體能類競(jìng)速項(xiàng)目速度節(jié)奏研究方法進(jìn)展

黃達(dá)武，陳月亮，吳 瑛，李 稚

(1.上海體育學(xué)院研究生處，上海 200438;2.臺(tái)州學(xué)院體育學(xué)院，浙江 臨海 317000;3.湖北理工學(xué)院體育部，湖北 黃石 435003;)

笛卡兒曾說過，最有用的知識(shí)是關(guān)于方法的知識(shí)。對(duì)科學(xué)研究而言更是如此，研究方法的先進(jìn)性和合理性對(duì)研究結(jié)果的新穎性和可靠性有重要影響?；仡櫲祟惪茖W(xué)研究的歷史長廊我們不難發(fā)現(xiàn)，重大研究進(jìn)展大都建立在研究方法上的突破，研究方法是制約和促進(jìn)科學(xué)研究長足發(fā)展的關(guān)鍵因素。速度節(jié)奏對(duì)體能類競(jìng)速項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)成績有重要影響，優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的全程速度節(jié)奏變化是一種戰(zhàn)術(shù)選擇，也是重要的參賽能力［1］。自上個(gè)世紀(jì)中后期，國外就展開了針對(duì)各競(jìng)速項(xiàng)目速度節(jié)奏的系統(tǒng)研究，取得了豐富卓越的研究成果，對(duì)推動(dòng)體能類基礎(chǔ)項(xiàng)目的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。國內(nèi)對(duì)速度節(jié)奏的研究相對(duì)薄弱，且體能類競(jìng)速項(xiàng)目的滯后一直是制約競(jìng)技體育實(shí)現(xiàn)整體發(fā)展的瓶頸。因此，本文旨在研究和總結(jié)國內(nèi)外成熟的研究方法，為我們將來開展類似的系統(tǒng)研究提供借鑒和啟示，為體能類基礎(chǔ)性項(xiàng)目的發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)。

1 分段成績與總成績的相關(guān)分析

將全程人為的分為若干段，分析各段的平均速度或分段成績與總成績的關(guān)系是進(jìn)行速度節(jié)奏研究最常用的方法。Koning JJ等［2］對(duì)1988年冬奧會(huì)500m速度滑冰男、女運(yùn)動(dòng)員分段成績的研究發(fā)現(xiàn)，前100m成績與總成績的相關(guān)系數(shù)為0.88。此后他對(duì)1998年自行車世錦賽1 000m前8名分段成績的研究顯示，第一圈的成績與最終成績的相關(guān)系數(shù)是0.71，而最后一圈的成績與最終成績相關(guān)系數(shù)只有0.06［3］。Thomas Muehlbauer等［4］對(duì)2007-2008 賽季速度滑冰世界杯5站比賽(34位女運(yùn)動(dòng)員和31位男運(yùn)動(dòng)員)的分段成績(200m、400m和400m)進(jìn)行回歸分析，發(fā)現(xiàn)后程比賽成績對(duì)1 000m總成績的影響更大，用較短的時(shí)間完成后程比賽更容易獲得好成績。此外，Thomas Muehlbauer等［5］對(duì)2007-2008 賽季速度滑冰世界杯加拿大站(53位女運(yùn)動(dòng)員和61位男運(yùn)動(dòng)員)1 500m分段成績(300m，400m，400m和400m)的研究獲得了同樣結(jié)果。我國體育科研工作者也在此方面展開了廣泛研究，例如趙凱豐和夏崇德［6］以100m為分段對(duì)27名世界優(yōu)秀男子400m運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)員的分段成績進(jìn)行了回歸分析并建立了回歸方程;戴勇［7］對(duì)第6屆、第7屆世界田徑錦標(biāo)賽女子400 m決賽前8名運(yùn)動(dòng)員的成績進(jìn)行了相關(guān)和回歸分析，獲得了各分段與總成績的相關(guān)系數(shù)和女子400m跑成績的回歸方程，并在方程的基礎(chǔ)上建立各水平運(yùn)動(dòng)員分段應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。此外，任文君等［8］對(duì)200m和李風(fēng)雷等［9］對(duì)100m都進(jìn)行了分段時(shí)間與總時(shí)間的相關(guān)分析。這樣的研究能幫助我們從感性上認(rèn)識(shí)某運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的制勝特征，且對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。但是，需要注意的是在進(jìn)行相關(guān)分析時(shí)，樣本必須具有同質(zhì)性，如果樣本間的差異較大(文獻(xiàn)［6］中運(yùn)動(dòng)員的成績從43.8秒到48秒)，研究結(jié)果就失去了意義。在對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行解釋時(shí)必須謹(jǐn)慎，相關(guān)系數(shù)高說明兩者間的趨勢(shì)接近，相關(guān)系數(shù)低并不一定代表某分段成績不重要。如果大家在某分段的成績非常接近，或大家在該分段的成績雜亂無章，都會(huì)出現(xiàn)該分段與總成績的相關(guān)系數(shù)較低。前一種情況說明大家在該分段已經(jīng)做得很好，而后一種情況說明該段具有較大的訓(xùn)練可塑性。此外，相關(guān)系數(shù)只有經(jīng)過顯著性檢驗(yàn)才具有較高的推斷性，遺憾的是很少有研究者給出相關(guān)系數(shù)的統(tǒng)計(jì)量。

