摘要：足球智能運動訓練依托數(shù)據(jù)驅(qū)動和智能設備，可精準分析運動表現(xiàn)并提高訓練效率。然而其在生理監(jiān)測、心理應對及恢復管理等方面仍存在不足。為應對上述挑戰(zhàn)，該研究提出了基于生物反饋的足球智能運動訓練方法，結(jié)合心率變異性（HRV）、腦電圖（EEG）以及肌電圖（EMG）等技術(shù)，旨在實現(xiàn)身心調(diào)節(jié)、心理韌性提升和損傷預防，為足球訓練提供科學依據(jù)，優(yōu)化球員的運動表現(xiàn)和恢復效果。

關(guān)鍵詞：生物反饋 足球智能運動 心率變異性 腦電圖 肌電圖 皮膚電活動

Biofeedback-based Intelligent Sports Training Method for Football

CUI Yi

Zhengzhou Institute of Taxation and Finance，Zhengzhou， Henan Province，450000 China

Abstract：Intelligent football training uses data-driven approaches and smart devices to analyze performance and improve efficiency. However， it faces challenges in physiological monitoring， psychological response， and recovery management. This study proposes a biofeedback-based training method that integrates heart rate variability （HRV）， electroencephalography （EEG）， and electromyography （EMG）. The aim is to improve physical and mental conditioning， enhance mental toughness， and prevent injuries， providing a scientific foundation for football training while optimizing players' performance and recovery.

Key Words：Biofeedback;Football intelligent movement;Heart rate variability; EEG; EMG;Skin electrical activity

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，智能運動訓練通過數(shù)據(jù)監(jiān)測、科學分析和設備輔助，能夠為球員的技術(shù)動作、體能分配和恢復過程提供詳實的數(shù)據(jù)支持。當前的足球智能訓練通常依賴可穿戴設備、視頻分析和AI算法，盡管在數(shù)據(jù)獲取和效率提升上具有顯著優(yōu)勢，但訓練中的生理與心理因素仍難以全面掌控。在此背景下，生物反饋作為一種利用傳感器實時監(jiān)測生理信號的技術(shù)，能夠幫助球員自我調(diào)節(jié)生理狀態(tài)[1]。

1當前足球智能運動訓練的挑戰(zhàn)與局限

1.1 生理監(jiān)測不足，運動狀態(tài)難控

足球是一項高強度且持續(xù)對抗的運動，球員的體能狀態(tài)直接影響其場上表現(xiàn)。當前智能訓練設備雖能提供運動負荷、心率和速度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，但對更深層次的生理指標，如肌肉疲勞度、神經(jīng)系統(tǒng)恢復狀態(tài)等，監(jiān)測仍顯不足，在精準度和實時反饋方面有所欠缺。而MAKARACI M等人[2]對網(wǎng)球運動員進行的10次生物反饋訓練實驗表明，通過生物反饋干預，可以在多個維度上改善運動員的生理狀態(tài)，可見生物反饋在精細生理監(jiān)測中的價值。但目前，足球智能訓練尚未廣泛應用生物反饋技術(shù)，導致無法實時掌握球員的深層生理狀態(tài)，此問題仍待解決。

1.2 心理壓力未解，臨場應對不足

李尚宸[3]在對大學生足球運動員的研究中指出，焦慮情緒是影響球員比賽狀態(tài)的關(guān)鍵因素，狀態(tài)焦慮和特質(zhì)焦慮的疊加可能造成球員在比賽中的心理不穩(wěn)定。然而，當前的足球智能訓練主要聚焦于體能、戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)層面的優(yōu)化，對于球員心理壓力的管理關(guān)注不足，導致部分球員在高壓環(huán)境中難以發(fā)揮出最佳水平。此種不穩(wěn)定性可能直接表現(xiàn)為技術(shù)動作失誤、決策延遲和身體反應不協(xié)調(diào)等問題，使球員難以在緊張時刻保持平穩(wěn)的競技狀態(tài)，進而影響整個團隊的戰(zhàn)術(shù)執(zhí)行力和配合效果。

1.3 恢復管理欠缺，疲勞傷病易發(fā)

足球訓練的高強度和高頻率易使球員處于疲勞積累狀態(tài)，若缺乏科學的恢復管理，長期的疲勞將增加運動損傷的風險，導致運動壽命縮短。在此背景下，PRONCZUK M等人[4]的研究顯示，通過應用EEG生物反饋對力量舉選手進行干預，能夠提高運動員的訓練動機，顯著改善運動表現(xiàn)。然而，現(xiàn)階段的足球智能訓練較少使用類似技術(shù)對恢復狀態(tài)進行量化監(jiān)測和個性化干預。導致球員的疲勞恢復管理效果欠佳，易出現(xiàn)因疲勞積累而導致的傷病風險。

2基于生物反饋的足球智能運動訓練方法

2.1 心率變異性（HRV）監(jiān)測助力身心調(diào)節(jié)

