我國跳高運動員王宇與世界優(yōu)秀跳高運動員關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的對比研究

程泓人，苑廷剛

(1.武漢體育學(xué)院 研究生院，武漢 430079；2.國家體育總局體育科學(xué)研究所，北京 100061)

男子跳高是我國田徑的優(yōu)勢項目，曾涌現(xiàn)出倪志欽、朱建華、張樹峰、黃海強(qiáng)、張國偉等一批在世界大賽上取得過優(yōu)異成績的運動員。而目前，我國男子跳高的領(lǐng)軍人物是王宇。王宇出生于1991年，身高1.90 m，體重67 kg，個人最好成績?yōu)?.34 m。據(jù)統(tǒng)計，2019年全年賽季中我國男子跳高運動員中只有王宇一人跳出過2.27 m(國際健將)以上的成績[1]，且1年內(nèi)共9次在比賽中躍過該高度，足以證明王宇是當(dāng)前我國男子跳高項目上唯一具備世界級水平的運動員。此前有不少國內(nèi)學(xué)者通過對比我國男子跳高運動員與國外優(yōu)秀跳高運動員的技術(shù)差異，尋找共性特征[2-4]，或是對個別運動員在某一場賽事的技術(shù)表現(xiàn)進(jìn)行研究[5-6]。然而針對某一重點運動員全年賽事的技術(shù)表現(xiàn)進(jìn)行跟蹤研究的文獻(xiàn)很少。為此，本研究采集了王宇在2019年參加過的5項重大賽事的比賽視頻，對其中有代表性的9跳進(jìn)行三維運動視頻解析，深入剖析王宇現(xiàn)階段的技術(shù)特點，并通過對比世界級優(yōu)秀男子跳高運動員關(guān)鍵技術(shù)的運動學(xué)指標(biāo)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)問題并提出訓(xùn)練建議，為王宇和我國其他運動員的訓(xùn)練提供新的思路和借鑒。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究對象

本文以我國優(yōu)秀跳高運動員王宇的關(guān)鍵技術(shù)為主要研究對象，以王宇在2019年參加過的重大賽事中關(guān)鍵跳次的技術(shù)參數(shù)為研究內(nèi)容(表1)。并以在世界大賽中跳出過2.31 m以上成績的世界級優(yōu)秀跳高運動員(以下簡稱“世界級組”)為對比研究對象(表2)。2.31 m的成績可以讓運動員在近幾屆世界大賽中登上領(lǐng)獎臺，也是王宇在2019年的最好成績，具有研究意義。

表1 王宇2019年比賽跳次解析信息情況一覽表

表2 世界級組運動員基本信息情況一覽表

1.2 研究方法

1.2.1 運動現(xiàn)場拍攝法

本研究中有關(guān)王宇的運動學(xué)技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)均為現(xiàn)場實地拍攝后，利用視頻圖像解析技術(shù)得出。采用3臺Sony攝像機(jī)，型號為DCR-TRV75E，拍攝頻率為50幀/s，進(jìn)行三維立體定點定焦拍攝。比賽現(xiàn)場相機(jī)放置情況如圖1所示，攝像機(jī)①平行于跳高橫桿并正對運動員起跳正側(cè)面，相機(jī)位置距離拍攝區(qū)域約為20 m；攝像機(jī)②垂直于跳高橫桿并正對運動員起跳正前方平面，相機(jī)位置距離拍攝區(qū)域約為35 m，攝像機(jī)①和②的主光軸夾角為90°；攝像機(jī)③位于跳高運動員起跳區(qū)域斜側(cè)面，相機(jī)位置距離拍攝區(qū)域約為50 m，攝像機(jī)①和③的主光軸夾角為150°，攝像機(jī)②和③的主光軸夾角為60°。拍攝區(qū)域是以跳高運動員起跳點為中心約15 m×10 m的范圍。由于目前國內(nèi)男子跳高運動員中絕大多數(shù)為左腿起跳，因此在國內(nèi)比賽中不采集右腿起跳運動員的視頻。在2019年國際田聯(lián)鉆石聯(lián)賽上海站和2019年國際田聯(lián)世界挑戰(zhàn)賽南京站的兩場比賽中，考慮到賽事轉(zhuǎn)播以及國外選手的參加，攝像機(jī)①和②改置于看臺的最前排，攝像機(jī)位置距離拍攝區(qū)域約35 m和50 m。此外，在比賽前后均使用Peak三維輻射型標(biāo)定框架進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定，作為視頻校準(zhǔn)圖像。

