可穿戴智能設備在體育訓練方面的應用

摘要：當前背景下，科技飛速發展為各行各業注入了創新活力，體育訓練也要與時俱進，促進可穿戴智能設備的應用實現從經驗型向科學型的轉變。目前可穿戴智能設備在體育訓練領域的應用主要體現在信息化技術對運動員的身體狀態、運動表現以及訓練效果的監測與分析，這些也是本文所研究的重點，并進行了前景分析，以供業內有識之士互相參考。

關鍵詞：可穿戴智能設備" 體育訓練" 應用前景

近年來，可穿戴智能設備的應用對體育訓練越來越重要，眾所周知，體育訓練是運動員的運動生涯中重要的組成部分，具有普及性、經常性。在傳統訓練模式下，體育訓練難免存在依靠經驗對運動員開展訓練與提升計劃，常常導致一些運動員的體育潛力無法被充分挖掘。而可穿戴設備在體育領域的應用則打破了傳統經驗主義思想的禁錮，教練和運動員可以根據設備的實時反饋和數據分析，調整訓練策略，優化訓練方法，提高訓練效果。同時，這些設備也幫助運動員更好地了解自己的身體狀況和運動表現，激發潛能，取得更好的運動成績，因此對應用于體育訓練的可穿戴智能裝備的研究要做到與時俱進，充分豐富其在體育訓練中的應用成果。

1、研究背景

1.1、可穿戴智能設備的定義

可穿戴智能設備是經過智能化開發的穿戴物品，被視為“互聯網+”在日常穿戴方面的智能化延伸，如在手表、手環、眼鏡、服飾等穿戴物品中植入傳感器、無線通信、多媒體等硬件設備、軟件支持等，使得日常設備擁有數據交互、云端交互等信息化功能，能夠延伸使用者的感知功能，監測使用者狀態并提高工作效率。在當前環境下，可穿戴智能設備的形態與應用熱點主要集中在醫療健康數據的預防和全生命周期健康管理領域，基于這些領域與體育有著較強的關聯性，因此在體育訓練領域也帶來相較于傳統更大的變革。

1.2、可穿戴智能設備在體育領域中的應用情況

可穿戴智能設備采用智能化嵌入式技術對普通運動裝備進行智能化設計，在體育領域中的應用情況十分廣泛且深入。這類設備利用先進的傳感技術、數據處理和分析能力，通過定位系統、加速度計、心率檢測儀等對運動員訓練中的各項生理指標變化情況進行自動采集和處理，為教練員提供了新的訓練思路和方法。目前應用較為常見的可穿戴智能設備多為植入智能化傳感設備的眼鏡、手環和跑鞋等，其設備制造源頭多從醫療康復領域演化而來，在實時監測運動員的心率、血壓、呼吸等生理指標方面扮演著重要角色，也為運動員的自我管理和自我提升提供了有力支持。

2、可穿戴智能設備在體育訓練領域的應用價值

2.1、對教練員的應用價值

就目前已有的可穿戴智能設備而言，對于教練員的工作具有極大的變革作用，其具體應用價值通過以下三個層面顯示出來：（1）運動員選拔方面的價值。可穿戴智能化設備能夠準確反映運動員的身體機能水平與運動水平的高低，為教練員的人才選拔等方面提供了一系列可量化數據；（2）訓練任務及計劃方面的價值。傳統的體育訓練計劃講究苦練出成績，經常有運動員訓練過度導致產生永久性的傷害，不得不在運動生涯的黃金年齡提前退役。而通過可穿戴智能設備可以使教練員明確判斷運動員的運動極限，避免運動員在疲勞狀態下繼續完成高強度訓練任務；（3）戰術方面的價值。可穿戴設備在比賽中的應用主要是針對有關運動員在比賽時的鏡頭慢放捕捉和技術技能分析，比如利用可視化設備實時分析運動員比賽節奏以及對手技戰術常用習慣，為運動員制定更有針對性的技戰術和比賽策略建議，幫助運動員更好地應對比賽中的各種情況。

