生物力學視角下腕關節(jié)肌力訓練對羽毛球發(fā)球技術影響研究Biomechanical Perspective Research on the Effect of Wrist Joint Strength Training on the Service of Badminton

楊呈杰YANG Chengjie

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生物力學視角下腕關節(jié)肌力訓練對羽毛球發(fā)球技術影響研究
Biomechanical Perspective Research on the Effect of Wrist Joint Strength Training on the Service of Badminton

楊呈杰
YANG Chengjie

摘 要：運用文獻資料、實驗、數理統(tǒng)計等研究方法，歸納總結本體感覺、肌力等相關概念；以實驗過程中腕關節(jié)本體感覺和肌力變化情況以及發(fā)球技術水平的變化情況作為研究對象，對實驗結果進行數理統(tǒng)計與分析討論。研究結果表明：（1）經過8周的腕關節(jié)肌力訓練，腕關節(jié)的本體感覺水平尤其是伸腕動作能力得到有效提高。（2）腕關節(jié)肌力尤其是伸腕肌力值提高顯著。（3）發(fā)球技術水平提高效果顯著，發(fā)球優(yōu)秀率、良好率的提高和不及格率的大幅度減少。（4）利用彈力帶鍛煉腕關節(jié)肌群力量，練習時間短、效果好、使用簡單容易攜帶，但負荷的量化控制較為復雜，有待進一步的研究。

關鍵詞：生物力學；腕關節(jié)；肌力訓練；羽毛球；發(fā)球技術

作者單位：河南師范大學附屬中學，河南 新鄉(xiāng)，453002。Affiliated Middle School of Henan Normal University, Xinxiang Henan, 453002, China.

Abstract:Using literature, experiment, mathematical statistics and other research methods, summarizes proprioception, muscle and other related concepts; changes in the experiment wrist proprioception and muscle changes and technical level to serve as the research object, the experimental results mathematical statistics and discussed. Research results: (1) After 8 weeks of the wrist strength training, wrist joint proprioceptive level especially wrist action ability can be improved. (2) Wrist strength especially, the stretch strength value increase significantly. (3) The improvement of the service level is remarkable, the service is excellent, and the good rate and the failure rate are reduced. (4) Using elastic belt wrist muscle strength exercise, exercise time is short and effect is good, use simple easy to carry, but the load of quantitative control more complex, it needs to be studied further.

Key words:Biomechanics; Wrist joints; Strength training; Badminton; Service of technique

隨著羽毛球運動技術的快速發(fā)展，要求運動員要有更精湛的時空感知能力和對精細動作的控制能力。那么在羽毛球技術的學習和訓練中，對于腕關節(jié)活動角度控制能力的練習和肌群力量的鍛煉是必不可少的。高水平的羽毛球運動員可以靈活控制腕關節(jié)的活動角度和相關肌群在各種身體姿態(tài)下穩(wěn)定的發(fā)力，這種能力的達到需要經過漫長的培養(yǎng)過程[1]。而羽毛球技術動作中，腕關節(jié)角度變化時刻影響著球路的變化，球路的變化又直接關聯(lián)著比賽的得分，因此對腕關節(jié)肌群力量的要求相對較高，同時運動員關節(jié)肌力的不平衡不僅影響運動技術完成的效果，而且有可能導致運動損傷的發(fā)生，影響到正常的比賽和訓練。然而針對關節(jié)肌力的練習能否提高本體感覺的能力？在羽毛球教學過程中，加入一定的腕關節(jié)肌力練習是否能夠提高羽毛球發(fā)球技術的有效率？諸多疑惑一直困擾著廣大羽毛球教練和愛好者，因此，在羽毛球專選課上加入腕關節(jié)肌力練習進行實驗，并通過發(fā)球技術變化來驗證結果，旨在為羽毛球教學與訓練中關于腕關節(jié)肌力的練習提供相關方法與理論依據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以實驗對象在實驗過程中腕關節(jié)本體感覺和肌力變化情況以及發(fā)球技術的變化情況為研究對象。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法 根據研究需要，先后在中國知網、萬方網、維普網等以“腕關節(jié)”、“本體感覺”、“肌力”、“羽毛球發(fā)球技術”為關鍵詞，查閱了從1999年至2014年期刊論文73篇，博士論文3篇，碩士論文15篇，外文文獻2篇。翻閱了關于運動解剖學、運動訓練學、運動生理學、運動生物力學等與本研究相關的書籍與文獻資料，為本論文研究提供理論基礎與指導。

