基于人工智能要素理论的乒乓球技能训练体系指标研究.pdf
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1、专家论坛2023年(第13卷)第19期当代体育科技(Contemporary Sports Technology)基于人工智能要素理论的乒乓球技能训练体系指标研究陈畅1 滕守刚2(1.武汉大学体育部;2.武汉体育学院运动训练学院 湖北武汉 430072)摘 要:随着信息化、数字化、智能化等新兴技术的发展,乒乓球技能训练进入了新发展时代。该文基于人工智能的数据、算法、算力三大核心要素理论,构建了人工智能时代的乒乓球三大基本功训练关键要素体系指标,即眼脑功(眼睛判断与头脑分析)、手脚功(手上动作与脚下步伐)、实战功(实战套路与比赛经验)。针对各关键要素提出了切实可行的战术技术体系与训练方法体系,以
2、期为促进乒乓球技能训练体系的发展提供新的理论框架和实践指导。关键词:人工智能 乒乓球 技能训练 体系指标中图分类号:G846 文献标识码:A文章编号:2095-2813(2023)19-0001-09Research on the System and Index of Table Tennis Skill Training Based on the Theory of Artificial Intelligence ElementsCHEN Chang1 TENG Shougang2(1.Department of Physical Education,Wuhan University,;2
3、.School of Sports Training,Wuhan Sports University,Wuhan,Hubei Province,430072 China)Abstract:With the development of emerging technologies such as informatization,digitalization and intellectualization,table tennis skill training has entered a new age of development.Based on the theory of three cor
4、e elements of artificial intelligence(dataalgorithmcomputing power),this paper constructs the system and index of the key elements of the training of three basic skills of table tennis in the era of AI,namely,the skill of eyes and the brain(eye judgement and brain analysis),the skill of hands and fe
5、et(hand movements and foot steps)and the skill of actual combats(actual combat routines and competition experience),and proposes the practical system of tactics and skills and the system of training methods for each key element,so as to provide a new theoretic framework and practice guidance for pro
6、moting the development of the table tennis skill training system.Key Words:Artificial intelligence;Table tennis;Skill training;System and indicator1 乒乓技能训练教学现状及不足 乒乓球是我国的“国球”,是我国传统优势项目,长期处于世界超一流水平1。自20世纪60年代起,我国建立起三级训练网,即从中小学校、省市业余体校到省队再到国家队的后备人才培养体系2。我国乒乓球群众基础厚实,全国各地有非常多的低龄儿童从46岁开始进行乒乓球技能训练,经历十几乃至二
