籃球投籃的運(yùn)動(dòng)特征研究進(jìn)展

楊宗青，米 靖，劉 卉

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籃球投籃的運(yùn)動(dòng)特征研究進(jìn)展

楊宗青，米 靖，劉 卉

以跳投和罰籃為研究對(duì)象，根據(jù)以往的研究文獻(xiàn)，從投籃技術(shù)的數(shù)據(jù)采集方法，影響投籃結(jié)果的出手狀態(tài)，身體各環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)特征和感知覺(jué)特征，各種約束條件對(duì)投籃的影響等4個(gè)方面對(duì)關(guān)于跳投和罰籃的動(dòng)作特征進(jìn)行了綜述。旨在為跳投的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練提供理論指導(dǎo)，也為進(jìn)一步的研究理清脈絡(luò)。研究認(rèn)為：1)影響投籃結(jié)果的出手狀態(tài)變量間存在相互制約的關(guān)系，應(yīng)綜合考慮，才能得出最優(yōu)化的變量組合；2)投中與投失在一些動(dòng)作特征上存在差異；3)水平高的投手在一些動(dòng)作特征和感知覺(jué)特征方面表現(xiàn)更優(yōu)異；4)各種外部約束條件對(duì)身體穩(wěn)定的控制、動(dòng)作模式以及投籃的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，從而影響投籃命中率。

籃球；投籃；跳投；罰籃；運(yùn)動(dòng)特征；出手狀態(tài)

1 前言

投籃是籃球比賽中唯一的得分方式，跳投是現(xiàn)代籃球比賽中運(yùn)用最多的得分手段，也是比較難以掌握的投籃技術(shù)。罰籃是在無(wú)防守情況下的投籃，普遍采用單手投籃，與跳投技術(shù)原理相似，后者從前者演變而來(lái)[4]。許多高水平運(yùn)動(dòng)員都擁有出色的跳投技術(shù)和罰球命中率，前人關(guān)于投籃的研究也著重于跳投和罰籃，因此，本文將跳投和罰籃作為研究對(duì)象。早在20世紀(jì)50年代，單手投籃技術(shù)的問(wèn)世，就有研究開(kāi)始探索罰籃的動(dòng)作特征和命中率的關(guān)系，以及對(duì)球飛行軌跡和入籃條件的理論計(jì)算和分析；隨著跳投技術(shù)的不斷改進(jìn)和3分球的出現(xiàn)，對(duì)在不同約束條件下跳投動(dòng)作特征變化的研究越來(lái)越多；伴隨動(dòng)作控制理論的發(fā)展及測(cè)試儀器和手段的進(jìn)步，研究者們又增加了對(duì)投籃動(dòng)作各關(guān)節(jié)，各環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)特征及動(dòng)作變異等更深層的運(yùn)動(dòng)機(jī)制的關(guān)注(圖1)。

本文著重從投籃技術(shù)的數(shù)據(jù)采集方法，影響投籃結(jié)果的出手狀態(tài)，身體環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)特征和感知特征，各種約束條件的影響等4個(gè)方面對(duì)跳投和罰籃的研究進(jìn)行綜述(各分析變量的有機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2)。旨在對(duì)該課題的已知領(lǐng)域，爭(zhēng)議領(lǐng)域和未知領(lǐng)域進(jìn)行梳理，為進(jìn)一步的研究理清脈絡(luò)。也為教練員，運(yùn)動(dòng)員在投籃的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練方面提供理論參考。

圖2 影響投籃結(jié)果的變量結(jié)構(gòu)圖(忽略空氣阻力)

2 文獻(xiàn)檢索與篩選

1.分別以“jump shot”、“basketball shot”、 “basketball shooting”、 “basketball shoot”、“free throw”、“跳投”、“投籃”、“罰籃”為標(biāo)題檢索詞，從EBSCO運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)、SpecialSciDBS國(guó)道、SCIE/SSCI/BP數(shù)據(jù)庫(kù)、ProQuest學(xué)位論文全文庫(kù)、百鏈云圖書(shū)館、CNKI等數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了相關(guān)文獻(xiàn)資料的檢索和篩選，獲得截止到2015年9月23日發(fā)表的外文文獻(xiàn)共2 400余條檢索結(jié)果，中文文獻(xiàn)2 000余條檢索結(jié)果。通過(guò)對(duì)上述檢索結(jié)果的梳理和篩選，以及進(jìn)一步的檢索，去除:1)外文類非英語(yǔ)撰寫(xiě)的文獻(xiàn)；2)查不到全文的文獻(xiàn)；3)僅分析教學(xué)方法與投籃命中率關(guān)系的文獻(xiàn)；4)僅分析心理干預(yù)與投籃命中率關(guān)系的文獻(xiàn)。增加：不是分析投籃，但其理論與投籃動(dòng)作相關(guān)的文獻(xiàn)，如，動(dòng)作控制，動(dòng)作協(xié)調(diào)和動(dòng)作變異，縱跳與疲勞的關(guān)系等文獻(xiàn)，總計(jì)查閱文獻(xiàn)總量200余篇。其中，參考文獻(xiàn)67篇，包括國(guó)外54篇，國(guó)內(nèi)13篇；期刊52篇，會(huì)議12篇，學(xué)位論文2篇,報(bào)紙1篇；近8年的國(guó)外文獻(xiàn)21篇。

2.在北京體育大學(xué)圖書(shū)館查閱與投籃相關(guān)的書(shū)籍，參考書(shū)籍9本，其中，國(guó)外3本，譯著2本，國(guó)內(nèi)4本。

3 投籃技術(shù)的數(shù)據(jù)采集方法

通過(guò)對(duì)42篇國(guó)內(nèi)外跳投和罰籃動(dòng)作特征的實(shí)證研究統(tǒng)計(jì)(圖3)，有18篇研究采用了二維攝像，側(cè)重于對(duì)矢狀面內(nèi)各種運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的研究[12,20,24,25,31-33,37,38,46,50,52,53,56,58,69,72,74]，這與投籃主要涉及肢體在矢狀面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。2篇采用了側(cè)面和正面的二維攝像同步測(cè)試[64,76]，不僅分析投籃時(shí)肢體在矢狀面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，還分析肢體在額狀面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。10篇采用三維攝像和紅外光點(diǎn)運(yùn)動(dòng)捕捉(三維)[14,27,44,47-49,51,58,60,73]，能采集到各種方向的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。4篇采用了三維測(cè)力，反映投籃起跳時(shí)下肢的發(fā)力特點(diǎn)[19,33,64,66]。2篇采用了足底壓力測(cè)量，足底受力的變化能反映投籃過(guò)程中的身體控制能力[8,75]。2篇采用了肌電測(cè)試，反映投籃時(shí)更深層次的肌肉用力順序和單個(gè)肌肉的重要程度[8,14]，但肌電測(cè)試的準(zhǔn)確性一直是個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題。7篇采用了等動(dòng)測(cè)試和各種感知覺(jué)測(cè)試[3,5,15,16,41,67,68]，測(cè)試肢體的本體感覺(jué)能力和其它感知覺(jué)能力與投籃水平的關(guān)系。2篇采用了眼動(dòng)追蹤測(cè)試[57,65]，主要測(cè)試眼睛的注視方向和注視時(shí)間與投籃準(zhǔn)確性的關(guān)系。

42篇研究中，只有2篇是在比賽環(huán)境中拍攝[44,48]，其余的都是在實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行。數(shù)據(jù)采集時(shí)既要考慮測(cè)試出被試最真實(shí)的動(dòng)作，又要考慮現(xiàn)有條件的限制。實(shí)驗(yàn)條件下的測(cè)試可能難以體現(xiàn)被試的真實(shí)投籃水平，然而，籃球是集體同場(chǎng)對(duì)抗性項(xiàng)目，測(cè)試比賽中的投籃遠(yuǎn)比測(cè)試實(shí)驗(yàn)條件下的投籃復(fù)雜，比賽環(huán)境中的測(cè)試儀器選擇有限，測(cè)試過(guò)程可控性差，現(xiàn)場(chǎng)干擾因素多，投籃時(shí)容易被遮擋等因素對(duì)測(cè)試來(lái)說(shuō)都是挑戰(zhàn)。實(shí)驗(yàn)條件下的測(cè)試則相對(duì)易于控制，成本低，精確度高，這也許是絕大多數(shù)研究者選擇在實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行投籃測(cè)試的原因。

圖3 籃球跳投和罰籃動(dòng)作的數(shù)據(jù)采集分類示意圖

4 影響投籃結(jié)果的出手狀態(tài)