2 模型構(gòu)建

為什么運(yùn)動(dòng)員在短距離項(xiàng)目喜歡采用全沖節(jié)奏而長距離項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員傾向于消極節(jié)奏，優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員獲勝的典型速度節(jié)奏背后有什么原因，類似的相關(guān)問題是體育科研工作者樂于思考并致力研究的問題。對(duì)運(yùn)動(dòng)員分段速度的相關(guān)研究只能告訴我們“是什么”的問題，而從理論上進(jìn)行數(shù)學(xué)建模則可以告訴我們“為什么”的問題。速度節(jié)奏的外在表現(xiàn)是速度快慢的變化，而影響它的根本原因是能量輸出功率的改變。因此，理論模型的構(gòu)建也大都以能量的產(chǎn)生和分配為基礎(chǔ)。早在1906年，Kennelly就通過數(shù)學(xué)建模研究發(fā)現(xiàn)，在最短時(shí)間完成固定距離比賽的最佳方案是勻速節(jié)奏(even pace)，20年后Sargen和Hill的研究結(jié)果也支持了這一觀點(diǎn)［10］。為了解釋1988年冬奧會(huì)500m速度滑冰起始加速階段與最后成績的高度相關(guān)，Koning JJ［11］等構(gòu)建了一速度滑冰功率模型。研究的基本思路是，將蹬冰的總能量分為克服外周阻力F1和使重心速度產(chǎn)生變化的F2做功。外周阻力包括冰面的摩擦力和空氣阻力，由相關(guān)公式計(jì)算，F(xiàn)2可以通過重心速度的變化算出，所以總的能量輸出減去冰面摩擦力和空氣阻力等于重心速度的變化。將13位優(yōu)秀速滑運(yùn)動(dòng)員(參加過1988年冬奧會(huì)或1989年和1990年的世錦賽)自行車實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)代入方程求解相關(guān)參數(shù)得到總的能量輸出模型。總的能量輸出由有氧做功和無氧做功組成，這樣就可以對(duì)比有氧做功和無氧做功對(duì)每位運(yùn)動(dòng)員最終成績的影響。模型的預(yù)測(cè)結(jié)果是無氧能量的分配對(duì)短距離項(xiàng)目成績起重要作用，無氧做功相同時(shí)，前半程比例大的易獲得更好的成績。因此，作者認(rèn)為500m項(xiàng)目應(yīng)采用全沖型速度節(jié)奏，這與比賽的實(shí)際情況也較吻合。根據(jù)模型作者進(jìn)一步指出，第一秒的加速能力與100m和500m成績高度相關(guān)，高水平運(yùn)動(dòng)員間微小差異的絕大部分可由第一秒的加速能力解釋。此外，無氧功率的最大值與500m速滑高度相關(guān)，其平均值與最終成績不具顯著性相關(guān)。這就意味著高水平運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技水平主要取決于無氧功率的最大值，而與其平均做功能力相關(guān)性小。G.J.Van Ingen［12］等同樣從能量輸出的角度用自行車實(shí)驗(yàn)?zāi)M了速度滑冰的功率模型。在無氧做功總量不變調(diào)整其前后比例的基礎(chǔ)上，作者預(yù)測(cè)了500m、1 000m、1 500m、5 000m和10 000m 5個(gè)項(xiàng)目速度滑冰的成績，并與1988年冬奧會(huì)各項(xiàng)目的平均成績進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果顯示，模型預(yù)測(cè)的成績與實(shí)際的比賽成績非常接近，誤差不超過1.6%;對(duì)于500m和1 000m短距離項(xiàng)目，起始階段的輸出功率比總的做功量對(duì)成績的影響更大，優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的磷酸肌酸(CP)儲(chǔ)存量并不比一般選手大，而是在開始幾秒鐘的降解能力更好;對(duì)于長距離項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員應(yīng)采取積加速后接勻速節(jié)奏，以減小空氣阻力的影響。隨后，G.J.Van Ingen等［13］采用同樣的方法對(duì)1 000m和4 000m自行車的能量輸出構(gòu)建了數(shù)學(xué)模型，且對(duì)模型的預(yù)測(cè)值與1990年世錦賽的實(shí)際比賽結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)。結(jié)果是模型的預(yù)測(cè)效度較高，1 000m成績?nèi)Q于最初階段的能量輸出功率，而4 000m比賽應(yīng)采用積加速接勻速節(jié)奏。

