田徑運動訓練過程控制理論研究述評

王擁軍，楊麗芳，胡 磊

(重慶工商大學 體育學院， 重慶 400067)

一、引言

田徑運動訓練過程控制理論是在吸收了多門自然科學學科的基礎上發展而來的。隨著運動控制理論的不斷健全和發展，其應用范圍也不斷擴大，引起了有關專家的高度重視。運動控制理論起源于歐美等發達國家，經過半個世紀的發展取得了巨大的成就[1]。本文在充分整合國內外有關研究文獻資料的基礎上，對田徑運動訓練過程控制理論研究現狀進行論述。在對國內外田徑運動訓練過程控制理論研究的起源論述的基礎上，介紹田徑運動訓練周期理論、田徑運動負荷控制理論以及田徑運動訓練過程控制模式等內容。目前，學術界在田徑運動訓練周期劃分、訓練結構等方面已經達成了共識，但對于訓練周期的安排還存在部分分歧。

二、田徑運動訓練過程控制理論研究溯源

(一)國外田徑運動訓練過程控制理論研究溯源

國外較早對田徑運動訓練過程控制理論展開了研究。20世紀60年代，蘇聯對控制理論的基本原理進行了完善，提出田徑運動訓練過程控制理論，并進行了深入研究[2]。1965年10月，在莫斯科召開了第一屆田徑運動控制理論應用研究會議，會議主要探討了如何將程序教學控制理論運用到體育訓練中；同年11月，莫斯科國立體育學院舉行了以“控制論和體育運動”為主題的學術會議，與會者從多個角度對田徑運動控制理論展開了廣泛討論，并對其在田徑運動上運用的可行性進行了分析[3]。此次會議奠定了控制理論在體育運動中的基礎地位。此后，部分學者開始深入研究這一理論，并出版了大量的具有代表性的理論著作，如佩特羅夫斯基撰寫的《控制論與運動》、馬特維耶夫編著的《訓練調控及最優化》。

(二)國內田徑運動訓練過程控制理論研究溯源

國內學術界對控制理論在體育訓練中的應用研究起源于20世紀70年代中后期北京體育大學部分教學工作者組織的系統論、控制論、信息論小組的研究。袁旦等在系統論、控制論以及信息論的基礎上，對體育運動控制理論的應用進行了深入研究，分析了控制理論應用于體育運動的可能性和應用方式[4]。目前，我國專家在這方面進行了大量的研究，如田麥久教授撰寫的《項群訓練理論的創立與發展》、過家興教授編撰的《運動訓練學》。這些著作從不同方面對田徑運動訓練模式、組織結構等進行了系統分析，有針對性地給出了訓練的指導原則和方法。國內其他專家在這一基礎上對訓練過程中其他控制理論和方式進行了系統分析，如謝亞龍編撰的《中國優勢競技項目制勝規律》。

綜上所述，國內外對體育運動控制理論的研究已較成熟，尤其是國外一些田徑強國的理論研究與訓練實踐之間已形成相互促進的局面。我國的研究雖然起步較晚，但是在我國優勢項目、體制特點和訓練模式等方面的研究已取得了大量成果，為中國體育科學化訓練奠定了一定的基礎。

三、田徑運動訓練周期控制理論的發展

(一)國外田徑運動訓練周期控制理論的發展

艾達姆·扎亞克指出，短跑運動員參加比賽所需的直接準備期限較短，訓練周期一般在4個星期左右[5]；格·馬克西緬科等認為，運動員在體育比賽前應進行4個星期左右的訓練，且每個星期為一個小周期，訓練內容應和比賽內容相銜接[6]。Iskra指出，400 m跨欄訓練周期由6個階段構成：第一階段為訓練準備階段，第二階段為項目準備階段，第三階段為一般性準備階段，第四階段為專項準備階段，最后是主要賽期以及次要賽期兩個階段[7]；黑爾馬爾在《田徑運動員初級到高級的長期訓練過程》中就田徑運動員訓練問題進行了詳細闡述[8]。

綜上所述，國外專家主要從生物學人體機能適應能力、超量恢復等方面對運動訓練周期控制理論進行了研究，尤其對田徑運動訓練周期有關的訓練方式、訓練內容、訓練手段等進行了系統研究，比較注重訓練計劃的整體設計，對田徑運動的訓練起到了很好的參考作用。

