冬季運動科學研究典型案例及對我國備戰(zhàn)2022年北京冬奧會的啟示

蔡旭旦 ，毛麗娟 ，陳小平

自1924年至今舉辦的23屆冬季奧林匹克運動會中，一些冬季運動強國在某一運動項目上表現(xiàn)出長期優(yōu)勢地位，其金牌、獎牌總數(shù)通常能夠占該運動項目的50%以上，如荷蘭的速度滑冰，挪威的越野滑雪，德國的雪車、雪橇和奧地利的高山滑雪等。還有部分國家的某些項目（如日本的跳臺滑雪），在較短時間內躍升至世界領先位置。這種長期優(yōu)勢的保持，或短期爆發(fā)式的崛起，除了這些國家在冬季運動項目上投入、組織和訓練等方面高度重視以外，還與其對冬季項目進行深入、系統(tǒng)的科學技術研究，并成功轉化為競技體育運動表現(xiàn)有關（陳小平，2018；黎涌明等，2018）。

1 冬季運動科學研究典型案例概覽

在谷歌學術（Google Scholar）、PubMed和中國知網(wǎng)（CNKI）等平臺，以“速度滑冰（speed skating）”“越野滑雪（cross-country skiing）”“雪車、雪橇（bobsleigh&luge）”“高山滑雪（alpine skiing）”和“跳臺滑雪（ski jumping）”為關鍵詞檢索相關研究文獻。經(jīng)整理和分析，共梳理出冬季運動科學研究典型案例文獻170余篇。將冬季運動科學研究典型案例文獻按照國家、研究單位、主要研究人員和主要研究領域進行劃分（表1）。

表1 冬季運動科學研究典型案例Table 1 Typical Cases of Scientific Research of Winter Sports

世界主要冬季運動強國的優(yōu)勢項目與其體育科學研究工作緊密相連，且研究工作主要表現(xiàn)出4個特點：1）每個優(yōu)勢項目的背后，均有多個科研單位在不同的研究領域進行科學研究，分工較為明確；2）每個科研單位，均至少有1名核心研究人員，在某一研究領域中開展系統(tǒng)、持續(xù)且深入的研究，形成系列化的科研成果；3）體育專業(yè)院校和綜合類大學的體育相關院系大量參與冬季運動科學研究工作，約70%的科研單位來自體育專業(yè)院校和綜合性高校體育相關院系，這些科研院所是冬季運動科學研究的主要機構；4）綜合性大學非體育相關專業(yè)研究機構部分參與了冬季運動科學研究工作，約30%的科研單位來自綜合性大學非體育相關院系，這些研究單位主要在跨學科合作上作出了重大貢獻，提升了冬季運動科學研究的整體水平，是冬季運動科學研究工作的重要補充。

據(jù)世界冬季運動科學研究典型案例，冬季運動強國在某一冬季項目優(yōu)勢表現(xiàn)的背后，離不開科研人員長期和深入的研究，充分彰顯了科學技術在當代競技體育強國競爭中的重要地位。因此，建議我國在備戰(zhàn)北京冬奧會的進程中，增加在冬季運動科學研究中的投入，借助科學技術的力量在冬季運動競技表現(xiàn)上實現(xiàn)突破。

體育專業(yè)院校和綜合性大學體育相關院系是冬季運動科學研究主要的研究機構。綜合性大學非體育專業(yè)的研究人員和機構是冬季運動科學研究的重要補充，其跨學科研究背景，大幅度提升了冬季運動科學研究的科學化水平。因此，建議我國在備戰(zhàn)北京冬奧會的進程中，充分動員體育類專業(yè)院校和綜合性大學體育相關院系科研人員參與到冬季運動科學研究工作中，提升我國冬季運動科學研究整體數(shù)量。同時，鼓勵綜合性大學非體育相關研究人員和機構與體育類研究人員開展跨學科合作研究，提升我國冬季運動科學研究整體水平。

2 速度滑冰

2.1 荷蘭研究典型案例

在近10屆冬奧會中，荷蘭共獲得29枚金牌，其中一半以上為速度滑冰金牌。在2014年索契冬奧會中，荷蘭速度滑冰隊在12個速滑項目中奪得了8枚金牌，并在男子500 m、5 000 m、10 000 m和女子1 500 m項目上包攬了金銀銅牌。在2018年平昌冬奧會上，荷蘭繼續(xù)強勢表現(xiàn)，獲得了14個項目中的7枚金牌，并且在女子3 000 m項目上包攬金銀銅牌。

