張恒亮，毛萬麗，劉鴻優(yōu)

教育部制定的校園足球發(fā)展規(guī)劃中提出，到2020年中小學(xué)足球特色學(xué)校的數(shù)量將達(dá)到2萬所，同時，支持建設(shè)200支高水平大學(xué)生足球運動隊。毫無疑問，2萬所特色足球?qū)W校需要大量的中小學(xué)足球教師和足球教練員，而200支高校足球運動隊則需要大量的高水平大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生。中小學(xué)足球教師和教練員以及高水平的大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生最主要的來源當(dāng)屬普通高等院校的體育教育與運動訓(xùn)練專業(yè)足球?qū)ｍ椀膶W(xué)生。因此，這兩個專業(yè)的足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)質(zhì)量尤其重要。

保障高校足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵是制定科學(xué)化的教學(xué)計劃、實現(xiàn)科學(xué)化的足球教學(xué)與訓(xùn)練，實現(xiàn)這一點的基礎(chǔ)則是準(zhǔn)確地量化評估高校足球?qū)ｍ棇W(xué)生在課堂教學(xué)中的運動負(fù)荷特征，并以此為基礎(chǔ)制定科學(xué)合理的教學(xué)與訓(xùn)練計劃和內(nèi)容。

運動負(fù)荷是指學(xué)生在完成一定的課堂學(xué)習(xí)、訓(xùn)練或比賽任務(wù)時，機(jī)體在生理和心理方面所承受的總刺激，可以通過這兩方面所表現(xiàn)出來的機(jī)體內(nèi)部應(yīng)答反應(yīng)程度來表征[1]。運動負(fù)荷是促進(jìn)學(xué)生競技能力提升的核心因素[2]，學(xué)生承受的教學(xué)與訓(xùn)練負(fù)荷的質(zhì)和量決定了其運動水平和比賽成績[3]，因此，對學(xué)生在課堂教學(xué)與訓(xùn)練中的運動負(fù)荷進(jìn)行科學(xué)合理的量化極其重要。

足球作為同場對抗球類集體運動項目，具有集體性和對抗性強(qiáng)的特征，影響其運動負(fù)荷的因素復(fù)雜多變，量化評估的難度較大[4,5]。一般認(rèn)為，足球項目的運動負(fù)荷主要包括外部運動負(fù)荷和內(nèi)部運動負(fù)荷兩種形式[2]。足球外部運動負(fù)荷可由球員在足球訓(xùn)練或比賽中的外在運動形式來表征，包括跑動、加速、急停、跳躍等[6]。足球內(nèi)部運動負(fù)荷是指教學(xué)、訓(xùn)練或比賽任務(wù)對球員身體所施加的生物學(xué)刺激，包括生理和心理刺激[6]。心率、血乳酸、攝氧量和主觀疲勞等變量都可用來評估足球運動中的內(nèi)部運動負(fù)荷[6]，而其中運用得最廣泛的是心率指標(biāo)[7]。目前，國內(nèi)外高水平足球運動隊廣泛采取GPS全球定位系統(tǒng)和心率監(jiān)測系統(tǒng)兩種可穿戴電子設(shè)備來監(jiān)控和評估運動員在訓(xùn)練與比賽中的外部和內(nèi)部運動負(fù)荷[8]。

本研究將從實證研究角度出發(fā)，以華南師范大學(xué)體育教育專業(yè)足球?qū)ｍ棸嗟膶W(xué)生為研究對象，采取GPS全球定位系統(tǒng)和心率監(jiān)測系統(tǒng)兩種可穿戴電子設(shè)備探討普通高等院校足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)比賽的運動負(fù)荷特征。

1 研究方法

1.1 實驗測試

1.1.1 研究對象

本研究選取的研究對象為華南師范大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院體育教育專業(yè)2014級足球?qū)ｍ棸嗟?4名大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生[身高（174.7±4.8）cm，體重（70.8±7.1）kg，年齡（20.8±2.2） 歲，BMI指數(shù)（23.3±3.0） kg/m2]。實驗測試在征得研究對象及任課老師的同意后進(jìn)行。

