康亚志

(合肥师范学院 体育科学学院 ，安徽 合肥 230601)

短距离追逐体能增强训练方法需要体现“教、学、练、战”的指导思想，在体能教学训练中需要建立三位一体的架构体系和合适的教学模式，采用课堂训练和平时训练相结合的方法，增强学生体能。元认知理论[1]作为一种引导性的教学方法，在短距离追逐体能增强训练和教学中具有一定的指导性意义。将元认知理论运用到体能训练教学中，以刺激——反应理论为核心进行引导性的认知活动和认知教学。在元认知引导下，帮助学生的体能训练达到认知目标，并矫正学生的短距离追逐姿态，从而增强其短距离追逐体能。

随着体育运动科技程度的提高，如何提升学生的追逐技能，最大程度增强学生的短距离追逐能力，成为短距离追逐训练领域亟待解决的主要任务。文献[2]设计了虚拟个人运动训练器原型系统，提出基于虚拟现实技术识别运动姿态的同时给出相应的反馈，但是该方法的短距离追逐姿态特征点提取结果精度有待提升。文献[3]提出基于关键姿态约束的人体运动序列插值生成方法，在应用过程中根据运动图谱的过渡关系计算并插入若干过渡动作帧，实现动作的接续连贯，但是该方法的运动姿态矫正准确率有待提高，导致学生的训练体能增强效果较差。 元认知理论可以指导学生认识短距离追逐体能训练过程中的个人因素，通过对认知的理解，促进其认知过程的螺旋式上升，因此将该理论引入短距离追逐体能训练中，设计短距离追逐体能增强模型，有助于进一步提高学生体能。

1 短距离追逐跑体能增强模型设计

1.1 元认知理论

设短距离追逐跑体能增强模型中的元认知结构包括元认知知识i、元认知体验j和元认知监控e3个方面。元认知理论下对短距离追逐跑体能增强本体m的认识过程就是学生自我认识和介入的过程。

根据认知结果以及认知过程的关系，构建元认知理论下的认知活动模式，其表达式为

(1)

根据个人因素和集体因素进行心理引导性教学，促进教学和认知过程的主动性发展。元认知理论是伴随人的认知体验和情感体验的复杂过程，根据认知体验，结合个体差异性进行引导性认识，在不同层次模式下通过升级改造，完成自我认知的过程。

1.2 短距离追逐姿态矫正模型

元认知理论对促进学生短距离追逐体能增强具有关键作用，是学生体能训练和学习策略的核心，它与学生短距离追逐体能增强训练有着不可分割的关系[4]。在体能训练教学领域，积累了大量有关自身认知和体验的知识，在指导学生短距离追逐姿态矫正的过程中进一步培养了学生的元认知能力。学生短距离追逐姿态不正确，降低了学生短距离追逐能力，因此研究元认知理论指导下学生短距离追逐姿态矫正方法，采用科学、合理、实用、有针对性的体能训练方法提升学生短距离追逐的能力。结合元认知理论，建立学生短距离追逐姿态矫正模型[5-6]。

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

(2)

其中v(i)为测量噪声。定义误差信号e(i)为e(i)=d(i)-wT(i)uT(i)，其中w(i)=[w1(i),w2(i),…,wM(i)]T表示参数相量w*在i时刻的估计。基于梯度下降的自适应滤波算法通过最小化特定代价函数估计w*。而姿态矫正方法则利用式(3)提取追逐姿态特征点，即

(3)

其中，α>0表示一个自由参数，而F(e(i))为传统的像素点联系函数，如F(e(i))=E(e(i)2)。结合梯度下降法，可得到基于追逐姿态特征点的权重更新公式为

(4)

其中μ为步长因子。若取F(e(i))=E(e(i)2)，且去掉期望算子[7]，即令F(e(i))=e2(i)，则将其带入式(4)，引入元认知理论，可得到短距离追逐姿态矫正模型，即

(5)

1.3 短距离追逐体能增强训练

在构建学生短距离追逐姿态矫正模型的基础上，分析增强学生短距离追逐体能的具体措施。在元认识理论下，通过自我总结、自我评价和自我补救，采用有目的的元认知性短距离追逐体能训练手段，研究教学训练和体能训练方法[8-10]。

利用元认知理论矫正学生短距离追逐姿态，增强体能训练效果。学生短距离追逐体能增强训练的认知目标评价为

(6)

