賽艇技術(shù)研究進展

徐開勝, 徐開娟

(1.上海體育學院 體育教育訓練學院,上海 200438; 2.上海體育學院 體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院,上海 200438)

賽艇技術(shù)研究進展

徐開勝1, 徐開娟2

(1.上海體育學院 體育教育訓練學院,上海 200438; 2.上海體育學院 體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院,上海 200438)

采用文獻資料法,以時間為序?qū)愅н\動的基本原理解構(gòu)、實船測試系統(tǒng)研發(fā)應用和賽艇技術(shù)(能力)的診斷與評價三大熱點研究內(nèi)容集群進行梳理。結(jié)果顯示:拉力是賽艇的主要動力,升力僅在拉槳后半段的較短時間段作為賽艇驅(qū)動力,對驅(qū)動力的測量和駕馭研究缺乏,這可能會成為賽艇技術(shù)實現(xiàn)跨越發(fā)展的突破口;實船測試系統(tǒng)在技術(shù)測試中居絕對主導地位,但其可操控性并不理想,難以實現(xiàn)隨時隨地監(jiān)測,故研發(fā)操作簡易的實船測試儀器具有非常重要的現(xiàn)實意義;賽艇技術(shù)的生物力學模型搭建、診斷和評價體系構(gòu)建,是當前賽艇技術(shù)研究的熱點和難點,需要運用多學科知識解決。

賽艇技術(shù); 驅(qū)動力; 實船測試; 技術(shù)診斷與評價; 研究進展

Author’s address 1. School of Physical Education and Training, Shanghai University of Sport,Shanghai 200438, China; 2. Institute of Sports Industry,Shanghai University of Sport,Shanghai 200438, China

賽艇是奧運會、亞運會、全運會的正式比賽項目,也是國家體育總局“119工程”的重點“潛優(yōu)勢項目”。從競技能力主導因素看,雖然賽艇屬于體能類主導競速類項目,但是由于運動員與槳之間、槳與船體之間的鏈接關(guān)系,以及船體在水中劃行受流體力學的作用,既增加了賽艇運動的復雜性,也使其技術(shù)能力表現(xiàn)出與跑、游、騎、滑等其他競速類項目較大差異的專項化特征。德國著名賽艇專家Hartmann曾說過:“如果沒有賽艇技術(shù),超乎常人的身體能力和完美的身體形態(tài)也毫無用處。”運動技術(shù)是將身體素質(zhì)、體能轉(zhuǎn)化為專項能力的載體。在運動員身體機能未出現(xiàn)可預見性的大幅度提高的情況下,專項運動水平的提高主要取決于技術(shù)的不斷改進和完善。

我國的賽艇訓練在經(jīng)歷了重體能輕技術(shù)、重身體姿態(tài)和生理功能輕運動感覺的發(fā)展階段之后,逐步回歸到體能與技術(shù)并重的道路上。人們對賽艇技術(shù)的研究和探討持續(xù)不斷,有共識,也有爭論和疑問。本文擬通過檢索中國知網(wǎng)、維普中文期刊、Ebsco數(shù)據(jù)庫、國外賽艇專家的個人網(wǎng)站,篩選出有關(guān)賽艇技術(shù)研究的中文文獻91篇(表1),外文文獻63篇。通過對這些現(xiàn)有成果的分析,發(fā)現(xiàn)賽艇技術(shù)研究相關(guān)內(nèi)容主要集中在3個方面:賽艇技術(shù)的基本原理解構(gòu)；實船測試系統(tǒng)研發(fā)及應用；賽艇技術(shù)(能力)的診斷與評價。本文擬對這些研究熱點進行總結(jié)梳理,以期為推動賽艇技術(shù)的科學研究提供參考。

表1 國內(nèi)賽艇技術(shù)研究成果統(tǒng)計(1961—2016年)

1 賽艇技術(shù)的基本原理解構(gòu)

賽艇運動是人—船—槳系統(tǒng)在槳葉的推動下向前運動的水上運動項目。其速度由槳葉的推進功率和效率決定,而槳葉的推進效率取決于賽艇技術(shù),故在對賽艇技術(shù)原理進行解構(gòu)前,有必要先對賽艇驅(qū)動力進行分析。

1.1 賽艇的驅(qū)動力 從賽艇項目開設以來,拉力即被認為是賽艇前進的主要推動力。對此,人們毫不懷疑。因此,研究重心不在于探討拉力是不是主要推動力的問題上,而是在于如何提高力的做功效率、能力和方法上。拉力在槳與船體垂直時刻最大,對艇的推進效率最高。拉力與相對速度的平方成正比,船艇阻力與船速的平方成正比,阻力做功與船速的立方成正比[1]。同一條船艇、同樣的運動員以不同的速度通過相同的距離,勻速運動時受到的阻力最小(假設不同速度下的阻力系數(shù)相同);因此,應通過保持艇速穩(wěn)定減少動力損失。實踐中,除了肉眼觀察船艇行進的流暢性之外,借鑒實船測試引入很多觀測指標,如艇速標準差、船艇加速度(正加、負加)、質(zhì)心穩(wěn)定性、動力消失速率等[2-5]。

