“CAD训练法”在运动负荷评价系统设计中的理论研究

余仕伟

摘要：计算机辅助训练控制方法的简称叫做“CAD训练法”。因为CAD英文全称为Computer Assistant Direction，是计算机辅助的意思。所以将一种依靠计算机技术和设备对训练过程实施监控制的训练方法称为“CAD训练法”。它可协助教练员将原本错综复杂的训练目标转入系统化的目标体系，并让确定训练目标、选择训练手段、安排训练进程、监督训练过程、评定训练结构、收集控制反馈信息，能够在定量分析、自动化分析的基础上进行。“CAD训练法”与运动生物力学、运动训练学、运动生理学和数学、计算机信息技术等多学科的交叉研究，提出运动员机体所能承受的负荷参数，教练员便可对运动员的现实状况作出科学的分析，安排运动负荷、确定负荷性质、评定机体反应、检查训练效果。计算机辅助训练控制方法将有效的训练效率和训练水平提高了，把传统的依赖经验训练的缺陷避免了，并且通过积累与分析训练数据，从而实现科学评价运动负荷的目标。对于目前高校运动队而言，最终的训练目标是保持和创造优异的运动成绩，提高运动员的成绩最有效，最可控制的因素之一就是合理安排运动员的运动负荷，尤其是对于高水平运动队来说，这一点显得尤为重要。

关键词：运动训练;运动负荷;“CAD训练法”

一、研究目的

现如今先进技术和科学理论的重要发源地主要是各所高校，所以高校应该将先进技术和科学理论与运动队训练进行全面、深入地融合，丰富的高校资源更能为运动队的训练提供保障。“CAD訓练法”起源于20世纪70年代，目前国外的一些先进技术和科学理论在运动训练方面应用比较成熟，渐渐成为将来运动训练的一种主要趋势。对于国内的一些训练控制方法来看还比较侧重模式训练法和程序训练法，如何在既最少伤害运动员的同时又能充分挖掘和最佳匹配运动员的潜能，能够有效保持运动员的成绩是许多科研人员和教练员目前需要攻破的难题。因此，加大运动训练负荷监控系统的理论研究与计算机的辅助软件的开发跻身竞技体育发达国家之列具有划时代的意义。

“CAD训练法”利用信息的传感设备对运动员的信息进行采集，在经过中央处理器装置的处理后，转化成课处理和分析的信息。进而根据分析结果和标准控制训练过程，并对训练进行预测和模拟设计，能够较客观地揭示不同项群运动训练的本质与规律和提高训练效率，这样便可以有效的弥补以往训练中教练员主观的片面性和单一性。研究“CAD训练法”是以确定训练目标、选择训练手段、安排训练进程、监督训练过程、评定训练结构、收集控制反馈信息，定量分析、自动化分析提供依据为理论目的。这必定会推动运动训练负荷监控体系的建立和探索，同时推动多学科多领域的不断进步。

二、研究对象与方法

（一）研究对象

高校体育中的一个重要部分就是训练高校高水平运动队，因为能够直接反映一个运动队的训练水平就是运动成绩的优劣。它受运动负荷作用的直接影响，还是运动负荷所产生效应的综合结果[1]。本文的研究对象是“CAD训练法”在运动负荷评价系统中的设计目标、功能及特点，最后进行结构设计。

（二）研究方法

1.归纳法

归纳法是一种将一些看似复杂的事情或是素材通过归纳总结得出一定规律的认知方法。

2.经验总结法

经验总结法是一种通过进行归纳与分析，使实践中的具体事情理论化、系统化，从而提升为经验的方法。

3.文献资料法

文献资料法是一种查阅有关文献资料，从而获得所要研究问题的方法。

三、结果与分析

（一）传统训练方法评价运动负荷的过程中存在着一些问题

在调研中发现，教练员对运动员的运动负荷评价问题处理比较棘手，主要体现在以下几个方面：第一，教练员在训练中计算成为一道难题，教练员们在每次训练结束后不能通过准确换算出一个具体的数值表达这节训练课的负荷强度，这时候给教练员造成了很大的困难;第二，教练员很少对每次运动训练的数据进行系统的管理，平时的积累也不够，数据比较匮乏;第三，由于硬件和软件都达不到要求，目前使用的软件都比较复杂，需要很强的统计学知识作指导，所以一般情况下教练员很少使用SPSS进行统计分析;第四，部分教练员只是对一些生理生化指标的表层研究，对生理生化指标值所对应的运动负荷的研究就更少。通过教练员和科研人员的共同的研制并应用到运动训练的中来，必将时运动训练科学化进程一个强有力的推动。

高校运动队存在四年一个周期的更替，四年后将面临着毕业，离开运动队，同时运动员个体在一些方面差异性很大，所以平时运动员庞大的训练数据的积累是系统研发的基础，是运动负荷评价系统的一个核心内容。

