2025年大学《智能体育工程》专业题库—— 运动耐力智能化训练研究.docxVIP

2025年大学《智能体育工程》专业题库——运动耐力智能化训练研究

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、

简述运动耐力的生理学基础，并说明影响运动耐力的主要因素。

二、

比较心率监测中PPG光学技术和ECG电式技术的原理、优缺点及其适用场景。

三、

在运动耐力智能化训练中，信号处理技术扮演着重要角色。请简述数字滤波的基本原理，并说明其在处理运动生理信号（如心率信号）中的作用和意义。

四、

机器学习算法在运动耐力数据分析和训练优化中应用广泛。请列举至少三种适用于运动耐力智能化训练的机器学习算法，并简要说明每种算法的基本思想及其应用目的。

五、

设计一个针对业余跑步爱好者的基础版运动耐力智能训练APP的核心功能模块。请描述至少四个核心模块的功能及其相互关系。

六、

运动耐力训练效果评估是智能化训练系统的重要组成部分。请阐述主观疲劳感知（如RPE量表）和客观生理指标（如最大摄氧量、乳酸阈）在评估训练效果时各自的优势和局限性，并说明如何结合两者进行更全面的评估。

七、

讨论在运动耐力智能化训练领域，数据隐私与安全问题可能涉及哪些方面？作为开发者或使用者，应采取哪些措施来应对这些挑战？

八、

当前运动耐力智能化训练技术的发展趋势有哪些？请选择其中一个趋势，阐述其技术内涵、潜在应用以及可能带来的影响。

试卷答案

一、

运动耐力是指身体进行长时间、中等或低强度运动的能力，其生理学基础主要涉及能量代谢系统，特别是有氧代谢系统。主要依靠线粒体氧化分解脂肪酸、葡萄糖等底物来提供能量。影响运动耐力的主要因素包括：心血管系统功能（心输出量、心率储备）、呼吸系统功能（肺活量、气体交换效率）、肌肉代谢能力（线粒体密度、酶活性）、能量供应系统的效率、神经内分泌调节、遗传因素以及训练水平等。

二、

PPG（光电容积脉搏波描记法）通过发射光并检测组织对光的吸收变化来测量心率。优点是设备小型化、无创、成本低；缺点是易受皮肤颜色、体温、运动伪影等干扰，测量精度相对较低。ECG（心电图）通过测量心脏电活动来精确测定心率。优点是精度高、抗干扰能力强；缺点是有创或无创（胸贴式）成本较高，设备较复杂，不便在运动中持续监测。PPG适用于消费级运动手环/手表等便捷性要求高的场景；ECG适用于需要高精度心率数据和医疗诊断的场景。

三、

数字滤波是指利用数字信号处理技术，对含有噪声或不需要频率成分的信号进行处理，以提取有用信息的过程。基本原理通常基于差分方程或传递函数，通过设计特定的滤波器（如低通、高通、带通、带阻滤波器），使得信号中特定频率范围内的成分被放大或通过，而其他频率成分被抑制或阻断。在处理运动生理信号（如心率信号）中，数字滤波的作用和意义在于：去除信号中由运动伪影、环境干扰（如50/60Hz工频干扰）、基线漂移等引起的噪声和不相关频率成分，从而提取出干净、稳定的心率变异性（HRV）、心率区间等关键信息，提高后续数据分析的准确性和可靠性。

四、

适用于运动耐力智能化训练的机器学习算法包括：

1.聚类算法（如K-Means）:基本思想是将相似的数据点分组成簇。应用目的：对运动员进行体能水平分组，识别不同的训练状态（如疲劳、恢复），或对运动模式进行分类。

2.回归算法（如线性回归、支持向量回归SVR）:基本思想是根据输入特征预测连续数值输出。应用目的：建立生理指标（如最大摄氧量）与训练负荷（如跑步距离、强度）之间的关系模型，用于预测训练效果或优化训练负荷。

3.分类算法（如支持向量机SVM、决策树）:基本思想是根据输入特征将数据点划分为不同的预定义类别。应用目的：根据实时生理数据（如心率、RPE）判断运动员当前是否处于过载风险，或预测运动损伤发生的可能性。

五、

业余跑步爱好者基础版运动耐力智能训练APP的核心功能模块：

1.个人信息与目标设定模块:用户输入基本信息（年龄、性别、身高、体重、跑步经验等），设定运动耐力提升目标（如完成5公里跑、提高10公里成绩）。

2.训练计划生成与管理模块:根据用户目标和基础信息，系统自动生成个性化的周/月训练计划（包含跑步距离、强度、频率），用户可查看、调整计划。

3.运动中实时监控模块:通过连接智能手表/手环，实时显示跑步数据（心率、配速、距离、时间），提供基于预设阈值的实时语音/视觉反馈（如提醒调整配速、心率过高/过低警示）。

4.训练后数据记录与评估模块:自动记录运动数据，生成运动报告，分析训练效果，提供基于数据的训练建议和下一周期计划调整依据。

六、

主观疲劳感知（RPE）的优势在于简单易行，能够直接反映个体主观感受，不受客观设备限制，且能捕捉到心理和情绪因素对疲劳的影响。局限性在于其主观性、个体差异大、易受情绪状态影响，且难以精确量化。客