其中Nnon-zero为待估计向量中体能参数的变化。输入指标由高斯随机序列产生，以输入指标为基础监控认知过程。在具体的学习中，在元认知的作用下，根据学生体能训练的自身认知结果，进行针对性的短距离追逐姿态矫正训练。引入向量B(i)修正短距离追逐姿态，即

(7)

结合体能训练方法，提升参与短距离跑的学生体质。以培养核心能力为导向，构建学生短距离追逐体能增强教学训练的认知目标评价体系。根据给定学生体能级别为N的原始排序xi重构m维向量Xi，建立体能专项数据，具体过程如下所示：

1) 计算体能级别m维向量Xi与其余向量Xj之间的距离，确定短距追逐距离如式(8)所示：

i≠j。

(8)

2) 给定学生体质相似阈值r≥0，统计满足短距离追逐距离小于学生体质相似阈值的i的追逐次数A(i)，并计算A(i)与短距离追逐距离N-m-1的比值：

(9)

3) 根据追逐次数与短距离追逐距离的比值，增加元认知理论维度m+1，重复(8)～(9)的过程获得显著体能增强特征点Bm+1(r)。

4) 根据显著体能增强特征点，创建学生体能专项数据库为

(10)

在学生短距离追逐体能增强训练过程中，根据体能专项数据库构建科学的实施体系，保证学生短距离追逐体能增强训练效果,强化学生短距离追逐体能增强训练的元认知体验。

改进和提高学生短距离追逐的技术主要有：

1)选择提高学生短距离追逐训练的专项素质练习；

2)从匀速跑、加速跑、重复跑三个方面完成学生短距离追逐的体能训练；

3)学生短距离追逐的长短距离跑练习；

4)在各个学生短距离追逐训练组别中，组织达标或班组之间的竞赛。

在学生短距离追逐体能增强训练认知活动执行过程中，应及时反馈认知活动；教师根据学生短距离追逐姿态特征，结合元认知理论的有关信息，构建学生体能专项数据库，制定学生短距离追逐体能增强的训练计划；该计划目标与认知目标相一致，则继续训练，一旦发现与学生短距离追逐体能增强的认知目标相背离，需及时调整训练计划；根据学生自身的个体特征差异性，调整认知策略，提高训练的效果。

2 实验结果与分析

为验证本文体能训练增强模型的有效性，设计了对比实验。实验中设定学生短距离追逐跑图像尺寸为1 224×2 208，分辨率为960×1 280，学生短距离追逐姿态的自适应调节系数为[0.25,0.31],并利用Kinovea软件，监测学生短距离追逐姿态，监测界面如图1所示。

通过学生短距离追逐姿态监测界面可以准确获得学生短距离追逐姿态特征点，并自动跟踪、标注该特征点运动的轨迹，如图2所示。

为了验证本文方法的有效性，将基于虚拟现实的运动训练矫正方法和基于关键姿态约束的人体运动序列插值生成方法进行对比，测试3种方法下提取的学生短距离追逐姿态特征点准确度，对比结果如图3所示。

根据图3可知，本文方法的学生短距离追逐姿态特征点提取结果与实际测试的学生短距离追逐姿态特征点提取结果相同，而基于虚拟现实运动训练矫正方法和基于关键姿态约束的人体运动序列插值生成方法的学生，短距离追逐姿态特征点的提取结果与实际测试的学生短距离追逐姿态特征点提取结果相差较大，说明本文方法可以准确地提取学生短距离追逐姿态特征点，有助于增强学生短距离追逐体能。

根据特征点提取结果，采用本文方法、基于虚拟现实的运动训练矫正方法和基于关键姿态约束的人体运动序列插值生成方法矫正学生短距离追逐姿态，得到矫正结果如图4所示。

根据图4可知，本文方法的学生短距离追逐姿态矫正准确率最高可达100%，而基于虚拟现实的运动训练矫正方法和基于关键姿态约束的人体运动序列插值生成方法的学生，短距离追逐姿态矫正准确率最高只有58%和72%，说明采用本文方法可以准确矫正学生短距离追逐姿态，提高了学生短距离追逐体能增强能力。

3 结语

为了增强学生短距离追逐体能，本文将元认知理论作为学生短距离追逐体能增强有效的训练方法，帮助学生根据身体特征和认知特点，制定针对性的训练计划，采用相应的形式促进体能训练元认知能力的发展，优化体能增强效果。实验结果表明，本文方法的学生短距离追逐姿态特征点提取结果较准确，姿态矫正准确率较高，能够增强学生短距离追逐体能。