賽艇器材的幾何學特征決定了在人—槳—艇整體運動過程中必須間歇性地產(chǎn)生推動力,推動船艇節(jié)律性前進。槳手在滑座上移動時,人體質(zhì)心動量變化產(chǎn)生的力在回槳和拉槳2個階段都會各自交替產(chǎn)生動力和阻力,拉槳前期產(chǎn)生阻力,后期產(chǎn)生動力,回槳時則相反。黃勝初等[6]用SF2船速槳頻測量儀采集賽艇水上劃槳動力學參數(shù),依據(jù)動量原理建立賽艇運動技術(shù)模式及動力學數(shù)學模型,并用影片解析法進行檢驗校正。賽艇動力模型的建立具有一定的創(chuàng)新意義,但存在兩大致命缺陷:①在一個劃槳周期中,艇速的上升和下降交替,人體質(zhì)心移動的慣性力未被考慮其中,而這個力對賽艇速度產(chǎn)生極大的正、負影響;②動力方程只對拉槳和槳葉出水2個階段進行描述,缺少回槳階段的動力學分析。即承認在人—船—槳共同組成的整體質(zhì)點系中外力始終變化存在,且對方程的科學性產(chǎn)生影響,選擇將其模糊化處理,致使無法解釋回槳階段賽的加速現(xiàn)象。此后,黃勝初[7]借用“系統(tǒng)內(nèi)力均衡”和“系統(tǒng)內(nèi)力轉(zhuǎn)移”理論,將回槳期間的加速原因歸為系統(tǒng)內(nèi)力在系統(tǒng)內(nèi)部各物體之間的轉(zhuǎn)移傳遞,并且認為這種傳遞并未影響人—船—槳系統(tǒng)的總動量,只是由于人體在滑軌上移動所產(chǎn)生的沖量轉(zhuǎn)移到艇上,使艇運動速度增快或減慢。后期的研究發(fā)現(xiàn),該研究忽略了一個很重要的力,即升力。實際上,早期研究已推測出流體力學中的升力或許對艇速產(chǎn)生顯著作用,但都是通過現(xiàn)象推論,而不是直接測量所得。還有一些學者認為:在拉槳第1階段的正向滑動過程中,船艇前進的動力是槳葉產(chǎn)生的推進升力。

從運動控制的生物力學視角對升力作為賽艇動力的原理進行分析發(fā)現(xiàn):在回槳階段,當產(chǎn)生升力的物理長軸與水流的運動方向呈適當?shù)难鼋菚r,在槳葉的一側(cè)產(chǎn)生升力,升力在前進方向的分力成為賽艇的主要動力來源[8]。這很好地補充了黃勝初團隊的賽艇動力學方程。雖然理論上確定升力在槳葉滑動的某個時刻產(chǎn)生賽艇動力,但是在實際測量和評價中,經(jīng)常忽略不計,原因是升力本身不易測量。因此,人們經(jīng)常采用“合力”分析賽艇動力,即包含所有力在內(nèi),又不需要將每個力單獨測試出來,在某些研究中還是比較實用的。賽艇運動員可以通過增加槳葉表面積、增大抓水角度、優(yōu)化抓水時間的方式,獲得更穩(wěn)定的水上支撐[9]。

關(guān)于賽艇動力目前已達成共識:拉力是船艇前進的最主要動力,升力在劃槳過程的某個階段(1993年之前認為在拉槳階段;1993年之后認為在回槳階段)作為船艇動力。但是,對升力的測量和利用研究不多見,這或許會成為以后賽艇研究的一個突破口。

1.2 賽艇的劃槳技術(shù)原理 (1)一般將劃槳周期分為槳葉入水、劃槳、槳葉出水、回槳(還有2種提法:一是提槳、拉槳、按槳和推槳;二是前轉(zhuǎn)換、后轉(zhuǎn)換、拉槳、推槳)4個技術(shù)階段。從運動大周期劃分,也可將劃槳周期簡單分為水中拉槳和空中回槳2個階段。拉槳階段是槳葉在水中用力驅(qū)動艇前進的過程?；貥A段指的是槳葉出水后,運動員從拉槳用力狀態(tài)恢復至下一個抓水動作的過程。抓水是槳葉入水的過程,是回槳階段與拉槳階段之間的銜接[9]?！俺鏊敝笜~離開水面,一般將前轉(zhuǎn)槳入水和后按槳出水看作是技術(shù)動作的轉(zhuǎn)換階段。

(2)在周期階段劃分的基礎(chǔ)上,根據(jù)賽艇技術(shù)的用力特征將世界范圍的賽艇技術(shù)類型進行對比分析,具體參照韓煒等[10]和楊銀兒[11]的研究。從運動生物力學視角,通過運動影像解析可將賽艇動作分為四大技術(shù)鏈,即劃槳啟動的下肢技術(shù)鏈、節(jié)奏控制的軀干技術(shù)鏈、上肢技術(shù)鏈和劃槳技術(shù)鏈[12]。

(3)對各技術(shù)階段的技術(shù)細節(jié)進行量化研究。如技術(shù)階段的轉(zhuǎn)換、人體重心移動的理想狀態(tài)、腿和手臂的發(fā)力特征、手腳配合的時機掌握[13];槳葉的移動軌跡、槳力曲線、劃槳技術(shù)與舟艇速度關(guān)系研究[5];基于力學分析的劃槳用力結(jié)構(gòu)公式、人與艇相對運動的力學方程等。以上研究很好地闡釋了人與艇的互動理論與規(guī)律。遺憾的是,這些研究是從理論上進行推論和演算,未能與槳葉的推進效率相結(jié)合。鄭偉濤[14]對影響賽艇槳葉推進效率多項參數(shù)進行了全面地數(shù)值模擬和實驗研究,很好地解決了理論與實踐相脫節(jié)的問題;鄒克寧等[15]從槳頻、槳葉深度、劃槳幅度等指標入手,研究其對槳葉推進性能的影響,為以后賽艇技術(shù)診斷和評估體系構(gòu)建做出了有益嘗試。

綜上,根據(jù)研究對象的差異,對賽艇技術(shù)原理的探討大致可分為2種:一是從宏觀意義上的描述,如拉槳階段的動作特征、用力順序等;二是對具體某一個技術(shù)細節(jié)的深入挖掘,如槳葉的深度、劃槳幅度、轉(zhuǎn)槳角度等。

2 賽艇技術(shù)的實船測試

2.1 實船測試系統(tǒng)的研發(fā)與應用 運用實船測試對賽艇技術(shù)進行分析和評價被認為是賽艇技術(shù)研究最理想的方法(雖有研究[16]表明conceptII測功儀與實船測試結(jié)果非常相近)。它能識別限制賽艇成績提高的因素,使技術(shù)能向積極的方面改進。信息的反饋還能幫助教練員和運動員探索高效的技術(shù)模式。