(二)國內田徑運動訓練周期控制理論的發展

范振國指出，田徑運動員的生理機制、心理狀態、思維變化、運動技能形成的微觀過程是一項由生物系統、社會系統、技術系統在特定的時間和空間上組合而成的典型灰色系統[9]。因此，本文運用灰色系統理論對田徑運動訓練進行科學研究，以期為教練員在訓練中提供參考。

徐本力根據一般系統論、周期運動與回歸理論、突變論等系統科學理論，對現代競技運動的構成因素進行了整體研究，從整體上確立了立體訓練控制理論體系，并確定了運動周期性是其最基本的特征[10]。王愛文等指出，人體運動是復雜的，所以對人體運動的描述不能僅僅是對單一關節、單一肌肉進行描述，而是需要更為復雜的計算框架來描述，應從數學、物理、計算科學、解剖學、生理學等多門學科角度出發對人體運動控制進行研究[11]。茅鵬在對田徑運動員訓練周期進行深入研究后，將田徑運動員訓練階段劃分為技術訓練、體力訓練、成熟訓練等多個訓練階段[12]。

國內眾多學者分別從單一學科、綜合性學科等角度對運動周期控制的理論進行了科學、系統的研究。實現了從單一關節、肌肉個體角度到整體的研究，尤其在賽前準備、訓練結構設計等方面進行了深入探討，使訓練更符合人體生理結構、運動生物力學原理。以系統論科學指導田徑運動訓練實踐，促進了我國田徑運動成績的快速提高。

綜上所述，目前學術界在訓練周期、訓練內容方式上看法一致，但在訓練周期中的具體安排存在差異性。可能是因為運動自身差異性以及氣候不同等因素使學者在運動訓練周期上產生了不同認識。但應當注意的是，部分專家對傳統訓練周期理論提出了不同意見，并總結出了全新的周期控制理論，如Verchoshanskij在《訓練計劃設計的技巧》一文中對訓練計劃制定、適應周期、訓練方式進行了分析，并在此基礎上提出了科學訓練控制研究模型[13]。

四、田徑運動訓練過程周期負荷控制理論的興起

田徑運動訓練負荷控制理論是在生理學研究基礎上發展而來的。可以說，這一理論是人類在田徑運動訓練過程中進行科學控制的重要成就。

(一)國外訓練周期負荷控制理論的興起

國外運動訓練周期負荷控制理論研究起源于20世紀50年代中期。在此時期中，部分訓練人員將研究重點轉移到田徑運動技術以及訓練方式優化方面，希望以對運動技術的創新來提升田徑運動水平。20世紀初期，隨著田徑運動訓練理論的發展，特別是隨著生理運動學等有關學科的發展，部分學者逐漸意識到運動員體能在日常訓練和比賽中的重要作用。在這一基礎上，許多教練開始嘗試將大運動負荷量等作為提升運動員訓練水平的主要方式，并取得了顯著成效。同時，總結出了一系列科學的訓練方式，如蘇聯專家凱里舍夫在《蘇聯體育教育理論》一書中提出在一般體能訓練結合專項化訓練的基礎上逐步提升運動負荷的原則[14]。Lacour對田徑運動中短跑運動員訓練前后的生化指標進行了分析，為運動員負荷控制原理提供了理論依據[15]。

目前，田徑比賽的競爭愈發激烈。為了提升運動員的技術水平，在今后的比賽中取得更為出色的比賽成績，部分專家對田徑運動日常訓練過程中的負荷控制進行了研究，如庫茲明等通過實證研究指出賽前重復訓練對比賽成績有著直接的影響[16]；契內等指出運動員的最佳運動成績和運動員的專項負荷強度以及負荷量有著直接關系[17]；安托諾夫指出，高強度的賽前訓練對提升運動員運動能力和技術水平有著極大的意義和作用，但對運動員心肺功能的影響卻并不明顯[18]。

國外訓練周期負荷控制理論主要運用生物學、生理學原理和大運動負荷量進行實證研究，通過對運動員生化指標和運動員專項運動成績前后的差異進行分析，證明田徑運動訓練過程周期負荷控制理論的科學性。

