基于運動學特征的越野滑雪專項力量訓練器應用機理

劉貴寶 楊春懷 郭靜璐

摘 ?要：利用運動圖像解析法，通過與越野滑雪傳統(tǒng)式同時推進技術(shù)動作的運動學特征進行對比分析，探討一種新型越野滑雪專項力量輔助訓練器的應用機理。發(fā)現(xiàn)這種訓練器運動學特征與雪上傳統(tǒng)式同時推進技術(shù)動作存在一定相關(guān)性。這種訓練器較好地模擬了雪上傳統(tǒng)式同時推進技術(shù)動作特點，豐富了陸地夏訓期傳統(tǒng)專項訓練方法體系，有助于越野滑雪陸地、雪上專項化訓練方法有效銜接。越野滑雪專項力量輔助訓練器在運動學特征上對雪上專項技術(shù)動作的模擬性，可為發(fā)展有效的專項訓練方法與手段提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：運動學特征;越野滑雪;專項力量;訓練器;機理

中圖分類號：G80-052 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1002–3488（2014）05–0092–05

Applied Mechanism of A Cross-country Skiing Specialized Strength Training Aids Basing on the Kinematic Characteristics

LIU Gui-bao， YANG Chun-huai， GUO Jing-lu

（Heilongjiang Research Institute of Sports Science， Harbin 150008， China）

Abstract： With the method of moving image analysis， by comparing with the classical bilateral push technique of cross-country skiing basing on the kinematic characteristics， the paper discusses the applied mechanism of a new specialized strength training aids. It indicates the training movement on the aids is related to the snow movement in kinematic characteristics. The aids can well simulate the characteristics of classical bilateral push technique， and enrich the system of cross-country skiing specialized dry-land training methods， which is helpful to the effective connection from dry-land to snow specialized training methods. The aids simulation of snow specialized technique basing on the kinematic characteristics can be a theoretical reference for developing more effective specialized training methods and means.

Key words： kinematic characteristics; cross-country skiing; specialized strength; training aids; mechanism

越野滑雪在我國冬季運動發(fā)展中起步較早，解放軍、黑龍江、吉林省等各地區(qū)均較早于20世紀70～90年代成立專業(yè)運動隊進行訓練。然而，在國際中大賽和冬奧會的比賽中，雖有個別項目運動員的比賽成績有一定的進步，但總體成績墊底的局面仍未能擺脫。在實踐過程中發(fā)現(xiàn)，越野滑雪傳統(tǒng)教學訓練中普遍存在一些問題[1-4]，例如：重視蹬動和撐杖的發(fā)力階段，而忽視收腿和擺杖的動作速度力量;重視大肌肉群和主要肌肉群的訓練，而忽視小肌肉群、遠端肌肉群、深部肌肉群的力量訓練;忽視發(fā)展軀干腰腹部肌群力量等等。其中值得關(guān)注的一個問題是在陸地夏訓期如何選擇專項能力訓練方法及如何與雪上專項能力科學銜接。為加強陸地、雪上專項化訓練方法的有效銜接提供新型手段[5-6]，課題組自主研制陸地專項輔助訓練器材。本文主要探討該訓練器基于運動學特征的應用機理，分析對象包括越野滑雪傳統(tǒng)式同時推進技術(shù)動作運動學特征、越野滑雪專項力量輔助訓練器應用技術(shù)動作運動學特征。分析方法主要利用運動圖像解析法，對分析對象進行運動學特征分析。為利用運動圖像解析技術(shù)對越野滑雪專項技術(shù)動作進行運動學特征分析，課題組把人體簡化成剛體運動鏈，建立人體主要環(huán)節(jié)點分析架構(gòu)。通過自主研制功能實現(xiàn)軟件，可以分析人體關(guān)鍵點運動參數(shù)及其軌跡運動。越野滑雪傳統(tǒng)式同時推進技術(shù)以下肢髖膝關(guān)節(jié)和上肢肩肘關(guān)節(jié)肌群為驅(qū)動力矩源，因此，本文運動學特征分析對象主要是上肢肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)角度變化特征，以及下肢髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)角度變化特征。力求在發(fā)展越野滑雪陸地夏訓期傳統(tǒng)專項訓練方法與手段方面做出有益嘗試，并為后續(xù)研究開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 ? ?越野滑雪傳統(tǒng)式同時推進技術(shù)動作運動學特征