德國是世界上最早進行實船動力學儀器研發(fā)和應用的國家,但由于其大部分先進技術(shù)對外保密,故其他國家并未得到很多借鑒。目前,國外相對成熟的賽艇技術(shù)測試系統(tǒng)有Powerline、Varely、Weba和MMS2000,主要集中在手柄力量的各項指標測試。在國內(nèi),武漢體育學院、中國科學院合肥物理智能機械研究所、清華大學等先后自行研制了類似的測試系統(tǒng),并將其應用到了國家賽艇、皮劃艇隊技術(shù)診斷當中。從信息反饋看,中科院的實船測試系統(tǒng)所獲得的評價相對較高。

盧德明等[17]最早將多項運動學和動力學參數(shù)相結(jié)合,研發(fā)了賽艇技術(shù)多參數(shù)實船測試系統(tǒng),但局限于當時國內(nèi)計算機和其他數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件的落后,該系統(tǒng)未得到專業(yè)賽艇隊認可。鄭偉濤團隊[18-20]依據(jù)賽艇項目特征,從人、船、槳、水4個不同視角對動力產(chǎn)生與保護、拉槳和回槳階段的技術(shù)異同進行全方位理論探討和實踐跟進,研發(fā)成功賽艇運動技術(shù)的實船測試系統(tǒng),并在賽艇、皮劃艇國家隊、省隊得到推廣使用。付永吉等[21]嘗試運用GPS(Global positioning system)分析賽艇技術(shù),但由于GPS采樣頻率較低(最高精碼精度為10 m),在描述宏觀速度方面勉強可用,但測量船艇的瞬時速度時精準度不高,達不到技術(shù)分析的要求,因而未受到重視。

實船測試系統(tǒng)被廣泛應用于賽艇技術(shù)測試的各個環(huán)節(jié),如劃槳力量的監(jiān)測[22-23]、槳力指標參數(shù)的測量、運動技術(shù)的診斷與評價[24]、多人配艇[25]等研究中。另外,機械工程方面的知識、攝像技術(shù)的應用都為賽艇成績的提高做出了巨大的貢獻;但是這個促進過程也受到一定的限制,即在測量瞬時艇速過程中不能精確量化個體和團體技術(shù)的各個細節(jié)因素。這在一定程度上妨礙了教練員在艇速和技術(shù)之間建立明確的聯(lián)系[26]。

2.2 槳頻、劃槳節(jié)奏與節(jié)奏策略 運動員每分鐘的劃槳次數(shù)稱為槳頻(槳/min)。每一個劃槳周期,都可以籠統(tǒng)地分為拉槳和推(回)槳2個階段。一槳周期中推槳時間和拉槳時間的比值,被稱為“推拉比”“劃槳節(jié)奏”或“拉槳節(jié)奏”?！皠潣?jié)奏”隨槳頻的變化而變化,并在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。通常把槳頻視為最重要、最基礎(chǔ)的賽艇技戰(zhàn)術(shù)研究起點。“節(jié)奏策略”是指運動過程中機體有意識或無意識地對能量代謝或功率輸出的調(diào)控模式?！肮?jié)奏策略”與“劃槳節(jié)奏”的有效配合是取得好成績的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

運用現(xiàn)代高科技手段建立賽艇中、低槳頻與高槳頻之間的對應關(guān)系是近年來賽艇領(lǐng)域的一項重要科技成果。該成果可以間接監(jiān)測中、低槳頻的訓練質(zhì)量,從縱向上對同一名運動員不同槳頻下的技術(shù)效果進行比較和評價,也可以階段性評價運動員劃船技術(shù)的變化,對賽艇訓練意義重大。高槳頻保持能力一直被看作是考量運動員技術(shù)能力的一個重要指標。不同槳頻的組合也是賽艇戰(zhàn)術(shù)展開的最簡易方法。對訓練負荷的安排、氧利用能力的練習(低、中、高槳頻)、劃槳技術(shù)的鞏固等均需要槳頻這一指標調(diào)控。起航、轉(zhuǎn)航、途中、沖刺等不同階段槳頻不同,起航槳頻最高,轉(zhuǎn)航和沖刺居中,途中劃最低。運動員體能、技術(shù)差異最終在技術(shù)能力上體現(xiàn)。運動員最有效槳頻因人而異,尤其是在多人艇項目中,如何將不同槳手的組合優(yōu)勢發(fā)揮到極致,對共同槳頻的選用尤為關(guān)鍵。

槳頻與艇速呈高度相關(guān),可用回歸方程預測賽艇槳頻和成績。在一定范圍內(nèi),槳頻與拉槳時間、回槳時間和拉推比呈負相關(guān),與拉槳時間在劃槳周期當中所占的比例呈正相關(guān)。隨著槳頻的增加,劃槳周期中的拉槳和回槳時間都會減少,但是回槳階段的時間減少比例會更高。轉(zhuǎn)槳角度和拉槳幅度呈減少趨勢,拉槳力量下降。最大正、負加速度絕對值均有所增加,但負加速度的持續(xù)時間和在整個劃槳周期中所占比例均降低[27-28]。低槳頻下劃槳節(jié)奏的變化幅度為30%～40%,高槳頻下劃槳節(jié)奏的浮動范圍上升到50%～60%[16]。從賽艇功率的分布特征看,“船速波動功率比”隨槳頻的升高呈顯著性降低(P<0.0001),而平均船速、平均功率和“槳葉推進功率比”隨槳頻的升高而升高(P<0.0001),槳頻與上述4個指標均值均呈顯著性線性關(guān)系(P<0.05)[29]。因此,在高槳頻練習時,應保證每一槳的劃船效果。賽艇競速的最直接指標是艇速,高槳頻并不意味著高艇速,但高艇速必須達到一定的槳頻。槳頻和每槳劃距是艇速的2個變量,兩者的組合決定艇速的變化[30]。即使槳頻與艇速呈無限正比關(guān)系,也需要考慮高槳頻帶來的體能消耗過快,以及全程體力分配問題。而且,高槳頻對技術(shù)動作的規(guī)范、經(jīng)濟、科學性帶來很大挑戰(zhàn)[31]。因此,運動員追求的是符合個人或團隊整體需要的最優(yōu)槳頻以確保艇速的平均值達到最大。當然,最理想的是能持續(xù)保持高槳頻和高穩(wěn)艇速。