(二)國內訓練周期負荷控制理論的興起

我國田徑運動訓練早期的訓練負荷控制主要是根據訓練過程中人體的生理適應與刺激變化進行的。受西方文化的影響，運動負荷通過脈搏、血壓、心血管機能、血紅蛋白、尿蛋白、心電圖等幾項生理指標進行控制。尹軍等指出年度訓練過程中的準備期訓練重點集中在發展絕對力量、速度力量和專項技術訓練等方面，負荷變化表現為負荷量和負荷強度的平行發展和漸進遞增特征，其中負荷強度一般控制在80%～90%這一最高成績水平[19]。陳興勝等認為大負荷高強度訓練在賽前使用時必須考慮其特定的時機，在使用大負荷高強度訓練時必須結合超量補償原則，正確運用重大比賽前的放松方式[20]。

國內專家學者主要運用實驗法在專項訓練中采用不同的負荷干預方式，對運動員的生理指標、訓練成績進行監控，通過實驗前后對比確定不同階段運動負荷的強度。

綜合國內外有關田徑運動負荷控制的相關研究，專家學者主要從運動生物化學角度出發，結合運動員的自身特點，在不同訓練階段施加不同的運動負荷，對運動員的各項指標進行科學監控和調整，從而提升運動員的負載能力以及機體恢復能力，進而提高競賽成績。

五、田徑運動訓練過程中的控制模式

大多數學者以專項訓練學、數學等學科理論知識為基礎對運動員田徑運動過程中的控制模式進行的研究，主要從運動員的身體體能、運動技能、心理等多個方面展開。目前，對這方面的研究主要有3種形式：一是運用數學方法對運動員的身體素質、技能訓練模式、比賽模式等進行研究；二是運用數學方法對訓練過程控制模式進行研究；三是運用數據挖掘技術對訓練過程中的可視化數據控制模式進行研究[21]。

(一)從專項訓練角度對訓練過程控制模式的研究

從專項訓練角度出發對運動員訓練過程控制模式進行的研究最早可追溯到20世紀20年代中后期，當時的教練對自己從事的體育運動項目有針對性地組織體育訓練，如在短跑運動員訓練過程中，通過反復、多次的長跑來促進運動員身體承受能力的提升，此后這種類型的訓練方式被稱為“輔助性訓練”。

在20世紀20年代，著名的芬蘭長跑名將帕沃(Paavo)在訓練中嘗試間歇式的訓練，這種新的訓練方法有效地提高了成績，他在1920—1928年三屆奧運比賽中斬獲9枚金牌。第二次世界大戰前，德國運動科研團隊嘗試將間歇訓練方式在德國體育運動隊伍中進行系統化的推廣，并在隨后的一系列田徑賽事上獲得了較好的成績。在德國心臟學家賴因德爾和教員格施樂等一批研究者的共同推動下，間歇訓練法的科學性和規范性逐漸加強。根據間歇訓練法，如果運動監控顯示心率達到170～180次/min，通過間歇將心率降到100～125次/min，隨后再進行規定訓練將提高運動員的心泵功能，即格施樂-賴因德爾定律。現代間歇訓練模式要求運動員在訓練過程中，將運動員的訓練劃分為多個階段，各階段之間有一定的間歇時間，從而提升運動員的耐力和爆發力，對提升運動員心血管機能有著極大的意義和作用[22]，田徑訓練過程控制基本模式如圖1所示。

圖 1 田徑訓練過程控制的基本模式

受此啟發，其他專家對傳統訓練控制模式進行了創新，其中以“超量訓練模式”和“法特萊克訓練模式”最具代表性，并據此培養了一大批具有國際知名度的田徑運動員，為人類體育事業的發展作出了突出貢獻[23]。與此同時，部分學者對訓練模式進行了全面系統的研究，如Janusz教授等認為，運動員的爆發力、忍耐力以及速度是關系到運動員400 m跨欄運動成績的關鍵[24]。在國內，基于馬俊仁帶隊訓練的特征和成績，有學者強調運動員長跑運動日常訓練要按照“調下來、養起來、沖上去、練上去”的訓練模式[25-26]。Barnes教授等指出，長跑運動訓練應當以提升運動員身體機能為基礎，因為良好的身體機能可以提高運動員的耐力，保證運動員在高度疲勞狀態下依然能夠保持良好的技術和運動狀態，避免肌肉拉傷等不良狀況的出現[27]；徐緒友教授通過實證調查研究發現，現代化的體育競走訓練模式以地騰空、高步頻為主[28]。