影響投籃結(jié)果最直接的因素有：1)入射角[48,53]；2)球在前后方向的偏離程度；3)球在左右方向的偏離程度。

入射角是指球接近籃圈瞬間，球的運(yùn)動(dòng)方向與籃圈水平面形成的夾角。增加入射角會(huì)增加球入籃的通道橫截面(籃圈面積≥通道橫截面>球的橫截面)，入射角降低到一定程度(30°左右)，通道橫截面小于球的橫截面，球?qū)o(wú)法投進(jìn)[22,48,49,54](圖4)。

圖4 投籃入射角與通道橫截面關(guān)系示意圖

影響入射角的變量有：球在上下和前后兩個(gè)方向上的位移，以及球的速度。球在上下方向上的位移與出手高度成反比，與出手角度成正比[48]。球在前后方向上的位移取決于投籃者與籃圈的距離，更遠(yuǎn)距離的投籃需要更大的水平速度。因此，球的位移和速度變量取決于出手高度，出手速度，出手角度和球的后旋。

球在前后方向的偏離程度則由球在前后方向的位移決定，因此也取決于出手速度。標(biāo)準(zhǔn)籃圈和籃球的半徑分別為：0.225 m，0.123 m，以投中空心球算成功投籃，入籃角為90°的話，則允許的前后偏移不能超過(guò)0.102(0.225-0.123)m。

球在左右方向的偏離程度則取決于出手左右方向偏角和球的側(cè)旋。其允許的范圍與前后偏移一樣，不能超過(guò)0.102 m。

4.1 出手速度和球的后旋

出手速度指球出手瞬間球獲得的初速度(為方便討論，這里不考慮左右方向的速度)。在允許的情況下，更低的出手速度會(huì)導(dǎo)致更高的投籃命中率[42,61]。水平高的投手傾向于用接近最小出手速度的出手角度投籃[38,42,49]，更低的出手速度能減少身體各環(huán)節(jié)的動(dòng)作變異，從而增加動(dòng)作的穩(wěn)定性[28,29]。因此，減小出手速度能使運(yùn)動(dòng)員有更多的時(shí)間通過(guò)視覺(jué)和本體感覺(jué)反饋來(lái)調(diào)整動(dòng)作，減少神經(jīng)噪音(neural noise)[54]。這些研究表明，運(yùn)動(dòng)員應(yīng)該采用最小出手速度的出手角度投籃。但力量較差的運(yùn)動(dòng)員往往不能產(chǎn)生足夠的力量，個(gè)子矮的運(yùn)動(dòng)員在出手高度上常處于劣勢(shì)，他們必須通過(guò)身體環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生更大的力量和速度以使球命中[39]。

減小出手速度的另一個(gè)策略是通過(guò)快速圧腕撥指增加球的后旋，一些研究認(rèn)為，增加球的后旋可以：1)減小球入籃時(shí)在水平方向上的速度，增加拋物線的弧度；2)當(dāng)球碰到籃板時(shí)向下偏轉(zhuǎn)，更易入籃圈；3)保持球在空中飛行的穩(wěn)定性[35,42]。雖然空氣阻力會(huì)引起出手角偏小，出手速度偏大[35]，但在室內(nèi)環(huán)境中，空氣阻力實(shí)際上對(duì)球的飛行軌跡的影響不大，可忽略不計(jì)[53]。目前對(duì)球后旋的重要性并沒(méi)有形成很清晰的認(rèn)識(shí)[54]。球的后旋主要是通過(guò)屈腕撥指和橈尺關(guān)節(jié)的旋前來(lái)實(shí)現(xiàn)，即球旋轉(zhuǎn)的貢獻(xiàn)主要來(lái)自于腕關(guān)節(jié)[42]，這一現(xiàn)象已在高水平運(yùn)動(dòng)員的投籃動(dòng)作中觀察到[42,61]，水平高的投手球出手后的后旋速度更快[76]，更快的后旋速度也使球更易投中[69]。如果投球手的肘外張，則投籃臂與籃圈的方向不在同一個(gè)平面內(nèi)，易導(dǎo)致球的側(cè)旋[42]。一般情況下，罰球時(shí)球在空中的旋轉(zhuǎn)是2～3圈[35,42,71]。

出手速度還會(huì)影響到球在前后方向的偏離程度，這首先需要投籃者對(duì)投籃距離有一個(gè)比較準(zhǔn)確的視覺(jué)判斷，前后誤差不超過(guò)0.102 m，一般優(yōu)秀的投籃者有較精確的深度視覺(jué)能力[16]。其次是用力大小的控制能力，即肌肉用力的本體感覺(jué)，若力量偏小，則球到達(dá)不了籃圈，若用力過(guò)大，球則很可能碰到籃圈后沿或籃板反彈回來(lái)(當(dāng)然也有可能反彈入框，這里不做討論)。連續(xù)罰中5 221個(gè)籃的傳奇人物Martin(2006)建議，眼睛應(yīng)瞄準(zhǔn)籃圈后沿的點(diǎn)，他認(rèn)為，許多投失的球往往是球速偏小而飛行距離偏短所致，可能跟投籃者習(xí)慣瞄準(zhǔn)籃圈前沿有關(guān)[45]。有研究表明，高水平的投手在用力知覺(jué)和用力控制能力方面更具優(yōu)勢(shì)[5,11,15]，因此投籃時(shí)前后偏離的程度也更小。

4.2 出手角度

表1 不同研究得出的出手角度范圍一覽表

Table 1 Different Release Angles Reported in the Literatures

來(lái) 源角度(°)依據(jù)Mortimer(1951)54～58理論Hartley&Fulton(1971)45理論Brancazio(1981)45～55理論Toyshima,etal(1981)51～55男子跳投Hudson(1982)52女子罰籃Hudson(1985)53女子罰籃Hay(1985)49～55理論Tsarouchas,etal(1988)50男子罰籃Satern(1988)52～55女子罰籃Elliott﹠White(1989)不詳～53女子跳投Walters,etal(1990)52女子跳投Elliott(1992)44～47男子跳投Elliott(1992)48～50女子跳投Miller&Bartlett(1993)47～52男子跳投Knudson(1993)不詳～52理論Southard﹠Miracle(1993)不詳～58女子罰籃Miller﹠Bartlett(1996)48～55男子跳投Hamilton﹠Reinschmidt(1997)55～63理論(罰籃)Rojas,etal(2000)44～47男子跳投(有、無(wú)防守)Nunome,etal(2002)50～60罰籃(輪椅)Malone,etal(2002)55～59罰籃(輪椅)Okazaki﹠Rodacki(2012)不詳～65男子跳投Okazaki,etal(2013)不詳～63兒童跳投

注：據(jù)Okazaki等[54]和Knudson[42]整理。

出手角度指投籃時(shí)球離手瞬間，球體中心飛行軌跡的切線與出手點(diǎn)水平面形成的夾角[10]。表1是不同研究得出的出手角度范圍。出手角度與入射角呈正相關(guān)[49]，更大的出手角度會(huì)產(chǎn)生更大的入射角，使球入籃時(shí)所允許的偏差范圍更大[22,48,49](圖4)。雖然接近90°的入射角能夠使入籃通道橫截面最大，但需要更大的出手角度和出手速度，因此需要在這3個(gè)因素之間做出權(quán)衡，特別是當(dāng)投籃距離增加時(shí)[48,49]。合理的投籃應(yīng)該是采用能產(chǎn)生更好動(dòng)作效率的出手角度。

Brancazio(1981)應(yīng)用拋物線原理計(jì)算了在不同的投籃距離，不同的出手高度(H)下，最小出手速度所需的最佳出手角度(圖5)。得出公式為：θ=45°+(1/2)φ，其中θ為出手角，φ=arctan(h/L)，h為球心與籃圈的垂直距離，L為球心與籃圈中心的水平距離。

圖5 最小速度出手角度計(jì)算示意圖

根據(jù)Brancazio的計(jì)算公式，最佳出手角(最小速度出手角)不但與投籃距離有關(guān)，還與出手高度有關(guān)。因此在實(shí)際的投籃中，由于每個(gè)運(yùn)動(dòng)員的出手高度有差異，同樣距離的投籃最佳出手角也不同。表1中列舉了不同研究得出的出手角范圍，在44°～65°之間，出手角的差異由投籃距離和出手高度引起，也受個(gè)體的動(dòng)作模式影響。有研究發(fā)現(xiàn)，罰球時(shí)的出手角度與投籃水平并無(wú)顯著相關(guān)[37]。

4.3 出手高度和出手時(shí)機(jī)