對越野越滑雪典型的傳統(tǒng)式同時推進技術(shù)動作進行運動學分析，形成相應的上肢肩肘角變化特征（圖1）和下肢髖膝角變化特征（圖2）。

從變化趨勢來看，上肢肩關(guān)節(jié)角度與肘關(guān)節(jié)角度變化，呈現(xiàn)角度背離式相關(guān)性變化趨勢，即肘關(guān)節(jié)隨著肩關(guān)節(jié)前收而屈收，肘關(guān)節(jié)隨著肩關(guān)節(jié)后展而伸展;肩關(guān)節(jié)先于肘關(guān)節(jié)后展;下肢髖關(guān)節(jié)角度和膝關(guān)節(jié)角度變化，呈現(xiàn)角度同向式相關(guān)性變化趨勢，即膝關(guān)節(jié)隨著髖關(guān)節(jié)展開而伸展，膝關(guān)節(jié)隨著髖關(guān)節(jié)蹲屈而彎屈。

從變化幅度來看，上肢肩關(guān)節(jié)角度與肘關(guān)節(jié)角度呈現(xiàn)比較一致的變化范圍;下肢髖關(guān)節(jié)角度相對膝關(guān)節(jié)角度的變化范圍較大。

2 ? ? 越野滑雪專項力量訓練器應用技術(shù)動作運動學特征

圖3是課題組自主研制的越野滑雪專項力量輔助訓練器的設(shè)計方案與樣機調(diào)試實驗情況。從專項技術(shù)動作角度來看，越野滑雪運動員的上肢增加阻力負荷的最佳位置是撐動的支點，即在雪杖的下端。通過傳統(tǒng)式同時推進技術(shù)動作結(jié)構(gòu)分析，實現(xiàn)訓練器動作結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時具有動作過程風阻負載傳動功能。越野滑雪是一項有氧代謝和無氧代謝混合供能的運動項目，其周期性技術(shù)動作是由上下肢協(xié)調(diào)配合完成的。而由于訓練理念和目標的不同，國內(nèi)多數(shù)運動隊在雪期大量或全部時間用于雪上滑行技術(shù)與模擬比賽的訓練，課題組針對上述情況，自主研制陸地專項力量輔助訓練器，實現(xiàn)專項化模擬雪上技術(shù)負荷強度和提高力量耐力訓練效果。越野滑雪國家隊應用試驗評估意見認為，該訓練器優(yōu)于傳統(tǒng)皮筋訓練手段，尤其是有軌滑車與支杖落點自由，專項技術(shù)動作與力量感覺很好。

對越野越滑雪專項力量輔助訓練器同時推進技術(shù)動作進行運動學分析，形成相應的上肢肩肘角變化特征（圖4）和下肢髖膝角變化特征（圖5）。

從變化趨勢來看，上肢肩關(guān)節(jié)角度首先前收，并在前收狀態(tài)下呈現(xiàn)角度振蕩變化，肘關(guān)節(jié)在肩關(guān)節(jié)前收角度趨于穩(wěn)定時開始屈收;在關(guān)節(jié)展開過程中，肩關(guān)節(jié)角度與肘關(guān)節(jié)呈現(xiàn)角度背離式相關(guān)性變化趨勢，即肘關(guān)節(jié)隨著肩關(guān)節(jié)后展而伸展;肩關(guān)節(jié)先于肘關(guān)節(jié)后展;下肢髖關(guān)節(jié)角度和膝關(guān)節(jié)角度變化，呈現(xiàn)角度同向式相關(guān)性變化趨勢，即膝關(guān)節(jié)隨著髖關(guān)節(jié)展開而伸展，膝關(guān)節(jié)隨著髖關(guān)節(jié)蹲屈而彎屈;髖關(guān)節(jié)在展開狀態(tài)下，呈現(xiàn)角度不穩(wěn)定振蕩趨勢;膝關(guān)節(jié)先于髖關(guān)節(jié)展開。

從變化幅度來看，上肢肩關(guān)節(jié)角度與與肘關(guān)節(jié)角度對比，振蕩幅度相對較大;肩關(guān)節(jié)與肘關(guān)節(jié)展開幅度呈現(xiàn)比較一致的變化范圍;下肢髖關(guān)節(jié)角度與膝關(guān)節(jié)角度，呈現(xiàn)比較一致的變化范圍。