圖1 比賽現(xiàn)場相機(jī)布置示意圖

1.2.2 視頻圖像解析法

使用運動生物力學(xué)三維視頻解析系統(tǒng)Peak Motus 9.0對采集到的運動視頻圖像進(jìn)行數(shù)字化處理，采用直接線性DLT轉(zhuǎn)換獲得運動員關(guān)節(jié)點和身體質(zhì)心的空間三維坐標(biāo)。人體參數(shù)模型使用日本的松井秀治人體模型，并對跳高架的4個端點進(jìn)行數(shù)字化標(biāo)定以利于計算高度參數(shù)。為了提高數(shù)據(jù)處理的精確度，避免平滑處理對始末端數(shù)據(jù)的影響，截取跳高運動員比賽中助跑倒數(shù)第2步著地前4幀至身體落墊后4幀的視頻圖像進(jìn)行解析和數(shù)字化處理。原始數(shù)據(jù)使用 Butterworth低通濾波進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑處理，截斷頻率為6 Hz。

1.2.3 專家訪談法

根據(jù)研究需要，就跳高項目各階段的關(guān)鍵運動技術(shù)參數(shù)：助跑最后2步步長、步速、助跑速度損失率、起跳階段的水平速度和垂直速度、起跳角度、起跳腿支撐角度、3H高度、過桿姿態(tài)等方面進(jìn)行了專家咨詢。訪談專家為國內(nèi)外優(yōu)秀跳高教練員(表3)。

表3 訪談專家基本信息表

1.2.4 統(tǒng)計分析法

采用Excel2007和SPSS23.0統(tǒng)計軟件對解析出的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，最大值(max)、最小值(min)、平均值(Aver)和標(biāo)準(zhǔn)差(SD)、百分比，被用來對研究對象進(jìn)行描述性統(tǒng)計。單樣本K-S檢驗正態(tài)分布，連續(xù)性數(shù)據(jù)采用獨立樣本T檢驗和U檢驗，用雙變量相關(guān)分析比較組間差異。參數(shù)間的顯著性差異定為：p<0.05為顯著性差異，p<0.01為極其顯著性差異。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 助跑最后2步步長與步速的特征

國內(nèi)外眾多文獻(xiàn)認(rèn)為，助跑的最后2步是背越式跳高中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)[9-11]。在最后2步的步長特征上，許多學(xué)者認(rèn)為助跑倒1步的步長要盡可能大，以便起跳腿后蹬和擺動腿前群肌肉拉長，前移身體重心[12]。由表4可知，王宇的倒2步步長為2.16±0.06 m，倒1步步長為1.95±0.04 m，均略低于世界級組(2.20±0.11 m；2.01±0.10 m)；王宇的步長差值為0.21±0.05 m，略大于世界級組(0.19±0.06 m)。步長數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)王宇助跑最后2步相對來說步長較小，但步長參數(shù)受身高、下肢長度等因素影響較大，不能單純用來評判一個跳高運動員技術(shù)的好壞。但通過縱向?qū)Ρ韧跤钤诓煌叨壬系募夹g(shù)表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)其在沖擊2.30 m及以上高度時，倒2步步長均在2.20 m以上，倒1步步長均不足2 m，步長差值較大。跳高運動員在挑戰(zhàn)較高高度時，往往會加大步長以力求創(chuàng)造更大的水平速度，但水平速度過大會增加起跳時保持身體姿態(tài)穩(wěn)定性的難度，因此很多運動員會在倒1步再有意減小步長，減小的過多就會影響擺動腿前肌群肌肉的拉長和起跳腿后蹬的力量。與世界級組相比，王宇在助跑最后2步的步長調(diào)整過多，容易影響速度節(jié)奏。