增加出手高度則可用相對(duì)更小的出手角度，對(duì)動(dòng)作速度的要求也相對(duì)更低[35,44,48]，因此，減少了手對(duì)球的作用力，增加了手掌、手指的敏感性，提高了控制球的能力[9]。出手高度達(dá)2.6～2.9 m時(shí)，各種投籃距離的最佳出手角趨于穩(wěn)定[9]。運(yùn)動(dòng)員的身高，起跳高度和身體各環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)幅度(協(xié)調(diào)控制)，都會(huì)影響出手高度[49]。鑒于運(yùn)動(dòng)員的身高是人為難以改變的變量，Hudson(1985)采用出手高度比(出手時(shí)球的高度與身高的比值)來(lái)預(yù)測(cè)投籃者的水平，發(fā)現(xiàn)出手高度比能顯著區(qū)分投籃水平[38]。

在球出手之前，肩關(guān)節(jié)屈(Shoulder flexion)是增加出手高度的一個(gè)重要因素[42,61]。球快出手時(shí)更大幅度的肩關(guān)節(jié)屈可以導(dǎo)致更高的出手高度[44,49]。命中率高的投手出手時(shí)有更大的肩屈角(Shoulder flexion Angle)[76]，軀干的前后傾斜會(huì)影響出手高度[61]，同時(shí)也影響投籃的穩(wěn)定性[42]，鑒于此，在球出手時(shí)，軀干應(yīng)盡量保持與地面垂直[42]。另外，肘關(guān)節(jié)的伸展一直被認(rèn)為是增加出手高度的有效策略[42]，出手時(shí)，肘關(guān)節(jié)伸展產(chǎn)生的速度能轉(zhuǎn)移到球上[32,44]。下肢和軀干最優(yōu)化的協(xié)調(diào)組織方式(Movement organisation)能提高起跳高度，從而增加出手高度[48]。因此，在投籃動(dòng)作學(xué)習(xí)階段，身體各環(huán)節(jié)適宜的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)方式有利于合理投籃動(dòng)作模式的形成和發(fā)展[54]。

而出手時(shí)機(jī)因涉及對(duì)固有高度的利用，也影響出手高度。教練通常鼓勵(lì)運(yùn)動(dòng)員投籃時(shí)在起跳到最高點(diǎn)出手[32,42]，認(rèn)為這樣既增加了出手高度，又保證了出手時(shí)的動(dòng)作穩(wěn)定，因?yàn)樵谧罡唿c(diǎn)出手時(shí)身體垂直速度為零[19,33,42]。然而，有研究表明，球出手的瞬間不是在起跳到最高點(diǎn)，而是先于或滯后最高點(diǎn)的時(shí)刻[12,32,60]。在最高點(diǎn)之前出手可以將一部分身體向上的速度轉(zhuǎn)化為球的速度[19,32]，由于身體的總動(dòng)量是繼續(xù)向上的,而上肢環(huán)節(jié)出手用力所產(chǎn)生的向上動(dòng)量導(dǎo)致身體其它部位向下運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的向下動(dòng)量，剛好與身體繼續(xù)上升所保持的動(dòng)量相抵消[12],從而使整個(gè)軀干趨向于最穩(wěn)定狀態(tài)。相反，在最高點(diǎn)之后出手則需要上肢產(chǎn)生更大的力量，才能使球達(dá)到所需要的速度[42]。出手時(shí)機(jī)不同，其出手角度也會(huì)發(fā)生變化(出手角度由出手速度的方向確定)[19](圖6)。

圖6 球的出手速度合成圖[19]

OR表示正常情況下在最高點(diǎn)出手時(shí)球的速度，OM是由于此時(shí)身體處于繼續(xù)上升或下降階段,球因?yàn)閼T性而具有的與運(yùn)動(dòng)員相同方向的速度，ON表示此時(shí)出手時(shí)球的出手角度。圖6A是運(yùn)動(dòng)員在身體達(dá)到最高點(diǎn)之前出手時(shí)球的速度合成圖，此時(shí)出手角度比正常時(shí)大。圖6B是運(yùn)動(dòng)員在身體達(dá)到最高點(diǎn)之后出手時(shí)球的速度合成圖，此時(shí)出手角度較正常時(shí)小。

然而身體垂直向上的速度對(duì)球的出手速度是否有顯著性的影響？還需進(jìn)一步的實(shí)證研究[32,42]。以上分析說(shuō)明，對(duì)出手時(shí)機(jī)的研究仍存在爭(zhēng)議，但僅分析出手時(shí)機(jī)與某單因素的關(guān)系是不全面的，因?yàn)楦饕蛩刂g存在相互制約的關(guān)系，例如，在最高點(diǎn)之前出手，雖然有一部分身體垂直向上的速度轉(zhuǎn)化為球的速度而使球的速度增加，但同時(shí)球的出手高度也降低了，球的出手角度也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化。

4.4 出手左右偏角和球的側(cè)旋

出手左右偏角指球和籃圈中心連線在水平面的投影線，與出手瞬間球在水平面內(nèi)的飛行方向所形成的夾角。理論上講，出手左右偏角和球的側(cè)旋越小越好，這兩個(gè)變量主要由手掌和手指施加于球的力的方向決定。有研究發(fā)現(xiàn)，單手肩上投籃持球時(shí)，手掌不是正對(duì)籃圈,而是對(duì)著左側(cè)前方(以右手為例)[13]。隨著臂伸直的過(guò)程，前臂旋內(nèi)，手掌內(nèi)收過(guò)渡到手掌正對(duì)籃圈[13]。出手瞬間主要通過(guò)屈腕和食指，中指的撥動(dòng)[4,6,10,13]使球產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并控制球的出手方向。這個(gè)時(shí)刻如果掌、指的運(yùn)動(dòng)方向與指向籃圈的方向一致，則能使球的運(yùn)動(dòng)方向正對(duì)籃圈并產(chǎn)生后旋。引起出手左右偏角，球側(cè)旋的主要原因是持球時(shí)肘外展角度偏大[18,36]，另外投籃時(shí)的視覺(jué)干擾也可能會(huì)使球產(chǎn)生左右偏移[74]。

4.5 投中與投失的比較

投籃出手參數(shù)在水平范圍內(nèi)不到2%的偏差就足以導(dǎo)致投籃失敗[46]。在投中和投失的比較研究中，發(fā)現(xiàn)以下變量，如身體姿勢(shì)的穩(wěn)定和平衡能力[75]，球的后旋頻率[69]，肘關(guān)節(jié)的起始絕對(duì)角度值[56]等存在顯著差異，但在以下變量未發(fā)現(xiàn)顯著差異：1)球的出手高度，出手速度，出手角度[46,56,69,73]；2)肩關(guān)節(jié)角度，腕關(guān)節(jié)角度[73]；3)各關(guān)節(jié)角位移、角速度、關(guān)節(jié)點(diǎn)的線速度[46]。

Mullineaux和Uhl(2010)比較了籃球罰籃投中與投失的差異，發(fā)現(xiàn)：1)出手速度與最佳(小)出手速度的差值具有顯著性差異；2)肘關(guān)節(jié)-腕關(guān)節(jié)間的協(xié)調(diào)關(guān)系變異值(coordination-variability)在投失的動(dòng)作中(出手前0.016 s)顯著性地增加了，可能是投籃手在球出手前瞬間感知?jiǎng)幼鞑磺‘?dāng)時(shí)，試圖去糾正動(dòng)作而引起[51]。使球產(chǎn)生適當(dāng)速度的肘腕關(guān)節(jié)的協(xié)同或耦合是決定有經(jīng)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)員罰籃成功的一個(gè)重要機(jī)制[51]。

5 身體環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)特征和感知覺(jué)特征

身體環(huán)節(jié)動(dòng)作特征和感知覺(jué)特征對(duì)投籃命中率有什么影響？高水平的投手與低水平的投手存在哪些方面的差異？這是前人一直致力研究解決的問(wèn)題。為了方便討論起見(jiàn)，先將跳投的動(dòng)作階段進(jìn)行劃分：1)根據(jù)球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為：準(zhǔn)備階段、上升階段、穩(wěn)定階段、出手階段、飛行階段[54]；2)根據(jù)身體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為：準(zhǔn)備階段、起跳階段、騰空階段、下落階段、著地階段[54]；3)根據(jù)投球手與球的控制關(guān)系分為：持球階段、舉球階段、投球階段、隨球階段(圖7)。

5.1 關(guān)節(jié)屈伸

屈腕在球的出手階段起著非常重要的作用。球在出手之前必須通過(guò)腕關(guān)節(jié)和指關(guān)節(jié)的屈曲，使球產(chǎn)生更好的拋物線和后旋[33,42]。球出手時(shí)更大幅度的屈腕和使球產(chǎn)生后旋是高水平運(yùn)動(dòng)員投籃動(dòng)作的顯著特征[24]，屈腕動(dòng)作一直持續(xù)到隨球動(dòng)作階段[42]。一些投籃者屈腕的同時(shí)伴隨橈尺關(guān)節(jié)的旋前，但是發(fā)生在肘關(guān)節(jié)充分伸展之后。有些投籃者則在肘關(guān)節(jié)充分伸展之前就開(kāi)始屈腕[54]。在有干擾的情況下，上肢則主要靠尺側(cè)腕屈肌來(lái)調(diào)整投籃[14]。