荷蘭在速度滑冰項目上的優(yōu)勢表現(xiàn)，與其對速度滑冰的訓練投入大量資源、裝備進行高水平的科學研究緊密相連。自20世紀80年代以來，荷蘭在國際期刊上發(fā)表了50余篇速度滑冰科學研究文獻。荷蘭參與速度滑冰科學研究的科研機構主要有3所，阿姆斯特丹自由大學的人體運動科學系（Faculty of Human Movement Science，Vrije Universiteit），格羅寧根大學的人體運動科學研究中心（Center of Human Movement Sciences，University of Groningen）和代爾夫特科技大學生物力學工程系（Department of Biomechanical Engineering，Delft University of Technology）。這3所機構在速度滑冰科學研究上各有特點。

阿姆斯特丹自由大學有關速度滑冰的研究始于20世紀80年代，其研究總量占到了荷蘭速度滑冰研究總量的76.5%，是荷蘭進行速度滑冰科學研究的主要機構。該機構中代表性的研究者是Ingen，他們在1980-2000年間發(fā)表了數(shù)十篇研究文獻，對速度滑冰過程中的空氣動力學、冰面阻力、出發(fā)動作，滑冰期間的滑頻、滑幅以及新型滑冰裝備研發(fā)等問題進行了深入細致的研究。

在空氣動力學研究方面，Ingen（1982）對不同速度滑冰運動員在固定滑冰姿勢下空氣阻力常量（kn）進行了測算，認為空氣阻力系數(shù)（CD）與運動員滑行速度高度相關。

在運動表現(xiàn)分析研究方面，de Boer等（1987）和de Koning等（1991a，1991b）認為，速度滑冰蹬冰階段的主要發(fā)力肌肉是臀大肌和股內側肌，精英運動員相比于普通運動員表現(xiàn)出更高的蹬冰功率和更低的空氣阻力。Geijsel等（1984）經(jīng)研究認為，把功率自行車數(shù)據(jù)（Pc30）與蹬冰頻率數(shù)據(jù)相結合后，對于預測速度滑冰運動員500 m和1 500 m成績的可靠程度更高。Ingen等（1990）和de Koning等（1992）分析了5名精英速度滑冰運動員2個賽季的功率自行車數(shù)據(jù)及其在比賽中表現(xiàn)，歸納總結出模擬預測速度滑冰運動員運動成績的模型，并驗證了該模型的有效性。Ingen等（1983a，1985）研究認為，精英速度滑冰運動員對于滑冰速度的控制主要是對滑冰頻率的改變，而非改變蹬冰功率。

在速度滑冰的運動生理學和運動生物力學研究方面，Ingen等（1983b，1987）發(fā)現(xiàn)，精英速度滑冰運動員與高水平速度滑冰運動員相比大腿長度在整個下肢中的比例更短、功率自行車測試功率更高、蹬冰頻率更快、滑冰有效性更佳等。de Boer等（1986，1987，1988）通過比較不同水平速度滑冰運動員的蹬冰動作間的差異，認為蹬冰功率和蹬冰動作的經(jīng)濟性是速度滑冰運動員水平差異的主要原因。

Ingen在20世紀70—80年代率先分析了速度滑冰的生物力學和數(shù)學模型，提出了新型后跟可分離式冰鞋（圖1）的設想，并且在20世紀90年代開展了若干研究驗證該新式冰鞋的成效（Ingen et al.，1996，1998）。在Ingen的指導下，Houdijk等（2000，2001，2002）比較了傳統(tǒng)冰鞋與新型后跟可分離式冰鞋的滑冰效果，結果顯示，使用新型滑冰鞋后運動員的滑行速度提升了5%，平均滑行輸出功率提升25 W，每次蹬冰能量提升11 J，蹬冰頻率自1.30次/s提升至1.36次/s，普通滑行阻力做功降低0.84 W，而速度滑冰過程中肌肉的EMG數(shù)據(jù)則未見顯著差異。

阿姆斯特丹自由大學另一位代表性的研究者是de Koning。自20世紀80年代至今，其對速度滑冰比賽過程中蹬冰有效性、滑冰過程中節(jié)奏最優(yōu)化和速度滑冰經(jīng)濟性等問題進行了深入研究。

