王雅卓，于紅研，劉春穎，馮震亞

(上海交通大學(xué)體育系，上海 200240)

運(yùn)動(dòng)處方是指導(dǎo)人們有目的、有計(jì)劃進(jìn)行科學(xué)鍛煉的一種方法，它具備科學(xué)性、簡(jiǎn)單性、安全性等特點(diǎn)，其提出的運(yùn)動(dòng)和鍛煉模式有效避免當(dāng)代大學(xué)生課外自我鍛煉的盲目性；而運(yùn)動(dòng)處方專家系統(tǒng)作為一種操作簡(jiǎn)便的工具，能有效解決大學(xué)生體育鍛煉中出現(xiàn)的缺乏科學(xué)鍛煉方式和自我鍛煉、自我監(jiān)控、自我保健和自我評(píng)價(jià)的綜合難題。

針對(duì)該問(wèn)題，將運(yùn)動(dòng)處方與健康體適能有機(jī)結(jié)合，按照大學(xué)體育教學(xué)時(shí)間周期規(guī)律與特點(diǎn)，以學(xué)期、周、日三個(gè)階段設(shè)計(jì)了一種運(yùn)動(dòng)處方模板，采用Visual Basic和Access實(shí)現(xiàn)了可視化功能的專家系統(tǒng)軟件平臺(tái)，為模板設(shè)計(jì)者和實(shí)際使用者提供了一個(gè)信息化平臺(tái)；實(shí)證數(shù)據(jù)說(shuō)明運(yùn)動(dòng)處方專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，便于大學(xué)生操作和自我評(píng)估。

1 研究方法

1.1 文獻(xiàn)資料法

收集整理有關(guān)運(yùn)動(dòng)處方和體適能的研究資料,建立相關(guān)概念、理論及研究方法等,確定處方模板的階段和類型。

1.2 專家訪談法

采用面談、電話和郵件的方式對(duì)有關(guān)體育教學(xué)專家和教師進(jìn)行訪談。使用事先擬定的訪談提綱與主要問(wèn)題對(duì)上海交通大學(xué)體育系、上海體育學(xué)院體育社會(huì)學(xué)和保健與康復(fù)方面的專家進(jìn)行面談、發(fā)送郵件及電話采訪，交換對(duì)處方專家系統(tǒng)的看法，并對(duì)系統(tǒng)所選指標(biāo)做界定。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)觀察法

研究者到體育教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了一個(gè)學(xué)期跟蹤研究，結(jié)合教學(xué)和科研兩方面選取記錄內(nèi)容。

1.4 實(shí)驗(yàn)法

研究者把設(shè)計(jì)出的處方模板，通過(guò)專家系統(tǒng)平臺(tái)，在大學(xué)生體育課中試用一個(gè)學(xué)期，現(xiàn)場(chǎng)記錄出現(xiàn)的問(wèn)題并及時(shí)修整，最終確定處方專家系統(tǒng)的內(nèi)容和形式。

2 運(yùn)動(dòng)處方模板設(shè)計(jì)

健康體適能是與健康有密切關(guān)系的體適能，是指心血管、肺和肌肉發(fā)揮最理想效率的能力，它是機(jī)體維護(hù)自身健康的基礎(chǔ)、是機(jī)體以最大活力完成日常工作的條件。

表1 測(cè)試項(xiàng)目?jī)?nèi)容

引自“健康體適能”

通過(guò)表1 所列項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試。選取指標(biāo)和運(yùn)動(dòng)處方類型參考“健康體適能”體系，并結(jié)合大學(xué)生每學(xué)期體育課程所進(jìn)行的相關(guān)指標(biāo)測(cè)試項(xiàng)目，依據(jù)“大學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)”和BMI(身體質(zhì)量指數(shù))評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)取得結(jié)果。測(cè)試結(jié)果采用逐層篩選及挑選薄弱項(xiàng)的方法，具體流程如圖1所示。第一層：通過(guò)人體質(zhì)量指數(shù)：BMI=體重(kg)/[身高(m)*身高(m)]，參考標(biāo)準(zhǔn)體重為肥胖者直接進(jìn)入運(yùn)動(dòng)與減肥類型。第二層：800/1000m測(cè)試結(jié)果為及格或不及格者，并綜合肺活量體重指數(shù)與基礎(chǔ)心率波動(dòng)均值，

圖1 運(yùn)動(dòng)處方制定準(zhǔn)則與流程

全面評(píng)價(jià)自身有氧工作能力，薄弱者可選擇心血管適能類型。第三層：通過(guò)仰臥起坐、俯臥撐、握力體重指數(shù)評(píng)價(jià)自身肌肉力量與耐力情況，薄弱者可選擇肌適能類型。第四層：坐位體前屈測(cè)試，關(guān)節(jié)靈活度評(píng)價(jià)薄弱者可選擇柔韌適能類型。