圖7 跳投的動(dòng)作階段示意圖

肘關(guān)節(jié)的伸展對(duì)球的出手速度起著決定性的作用[24,48]，肘關(guān)節(jié)的角位移在投中與投失的比較中存在顯著差異[56]。球出手瞬間肘關(guān)節(jié)是否充分伸展是判斷投籃水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志[32,42]。也有研究發(fā)現(xiàn)，命中率高的投手在投球動(dòng)作開(kāi)始時(shí)有更小的肘關(guān)節(jié)角度[76]，因此可產(chǎn)生更大的肘關(guān)節(jié)伸展幅度。近距離的投籃命中率與腕關(guān)節(jié)的等動(dòng)力量相關(guān)；遠(yuǎn)距離的投籃則與肘關(guān)節(jié)的等動(dòng)伸展力量相關(guān)[68]。

在上肢各關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)中，肩關(guān)節(jié)最早出現(xiàn)峰值角速度，然后是肘關(guān)節(jié)，腕關(guān)節(jié)，遵循由近端環(huán)節(jié)——遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)的發(fā)力順序[27]。因此，肩關(guān)節(jié)所產(chǎn)生的速度會(huì)傳遞到肘、腕關(guān)節(jié)，最后到球。在持球階段肩對(duì)球還起著穩(wěn)定支撐作用。有研究認(rèn)為，當(dāng)持球階段肘內(nèi)收，正對(duì)籃，球的支撐點(diǎn)在肩上，屬于近支撐，有利于球的穩(wěn)定，而當(dāng)肘外展時(shí)，球的支撐點(diǎn)則轉(zhuǎn)移到肘關(guān)節(jié)上，處于游離狀態(tài)的遠(yuǎn)支撐，不利于球的穩(wěn)定[18]。肩屈角影響球的出手高度[42,61]。更大幅度的肩關(guān)節(jié)屈可以導(dǎo)致更高的出手高度[44,49]。

軀干不僅對(duì)保持身體重心的穩(wěn)定起著重要的作用，而且在起跳過(guò)程中,軀干的背伸角速度大小對(duì)起跳速度的影響也十分明顯。有研究發(fā)現(xiàn)，跳投時(shí)，軀干背伸角速度與起跳速度顯著相關(guān)[12]。在起跳過(guò)程中人體所給予地面的作用力，軀干在起跳的前半段占66.9%;后半段占66.1%[12]。

下肢關(guān)節(jié)為球的飛行產(chǎn)生足夠動(dòng)力，主要增加垂直速度[31]，而上肢各關(guān)節(jié)增加水平速度同時(shí)[31]，對(duì)球進(jìn)行精確控制[27]。對(duì)身體重心的速度的影響程度，踝關(guān)節(jié)比髖、膝關(guān)節(jié)大[47,48]。當(dāng)投籃距離增加而需要給球更大的作用力時(shí)，運(yùn)動(dòng)員傾向于通過(guò)增加下肢發(fā)力的比例來(lái)實(shí)現(xiàn)，且女性運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)得更明顯[32]。有研究顯示，膝關(guān)節(jié)的最大屈曲角度(髖膝連線與膝踝連線所成角度)一般職業(yè)運(yùn)動(dòng)員在110°左右[60]，青少年運(yùn)動(dòng)員約120°[25]，身高不同，場(chǎng)上位置不同，膝關(guān)節(jié)下蹲角度也會(huì)有差異[25]。有學(xué)者建議持球時(shí)，膝關(guān)節(jié)下蹲幅度應(yīng)盡量小，即使面對(duì)有防守的跳投或投籃距離增加時(shí)，膝關(guān)節(jié)下蹲幅度也不要超過(guò)45°，因?yàn)榉冗^(guò)大的身體運(yùn)動(dòng)會(huì)增加身體不穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致投籃的不穩(wěn)定[45]，投籃時(shí)為了增加起跳力量和速度，并不是靠增加下蹲的幅度，而是增加下肢的蹬伸速度來(lái)實(shí)現(xiàn)[12,32]。

5.2 肘正指與肘外展

持球時(shí)肘的姿態(tài)可分為肘正指和肘外展兩種狀態(tài)[7]。肘正指時(shí)肘尖指向籃圈方向；肘外展時(shí)前臂偏向一側(cè)[7]，見(jiàn)圖8A，8B。為方便討論，將肘外展角定義為：在額狀面內(nèi)，前臂與垂直軸所成的夾角(圖9)。根據(jù)定義，肘外展角的范圍為：0°～90°，0°時(shí)即為肘正指。在球上升階段，肘正指時(shí)可使肩，肘，腕，球，目標(biāo)點(diǎn)保持在一個(gè)平面內(nèi)(矢狀面)，有利于提高投籃的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性[24,36,39,42,48,61]。單手持球投籃練習(xí)是形成肘正指持球的有效方法[36](圖9)。但有分析認(rèn)為，持球時(shí)肘正指會(huì)導(dǎo)致肩關(guān)節(jié)，前臂，腕關(guān)節(jié)等相關(guān)肌群緊張，影響投籃的發(fā)力和方向控制[7]。也有分析認(rèn)為，肘外展會(huì)導(dǎo)致持球不穩(wěn)，球運(yùn)動(dòng)軌跡不穩(wěn)定，力量傳遞效果差，易使球產(chǎn)生側(cè)旋等不利影響[18]，同時(shí)易導(dǎo)致球的飛行產(chǎn)生左右方向的偏離[36]。Thompson(2014)評(píng)價(jià)了NBA球星史蒂芬·庫(kù)里的3分跳投特點(diǎn)：除了球感好，出手快，出手點(diǎn)高外，肘外展角度很小也是其顯著特點(diǎn)[70]。但劉雪竹(1991)調(diào)查了國(guó)內(nèi)外59名優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的投籃動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)肘外展投籃的案例達(dá)93%。

圖8 肘正指和肘外張比較圖

綜合以上可得出：1)大部分專家認(rèn)同肘正指的持球姿勢(shì)，肘正指也更符合運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理；2)但由于人體關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)的限制，持球時(shí)一般難以完全做到肘正指。過(guò)于強(qiáng)調(diào)肘正指，即肘外展角太小(0°即為肘正指)可能導(dǎo)致肩關(guān)節(jié)周?chē)∪哼^(guò)度緊張而使動(dòng)作僵硬[7]，從而影響投籃發(fā)力的流暢性，從圖9可看出，運(yùn)動(dòng)員即使在做專門(mén)的肘正指練習(xí)時(shí)仍有一個(gè)較小的肘外展角；肘外展角太大則易導(dǎo)致力量傳遞效果差，使球產(chǎn)生左右偏移和側(cè)旋等，似乎比較合理的姿勢(shì)是讓肘自然下垂[6]，持球姿勢(shì)以感覺(jué)舒適和自然為宜[45]；3)肘外展角以多大為宜？是否具有個(gè)體差異？是否可通過(guò)專門(mén)練習(xí)減少肘外展角？目前仍缺乏實(shí)證研究。

圖9 單手持球投籃練習(xí)

5.3 掌指方向及對(duì)球的控制

直接接觸球的是手掌和手指，手掌和手指屬末端環(huán)節(jié)，對(duì)球起直接控制的作用，可能是測(cè)試儀器精度的問(wèn)題，至今仍缺乏手掌和手指控制球的動(dòng)態(tài)機(jī)制的實(shí)證研究。

徐國(guó)富(1987)研究發(fā)現(xiàn)，單手肩上投籃持球時(shí),在肘正指的條件下，手掌不是正對(duì)籃圈,而是對(duì)著左側(cè)前方(以右手為例)[13]。在肘關(guān)節(jié)伸展的過(guò)程中，前臂旋內(nèi)，手腕隨著前臂的旋內(nèi)過(guò)渡到手掌正對(duì)籃圈[13]。在手掌由側(cè)對(duì)到正對(duì)籃圈的過(guò)程中，對(duì)球的控制起直接作用的是面靠近橈骨這一側(cè)的掌面，壓腕時(shí)自然就過(guò)渡到食指和中指對(duì)球的撥動(dòng)動(dòng)作[13],是否投中的感覺(jué)由食指內(nèi)側(cè)的神經(jīng)傳給大腦[2]。在上臂向前上方推送前臂的同時(shí)，還伴有前臂的旋內(nèi)，腕關(guān)節(jié)的快速屈，和手掌的內(nèi)收等運(yùn)動(dòng)，形成一個(gè)多自由度，多方向的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，這樣球出手后便會(huì)觀察到手腕手指有向外側(cè)抖翻的現(xiàn)象[13]。需要進(jìn)一步探討的是：1)伴隨肘關(guān)節(jié)伸展，手掌從側(cè)對(duì)籃圈到正對(duì)籃圈，是一個(gè)連續(xù)過(guò)程？還是肘關(guān)節(jié)伸展到某個(gè)階段的突變過(guò)程？2)在這個(gè)過(guò)程中，除了前臂的旋內(nèi)動(dòng)作，是否還伴隨上臂的旋內(nèi)動(dòng)作？3)除了食指和中指外，無(wú)名指和小指是否具有撥球的作用？球出手后成什么樣的手型最合理？4)需借助先進(jìn)的測(cè)試儀器和手段，量化描述手掌，手指對(duì)球的動(dòng)態(tài)控制過(guò)程。