圖1 新型后跟可分離式冰鞋（Houdijk et al.，2000）Figure 1. Schematic Diagram of a New Type of Ice Skate with Detachable Heel

de Koning等（1987，1989）分析了1988年卡爾加里冬奧會速度滑冰男子、女子500 m比賽出發(fā)階段錄像，認為在出發(fā)過程中，蹬冰有效性比蹬冰功率更為重要；不同滑行速度下運動員的蹬冰力量沒有變化，而蹬冰時間隨著滑行速度的增加而下降。近年的研究中，Noordhof等（2013，2014）探究了滑冰速度（v）與蹬腿地面夾角（e）之間的關系（圖2），結果顯示蹬腿地面夾角每提升1°，在1 500 m和5 000 m滑行中會分別導致0.011 m/s和0.069 m/s速度的下降。Noordhof等（2017）認為，優(yōu)秀速度滑冰運動員的滑冰經(jīng)濟性為73.4±6.4 ml O2/kg·km，在過去50年中速度滑冰運動員的滑冰經(jīng)濟性在持續(xù)提升。

圖2 速度滑冰蹬腿地面夾角（e）（Noordhof et al.，2013，2014）Figure 2. Schematic Diagram of Leg ThrustAngle（e）of Speed Skating

格羅寧根大學也是荷蘭速度滑冰研究的頂級研究機構之一，其對于速度滑冰過程中主場優(yōu)勢因素的影響、運動員滑冰節(jié)奏和戰(zhàn)術技巧等方面進行了深入探索（Koning，2005；Noorbergen et al.，2016；Stoter et al.，2016）。Koning等（2005）的研究結果顯示，主場優(yōu)勢對速度滑冰運動員的運動表現(xiàn)有微小但是顯著的影響，個人技術和運動能力水平是決定速度滑冰運動表現(xiàn)的關鍵因素。在蹬冰策略和戰(zhàn)術安排研究上，Wiersma等（2017）研究結果顯示，隨著年齡增加，滑冰運動員傾向于在0～300 m和1 100～1 500 m中表現(xiàn)出較慢的滑行速度，但是在700～1 100 m滑行中速度提升明顯。

荷蘭代爾夫特科技大學研究者van der Kruk等（2016，2017）發(fā)布了其研究團隊開發(fā)的速度滑冰可穿戴式蹬冰功率測量設備（圖3），并驗證了該設備的可靠性。該設備可以實時測算和反饋運動員每一次蹬冰的功率，使得高水平速度滑冰運動員的精細化訓練成為可能。

圖3 速度滑冰可穿戴式蹬冰功率測量設備（van der Kruk et al.，2016）Figure 3. Schematic Diagram of WearableDevices of Measuring Pushing Power in Speed Skating

2.2 我國研究簡述與建議

在我國的速度滑冰運動發(fā)展歷程中，我國運動員曾在速度滑冰競技比賽中取得過優(yōu)異成績。尤其在近30年，先后培養(yǎng)出葉喬波、于鳳桐、王曼麗、任慧、張虹和王北星等一批世界級優(yōu)秀運動員。在2018年平昌冬奧會上，高新宇獲得了速度滑冰男子500 m銅牌。整體來說，我國速度滑冰的研究無論在數(shù)量還是質量上均處于冬季運動科學研究的首位。

以“速度滑冰”為關鍵詞在中國知網(wǎng)平臺搜索到各類核心期刊研究文獻共67篇。在文獻發(fā)表的時間分布上，荷蘭速度滑冰研究文獻發(fā)表高峰出現(xiàn)在20世紀80年代和近10年間，分別占研究發(fā)表總數(shù)的25.8%和45.2%，顯示出其起步早并引領當今速度滑冰研究潮流的特點。自20世紀80年代以來，我國速度滑冰研究文獻發(fā)表數(shù)量呈現(xiàn)遞增趨勢，近20年發(fā)表的文獻占到研究文獻發(fā)表總數(shù)的81.3%。從速度滑冰不同研究領域發(fā)表研究文獻的比例（圖4）上分析，我國的研究集中于運動生理、戰(zhàn)略戰(zhàn)術、動作技術分析和訓練理論研究。值得一提的是，我國部分研究者于本世紀初從工程學、自動化的角度對我國速度滑冰項目進行了系列研究（曹輝等，2005；陳小平等，2005；林嘉等，2006），并且將相關研究成果在國際知名刊物上發(fā)表（Yu et al.，2012），大幅度提升了我國速度滑冰運動的競技比賽和科學研究水平。

從整體上看，荷蘭研究者在運動表現(xiàn)分析、動作技術分析和新型裝備研發(fā)等方面研究上投入較多，在運動生理學、戰(zhàn)略戰(zhàn)術和青少年后備人才研究上也有所涉及，在訓練理論和運動損傷方面研究較少（圖4、5）。