此外，還有大量類似的研究，例如 Sabino Padilla［14］等對(duì) 1 小時(shí)自行車計(jì)時(shí)賽、Joyner MJ 等［15］對(duì)馬拉松、Di Prampero PE 等［16］和 Olds TS［17］等對(duì)自行車的理論模型研究。可以說模型的構(gòu)建極大地提高了速度節(jié)奏研究的科學(xué)性，通過模型預(yù)測(cè)能有效提高運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的實(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性。但是這些模型的數(shù)據(jù)大都以實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，即使考慮了外界阻力對(duì)能量效率的影響，但疲勞、代謝累積、技術(shù)和外界環(huán)境對(duì)能量產(chǎn)生和效率的影響是未來理論模型研究必須考慮的問題，這也是為什么模型對(duì)短距離項(xiàng)目的預(yù)測(cè)效度要高于長距離項(xiàng)目［13］。

3 對(duì)照實(shí)驗(yàn)

對(duì)照實(shí)驗(yàn)是指控制比賽的全程或某部分，使其按既定的節(jié)奏進(jìn)行，探討以不同節(jié)奏完成控制部分對(duì)運(yùn)動(dòng)成績和生理指標(biāo)的影響。這也是速度節(jié)奏研究的常用方法，是理論向?qū)嵺`過渡的橋梁，其研究成果具有較高的應(yīng)用價(jià)值。Robinson是第一個(gè)采用對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)速度節(jié)奏進(jìn)行系統(tǒng)研究的先驅(qū)，研究對(duì)象是3名優(yōu)秀男子運(yùn)動(dòng)員，分別以3種不同的速度節(jié)奏(前快后慢，平穩(wěn)，前慢后快)完成同樣距離的跑臺(tái)實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)的總時(shí)間相同，且快速和慢速在相應(yīng)實(shí)驗(yàn)中所占的比例也一樣，目的是探討總的氧耗(包括運(yùn)動(dòng)后過量氧耗)、血乳酸水平和自我疲勞感(RPE)在不同節(jié)奏競(jìng)賽下的差異，結(jié)果是前快后慢速度節(jié)奏的3個(gè)指標(biāo)都是最高的。因此，他建議中長距離的比賽應(yīng)將最大努力過程盡可能的放到比賽的最后階段［6］。Foster等［18］的對(duì)照實(shí)驗(yàn)曾產(chǎn)生較大影響，使大家對(duì)速度節(jié)奏的重要性有了全新認(rèn)識(shí)，他們的研究結(jié)果顯示不同速度節(jié)奏下運(yùn)動(dòng)成績的差異足以區(qū)分國際重要比賽前10名的競(jìng)技水平。C.O.Mattern等［19］為了探討20km自行車啟動(dòng)階段的合理節(jié)奏，通過全程自選節(jié)奏和遞增負(fù)荷實(shí)驗(yàn)分別獲得了平均輸出功率和最大攝氧量、乳酸閾等指標(biāo)。然后進(jìn)行2個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，控制前4分鐘的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，使其分別低于和高于平均輸出功率的15%，后續(xù)實(shí)驗(yàn)的要求是盡快完成比賽，對(duì)比完成時(shí)間和生理指標(biāo)間的差異。結(jié)果是低于平均輸出功率15%的實(shí)驗(yàn)成績顯著高于對(duì)照實(shí)驗(yàn)，且其運(yùn)動(dòng)后血乳酸水平顯著低于對(duì)照實(shí)驗(yàn)和自選節(jié)奏實(shí)驗(yàn)。P J.Saraslanidis等［20］研究了前200m速度對(duì)400m跑的影響，控制前200m使其速度分別為200m速度最大值的98%、95%和93%，觀察400m成績的變化和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和生理學(xué)指標(biāo)。結(jié)果顯示，93%節(jié)奏的運(yùn)動(dòng)成績最好，運(yùn)動(dòng)后血乳酸值最低，380m處運(yùn)動(dòng)技術(shù)變化小，前后200m差異小。為了了解三項(xiàng)全能中10km跑最初階段速度對(duì)10km跑的運(yùn)動(dòng)成績的影響，Christophe Hausswirth等［21］通過自選節(jié)奏和遞增負(fù)荷實(shí)驗(yàn)獲得最大攝氧量和平均速度后，分別以+5%、-5%、和-10%平均速度3種節(jié)奏完成前1km，后9km的要求是盡快完成比賽。結(jié)果表明，以低于平均速度5%的節(jié)奏完成前1km的實(shí)驗(yàn)成績顯著高于+5%和-10%兩種節(jié)奏。因此，作者認(rèn)為從自行車轉(zhuǎn)換到跑的時(shí)候，以低于平均速度5%的節(jié)奏進(jìn)行過渡有利于獲得好成績。此外，David Bishop［22］等對(duì)功率皮艇和 K.G.Thompson［23］等對(duì)游泳的對(duì)照實(shí)驗(yàn)都是非常成功的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，他們的研究思路、實(shí)驗(yàn)控制和指標(biāo)篩選對(duì)我們有較大的借鑒意義。

