大學生五人制足球教學比賽負荷特征研究

謝軍　莊巍　金少楠　毛萬麗　彭召方　張恒亮

摘 要：采取可穿戴心率傳感器和GPS定位系統采集10名大學生五人制足球運動員在3場教學比賽中的心率指標和跑動相關指標，用以量化運動員的內部和外部比賽負荷。結果顯示：運動員比賽平均心率為（171.6±10.7）次/min，68.6%的比賽時間處于中高強度以上心率區間（>160次/min），在比賽時間內運動員跑動（90.9±7.6） m/min，其中高強度（速度>15 km/h）跑動距離為6.5 m（占7.1%），步行和慢跑（速度<8 km/h）距離為53.9 m（占59.3%），高強度的加速（>2 m/s2）和減速（<-2 m/s2）跑動距離分別為4.7和3.4 m，運動員在比賽中的最大跑動速度為（22±2.2） km/h。研究結果說明大學生五人制比賽是以中高強度負荷進行的間歇性有氧和無氧混合運動。

關 鍵 詞：運動訓練；內部負荷；外部負荷；心率；跑動距離；五人制足球；比賽表現

中圖分類號：G808.1 文獻標志碼：A 文章編號：1006-7116（2018）04-0129-05

Abstract： By using wearable heart rate sensors and a GPS， the authors collected the heart rate index and running related indexes of 10 collegiate futsal players in 3 teaching competitions， used these indexes to quantify the players internal and external loads， and revealed the following findings： the players competition average heart rate was （171.6±10.7） beats/min， during 68.6% of the competition time， the players were in the heart rate zone above medium high intensity （>160 beats/min）， during competition time， the players ran at a speed of （90.9±7.6） m/min， in which their high intensity （speed >15km/h） running distance was 6.5 m （7.1%）， their walking and jogging （speed <8 km/h） distance was 53.9 m （59.3%）， their high intensity acceleration （>2 m/s2） and deceleration （<2 m/s2） running distances were respectively 4.7 m and 3.4 m， during the competitions， the players maximum running speed was （22±2.2） km/h. The said findings indicate that collegiate futsal competition is an aerobic and anaerobic mixed exercise done in a medium high intensity load condition.

Key words： sports training；internal load；external load；heart rate；running distance；futsal；competition performance

我國在2003年舉辦了首屆全國大學生五人制足球聯賽，目前大學生五人制足球聯賽作為年度賽事，其比賽覆蓋率和受歡迎程度都越來越高。但是，大多數高校五人制足球運動員來自于校十一人制足球隊，雖然在技戰術水平上有一定基礎，但缺乏科學合理的五人制足球專項訓練，這勢必會阻礙五人制足球的進一步發展。

負荷是運動訓練的核心因素[1]。因此，要開展科學合理的五人制足球專項訓練，首先必須科學地設計五人制足球的訓練負荷。最科學的訓練負荷必須以比賽負荷為依據[2]，因而，對五人制足球比賽負荷進行科學量化則顯得極其重要。

本研究旨在通過先進的可穿戴電子設備對大學生五人制足球教學比賽中的運動員負荷進行量化研究。基于大學生五人制足球運動員大多來自十一人制足球運動隊的現狀，本研究還探討了十一人制足球運動隊中的中前場與中后場運動員、有無五人制足球比賽經驗運動員在五人制足球教學比賽中的運動負荷特征的差異，以期為大學生五人制足球的科學訓練與科學選材提供理論與實踐依據。

1 研究對象與方法

1.1 比賽測試

1）測試對象。

本研究選取的測試對象為五人制足球隊的10名大學生運動員：年齡（22.3±1.7）歲，身高（176.1±5.1） cm，體重（68.1±5.9） kg，其中未包含守門員，該10名運動員同時為校十一人制足球隊運動員。該五人制足球隊的最好成績為省大學生五人制足球聯賽亞軍。測試的潛在風險在測試之前已告知測試對象，并獲得了測試對象以及球隊教練員的口頭同意。