1.2.2 實驗法 （1）實驗對象的選取。實驗對象要有充足的時間配合訓練，并且在實驗期間要求各實驗對象的課程一致，不參與課程以外的有關身體素質或者各運動技能的練習。最終篩選出16名河南師范大學體育學院2013級羽毛球專選班男生作為實驗對象。

表1 受試者基本情況統(tǒng)計表

表1 受試者基本情況統(tǒng)計表

實驗組 　　對照組 　P身高（cm） 　176.38±4.72 　174.5±3.25 　0.37體重（kg） 　67.25±6.43 　64.13±5.06 　0.30年齡（year） 　20.25±0.89 　20.5±0.76 　0.55

（2）受試者的分組。通過對實驗對象進行腕關節(jié)本體感覺和肌力測試以及羽毛球發(fā)球技術水平測試，將受試者以配對隨機化方法隨機分為實驗組和對照組，每組各8人。

表2 受試者實驗前各測試指標情況一覽表

表2 受試者實驗前各測試指標情況一覽表

本體感覺（度） 　肌力值（N） 　　發(fā)球技術水平（個）伸腕 屈腕 外展 伸腕 　屈腕 優(yōu)秀 良好 及格不及格實驗組 3.40 3.56 2.04 171.25 160.63 1.25 2.25 2.88　 3.63 ±1.53 ±2.62 ±1.92 ±22.58 ±23.02 ±0.89 ±0.71 ±1.13±1.06對照組 3.22 2.95 2.20 170.00 164.00 1.25 1.75 2.63　 4.13 ±2.02 ±2.94 ±2.92 ±19.94 ±14.62 ±1.04 ±1.88 ±4.00±2.42 F 　0.43 0.65 0.78 　0.96 　0.33 0.52 0.55 0.53　 0.22 P 　0.85 0.69 0.89 　0.91 　0.73 　1.0 　0.45 0.71　 0.60

（3）實驗計劃。腕關節(jié)肌力訓練動作為高坐立屈腕牽拉和高坐立伸腕牽拉動作[2]。練習負荷強度為85%-90% 1RM，負荷次數為3-6次，訓練組數為2-6組，組間間歇120s[15]。每兩周重測一次最大重復次數（RM），對負荷強度進行矯正。要求實驗組與對照組在實驗期間所進行的活動以及課程相一致，尤其是所有受試者不再進行針對腕關節(jié)的肌力練習。實驗后：對兩組受試者的腕關節(jié)本體感覺和肌力進行測試，并對發(fā)球技術進行測評。

（4）測試儀器與場地。測試儀器：荷蘭X-SENS公司產X-SENS上下肢本體感覺評測系統(tǒng)、日本產GT-310便攜式肌力測試儀、國產TTCZ牌彈力帶（紅色，15-35磅；綠色，18-65磅；黑色，20-70磅）、國產威恒牌便攜式彈簧秤、關節(jié)量角器、蘋果5s手機。測試場地：河南師范大學羽毛球館、河南師范大學體育學院運動人體科學實驗室。

表3 實驗方案簡介

（5）測試方法。發(fā)球技術水平測試：如圖1所示，在測試前所有位置都會有標記，其中五角星位置是受試者的站立位置，位于羽毛球場地左發(fā)球區(qū)，距前發(fā)球線1m。受試者需要以正手發(fā)高遠球技術要求將球發(fā)到指定位置，指定位置為A區(qū)，發(fā)到A區(qū)為優(yōu)秀，B區(qū)為良好，C區(qū)為合格，其余區(qū)域為D區(qū)不合格，具體位置如圖所示。腕關節(jié)本體感覺測試：采用X-SENS三維本體感覺測試儀（如圖2所示）。腕關節(jié)背屈正?；顒臃秶鸀?5°—60°，掌屈為50°—60°。測試采用主動——主動復位的位置覺，由受試對象在正常活動范圍內隨機選取角度。