圖4 中國核心期刊速度滑冰研究領域分布比例Figure 4. The Percentage Chart of Different Types Researches of Speed Skating in Chinese Core Journals

圖5 SCI期刊荷蘭速度滑冰研究領域分布比例Figure 5. The Percentage Chart of Different Types Dutch Researches of Speed Skating in SCI Journals

新型裝備研發(fā)類研究對于速度滑冰運動員，尤其是將高水平速度滑冰運動員的競技能力提升到優(yōu)勢水平具有重要作用，這些研究可以提升運動員的競技運動表現(xiàn)，同時避免運動損傷的發(fā)生。因此，建議我國研究者在未來繼續(xù)保持速度滑冰研究的持續(xù)增長，同時增加在新型速度滑冰比賽、訓練裝備研發(fā)和高水平速度滑冰運動員運動表現(xiàn)分析領域的研究力度。

3 越野滑雪

3.1 挪威研究典型案例

作為冬季運動項目的強國，挪威在近10屆冬奧會中共獲得金牌66枚，其中大部分來自于越野滑雪。在2018年平昌冬奧會上，挪威獲得了越野滑雪12個項目中的7枚金牌，在越野滑雪項目上居絕對優(yōu)勢。經(jīng)檢索，挪威各個高校和科研院所在各類SCI期刊上發(fā)表越野滑雪研究文獻共78篇，其研究涉及廣泛且系統(tǒng)性較強，每一個機構都形成了特定的研究領域。挪威進行越野滑雪研究的機構主要有挪威運動和體育大學（The Norwegian University of Sport and Physical Education）、挪威科技大學精英體育研究中心（Centre for Elite Sports Research，Norwegian University of Science and Technology）和挪威體育學院（Norwegian School of Sport Sciences）。

在各單位文獻發(fā)表數(shù)量上，挪威運動和體育大學的越野滑雪SCI研究文獻發(fā)表數(shù)量為12篇，占整個挪威越野滑雪SCI研究文獻發(fā)表總數(shù)的15.3%。在1990—2005年，挪威運動和體育大學研究者探究了精英越野滑雪運動員攝氧能力、生理學特點和不同技術的生物力學特征等問題。

研究發(fā)現(xiàn)，世界頂級男子越野滑雪運動員的最大攝氧量絕對值為6.38±0.27 L/min、相對值為85.6±1.6 ml/kg·min，世界頂級女子越野滑雪運動員的最大攝氧量絕對值為4.28±0.25 ml/kg·min、相對值為 70.1±1.8 ml/kg·min；3 周高原訓練對頂級越野滑雪運動員的有氧耐力產(chǎn)生積極影響（Ingjer，1991；Ingjer et al.，1992）。其他相關研究顯示，經(jīng)過5個月的高強度（HIG）或中等強度（MIG）訓練后，HIG訓練能夠更好地提升運動員體內琥珀酸脫氫酶、一元羧酸轉運體1（MCT1）等生物酶的活性，對于越野滑雪運動員來說是更為有效的訓練手段（Evertsen et al.，1999，2001）。

挪威科技大學的越野滑雪SCI研究文獻發(fā)表總數(shù)為40篇，占到整個挪威越野滑雪研究總數(shù)的51.3%。挪威科技大學對于越野滑雪的相關研究主要集中于2010年以后，其代表性的研究者?yvind Sandbakk在2011—2015年間對不同性別、年齡越野滑雪運動員的技術特點、生理反應、能力差異進行了深入的研究。

Sandbakk等（2012，2014，2016）發(fā)現(xiàn)，相較于其他耐力型項目，越野滑雪男女運動員之間的最大攝氧量的差別更大，男女越野滑雪運動員技術動作上的主要區(qū)別是在撐杖幅度上，而非撐杖頻率。與普通訓練相比，高強度耐力訓練能夠顯著提升青年越野滑雪運動員的最大攝氧量和短距離滑雪運動表現(xiàn)（P＜0.01）；與短間歇訓練相比，長間歇訓練在提升專項能力和最大攝氧量等方面的效果更顯著（P＜0.05）（Sandbakk et al.，2011，2013）。在最近的研究中，世界級運動員在爬坡和平地滑雪階段的攝氧量峰值要顯著高于國家級運動員；在訓練結構上，世界級運動員表現(xiàn)出更長的夏季總訓練時間（532±73 h vs.411±62 h），以及更高的低強度（LIT）和高強度訓練（HIT）時間比例（圖 6）（Sandbakk et al.，2016）。