7、十多年的乒乓球专项化训练之后,能够走进乒乓球专业队伍的运动员又是极少数的。由此可见,我国乒乓球的辉煌,是以高投入、高淘汰的方式换来3。提高乒乓球培养体系的成材率,优化乒乓球技能训练教学体系,还有巨大的发展空间。DOI:10.16655/ki.2095-2813.2302-1579-4681作者简介:陈畅(1983),男,博士,讲师,研究方向为体育教育、运动训练、服务科学。滕守刚(1962),男,硕士,教授,研究方向为体育教育训练学。1当代体育科技(Contemporary Sports Technology)2023年(第13卷)第19期专家论坛乒乓球运动是一项技巧性较强,学习周期较长的运动项
8、目。在我国三级训练网体系下,一名运动员要接受3位及以上的教练员指导,各阶段的教练员,其训练教学的侧重点各不同,如启蒙教练重点遵循训练中的积极性、趣味性、适应性及应变能力,以建立基本技术动作的正确性为主要训练目标4。省队教练更关注的是运动员专项技能质量的提升和综合身体素质的提高,激发运动员内在潜力。国家队的教练主要关注实战能力的突破,实战成绩是国家队员最主要的技术能力的体现。通过查阅文献及走访体校了解到,当前乒乓球技能训练理论及方法主要集中在专项技术提升、技战术分析和身体素质训练方面,对运动员整体性训练教学体系研究不够,特别是三级训练网体系中,业余体校到省队阶段的训练教学衔接存在薄弱环节,对运动
9、员训练成长状态的量化描述不足,更多是靠教练员的经验去感性判断,在制订训练教学方案时,对不同运动员的个性化训练针对性不强,一定程度上存在训练效果不佳的情况。在乒乓球运动中,运动员需要具备较强的手脚协调能力,通过视觉、听觉以及本体感受获得信息,所以也需要具备眼脑观察及判断能力5,实战分析及决策能力。该文基于人工智能要素理论,提出乒乓球技能训练的关键要素,即手脚功、眼脑功和实战功,通过整体系统、循序渐进和因材施教训练原则,进行科学、量化、针对性的乒乓球技能训练,为运动员乒乓球技术可持续提高奠定良好基础,扩展更广阔的发展空间。2 基于人工智能要素理论的乒乓球技能训练关键要素及教学体系 2.1 人工智能
10、三大核心要素人工智能(Artificial Intelligence,AI)是计算机持续发展后逐渐形成的复杂技术体系,AI技术包括了计算机、数学、信息论、控制论、逻辑、认知科学和伦理学等多种学科6。在过去60多年中,算法、算力和数据共同驱动着AI技术快速发展。学术界普遍认为,AI三大核心要素是数据、算力和算法。数据是 AI 算法的“饲料”,算法是AI的背后推手,算力是基础设施7。2.2 乒乓球技能训练的关键要素人工智能技术的快速发展离不开算力、算法、数据三个关键要素。运动员的技能基本功也主要包括三要素:一是手上动作,脚下步伐;二是眼睛判断,头脑分析;三是实战套路,比赛经验。即眼脑功、手脚功、实
11、战经验(详见图1)。2.3 关键要素训练的教学体系2.3.1 手脚功算力手脚功在乒乓球运动中有至高无上的地位,详见表1。手功是乒乓球技能的核心基础,直接影响击球速度的快慢、时间的长短及质量的高低。手功技能训练主要包括练习各种弹球,包括对托球、抛球、对墙面击球、平挡球等,其目的是熟练掌控正常弧线运行下的击球能力。脚功是手功的后勤保障,新手看手功,高手看脚功。脚功包括起步动作、移动动作、还原动作。脚功运动员要根据乒乓球方向及时调整重心和蹬地力量,确保运动员、乒乓球和乒乓球台形成良好的战略合作伙伴关系。乒乓球运动中的手脚功相当于算力,是一个运动员的硬实力,各种技战术的实现,都需要算力的支撑。手脚功硬
12、实力越厚实,水平上升的潜力越大。随着乒乓球运动新技术的不断发展,技能训练要与时俱进,不仅要打好扎实的基本功,还要为新技术的训练打好基础。从目前乒乓球技术发展趋势来看,身体核心力量的加强必不可少。技能训练主要包括上肢、腰腹部和下肢训练。上肢训练主要集中在手臂、手腕和手指动作上;腰腹部训练集中在核心力量的加强和身体协同方面,起到手脚的承上启下的作用,它是乒乓运动在身体中的最重要的助力部分;下肢训练主要集中在起动、移动、支撑、重心的转换,每板球步伐到位,是击球的重要保障部分8。2.3.2 眼脑功算法乒乓球运动是一项持拍击球的运动,眼睛盯准来球是持拍击球的第一步。眼脑功主要是指运动员对来球精准的洞察和
13、分析能力,通过眼睛获取信息,包括对手身体的细微动作和来球,头脑中快速进行判断和分析,形成预判,确定击球方案,对身体下达行动指令。乒乓球运动的眼脑功相当于算法,是一套模型,是一种方案,是一项策略。这套算法的优化重点在于解决对乒乓球旋转的判断,对球的运动轨迹的精确预测及击球策略的选择9。技能训练就是培养这种算法的形成,不断地精准化、快速化。面对来球,形成无意识的决策,培养乒乓球击球思维。详见表2。眼脑功技能训练主要包括:利用持拍不断地向上弹球或利用不同的力量和速度向墙面击球,观察乒乓2当代体育科技(Contemporary Sports Technology)专家论坛2023年(第13卷)第19期
