優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力網絡結構的建立和特征

王立國++陳松++劉俊一++季朝新

摘 要：為探索優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力網絡結構特征，選取在吉林省冰上中心進行集訓的短道速滑隊女隊員30名，運用專家訪談、問卷調查、實驗測試等方法測得代表運動員競技能力的39個指標，對這些指標進行分析以找出短道速滑運動員競技能力的“中心節(jié)點”和“平衡點”，探討短道速滑運動員競技能力網絡結構特征。結果顯示：在所選取的節(jié)點中，擁有邊數最多的是體能類節(jié)點中的30 m跑（15條邊）和最大攝氧量（14條邊），可以認為這兩個指標是短道速滑運動員的中心節(jié)點；在所選取的節(jié)點中，彎道技術是連接各個子能力之間的橋梁，說明彎道技術是短道速滑中比較重要的1項指標；在體能的23個節(jié)點中，共擁有43條邊，說明體能是短道速滑運動員競技能力最重要的一個組成部分，短道速滑運動員的體能是其整體競技能力最為重要的子能力。結果說明：競技能力網絡拓撲模型可以揭示運動訓練學方面的規(guī)律，能夠更好地確定最佳競技能力，可以確保運動員以最佳的競技狀態(tài)投入到比賽中。

關 鍵 詞：競賽與訓練；競技能力；復雜網絡理論；短道速滑

中圖分類號：G862.1 文獻標志碼：A 文章編號：1006-7116（2017）04-0128-05

The establishment and characteristics of an excellent short track speed skater competitive ability network structure

WANG Li-guo1，CHEN Song2，LIU Jun-yi1，JI Chao-xin2

（1.School of Physical Education，Northeast Normal University，Changchun 130024，China；

2.Department of Physical Education，Northeastern University，Shenyang 110819，China）

Abstract： In order to explore the characteristics of an excellent short track speed skater competitive ability network structure， the authors selected 30 female skaters in a short track speed skater team trained at the ice center of Jilin province， measured 39 indexes that represent athlete competitive abilities by applying methods such as expert interview， questionnaire survey and experiment testing etc， analyzed these indexes in order to find out the “central nodes” and “balance points” of short track speed skater competitive abilities， probed into the characteristics of the excellent short track speed skater competitive ability network structure， and revealed the following findings： among the selected nodes， the nodes that have the biggest numbers of edges are 30m run （15 edges） and maximum oxygen uptake （14 edges） in the nodes in the stamina category， the two indexes can be considered as the central nodes of short track speed skaters； among the selected nodes， the curve technique is a bridge connecting various sub-abilities， which indicates that the curve technique is an important index in short track speed skating； among the 23 nodes of stamina， there are totally edges， which indicates that stamina is the most important constituent part of short track speed skater competitive abilities； a short track skaters stamina is the most important sub-ability of his/her overall competitive abilities. The said findings indicate that the competitive ability network topology model can reveal the patterns in sports training science， better determine optimal competitive abilities， and ensure that skaters can go into competition in the optimal competition condition.

Key words： competition and training；competitive ability；complex network theory；short track speed skating

近年來，競技能力網絡結構理論以及實證研究，不但拓展了運動訓練理論的新視野，為競技能力創(chuàng)新性研究探索了新范式，而且在不同競技項目進行求證的過程中得到了進一步的明確[1-2]。短道速滑是一項體、技能主導類周期競速性運動項目，對于這類項目運動員的競技能力是決定比賽勝負最關鍵的因素。因此，總結和探索此類項目優(yōu)秀運動員的競技能力網絡結構特征，不僅對研究競技能力網絡結構的理論具有重要意義，而且對世界短道速滑隊員的運動訓練也具有實踐價值。