圖6 世界級（WC）與國家級（NC）越野滑雪運動員不同強度訓練時間比較（Sandbakk et al.，2016）Figure 6. Comparison of Training Time in Different Intensity Between World Class（WC）and National Class（NC）Cross-Country SkiingAthletes

挪威體育學院的越野滑雪SCI研究文獻發(fā)表總數(shù)為17篇，占到挪威越野滑雪研究發(fā)表總數(shù)的21.8%。其代表性的研究者為Thomas Losnegard和Jostein Hallen。他們主要探究了V1和V2兩種技術人體運動學特點、力量訓練對越野滑雪專項能力的影響和越野滑雪技術動作的經(jīng)濟性。

在技術分析研究中，Losnegard等（2012，2014，2017a）的研究結果顯示，優(yōu)秀越野滑雪運動員在爬坡過程中V1、V2技術動作的能量消耗基本一致，可以根據(jù)后腰放置的加速度傳感器為運動員提供個性化的反饋；提升運動員技術動作的發(fā)力順序，對于提升運動員動作技術和運動表現(xiàn)更為重要。在力量訓練對專項能力的影響上，10～12周力量訓練能夠提升成年運動員的上下肢力量、提升滑輪測試時的最大攝氧量和雙撐（Double Poling）動作的運動表現(xiàn)，但是對于青少年效果并不明顯（Losnegard et al.，2011；Skattebo et al.，2016）。在動作經(jīng)濟性研究中，Losnegard等（2014，2017b）認為優(yōu)秀運動員的V2技術與雙撐技術在經(jīng)濟性上高度相關（r=0.81），V2技術、雙撐技術與跑步動作的經(jīng)濟性中度相關（r=0.53，r=0.58），加長的手杖長度（身高×0.85＋7.5 cm）有助于提升運動員的滑雪經(jīng)濟性。

3.2 我國研究簡述與建議

通過在中國知網(wǎng)平臺中檢索發(fā)現(xiàn)，目前在核心期刊發(fā)表的與越野滑雪相關的中文研究文獻數(shù)量僅為6篇。建議我國在越野滑雪科學研究的發(fā)展上，首先應增加越野滑雪的科學研究人員和科研項目上的投入，提升越野滑雪科學研究的數(shù)量；其次，建立與挪威越野滑雪相關高水平科研單位的交流與合作機制，提升我國在越野滑雪科學研究上的整體質量。

4 雪車、雪橇

4.1 德國研究典型案例

2014年索契冬奧會中，德國實現(xiàn)了對雪橇4個項目金牌的包攬；2018年平昌冬奧會中，德國運動員奪取了雪車3個項目的金牌、雪橇4個比賽項目中的3枚金牌。經(jīng)檢索，德國研究者在SCI期刊中，發(fā)表了5篇有關雪車的高質量研究文獻。重點對雪車行進過程中的空氣動力學和雪車運動員的跑跳運動表現(xiàn)進行了分析。

在雪車行進中的空氣動力學研究方面，德國慕尼黑科技大學（Technische Universitat Munchen）研究者Winkler等（2010a）發(fā)現(xiàn)，兩人組合的動作形式會對雪車行進過程中的空氣動力學產(chǎn)生影響，剎車員在雪車行進過程中保持上身下壓的姿勢是雪車行進過程中的最優(yōu)化姿勢。Winkler等（2010a，2010b）認為，雪車的空氣動力學優(yōu)化可以劃分為3個階段（前期設計階段、細節(jié)優(yōu)化階段和實際驗證階段），其中前兩個階段對于雪車的空氣動力學最優(yōu)化至關重要（圖7）。

在雪車的訓練學研究方面，Kibele等（2005）探究了新型跑步機測試對雪車運動員磷酸原沖刺能力評估的有效性，結果顯示，該測試能夠有效反映雪車運動員的磷酸原沖刺能力（r=0.79，P＜0.01）和磷酸原系統(tǒng)供能功率（r=0.77，P＜0.01）。精英雪車運動員的原地起跳高度為50 cm（體重約100 kg），兩種跳躍方式中（半蹲跳、原地起跳）髖、膝、踝關節(jié)產(chǎn)生的動力約各占1/3（Sanno et al.，2013）。

在雪橇項目的研究上，德國科隆體育大學研究者Brüggemann等（1997）分析了1994年利勒哈默爾冬奧會男子雪橇、雪車運動員的比賽特點。研究表明，在賽道最困難部分運動員的駕駛技術對排名前15位的運動員影響較大，尚未檢測到運動員啟動速度對最終成績的影響。Türk-Noack等（1994）認為，LAVEG激光測速系統(tǒng)在能夠為雪橇等其他運動的訓練提供穩(wěn)定的運動學分析，提升雪橇訓練的科學化程度。