4 群體和個(gè)體節(jié)奏特征及其比較研究

優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的群體節(jié)奏特征在很大程度上反映著該項(xiàng)目的制勝規(guī)律，對(duì)其進(jìn)行深入研究不僅能使我們認(rèn)識(shí)和把握這一規(guī)律，還可以對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)做出科學(xué)的預(yù)測(cè)和推斷，提高理論研究的導(dǎo)向意義。戴勇［24］對(duì)雅典世錦賽男女子直道欄決賽運(yùn)動(dòng)員的速度、時(shí)間參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析表明，最大欄間速度是決定成績的關(guān)鍵因素，只有當(dāng)最大欄間速度達(dá)到更高水平，保持速度的能力才更有意義。因此，提高最大欄間速度是優(yōu)秀直道欄運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的首要目標(biāo)。申偉華和吳斗雷［25］對(duì)世界優(yōu)秀短跑運(yùn)動(dòng)員100 m比賽分段速度、最大速度和比賽成績等相關(guān)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，前50 m各分段的最大速度利用率對(duì)最大速度有顯著的負(fù)面影響，提示該階段的過度加速對(duì)競(jìng)賽整體不利，前程加速方式應(yīng)采取平滑而穩(wěn)定的加速模式，避免加速過程的起伏不定。黃達(dá)武等［26］對(duì)2010全國競(jìng)走錦標(biāo)賽成年女子20km競(jìng)走優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的群體節(jié)奏特征進(jìn)行了研究，總結(jié)前6名選手呈現(xiàn)出的速度節(jié)奏是加速—調(diào)整—再加速—降速—沖刺，并發(fā)現(xiàn)年輕選手的戰(zhàn)術(shù)選擇存在較大問題，表現(xiàn)得不夠自信，缺乏對(duì)個(gè)體競(jìng)技能力和競(jìng)賽環(huán)境的正確認(rèn)識(shí)和把握。

比較國內(nèi)外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員群體節(jié)奏的差異，可以使我們抓住主要問題，對(duì)推進(jìn)某個(gè)項(xiàng)目或項(xiàng)群的發(fā)展具有重要意義。王曉澄［27］通過對(duì)中外優(yōu)秀男子100米跑運(yùn)動(dòng)員的速度結(jié)構(gòu)和技術(shù)特征進(jìn)行分析認(rèn)為，最大速度是制約我國男子100米跑的關(guān)鍵因素，而加速距離短是影響最大速度的主要因子，且我國男子短跑運(yùn)動(dòng)員保持最大速度的能力差及最大速度出現(xiàn)的時(shí)機(jī)不合理。傅莉和裘藝［28］分析了世界大賽國外主要對(duì)手在WK-500m比賽中的速度結(jié)構(gòu)和專項(xiàng)體能特點(diǎn)，認(rèn)為世界大賽中強(qiáng)隊(duì)的主要戰(zhàn)術(shù)為全力劃，我們與國外主要對(duì)手的差異為起動(dòng)加速能力和途中耐酸能力的不足。鐘紅燕［29］對(duì)我國女子皮艇500 m速度結(jié)構(gòu)的研究表明，女子皮艇選手存在快速力量或爆發(fā)力量不足，造成啟航速度不夠;途中劃習(xí)慣用高槳頻來縮短與對(duì)手差距，卻忽視了一槳效果，造成體力不支;有氧耐力差;劃槳?jiǎng)幼鞑唤?jīng)濟(jì);不懂得比賽過程中的戰(zhàn)術(shù)安排等問題。