3 ? ?基于運動學特征的訓練器應用機理

對于優(yōu)秀越野滑雪運動員應根據(jù)多種不同的地形、天氣、雪質(zhì)及自身特點，熟練自如地使用相應的技術(shù)。這就要求運動員除了必須具備一般的身體素質(zhì)[7-8]，如強勁的肌肉力量、全身的協(xié)調(diào)能力和較為靈敏的反應能力外，還應發(fā)展下肢蹬展的專項力量、肌肉工作的高度協(xié)調(diào)性和精確的調(diào)節(jié)能力，腰、腹、背以及上肢的爆發(fā)力量。力量訓練在安排增長絕對力量練習之余，應安排符合越野滑雪特點的力量練習，肌肉收縮速度與用力方式應與專項動作要求一致[9]，即實施符合技術(shù)特點的力量訓練。

3.1 ? ?對雪上技術(shù)動作模擬一致性

依據(jù)上述運動學特征分析，在訓練器同時推進技術(shù)動作過程中，訓練器的原地循環(huán)運動特點以及有軌滑車運動結(jié)構(gòu)，導致上肢肩關(guān)節(jié)在前收狀態(tài)下呈現(xiàn)角度振蕩變化，且振蕩幅度較大;而髖關(guān)節(jié)在展開狀態(tài)下，呈現(xiàn)角度不穩(wěn)定振蕩趨勢，為穩(wěn)定肢體遠端支點，導致膝關(guān)節(jié)彎曲幅度大于雪上動作，且先于髖關(guān)節(jié)展開，這是訓練器動作與雪上動作的運動學特征主要差異。這種不穩(wěn)定變化趨勢，反映了訓練器應用技術(shù)動作協(xié)調(diào)和平衡能力較差，另一方面也需要加強運動員應用訓練器進行技術(shù)動作訓練時的協(xié)調(diào)與平衡能力。在訓練器動作與雪上動作的運動學特征一致性方面，分別如下情況：

（1）訓練器動作的肘關(guān)節(jié)在肩關(guān)節(jié)前收角度趨于穩(wěn)定時開始屈收，肩關(guān)節(jié)與肘關(guān)節(jié)展開幅度呈現(xiàn)比較一致的變化范圍，表明訓練器動作與雪上技術(shù)動作本質(zhì)一致性。

（2）在關(guān)節(jié)展開過程中，訓練器動作的肩關(guān)節(jié)角度與肘關(guān)節(jié)呈現(xiàn)角度背離式相關(guān)性變化趨勢，即肘關(guān)節(jié)隨著肩關(guān)節(jié)后展而伸展，這與雪上動作一致。

（3）訓練器動作的肩關(guān)節(jié)先于肘關(guān)節(jié)后展，這與雪上動作一致。

（4）訓練器動作的下肢髖關(guān)節(jié)角度和膝關(guān)節(jié)角度變化，呈現(xiàn)角度同向式相關(guān)性變化趨勢，即膝關(guān)節(jié)隨著髖關(guān)節(jié)展開而伸展，膝關(guān)節(jié)隨著髖關(guān)節(jié)蹲屈而彎屈，這與雪上動作一致。

眾所周知，只有以適合于專項的力量和速度訓練專項肌群，才能使這些肌群更適應于專項運動。因此，陸地輔助性的訓練要與雪上專項緊密結(jié)合。越野滑雪運動員陸地夏訓期間專項力量訓練，需要利用有效的訓練手段積累轉(zhuǎn)化為雪期專項能力。近年來，有學者提出在專項力量獲得期應多采用模擬比賽所需生物力學特征和運動技術(shù)條件下進行超負載的訓練，即以獲得超越比賽所需專項強度、力量水平和持續(xù)時間的訓練方法和手段進行訓練，有效提高運動員的專項能力。從運動學角度參數(shù)變化特征來看，訓練器動作的上肢后支撐動作和下肢同步用力動作具有相似性變化，尤其是從各關(guān)節(jié)推進力矩動作的運動學特征來看，專項輔助訓練器與雪上技術(shù)動作具有高度一致性，表明專項輔助訓練器動作較好地模擬了雪上技術(shù)動作。訓練器應用基本技術(shù)動作和越野滑雪滑行時上肢動作相似，完成這些動作所用肌肉是三角肌后部、背闊肌、斜方肌、肱三頭肌和肱肌，主要是上體后部肌肉[10]，這和越野滑雪滑行時上肢用力的肌肉相同。在訓練中，我們應當有針對性地進行強化訓練，提高這些肌肉的力量耐力水平，在訓練手段上應堅持一般力量耐力訓練與專項力量耐力訓練相結(jié)合的原則。

