数字化体能训练在网球运动项目中应用的可行性研究

洪煜晖

（哈尔滨师范大学 黑龙江 哈尔滨 150025）

引言

进入到大数据时代，数字化体能训练进入到我们的视野中，为传统体能训练打开新的大门。其实在很早以前，教练员就通过各种记录手段来监测和调控运动员的训练状态，这说明以当时的科学技术条件还无法支撑教练员掌握运动员各项指标的需要。伴随着科技发展，国内外学者也都重点关注体能训练数字化的发展，2016年北京市体育科学研究所建立了国内第一个 “数字化体能训练实验室”，自此以后国内各体育科研场所纷纷将目光投向数字化体能训练。在里约奥运会前，有多名运动员参与了数字化体能训练，分别在不同的项目中获得了不错的成绩。我们可以猜想，将数字化体能训练的手段与方法应用在网球项目中，能否对网球运动员的体能水平有所提高。这是一个值得探索的问题。

1、数字化体能训练概述

1.1、数字化体能训练观念

体能训练是通过人体的基本能力，如，力量、速度、耐力、柔韧等素质表现出来的运动能力，并且对于运动的竞技能力构成也是重要的因素。一名运动员拥有一个科学的体能训练计划，可以更加深入地提升他的体能水平，潜在影响运动员在赛场上的竞技表现。随着数字化科技时代到来，数字化体能训练进入到人们的视野，通过对运动员各项指标进行实时监测，使教练员或体能训练师能够清晰地了解运动员的体能状态。这可以使教练员或体能训练师使用有针对性的体能训练方法，将数据有效地反馈到运动员身上，以此来预防运动伤病和提高运动员的训练状态。随着现代科学技术的发展，对运动员进行的数据收集与测量越来越精准，这也为在体能训练中实现更精确的数据监控创造了良好的环境。

1.2、国外数字化体能训练发展

其实早在19世纪时，就已经有田径和游泳等项目的教练员通过手记来记录运动员的日常训练，以此来对运动员的训练和比赛进行监控。近几年来，国外有许多学者都在致力于研究数字化体能训练，认为通过对运动员各项数据进行长期的精准收集来监控运动员的训练状态，可以帮助运动队观察运动员每次训练课的训练效果与疲劳程度，以监控数据为准对每位运动员制订不同的训练计划来调整在训练中出现的各种问题，同时保证运动员能够完成每个训练目标，避免出现运动损伤。美国作为一个体能训练极为发达的国家，在20世纪80年代，美国田径协会开始邀请各种专家每年对全美级别的竞赛进行数据收集，召开各种训练研讨会，提供给教练员、运动员数据分析的报告。在NBA的各个队伍，也会有对球员身体的各种生理和运动状况的分析。在德国，也有成功的数字化体能训练的案例。至现在，德国科隆一家足球博物馆里还摆放着一台电脑，就是这台电脑造就了“2006神奇小纸条”，当然，这要归功于当时的德国科隆体育学院的数据分析团队。由此也可见，国外在“数字化”这一方面很早便开始研究并且在实践中应用。如今，国外将数字化监控、数字化分析等手段应用在各个项目中，帮助教练更好地把握运动员的训练计划，帮助运动员在各自的领域中取得更好的成绩。

1.3、国内数字化体能的发展

在国内，科学研究机关和学者已经开始关注数字化的体力训练的进展。目前，国家体育总局体育科学研究所、上海体育学院等多家体育机构都在关注“数字化体能训练中心”和“数字化体能训练实验室”的开发建设。北京市体育科学研究所于2016年6月设立了中国首个“数字化体能训练实验室”。应用世界先进的运动科学和体能训练理念，通过自主开发的体能训练管理平台，对运动员在体能训练中的状态评价、训练质量的实时监控、关键数据收集、可以实现训练信息分析等。数字化体能实验室应用Omegawave竞技状态综合评价系统、Elite Form爆炸力监视系统、Gymaware爆炸力测试和监视系统、Firstbeat心率监测系统等各种先进的数字化体能训练设备实现了对身体训练质量的正确量化分析和评价。这些设备是国际上最近应用的主流数字化体能训练设备，目前国际上发表的许多相关论文都是应用这些设备的研究。