4.2 我國研究簡述與建議

在中國知網(wǎng)平臺以“雪車、雪橇”為關鍵詞檢索到的中文研究文獻共6篇（核心期刊2篇）。在最新的研究中，我國研究者對雪車、雪橇的項目特征進行了系統(tǒng)總結，并且提出了我國雪車、雪橇運動員針對性的訓練建議（李釗等，2019）。但是，在研究方向分布上（項目特征研究1篇、訓練學研究1篇、運動損傷研究3篇、心理學研究1篇），我國研究缺乏針對雪車外形設計的工程學、流體力學相關應用型研究。建議我國研究者加強在對雪車雪橇高速滑行過程中流體力學及減阻設計等研究方向的研究力度。

圖7 雪車空氣動力學最優(yōu)化設計流程圖（Winkler et al.，2010b）Figure 7. The Flow Diagram of OptimalAerodynamics of Bobsleigh Designing

5 高山滑雪

5.1 奧地利研究典型案例

在2018年平昌冬奧會中，奧地利高山滑雪隊獲得3枚金牌、7枚獎牌，位列高山滑雪單項金牌榜、獎牌榜首位。檢索發(fā)現(xiàn)，奧地利研究人員在SCI期刊發(fā)表高山滑雪相關研究論文共12篇。奧地利主要有2所大學的科研院所參與了高山滑雪體育科學研究，分別是薩爾斯堡大學的運動科學實驗室（Department of Sport Science and Kinesiology CD-Laboratory，University of Salzburg）和因斯布魯克大學的運動科學部（Department of Sport Science，University of Innsbruck）。這2所大學的研究方向和側重點各有不同。

在高山滑雪的生物力學特征分析方面，薩爾斯堡大學的代表性研究者是Erich Müller。Müller（1994）的研究結果顯示，較高身體重心的轉彎姿勢在經(jīng)濟性和安全性上最佳，適合初學者學習并掌握高山滑雪運動技巧；屈膝、屈髖降低重心的轉彎技巧對運動員的體能要求較高、速度更快，建議在運動員有一定基礎后再進行教學（圖8）。Klous等（2012）探究了犁式轉彎和滑動轉彎的3D膝關節(jié)負荷，認為犁式轉彎的膝關節(jié)負荷并不總是高于滑動轉彎，而是要根據(jù)不同的轉彎階段、力的大小和方向等因素綜合判斷。

圖8 高重心姿態(tài)（1）與低重心姿態(tài)（2）比較（Müller，1994）Figure 8. Comparison of High Center of Gravity Posture and Low Center of Gravity Posture

在高山滑雪的可穿戴設備開發(fā)上，Stricker等（2010）探索了便攜式高山滑雪足底壓力測試系統(tǒng)（圖9）在不同溫度（23℃、0℃和-10℃）條件下的穩(wěn)定性和實用性，結果顯示該設備整體測試準確性與實驗室的AMTI?3D測力臺相接近；與鞋墊式足底壓力測試系統(tǒng)相比較，便攜式高山滑雪足底壓力測試系統(tǒng)便攜程度較低，但是能夠彌補鞋墊式足底壓力測試系統(tǒng)在測試精度上的不足（表2）。

表2 高山滑雪便攜式足底壓力測試系統(tǒng)與鞋墊式足底壓力系統(tǒng)比較Table 2 Comparison of Portable Plantar Pressure Testing System and Insole Sole Pressure System ofAlpine Skiing

圖9 高山滑雪便攜式足底壓力測試系統(tǒng)（Stricker et al.，2010）Figure 9. Portable Plantar Pressure Testing System ofAlpine Skiing

在高山滑雪的運動生理學研究方面，因斯布魯克大學的研究者Neumayr等（2003）對世界頂級高山滑雪運動員的身體形態(tài)和生理機能進行了測量和評估，認為高水平的有氧功率和下肢力量是至關重要的參考因素。Schippinger等（2009）研究結果顯示，高水平高山滑雪運動員比賽后的氧化應激標志物水平顯著升高（P＜0.001）；整個賽季中運動員體內的氧化應激物質水平也會發(fā)生相應的變化，這會影響到運動員的競技表現(xiàn)。