圖1 羽毛球發(fā)球技術水平測試圖

圖2 腕關節(jié)本體感覺測試圖

肌力測試：等長肌力測試簡便易行，在力量測試中已經得到了廣泛的應用。但是等長肌力是針對某關節(jié)相關肌群和關節(jié)角度的，不同的關節(jié)角度所測的等長肌力是不同的，這就限制了針對肌肉力量測試效果的分析和評價。測試時規(guī)定統(tǒng)一關節(jié)角度（如圖3所示），屈腕為15度，伸腕為10度，使用小度數更有利于受試者的發(fā)力，而采用同一關節(jié)角度可以使測量結果的評價比較更有意義。

圖3 手部標點圖

圖4 腕關節(jié)肌力測試圖

圖5 RM值量化測試圖

練習動作RM值測試：目前關于彈力帶練習動作的RM值測試沒有一套成形的方法，因此參照固定負荷的RM值測定方法來進行[7]。受試者參照訓練動作的圖片坐在凳子上。先用一根小負荷的彈力帶進行適應性練習。受試者根據各種顏色彈力帶的負荷強度進行選擇自身力量相應彈力帶。受試者選擇彈力帶后按要求做出動作，對于彈力帶長度的控制主要采用膝上墊支撐物（書本、硬紙盒）的方法。受試者通過嘗試測出只能按要求做出一次動作所使用彈力帶的拉伸長度，每次嘗試間隔3min。根據拉伸長度使用彈簧秤測量出此長度相對應Kg數，將測量出來的Kg數乘以所需要的負荷強度百分比，得出的Kg數再次轉化為彈力帶的拉伸長度就是所需要的負荷強度了。

（6）實驗設計路線

圖6 實驗設計路線圖

1.2.3 數理統(tǒng)計法 利用SPSS19.0統(tǒng)計軟件對測試數據進行統(tǒng)計學分析，對同一指標不同組間進行獨立樣本t檢驗，對同一組實驗前后進行配對樣本t檢驗，處理結果通過表格和圖表的方式進行描述。

2 研究結果與分析

2.1 相關概念的界定

2.1.1 本體感覺 本體感覺最早是在1893年由Charles Sherrington提出這一術語的，當時他發(fā)現(xiàn)肌肉、關節(jié)和肌腱等處具有感覺功能，并認為由傳入神經纖維將本體感覺的信息傳至神經中樞后可對肌肉的緊張度起決定性的作用，在Sherrington之后有很多學者都對本體感覺進行研究，他們對本體感覺的定義大多都比較類似，認為本體感覺的核心是關節(jié)的位置和運動[3]。通過歸納總結筆者認為，本體感覺可定義為：在運動過程中對身體各環(huán)節(jié)在時間、空間、速度和力量等方面感知后，經過中樞神經系統(tǒng)分析處理，所做出的身體姿態(tài)反應。在羽毛球教學過程中，第一階段的教學內容基本都是以培養(yǎng)球感作為開始，這就是一個本體感覺的增長過程。

2.1.2 肌力 肌肉力量是指特定肌肉或肌群產生最大力量的能力，而最大力量是神經肌肉系統(tǒng)通過最大隨意收縮所表現(xiàn)出的最高力值的能力，這種能力體現(xiàn)在以下兩個方面：（1）在抵抗一個無法克服的阻力過程中，神經肌肉系統(tǒng)最大隨意收縮所表現(xiàn)出來的最大力值。（2）在完成體育動作或者生物力學測試中，在不同的肌肉收縮和負荷的條件下，神經肌肉系統(tǒng)通過最大隨意收縮所發(fā)揮出的最大力值[4]。等長肌力是一種肌肉在長度不變的情況下發(fā)力所表現(xiàn)出來的最大力值，可代表關節(jié)相關肌肉所能發(fā)出的最大力值，同時對關節(jié)的穩(wěn)定性也有一定的代表作用。經過近年來的發(fā)展，等長肌力測試已經較為成熟，測試方法多樣化，測量信度良好，并且不斷有新儀器研發(fā)出來。等長肌力測試的優(yōu)勢在于測試方便，測試范圍廣，肌力代表性強等。