(二)運用數學方法對訓練過程控制模式的研究

通過對國內外相關文獻的整合及分析發現，學術界運用數學方法對訓練過程控制模式進行理論研究取得重大突破是在20世紀60年代。在數學理論的引導下，蘇聯佩特羅夫斯基首次將控制理論應用于田徑訓練中。他提出訓練控制的基本理念后，國際上出現了新型訓練模式。通過應用這一訓練模式，在1972年慕尼黑奧運會上，鮑爾佐夫成功奪取了100m、200m短跑項目金牌，從而引起了各體育強國的關注和重視[29]。我國學術界從20世紀80年代開始將訓練控制理論運用于田徑運動訓練中，并獲得了極大成就。1985年，我國短跑運動員鄭晨通過短短兩年時間的訓練就打破了100m短跑亞洲紀錄。圖多·博姆帕教授等對短跑運動員主翼項關系進行了研究，取得了一定的理論成果[30]，但由于其研究是針對個體運動員進行的，局限性較大，因此無法將其應用于其他專項訓練的控制中。

(三)大數據背景下可視化數據對訓練過程控制模式的研究

隨著大數據時代的到來，訓練過程的控制對數據的準確性和可靠性提出了更高的要求。在體育訓練過程中可以獲得眾多的數據，但是其中相當一部分數據不具有顯著意義。因此，應對數據進行有效分級，即根據其顯著性特征，將數據歸入不同級別，并以可視化的方式呈現，從而實現數據更具體、更直觀、更有效的利用[31-33]。可視化數據訓練過程控制模式如圖2所示。這一過程是一個動態的、系統的過程。首先，運動員在每次訓練比賽后及時將數據上傳至電腦網絡系統進行數據分析。這一過程是數據從現實世界轉化為電腦世界的過程，并最終以可視化的方式呈現。這一模式分為3個部分：完成訓練或比賽過程；上傳、處理、可視化數據；可視化呈現。第一部分的關鍵是運動員要及時、準確和有效地上傳數據；第二部分的關鍵是整個分析體系的科學性和有效性，也就是對數據進行有效分級的過程；第三部分則取決于運動員和教練組根據可視化結果的呈現，保持、調整或更改訓練計劃的過程。目前，可視化數據在運動領域的應用主要集中在運動心理學、運動生理學、運動損傷與康復和運動營養學等10余個相關學科領域[34]。這些學科的研究熱點主要有：運動員訓練與比賽的生理生化適應與恢復機制監控[35]，運動員一般力量訓練與專項運動訓練的生理學機制監控[36]，運動員科學化訓練過程與周期性比賽過程的監控[37]，運動員各類損傷、生理與心理性運動疲勞的預防及恢復機制監控[38]，運動員訓練與比賽周期中營養消耗與攝入的監控等領域[39]，依據各個運動項目的自身特點對運動員各類生理生化機制的監控[40]，運動員訓練與比賽周期的監控[41]。

圖2 可視化數據訓練過程控制模式

六、結語

國外學術界逐漸加強了田徑運動日常訓練過程中控制理論的研究力度，對推動這一理論的發展有著積極的意義和作用。而且，國際上運動訓練學學者、教練員和運動員對多種手段的訓練與比賽監控應用持一致的接受態度[42]，現在逐步在采用包括信息系統學、體育學和統計學等多學科和跨學科的方式進行運動訓練監控[43]，并且在數據的解讀和應用方面也在不斷的提高[44]。但是，目前國內對田徑運動訓練過程控制理論的研究尚處于起步階段，研究深度還不足，例如在訓練過程中如何確立可控指標、可控指標的內容和占比，如何對可控指標進行科學有效的評定，比賽過程中運動員在賽場上的負荷能力、身體機能和體育訓練適應能力之間有什么樣的關系等都還需要進一步深入研究。解決以上問題無論是對提升田徑運動員的技能水平還是增強運動員本身的身體素質都有著極大的理論和實踐意義。從宏觀層面看，還對提升我國國民整體運動水平，促進我國體育事業發展，建設體育強國有著重要的意義和作用。