經(jīng)過(guò)篩選后獲得四類處方類型后，針對(duì)大學(xué)體育教學(xué)以學(xué)期為一個(gè)周期(一般為16周)特點(diǎn)，四類處方類型均分三個(gè)階段：學(xué)期、周和次(圖1中的周次M=16)。其中為了大學(xué)生在使用運(yùn)動(dòng)處方便于開(kāi)展自評(píng)，選取的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)為：(1)生理指標(biāo)：心率、RPE(個(gè)體疲勞程度自評(píng)表)。(2)一般客觀指標(biāo)：練習(xí)時(shí)間、周次、階段、目的、運(yùn)動(dòng)方式、預(yù)期效果等。

綜上，基于健康體適能并采用逐層篩選及薄弱選項(xiàng)法，開(kāi)展大學(xué)生運(yùn)動(dòng)處方專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3 運(yùn)動(dòng)處方專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及主要功能

為了便于大學(xué)生使用運(yùn)動(dòng)處方模板，及時(shí)開(kāi)展評(píng)估與運(yùn)動(dòng)微調(diào)，實(shí)現(xiàn)處方模板信息化，基于上述模板設(shè)計(jì)分析與薄弱選項(xiàng)法具體流程，采用Visual Basic 6.0和Access 2003 數(shù)據(jù)庫(kù)軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了大學(xué)生運(yùn)動(dòng)處方專家系統(tǒng)，系統(tǒng)主界面包括6項(xiàng)一級(jí)功能模塊，分別是①學(xué)生登錄；②教師登錄；③專家登錄；④數(shù)據(jù)查詢；⑤系統(tǒng)管理和⑥系統(tǒng)介紹。

學(xué)生用戶可以分為新用戶和已有用戶。新用戶注冊(cè)密碼須為學(xué)生的學(xué)號(hào)，待注冊(cè)后需進(jìn)行個(gè)人資料錄入，系統(tǒng)以“學(xué)號(hào)”為索引記錄該條信息并存入后臺(tái)Access數(shù)據(jù)庫(kù)。已有用戶采用學(xué)號(hào)登陸，系統(tǒng)自動(dòng)以“學(xué)號(hào)”為索引記錄顯示該學(xué)生基本信息。如需進(jìn)行修改密碼并完畢；點(diǎn)擊返回，回到主界面。

學(xué)生在功能模塊下，可以瀏覽本人體質(zhì)測(cè)試成績(jī)(BPQ)，并可填寫基礎(chǔ)心率、安靜心率等基本信息作為基礎(chǔ)心率波動(dòng)評(píng)價(jià)依據(jù)。

圖2 大學(xué)生運(yùn)動(dòng)處方卡示例

在設(shè)定并獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，學(xué)生即可獲得相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)處方卡。大學(xué)生運(yùn)動(dòng)處方卡界面如圖2所示，在該處方卡內(nèi)可以查看身體素質(zhì)情況，以及專家系統(tǒng)的建議運(yùn)動(dòng)處方，還可以進(jìn)行自我監(jiān)督，學(xué)生可以點(diǎn)擊“打印”，將該運(yùn)動(dòng)處方卡打印出來(lái)，方便查看，并進(jìn)行自我監(jiān)督。單個(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目完成后，可以登錄系統(tǒng)，填完相應(yīng)對(duì)話框的內(nèi)容，以便于系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)反饋情況，及時(shí)微調(diào)運(yùn)動(dòng)處方內(nèi)容或選項(xiàng)。

相對(duì)于學(xué)生在該系統(tǒng)中功能，教師在完成注冊(cè)及必要密碼設(shè)定后，具有“學(xué)生基本資料查詢”、“錄入學(xué)生體質(zhì)(BPQ)測(cè)試成績(jī)”、“查看運(yùn)動(dòng)處方及進(jìn)行處方微調(diào)”(如圖3)等主要功能。

圖3 教師查看及微調(diào)運(yùn)動(dòng)處方界面

如圖3所示，教師可以錄入學(xué)生的體質(zhì)測(cè)試成績(jī)，錄入完后點(diǎn)擊“保存數(shù)據(jù)”，系統(tǒng)自動(dòng)以“學(xué)號(hào)”為索引記錄該條信息并存入后臺(tái)Access數(shù)據(jù)庫(kù)錄。一條數(shù)據(jù)錄入完畢后點(diǎn)擊“下一條記錄”，開(kāi)始錄入下一條記錄，錄入完畢，點(diǎn)擊“保存數(shù)據(jù)”，依次類推，點(diǎn)擊“返回”。

如圖3所示，教師可以查看學(xué)生的運(yùn)動(dòng)處方，同時(shí)可以在“運(yùn)功注意事項(xiàng)”中，提出運(yùn)動(dòng)和飲食方面的建議，輸入“查詢處方號(hào)”，點(diǎn)擊“查詢”，可以查看任意處方號(hào)的處方，點(diǎn)擊“編輯”，可以輸入“運(yùn)動(dòng)微調(diào)建議”和“控制飲食”，輸入完畢，點(diǎn)擊“保存數(shù)據(jù)”，完成數(shù)據(jù)保存。