2.2 8周腕關節(jié)肌力練習后本體感覺測試結果與分析

表4 實驗后實驗組和對照組本體感覺各指標比較（± S）

表4 實驗后實驗組和對照組本體感覺各指標比較（± S）

伸腕（度） 　　屈腕（度） 　　內收（度）實驗組 　1.74±0.77 　2.25±1.21 　2.30±1.41對照組 　2.85±1.17 　2.03±2.16 　2.26±1.12 F 　0.15 　0.57 　0.40 P 　0.04 　 0.81 　0.95

表5 實驗組、對照組實驗前后本體感覺各指標數據比較

表5 實驗組、對照組實驗前后本體感覺各指標數據比較

伸腕（度） 　　屈腕（度） 　　內收（度）實驗組 　對照組 實驗組　對照組 實驗組　對照組實驗前 3.40±1.53 3.22±2.02 3.56±2.63 2.95±2.94 2.04±1.93 2.20±2.92實驗后 1.74±0.77 2.85±1.17 2.25±1.21 2.03±2.16 2.30±1.41 2.26±1.12 P 　0.05 　0.62 　0.23 　0.26 　0.78 　0.96

經過8周的實驗（如表4），實驗組成員實驗前后在屈腕和內收動作測試數據上并沒有顯著性的變化，而在伸腕動作測得數據上有了顯著性變化（P≤0.05）；對照組成員在實驗前后本體感覺各數據指標上均沒有發(fā)生顯著性變化（P>0.05）。測量結果如表5所示，實驗組成員本體感覺的提高主要體現(xiàn)在對伸腕動作的控制，而在屈腕和外展動作上并沒有更多的體現(xiàn)出來。本體感覺感受器主要包括肌肉、肌鍵和關節(jié)，因此做不同的動作所動用的肌肉不同，那么在本體感覺的體現(xiàn)上就會有所差異[5]。實驗組本體感覺的提高在伸腕動作中的顯著體現(xiàn)，是和伸腕動作肌力值的大幅提高有很大的關聯(lián)，但是不能就這樣認為肌力提升本體感覺就會提高。主要原因是伸腕動作而屈腕動作練習就很多了，包括在日常的生活中和其他課程的力量練習上也需要做屈腕動作。8周肌力練習將伸腕肌群的鍛煉放在比較重要的位置，而受試者在本體感覺測試中伸腕本體感覺能力的提高來源于伸腕肌群的激活和鍛煉。經常不進行鍛煉的肌肉群，如果進行連續(xù)時間的刺激和鍛煉，它的本體感覺會有大幅度的提高，對動作的控制能力會有所提高。

然而對于對照組來說，經過8周的羽毛球專選課，沒有使對照組成員腕關節(jié)本體感覺測試結果有顯著性變化，這說明短時間的羽毛球練習不能對練習者的腕關節(jié)本體感覺提高產生很好的作用，實驗組在屈腕動作和外展動作本體感覺測試上也沒有發(fā)生顯著性差異。因此要想提高本體感覺就需要多方位全面的提高關節(jié)肌群力量，激活和刺激不同的肌肉群，同時加上練習才能夠產生良好效果。

2.3 8周腕關節(jié)肌力練習后肌力測試結果與分析

表6 實驗后實驗組和對照組伸腕、屈腕肌力值比

表6 實驗后實驗組和對照組伸腕、屈腕肌力值比

伸腕（N） 　　屈腕（N）實驗組 　216.63±27.13 　182.00±24.70對照組 　175.13±18.14 　166.63±22.03 F 　0.99 　0.76 P 　0.02 　0.21

如表6所示，實驗后實驗組和對照組的伸腕肌力發(fā)生了顯著性差異（P=0.02<0.05），而在屈腕肌力測試數據上沒有發(fā)生顯著性差異；實驗組在實驗前后伸腕和屈腕肌力值均發(fā)生了極其顯著性差異（P=0.00<0.05）；對照組實驗前后腕關節(jié)肌力值沒有發(fā)生顯著性變化。