1.1.2 測試實施

實驗測試安排在2016—2017學(xué)年度，連續(xù)跟蹤研究對象的多次足球?qū)ｍ椪n。為了盡可能地保證實驗測試的客觀性，實驗測試人員不干涉或更改任課老師的教學(xué)計劃。每次課前15 min，實驗人員登記好研究對象的姓名、年齡、場上位置等基本信息，幫助研究對象佩戴并激活實時心率跟蹤儀（Polar Team2，芬蘭）和GPS定位系統(tǒng)（Catapult Optimeye S5，澳大利亞），精確地記錄課堂中的各個關(guān)鍵時間點（如，課堂開始時間和結(jié)束時間、教學(xué)比賽開始和結(jié)束時間等）。課程結(jié)束后，實驗人員幫助研究對象解除其佩戴的電子設(shè)備。

Polar Team2心率跟蹤儀和Catapult Optimeye S5 GPS定位系統(tǒng)通過胸帶和背心佩戴于研究對象身上，并不影響研究對象的正?；顒樱覂煞N設(shè)備均被前人的研究證實能夠準(zhǔn)確采集佩戴者的實時心率、實時移動位置及速度信息[9,10]。

課堂實驗測試結(jié)束后，測試人員會及時通過軟件從心率跟蹤儀和定位系統(tǒng)中導(dǎo)出研究對象的心率數(shù)據(jù)和跑動數(shù)據(jù)。為了方便本研究的研究討論，筆者選取了3次該班級與其他班級進(jìn)行的十一人制足球教學(xué)比賽課進(jìn)行研究。

1.1.3測試變量

1.1.3.1 外部運動負(fù)荷變量

本研究采用的Catapult Optimeye S5 GPS定位系統(tǒng)融合了GPS全球定位系統(tǒng)、3D加速度傳感器（16G，1 000Hz）、3D 陀螺傳感器（2 000 °/s，1 000Hz）和 3D 磁力傳感器（1 200 mT，100Hz），能有效跟蹤到大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生在課堂教學(xué)比賽中的所有跑動、加速、急停等相關(guān)信息。參照前人的研究，本文選取以下指標(biāo)來量化評估大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生在足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)比賽中的外部運動負(fù)荷（表1）[11]。

表1 本研究選取的外部運動負(fù)荷變量Table I Variables of External Training Load

（續(xù)表 1）

1.1.3.2 內(nèi)部運動負(fù)荷變量

本研究研究采用的Polar Team2心率跟蹤儀可跟蹤到大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生在足球課堂教學(xué)比賽過程中的心跳。參照前人的研究，本文選取了以下心率指標(biāo)來量化評估大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生在足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)比賽中的內(nèi)部運動負(fù)荷（表2）[7]。

表2 本研究選取的內(nèi)部運動負(fù)荷變量Table II Variables of Internal Training Load

1.2 數(shù)據(jù)分析

本研究跟蹤測試的3次課堂教學(xué)足球比賽都分上、下半場進(jìn)行（中場休息約10 min），比賽總時間（第一場比賽用時50 min，上半場27 min、下半場23 min；第二場比賽用時 73 min，上半場 34 min、下半場 39 min；第三場比賽用時 66 min，上半場38 min、下半場28 min）及每名大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生的上場時間不等（8～73 min），因此，本研究選取了每一場比賽中打滿全場的大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生的數(shù)據(jù)（N=12）進(jìn)行進(jìn)一步研究。由于3場比賽時間的不一致，本文采用Excel軟件將以m、s、次為單位的距離、時間和次數(shù)變量以及加速度負(fù)荷這些“絕對值”變量，標(biāo)準(zhǔn)化為90 min（一場標(biāo)準(zhǔn)的十一人制足球比賽時間）的距離、時間、次數(shù)和負(fù)荷。而百分比變量、平均時間、平均距離和平均速度這些“相對值”變量則保留原始值。標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)被導(dǎo)入到SPSS（v20.0）進(jìn)行進(jìn)一步分析。

首先，對所有大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生在3場比賽中的每一項內(nèi)、外部運動負(fù)荷變量進(jìn)行描述性分析，得出足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)比賽運動負(fù)荷的總體特征。