為追求動作技術(shù)的穩(wěn)定和協(xié)調(diào),保持重心平穩(wěn)移動,通常要求快速拉槳,勻速回槳,拉槳用力而回槳時放松。運用統(tǒng)計學方法研究推拉比與最佳船速的關(guān)系后發(fā)現(xiàn),當推拉比為2時,可以獲得最佳船艇前進速度。然而,實船測試所呈現(xiàn)的推拉比范圍是0.9～1.7[29,31-33],遠低于2。原因可能是在進行統(tǒng)計學分析時,忽略了影響艇速各因素之間復雜關(guān)系的某個(些)方面。進一步將單人艇訓練與多人配艇訓練當中的技術(shù)差異進行比較研究發(fā)現(xiàn),2種訓練方式拉槳用力模式差異較大。多人配艇時,高槳頻拉槳節(jié)奏偏高,中低槳頻拉槳節(jié)奏偏低[34]。多人艇對所有槳手的回槳一致性要求非常高。在實際訓練中,為了保護賽艇動力,推拉比應保持在一定范圍內(nèi),不能隨意縮短推、拉槳時間,盲目提高槳頻[7]。Garland[35]對悉尼奧運會和賽艇世錦賽公開級賽艇運動員的節(jié)奏策略研究發(fā)現(xiàn),盡管不同性別運動員在比賽成績上存在顯著性差異,但是幾乎所有的運動員均采取了反“J”型拋物線型。運動訓練對賽艇運動員節(jié)奏策略的實施影響顯著[36]。不同訓練水平的賽艇運動員采取的節(jié)奏策略存在顯著性差異[37],訓練水平越高,運動員的節(jié)奏策略越呈現(xiàn)勻速化。不同級別運動員在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理機能、素質(zhì)水平以及比賽成績[38]方面存在較大差異,但是,并沒有研究成果證明運動員體能差異對節(jié)奏策略的選取產(chǎn)生顯著影響[39]。

目前對槳頻和節(jié)奏策略的研究主要集中在對高水平(奧運會、世錦賽、世界杯)比賽冠軍艇、優(yōu)秀艇[10,20-21,30,33-34]的分析上。研究的一般邏輯是將2 km賽程平均分成若干段,分析每段航程的槳頻和節(jié)奏特點。研究結(jié)論最終指向往往是運動員體能不足,技術(shù)不穩(wěn)定,劃槳效率低等方面。類似研究的問題在于:以槳頻為基礎(chǔ)指標的視頻分析僅能從純數(shù)據(jù)角度進行統(tǒng)計比較,而對問題出現(xiàn)的原因大多情況下依靠主觀臆測,缺乏實船測試數(shù)據(jù)的支持。由于研究對象的特殊性(頂級運動員),很難獲取其完整的技術(shù)和能力指標,因此在總結(jié)規(guī)律及解釋某些現(xiàn)象產(chǎn)生原因時不能從整體考量?？茖W證據(jù)的系統(tǒng)性缺陷致使研究結(jié)論的宏觀構(gòu)想較多,而深入的微觀層面分析較少。

3 賽艇技術(shù)的診斷與評價

賽艇是典型的動作周期性重復運動項目。運動員每一個劃槳動作的細微不同會在多次重復中被無限放大。因此,劃槳技術(shù)是決定賽艇成績的關(guān)鍵因素。對賽艇技術(shù)的優(yōu)劣進行診斷與評價是技術(shù)改進的基本前提。

3.1 賽艇技術(shù)診斷 良好的技術(shù)不僅表現(xiàn)在動作外形上,更重要的是體現(xiàn)在動作的內(nèi)在感覺上。正確的動作外形只能反映運動技術(shù)外在的合理性,而動作的“內(nèi)在力度”才是決定技術(shù)優(yōu)劣的關(guān)鍵。大多數(shù)“內(nèi)在力度”是人類肉眼無法識別的,必須借助一定的科學測試工具,運用正確的測試方法才能獲得。

3.1.1 研發(fā)賽艇技術(shù)智能診斷系統(tǒng) 科學家們花了很多年時間用于研發(fā)能準確測量和評價水上劃槳技術(shù)的器械,然后與教練員共同確定決定運動成績的主要指標,并將其整合成具有實際應用價值的模式,再用這種模式評估和優(yōu)化賽艇技術(shù)。

人們最初的設想是將智能計算機與賽艇技術(shù)相結(jié)合,用數(shù)據(jù)庫作為知識輸出的基礎(chǔ),建立賽艇技術(shù)專家診斷系統(tǒng),依靠數(shù)據(jù)庫的不斷更新和計算機的逐步升級達到可持續(xù)使用的效果[39],并在數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上搭建賽艇技術(shù)評價的理論模型[40]。胡一平等[41]認為,賽艇技術(shù)診斷專家系統(tǒng)(簡稱RTDS)未解決好知識獲取的瓶頸問題,因此對專家系統(tǒng)進行了改進,用人機智能(人機分工合作)代替完全的計算機智能,研制了一套賽艇技術(shù)診斷人機智能決策支持系統(tǒng)。之后,再沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)此方面的研究。

建立賽艇技術(shù)智能診斷系統(tǒng)的設想是伴隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)的流行而提出的。它的初衷是用計算機智能代替手工勞動,為技術(shù)診斷提供便利。但是,經(jīng)過多次嘗試后發(fā)現(xiàn),這種想法的實現(xiàn)似乎并不容易。無論是專家智能診斷體系、計算機智能診斷體系,還是介于二者之間半自動技術(shù)診斷體系都存在如何解決信息標準化的問題。系統(tǒng)的動態(tài)發(fā)展應以源源不斷的大量技術(shù)指標數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),需要定期對這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行更新和篩檢,這本身就是很困難的事情。再加上其他的非結(jié)構(gòu)性因素(風、水、溫度等)無法統(tǒng)一控制,系統(tǒng)本身的立足之本并不牢固,這或許也是專家診斷系統(tǒng)研發(fā)停滯的主要原因之一。而且,運動員運動等級的差異、劃槳類型的不同、槳位的不同導致在數(shù)據(jù)細分時困難很大。再加上智能診斷系統(tǒng)對研究樣本的質(zhì)量和數(shù)量都有嚴格要求,所以從系統(tǒng)誕生之時就不被看好。隨著科學技術(shù)的進步,建立智能診斷系統(tǒng)的硬件設施已經(jīng)具備,而缺少的是對樣本量技術(shù)測試的嚴格控制。具有普適性的智能診斷系統(tǒng)并不容易搭建,但是如果在某一固定水域,相似的外界環(huán)境,對足夠多的相同等級運動員進行技術(shù)測試(最好是測功儀),將所得結(jié)果進行歸一化處理,建立針對某類人群、某支隊伍或某一個人的智能診斷系統(tǒng)是比較現(xiàn)實的。