表7 實驗組、對照組實驗前后肌力值比較

表7 實驗組、對照組實驗前后肌力值比較

伸腕（N） 　　屈腕（N）實驗組 　　對照組 　　實驗組 　　對照組實驗前　171.25±22.58　 70.00±19.94 　160.63±23.02 　64.00±14.62實驗后　216.63±27.12　 175.13±18.14 182.00±24.70 166.63±22.03 P 　0.00 　0.13 　0.00 　0.50

從表7所示我們可以看出，實驗組和對照組成員伸腕肌力都有一定的提高，而屈腕肌力增長幅度并不是很大。這與肌肉的激活刺激有關，腕關節(jié)在做屈腕動作和伸腕動作時，所動用的肌肉群是不一樣的。通過調查受試對象發(fā)現(xiàn)：他們在學習和訓練過程中對于腕關節(jié)肌群力量的練習主要是杠鈴屈腕動作練習，基本不做伸腕的練習。這就解釋了伸腕肌群肌力值大幅增長的原因，持續(xù)的一定負荷強度的刺激肌肉群，就會使不經常鍛煉的肌肉群力量大幅度的提高。羽毛球這項運動需要腕關節(jié)非常的靈活，腕關節(jié)各肌肉群能夠協(xié)調用力，所以就需要使用不同的動作對腕關節(jié)肌群進行刺激和鍛煉。因此，在日常羽毛球教學和訓練中需要采用多種不同的方式對腕關節(jié)各肌群進行鍛煉，這樣才會起到最佳的效果。

2.4 8周腕關節(jié)肌力練習后發(fā)球技術水平測試結果與分析

表8 受試者實驗后發(fā)球技術水平比較

表8 受試者實驗后發(fā)球技術水平比較

實驗前 　　對照組 　F 　P優(yōu)秀（個） 　1.88±0.64 　1.50±0.53 　0.69 　0.22良好（個） 　3.88±0.83 　1.88±1.25 　0.25 　0.00及格（個） 　3.25±1.28 　4.25±1.28 　1.0 　0.14不及格（個） 　0.75±0.46 　2.25±1.49 　0.10 　0.02

表9 實驗組、對照組實驗前后發(fā)球技術水平比較（

表9 實驗組、對照組實驗前后發(fā)球技術水平比較（

實驗前 　　實驗后 　P優(yōu)秀（個） 　實驗組 　1.25±0.89 　1.88±0.64 　0.05對照組 　1.25±1.04 　1.50±0.53 　0.56良好（個） 　實驗組 　2.25±0.71 　3.88±0.83 　0.00對照組 　1.75±1.88 　1.88±1.25 　0.85及格（個） 　實驗組 　2.88±1.13 　3.25±1.28 　0.00對照組 　2.63±4.00 　4.25±1.28 　0.00不及格（個） 　實驗組 　3.63±1.06 　0.75±0.46 　0.00對照組 　4.13±2.42 　2.25±1.49 　0.14

如表8和表9，實驗后實驗組和對照組相比，在良好率和不及格率上體現(xiàn)出了顯著性差異（P<0.05）實驗后實驗組在優(yōu)秀率發(fā)生了顯著性變化（P≤0.05），在良好率和不及格率上發(fā)生了極其顯著性變化，具體表現(xiàn)為優(yōu)秀率和良好率的大幅度提高，不及格率的大幅度降低。對照組成員的發(fā)球技術水平也有一定的提高，與實驗前相比，在及格率方面發(fā)生了極其顯著性變化（P=0.00<0.05），而在優(yōu)秀率、良好率和不及格率方面并沒有發(fā)生統(tǒng)計學上的變化。因此，通過8周腕關節(jié)肌力訓練受試者的發(fā)球技術水平均有所提高，實驗組成員體現(xiàn)為良好率的大幅提高和不及格率的大幅減少，而對照組成員主要體現(xiàn)為及格率的大幅提高。實驗組成員發(fā)球的遠度有很大的提高，但是對球落點的控制并沒有比對照組成員好上很多。實驗組成員不及格率大幅度的降低，而對照組成員的不及格率降低并不明顯，說明肌力訓練對羽毛球發(fā)球失誤率的減少會有很大的幫助。8周腕關節(jié)肌力訓練能夠對正手發(fā)高遠球的遠度進行提高以及降低失誤率，對優(yōu)秀率提高有一定效果，但是并不明顯。