2.2、對運動員的應用價值

使用可穿戴智能設備對運動員的體育訓練狀態進行評估，為運動員帶來了極大的關于體育訓練科學方面的實用價值，其主要體現在以下三個方面：（1）運動生涯保護的價值。通過可穿戴智能設備能夠使運動員對自己的極限運動水平和指標有所了解，能夠根據自身身體狀況進行訓練策略調整，避免訓練過度導致的傷害；（2）規范技術動作的價值。運動員通過可視化設備進行體育訓練的過程回放，可以充分了解自己在訓練中的運動軌跡、速度、距離等運動數據，熟知自身的技術特點，改良高頻率的錯誤動作；（3）激發拼搏精神的價值。體育訓練枯燥而艱苦，要取得成績必須擁有堅強的意志力，而可穿戴智能設備的大數據分析能夠使運動員更加明確自身的舒適區及上升目標，明確與其他優秀運動員的差距，并根據科學計劃進行自我提升，以實現自身在成績上的突破。

2.3、在體育訓練工作中的應用價值

傳統的體育訓練工作具有工作強度大、信息反饋效率低、可視化數據不足等問題，需要經驗判斷與處理的工作較多而且繁瑣，信息具有模糊化傾向，使體育訓練工作效率難以保障。而可穿戴智能設備的出現改變了體育訓練工作的大量內容，并且具有以下應用價值：（1）便捷且利于數據收集處理。傳統的運動員體育訓練工作存在信息化程度不足的問題，而可穿戴智能設備的便攜性極強，可自動記錄運動員的生理指標信息并上傳、存儲，直接減少教練員可能發生的主觀因素誤判，推動體育訓練的科學化和標準化進程；（2）靈活且可控性強。傳統的體育訓練方式一般都在常態化的日期、場地開展，對教練員和運動員的局限性很強，而運動員利用可穿戴智能設備可將受訓時間、地點、成績、效果等信息上傳到云端，使教練員能夠及時了解并開展分析活動，實現了對傳統的訓練時間和形式安排的突破性改革。

3、可穿戴智能設備在體育訓練中的實際應用

3.1、監測和記錄體育訓練中的運動負荷數據

監控運動負荷是確保安全訓練的前提，擺脫了以秒表為工具的傳統監控方法，例如作者通過對本省3所體育院校運動員應用可穿戴智能設備情況進行分析來看，其可用于監測運動員每天6h的訓練強度。這些運動員的訓練數據樣本具有專業、時間、場地、內容等方面的差異性，但可穿戴智能設備通過對運動員監測樣本有效信息化的方式，得出的數據被大多數教練員所認可，具體分為以下幾類：（1）通用性數據。包括運動時間、運動距離、運動范圍、運動速度等消耗運動員在體育訓練中的強度指標；（2）細節性數據。包括體態、步數、幅度等消耗運動員在體育訓練中的技術性指標；（3）生理性數據。包括脈搏、心率、能量等消耗運動員在體育訓練中的變化指標。通過教練員們的分析研究認為，這些如戴智能手表、智能手環等可穿戴智能設備更有利于監控運動員訓練時的競技狀態，為他們動態調整訓練目標和訓練內容提供了數據支持。