從表4中也可以發(fā)現(xiàn)，王宇助跑倒2步步速為7.63±0.16 m/s與世界級組相近，而助跑倒1步步速為7.51±0.17 m/s略低于世界級組(7.60±0.31 m/s)；倒1步損失率為1.54±2.17%大于世界級組(0.26±1.82%)，這很大程度上與倒1步步長減小過多有關(guān)。在相關(guān)性上，成績與倒1步的步長和倒1步損失率呈顯著正相關(guān)(p<0.05)，王宇在2019年五棵松街頭賽上3次沖擊2.33 m高度失敗，其中第3跳倒1步的步長較倒2步縮短了0.25 m，嚴(yán)重影響了助跑節(jié)奏導(dǎo)致過桿失敗(詳見表4中王宇9)。在起跳前為了創(chuàng)造穩(wěn)定的身體姿態(tài)而有意“倒小步”，會對速度節(jié)奏產(chǎn)生負(fù)面影響。

表4 王宇與世界級組運動員助跑技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)表

2.2 起跳速度與助跑速度轉(zhuǎn)化率的特征

背越式跳高需要運動員盡可能多地將助跑階段創(chuàng)造的水平速度轉(zhuǎn)化為起跳離地時的垂直速度，為順利過桿創(chuàng)造動力。起跳著地瞬間及起跳離地瞬間的水平速度和垂直速度是評價起跳技術(shù)的重要指標(biāo)[13-14]。由表5可知，王宇起跳著地瞬間的水平速度為7.68±0.18 m/s，明顯高于世界級組7.32±0.29 m/s(p<0.05)，起跳離地瞬間的垂直速度為4.72±0.17 m/s，明顯低于世界級組4.88±0.11 m/s(p<0.05)。跳高成績與起跳離地瞬間的垂直速度呈極其顯著性正相關(guān)(r=0.736，p<0.01)，與著地瞬間水平速度無顯著性相關(guān)關(guān)系，證明起跳離地垂直速度是影響成績最重要的指標(biāo)。

表5 王宇與世界級組運動員起跳速度數(shù)據(jù)表

助跑速度轉(zhuǎn)化率的計算方式為起跳離地瞬間的垂直速度/起跳著地瞬間的水平速度[15]。助跑速度轉(zhuǎn)化率與成績之間呈顯著性正相關(guān)(r=0.735，p<0.01)。王宇的助跑速度轉(zhuǎn)化率為61.50±2.0%明顯低于世界級組66.74±3.53%(p<0.01)，說明王宇在轉(zhuǎn)變運動方向時水平速度損失較大，速度轉(zhuǎn)化能力有待提高。

2.3 起跳階段身體質(zhì)心高度的變化特征

起跳階段的身體質(zhì)心高度是跳高項目技術(shù)研究中重要的運動學(xué)指標(biāo)。為了研究需要，在該部分研究中做以下定義：H0表示起跳著地瞬間的身體質(zhì)心高度；H1表示起跳離地瞬間身體質(zhì)心高度；△H表示二者之間的差值[16-17]。

如表6所示，起跳階段身體質(zhì)心高度的變化，兩組之間均存在顯著性差異(p<0.05)。其中王宇H0的平均值為0.89±0.01 m，小于世界級組(0.92±0.03 m)。研究發(fā)現(xiàn)跳高運動員H0的值在0.85—1.15 m之間[18]，且與自身的身高有很大關(guān)系[19]，王宇的身高比世界級組的運動員都要低，H0占身高的百分比為47.07±0.56%，與世界級組(47.43±2.26%)接近。在質(zhì)心高度參數(shù)中，成績與H1之間呈極顯著正相關(guān)(r=0.683，p<0.01)，與△H呈顯著正相關(guān)(r=0.551，p<0.05)。王宇的H1值(1.28±0.02 m)和△H值(0.38±0.02 m)均明顯小于世界級組(1.33±0.05 m；0.41±0.03 m)。相比于世界級組，王宇在起跳階段身體質(zhì)心上升較少，導(dǎo)致質(zhì)心加速的垂直距離較短，H1高度偏低，起跳垂直速度偏小。這樣的問題可能由以下原因?qū)е拢阂皇窍轮派觳怀浞?，表現(xiàn)在快速起跳能力上的欠缺，也就是快速伸縮能力上的缺陷；二是助跑與起跳的銜接效果較差，起跳距離的選擇不合理。