5.4 肩軸和髖軸的旋轉(zhuǎn)

投籃時(shí)，身體并不完全正對(duì)籃圈方向，而是隨著肩軸，髖軸的旋轉(zhuǎn)使投籃一側(cè)更偏向于籃圈方向。球出手之前肩軸在水平面上有29°～55°的旋轉(zhuǎn)[40]。Miller和Bartlett(1993)的研究也發(fā)現(xiàn)，在起跳時(shí)，肩軸在水平面上旋轉(zhuǎn)13°～23°，而在球出手時(shí)，肩軸進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)15°～29°，并隨著投籃距離增加旋轉(zhuǎn)角度有增大的趨勢(shì)。肩軸旋轉(zhuǎn)有利于肘，腕，眼在一條直線上[48]，使得上肢各關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)與球的飛行方向一致。肩軸旋轉(zhuǎn)是否能增加球出手時(shí)的速度還未形成定論，因?yàn)榍虺鍪謺r(shí)投籃臂的肩關(guān)節(jié)往投籃方向的線速度很小[48]。髖軸的旋轉(zhuǎn)與肩軸的相似。投籃時(shí)兩腳前后分立站位(投籃側(cè)的腳前置)更有利于肩軸和髖軸的旋轉(zhuǎn)[48]。

5.5 身體的穩(wěn)定和平衡能力

動(dòng)作的穩(wěn)定和控制是投籃準(zhǔn)確的一個(gè)重要特征[54]。而保持動(dòng)作穩(wěn)定的前提是身體的控制和平衡。但不同的研究對(duì)身體穩(wěn)定性的測(cè)試方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)并不相同。Hudson(1983，1985)用重心穩(wěn)定系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)身體的穩(wěn)定和平衡能力，具體計(jì)算方法為：1)重心投影比(COG rario)=(重心在水平面的投影點(diǎn)坐標(biāo)-支撐面后標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo))/支撐面前后標(biāo)志點(diǎn)的距離；2)重心穩(wěn)定系數(shù)=重心投影比-0.5+0.06(0.06為修正系數(shù))[37,38]。并發(fā)現(xiàn)，技能水平越高，罰球時(shí)重心穩(wěn)定系數(shù)越小，說(shuō)明身體重心的穩(wěn)定性越好[37,38]。Spina等(1995)則采用三維測(cè)力結(jié)合側(cè)面和正面的二維平面攝像的方法，計(jì)算了投籃下蹲到起跳的過(guò)程中，前后、左右的身體重力線的位置變化和前后、左右支撐面的大小變化的相互關(guān)系來(lái)評(píng)價(jià)身體穩(wěn)定性，并發(fā)現(xiàn)高水平的運(yùn)動(dòng)員在跳投起跳時(shí)既能保持身體左右的穩(wěn)定和平衡，又能將兩腿起跳的力量充分發(fā)揮出來(lái)，達(dá)到理想的起跳高度[64]。Wang等(2011)則采用身體壓力中心來(lái)評(píng)價(jià)身體的平衡能力，發(fā)現(xiàn)罰中球時(shí)身體壓力中心(center of pressure)的晃動(dòng)面積顯著小于罰失球時(shí)的晃動(dòng)面積，認(rèn)為其身體姿勢(shì)的平衡控制能力是投籃成功的一個(gè)重要影響因素[75]。齊春燕等(2010)用肌電測(cè)試的方法，發(fā)現(xiàn)在騰空階段，身體重心的穩(wěn)定性主要靠腹部肌群和背部肌群來(lái)控制[8]。準(zhǔn)備和起跳階段盡量使球靠近身體，減少球在水平面內(nèi)的位移，是保持身體重心穩(wěn)定的策略之一[39,42,61]，較小的膝關(guān)節(jié)下蹲幅度也有利于保持罰籃動(dòng)作的穩(wěn)定性[45]。投籃動(dòng)作越簡(jiǎn)潔，效果越穩(wěn)定[45]。

5.6 動(dòng)作協(xié)調(diào)與動(dòng)作變異

在投籃出手時(shí)，各關(guān)節(jié)如何協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)？各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)變量怎樣相互補(bǔ)償？值得探討。Bernstein(1967)觀察到因技能水平的提高，會(huì)釋放自由度[21]，但Broderick和 Newell(1999)指出，許多目標(biāo)導(dǎo)向的任務(wù)需要更多自由度的控制，以便成功地、穩(wěn)妥地完成任務(wù)[23]。

一些研究表明，在投籃時(shí)各關(guān)節(jié)的發(fā)力順序基本遵循了近側(cè)端→遠(yuǎn)側(cè)端的原理[14,24,27,58]。一些投籃者則通過(guò)上肢各關(guān)節(jié)的同時(shí)相運(yùn)動(dòng)使球產(chǎn)生最大的推動(dòng)力[54]。水平高的運(yùn)動(dòng)員上肢各關(guān)節(jié)能釋放更多的自由度，更精確地控制球[27]。使球產(chǎn)生適當(dāng)速度的肘—腕關(guān)節(jié)的協(xié)同或耦合是決定投籃成功的一個(gè)重要機(jī)制[51]。疲勞則會(huì)導(dǎo)致膝-肘關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)方式改變[72]。

動(dòng)作變異(momvment variability)是準(zhǔn)確性，開(kāi)放性動(dòng)作技能中一種普遍現(xiàn)象[30,46]。Scholz等(2000)將動(dòng)作變異分為功能性變異和非功能性變異[62]。功能性變異主要是維持動(dòng)作的穩(wěn)定性，優(yōu)化已形成的動(dòng)作模式[62]，是在動(dòng)態(tài)性的運(yùn)動(dòng)中，為了保證穩(wěn)定的結(jié)果，而產(chǎn)生的一種適應(yīng)性的動(dòng)作協(xié)調(diào)模式[30]，一般發(fā)生于高水平運(yùn)動(dòng)員。非功能性變異即傳統(tǒng)理論所認(rèn)為的“噪音”或“誤差”，對(duì)動(dòng)作的穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響，一般發(fā)生于低水平運(yùn)動(dòng)員[62]。

Robins等(2008)將功能性變異稱之為補(bǔ)償性變異(compensatory variability)或補(bǔ)償性控制(compensatory control)[58]，高水平運(yùn)動(dòng)員相比于低水平運(yùn)動(dòng)員在投籃時(shí)增強(qiáng)了補(bǔ)償性控制，即近端關(guān)節(jié)(肩關(guān)節(jié))產(chǎn)生的動(dòng)作控制誤差可通過(guò)遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)(腕關(guān)節(jié))的調(diào)節(jié)作用進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償性控制隨技能發(fā)展而發(fā)展，并且任務(wù)改變時(shí)(如投籃距離增加)依然存在[58]。中級(jí)和初級(jí)水平者也產(chǎn)生動(dòng)作變異，但可能并不是為了適應(yīng)于任務(wù)限制而產(chǎn)生的調(diào)整，而被視為神經(jīng)動(dòng)作噪音(neuro-motor noise)的非功能性變異，或者是知覺(jué)運(yùn)動(dòng)工作區(qū)(perceptual-motor workspace)對(duì)潛在的解決方式的嘗試探索[58]。

Button等(2003)將反映關(guān)節(jié)耦合機(jī)制或協(xié)調(diào)關(guān)系穩(wěn)定性的變量定義為關(guān)節(jié)空間變異(joint-space variability)，發(fā)現(xiàn)水平高的投手在罰籃時(shí)：1)關(guān)節(jié)空間變異更??；2)肘腕關(guān)節(jié)耦合機(jī)制更穩(wěn)定；3)但在動(dòng)作結(jié)束階段，肘腕關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)關(guān)系表現(xiàn)出更大的變異性；4)由近端環(huán)節(jié)至遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)，關(guān)節(jié)空間變異增大[24]。但作者同時(shí)指出，肘腕關(guān)節(jié)自由度的釋放不一定伴隨關(guān)節(jié)空間變異的增加。研究動(dòng)作變異的結(jié)構(gòu)和功能，比單純研究動(dòng)作變異大小對(duì)揭示投中和投失的動(dòng)作機(jī)制差異更具深刻意義[24]。

