老師可以充分利用學校資源形成一個多學科交叉的科學完整的體系，研發出一個可行性的軟件，綜合評價運動負荷。計算機輔助系統的研發必須結合實際運動訓練的全過程，以運動訓練理論作為指導思想，持之以恒，堅持數據的原始積累，再利用我們現代先進的計算機技術進行研究與開發。通過長期的積累才能研發出受大家歡迎的運動訓練負荷監控系統。

參考文獻

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