2）測試時間。

測試安排在2016年3—4月進行，共跟蹤測試了3場教學比賽（3場比賽的對手皆相同，為當地的一支半職業五人制足球運動隊，3場比賽的最終比分分別為3∶4、5∶4和5∶5，說明比賽雙方水平相當。累積測得29組比賽數據（每名運動員3組數據，第3場比賽由于其中一名運動員受傷未參賽，因此缺失了1組）。為了盡可能地保證測試的客觀性，測試人員完全不干涉或更改教練員的比賽計劃。

3）測試工具與變量。

足球運動員的比賽負荷主要包括內部負荷和外部負荷兩部分，內部負荷主要通過運動員的比賽心率來量化，而外部負荷則通過運動員在比賽中的跑動距離、跑動速度和加速度指標來量化[1]。本研究采取Polar Team2心率傳感器（芬蘭）和Catapult Optimeye S5 GPS定位設備（澳大利亞）來采集運動員在比賽中的心率指標和跑動相關指標。兩種設備均被前人的研究證實能夠準確地采集運動員的實時心率和實時移動位置及速度信息[3]。每場比賽開始前25 min，測試人員幫助被測試運動員佩戴并激活心率傳感器和GPS定位設備，比賽結束后的10 min內，測試人員則幫忙解除運動員佩戴的電子設備。心率傳感器和GPS定位設備的數據都被導出至計算機進行分析。

參照前人的研究成果[2，4-8]，本研究選取了以下相關變量進行分析：平均心率/（次/min）：運動員在上場比賽時間內的平均心率；低強度心率區間/%：心率<120次/min運動時間占總比賽時間的百分比；中等強度心率區間/%：心率120～159次/min運動時間占總比賽時間的百分比；中高強度心率區間/%：心率160～180次/min運動時間占總比賽時間的百分比；高強度心率區間/%：心率>180次/min運動時間占總比賽時間的百分比；跑動總距離/m：運動員跑動總距離；步行距離/m：運動員以0～5.9 km/h的速度移動的距離；慢跑距離/m：運動員以6.0～7.9 km/h的速度跑動的距離；低速跑距離/m：運動員以8.0～11.9 km/h的速度跑動的距離；中速跑距離/m：運動員以12.0～14.9 km/h的速度跑動的距離；高速跑距離/m：運動員以15.0～18.0 km/h的速度跑動的距離；沖刺跑距離/m：運動員以>18.0 km/h的速度跑動的距離；最大跑動速度/（km/h）：運動員最大瞬時跑動速度；高強度減速跑距離/m：運動員以<-2 m/s2的加速度跑動的距離；低強度減速跑距離/m：運動員以-2～0 m/s2的加速度跑動的距離；高強度加速跑距離/m：運動員以>2 m/s2的加速度跑動的距離；低強度加速跑距離/m：運動員以0～2 m/s2的加速度跑動的距離；加速度負荷（ ）：

其中，FWD為前后加速度，SIDE為左右加速度，UP為垂直加速度，t為時間，i=0，0.001，0.002，…，n

1.2 數據分析

五人制足球的換人較為頻繁，每名運動員在每場比賽的出場時間都不一樣，（27±10） min，最少9 min，最多51 min，為了方便對比，本研究通過Excel軟件將跑動總距離、步行距離、慢跑距離、低速跑距離、中速跑距離、高速跑距離、沖刺跑距離、高強度減速跑距離、低強度減速跑距離、高強度加速跑距離、低強度加速跑距離和加速度負荷12個絕對值變量標準化為每分鐘的距離/負荷，而平均心率、低強度心率區間、中等強度心率區間、中高強度心率區間、高強度心率區間和最大跑動速度6個相對值變量則保留原始值。標準化后的數據被導入到SPSS（v20.0）軟件中進行進一步分析：首先，將所有運動員在3場比賽中的每一項變量進行描述性分析，得出大學生五人制足球教學比賽中運動員負荷的總體特征；其次，根據每名運動員在十一人制足球隊中的場上位置，將其分為兩個組即中后場隊員（包括后衛和防守型中場，5人，15次出場）和中前場隊員（包括前鋒和進攻型中場，5人，14次出場），采取獨立樣本t檢驗，對比兩組運動員在每一項負荷變量的均值差異；最后，將運動員分為有五人制足球比賽經驗組（至少參加過一屆省級以上大學生或中學生五人制足球聯賽的運動員，以下簡稱有經驗隊員，4人，11次出場）和無五人制足球比賽經驗組（從未參加過省級以上大學生或中學生五人制足球聯賽的運動員，以下簡稱無經驗隊員，6人，18次出場），采取獨立樣本t檢驗，對比兩組運動員在每一項負荷變量的均值差異。在兩次均值差異對比中，P<0.05被認定為具有統計學顯著性意義。