5.7 感知覺(jué)

肌肉用力的精細(xì)感知能力是投籃正確用力的關(guān)鍵。深度知覺(jué)、用力知覺(jué)、用力反饋、方位知覺(jué)、方位反饋、動(dòng)作穩(wěn)定等感知覺(jué)對(duì)投籃命中率都有一定的影響[5]。優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員投籃的手指、手腕用力“手感”(本體感覺(jué))更好，在快速行進(jìn)間加速和調(diào)整快慢節(jié)奏，跳起空中控制身體的“本體感覺(jué)”能力更強(qiáng)[11]。

有研究發(fā)現(xiàn)前鋒比后衛(wèi)的節(jié)奏感強(qiáng)，前鋒、后衛(wèi)均比中鋒有較精確的深度視覺(jué)，后衛(wèi)較之中鋒有更強(qiáng)的穩(wěn)定性[16]。且優(yōu)秀投手與投籃水平有關(guān)的感知覺(jué)能力并非全部高度發(fā)展，存在相互補(bǔ)償?shù)淖饔?。高水平的投手手臂肌肉?duì)空間位置感覺(jué)方面更精細(xì)，手臂部的控制能力，穩(wěn)定程度更好[15]。馮建立(2014)研究了可供性知覺(jué)與投籃準(zhǔn)確性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)拍球是籃球可供性知覺(jué)的探索行為，籃球的重量和材質(zhì)是籃球運(yùn)動(dòng)員感知籃球可供性的關(guān)鍵信息，有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)動(dòng)員感知籃球適合的程度越高(類似所謂的“手感”)，投籃準(zhǔn)確性也越高，而初學(xué)者則不存在這種相關(guān)關(guān)系[3]。

Kaya等(2012)研究發(fā)現(xiàn)，投籃命中率與投籃側(cè)肩關(guān)節(jié)在60°/s的屈曲，外展，外旋顯著相關(guān)；與投籃側(cè)肩關(guān)節(jié)160°閉眼位置感知能力接近顯著相關(guān)；與投籃側(cè)膝關(guān)節(jié)75°睜眼位置感知能力接近顯著相關(guān)[41]。但肘關(guān)節(jié)伸展的動(dòng)覺(jué)感知能力與投籃命中率未發(fā)現(xiàn)顯著相關(guān)[67]。目前，本體感覺(jué)對(duì)投籃命中率的影響機(jī)制仍然不太明晰[41]。

5.8 瞄準(zhǔn)點(diǎn)

整個(gè)投籃過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的視覺(jué)參考點(diǎn)是籃圈，而不是球[57]。眼睛應(yīng)瞄準(zhǔn)籃圈前沿的點(diǎn)[10,57]，也有研究認(rèn)為應(yīng)瞄準(zhǔn)籃圈后沿的點(diǎn)[4,45,71]，這樣即使在投籃力量小了些，而使球飛行的距離較近，或者運(yùn)動(dòng)員有些疲勞時(shí)也有投中球的機(jī)會(huì)[4]。投出的球飛行距離過(guò)短而到不了籃圈，可能與瞄準(zhǔn)的是籃圈前沿，而不是后沿的點(diǎn)有關(guān)[45]。在投籃過(guò)程中視覺(jué)注意點(diǎn)的改變會(huì)影響投籃的穩(wěn)定性，從而影響投籃效果[57]。更長(zhǎng)的目標(biāo)注視時(shí)間和更少的注視點(diǎn)有利于更精準(zhǔn)的投籃[65]。

6 各種約束條件的影響

6.1 身體特征

影響跳投效果的身體特征包括：身高，肢體長(zhǎng)度，產(chǎn)生力量和速度的能力。投籃者的身高和肢體長(zhǎng)度影響球的出手高度[49]，因此，擁有更長(zhǎng)肢體的高個(gè)子有更高的出手高度[39]。更高的出手高度意味著球在垂直方向上更少的位移，因此，用更小的出手角和出手速度就能投中籃[42,61]。力量較差的運(yùn)動(dòng)員跳投起來(lái)會(huì)更加困難[39,43]。相比成年男性運(yùn)動(dòng)員，新手，兒童[54]和女性運(yùn)動(dòng)員[32]需要更大的肩關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)角速度才能將球投中。而且還發(fā)現(xiàn)，女性運(yùn)動(dòng)員[32]和兒童[54]投籃時(shí)，更大的貢獻(xiàn)來(lái)源于肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。因此，力量相對(duì)較差的投籃者需要更快的動(dòng)作速度[39]。同樣，速度能力較差的投手則需要更大的力量。然而，有研究顯示，無(wú)論是增加力量還是增加速度，都會(huì)因?yàn)閯?dòng)作的變異性增加而降低投籃的準(zhǔn)確性[54]。跳投的動(dòng)作模式既存在共性，也存在個(gè)體差異[24,61]。動(dòng)作模式既與訓(xùn)練或比賽經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，也與運(yùn)動(dòng)員自身?xiàng)l件有關(guān)。

6.2 運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)

有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)動(dòng)員在選擇合適的投籃控制參量方面更具穩(wěn)定性[53,54]。例如，Miller 和Bartlett (1996)發(fā)現(xiàn)，投籃距離改變時(shí)，后衛(wèi)比中鋒在運(yùn)動(dòng)模式上的適應(yīng)性更好，提示，經(jīng)常練習(xí)遠(yuǎn)投的運(yùn)動(dòng)員更容易對(duì)距離的變化進(jìn)行調(diào)整[49]。Button 等 (2003)也發(fā)現(xiàn)，有經(jīng)驗(yàn)的投手罰籃時(shí)，在運(yùn)動(dòng)模式上更具一致性[24]。

有經(jīng)驗(yàn)的投手投籃時(shí)：1)上肢能釋放更多的自由度，球出手時(shí)能達(dá)到更精確的控制[27]；2)肘—腕關(guān)節(jié)的協(xié)同或耦合機(jī)制能使球產(chǎn)生更適當(dāng)?shù)乃俣萚51]；3)能量更節(jié)省化，特別當(dāng)投籃距離增加時(shí)[50]。具體表現(xiàn)在，前者比后者更接近最佳出手角度，能以更小的出手速度，更低的起跳高度，更大的腕關(guān)節(jié)屈曲角度和更小的下肢運(yùn)動(dòng)幅度將球投出[50]。

而投籃新手則表現(xiàn)在：1)不能在出手瞬間使各關(guān)節(jié)角速度峰值同步發(fā)生[54]。但有研究卻顯示，水平高的投手關(guān)節(jié)峰值角速度并不是同步出現(xiàn)，而是依髖、膝、踝，肩，肘，腕的順序依次出現(xiàn)[27]。各關(guān)節(jié)的發(fā)力順序遵循了近側(cè)端→遠(yuǎn)側(cè)端的原理[14,24,27,58]；2)更低的出手高度和命中率[38,54]；3)前后方向上更大的重心位移[38]；4)更大的軀干后傾角[38]，這些因素造成了投籃動(dòng)作上的不穩(wěn)定。

6.3 投籃距離

投籃距離的變化將影響球的出手高度，出手角度和出手速度。投籃者為了達(dá)到新的任務(wù)要求，必須重新組織協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)[53]，以產(chǎn)生更大的出手速度[48,49]。投籃距離的改變也會(huì)影響球的出手高度和出手角度。隨著投籃距離的增加，起跳高度會(huì)降低，進(jìn)而引起出手高度降低[48,50]。出手時(shí)機(jī)出現(xiàn)得更早[32]，肩關(guān)節(jié)的屈角減少[33,48]。針對(duì)出手角度減少，出手速度需求增加的情況[48,49]，可采取以下措施：1)增加肩關(guān)節(jié)[33,48,49]、肘關(guān)節(jié)[48,49]、腕關(guān)節(jié)[20,53]的角速度；2)增加身體重心往籃圈方向的速度[49,53]和位移[32,48,53]；3)增加肩關(guān)節(jié)[33]、肘關(guān)節(jié)[31,53]、腕關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)幅度[31,33,50]。一些研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)投籃距離增加時(shí)：1)出現(xiàn)更大的軀干前傾角[33]；2)更大的發(fā)力[49]；3)手對(duì)球的用力幅度增加[20]；4)增加了下肢發(fā)力的比例[32]。投籃距離增加時(shí)，通過(guò)身體各環(huán)節(jié)的重新協(xié)調(diào)組織，使出手高度，出手角度，出手速度發(fā)生改變，這是影響投籃準(zhǔn)確性降低的主要變量[53]。

