康亞志

(合肥師范學院 體育科學學院 ，安徽 合肥 230601)

短距離追逐體能增強訓練方法需要體現(xiàn)“教、學、練、戰(zhàn)”的指導思想，在體能教學訓練中需要建立三位一體的架構體系和合適的教學模式，采用課堂訓練和平時訓練相結合的方法，增強學生體能。元認知理論[1]作為一種引導性的教學方法，在短距離追逐體能增強訓練和教學中具有一定的指導性意義。將元認知理論運用到體能訓練教學中，以刺激——反應理論為核心進行引導性的認知活動和認知教學。在元認知引導下，幫助學生的體能訓練達到認知目標，并矯正學生的短距離追逐姿態(tài)，從而增強其短距離追逐體能。

隨著體育運動科技程度的提高，如何提升學生的追逐技能，最大程度增強學生的短距離追逐能力，成為短距離追逐訓練領域亟待解決的主要任務。文獻[2]設計了虛擬個人運動訓練器原型系統(tǒng)，提出基于虛擬現(xiàn)實技術識別運動姿態(tài)的同時給出相應的反饋，但是該方法的短距離追逐姿態(tài)特征點提取結果精度有待提升。文獻[3]提出基于關鍵姿態(tài)約束的人體運動序列插值生成方法，在應用過程中根據(jù)運動圖譜的過渡關系計算并插入若干過渡動作幀，實現(xiàn)動作的接續(xù)連貫，但是該方法的運動姿態(tài)矯正準確率有待提高，導致學生的訓練體能增強效果較差。 元認知理論可以指導學生認識短距離追逐體能訓練過程中的個人因素，通過對認知的理解，促進其認知過程的螺旋式上升，因此將該理論引入短距離追逐體能訓練中，設計短距離追逐體能增強模型，有助于進一步提高學生體能。

1 短距離追逐跑體能增強模型設計

1.1 元認知理論

設短距離追逐跑體能增強模型中的元認知結構包括元認知知識i、元認知體驗j和元認知監(jiān)控e3個方面。元認知理論下對短距離追逐跑體能增強本體m的認識過程就是學生自我認識和介入的過程。

根據(jù)認知結果以及認知過程的關系，構建元認知理論下的認知活動模式，其表達式為

(1)

根據(jù)個人因素和集體因素進行心理引導性教學，促進教學和認知過程的主動性發(fā)展。元認知理論是伴隨人的認知體驗和情感體驗的復雜過程，根據(jù)認知體驗，結合個體差異性進行引導性認識，在不同層次模式下通過升級改造，完成自我認知的過程。

1.2 短距離追逐姿態(tài)矯正模型

元認知理論對促進學生短距離追逐體能增強具有關鍵作用，是學生體能訓練和學習策略的核心，它與學生短距離追逐體能增強訓練有著不可分割的關系[4]。在體能訓練教學領域，積累了大量有關自身認知和體驗的知識，在指導學生短距離追逐姿態(tài)矯正的過程中進一步培養(yǎng)了學生的元認知能力。學生短距離追逐姿態(tài)不正確，降低了學生短距離追逐能力，因此研究元認知理論指導下學生短距離追逐姿態(tài)矯正方法，采用科學、合理、實用、有針對性的體能訓練方法提升學生短距離追逐的能力。結合元認知理論，建立學生短距離追逐姿態(tài)矯正模型[5-6]。

d(i)=w*TuT(i)+v(i),

(2)

其中v(i)為測量噪聲。定義誤差信號e(i)為e(i)=d(i)-wT(i)uT(i)，其中w(i)=[w1(i),w2(i),…,wM(i)]T表示參數(shù)相量w*在i時刻的估計?；谔荻认陆档淖赃m應濾波算法通過最小化特定代價函數(shù)估計w*。而姿態(tài)矯正方法則利用式(3)提取追逐姿態(tài)特征點，即

(3)

其中，α>0表示一個自由參數(shù)，而F(e(i))為傳統(tǒng)的像素點聯(lián)系函數(shù)，如F(e(i))=E(e(i)2)。結合梯度下降法，可得到基于追逐姿態(tài)特征點的權重更新公式為

(4)

其中μ為步長因子。若取F(e(i))=E(e(i)2)，且去掉期望算子[7]，即令F(e(i))=e2(i)，則將其帶入式(4)，引入元認知理論，可得到短距離追逐姿態(tài)矯正模型，即

(5)

1.3 短距離追逐體能增強訓練

在構建學生短距離追逐姿態(tài)矯正模型的基礎上，分析增強學生短距離追逐體能的具體措施。在元認識理論下，通過自我總結、自我評價和自我補救，采用有目的的元認知性短距離追逐體能訓練手段，研究教學訓練和體能訓練方法[8-10]。

利用元認知理論矯正學生短距離追逐姿態(tài)，增強體能訓練效果。學生短距離追逐體能增強訓練的認知目標評價為

(6)

其中Nnon-zero為待估計向量中體能參數(shù)的變化。輸入指標由高斯隨機序列產生，以輸入指標為基礎監(jiān)控認知過程。在具體的學習中，在元認知的作用下，根據(jù)學生體能訓練的自身認知結果，進行針對性的短距離追逐姿態(tài)矯正訓練。引入向量B(i)修正短距離追逐姿態(tài)，即