表6 王宇與世界級組運動員身體質(zhì)心高度數(shù)據(jù)表 m

2.4 起跳階段膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)角度變化特征

跳高運動員在起跳時要改變運動方向，并使水平速度盡可能多地轉(zhuǎn)化為垂直速度以保證有充足的動力越過橫桿。起跳時因水平方向上的制動，運動員的支撐腿要承受600—800 kg的沖擊力[20]，這對起跳腿各關(guān)節(jié)的力量提出了很高的要求，起跳時下肢各關(guān)節(jié)需要保持合理的角度。由表7可知，王宇在起跳著地時踝關(guān)節(jié)最大緩沖角度(115.11±2.15°)明顯大于世界級組的105.0±3.83°(p<0.05)。著地后適當(dāng)屈膝、屈踝進(jìn)行緩沖可以激發(fā)牽張反射，利用肌肉的彈性勢能以及激活更強(qiáng)的中樞神經(jīng)反射，加強(qiáng)對應(yīng)肌肉的收縮能力，提高收縮效果，但是緩沖幅度太大，則會起到相反的效果，如彈性能量丟失或是關(guān)節(jié)失去最佳發(fā)力角度等。王宇在起跳離地時膝關(guān)節(jié)的角度為165.78±3.19°，明顯小于世界級組的172.75±3.59°(p<0.05)，反映出膝關(guān)節(jié)蹬伸幅度不夠充分。跳高運動員為了提高H1的高度，在起跳離地時需要最大程度地伸膝伸踝，從離地時起跳腿膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的角度指標(biāo)上推斷，與世界級優(yōu)秀跳高運動員相比，王宇起跳腿的伸膝力量略顯薄弱。2019年五棵松街頭賽2.33 m失敗的第3跳中王宇在起跳離地時起跳腿膝關(guān)節(jié)角度只有161°，踝關(guān)節(jié)角度為140°，蹬伸效果很不理想，最終導(dǎo)致過桿失敗(詳見表7中王宇9)。

表7 起跳階段王宇與世界級組運動員起跳腿關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)表 (°)

2.5 騰起速度和騰起角度特征

背越式跳高在起跳時，一定要遵循拋物體上升的高度公式：H=(V02sin2α)/2g。在這里V0為騰起速度，α為騰起角度，g為重力加速度。那么騰起速度和騰起角度就是一對非常重要的運動學(xué)指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，過多地增加騰起速度V0可能會使騰起角度α降低，限制助跑水平速度的發(fā)揮[21]。在研究起跳技術(shù)時，要辯證看待運動員的起跳技術(shù)特點，不能一味追求助跑速度而忽視騰起角度。從表8可知，王宇的起跳距離為1.20±0.24 m，明顯小于世界級組的1.22±0.03 m(p<0.05)，而且標(biāo)準(zhǔn)差較大，說明起跳點不是很穩(wěn)定。騰起角度為48.79±1.86°與世界級組(48.69±2.68°)相近；騰起初速度為6.33±0.21 m/s略低于世界級組(6.51±0.26 m/s)。在與成績的相關(guān)性上，騰起初速度與成績呈正相關(guān)(r=0.628，p<0.05)，而騰起初速度與騰起角度呈負(fù)相關(guān)(r=-0.507，p<0.05)。王宇在起跳角度的選擇上比較合理，符合世界頂級水平的技術(shù)特點，現(xiàn)階段需要提升騰起初速度，除了加強(qiáng)起跳腿蹬伸能力外，可以嘗試適當(dāng)降低騰起角度以提高騰起初速度。