3.2 ? ?對專項力量耐力訓練的促進作用

力量是決定一個人運動水平高低的基本素質(zhì)之一，不同的運動項目對力量的要求不同。在越野滑雪比賽中[11-15]，良好的力量素質(zhì)是運動員取得優(yōu)異成績的先決條件。運動員的每一步滑蹬、每一次撐杖;克服雪板、雪杖的重量;克服雪板與雪面的摩擦力;克服身體在滑行中的空氣阻力;快速越過各種坡地;在高速滑降中保持身體平衡;克服轉(zhuǎn)彎的離心力，都要有力量耐力素質(zhì)作為基礎(chǔ)。運動員的力量耐力優(yōu)劣，對運動成績的好壞起著至關(guān)重要的作用，力量耐力不足容易導致滑行技術(shù)動作變形，無法保持速度能力、變速能力。這就要求越野滑雪運動員應具備較高的力量耐力水平。可見，運動員具有高水平力量耐力能力是支撐運動員獲得優(yōu)異的運動成績必要保障和前提。因此，科學、有效的陸地與雪期專項訓練方法及相關(guān)訓練器械的使用，對提高運動員的專項能力具有非常關(guān)鍵的作用。

越野滑雪專項力量輔助訓練器，通過陸地專項訓練方法與手段的進一步合理化，有助于運動員形成能夠長時間保持滑雪技術(shù)動作的專項力量耐力，可以使陸地專項訓練效益更好地轉(zhuǎn)化為雪上能力。規(guī)則規(guī)定，越野滑雪比賽場地設(shè)有各種坡地，全程的上坡、下坡和平地各占三分之一。這就決定了運動員除在坡度很大的下坡外，無論是微下坡、平地還是上坡，都要使用雪杖來增加向前的推動力。即，在比賽過程中，上肢發(fā)揮作用的時間占全程的2/3以上，超出腿部發(fā)揮作用的時間。因此，除上坡以外，腿部的利用效率要低于上肢，尤其是傳統(tǒng)式滑雪技術(shù)，則更為明顯。而從訓練方法角度講，由于有氧耐力訓練是提高運動員最大攝氧量的關(guān)鍵所在，在力量耐力訓練中要注意和有氧耐力訓練相結(jié)合[16]，使之相互交叉，相互配合，才會獲得較好的力量耐力訓練效果。力量耐力訓練有利于最大攝氧量的提高，可以保持正確的滑行技術(shù)，節(jié)省體力，保證滑行的姿勢重心低、平衡更好，提供速度與變速能力，比賽時便于超越別人，這都取決于良好的力量耐力水平。這種室內(nèi)原地模擬雪上專項技術(shù)動作的力量耐力訓練方式，有助于教練員密切監(jiān)控運動員訓練狀況，適時調(diào)整改進訓練節(jié)奏與質(zhì)量，從而提高越野滑雪運動員專項能力。

4 ? ?結(jié)語

在陸地夏訓期如何選擇專項能力訓練方法及如何與雪上專項能力科學銜接的關(guān)鍵問題上，本文通過自主研制陸地專項輔助訓練器材，為加強陸地、雪上專項化訓練方法有效銜接提供新型手段。在探討該訓練器的應用機理方面，本文基于訓練器模擬傳統(tǒng)式同時推進技術(shù)動作運動學特征分析結(jié)果，表明訓練器對雪上技術(shù)動作模擬具有一致性。在越野滑雪比賽中，良好的力量素質(zhì)是運動員取得優(yōu)異成績的先決條件。

越野滑雪專項力量輔助訓練器，作為一種室內(nèi)原地模擬雪上專項技術(shù)動作的力量耐力訓練方式，有助于教練員密切監(jiān)控運動員訓練狀況，適時調(diào)整改進訓練節(jié)奏與質(zhì)量，從而提高越野滑雪運動員專項力量耐力。本文基于運動學特征對該訓練器應用機理分析，可為發(fā)展有效的專項訓練方法與手段提供理論依據(jù)。

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