6.4 疲勞影響

疲勞會(huì)影響動(dòng)作表現(xiàn)[34]。由運(yùn)動(dòng)引起的疲勞可分為外周疲勞(力量輸出能力下降)和中樞疲勞(肌肉神經(jīng)活動(dòng)減弱)，疲勞使得運(yùn)動(dòng)員不能繼續(xù)有效完成同樣的運(yùn)動(dòng)任務(wù)。目前，疲勞對(duì)跳投的影響機(jī)制仍然不清楚[54]。

Tsai等(2006)發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后，投籃時(shí)肘關(guān)節(jié)，腕關(guān)節(jié)，髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的角速度減低了，而膝關(guān)節(jié)的角速度反而增加了，表明在其它關(guān)節(jié)角速度下降的情況下，膝關(guān)節(jié)不得不增加角速度來(lái)保持總的起跳功率不下降[72]。同時(shí)，從起跳到球出手這個(gè)階段的時(shí)間也減少了，意味著膝關(guān)節(jié)-肘關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)方式也發(fā)生變化[72]。疲勞并沒(méi)有引起罰球過(guò)程中(分別選取了5個(gè)時(shí)間點(diǎn)：球出手前的15 ms,10 ms,5 ms,球出手時(shí)，球出手后5 ms)各關(guān)節(jié)角度的顯著性變化[73]。臥推引起的疲勞會(huì)顯著地降低不同距離的投籃命中率，而翻腕引起的疲勞則沒(méi)有[26]。對(duì)縱跳的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)縱跳起主要作用的肌群疲勞時(shí)，有更多的協(xié)同肌參與運(yùn)動(dòng)[59]。這個(gè)結(jié)果提示，當(dāng)對(duì)跳投起主要作用的肌肉(下肢涉及起跳，上肢涉及球的出手)疲勞時(shí)，將可能導(dǎo)致投籃準(zhǔn)確性的下降。

6.5 防守干擾

在籃球比賽中，投籃者經(jīng)常會(huì)面對(duì)一個(gè)或多個(gè)防守者。對(duì)NBA比賽的統(tǒng)計(jì)顯示，有74%的投籃是在防守干擾的情況下進(jìn)行(除跳投，還包括其它形式的投籃)，26%是沒(méi)被干擾的投籃[1]。前者命中率為36%，后者命中率為68%，其差距非常顯著[1]。事實(shí)上，任何程度的干擾都會(huì)影響投籃命中率[1]。

當(dāng)面對(duì)防守時(shí)，投籃者通常會(huì)采用：1)更大的出手角度；2)更大幅度的肘關(guān)節(jié)伸展；3)更大的肩關(guān)節(jié)屈曲；4)更低的起跳高度；5)更低的出手高度[54]。有研究發(fā)現(xiàn)，在有防守的情況下，投籃者除了采用更大的出手角度和更大的肩關(guān)節(jié)屈角外，還會(huì)采用更快地起跳，更快地出手，在球開(kāi)始上升時(shí)采用更直立的身體姿態(tài)，但實(shí)際起跳高度和出手高度與無(wú)防守的情況比，未出現(xiàn)顯著性差異[60]。下肢股直肌在防守干擾的情況下起跳時(shí)募集肌肉數(shù)量更多[14]，可能有利于更快地起跳。采用更直立的身體姿態(tài)是為了給球一個(gè)更高的初始高度和更穩(wěn)定的支撐[60]，但如果考慮到球與防守者的水平距離，這是否是最佳策略值得討論。因?yàn)榍蚺c防守者的水平距離越大，免遭封蓋的可能性就越小[17]。而后撤步后仰跳投能最大限度地拉開(kāi)與防守者的水平距離，是免遭防守封蓋的優(yōu)選策略[17]。隨著投籃技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的投籃者傾向于采用后仰跳投技術(shù)來(lái)擺脫防守，如NBA球星喬丹和科比就是最典型的代表，當(dāng)然，軀干的后仰會(huì)影響到投籃的穩(wěn)定性[42]和球的出手高度[61]，因此需要投籃者更好的身體控制能力。現(xiàn)代籃球也更強(qiáng)調(diào)投籃的攻擊性和主動(dòng)性，如貼身投籃和時(shí)間差投籃等[10]。貼身投籃是以軀干、肩、臂等部位貼靠的力量與有力的起跳相結(jié)合，使對(duì)手難以做出相應(yīng)的防守動(dòng)作[10]；時(shí)間差投籃的策略則是通過(guò)假動(dòng)作誘使對(duì)手失去有效防守位置和防守時(shí)機(jī)[10]。

投籃者在面對(duì)防守者的防守時(shí)，通過(guò)上肢關(guān)節(jié)的角度變化，下肢用力的變化和身體姿態(tài)的調(diào)整，假動(dòng)作等，試圖獲得更快的投籃動(dòng)作，更高的出手高度，拉開(kāi)與防守者的距離而擺脫防守者的蓋帽，使防守者失去有利時(shí)機(jī)和位置，從而保持投籃的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

6.6 投籃前的動(dòng)作和行為

籃球運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)開(kāi)放性的、動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，在比賽中的投籃還需與運(yùn)球，傳接球等技術(shù)結(jié)合。比賽時(shí)，除原地跳投外，還有接球急停跳投和運(yùn)球急停跳投[10]。有研究發(fā)現(xiàn)，投籃與其他技術(shù)和身體動(dòng)作的銜接會(huì)影響投籃效果[54,63]。

投籃之前的接傳球、空切、搶進(jìn)攻籃板等動(dòng)作會(huì)降低投籃效能[54]。投籃之前的身體移動(dòng)、假動(dòng)作、停球方式等也都可能影響到投籃的節(jié)奏和身體重心的控制，從而影響投籃效果。Southard和Miracle (1993)報(bào)道，當(dāng)正常的投籃時(shí)機(jī)和節(jié)奏被改變時(shí)，罰籃的準(zhǔn)確性會(huì)下降，他在正式罰籃前分別進(jìn)行了4種不同的干預(yù)：1)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)罰籃；2)完成同樣的預(yù)罰籃，但總的時(shí)間減半；3)完成同樣的預(yù)罰籃，總的時(shí)間翻倍；4)完成同樣的預(yù)罰籃，總的時(shí)間相同，但各動(dòng)作階段的相對(duì)時(shí)間改變。研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)罰籃的相對(duì)時(shí)間改變(動(dòng)作節(jié)奏變化)比預(yù)罰籃總的時(shí)間的改變對(duì)罰籃結(jié)果的影響更大[63]，說(shuō)明之前動(dòng)作的節(jié)奏對(duì)投籃的動(dòng)作節(jié)奏可能產(chǎn)生影響。

6.7 視域干擾

籃球是一項(xiàng)動(dòng)態(tài)性的運(yùn)動(dòng)，在比賽攻防過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員需要對(duì)自己動(dòng)作和行為不斷地做出調(diào)整或改變。因此，防守的變化，運(yùn)動(dòng)員在場(chǎng)上的移動(dòng)，投籃之前其它動(dòng)作的銜接等賽場(chǎng)情形的改變，會(huì)使運(yùn)動(dòng)員的視野范圍產(chǎn)生變化[54]。當(dāng)所接收到的視覺(jué)信息隨著比賽情形而改變時(shí)，可能會(huì)影響運(yùn)動(dòng)員的投籃效果[55,57]。例如Oudejans等(2002)報(bào)道，視覺(jué)信息的干擾會(huì)導(dǎo)致投籃命中率的下降，特別是視覺(jué)干擾信息出現(xiàn)在投籃動(dòng)作的后階段時(shí)[55]。Ripoll 等(1986)也發(fā)現(xiàn)，有經(jīng)驗(yàn)的投籃者相對(duì)于投籃新手，能更快地將視覺(jué)注意力集中在籃圈上，因此認(rèn)為，這樣的策略能使有經(jīng)驗(yàn)的投籃者有更多的時(shí)間選擇與投籃相關(guān)的控制參量[57]。Viggiano(2014)發(fā)現(xiàn)，投籃者前面如果站一位運(yùn)動(dòng)員(不會(huì)碰到投籃者和球)，會(huì)引起投籃者的起跳方向和球入籃時(shí)的方向偏向于該運(yùn)動(dòng)員站位的對(duì)側(cè)方向[74]。以上研究表明，投籃之前和投籃時(shí)的視域?qū)ν痘@效果有較大影響。

7 總結(jié)