此外，系統(tǒng)設(shè)立專家功能模塊，以采用專家知識(shí)庫(kù)邏輯進(jìn)行運(yùn)動(dòng)處方制定準(zhǔn)則的調(diào)整、運(yùn)動(dòng)微調(diào)建議及專家健康診斷，以增加系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和參數(shù)設(shè)計(jì)科學(xué)性。

3.2 運(yùn)動(dòng)處方專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)有效性研究

實(shí)驗(yàn)選取上海交通大學(xué)教學(xué)班級(jí)60名女生，通過(guò)基本信息、身體形態(tài)指標(biāo)、素質(zhì)測(cè)試數(shù)據(jù)等信息錄入，歷時(shí)一學(xué)期的有氧運(yùn)動(dòng)處方中網(wǎng)球項(xiàng)目練習(xí)，驗(yàn)證系統(tǒng)有效性。

表2 女生參與者實(shí)驗(yàn)前、后指標(biāo)對(duì)照

從實(shí)驗(yàn)研究對(duì)比數(shù)據(jù)分析可知，經(jīng)過(guò)一學(xué)期運(yùn)動(dòng)處方試驗(yàn)后，實(shí)驗(yàn)組最初的人體質(zhì)量指數(shù)BMI和肺活量體重指數(shù)沒(méi)有發(fā)生顯著變化(P>0.05)，由于有氧運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度設(shè)定為最大脈搏的60～80%，通過(guò)定期定量的練習(xí)對(duì)受試者BMI指數(shù)偏高的個(gè)體確有改善效果；有氧運(yùn)動(dòng)處方以提高身體的有氧活動(dòng)能力為主，而網(wǎng)球是一項(xiàng)具有改善練習(xí)者柔韌、力量、速度等素質(zhì)特點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。通過(guò)試驗(yàn)前后素質(zhì)指標(biāo)變化可以看出，受試者在800米、握力體重指數(shù)、立定跳遠(yuǎn)、仰臥起坐和坐位體前屈能力上均有改善,其中握力體重指數(shù)和仰臥起坐呈顯著性提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)束對(duì)60名女生進(jìn)行滿意度調(diào)查，80%學(xué)員認(rèn)為比較滿意，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單便捷，方便自我評(píng)價(jià)和記錄練習(xí)數(shù)據(jù)。

4 討論與分析

基于健康體適能并采用逐層篩選及薄弱選項(xiàng)法，制定的大學(xué)生運(yùn)動(dòng)處方專家系統(tǒng)具有個(gè)性化特點(diǎn)。

4.1 運(yùn)動(dòng)處方專家系統(tǒng)是了解自身練習(xí)情況最直接、最簡(jiǎn)捷的途徑。系統(tǒng)格式設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔, 便于操作；模板內(nèi)容簡(jiǎn)明易懂，容易被大學(xué)生接受，收效快。為每次練習(xí)情況做記錄，進(jìn)而加深對(duì)自身情況、練習(xí)內(nèi)容和監(jiān)測(cè)指標(biāo)關(guān)系的理解。

4.2 有利于大學(xué)生規(guī)劃和針對(duì)性實(shí)施課外體育鍛煉。學(xué)期、周、次處方專家系統(tǒng)是大學(xué)生從自身情況出發(fā)，先設(shè)定學(xué)期總目標(biāo)，通過(guò)對(duì)周和次處方卡練習(xí)內(nèi)容的詳細(xì)記錄進(jìn)而總結(jié)和驗(yàn)證鍛煉情況的有效工具，解決當(dāng)代大學(xué)生課外自我鍛煉的盲目性。

4.3 記錄數(shù)據(jù)有利于教學(xué)和體育科研。模板記錄的運(yùn)動(dòng)方式、持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度、心率和具體實(shí)施出現(xiàn)問(wèn)題的總結(jié)，是有價(jià)值的研究數(shù)據(jù)，為體育科研積累數(shù)據(jù)；同時(shí)，對(duì)體育教師指導(dǎo)學(xué)生、社團(tuán)活動(dòng)等大學(xué)課外體育鍛煉的開(kāi)展意義深遠(yuǎn)。

5 結(jié)論與建議

運(yùn)動(dòng)處方專家系統(tǒng)是大學(xué)生課外自我鍛煉、自我監(jiān)控、自我保健和自我評(píng)價(jià)操作簡(jiǎn)便的工具。運(yùn)動(dòng)處方專家系統(tǒng)的效果評(píng)估具有連續(xù)性、階段性和前后對(duì)比性特點(diǎn)。處方系統(tǒng)可在大學(xué)體育教學(xué)課程中和課外社團(tuán)活動(dòng)中推廣和應(yīng)用且進(jìn)一步完善。