(7)

結合體能訓練方法，提升參與短距離跑的學生體質。以培養(yǎng)核心能力為導向，構建學生短距離追逐體能增強教學訓練的認知目標評價體系。根據(jù)給定學生體能級別為N的原始排序xi重構m維向量Xi，建立體能專項數(shù)據(jù)，具體過程如下所示：

1) 計算體能級別m維向量Xi與其余向量Xj之間的距離，確定短距追逐距離如式(8)所示：

i≠j。

(8)

2) 給定學生體質相似閾值r≥0，統(tǒng)計滿足短距離追逐距離小于學生體質相似閾值的i的追逐次數(shù)A(i)，并計算A(i)與短距離追逐距離N-m-1的比值：

(9)

3) 根據(jù)追逐次數(shù)與短距離追逐距離的比值，增加元認知理論維度m+1，重復(8)～(9)的過程獲得顯著體能增強特征點Bm+1(r)。

4) 根據(jù)顯著體能增強特征點，創(chuàng)建學生體能專項數(shù)據(jù)庫為

(10)

在學生短距離追逐體能增強訓練過程中，根據(jù)體能專項數(shù)據(jù)庫構建科學的實施體系，保證學生短距離追逐體能增強訓練效果,強化學生短距離追逐體能增強訓練的元認知體驗。

改進和提高學生短距離追逐的技術主要有：

1)選擇提高學生短距離追逐訓練的專項素質練習；

2)從勻速跑、加速跑、重復跑三個方面完成學生短距離追逐的體能訓練；

3)學生短距離追逐的長短距離跑練習；

4)在各個學生短距離追逐訓練組別中，組織達標或班組之間的競賽。

在學生短距離追逐體能增強訓練認知活動執(zhí)行過程中，應及時反饋認知活動；教師根據(jù)學生短距離追逐姿態(tài)特征，結合元認知理論的有關信息，構建學生體能專項數(shù)據(jù)庫，制定學生短距離追逐體能增強的訓練計劃；該計劃目標與認知目標相一致，則繼續(xù)訓練，一旦發(fā)現(xiàn)與學生短距離追逐體能增強的認知目標相背離，需及時調整訓練計劃；根據(jù)學生自身的個體特征差異性，調整認知策略，提高訓練的效果。

2 實驗結果與分析

為驗證本文體能訓練增強模型的有效性，設計了對比實驗。實驗中設定學生短距離追逐跑圖像尺寸為1 224×2 208，分辨率為960×1 280，學生短距離追逐姿態(tài)的自適應調節(jié)系數(shù)為[0.25,0.31],并利用Kinovea軟件，監(jiān)測學生短距離追逐姿態(tài)，監(jiān)測界面如圖1所示。

通過學生短距離追逐姿態(tài)監(jiān)測界面可以準確獲得學生短距離追逐姿態(tài)特征點，并自動跟蹤、標注該特征點運動的軌跡，如圖2所示。

為了驗證本文方法的有效性，將基于虛擬現(xiàn)實的運動訓練矯正方法和基于關鍵姿態(tài)約束的人體運動序列插值生成方法進行對比，測試3種方法下提取的學生短距離追逐姿態(tài)特征點準確度，對比結果如圖3所示。

根據(jù)圖3可知，本文方法的學生短距離追逐姿態(tài)特征點提取結果與實際測試的學生短距離追逐姿態(tài)特征點提取結果相同，而基于虛擬現(xiàn)實運動訓練矯正方法和基于關鍵姿態(tài)約束的人體運動序列插值生成方法的學生，短距離追逐姿態(tài)特征點的提取結果與實際測試的學生短距離追逐姿態(tài)特征點提取結果相差較大，說明本文方法可以準確地提取學生短距離追逐姿態(tài)特征點，有助于增強學生短距離追逐體能。

根據(jù)特征點提取結果，采用本文方法、基于虛擬現(xiàn)實的運動訓練矯正方法和基于關鍵姿態(tài)約束的人體運動序列插值生成方法矯正學生短距離追逐姿態(tài)，得到矯正結果如圖4所示。

根據(jù)圖4可知，本文方法的學生短距離追逐姿態(tài)矯正準確率最高可達100%，而基于虛擬現(xiàn)實的運動訓練矯正方法和基于關鍵姿態(tài)約束的人體運動序列插值生成方法的學生，短距離追逐姿態(tài)矯正準確率最高只有58%和72%，說明采用本文方法可以準確矯正學生短距離追逐姿態(tài)，提高了學生短距離追逐體能增強能力。

3 結語

為了增強學生短距離追逐體能，本文將元認知理論作為學生短距離追逐體能增強有效的訓練方法，幫助學生根據(jù)身體特征和認知特點，制定針對性的訓練計劃，采用相應的形式促進體能訓練元認知能力的發(fā)展，優(yōu)化體能增強效果。實驗結果表明，本文方法的學生短距離追逐姿態(tài)特征點提取結果較準確，姿態(tài)矯正準確率較高，能夠增強學生短距離追逐體能。