其次，采取數(shù)據(jù)級數(shù)推斷的方法，對所有大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生的每一項內(nèi)、外部運動負(fù)荷變量在上、下半場的變化值（CS，Change Score）進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析：以上半場數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)差為基準(zhǔn)，將變化值的均值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化之后的變化值的ES（Effect Size,Cohen’s D值）按照以下閾值進(jìn)行劃分：無意義微小變化 ＜0.2＜小變化 ＜0.6＜中度變化 ＜1.2＜大變化＜2.0＜非常大變化＜4.0＜極其大變化。同時，采取90%置信區(qū)間，對總體變化值落在各個區(qū)間的可能性大小作出以下劃分：極其不可能＜0.5%＜非常不可能 ＜5%＜很不可能 ＜25%＜可能 ＜75%＜很可能＜95%＜非常可能＜99.5%＜極其可能[12]。

2 研究結(jié)果

2.1 大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)比賽外部運動負(fù)荷特征

由表3可見，足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)比賽中，大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生平均跑動距離為8 319 m。從跑動速度角度來看，大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生在比賽中的平均跑動速度為 5.59 km/h，低速跑（＜12 km/h）跑動距離 6 218 m，占總距離的75.5%，高速跑（＞21 km/h）跑動距離為374 m，僅占4.5%；低速跑跑動時間占總比賽時間的91.2%，而高速跑跑動時間只占1.03%；學(xué)生在每90 min的比賽中平均完成19次高速跑（21～24 km/h）和7.6次沖刺跑（＞24 km/h），每次高速跑和沖刺跑持續(xù)的平均時間為1.75 s和2.14 s，持續(xù)的平均距離為10.9 m和15.9 m。從加速度的角度來看，學(xué)生在比賽中96.7%的跑動距離和98.2%的比賽時間中都是以-2 m/s2至2 m/s2的低強(qiáng)度完成加/減速的。綜合速度和加速度來分析，大學(xué)生在十一人制的足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)比賽中，平均間隔80 s完成一次反復(fù)高強(qiáng)度跑動，整場比賽中平均完成45次反復(fù)高強(qiáng)度跑動。大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生在上半場的跑動總距離，平均跑動速度，慢速跑、低速跑、中低速跑、中速跑、中高速跑和高速跑跑動距離、跑動時間與次數(shù)，高強(qiáng)度減速跑跑動距離和時間，低強(qiáng)度減速跑跑動距離、時間和次數(shù)，低強(qiáng)度加速跑跑動距離和次數(shù)，加速度負(fù)荷，反復(fù)高強(qiáng)度跑動次數(shù)都明顯高于下半場（ES介于0.35～1.22，可能性皆大于75%），上半場的步行移動時間（ES=0.94，可能性＞99.5%）和高強(qiáng)度跑動之間的平均恢復(fù)時間（ES=1.60，可能性 ＞99.9%）則明顯低于下半場。

表3 足球課堂教學(xué)比賽中大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生各項外部運動負(fù)荷相關(guān)變量數(shù)據(jù)Table III Variables of the External Training Load on College Football Players in the Simulation Match

（續(xù)表 3）

2.2 大學(xué)生足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)比賽內(nèi)部運動負(fù)荷特征

由表4中的數(shù)據(jù)可見，在十一人制的足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)比賽中，大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生的平均心率為165次/分鐘，約占最大心率的82.8%，整場比賽中僅有1.6%的時間處在低于60%最大心率強(qiáng)度的時間內(nèi)，38.9%的時間處在60%～80%最大心率強(qiáng)度區(qū)間，而59.5%的比賽時間是處于80%最大心率強(qiáng)度以上區(qū)間。大學(xué)生在比賽中的平均心率以及低強(qiáng)度、中低強(qiáng)度、中等強(qiáng)度心率區(qū)間的時間均體現(xiàn)出較大的浮動性（標(biāo)準(zhǔn)差較大），因此上、下半場的均值變化并不清晰。大學(xué)生在下半場處在中高強(qiáng)度心率區(qū)間的時間明顯多于上半場（ES=0.5，可能性介于75%～95%），而上、下半場大學(xué)生處在高強(qiáng)度心率區(qū)間的時間只存在微小無意義的差異 （ES=0.15，可能性介于75%～95%）。

表4 足球課堂教學(xué)比賽中大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生各項內(nèi)部運動負(fù)荷相關(guān)變量數(shù)據(jù)Table IV Variables of the Internal Training Load on College Football Players in the Simulation Match