3.2、量化數據在技術指導中的應用

可穿戴智能設備還能夠根據運動員的運動目標和需求，通過量化數據在運動員技術指導方面有著至關重要的應用，獲得更為詳細的量化數據，這些可量化的數據有助于教練員更加科學地安排訓練時間和內容，也能幫助運動員達到更好的訓練效果，具體應用如下：（1）數據處理與評估。眾所周知，體育運動是速度、力量與技巧的結合，而可穿戴設備通過分析運動員的運動體態、幅度、軌跡等可提供有效信息反饋，直接為運動員、教練員提供可評估的數據處理結果，以幫助運動員和教練員研究如何提高運動技術效果和準確性；（2）技術評測與改進。一些在體育運動中的新技術、新動作、新戰術必然有其創新性的體態、幅度、速度和軌跡，其與傳統技戰術相比，必然反映為可穿戴智能設備數據分析與評估中顯示為異常數據，通過對這些數據的研究可豐富對于技術評測的功能性表現，及時地進行技術指導與分析；（3）形成綜合性報告。通過設備收集的體育訓練信息傳輸到云端并應用算法，可形成基于數據的報告和統計結果，有助于優化教練組成員的體育訓練計劃，形成針對運動員自身優勢的有效訓練方案。

3.3、拓寬教練員與運動員的視野和認知

可穿戴智能設備能夠打破傳統體育訓練“閉門造車、苦練硬功”的訓練模式，也是教練員和運動員拓寬視野不可或缺的一條新渠道，也是教練員拓寬視野與運動員提高成績的重要保障之一，具體如下：（1）大數據平臺的資源鏈接。借助可穿戴智能設備的互聯功能，運動員與教練員可實現跨地域、跨年代的體育信息互動，不僅可以與同代優秀運動員的訓練數據進行交互，還可以參照歷史數據進行比較、研究和取經，例如將自己的運動數據與省記錄、國家記錄和國際記錄進行相互比較，不僅能夠拓寬運動員的視野和認知，也有助于激發運動員的競爭意識和學習欲望；（2）增強運動員與教練員的交互體驗感。鑒于可穿戴智能設備的互動功能，運動員與教練員勢必要針對訓練方式與計劃進行更多的交流，有效提升雙方對體育訓練計劃的參與度，營造良好的環境氛圍，提高體育訓練的效率效果；（3）新運動員、小運動員的選拔計劃。可穿戴智能設備內置的高精度傳感器和智能算法，對于教練員選拔優秀運動員苗子有實質性的提升作用。我國選拔體育運動員一向主張“從娃娃抓起”，在各級中、小學運動員選拔中，通過孩子們參與體育活動時的動作姿勢、力量應用、技能水平等個人運動表現，可直觀地通過設備反饋回的各項指標、數據更準確地發現符合運動員標準的個體，為國家發掘更多的體育人才。

3.4、虛擬現實（VR）技術訓練模式

隨著虛擬現實（VR）技術的發展，可穿戴設備在體育領域的應用也呈現出新的趨勢，為運動員和教練提供了全新的訓練方式和手段，有助于提升運動員的技能水平和競技表現，主要如下：（1）對抗性體育項目。VR技術作為可穿戴設備在體育訓練中的應用更適用于對抗性的體育項目，當前應用VR技術可以使運動員直面虛擬比賽場景中的競賽對手，進行模擬訓練，能夠有效提高心理抗壓能力，以在競技賽場上正常發揮自身技術水平、增強臨場應變能力；（2）特殊比賽環境。VR技術能夠模擬不同地域、季節、氣象的比賽環境，使運動員在訓練中感受到真實的壓力和挑戰，例如室外項目可配合其它技術設備模擬高原、熱帶、雨雪等客觀環境下的技戰術演練，以仿真訓練方式幫助運動員更好地適應真實比賽的環境，提高應對各種情況的能力；（3）安全訓練環境。VR技術可以模擬出各種危險場景，在一些高風險的運動項目中，使一部分運動員可以在虛擬環境中進行訓練，從而避免真實環境中的潛在風險。