在备战2016年里约奥运会和2017年全运会期间，国内多名运动员在数字化体能训练实验室进行了专项体能训练。通过数字化设备的应用与数字化体能训练方法的实践，大大提高了体能训练的效率，大多数运动员均取得不错的训练效果，在奥运会和全运会上取得优异成绩。

目前，国家体育总局已经在东京奥运会期间大力实行科技助奥，打造数字化国家队，提高奥运会备战的精确性。而在数字化体能训练馆中，MRT2.0是在多媒体技术引导和配合下的专项长跑体能训练课程，训练效率是普通训练课的3倍。

2、数字化体能训练在网球运动项目中应用

2.1、网球运动基本概况

经过相关学者证实，现代网球运动最早起源于法国，在法国传教士的影响下，网球运动传播开来。早期的网球运动是一种游戏，它是法国教士为了丰富日常生活而进行的娱乐生活的重要内容。经过长时间发展，在13世纪，由法国国王路易五世将网球运动进行了一个定位，确定了网球运动为“王室贵族运动”。1358-1360年，法国王储赠给英国国王亨利五世一个网球拍，从此网球运动开始传播到了英国。16-17世纪，网球运动逐渐开始出现竞技性分化，在完善规则的同时加入了更多的竞技化元素，逐渐形成了竞技比赛形式。17世纪，英国人再次对网球运动进行了改进，这次主要集中在球网和球拍两个方面。1873年，英国人温菲尔德对网球运动的打法进行进一步改进，命名为“草地网球”。

现代网球正式形成后，把现代网球运动推广至各个国家的是英国。现代网球运动在英国的各个阶层迅速开展起来，随着英国百姓移民、商人出海等渠道将网球运动传到了世界的各个国家和地区。自此以后网球运动进入到快速发展时期，在1972年，国际男子职业网球协会成立，英文简称为“ATP”。此项赛事对于参赛的网球运动员要求极为严格，它要求网球运动员必须是世界排名前200名的才可以参加，他们还创办了《国际网球周刊》杂志来对ATP赛事进行宣传和发展。在ATP取得了重大成功后，女子职业网球协会宣布成立，简称为“WTA”。美国的网球运动发展是迅速的，早在ATP成立之前，美国就成立了美国全国草地网球协会，这是世界上第一个全国性的网球协会。在政府的大力支持下，网球场地在美国迅速增加，美国社会大众在日常生活中也积极地参加网球运动，网球运动在美国得到了较快发展。20世纪70年代以后，网球运动得到了进一步的发展，世界网坛由美国一枝独秀向着多元化的格局发展。20世纪90年代以后，网球运动技术和和器材的改进让网球得到了进一步的发展。这使得网球运动的竞争激烈程度和观赏性也得到了进一步提升。进入21世纪后，男子网坛由桑普拉斯、阿加西等等的时代向费德勒、纳达尔和德约科维奇的男子三巨头时代过渡。网球技术快速发展，由多为发球上网等快速的打法向底线多拍相持的时代进化，新兴的科学技术制造出越来越优秀的网球拍，使得运动员们可以更轻松地击打出旋转更强、力度更重的球，男子网坛进入了观赏性与竞技性双高的时期。

2.2、网球运动体能需求训练分析

网球运动项目的专项性分析要采取多元化的方式，考虑以下四个方面的因素：其一，身体与肢体的运动模式以及具体参与的肌肉群，即运用生物力学进行分析；其二，力量、爆发力、肌肉体积、肌肉耐力等因素，即运动生理学分析；其三，肌肉或关节的损伤部位以及形成要素，即运动损伤分析；其四，速度评价、灵敏评价、柔韧评价等其他评价。

2.3、网球运动中柔韧素质需求

网球运动常常需要运动员在一个极其特殊的姿势下来完成击球动作。我们观看一些高手的比赛会发现，如果有必要的话，运动员会为了救一个球而做出横叉的动作。在整个网球比赛中需要运动员不断进行爆发性、快速的移动，这其实也可以看出网球运动对运动员的柔韧性要求是很高的。运动员为了保证回球的稳定性和线路，有时在移动后的击球动作会产生变形，如运动员的柔韧性不是很好，很容易造成受伤的状况。

