论系统工程在少年儿童运动训练中的应用-跑酷街

 

  摘要 少儿的运动训练因时间上的变化有着不同的发展阶段,每个阶段又存在不同的发展状态。根据少儿训练多阶段性的特征,采用系统工程的优化原理建立少儿运动训练的数学模型,使少儿训练各阶段得到局部优化,并求得训练过程的整体最优,使少儿训练的决策者能够按照预定的任务来控制训练的整个过程。

  抓好少儿的运动训练是我国竞技体育的一项重要工作。要使一个少儿成为世界级的优秀运动员往往要经过若干个训练阶段或10多年的训练时间。因此,如何根据少儿生理、心理、智力发展的规律和特点,在少儿的各个训练阶段保证质量并达到预定目标是运动训练的一个重要课题。本文拟用系统工程原理探索少儿训练的最优化途径,以提高少儿的训练效果。

1 系统的概念和基本原则

1.1 系统的概念

  所谓系统是指由事物相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。系统论的核心在于系统的非分解性。即所谓整体不等于各个独立的局部之和。少儿运动训练的系统目标,主要由科研管理人员、教练员以及少儿运动员的相互配合来构成,而系统的主要功能表现为科研管理决策者、教练员在训练中对少儿所处的状态经过指令信息的输入和不断的信息反馈调节,使少儿的运动状态逐步向预订目标转化。这也反映了系统具有一定的目的性。

1.2 少儿训练的基本原则

1.2.1 整体性原则

  这是在少儿运动训练中运用系统优化原理必须遵循的一个最重要的原则。即要考虑到少儿训练的多阶段性、长期性,避免只重局部而忽视系统各部分之间的联系。如在少儿运动训练中要避免因片面强调早出成绩、快出成绩而忽略了少儿的生理、心理发展规律,导致拔苗助长,损害了少儿的身心健康。

1.2.2 综合性原则

  系统中的目标多样性与综合性的原则是指少儿专项运动成绩与技术、综合身体素质及有关理论文化知识水平等是否协调发展。按照系统中的综合原则,少儿的运动训练应首先在具备上述基本条件的前提下提高少儿的成才率,尽可能缩短训练总时间,延长运动员的竞技期限。其次,还要全面考虑在训练过程中所采取的措施及引起的结果。如在训练中选用什么方法和手段。其方法和手段带来的效果如何,对运动成绩的提高以及对与运动成绩密切相关的诸因素的影响如何等。

1.2.3 科学性原则

  根据少儿运动的规律及特点,在衡量训练效果时,要将定性与定量分析相结合,尽可能做到定量化,并按照系统的工作步骤和顺序进行,以保证系统在训练中的科学性。

2 少儿运动训练系统的结构

  少儿运动训练是一个多因素复杂的并随运动水平的逐步提高与训练时间延长而发生变化的动态系统。控制运动训练系统不仅要靠构成系统各部分之间的信息交换,而且还要靠整个系统与系统周围外界环境之间的信息交换,才能使系统达到向预定状态转移的目的。

  我国少儿运动训练现在普遍划分为选材、初级训练、中级训练和高级训练4个阶段。在每个阶段中,如果使训练系统化,并将系统论优化的方法贯穿于整个训练过程,将会大大提高少儿运动训练的效果。为此,我们根据少儿训练的特点、要求,用系统论优化方法,建立了少儿训练系统的结构模式(见图1)。

图1 少儿运动训练结构模式示意图

3 少儿运动训练模式及系统状态描述

  系统的模型一般是由组成因素、变量、参数、函数关系这4个部分构成。少儿运动成绩一般取决于运动员的技术水平、心理素质和一般专项身体训练水平状况。因此,确定运动员各状态与专项成绩之间的函数关系是建立其训练系统数学模型的重要组成部分。如果用x表示专项运动水平,a表示技术、战术,b表示专项身体训练水平,c表示一般身体训练水平,d表示心理素质水平,则函数f可表示如下:

y=f(x),x=a,b,c,d

  可根据少儿不同的训练等级、目标和任务利用上述关系式来制定运动员训练模式,并在训练中用监测参数定期检查训练效果,找出差距进行分析,然后调整训练计划,使运动员在训练过程中向模式确定的数值发展。

  少儿训练系统是一个复杂的动态系统,只有在了解系统发展与某些子系统状态发展有密切关系的基础上,有效地提高这些子系统状态的发展水平,才能使系统状态定向发展。并且可以用这些子系统来综合确定系统所处的状态,以及确定通过训练后到某一阶段时状态所处的水平。

4 训练系统最优化方法

  要使训练系统沿着优化途径达到最佳效果,必须在众多的少儿运动训练方案中进行综合分析,从中选择一个较优的方案,使系统具有最佳的功能。在动态系统中则要根据预定目标和任务,在客观条件允许范围内选择出最佳的措施去控制训练过程的发展。具体方法是先确定系统目标和达到目标的各种可行性方案,通过优化方法进行选择,用层次分析法则来认证系统训练的最优化(见图2)。

图2 少儿训练优化模式示意图

  图2的最上层是目标层,是系统所要达到的预定目标。中间层是准则层,是指少儿运动训练是否达到训练目标的各项准则以及与少儿运动成绩密切相关的技术、战术、心理素质等因素。最下层是训练的方案层,包括在训练过程中所有可能要采取的各种训练方案。

  确定系统研究需要达到的目标状态后,运用动态规划原理,对各训练方案进行选择,从中找出一个最优的方案,动态规划的基本原理是和训练过程最优化问题紧密联系在一起的。

  在少儿运动训练过程中,动态规划一般是从过程的最后一个阶段计算开始的,即最优化决策是逆序决定过程。

  其数学表达式为:

fk(xk)=min{dk[xkuk(xk)]+fk-1[uk(xk)]}

  其中f(xk)表示某段状态xk到终点的最短距离,dx[xkuk(xk)]表示当状态为xk,决策变量为uk时第k段的函数值,fk-1[uk(xk)]表示在k-1段状态为uk(xk)时的最优化值,min表示最小。由计算可得出少儿运动训练的最短路线为最优路线。

5 训练系统预测方法

  在少儿运动训练中,决策和计划有着极其重要的作用,正确的决策和计划是训练获得较好效果的基础。用系统工程的优化方法可使少儿训练达到最优化,又能通过反馈信息,随时了解整个训练过程所处状态,对系统状态的转化实行有效的控制。如果对少儿训练的前景以及未来发展有比较准确的估计,就能更好地指导、控制整个训练系统。因此,运用系统工程理论来指导少儿运动训练时,必须对结果作出科学的预测。

  在少儿运动训练中常采用因果分析法,即回归分析来进行预测。它是在获得大量观察数据的基础上,通过对观察值的统计分析,确定出自变量与因变量之间的关系。在预测中,可根据系统训练的需要,建立一元线性回归或多元回归方程来预测系统未来状态。

  由于少儿运动训练系统受多种因素的制约与干扰,预测的精确程度受到一定影响,这时可用误差公式来进行调节。

6 结论

  系统工程作为一门科学已广泛地深入各个领域。用系统工程来指导少儿的运动训练,能最大限度地避免人的主观主义、经验主义,减少训练过程中的盲目性,缩短少儿成才的周期,避免人才的浪费,在训练过程中达到训练效果的最优化。

7 参考文献

 1 朱道立编著.大系统优化理论和应用.上海交通大学出版社,1987

 2 苏松基编著.系统工程学数学分析.机械工业出版社,1988

 3 唐继鼎.系统工程基础.西南师范大学出版社,1988

 4 元正.系统论*控制论*信息论经典文献.求实出版社,1988