4、可穿戴智能設備在體育訓練中的應用前景展望

4.1、進一步推動體育信息化平臺建設

可穿戴智能設備在體育訓練中的應用正逐步推動體育訓練向信息化、智能化方向發展，未來可進一步利用可穿戴智能設備促進我國體育大數據平臺建設，構建國家級運動員信息化數據庫，使我國體育事業與信息技術進一步融合，使體育訓練更加形象、直觀、易懂、數據化，使優秀運動員的數據信息成為我國體育事業的寶貴財富，促進體育訓練可視化、信息化、智能化，從而提高體育訓練的創新能力。例如對歷史上的優秀運動員進行編號入庫，僅是以往將紙質文件上所記載的信息數字化這一項工作就十分繁瑣，但這為體育訓練的信息化管理奠定了基礎，對我國體育運動事業的貢獻必然是無可估量的，有利于后來的運動員、教練員更加熟悉傳統訓練計劃的面貌，掌握與認知所從事體育項目的技術發展史，也是推進我國體育史建設的一大重要推手。

4.2、推動體育訓練與其他領域的融合

可穿戴智能設備的應用可以進一步與大數據和人工智能技術相結合，例如加強對設備的研發和技術更新，通過與虛擬現實技術的結合提高訓練的真實感和沉浸感，完全實現運動員在虛擬環境中的模擬訓練，突破運動員的訓練活動受到的時間、場地限制，在虛擬環境中發現更多的訓練規律，形成更為多樣化的訓練方案。此外，可穿戴智能設備還應在“從哪兒來，回哪兒去”的角度上進一步發揮其在康復醫學、健康管理等領域的作用，通過與醫療設備和健康管理系統的連接為運動員提供及時的健康預警和康復指導，在運動員的傷病恢復方面進一步豐富措施，提高恢復效率，使教練員和運動員對其認識和應用進一步拓展，這也是推動體育訓練向信息化、智能化方向發展邁出的重要一步。

4.3、提升教練隊伍水平

未來可穿戴智能設備對教練隊伍的執業水平將產生深刻影響，促進教練隊伍的專業化和智能化發展。可穿戴智能設備背后的信息化設備涉及大數據、云計算、智能分析等上層科技，教練員的信息技術能力必然對執業水平提出更多要求。我國體育項目教練員一般由退役運動員擔任，在專業方面經驗豐富，但在信息化科技的掌握方面相對較弱，對于數據分析、計算機操作方面的水平也有待提高，計劃和策略的表現能力略顯不足。為了適應可穿戴智能設備對未來體育訓練帶來的影響和改變，教練員的綜合素質必然要進行全面提升，通過學習和應用新技術不斷提升自己的專業素養和執教能力，從而更精準地掌握運動員在訓練和比賽中的生理狀況、運動表現和技戰術發揮，從而為所屬運動隊提供更為科學的訓練方法，更好地適應現代體育訓練的需求和挑戰。

5、結語

盡管當前可穿戴智能設備在體育訓練領域取得了顯著的進展，但在我國廣大地區體育資源不平衡的現狀下仍存在一些局限性。此外，不同設備之間的數據互通性和兼容性問題以及新技術應用的成本問題也不容忽視。但可穿戴智能設備在體育訓練領域的應用與發展是當前國際上不可逆的趨勢，隨著可穿戴智能設備的技術進步和制造水平的不斷提高，必將在體育訓練中大放異彩，推動我國體育事業的可持續發展。

參考文獻：

[1]唐國瑞，秦洪敏.“互聯網+”向體育教育的延伸——智能穿戴設備在學校體育中的應用展望[J].體育科技，2016，37（3）.

[2]楊小帆，郭雅萍.運動可穿戴設備的發展趨勢研究[J].福建體育科技，2018，37（3）.

[3]朱靖.國內外可穿戴行業發展動態與趨勢[J].廣東科技，2015，24（14）.

[4]翟紅藝，王春民，張晶，等.基于織物電極的心電監測系統[J].吉林大學學報（信息科學版），2012，30（2）.

[5]陳立龍，宋建文，王穎，等.基于可穿戴設備的體育運動可視化管理[J].系統仿真學報，2014，26（9）.

作者簡介：高建杰（1978-），男，漢族，遼寧朝陽人，本科，研究方向：體育訓練數據分析與創新應用。