3.1.2 賽艇技術(shù)發(fā)力模式診斷 拉槳階段的發(fā)力特征是賽艇技術(shù)診斷研究的基礎(chǔ)內(nèi)容之一,也是考察運動員技術(shù)能力的有效途徑。盧德明等[4,42]運用賽艇多參數(shù)遙測分析系統(tǒng)配合IPL高速攝像對單人雙槳技術(shù)進行研究發(fā)現(xiàn):“平緩力型”技術(shù)動力學效率最高,其拉槳效率比“爆發(fā)力型”平均高6.72%?！皢畏逍汀焙糜凇半p峰型”,并建立了槳力有效沖量與平均艇速、艇速波動的關(guān)系式和槳葉入水角優(yōu)化的目標函數(shù)式。周秀華等[20]、曹景偉等[43]運用自行研制的測試系統(tǒng)對國家隊雙人單槳項目進行測試,認為多人艇、雙人艇的領(lǐng)槳手傾向于采用A型(強調(diào)拉槳開始階段發(fā)力),1號槳位傾向于B型(強調(diào)拉槳中段發(fā)力)劃槳技術(shù)。在不同槳頻下,槳力—時間曲線的類型一般不會發(fā)生變化,但是其外形會發(fā)生變化。不同槳頻下的槳力—時間曲線特征可作為訓練效果的評估依據(jù),低槳頻訓練必須保持合理的拉槳速度和力量。

實際上,專家針對哪一種用力模式最合理并未達成統(tǒng)一意見。如彼得施萬尼茨[44]和沃爾特羅恩[45]均贊同類型A,因為他們從流體力學、肌肉能量代謝、肌群協(xié)調(diào)發(fā)力等視角,通過實驗論證了平均船速與拉槳開始階段的槳力呈高度正相關(guān),而與拉槳結(jié)束階段槳力的增加并無明顯關(guān)聯(lián)。從世界范圍看,大多數(shù)國外優(yōu)秀運動員采用前A型發(fā)力模式。這種模式得到大多數(shù)賽艇生物力學專家和教練員的認可,這種發(fā)力模式的優(yōu)點主要有2個:一是力量傳遞從下肢大肌群開始到上肢小肌群結(jié)束,符合人體運動規(guī)律;二是可以更好地調(diào)動蹬腿和軀干力量,挖掘這兩大肌肉群的潛能。世界優(yōu)秀賽艇運動員下肢、軀干和上肢對劃槳力的貢獻率分別為46.40%、30.90%、22.7%,而這3個主要部位肌肉功能的使用率分別為75%、55%、95%[1],說明賽艇劃槳力量的潛力挖掘應為從軀干和下肢開始,上肢的使用率已經(jīng)達到95%,增長空間很小。盧德明等[42]、Stephen[46]傾向于類型B,原因是他們認為拉槳中段(70°～110°)運動員的平均做功效率最高,所產(chǎn)生的乳酸最少,有利于持續(xù)高強度運動。然而并未發(fā)現(xiàn)關(guān)于類型C的學術(shù)文獻,建議擁有強大上肢力量的運動員可以嘗試這種劃槳類型。需要說明的是:國內(nèi)外多數(shù)專家、教練員認為,沒有最好的劃槳技術(shù),只有最合適的劃槳技術(shù),技術(shù)類型的選擇因人而異,因槳位而異。

3.2 賽艇技術(shù)評價

3.2.1 賽艇技術(shù)評價內(nèi)容 在技術(shù)評價環(huán)節(jié),對拉槳階段各技術(shù)參數(shù)的探討遠多于回槳階段,這與賽艇技術(shù)研究的總體規(guī)律一致,這也說明對拉槳階段的重視程度遠遠大于回槳階段。實際上,高槳頻的潛力挖掘應從回槳階段開始。一個典型的診斷和評價過程包括拉槳力量峰值評估、拉槳長度、每槳做功、船速以及一些時間特征的變化等[23]。一般認為,拉槳階段應重視賽艇動力的產(chǎn)生,而回槳階段更加重視動力的保護。動力產(chǎn)生主要涉及的內(nèi)容有:入水激發(fā)速度、拉槳力量、拉槳速度、槳力峰值保持、拉槳幅度、船體加速度等。動力保護主要涉及內(nèi)容有回槳勻速、重心移動平穩(wěn)、腿與手臂的協(xié)調(diào)用力、不同運動員之間的動作一致性等[47-49]。

賽艇技術(shù)的液壓測試平臺讓陸上賽艇動作的模擬仿真成為現(xiàn)實,并且可以從力量、角度、功率等多項指標對賽艇專項力量進行拆解和評估。賽艇實船測試系統(tǒng)的應用讓同時監(jiān)測多名運動員技術(shù)細節(jié)成為現(xiàn)實,對加速度、槳力曲線、拉槳角度等技術(shù)指標的研究,可以即時對賽艇技術(shù)進行診斷評價,并在訓練中有針對性地進行練習和完善。生理學為賽艇運動提供能量,而生物力學決定賽艇運動中的能量利用問題。生物力學理論和方法的應用不僅可以對技術(shù)的優(yōu)劣進行診斷和分析,而且其反饋系統(tǒng)可以通過大腦的運動控制重心直接控制肌肉,通過控制大腦的運動單元實現(xiàn)實時的動作技術(shù)優(yōu)選。