2.5 彈力帶進行腕關節(jié)肌力訓練動作分析

有研究證明，要進行腕關節(jié)的肌力訓練彈力帶是首選的器械。彈力帶拉伸所產生的力量曲線近似于人體關節(jié)運動產生的力量曲線[6]。彈力帶訓練的優(yōu)勢是簡單、易攜帶，可以充分發(fā)揮想象力鍛煉全身重要的肌肉群。彈力帶的彈性勢能通過練習者的拉伸和釋放動作刺激著練習者身體肌肉中的收縮和彈性成分，產生一種變化的負荷刺激，對于練習者的快速力量發(fā)展起到非常好的效果。由于可變負荷強度的不可量化特性，對于負荷強度的控制較為困難，因此對練習動作的規(guī)范性要求非常嚴格。在做動作過程中，每一個動作的幅度大小、動作時間、彈力帶初始長度都應該有嚴格的要求。高坐立伸腕動作與高坐立屈腕動作就是進行腕關節(jié)肌力練習的兩個比較代表性的動作。首先，坐立在與膝關節(jié)同高或者略高的板凳上，將肘關節(jié)固定在大腿上，同時整個小臂平置在大腿上，做伸腕動作手心向下，做屈腕動作手心向上。做動作過程中腕關節(jié)不能抬離大腿，不然容易造成肱二頭肌借力影響練習效果。然后，手腕向上牽拉，腕關節(jié)活動幅度為所做動作腕關節(jié)所能活動的最大幅度，整個動作練習負荷強度為85%-90% 1RM，負荷次數為3-6次，訓練組數為2-6組，組間間歇120s，每組所用時間為10s。由于彈力帶訓練在短時間內能夠達到其他器材更長時間達到的效果，再加上它的易攜帶特性，非常適合在需要腕關節(jié)肌力訓練的運動專項課上應用。

3 結論與建議

3.1 結 論

經過8周的腕關節(jié)肌力訓練，可以使腕關節(jié)的本體感覺水平得到有效提高，具體體現(xiàn)在伸腕動作的能力上；可以使腕關節(jié)肌力有極其顯著的提高，尤其是伸腕肌力值提高顯著。對發(fā)球技術水平提高效果顯著，主要體現(xiàn)在發(fā)球優(yōu)秀率、良好率的提高和不及格率的大幅度減少，這說明訓練可以有效的提高發(fā)球的穩(wěn)定性、減少失誤率。如果沒有進行腕關節(jié)肌力訓練，發(fā)球技術水平的提高只能體現(xiàn)在及格水平的大幅增加。利用彈力帶鍛煉腕關節(jié)肌群力量，能夠產生可變阻力，練習時間短，效果好，使用簡單，容易攜帶，只是對于負荷的量化較為復雜，有待進一步研究。

3.2 建 議

羽毛球正手發(fā)高遠球技術雖然是一項基本技術，但卻是羽毛球技術動作的重要組成部分，發(fā)球既要求高度又要求遠度，最重要的是落點的高精確性。羽毛球發(fā)球動作并不是簡單的屈腕和伸腕動作，包含了前臂的旋轉和腕關節(jié)的環(huán)轉動作，如果單純的進行屈腕和伸腕動作的練習，對提高腕關節(jié)肌力有很好的效果，但是對羽毛球發(fā)球技術水平的提高有限。最大程度的提高發(fā)球技術水平就需要全面的提高腕關節(jié)肌群力量，腕關節(jié)的五種運動方式都需要有相應的鍛煉方法，才能達到最好的效果。在提高腕關節(jié)全面肌群力量的同時，增加羽毛球發(fā)球技術動作類似的力量訓練對各肌群之間的協(xié)調能力進行發(fā)展會有更好的效果。

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收稿日期：2015-10-14

中圖分類號：G804.63

文獻標識碼：A