目前对于柔韧性这一素质，运用数字化数据收集来对其进行监控的方法尚不完善，在训练中运用两种柔韧性训练方法来进行训练，第一个是动力性牵拉，第二个是静力性牵拉。因最近研究表明，静力性牵拉后肌肉力量和爆发力会减小，大概持续一个小时，所以在练习前先进行动力性牵拉，提高肌肉关节的动态柔韧性，之后进行练习或比赛，最后再进行静力性牵拉。

2.4、网球运动中力量素质需求

多数职业的网球运动员都在进行科学有效的力量训练，网球运动员需要完成快速的启动、快速挥拍击球等，这都需要运动员发展良好的无氧代谢系统。当我们观察当今的运动员的击球速度和跑动速度，我们可以很容易发现，运动员的力量和爆发力对网球运动员在比赛中达到最佳的状态都是非常重要的。比如，美国网球运动员罗迪克，他曾经发出过时速达到157英里/小时的发球。USTA从以下两个方面来审视力量。第一点也是最重要的一点，就是要有足够的基础力量，尤其是在腿部、核心、上背部以及肩部，这些部位的良好力量可以帮助运动员更好控制自己的动作和比赛过程，以及预防运动损伤的发生，也就是重复使用部分肌肉，导致部分肌肉的疲劳。第二点，伴随着基础力量的建立，可以开始致力于发展爆发力。上肢和下肢的爆发力在网球运动中都是非常重要的，例如，拥有爆发性可以使运动员在场上移动得更加轻松和快速；拥有强大的腿部爆发力可以提高发球速度和正反手击球速度。

2.5、网球运动中灵敏和速度素质需求

在网球运动中，一个典型的得分回合需要运动员在5s钟内完成超过4次的变向移动。这需要优越的速度与变向能力，灵敏就是这种快速而有效的变向能力，它是网球运动必不可少的组成部分。速度在网球中也是非常重要的，当我们移动得更快就能够有机会接到更多的球，也有充足的时间来调整击球时的准备状态。

2.6、网球运动中耐力素质需求

打网球是一项有氧耐力运动，还是一项无氧运动呢？机体的有氧供能系统给肌肉提供能量，来完成持续时间超过几分钟的肌肉活动。无氧供能系统给瞬间的、高强度的、爆发性的活动提供能量。而网球属于两者的结合，具有集无氧和有氧为一体的混合供能的特点。在一场比赛中，运动员需要完成300-500次爆发性的动作，从这个方面来看网球像是一个无氧运动，其实不然，一场网球比赛大致需要持续1h以上，假如在红土场地进行比赛甚至能够达到3-4h。从这个方面来看，网球运动同时也是一项有氧运动。

3、网球运动体能需求与结合数字化训练分析

3.1、网球运动中力量素质需求与结合数字化训练分析

我们可以运用gymaware设备来对网球运动员进行力量训练监控，gymaware是一个力量测量的设备，它不仅体积小而且易携带，我们在使用时只需将其中的数据线拉出，悬挂在器械上，连接设备选择运动模式并输入网球运动员的信息和所负重的力量，在把基础设定好之后运动员力量训练的信息就会出现在移动设备上。它可以根据不同的动作模式、运动员的自身的体重、运动员所克服的阻力及克服阻力的速度等测量出一个数值，测量出来的数值范围在0-1.5之间，以每一个0.25为一个区间，这里的每个区间所代表的力量种类不同，以此来对运动员的力量训练进行数字化监控，最后会把测量出的运动员的个人训练数据都储存在云端，可以用电子设备对数据进行分析。同时我们可以运用1080Sprint的Isotonic等张运动模式，这个运动模式可以帮助运动员训练快速力量、爆发力推举等，并且整体运动都是平滑的，可以有效地消除惯性运动带给运动员的额外负担，有效提高网球运动员的上肢、下肢、核心、上背部以及肩部的力量，根据分析数据对运动员的训练计划中的力量训练进行调控，以此来提高运动员训练效率，有效预防运动损伤和过度训练导致的运动员疲劳。我们还可以尝试运用1080Sprint的Isokinetic等速运动模式。等速力量训练是发展最大力量较为优秀的训练方法，我们可以利用这个模式来进行长时间的肌肉激活时间。当运动员爆发出更大力量时，该设备仍然保持恒速，最大限度锻炼运动员的最大力量。在力量素质中，还有一个比较特殊的存在就是爆发力，与其他的力量素质不同，它的存在对于网球运动员的运动表现也是特别重要的存在。我们可以应用EliteForm爆发力监控系统来对运动员的爆发力进行监测，教练员可以将需要监测运动员的个人身体成分录入到监控系统中并且可以随时更新运动员信息。教练员也可以将ElietForm设置成竞赛模式，使运动员处在不同的力量训练模式中，尽量模仿比赛时所发生的各种状况导致运动员需要运用不同的肌肉力量来应对的情况。