高槳頻并不意味著高艇速,艇速的增加不完全依賴槳頻的升高,不能以犧牲槳幅為代價而無限追求高槳頻,也不能為了在高槳頻下保持劃槳幅度而過度前傾或后仰身體。在一定范圍內(nèi),上肢拉力隨著槳頻增加而增加,而下肢力量變化不大。國內(nèi)隊員的平均軀干傾斜度(104.10°)明顯高于國外運動員(100.55°),而且不同槳頻下的力量分配均明顯差于國外賽艇隊員[50]。借鑒國外優(yōu)秀運動員中高槳頻、高穩(wěn)速的劃法,并始終保證規(guī)范的劃槳技術(shù)動作和合理的劃槳節(jié)奏,利用不同層次單項群槳頻與劃距的回歸方程以及艇速與槳頻方程診斷劃槳技術(shù),將理想的槳頻與劃距搭配改進劃槳技術(shù)訓練[30]是很多學者經(jīng)過對比分析國內(nèi)外運動員技術(shù)特征達成的共識。

在拉槳階段,不同的槳頻對運動員肢體間協(xié)調(diào)方式并未產(chǎn)生影響,而在回槳階段,隨著槳頻升高,肌肉間的協(xié)調(diào)方式整合性提高。賽艇運動技術(shù)核心在于手腳配合協(xié)調(diào)發(fā)力,它的實現(xiàn)須建立在良好的軀干傳動基礎(chǔ)上,(手、腳)左右兩邊的力量—時間曲線應同步或相似,避免兩側(cè)力量不均造成的船體搖晃[51]。也有學者(McBride,Sanderson and Ellrott)比較推崇經(jīng)典位置的專門技術(shù)理論,通過實驗證明相同或類似的隊員組合到一起,并不一定成績最優(yōu)。東德賽艇生物力學專家Peter Schwanitz將生理學和生物力學作為一個整體進行研究,發(fā)現(xiàn)賽艇雙人單槳項目領(lǐng)槳手的拉槳時間早于跟槳手,拉槳的幅度大于跟槳手[23]。

3.2.2 賽艇技術(shù)(能力)評價體系構(gòu)建 賽艇技術(shù)動作在動態(tài)平衡狀態(tài)下完成周期重復。由于技術(shù)評價指標眾多,指標的科學篩選和體系搭建成為科學診斷和評價技術(shù)的關(guān)鍵。建立一套評價賽艇技術(shù)的標準體系是非常有意義的事情,學者們也進行了一些有益的嘗試。

曹景偉等[52]、馬祖長[53]在篩選皮艇運動員專項技術(shù)核心要素(動力學、運動學指標)的基礎(chǔ)上,率先提出建立皮艇專項競技能力的評價標準體系的研究設想。后來,王敬志等[54]在借鑒曹景偉和馬祖長研究成果的基礎(chǔ)上提出了基于實測槳力和船體加速度信息的皮艇專項競技能力評價指標體系的建立方法,并指出這種指標體系也同樣適用賽艇項目。

劉建等[3]首先以槳力、槳角等生物力學指標的測試數(shù)據(jù)為依據(jù),結(jié)合文獻研究和專家訪談建立賽艇專項技術(shù)的評價指標體系,再運用累進評分法建立槳力激發(fā)速度、最大力量、一槳做功3個技術(shù)指標的單項評分表和等級評價表。也有研究以賽艇運動生物力學信息采集系統(tǒng)獲取的槳和滑座的運動學和動力學指標為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),運用路徑分析(Amos Graphics18.0)、因子分析(PASW Statistics18)、標準百分法(T=50±25(X-X)/S)等統(tǒng)計方法構(gòu)建了包含艇速、劃槳效率、軀干手臂驅(qū)動、時間、槳力五大類指標的MH2—劃槳技術(shù)指標體系。

綜上,技術(shù)評價指標體系的建立,均運用了基于實船測試數(shù)據(jù)的運動學、動力學和運動生物力學測試指標。對于賽艇項目而言,很難尋找出一個完美的結(jié)構(gòu)模型。皮艇專項競技能力評價體系的構(gòu)建從邏輯層面而言非常完整。首先由馬祖長等提供了基本理論依據(jù)和30項指標的計算方法。再由曹景偉、馬祖長從運動學、動力學視角提出構(gòu)建專項競技能力評價體系的設想。最后,王敬志在以上研究基礎(chǔ)上,通過豐富指標和降維的方法構(gòu)建皮艇專項競技能力評價指標體系。需要指出的是,如果前面兩步基礎(chǔ)研究稍有失誤,將直接影響指標體系的可信度。筆者曾嘗試運用相同的方法建立賽艇的專項競技能力評價體系,發(fā)現(xiàn)以上方法并不可行。原因是皮艇項目是500 m直道競速,大多采用全力劃戰(zhàn)術(shù),因此勉強可計算槳力衰減因子,而賽艇項目航道長度為2 km,運用全力劃戰(zhàn)術(shù)不現(xiàn)實,無法計算槳力衰減因子。

4 研究結(jié)論與展望

(1) 劃槳技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究方面。學者們對賽艇驅(qū)動力的研究較為成熟,拉力作為賽艇驅(qū)動的主要動力已達成共識。對升力作為驅(qū)動力的探討主要論證了3個問題:升力能不能成為賽艇驅(qū)動力;為什么能成為驅(qū)動力;怎樣成為賽艇動力。對升力的測量和利用方面的研究鮮見,因此如何把握升力作用規(guī)律,科學駕馭或許可以成為以后研究的突破口。

(2) 賽艇技術(shù)的實船測試方面。國內(nèi)對實船測試儀器的研發(fā)基本上處在停滯狀態(tài),在繼武漢體育學院、中國科學院和清華大學自主研發(fā)的賽艇實船測試系統(tǒng)之后,未見此方面的研究成果。實船測試的技術(shù)指標仍高度集中在上肢部位,而下肢以及軀干部位的技術(shù)指標太少。測試的實驗設計、過程控制、指標選取、后期數(shù)據(jù)處理等方面要求非常嚴格,導致測試的即時性和連續(xù)性難以實現(xiàn)。因此,簡單實用的實船測試儀器的研發(fā)具有非常實際的應用價值。