心率變異性（Heart Rate Variability，HRV）是指心跳間期的變化性，即相鄰心跳之間的時間間隔變化。在足球智能運動訓練中，HRV監(jiān)測可通過可穿戴設備進行，隨時采集心跳間隔數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過藍牙或無線技術(shù)傳輸至智能設備進行分析，用于實時評估球員的身心狀況，以便教練和球員及時調(diào)整訓練強度和恢復策略。

在訓練前，教練可以通過HRV的平均值和標準差來評估球員的自主神經(jīng)系統(tǒng)平衡度，觀察HRV數(shù)值是否處于正常范圍內(nèi)或有顯著波動。例如，HRV數(shù)值較高表明球員處于良好的恢復狀態(tài)，可以安全地安排高強度訓練；若HRV數(shù)值偏低且呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢，則表明球員可能存在疲勞積累，交感神經(jīng)活躍，身體或心理狀態(tài)不佳，此時應避免高強度訓練，選擇相對輕量的訓練內(nèi)容。同時，教練還可以結(jié)合每位球員的歷史HRV數(shù)據(jù)和個體基準值，進一步了解其恢復節(jié)奏和壓力反應個體差異，確保評估的準確性，以最大限度提升球員的訓練效果和健康保障。

在訓練過程中，教練可以利用HRV監(jiān)測球員的實時生理反應，及時調(diào)整訓練強度和節(jié)奏。若球員在訓練過程中HRV數(shù)值快速下降，則可能表明其身體進入交感神經(jīng)主導的高應激狀態(tài)，表示身體正經(jīng)歷較大壓力或疲勞累積。此時，教練可選擇適當降低訓練強度或設置短暫的休息時間，以防止過度消耗。在此過程中，HRV監(jiān)測的頻率可視訓練內(nèi)容的高強度而定，通常每5至min采集一次數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)反映實時生理狀態(tài)。

在訓練后，教練可以憑借HRV數(shù)據(jù)為球員制定個性化的恢復訓練方案，從而加速其體能和心理恢復。若球員在短時間內(nèi)HRV迅速回升到訓練前的正常水平，說明其恢復能力較強，可以在次日適當安排較高強度的訓練；但如果HRV恢復較慢，且數(shù)值持續(xù)偏低，則表明其身體尚未完全恢復，可能需要延長休息時間或進行低強度訓練，如慢跑、瑜伽和深度呼吸練習等以促進恢復。同時，教練可以參考球員訓練前、訓練中和訓練后HRV的整體波動情況，判斷其在本次訓練中的負荷承受情況。通過長時間對球員HRV數(shù)據(jù)的累積分析，教練能夠識別出每位球員的最佳恢復模式，從而為球員提供更為精準的個性化恢復策略，有效預防疲勞和潛在傷病風險。

2.2 腦電圖（EEG）輔助改善心理韌性

腦電圖（Electroencephalogram，EEG）是一種通過記錄大腦神經(jīng)活動所產(chǎn)生的電信號來監(jiān)測心理狀態(tài)的技術(shù)，能夠精確捕捉大腦的不同頻段電波，包括α波、β波、θ波和δ波等。在足球智能運動訓練中，EEG通過檢測和反饋球員的心理狀態(tài)，能夠幫助其在高壓情境下保持冷靜和專注，提高抗壓能力。

首先，EEG可以用于幫助球員識別情緒波動并進行反饋調(diào)節(jié)。EEG設備可以通過電極實時監(jiān)測球員的腦電波活動，關(guān)注α波和β波的變化情況，并將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)街悄茉O備，教練可以根據(jù)數(shù)據(jù)波動識別球員的情緒狀態(tài)。例如，當檢測到β波增高、α波降低時，說明球員情緒處于緊張狀態(tài)，此時教練可以指導球員進行深呼吸，借助緩慢的腹式呼吸，幫助副交感神經(jīng)系統(tǒng)激活，從而降低β波、提升α波水平，逐漸引導情緒回歸平穩(wěn)。長時間的反饋訓練，能夠讓球員對自己的情緒波動更加敏感，從而逐步提高自我調(diào)節(jié)情緒的能力。

其次，EEG可以用于提升球員的專注力。EEG的β波活動與個體的專注和警覺狀態(tài)密切相關(guān)，如果β波活動較低，意味著球員可能分心或注意力不集中。為提高其專注力，教練可以讓球員進行視覺反饋訓練，如盯住某個固定點，并結(jié)合深呼吸調(diào)整，逐漸將注意力集中在當前任務上。同時，可以加入聽覺刺激訓練，利用背景白噪音來排除外界干擾，幫助β波活動逐漸增強；還可以通過完成專注力任務的練習，如快速反應或記憶訓練，來強化注意力的穩(wěn)定性，讓球員在反復訓練中逐步提高對專注狀態(tài)的控制，提升比賽中專注力的持續(xù)性。