在競(jìng)技水平高度發(fā)展的今天，頂級(jí)選手的差別往往只會(huì)體現(xiàn)在某些細(xì)節(jié)上。因此，對(duì)優(yōu)秀選手個(gè)體速度節(jié)奏的研究可以使我們?cè)谖⒂^層面了解問題的所在，以提高訓(xùn)練的針對(duì)性和實(shí)效性。戴勇［30］通過對(duì)黃瀟瀟與世界優(yōu)秀女子運(yùn)動(dòng)員400 m欄數(shù)據(jù)的比較分析，發(fā)現(xiàn)黃瀟瀟在自身速度儲(chǔ)備不足的情況下，第1、2分段速度偏快，造成第3、4分段速度下降率過大，全程速度節(jié)奏不合理等，為此提出黃瀟瀟應(yīng)加強(qiáng)速度訓(xùn)練，提高最大速度能力，增加速度儲(chǔ)備和保持速度能力等建議。羅力書等［31］對(duì)我國男子100m跑運(yùn)動(dòng)員陳文忠與世界優(yōu)秀男子100m跑運(yùn)動(dòng)員的速度特征進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)我國男子100m跑的主要問題在于加速能力和步頻步幅協(xié)調(diào)能力不強(qiáng)，以及維持高速度的能力不足方面。因而建議在訓(xùn)練中應(yīng)強(qiáng)化對(duì)體能的訓(xùn)練，提高專項(xiàng)力量和快跑中的放松能力。黃達(dá)武等［32］對(duì)于靜與國內(nèi)外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的速度節(jié)奏進(jìn)行了對(duì)比分析，研究結(jié)果表明于靜在第一彎道技術(shù)、最大速度和速度耐力能力有待于進(jìn)一步提高。

從上述研究中我們可以看到，不論是群體特征還是個(gè)體特征，研究的手段主要是分段時(shí)間、平均速度、最大速度、步(槳)頻和百分速度等指標(biāo)。這些指標(biāo)都是速度節(jié)奏的外在表現(xiàn)，很少與運(yùn)動(dòng)員的人體測(cè)量學(xué)和生理學(xué)指標(biāo)相結(jié)合，因而在理論分析和借鑒時(shí)必須時(shí)刻注意我國運(yùn)動(dòng)員的種族特點(diǎn)。因身體條件的原因，有些時(shí)候國外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的節(jié)奏特點(diǎn)并不完全適合我們，因此在指導(dǎo)應(yīng)用時(shí)不能盲目的全盤接受。我國的短跑訓(xùn)練就曾經(jīng)受到過類似的誤導(dǎo)。

5 小結(jié)

速度節(jié)奏是影響體能類競(jìng)速項(xiàng)目競(jìng)賽成績的重要因素，上世紀(jì)中后期國內(nèi)外學(xué)者采用了各種方法對(duì)其進(jìn)行了研究。通過總結(jié)可發(fā)現(xiàn)，速度節(jié)奏研究的常用方法主要有分段成績與總成績的相關(guān)分析、模型構(gòu)建、對(duì)照實(shí)驗(yàn)及群體和個(gè)體節(jié)奏特征研究。根據(jù)各研究方法的應(yīng)用情況建議:相關(guān)分析中應(yīng)注意樣本的同質(zhì)性和相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗(yàn);疲勞、代謝累積、技術(shù)變化和外界環(huán)境對(duì)能量產(chǎn)生和效率的影響是未來理論模型研究必須考慮的問題;國外成功的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、研究思路、實(shí)驗(yàn)控制和指標(biāo)篩選具有較大借鑒意義;在借鑒優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的群體節(jié)奏特征時(shí)必須注意我國運(yùn)動(dòng)員的生物學(xué)特點(diǎn)。

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