影響投籃命中的直接因素是入射角，球入籃時(shí)的前后偏離程度和左右偏離程度。對(duì)跳投時(shí)球的飛行軌跡的分析表明，更高的出手高度，更大的出手角度和更低的出手速度加后旋能增加跳投的成功率。更大的出手角度可產(chǎn)生更大的入射角，使球可通過(guò)的籃圈面積更大，從而更易投中。更高的出手高度可減少球在垂直方向上的飛行距離，從而可用更小的出手速度，因而減少了出手時(shí)的力量要求。更小的出手速度可使動(dòng)作更穩(wěn)定，從而提高命中率。球的后旋可減少球入籃時(shí)在水平方向上的速度。而出手時(shí)機(jī)對(duì)出手高度，出手速度和出手角度都有影響。減少球入籃時(shí)的前后偏離需要投籃者對(duì)距離有較準(zhǔn)確的視覺(jué)判斷和肌肉本體感覺(jué)能力。球入籃時(shí)的左右偏離則與出手左右偏角，球的側(cè)旋以及視覺(jué)干擾有關(guān)?？刂浦馔庹菇牵鍪謺r(shí)掌對(duì)準(zhǔn)籃圈方向，主要以食指和中指撥動(dòng)控制球，能減少出手左右偏角和球的側(cè)旋。但影響投籃結(jié)果的出手狀態(tài)中，各變量間存在相互制約的關(guān)系，應(yīng)綜合分析，才能得出優(yōu)化的變量組合，以保證投籃的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。例如，投中與投失的比較中，尚未發(fā)現(xiàn)出手高度，出手速度，出手角度以及關(guān)節(jié)的角度(肘關(guān)節(jié)例外)和角速度等存在顯著性差異，但在身體姿勢(shì)的穩(wěn)定和平衡能力，球的后旋頻率，出手速度與最小出手速度的差值以及肘-腕關(guān)節(jié)間的協(xié)調(diào)關(guān)系變異值存在顯著差異。

身體環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)特征主要涉及：1)關(guān)節(jié)的屈伸、旋轉(zhuǎn)；2)持球時(shí)及整個(gè)投籃過(guò)程中身體環(huán)節(jié)位置和姿態(tài)要求；3)身體重心的穩(wěn)定和平衡；4)各關(guān)節(jié)和環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)以及在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的變異大小和變異功能。感知覺(jué)特征主要涉及視覺(jué)，本體感覺(jué)等感知覺(jué)對(duì)球的位置，力量和速度等因素的感知和反饋調(diào)節(jié)能力。

水平高、命中率高的投手表現(xiàn)在：1)投籃時(shí)出手速度更接近最小出手速度；2)球出手時(shí)有更大的屈腕幅度；3)球出手瞬間肘關(guān)節(jié)伸展更充分；4)出手時(shí)有更大的肩屈角；5)持球時(shí)肘外展角小，投籃臂與籃圈的方向能近似保持在同一平面內(nèi)；6)球產(chǎn)生后旋且旋轉(zhuǎn)頻率更快；7)身體的穩(wěn)定和平衡能力更強(qiáng)；8)對(duì)空間位置感知以及對(duì)球的用力感知能力更好；9)投籃時(shí)能更快地將視覺(jué)注意力集中在籃圈上；10)在選擇合適的投籃控制參量方面更具穩(wěn)定性；11)能量更節(jié)省化；12)上肢能釋放更多的自由度；13)肘腕關(guān)節(jié)耦合機(jī)制更穩(wěn)定；14)關(guān)節(jié)空間變異更??；15)補(bǔ)償性控制能力更強(qiáng)。

比賽時(shí)，投籃距離、防守、疲勞等各種外部約束條件對(duì)跳投命中率及其動(dòng)作模式的影響，表明了投籃這一重要技能在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中的復(fù)雜性。

8 研究展望

前人的研究大部分著重對(duì)投籃時(shí)髖、膝、踝，肩、肘、腕等關(guān)節(jié)在矢狀面內(nèi)的屈伸運(yùn)動(dòng)。但可能是測(cè)試方法和測(cè)試儀器精確度等局限，對(duì)上肢關(guān)節(jié)在額狀面的內(nèi)收、外展，以及關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)方面的研究還較少；對(duì)手掌、手指等末端環(huán)節(jié)與球的動(dòng)態(tài)控制關(guān)系，從感知覺(jué)的角度進(jìn)行了探索，但具體的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)控制參數(shù)仍缺乏實(shí)證，手掌和手指對(duì)球的控制，不僅僅是簡(jiǎn)單的屈伸，還涉及肢體環(huán)節(jié)的旋轉(zhuǎn)、內(nèi)收外展，是一個(gè)多自由度的、復(fù)合的、動(dòng)態(tài)變化的運(yùn)動(dòng)。手掌和手指的運(yùn)動(dòng)對(duì)球起最直接、最重要的影響，未來(lái)的研究還需更精細(xì)化和定量化。

對(duì)出手時(shí)機(jī)的研究仍存在爭(zhēng)議，由于各因素之間存在相互制約的關(guān)系，僅分析出手時(shí)機(jī)與某一單因素的關(guān)系并不全面，綜合多個(gè)因素分析，才能得出更合理的解釋。

投籃過(guò)程中，關(guān)于肘正指和肘外展的問(wèn)題，大部分研究者認(rèn)同肘正指。但在實(shí)際投籃中并不能做到完全意義上的肘正指，持球時(shí)一般有一定的肘外展角，既能保證肩關(guān)節(jié)不過(guò)度緊張，又能使上肢各關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)接近在同一個(gè)平面內(nèi)的持球姿態(tài)，但其肘外展角多少為宜，是否具有個(gè)體的差異等問(wèn)題，仍需實(shí)證研究。

關(guān)于投籃動(dòng)作協(xié)調(diào)和變異機(jī)制，目前研究比較少，且僅局限于上肢各關(guān)節(jié)的分析，投籃時(shí)身體各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)和變異機(jī)制能揭示更深層，整體的運(yùn)動(dòng)特征，是今后值得關(guān)注的問(wèn)題。

關(guān)于投籃時(shí)身體穩(wěn)定和平衡能力的研究，雖然不同的研究得出的結(jié)論一致，但所采用的測(cè)試方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)不同，其結(jié)果是否具有可比性，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。另外，投籃所需的穩(wěn)定和平衡能力，在實(shí)際訓(xùn)練中怎樣去提高等問(wèn)題也需進(jìn)一步探索。

對(duì)有防守干擾情況下的跳投的研究還很少，不同研究對(duì)軀干姿態(tài)變化的分析并不一致，今后的研究還需結(jié)合真實(shí)比賽場(chǎng)上的投籃動(dòng)作和個(gè)體差異進(jìn)行綜合分析。

疲勞對(duì)跳投的影響機(jī)制仍然不清楚。

目前還缺乏對(duì)在真實(shí)比賽條件下和非比賽條件下跳投的動(dòng)作特征差異的研究，比賽條件下的投籃，除了文獻(xiàn)中提到的防守，視域，疲勞等因素的干擾外，還會(huì)受進(jìn)攻時(shí)間的限制，賽場(chǎng)氣氛，壓力，自信心，領(lǐng)導(dǎo)力，自尊，焦慮，競(jìng)爭(zhēng)(欲望)，專注度等變量的影響。這些都值得今后的研究關(guān)注。

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Research Progress of Motion Characteristics of Basketball Shooting

YANG Zong-qing,MI Jing,LIU Hui

Taking jump shot and free throw as the research objects,this paper makes a systematic review on the movement characteristics of jump shot and free throw based on the scientific literatures which are presented in four sections：1)the technologies of data collecting of shooting movement;2)the release conditions affecting the shooting results;3)the motion feature of segments of body and the perceptual characteristics；4)all kind of constraint conditions affecting on the shooting.The purpose of this study was to provide players and coachers with the critical components of shooting as well as to clear up the skeleton of previous studies about shooting for further researchs.It revealed that：1)The interaction of these multiple variables of release conditions affecting shooting results require us to take a comprehensive consideration of them to get association of the variables to be optimized；2)there are some differences of movement characteristics between successful and unsuccessful shots；3)elite basketball players were more excellent in some movement characteristics and perceptual characteristics when shooting；4)all kind of constraint conditions affected the control of body stability,the movement patterns,and the stability of shooting,thus lead to the poor hit ratio of shooting.

basketball;shooting;jumpshot;freethrow;motioncharacteristics;releaseconditions

1000-677X(2016)01-0079-12

10.16469/j.css.201601009

2015-09-28；

2015-12-25

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)北京體育大學(xué)自主科研課題(2015BS008)。

楊宗青(1978-)，男，湖南武岡人，講師，在讀博士研究生，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)與控制，E-mail：yangzongqing2008@163.com；米靖(1970-)，男，回族，山東泰安人，教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)榍嗌倌暧?xùn)練，Tel：(010)62989537，E-mai：taishanmijing@126.com；劉卉(1972-)，女，天津人，教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生物力學(xué)， E-mail：liuhuibupe@163.com。

北京體育大學(xué)，北京 100084 Beijing Sport University，Beijing 100084,China.

G841

A