(3) 賽艇技術(shù)診斷和評價方面?；趯嵈瑴y試的運動學、動力學、生物力學測試的廣泛應用,各種技術(shù)指標的獲取變得更加容易,但是出現(xiàn)了新的問題,即技術(shù)指標過多導致的指標選用困難。目前對劃槳技術(shù)診斷和評價指標的科學篩選研究成果很少(僅2篇),因此,對劃槳技術(shù)診斷關(guān)鍵指標選取方面的研究將成為賽艇技術(shù)研究的主要方向之一。學者們對人與艇的互動理論、劃槳技術(shù)特征分析較多,但是這些研究主要集中于理論上的推論和演算,而與槳葉的推進效率相結(jié)合的較少。而且,從劃槳技術(shù)角度對多人配艇的支持、多人艇運動員技術(shù)特點、技術(shù)比較研究很少,因此,結(jié)合槳葉的推進效率對多人配艇的特點、方法、體系進行研究具有非常重要的理論和現(xiàn)實意義。

5 結(jié)束語

對賽艇技術(shù)的研究是一個長期的過程。在進行運動學、動力學、運動生物力學指標分析時,須充分尊重運動員的個體差異,密切關(guān)注劃槳效率,系統(tǒng)、辯證地思考測試數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)的各項特點,挖掘數(shù)字背后隱藏的運動規(guī)律,促進賽艇技術(shù)的提高。

[1] Redgrave S.Completebook of rowing[M].London: Partridge Press,1995:298

[2] 宋應華.賽艇運動員訓練負荷診斷與監(jiān)測:負荷強度和量的評價[J].天津體育學院學報,2010(4):332-335

[3] 劉建,劉揚,張運兵,等.基于槳力—時間曲線形態(tài)特征的賽艇運動員專項技術(shù)評價方法[J].南京體育學院學報(自然科學版),2014,12(6):36-39

[4] 盧德明.賽艇技術(shù)的生物力學研究[Z].賽艇、皮劃艇資料,1992(1):36-39

[5] 張蓓,曹景偉.中國賽艇項目訓練創(chuàng)新認識與實踐過程分析[J].天津體育學院學報,2010(5):459-460

[6] 黃勝初,葛新發(fā).論賽艇動力學及提高賽艇技術(shù)的途徑[J].體育科學,2000,20(1):67-71

[7] 黃勝初.再論賽艇動力學——對FISA《賽艇教練員培訓教程》動力學理論的商榷[J].武漢體育學院學報,2005,39(12):75-78

[8] 劉宇.生物力學在運動控制與協(xié)調(diào)研究中的應用[J].體育科學,2010,30(11):62-73

[9] Volker N.劃得更快——賽艇訓練的科學和藝術(shù)[M].曹春梅,張秀云,譯.北京:北京體育大學出版社,2011:98

[10] 韓煒,葉國雄,韓海濤.賽艇運動員專項體能進展研究[J].山東體育學院學報,2013(4):72-78

[11] 楊銀兒.國內(nèi)外賽艇女子輕量級優(yōu)秀運動員劃槳技術(shù)的運動學分析[D].杭州:浙江師范大學,2007:25-37

[12] 王廣磊,宋旭,劉揚,等.賽艇運動中的技術(shù)鏈解析[J].安徽體育科技,2015,36(1):24-26

[13] Fukun naga T.Mechanical efficiency in rowing[J].European Journal of Applied Physiology,1986(55):471-475

[14] 鄭偉濤.劃船槳葉水動力性能的數(shù)值模擬與實驗研究[D].武漢:武漢理工大學,2000:36-49

[15] 鄒克寧,鄭偉濤.賽艇運動中的頻率、浸水深度、幅度之間的關(guān)系[J].體育科學,2001(6):78-81

[16] Schabort E J,Hawley J A,Hopkins W G,et al.High reliability of performance of well-trained rowers on rowing ergometer[J].J Sports Science,1999,17(8):627-632

[17] 盧德明,王云德.賽艇劃槳技術(shù)的運動學與動力學測試研究[J].體育科學,1998(4):65-68

[18] 黃勝雄,鄭偉濤.中國賽艇優(yōu)秀男子輕量級運動技術(shù)特征分析[J].武漢體育學院學報,2004,38(1):65-68

[19] 梁三妹,葛新發(fā),鄭偉濤.廣東優(yōu)秀女子四人單槳技術(shù)測試分析[J].山東體育學院學報,2003,19(3):56-59

[20] 周秀華,鄭偉濤.賽艇回槳技術(shù)的分析與訓練[J].湖北體育科技,2004,23(2):203-206

[21] 付永吉,過靜.應用GPSRTK技術(shù)檢測賽艇運動信息[J].清華大學學報,2003(3):307-309

[22] Asami T,Adach N,Yamaoto K.Biomeehhaes Analysis of rowing performance [J].Biomechanics VII-BUniversity Park Press Baltimore,1981(2):442-446

[23] Steinacker J M.Physiological aspects of training in rowing[J].Int J Sports Med,1993:14(1):3-10

[24] Roth W,Psschwanitz.Force-time characteristics of the rowing stroke and corresponding physiological muscle adaptations[J].In J sports Med,1993,14(1):32-34

[25] Alan M W,Charles W. The coordination and consistency of rowers in a racing eight[J].Journal of Sports Science,1995(13):187-197

[26] 艾康偉,何申杰.賽艇、皮劃艇GPS測速儀的研制[J].體育科學,1999,2(2):12-15

[27] 賴寒,何驍,鄭偉濤.基于賽艇實船測試系統(tǒng)對我國優(yōu)秀男子輕量級賽艇運動員劃槳技術(shù)的研究[J].山東體育學院學報,2013,29(5):79-82

[28] Martin T P, Bernfield Y S. Effect of stroke rate on velocity of a rowing shell[J].Med Sci Sports,1980,12(4):250-256