14、球在墙面上的反弹力,同时观察由反弹力而产生的各种弧线。2.3.3 实战经验数据实战套路,即比赛经验,可以说是通过大量实战获取的经验。用人工智能的话语来说,就是数据。乒乓球运动员要成为高手,就必须经过不断的训练,熟才能生巧。只有经过大量的训练和实战,处理乒乓球的神经网络才能总结出规律。能够利用以往的经验,预知未来,就能比对手快一步,每一拍的击球就比较从容。如果实战中出现了训练中从未有过的场景,运动员则会出现瞎猜的状态,成功率将大打折扣。比如从未遇到过的发球,在以往训练集中的“数据”中没有,接发球的成功率或质量将会大幅下降。对于乒乓球运动员而言,大量的实战“数据”太重要了,而且需要覆盖各种可能的场
15、景,这样才能更大范围地提高成功率和击球质量,详见表3。3 乒乓球技能训练教学体系模型 3.1 整体系统性原则教练员应当遵循对运动员整体系统训练的原则,按照手脚功、眼脑功、实战功的特性,进行科学的整体系统性训练,培养运动员手脚动作协调,眼脑观察判断与决策执行统一,实战中让运动建立战术意识和经验积累的体系结构。以手脚功、眼脑功、实战功三要素为根本,按照6个专项的螺旋提升模型(详见图2),促进运动员乒乓球技能的全面发展。3.2 关键构成要素急功近利的训练对运动员技术水平的提高是最不利的,乒乓球技能训练应当基于科学的训练方法,结合每位运动员身体素质的不同,循序渐进地练习手脚功、眼脑功、实战功,按照乒乓
16、球技能螺旋提升模型,制定乒乓球技能专项训练教学体系模型(详见图3),稳步扎实提高训练质量,以不断迭代各项乒乓球专项技能的图1 乒乓球技能训练关键要素图表1 手脚功训练的主要技术类型手功脚功训练技术手感基本动作击球点及落点基本步法重心转移移动速度技术要点持拍手对球的控制能力,包括对球的弧线、旋转的掌控正手技术(攻球、拉球、快带)反手技术(拨球、推挡、拉球、拧带)搓球(摆短、劈长、撇搓)对三期击球点的掌握能力(上升期、高点期、下降期)对九区落点的掌握能力(近台左、中、右区,中台左、中、右区,远台左、中、右区)击球点及落点变化和稳定性的提升单一步法的掌握(单步、跨步、跳步、并步)复合步法的重心转换(
17、交叉步、大跨步、蹬脚转腰)加快步法频率(小碎步)快速滑步(往返滑步)腿部力量训练(腿部爆发力)3当代体育科技(Contemporary Sports Technology)2023年(第13卷)第19期专家论坛表3 实战功训练的主要战术类型战术经验训练技术主动被动领先主动式落后被动式僵持焦灼式战术要点发短球抢攻(发上旋球抢攻、发下旋球抢攻)发长球反击(发反手长球压制、发正手长球偷袭)摆短(控制对手无法起板)劈长(限制对手低质量上手)拧拉挑打(直接到相持阶段)保持稳定(心态和技战术稳中求进)控制对手改变局势(防止对手搏杀)克制焦急心态(冷静分析失分原因)调整技战术(针对对手球路和弱点)坚定取胜信
18、念(保持强烈的求胜欲)运用熟练的得分手段(主动上手积极进攻)图2 乒乓球技能螺旋提升模型表2 眼脑功训练的主要技术类型眼功脑功训练维度观察收集信息判断分析信息方案迅速决策调节情绪控制技术要点击球点(上升期、高点期、下降期)速度、节奏击球幅度(腿腰手的动作幅度)力量摩擦球的方式(向前、上、下、左、右等方向摩擦)旋转球拍触球时的方向落点、弧线三期击球点的掌握(上升期、高点期、下降期)九区落点的掌握(近台左中右区、中台左中右区、远台左中右区)击球点及落点变化和稳定性对的提升针对不同对手迅速掌握其打法类型及战术风格学习能力根据不同打法类型及战术风格的对手迅速制定反制战术思维能力突破惯用打法和战术创新能
19、力预判对手下一步的战术想象能力对乒乓球的认知提升(兴趣引导为本,个性培养为纲,促进健康的打球动机,树立自信心)不良情绪的调节(改善紧张、焦虑的情绪)注意力的控制加强(提高注意力的集中性、稳定性,控制注意力的瞬脱)4当代体育科技(Contemporary Sports Technology)专家论坛2023年(第13卷)第19期方式进行训练,从而科学有效地达到预期训练效果。3.3 量化描述指标“技术全面,特长突出,无明显漏洞”是培养高水平乒乓球运动员的目标。教练员对运动员状态的了解方式,大多是通过观察训练和比赛,获得直观感性的印象,如技术多么全面,特长多么突出,在多数情况下会被定性描述。目前在乒
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