3 討論與分析

當(dāng)前，國內(nèi)外研究者已廣泛采取GPS全球定位系統(tǒng)和心率監(jiān)測系統(tǒng)來對高水平足球運動員在訓(xùn)練與比賽中的外部和內(nèi)部運動負(fù)荷進(jìn)行量化[2,8]，并取得了一定的前期研究成果，但對我國高校足球運動員與足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在教學(xué)、訓(xùn)練與比賽中的運動負(fù)荷特征進(jìn)行量化評估的研究則不多。

在足球運動員外部負(fù)荷方面，Torreno等采取GPS全球定位系統(tǒng)對西班牙足球甲級聯(lián)賽職業(yè)足球運動員進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示：在90 min的比賽中，運動員跑動距離達(dá)10 161 m，其中914 m為高強(qiáng)度跑動[11]；Buchheit等的研究則得出：18歲的高水平青年足球運動員在90 min的十一人制比賽中跑動距離達(dá)8 867m，低速跑、中速跑、高速跑和沖刺跑跑動距離分別為6 650 m、976 m、574 m和666 m[13]；而最新的對南非大學(xué)生水平的足球比賽的研究顯示，運動員全場跑動距離為9 329 m，高強(qiáng)度跑動時間占總比賽時間的1.3%[14]。本研究的結(jié)果顯示，足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在90 min的課堂教學(xué)比賽中的跑動總距離為8 319 m，高速跑跑動距離為374 m，高速跑跑動時間占總比賽時間的1.03%，3項指標(biāo)與國外的青少年運動員和大學(xué)生運動員都存在一定差距，與高水平職業(yè)足球運動員的差距較大。此外，本研究采用Catapult Optimeye S5 GPS系統(tǒng)，獲得了更加細(xì)化的足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生的外部運動負(fù)荷數(shù)據(jù)，具體為：在十一人制的足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)比賽中，大學(xué)生在每90分鐘的比賽時間內(nèi)平均完成19次高速跑和7.6次沖刺跑，每次高速跑和沖刺跑持續(xù)的平均時間為1.75 s和2.14 s，持續(xù)的平均距離為10.9 m和15.9 m，大學(xué)生平均每間隔80 s完成一次反復(fù)高強(qiáng)度跑動，整場比賽中平均完成45次反復(fù)高強(qiáng)度跑動。這些細(xì)化的外部運動負(fù)荷數(shù)據(jù)可以為足球?qū)ｍ椊虒W(xué)、訓(xùn)練與比賽備戰(zhàn)提供基礎(chǔ)的參考信息。

在足球運動員內(nèi)部負(fù)荷方面，趙剛等使用suuto團(tuán)隊心率表對普通高校足球校隊運動員在比賽中的心率特征進(jìn)行了分析，結(jié)果指出，運動員在比賽中的平均心率為160.2次/分鐘，在低強(qiáng)度和中低強(qiáng)度心率區(qū)間的運動時間占比賽總時間的74%，中等強(qiáng)度和中高強(qiáng)度心率區(qū)間的運動時間占比賽總時間的20%，高強(qiáng)度心率區(qū)間運動時間占總比賽時間的6%[15]；Alexandre等[7]對國外文獻(xiàn)的綜述研究顯示，在十一人制足球比賽中，無論是正式比賽還是教學(xué)交流賽，青年和成年運動員的平均心率都在165～175次/分鐘之間，占最大心率的80%～89%。與以上結(jié)果類似，本研究發(fā)現(xiàn)，足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在課堂教學(xué)比賽中的平均心率為165次/分鐘，約占最大心率的82.8%。與前人研究結(jié)果不同的是，本研究顯示，普通高校足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在比賽中有23.2%的時間處于高強(qiáng)度心率區(qū)間，65.5%的時間處在中高強(qiáng)度和中等強(qiáng)度區(qū)間，中低強(qiáng)度和低強(qiáng)度心率區(qū)間內(nèi)的運動時間僅占11.3%。需要注意的是，高強(qiáng)度心率區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)差較大，顯示出被研究對象的個體差異較大。