（二）“CAD训练法”系统的设计目标

“CAD训练法”在系统目标设计时应该可以记录每次训练课运动员的训练内容和完成情况，比如运动员一次游泳训练课6组50米完成情况，即运动员在这次训练安排中运动负荷的外部指标的数据记录。运动训练是一个浩大的工程，它持续时间长，训练科目多变，所以在设计的时候我们应该根据这一特点保证输入的灵活性;运动员的身体指标具有实效性，在设计时要考虑数据的实时;设计时还需要将平时积累的相关数据与运动成绩进行对比分析。以下是归纳后的具体设计目标的几个方面：

（1）区别对待原则。因为每名运动员存在个体差异的情况，所以要区别拟定运动训练过程中不同时期的训练内容、指标和方案;

（2）内部指标的测定和分析，确定训练手段对应的主导供能系统;

（3）利用摇杆技术捕捉，通过数学模型以及相关的微积分分析软件得出某个训练手段的负荷参数，使负荷达到量化;

（4）可大数据处理云储存。

（三）“CAD训练法”系统的功能与特征

不同的教练员有不同的训练方法和训练手段。一名优秀的教练员具有他与众不同的训练方法和手段，这不仅仅是教练员本身有着过硬的专业知识和理论素养，而且长期累积的训练经验是他们的获胜的法宝。对于教练员来说长期积累的训练手段是举足轻重的。毕竟人的记忆都是有限度的，也有可能随着时间的推移发生改变，教练员也许能凭借丰富的理论知识和专业素养培养一名优秀的运动员，这就是一个偶然事件，如果想长期培养优秀的运动员，就需要对训练材料长期的总结和记录，保证训练数据的完整性。如果不做好数据的积累对教练员和运动都会有损失，对整个体育运动的发展也是一个不小的障碍。

“CAD训练法”对运动负荷的评价正是出于对训练过程的监控处在一种自动或是半自动的循环状态的初步尝试。它需要高科技的技术和理论将训练过程构成整体，使得各个环节有机相连。使得教练员能轻松实现现实诊断、目标确定、计划设计、过程监督、结果评价、信息反馈等等。它的主要作用包括：

（1）能够及时录入训练和比赛时的相关数据。

（2）建立每位运动员的数据资料库

（3）量化监控运动负荷指标。

（4）将大量数据的统计分析及其结果直观显示出来。

（5）通过信息反馈来进一步改进完善运动训练学理论。

（6）通过远程或是云端对数据进行处理。

“CAD训练法”的特点主要表现在，它可以利用计算机设备和仪器对运动员的内部和外部的数据进行实时收集，特点之一主要表现在系统的自动分析，因此加强了各个训练环节的科学性和系统性;其二程序的菜单化，软件由各个子程序组成，这样方便操作和共享，因此提高了训练内发展和进程的解穴和灵活性;最后一体化的特点有效的提高了控制训练结构各个环节的科学性。

（四）“CAD训练法”系统的功能结构设计

可以把量度运动员的运动负荷大小的相关数据大体分成两个部分，即运动员的内部指标和运动员的外部指标，运动员的内部指标在采集的时候分为训练时获取和依据训练周期定期去提取。训练时获取的内部指标包括血乳酸和心率等，而睾酮、血色素、尿素氮和血小板等内部指标需要依据训练周期定期去提取。一些外部指标比如一些训练方法和训练手段可以再训练时就获取，如图1所示。

据上述图解，由上述的内部指标和外部指标两部分大致构筑了“CAD训练法”。如果在某一个训练周期内，训练数据的对比和趋势分析主要在功能区块内完成。宏观上的分析是通过对比某一项训练数据随成绩的变化曲线和时间的变化曲线来实现的一种趋势分析。主要是通过对比分析来对一系列统计参数进行微观的比较，也就是任意将两组数据提取出来，然后随时间的变化进行相关分析。

四、结论与建议

运动训练领域目前没有利用更直观的数据评价训练负荷的系统或是软件，“CAD训练法”利用计算机等一系列学科研究与开发一套完整的监控体系将是运动训练领域里的一个全新研究课题，它的研发成功，将会是整个运动训练领域的一个转折点，是一项跨学科、跨领域的复杂的系统工程，涉及运动训练学、生物力学、医学、生理学、生物化学、数学、信息技术处理、系统辨识与分析学等多种学科领域。人体本来就是一个复杂的系统，要将一些复杂的事情简单化将会是一个巨大的工程。“CAD训练法”在设计目标上应该考虑多样性、差异性和灵活性;在设计的功能上要做到信息输入的简便、数据库容量的庞大等;在设计的结构上保持内部指标和外部指标的准确。

目前高校运动训练使用“CAD训练法”的教练很少，所以对于该领域的相关研究也基本处于在空白阶段，高校老师可以充分利用学校资源形成一个多学科交叉的科学完整的体系，研发出一个可行性的软件，综合评价运动负荷。计算机辅助系统的研发必须结合实际运动训练的全过程，以运动训练理论作为指导思想，持之以恒，坚持数据的原始积累，再利用我们现代先进的计算机技术进行研究与开发。通过长期的积累才能研发出受大家欢迎的运动训练负荷监控系统。

参考文献

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