課題組根據前期指標的調查、篩選，共選取了39個有關該項目運動員的競技能力指標，其中包括形態(tài)類指標（下肢長度/身高、坐高/身高、大腿圍度/下肢長度、克托萊指數），體能類指標（體脂率、最大攝氧量、最大心率、100 m跑、1 min快騎自行車、最大負重深蹲等23個指標），技戰(zhàn)能類指標（起跑姿勢、滑跑姿勢、跟滑節(jié)奏、彎道技術、滑跑技術穩(wěn)定性、把握時機能力。因技術和戰(zhàn)術指標較少，所以文中將其合并且統(tǒng)稱為技戰(zhàn)能）和心理能力類指標（比賽焦慮、決策執(zhí)行力、自我犧牲意識、抗干擾能力、抗壓力能力、場地適應能力）。形態(tài)類指標采用現場測試；體能類指標主要在訓練基地直接進行測試，技戰(zhàn)能指標由3位高級教練評分，然后取平均分；心理指標主要通過發(fā)放問卷和教練員評分等方式獲取。測試前先印制測試專用卡，指標直接錄入到EXCEL中儲存，然后將數據運用Matlab2013進行相關分析，再根據結果構建相關的網絡拓撲圖。

1 優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力網絡結構的構建

1.1 競技能力網絡結構中的“節(jié)點”

在網絡結構中，最重要的就是選取網絡結構中的“節(jié)點”，因為“節(jié)點”是構成網絡結構的基礎。在競技能力網絡結構中，節(jié)點代表競技能力構成的基本要素。由于不同運動項目其競技能力側重點不盡相同，因此，本研究將體能主導類的短道速滑項目競技能力的子能力分為形態(tài)類、體能類、技戰(zhàn)能類、心理能力類[3]。競技能力各子能力均有自身所包含的3級指標，這些3級指標就構成了競技能力網絡結構的節(jié)點。本研究對競技能力結構“節(jié)點”的篩選嚴格按照專家訪談和問卷調查的結果進行。因此，在前期的調查問卷中選擇競技能力的3級指標作為網絡結構的節(jié)點，即競技能力中的3級指標是網絡拓撲結構中最基本的單位。

1.2 競技能力網絡結構中的“邊”

個體之間友誼模式、公司之間商業(yè)關系模式以及家族之間聯(lián)姻模式，這些都是已被研究的網絡[4-5]。研究的數學模型強調節(jié)點度分布應用于所有網絡的重要性，這是第一個提出節(jié)點度分布科學家的主要觀點。在現實生活中，而這兩個看似不相關的事物可能通過一些事物存在一定的聯(lián)系，兩個事物就是我們將要研究的點，他們的關系就是我們研究的邊，他們之間產生的多重關系就是我們研究的權重[6-7]。本研究中競技能力網絡結構的“邊”，就是確定競技能力選取的節(jié)點之間的相關關系；如果相關性非常大，則證明選取的節(jié)點之間存在“邊”，如果相關性特別小，則不存在“邊”。競技能力網絡結構“邊”的建立，是構成網絡結構的重要部分。

在競技能力中，兩個節(jié)點之間的耦合就是競技能力的邊，所生成的這條邊不屬于任何節(jié)點，是競技能力網絡中所特有的一部分。如在競技能力中，跳遠成績與百米成績存在一定的關系。一般來說，跳遠成績越好，百米成績也就越好。但競技能力中也不完全是正相關關系，如有氧能力的增強往往會伴隨著無氧能力的減弱，呈現的關系就是負相關關系[8-9]。

確定節(jié)點之間的邊，就需要先確定兩個節(jié)點之間的系數。目前，計算兩個節(jié)點之間系數最常用的方法就是數學統(tǒng)計方法中的系數。如一個節(jié)點結果為Y，另一個節(jié)點結果為X，則我們可以列出公示Y/X=a，其中a就是X的系數。網絡拓撲結構的邊并不是建立起來就不改變的，而是隨時發(fā)生著變化，也就是說網絡拓撲結構是動態(tài)的，這也是網絡拓撲結構的一個典型特點。

1.3 競技能力網絡結構的初步建立

在競技能力研究方面，有學者指出競技能力網絡屬于無標度網絡，具有小世界現象，在競技能力演化升級過程中，會呈現增長性、異質性、魯棒性、高聚集性和較短路徑等特征[10-12]，其在競技能力連接邊的問題上進行了簡單的歸類，卻沒有考慮競技能力子能力之間的橋梁作用。在短道速滑的競技能力網絡結構中，競技能力的不同組成內容就是網絡結構中的“點”，不同內容之間的關系就是網絡結構中的“邊”，不同內容之間產生相互影響的關聯(lián)就是網絡結構之間的權重。這在以往競技能力模型研究中也有所涉及，如速滑3 000 m世界紀錄創(chuàng)造者李金艷的目標模型為形態(tài)指標、素質、機能、技術、戰(zhàn)術、心理、智能，這也為以后的訓練指明了方向[13-14]。