2 結果與分析

2.1 五人制足球教學比賽中運動員負荷的總體特征

由表1可見，大學生五人制足球教學比賽中，運動員的平均心率為（171.6±10.7）次/min，68.6%的比賽時間處于中高強度以上心率區間（>160次/min）。通過采取“220-年齡”來估算最大心率，則可得出大學生五人制運動員在比賽中的平均心率約為最大心率的86.4%，而160次/min的心率約為81%最大心率，即大學生五人制足球比賽中有68.6%的比賽時間運動員是處于自身最大心率的81%以上心率區間的。Barbero-Alvarez等[9]的研究顯示，在西班牙五人制職業足球比賽中，運動員的平均心率約為174次/min，占最大心率的90%，且超過70%的比賽時間都處于170次/min以上的心率區間內。Makaje等[8]對泰國的五人制足球運動員進行了研究，結果認為泰國五人制職業足球運動員在比賽中的平均心率為175次/min，占最大心率的89.8%，而泰國大學生五人制足球運動員的比賽平均心率為170次/min，占最大心率的86.2%。Alexandre等[10]的文獻綜述顯示，在十一人制足球比賽中，無論是友誼賽還是正式比賽，青年和成年運動員的平均心率介于165～175次/min，占最大心率的80%～89%。由此可見，正式的五人制足球賽的內部負荷要高于十一人制足球比賽，而五人制教學賽和友誼賽的內部負荷則與十一人制足球比賽相接近。

由表1可見，運動員在比賽時間內平均每分鐘跑動（90.9±7.6） m，其中高強度跑動距離為6.5 m（占7.1%），步行和慢跑距離為53.9 m（占59.3%），高強度的加速和減速跑動距離分別為4.7和3.4 m，運動員在比賽中的最大跑動速度平均為（22.0±2.2） km/h。前人的研究結果顯示：澳大利亞國家級別五人制足球聯賽運動員在比賽中每分鐘跑動距離約138 m，地區聯賽運動員每分鐘跑動距離約130 m[11]；泰國職業五人制足球運動員在比賽中跑動總距離達到5 087 m，大學生五人制足球運動員跑動總距離為4 528 m，但研究人員并未給出出場時間[8]；西班牙職業五人制足球運動員在比賽中每分鐘跑動距離有兩個研究結果，一為117 m[9]，另一為121 m[7]；巴西職業五人制足球運動員在正式比賽中每分鐘跑動距離為104 m，熱身賽中每分鐘跑動距離約為94 m[2，6]。本研究設定的跑動速度劃分標準與后兩個研究[2，6]接近，巴西職業五人制足球運動員在比賽中的跑動距離15%為高強度跑動，57%為步行和慢跑，最大跑動速度為28 km/h。Makaje等[8]對泰國五人制足球運動員的研究將18 km/h以上速度的跑動劃分為高強度跑動（高于本研究的標準），將8 km/h以下速度的跑動劃分為步行與慢跑（與本研究相同），結果顯示泰國大學生五人制足球運動員在比賽中的跑動距離有13.3%為高強度跑，51.9%為步行和慢跑。由上述結果可見，我國大學生五人制足球運動員在比賽中的跑動距離和高強度跑動偏低，低強度跑動偏高，比賽節奏偏慢。