3.2、网球运动中速度素质需求与结合数字化训练分析

在速度素质中我们可以运用1080Sprint。1080Sprint与gymaware相比来说更偏向于速度训练，它主要采用的是机械阻力技术，在我们使用时只要将这个设备中的阻力绳与运动员连接，在网球运动员运动的过程中就可以准确表现出他运动时的速度、功率然后对对数据进行收集。1080Sprint可以在一秒钟内瞬间采集333次数据，对运动员训练中的表现进行精准捕捉，教练员可以根据长期收集的数据来找出运动员在训练时所表现出来的较为薄弱的部分或者观察运动员的疲劳状态来及时调整每个运动员的训练计划，有针对性地提高运动员的速度素质。1080Sprint有四种模式，分别是Isotonic等张运动模式、No Flying Weight无惯性模式、Overspeed超速训练、Isokinetic等速运动模式。我们也可以充分利用No Flying Weight无惯性模式来进行急起急停和各种变向动作，来训练网球运动员和救一些对手打来的大角度回球，更快的移动速度可以帮助运动员完成高质量的击球，充分避免被对手来回牵制的被动局面。我们也可以切换到Overspeed超速训练，来提高肌肉神经的敏捷度和适应更高速度的能力，就像在做顺风跑训练，更科学有效地提高运动员适应速度的能力，也可以利用此模式进行适当的康复运动，来加快运动员恢复的过程。

3.3、网球运动中耐力素质需求与结合数字化训练分析

我们可以尝试运用Firstbeat心率监控系统来对运动员的身体恢复指数、运动员心率等信息进行数字化监控，根据收集的数据发现运动员的有氧能力特征并以此制订最大耗氧量测量方案，使运动员的训练目标精确量化。同时我们可以结合1080Sprint的No Flying Weight无惯性模式来对运动员的无氧能力进行锻炼，充分模拟运动员在赛场上进行的重复有氧与无氧运动，在保证运动员的健康程度的同时，最大限度模仿比赛强度对于运动员的有氧能力和无氧能力的要求，以此来预防运动损伤和提高运动员的体能水平与赛场表现。

4、结语

数字化体能训练是通过实时测量数据监控训练质量，再根据数据来调整体能训练的过程。体能训练的数字化更是对传统体能训练的延伸，通过双向调控来提高训练质量，提高运动员的训练动机。因为体能训练涉及很多复杂的训练动作，以现在的科技水平还不能完全对其进行精准的监控，所以随着科技水平的发展，数字化监控会达到越来越准确的效果，这也是我们能够高效完成训练的基础。在此基础上体能训练的数字化监控应用到网球运动项目中，能够对网球运动员的体能起到更有针对性的作用，同时根据网球运动项目体能训练的特点与数字化监控与反馈相结合，能够让教练员或体能训练师更加直观和准确地了解运动员的各项机能状态和体能水平，能够“因材施教”的帮助运动调整个人训练计划，以此来提高运动员的体能水平和赛场上的竞技状态。科技助体、科技助奥可以更好发展我国的竞技体育水平，同时从这个角度来看，我国更需要在科学设备与仪器的开发上加大力度，进一步地提高我国竞技体育水平。