在競技能力網絡結構中，競技能力節(jié)點與節(jié)點之間的關系我們要用數學方法來解決，可以選用數學公式法進行計算。但是，這種方法的計算量非常大，而且計算也比較困難，因此本研究將應用matlab（矩陣實驗室）編程的方法來解決。這種解決問題的方式很像我們經常用到的因子分析法，但是因子分析法解決節(jié)點的數量有限，且不能對相關節(jié)點的度進行解釋。所以，采用matlab編程法是解決此類問題較好的一個方法。在進行節(jié)點選取之前，通過對多名專家和教練員的訪談以及問卷調查，在準備選取的節(jié)點中選取39個節(jié)點，通過調查問卷和實地測量得到每一位運動員的相關數據，應用matlab編寫相關程序，算出每個節(jié)點之間的關系：

第1步：將30名短道速滑運動員的分析指標以Excel方式錄入。

第2步：應用matlab編寫程序，計算39個指標的相關系數。

第3步：求出相關系數后，要對系數進行相應的評價。目前，對系數進行解釋的有趙書祥[15]在《實用體育統(tǒng)計學》中提到的系數解釋方法；相關系數的絕對值在0.3以下的為無直線相關，0.3以上的存在直線相關，0.3～0.6之間的為一般相關，0.6以上的為顯著相關。在本研究中，將相關系數≥0.3就認為兩節(jié)點之間存在邊。

根據復雜網絡理論，復雜網絡是由節(jié)點以及與它相連接的邊演化而成的網絡拓撲結構；每加入一個節(jié)點，整個網絡圖的屬性都將產生變化，即“牽一發(fā)而動全身”。根據上述的研究，將短道速滑運動員的競技能力抽象成由39個節(jié)點和147條邊構成的網絡結構（見圖1）。

圖1是優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力網絡結構圖。39個節(jié)點分布在圓上，實線代表節(jié)點的邊，而邊代表各個節(jié)點之間的關系。隨機選取其中1個節(jié)點，就可以與這個節(jié)點有關系的其他節(jié)點建立聯(lián)系。

2 優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力網絡結構特征

優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力網絡結構由39個節(jié)點和147條邊組成。其中，身體形態(tài)類節(jié)點共有4個，內部交互作用擁有1條邊；體能類節(jié)點共有23個，內部交互作用擁有43條邊；技戰(zhàn)能類節(jié)點共有6個，內部交互作用擁有9條邊；心理類指標節(jié)點共有6個，內部交互作用擁有6條邊。根據計算，發(fā)現身體形態(tài)類內部之間平均擁有0.25條邊，體能類內部之間平均擁有1.87條邊，技戰(zhàn)能類內部之間平均擁有1.5條邊，心理類內部之間平均擁有1條邊。由此可見，影響短距離速滑運動員的首要因素還是體能，其次為技戰(zhàn)能，第3是心理能力。但是，評價一名運動員競技能力的高低不能僅看一個方面，還應該考慮子能力之間的交互作用。經過計算發(fā)現：身體形態(tài)與體能指標連接有12條邊；身體形態(tài)與技戰(zhàn)能連接有1條邊；身體形態(tài)與心理能力連接有0條邊；體能與技戰(zhàn)能連接有39條邊；體能與心理能力連接有11條邊；技戰(zhàn)能與心理能力連接有25條邊。由此分析，與體能聯(lián)系最為密切的為技戰(zhàn)能。在統(tǒng)計中發(fā)現，技戰(zhàn)能與心理能力的聯(lián)系非常密切，可能是戰(zhàn)術的運用需要一定的心理作為支撐。由于在早期的研究中已經證明競技能力網絡結構符合無標度網絡特征和小世界特征，故在此不再論證。所以在這里可以認為，身體形態(tài)類、體能類、技戰(zhàn)能類、心理類競技能力指標與內部之間的邊構成競技能力網絡拓撲結構，這4個小范圍的網絡拓撲符合無標度網絡特征和小世界特征。但是，它們兩兩之間的相互聯(lián)系則是通過不同類別的指標進行連接的。