2.2 十一人制足球位置對五人制足球比賽負荷的影響

如表2所示，十一人制足球隊中后場隊員與中前場隊員在五人制足球比賽中的平均心率、低強度心率區間、中等強度心率區間和高強度心率區間4個內部負荷變量都不體現出顯著性差異，雖然在中高強度心率區間這一變量出現顯著性差異，但可以看到這幾項變量的標準差都非常大，即無法明確判斷兩類隊員在比賽中內部負荷的差異性。

在外部負荷方面，中前場隊員比中后場隊員出現更多的低速跑（P=0.001）、中速跑（P=0.03）和沖刺跑（P=0.043），與此同時，與加速度相關的所有外部負荷變量中，中前場隊員均比中后場隊員的數值要高（P值介于0.000與0.035）。

在十一人制足球比賽中，中后場隊員的沖刺跑動距離要顯著性低于中前場隊員，而低強度加速跑動距離則顯著高于中前場隊員，而其他速度段和其他加速段下的跑動距離，中后場隊員與中前場隊員呈現出顯著性差異[12]。由此可見，五人制足球的專項體能并非是十一人制足球專項體能的簡單遷移，但十一人制足球中的中前場隊員在五人制足球比賽中比中后場隊員會完成更多的加速和急停動作。

2.3 五人制足球比賽經驗對運動員比賽負荷的影響

由表3可見，有五人制足球比賽經驗的運動員與無五人制比賽經驗的運動員在內部負荷相關變量皆不體現出顯著性差異，而大多數的外部負荷相關變量出現顯著性差異。無比賽經驗的運動員在比賽中的跑動總距離，慢跑、低速跑、中速跑、高速跑、高強度減速跑、高強度加速跑和低強度加速跑距離以及加速度負荷都顯著性低于有比賽經驗的運動員（P值介于0.000和0.011），而在步行距離這一項指標上則顯著性高于有比賽經驗的運動員（P=0.041）。對于這一研究結果的出現，可能的解釋有兩種：一是有五人制足球比賽經驗的運動員更加熟悉比賽節奏，能在比賽中更合理地分配自己的體能，以較小的消耗完成比賽任務，而無經驗的運動員則恰恰相反，因為不熟悉比賽節奏，導致體能消耗偏大；二是可能無比賽經驗的運動員在比賽中表現得更加積極主動，試圖在教學比賽中給教練員留下更好的印象，爭取更多的上場機會。

3 結論與建議

大學生五人制足球教學比賽中，運動員的內部負荷特征表現為：賽時平均心率處在中高強度心率區間，70%的比賽時間處于中高強度以上心率區間；運動員的外部負荷特征表現為：跑動距離和高強度跑動距離偏低，低強度跑動距離偏高，比賽節奏偏慢。十一人制足球的中前場隊員比中后場隊員在五人制足球比賽中出現更多的低速跑、中速跑和沖刺跑，與此同時，中前場隊員在加速度相關的所有外部負荷變量中均比中后場隊員的數值要高。有五人制足球比賽經驗的運動員與無五人制比賽經驗的運動員在內部負荷相關變量皆不體現出顯著性差異，而在大多數的外部負荷相關變量都出現顯著性差異。

本研究的數據結果還可以為大學生五人制足球的科學選材提供一定的理論依據。但是，需要指出的是，運動員在足球比賽中的運動負荷受比賽隊伍的實力差距、技戰術和比賽的性質影響較大，本研究只是以一支足球隊作為研究樣本，研究結果的普遍性受到一定的限制，將來的研究應該進一步擴大樣本量與取樣范圍，以獲得更加科學精確的研究結果。

本研究由廣東普省通高校青年創新人才類項目（2016WQNCX015）資助完成。上海灝江貿易有限公司（澳大利亞Catapult Innovation公司在中國大陸的優先供應商）對本研究提供設備支持，在此表示衷心感謝！

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