在官方正式的足球比賽中都會有15 min以內(nèi)的中場休息時間，雖然通過中場休息，足球運動員的生理狀態(tài)可以得到一定的恢復(fù)，但依然不足以完全消除運動員的肌肉疲勞，因此，運動員下半場的運動能力和運動表現(xiàn)都會出現(xiàn)一定程度的下降[11,15]。準(zhǔn)確與客觀地量化與認(rèn)知運動員在下半場出現(xiàn)的運動能力下降的具體形式，對于科學(xué)地制定訓(xùn)練與比賽方案具有較大的現(xiàn)實意義。在外部負(fù)荷方面，Torreno等的研究指出，在西班牙足球甲級聯(lián)賽中，運動員下半場的跑動總距離和13 km/h以上速度跑動的距離都出現(xiàn)了顯著性下降[11]。與此類似，本研究顯示，足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在課堂教學(xué)比賽中，下半場的跑動總距離，平均跑動速度，慢速跑、低速跑、中低速跑、中速跑、中高速跑和高速跑跑動距離、跑動時間與次數(shù)，高強(qiáng)度減速跑跑動距離和時間，低強(qiáng)度減速跑跑動距離、時間和次數(shù)，低強(qiáng)度加速跑跑動距離和次數(shù)，加速度負(fù)荷，反復(fù)高強(qiáng)度跑動次數(shù)都明顯低于上半場，而步行移動時間和反復(fù)高強(qiáng)度跑動之間的平均恢復(fù)時間則明顯高于上半場。說明上半場累積的肌肉疲勞已經(jīng)嚴(yán)重影響到了足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在下半場的運動能力。趙剛等的研究發(fā)現(xiàn)，在我國的大學(xué)生足球比賽中，運動員上、下半場的平均心率分別為165.6次/分鐘和149.4次/分鐘，下半場下降了1.6個標(biāo)準(zhǔn)差[15]。本研究的結(jié)果顯示，足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)比賽中，足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在上、下半場的平均心率差異并不清晰，但足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在下半場處在中高強(qiáng)度心率區(qū)間的時間明顯多于上半場。結(jié)合內(nèi)、外部負(fù)荷的結(jié)果不難看出，足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在下半場比賽中需要應(yīng)對較高的心肺負(fù)荷來完成有球與無球跑動，且跑動能力尤其是高強(qiáng)度跑動能力出現(xiàn)了明顯的下降。前人的研究認(rèn)為，高強(qiáng)度跑動能力是決定足球比賽勝負(fù)的關(guān)鍵能力[11]，因此，加強(qiáng)足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在出現(xiàn)肌肉疲勞狀態(tài)下的高強(qiáng)度跑動能力訓(xùn)練顯得尤其重要。

4 結(jié)論

4.1 相對于國外的青少年和大學(xué)足球?qū)ｍ棇W(xué)生，我國普通高校足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在課堂教學(xué)比賽中的跑動總距離、高速跑和沖刺跑跑動距離和跑動時間都偏低，體現(xiàn)出比賽激烈程度偏低，比賽節(jié)奏偏慢的特征。與此同時，跑動總距離、加速度負(fù)荷等表征外部負(fù)荷量的指標(biāo)，與平均跑動速度，高速跑跑動距離、時間與次數(shù)，反復(fù)高強(qiáng)度跑動次數(shù)等表征外部負(fù)荷強(qiáng)度的指標(biāo)在下半場都出現(xiàn)明顯下降，表明足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在下半場的運動能力受到上半場累積的肌肉疲勞的影響較大。

4.2 與國內(nèi)外各級別的足球比賽類似，我國普通高校足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在十一人制的足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)比賽中，賽時平均心率約占最大心率的82.8%，但體現(xiàn)出較大的個體差異性。足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在下半場處在中高強(qiáng)度心率區(qū)間的時間明顯多于上半場，而上、下半場足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生處在高強(qiáng)度心率區(qū)間的時間只存在微小無意義的差異。結(jié)合上、下半場的外部負(fù)荷變化特征可以表明，足球?qū)ｍ棿髮W(xué)生在下半場的心肺負(fù)荷顯著增高，卻不能完成更多的有球和無球跑動，大學(xué)生在出現(xiàn)肌肉疲勞狀態(tài)下的跑動能力尤其是高強(qiáng)度跑動能力亟待提升。