2.1 優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力結構的“度”

“度”是網絡結構中對相互連接節(jié)點的重要描述。在建立的優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力結構中，“度”是指運動員某種競技能力節(jié)點與其他競技能力節(jié)點相連接的數量。在優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力結構所選取的39個節(jié)點中，有147條邊，平均度為3.77；也就是說在建立的網絡結構中，每一個節(jié)點有3.77條邊，即每一個節(jié)點均與3.77個節(jié)點有關聯(lián)。在邊的歸屬性方面，體能類節(jié)點擁有邊數最多，其次為技戰(zhàn)能類節(jié)點，說明短道速滑是體能主導類的項目，但是技戰(zhàn)能也是非常重要的一個方面。在訓練時，不僅僅要對運動員的體能進行訓練，還要加強技術和戰(zhàn)術能力的訓練，只有這樣才能使競技能力達到一定水平。

2.2 優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力結構的“度分布”

“度分布”是指網絡結構中“度”的分布情況。在建立優(yōu)秀短道速滑運動員的網絡結構中，“度分布”是指競技能力節(jié)點擁有邊數量的分布情況。據統(tǒng)計，優(yōu)秀短道速滑競技能力網絡結構中，大部分節(jié)點擁有的邊數較少，而少部分節(jié)點擁有較多的邊數。優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力網絡結構符合無標度網絡結構特征，而無標度網絡結構特征最重要的就是“中心節(jié)點”的選取。所謂競技能力結構的“中心節(jié)點”，是指競技能力節(jié)點中擁有邊數最多的節(jié)點?！爸行墓?jié)點”是競技能力最重要的節(jié)點，是競技能力中應該重點關注的一個訓練指標。據統(tǒng)計，在本研究所選取的節(jié)點中，擁有邊數最多的節(jié)點是體能類節(jié)點中的30 m跑（15條邊）和最大攝氧量（14條邊）。出現這種現象的原因可以做如下解釋：30 m跑代表短道速滑運動員的速度特征和速度反應特征，30 m跑完成的好壞將直接影響短道速滑運動員前單圈速滑成績；而最大攝氧量則代表短道速滑運動員的運動能力，是運動員有氧耐力和無氧耐力的體現，因此最大攝氧量也是短道速滑運動員非常重要的一個指標。根據以上分析，可以找到影響短道速滑運動員最為重要的兩個因素。因此，在以后的訓練中要重視這兩個方面的訓練。

2.3 優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力結構的“小世界”特征

“小世界”特征，是指建立的網絡結構中任意一節(jié)點都能通過幾個節(jié)點與其他的節(jié)點相連接。有研究表明，競技能力網絡結構具有“小世界”特征[2]。同理，為了證明建立優(yōu)秀短道速滑運動員的競技能力也具有“小世界”特征，做出以下演算：根據matlab程序的運算發(fā)現，在選取的39個節(jié)點中連接任意兩個節(jié)點所包含的最多邊數為4，說明在建立的短道速滑競技能力結構中，一個競技能力指標最多通過3個競技能力指標就能與其連接，反映出優(yōu)秀短道速滑運動員的競技能力具有明顯的“小世界”特征，即通過對競技能力某一個節(jié)點的訓練，可以間接地引起其他節(jié)點的變化，這為以后的短道速滑訓練實踐提供了新方向。

2.4 優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力結構的“平衡點”

優(yōu)秀短道速滑運動員競技能力結構的“平衡點”，指的是連接競技能力子能力之間的關鍵節(jié)點，其計算方法是連接自己最大的邊數減去與自己所在子能力之間的邊數。據統(tǒng)計，發(fā)現競技能力結構的“平衡點”為技戰(zhàn)能節(jié)點中的彎道技術（8條邊）；彎道技術是短道速滑中的超越技術，彎道技術的好壞將直接影響運動員的成績。在與彎道技術相連接的節(jié)點中，體能類節(jié)點是最多的，這也表明體能是短道速滑運動員技戰(zhàn)能的基礎。找到了“平衡點”，就可以在訓練中對 “平衡點”進行訓練，如運動員體能中的哪幾項會對技戰(zhàn)能產生影響，哪一項是運動員技戰(zhàn)能中最基礎的。因此，在進行技戰(zhàn)能訓練時不僅要有針對性的訓練，還要有針對技戰(zhàn)能提高方面的體能訓練。