5.2 我國研究簡述與建議

使用中國知網(wǎng)平臺以“高山滑雪”為關鍵詞檢索到的中文核心期刊研究文獻共8篇。從文獻發(fā)表的時間分布上看，有6篇在2010年以前發(fā)表，僅有2篇研究文獻在2010年以后發(fā)表。從研究領域上看，體育教學類研究3篇，賽事發(fā)展研究2篇，歷史演變研究2篇，運動損傷研究1篇。

綜上，在時間方面，近年來我國高山滑雪相關研究中，缺乏足夠的高水平高山滑雪研究文獻。在研究領域方面，我國高山滑雪研究偏重體育教學類研究和賽事管理研究，而生物力學、可穿戴設備開發(fā)等應用型研究對于高山滑雪運動員競技水平的快速提高和繼續(xù)“登頂”至關重要。建議我國研究者在高山滑雪的生物力學和可穿戴設備研發(fā)等應用型研究領域加強研究力度，以提升我國高山滑雪訓練的科學化水平。

6 跳臺滑雪

在冬季奧運會跳臺滑雪項目中，瑞士和日本都曾有過優(yōu)異的表現(xiàn)。瑞士跳臺滑雪運動員Simon Ammann分別在2002年鹽湖城冬奧會和2010年溫哥華冬奧會中獨攬2塊金牌。日本作為東亞國家，借助1998年長野冬奧會東道主的優(yōu)勢，增加了跳臺滑雪項目科學研究投入力度，最終在1998年長野冬奧會的跳臺滑雪項目上獲得了2金1銀1銅。在短短4年間躍居跳臺滑雪單項金牌榜和獎牌榜的首位。

6.1 瑞士研究典型案例

經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，瑞士科學研究工作者在SCI期刊中針對跳臺滑雪的體育科學研究共發(fā)表論文9篇，主要在跳臺滑雪飛行階段的最優(yōu)化、奧運冠軍選手特點分析以及跳臺滑雪可穿戴設備的應用等方面進行了探討和研究。

在跳臺滑雪飛行階段最優(yōu)化的研究中，Denoth等（1987）認為，要想對飛行階段進行最優(yōu)化，必須要統(tǒng)籌考慮整個跳臺滑雪運動4個階段（滑行、起跳、飛行、落地）的動作。研究顯示，起跳后運動員身體的俯仰角度越大，所受到的空氣升力越強，阻力也越大，在飛行的初期階段最佳的俯仰角度是 14°（Gardan et al.，2017）。

蘇黎世聯(lián)邦理工學院（Swiss Federal Institute of Technology）研究者Kusserow等（2010）的研究結果顯示，比賽中心率可以作為反映運動員生理狀態(tài)和身體機能喚醒程度的良好指標，運動員比賽心率水平會根據(jù)身體機能喚醒狀態(tài)出現(xiàn)波動。B?chlin等（2010）對頂級跳臺滑雪運動員Simon Ammann日常訓練和奧運會比賽中的加速度傳感器數(shù)據(jù)進行了比較，結果顯示，該運動員在奧運會比賽中表現(xiàn)出了更長的飛行時間和起跳加速度。

在跳臺滑雪可穿戴設備的應用型研究方面，瑞士洛桑理工學院（école Polytechnique Fédérale de Lausanne）研究者Chardonnens等（2012，2013a）論證了其開發(fā)的可穿戴設備（圖10）在不同環(huán)境下的可靠性，認為該設備為跳臺滑雪訓練提供了可靠的身體各部位動力學數(shù)據(jù)。隨后，Chardonnens等（2013b，2014）使用該設備探究了跳臺滑雪運動員起跳階段動力學特征，結果顯示，飛行距離更遠的運動員表現(xiàn)出更多的大腿引領小腿、大腿與髖部協(xié)同發(fā)力的特點，運動員在空中飛行距離與運動員的起跳重心、起跳加速度、空中飛行姿態(tài)以及整體空氣動力分布等因素息息相關。

圖10 跳臺滑雪可穿戴設備（Chardonnens et al.，2014）Figure 10. Wearable Devices of Ski Jumping

6.2 日本研究成果簡述

自20世紀90年代至今，日本研究者共在SCI期刊中發(fā)表跳臺滑雪相關研究文獻13篇，主要在跳臺滑雪的不同飛行技術比較、不同階段的空氣動力學特點、可穿戴設備以及錄像分析等領域進行了持續(xù)、深入的研究。日本研究者在跳臺滑雪領域中的顯著特點是大量采用了風洞測試的研究方法（共5篇文獻），體現(xiàn)了其在跳臺滑雪風洞研究領域的領先地位。