最后，EEG還可以用于緩解球員的焦慮，通過監(jiān)測θ波活動來評估其心理壓力水平。在高壓比賽情境中，如果EEG顯示球員的θ波活動顯著增強，說明其焦慮水平較高，此時教練可以指導球員采用深度冥想的方式來降低壓力，如進行漸進式肌肉放松，逐步放松全身各部位，配合緩慢的深呼吸以降低心率，幫助θ波恢復到較低水平；還可以使用引導性放松語音，使球員在放松過程中聽到平緩、舒緩的指令，進一步幫助焦慮情緒的緩解。通過持續(xù)的反饋訓練，球員能夠在焦慮情緒出現(xiàn)時迅速調(diào)整，增強其應對高壓情境的心理韌性。

2.3 肌電圖（EMG）反饋預防損傷隱患

肌電圖（Electromyography，EMG）是一種通過測量肌肉收縮時產(chǎn)生的電信號來分析肌肉活動情況的技術(shù)[5]。在足球智能運動訓練中，EMG反饋可以幫助教練和球員了解肌肉使用情況，及時發(fā)現(xiàn)肌肉不平衡或過度使用的現(xiàn)象，從而采取針對性的訓練調(diào)整，預防因肌肉不當負荷導致的損傷隱患。

其一，EMG可以實時檢測特定肌肉群的激活程度，通過數(shù)據(jù)反饋來了解肌肉的具體負荷情況。在足球運動中，大腿肌群、腓腸肌、髂腰肌和臀肌等部位頻繁使用，EMG可顯示每個肌肉群的電信號變化，當檢測到某一肌肉群的激活水平過高且持續(xù)時間較長時，說明該肌肉群可能正在承受過大的壓力。教練可以在此基礎(chǔ)上調(diào)整訓練內(nèi)容，減少該肌肉群的負荷，或安排局部放松訓練，如動態(tài)拉伸和按摩，以預防因肌肉過度激活導致的疲勞和微損傷問題，從而更好地保護球員肌肉健康。

其二，EMG能夠識別不同肌肉群之間的激活差異，從而幫助教練發(fā)現(xiàn)肌肉不平衡的情況。如在跑動、急?；蜃兿蜻^程中，EMG可以反饋大腿前側(cè)肌肉（股四頭?。┖秃髠?cè)肌肉（股二頭?。┑募せ畛潭?。如果前后肌群的激活程度存在明顯差異，或某一側(cè)肌群的激活強度較另一側(cè)顯著較弱或較強，則可能存在肌肉不平衡的問題。教練可以根據(jù)EMG反饋設計有針對性的訓練方案，加強激活程度較弱的肌肉群，如加入單腿深蹲、單側(cè)負重等強化薄弱肌群的練習，逐漸恢復前后或左右肌群的平衡，增強動作協(xié)調(diào)性和關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，預防因不平衡帶來的運動損傷風險。

其三，EMG反饋還可用于監(jiān)測肌肉的疲勞狀態(tài)，幫助教練及時調(diào)整訓練負荷。例如，在長時間跑動或高強度訓練過程中，若EMG數(shù)據(jù)顯示肌肉振幅明顯增加，則可能說明肌肉正進入疲勞狀態(tài)，此時繼續(xù)高強度訓練將增加損傷風險?；贓MG反饋，教練可以適時安排降低訓練強度或進行短暫休息，避免疲勞積累。同時，還可結(jié)合低強度的恢復性訓練，如慢跑、拉伸、泡沫滾軸按摩等，幫助疲勞肌肉加速恢復。以確保球員在避免過度疲勞的同時有效提升訓練效果，保持肌肉的活力與健康。

3.結(jié)語

綜上所述，基于生物反饋的足球智能運動訓練方法為提升球員的身心狀態(tài)和運動表現(xiàn)提供了科學支持。通過心率變異性（HRV）、腦電圖（EEG）和肌電圖（EMG）的監(jiān)測與反饋，教練和球員能夠更精準地了解身體的生理、心理狀況，實現(xiàn)實時調(diào)整，從而減少因壓力、疲勞和肌肉不平衡帶來的損傷隱患，提高專注力和心理韌性。未來，隨著生物反饋技術(shù)的進一步發(fā)展，將實現(xiàn)更精細的實時監(jiān)控與自我優(yōu)化，為運動員健康與表現(xiàn)提供全方位保障。

參考文獻

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[2] MAKARACI M ，MAKARACI Y ，ZORBA E ， et al.Effects of Ten Biofeedback Sessions on Athletes' Physiological， Psychological， and Cognitive Functioning： A Randomized Controlled Trial with International Tennis Players.[J].Perceptual and motor skills，2024，315125241274834.

[3]李尚宸.生物反饋訓練對大學生足球運動員焦慮情緒的影響研究[D].長春：吉林大學，2021.

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[5]張建梅.基于生物反饋監(jiān)測的表象訓練對大學生羽毛球?qū)W習效果的影響[D].沈陽：沈陽體育學院，2023.