3 競技能力網絡結構特征對我國短道速滑運動員訓練的啟示

在運動訓練實踐中，應該科學選擇針對項目本身最為有利的指標或者指標組合進行訓練，并發(fā)展他們之間的專項能力，這是提高短道速滑運動員競技能力的核心任務。運動生理學中的生物適應理論告訴我們：人體在訓練的時候會對刺激產生一種應答反應，當人體適應這種刺激以后，刺激增大并打破原有的平衡，進而就會發(fā)生相關的應激反應，并建立新的平衡[16]。實踐表明，高水平運動員的訓練正是遵循了這一規(guī)律。我國訓練界通常都以“三從一大”為訓練方針，運動員的長期訓練在很大程度上都是超負荷進行，并不重視運動員自身機體的恢復能力，對運動員某一方面的能力（中心節(jié)點）進行反復強化刺激，以期讓運動員取得突破。但是，這種訓練方式付出的代價也相當高昂；因運動員難以承受如此高強度負荷而造成不可避免的運動損傷比比皆是。因此，根據復雜網絡理論建立起來的競技能力網絡結構認為：提高運動員的運動成績其實沒有必要去反復刺激運動員某一方面的能力（中心節(jié)點），當刺激強度達到一定的范圍以后，停止對“中心節(jié)點”的刺激并轉而刺激與“中心節(jié)點”聯(lián)系較為緊密的其它節(jié)點，這種新建立的平衡機制可能會達到相同的訓練效果，而且在一定程度上會減少運動損傷的出現。

目前，針對短道速滑運動員專項訓練的研究很多，其中很多是基于短道速滑運動員專項體能方面的研究。專項體能訓練是運動訓練學界討論比較多的一個熱點話題，關于專項體能訓練的研究很多，有專項體能訓練方法的研究、專項體能訓練負荷安排的研究、專項體能訓練周期的研究等[17-19]。但是，不同階段中專項體能訓練所占的比例也是不同的，這里不再詳細闡述。在前面的研究中發(fā)現，短道速滑運動員的體能是非常重要的一個子能力，因此，在以后的訓練中必須以體能訓練為重點，達到理論與實踐相結合。

在競技能力網絡拓撲結構中，可以看出網絡中包含“中心節(jié)點”?！爸行墓?jié)點”雖然是競技能力最重要的指標，但是一定要防止將“中心節(jié)點”的功能無限放大?！爸行墓?jié)點”是網絡結構得以保持穩(wěn)定和平衡的一個重要因素，因此要避免“中心節(jié)點”受到傷害。在訓練方面，應該科學進行安排，盡量避免“中心節(jié)點”受到反復刺激，以致“中心節(jié)點”不能夠保持原有的狀態(tài)，使競技能力之間的關系斷裂，進而導致運動員競技能力的下降，這對于競技能力的長期發(fā)展是非常不利的。教練員在平時的訓練中必須清醒地認識到，最大的訓練負荷并不一定能夠帶來最大的訓練效果，所以一定要把握好訓練的負荷強度。

從普適性角度來看，應用Excel數據庫和matlab程序，可以建立我國優(yōu)秀女子短道速滑運動員的競技能力網絡結構。從統(tǒng)計學特征來看，我國優(yōu)秀女子短道速滑運動員競技能力網絡屬于無標度網絡，并且具有“小世界”現象，這也證實了競技能力網絡結構理論的前期假設。體能中的30 m跑和最大攝氧量是女子短道速滑優(yōu)秀運動員競技能力網絡結構的“中心節(jié)點”，對女子短道速滑運動員競技能力網絡結構的演化升級起著關鍵作用。從運動員統(tǒng)計學特征的比較來看，技能中的彎道技術是運動員競技能力網絡結構的“平衡點”，維持競技能力網絡結構的相對穩(wěn)定。但是，在選擇性打擊下極易受到攻擊，因此要注意對“中心節(jié)點”和“平衡點”的保護，避免過度刺激以防止運動員的競技能力出現退化。

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