[29] Mathijs J H,Erik H J,Richard M S, et al. Effect of stroke rate on the distribution of net mechanical power in rowing[J]. Journal of Sports Sciences,2007,25(4):403-411

[30] 林輝杰,潘慧炬.世界優(yōu)秀賽艇運動員槳頻與劃距關(guān)系及其對艇速影響的研究[J].體育科學,2009,29(1):61-64

[31] 楊銀兒,潘慧炬,應春意,等.國內(nèi)、外女子賽艇單人雙槳劃槳技術(shù)比較研究[J].中國體育科技,2007,43(4): 126-128

[32] 任喜平.優(yōu)秀賽艇運動員劃槳技術(shù)動作的特征研究[D].杭州:浙江師范大學,2009:4

[33] Torres-Moreno R, Tanaka C, Penney K L. Joint excursion, handle velocityand applied force: A biomechanical analysis of ergonometric rowing[J]. Int J Sports Med,2000,21(1):41-44

[34] 游泳豪,宋旭,劉揚,等.單人與多人配艇訓練的運動技術(shù)差異——以國家賽艇隊女子雙槳運動員測試為例[J].體育學刊,2016(3):123-131

[35] Garland S W.An analysis of pacing strategy adopted by elite competitors in 2000m rowing[J].Br J Sports M ed,2005,39(1):39-42

[36] Brown M R,Wilson J,Wattd,et al.The relationship between selected physiological varibles of rowers and rowing performance as determined by a 2000m ergometer test[J].J Sports Sci Med Sport,2010,13(6):1041-1047

[37] Mikulic P,Smoljanovic T,Bojanic I,et al.Relationship between 2000m rowing ergometer performance times and world rowing championships rankings in elite-standard rowers [J].J Sports Sci,2009,27(9):907-913

[38] 劉英杰,郜衛(wèi)峰.不同級別、不同水平男子賽艇運動員2 000 m測功儀比賽節(jié)奏策略的分析[J].中國體育科技,2011,47(2):83-99

[39] 邵桂華,孫慶祝.面向賽艇項目技術(shù)診斷專家系統(tǒng)的開發(fā)與研制[J].系統(tǒng)工程理論與實踐,1998(7):136-139

[40] 聞蘭.賽艇技術(shù)診斷專家系統(tǒng)的開發(fā)與研究[J].上海體育學院學報,1999(4):68-71

[41] 胡一平,孫傳寧.賽艇技術(shù)診斷人機智能決策支持系統(tǒng)的研制與開發(fā)[J].山東體育科技,2003(6):20-22

[42] 盧德明,王慶君,王云德,等.賽艇技術(shù)的生物力學研究[J].體育科學,1992(6):75-79

[43] 曹景偉,季林紅,馬祖長,等.我國優(yōu)秀賽艇運動員槳力—時間曲線特征[J].天津體育學院學報,2007,22(4):281-283

[44] 彼得施萬尼茨.運用生物力學理論提高賽艇成績[J].FISA Coach(中文版),1990-1992(合訂本):27-32

[45] 沃爾特羅恩.從生理學—生物學角度考慮賽艇運動的負荷增加及用力[J].FISA Coach(中文版),1990-1992(合訂本):33-39

[46] Stetpen S. Rowing physiology and performance[EB/OL].[2016-06-06].http://home.hia.no/stephens/

[47] Bonyne D J.Essential sculling[M].New York:Lyons,2000:29-33

[48] Kyrolainen H,Smith R.Mechanical power outputand muscle activities duringmaxim al rowing withdi fferents trokerates[J].Journal of Human Movement Studies,1999,36:75-94

[49] Lamb D H.A Kinematic comparison of ergometer rowing[J].American Journal of Sports Medicine,1989,17(3):367-373

[50] 張清華,董德龍.我國優(yōu)秀男子賽艇運動員劃槳技術(shù)特征研究[J].沈陽體育學院學報,2015,34(3):95-100

[51] 劉揚,孫怡寧,馬祖長,等.基于實船動力學測試信息的我國優(yōu)秀女子賽艇運動員技術(shù)特征分析[J].體育科研,2013(7):60-63

[52] 曹景偉,馬祖長,劉愛杰,等.基于運動學、動力學參數(shù)的皮艇專項競技能力評估方法研究[J].北京體育大學學報,2007,30(8):1122-1125

[53] 馬祖長.皮劃艇生物力學信息獲取與評價指標體系研究[D].合肥:中國科學技術(shù)大學,2007:40-55

[54] 王敬志,馬祖長,姚志明,等.基于槳力測量分析的皮艇專項競技能力評價指標體系的構(gòu)建[J].體育科學,2012,32(6):55-61

The Research Progress of Rowing Techniques∥

XU Kaisheng1, XU Kaijuan2

The paper reviewed the previous literature about rowing and sorted them in time sequence into three groups according to their research focuses, including the deconstruction of basic principles of rowing, R&D and application of full-scale measurement system, as well as the diagnosis and evaluation of rowing techniques. The result shows that the tension is the main driving force of rowing; while the lift only provides force forward in a relatively short time during the second half course. There are few researches on the measurement and control of driving forces which can be a breakthrough for the development of rowing techniques. Full-scale measurement system plays a leading role in technique testing, but, due to its unsatisfactory performance in control, the system cannot yet be used for monitoring whenever and wherever possible. Therefore, it is of great practical significance to research and develop full-scale measurement instruments with good performance. The focuses and difficulties in studying rowing techniques lie in building a biomechanical model and a diagnosis and evaluation system, which call for the application of multidisciplinary knowledge.

rowing technique; driving force; full-scale measurement; technique diagnosis and evaluation；research progress

2016-09-12;

2016-12-26

上海體育學院研究生教育創(chuàng)新基金資助項目(XSXR2013009)

徐開勝(1983-),男,山東萊陽人,上海體育學院博士研究生,青島科技大學講師;Tel.:(0532)88958956,E-mail:lengkusheng@163.com

徐開娟(1986-),女,山東萊陽人,上海體育學院教師;Tel.:(021)51253308,E-mail:qdxkj@126.com

G861.4

A

1000-5498(2017)02-0083-08

DOI 10.16099/j.sus.2017.02.014