在不同飛行技術的比較研究中，Jin等（1995）使用風洞系統(tǒng)分析了3種不同飛行姿態(tài)（傳統(tǒng)式、V型、平V型）的最優(yōu)化組合，認為如果只使用一種飛行姿態(tài)，平V型最為有效；如果使用組合姿態(tài)進行飛行，飛行初期使用傳統(tǒng)式或者平V型，在1.3～1.6 s后轉換為V型姿態(tài)，這樣的飛行效果最佳（表3）。

表3 跳臺滑雪3種不同飛行姿態(tài)比較Table 3 Comparison of Three Different Types of FlyingAttitude of Ski Jumping

在跳臺滑雪飛行過程中的空氣動力學研究上，日本山形大學（Yamagata University）的研究者Seo等（2001，2004a）的研究表明，與傳統(tǒng)式飛行技術相比，V型飛行姿態(tài)能夠在靠近地面的區(qū)域提供更高的升力，并且隨著雪板夾角的增大，在靠近地面區(qū)域升力有增加的趨勢（圖11）。隨后Seo等（2004）探索了V型飛行技術的最優(yōu)化，認為在飛行階段的前半段雪板夾角應較小以減小阻力，飛行的后半段雪板夾角應穩(wěn)定在一個相對固定的角度，以提升飛行時間。此外，研究結果顯示，世界頂級跳臺滑雪運動員在起跳前身體壓的更低、產(chǎn)生的空氣阻力更少，在起跳時速度更快、產(chǎn)生的動能更高；在滑行和起跳階段，正確的手臂位置對于減少空氣阻力和旋渦十分重要（Yamamoto et al.，2016）。

在錄像分析方面，筑波大學（University of Tsukuba）研究者Murakami等（2010，2014）分析了高水平與初級跳臺滑雪運動員的飛行動作，認為在飛行初期保持盡量小的身體前傾角度是取得較遠飛行距離的關鍵，高水平跳臺滑雪運動員的升力與阻力的最佳比值為0.95。

在可穿戴設備研究中，巖手縣大學（Iwate Prefectural University）研究者Sato等（2011）自主研發(fā)了一套可穿戴式跳臺滑雪設備，認為該套設備能夠獲得飛行過程中運動員身體各環(huán)節(jié)角度的有關信息，但是需要繼續(xù)提升該設備的可靠性。Brock等（2016）則基于可穿戴設備開發(fā)了一套有關跳臺滑雪技術動作的自動評分系統(tǒng)，認為該系統(tǒng)有助于跳臺滑雪運動評分向著可測量和客觀化的方向發(fā)展。

圖11 日本研究者使用風洞研究跳臺滑雪V型飛行姿態(tài)技術（Seo et al.，2004）Figure 11. The Illustration of Japanese Scientists Using Wind Tunnel to Research the V-style Technique in Ski Jumping

6.3 我國研究簡述與建議

通過中國知網(wǎng)對我國跳臺滑雪研究進行文獻檢索，共檢索到核心期刊研究文獻8篇。其中有6篇是在2005年以前發(fā)表，有2篇于2018年發(fā)表（胡齊等，2018a，2018b）。在研究領域分布方面，技術分析研究為4篇，空氣動力學研究為2篇，其余2篇分別介紹了項目的發(fā)展趨勢，以及項目特點和規(guī)律。

以上現(xiàn)狀說明，隨著可穿戴設備的日益普及和推廣，跳臺滑雪體育科學研究呈現(xiàn)出“從實驗室走向訓練場”的趨勢。建議我國重視跳臺滑雪科學研究的基礎設施建設（如風洞實驗室），提升我國冬季運動科學研究的硬件設施水平。同時，也應積極開展跳臺滑雪可穿戴設備和訓練實時反饋系統(tǒng)的引進和研發(fā)工作。

日本在短短4年間從1994年利勒哈默爾冬奧會獲得1金2銀2銅（共計5枚獎牌，獎牌榜第11位）到1998年長野冬奧會獲得5金1銀4銅（共計10枚獎牌，獎牌榜第7位），跳臺滑雪競技水平的進步優(yōu)勢可見。面對2022年北京冬奧會“時間緊、任務重”的備戰(zhàn)壓力，建議我國體育主管部門與日本、挪威等冬季運動強國體育主管部門進行交流，了解這些冬季運動強國在備戰(zhàn)冬季奧運會中的策略和方法，為我國備戰(zhàn)2022年北京冬奧會提供參考和借鑒。