表8 王宇與世界級組運動員騰起

2.6 背弓姿態(tài)及過桿速度特征

背弓的程度很難用身體某一個關(guān)節(jié)的角度表示，本研究選擇運動員在騰起時身體質(zhì)心最高點時相上，頭頸、胸腹和膝關(guān)節(jié)角度。由表9可知，2019年多哈世錦賽男子跳高冠軍巴希姆的頭頸角度為135°、胸腹角度為127°、膝關(guān)節(jié)角度為140°。頭頸角度小印證了國內(nèi)教練常說的頭往桿下“鉆”的技術(shù)特點，胸腹角度小可保持住身體質(zhì)心高度，但膝關(guān)節(jié)角度不宜過小是為了避免小腿觸碰橫桿，這是一種很好的背弓姿態(tài)。王宇的頭頸角度為158.33±3.84°較巴希姆偏大，胸腹角度129.67±3.04°和膝關(guān)節(jié)角度140.78±6.76°與巴希姆接近，同屬于“大背弓”的過桿姿態(tài)。王宇在質(zhì)心最高點時的速度為4.11±0.12 m/s，質(zhì)心速度偏低，“大背弓”的過桿姿態(tài)可以保持桿上的質(zhì)心高度緩慢下降，但這對過桿技術(shù)都有很高的要求，動作稍不到位就會有觸桿的風(fēng)險。例如2019年五棵松街頭賽2.33 m失敗的第3跳，王宇過桿時的頭頸角度162°、胸腹角度為134°、膝關(guān)節(jié)角度148°，3個角度較成功跳次的平均值都略大，最后的結(jié)果是身體觸桿。事實上，過桿技術(shù)并不能單純地用背弓姿態(tài)來評價，通過訪談多位國家級優(yōu)秀跳高教練員得到的普遍反饋是，背弓程度要適合過桿速度。對于過桿速度快的運動員不宜參用“大背弓”的過桿姿態(tài)，更宜采用“快倒肩，快放腿，高挺髖”，降低背弓程度以提高過桿速度。

表9 王宇與世界級組運動員過桿技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)表

3 研究結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

(1)與世界優(yōu)秀跳高運動員相比，王宇助跑速度較快，助跑倒1步步長較短，速度損失率高，降速明顯。

(2)王宇起跳離地時的垂直速度偏慢，起跳騰起初速度偏慢，離地時的質(zhì)心高度H1較低，質(zhì)心上升高度ΔH較低；采用“大背弓”的過桿姿態(tài)，過桿技術(shù)較好。

(3)現(xiàn)階段王宇在起跳技術(shù)、助跑速度的轉(zhuǎn)化、起跳腿蹬伸力量、垂直彈跳等方面的技術(shù)和能力需要提升。

(4)王宇起跳腿蹬伸能力不足導(dǎo)致身體質(zhì)心上升高度ΔH較低，導(dǎo)致質(zhì)心加速距離短，造成起跳離地垂直速度較慢。

3.2 建議

(1)王宇有很好的助跑速度，但倒1步降速較為明顯，建議訓(xùn)練中嘗試改變固有的步長模式，在弧線跑4—6步過桿練習(xí)中，利用外暗示標(biāo)記物拉大最后1步步長，并探究不同步長區(qū)間范圍內(nèi)所對應(yīng)的步速和助跑速度轉(zhuǎn)化率以提升助跑技術(shù)。

(2)建議王宇加強(qiáng)起跳離地時身體的伸展能力，特別是起跳腿的伸膝能力，可通過相應(yīng)的拉伸方式來提高腘繩肌的柔韌性，采用負(fù)重深蹲、跳深練習(xí)等方法來提高股四頭肌群的力量以改善該方面的能力。

(3)王宇的過桿速度不快，每次依靠“大背弓”的過桿姿態(tài)保證桿上的質(zhì)心高度，這種技術(shù)動作對騰空后身體姿態(tài)的控制及核心力量都有很高的要求，空中接近橫桿時挺髖速度稍慢就會有觸桿的風(fēng)險，而且容易造成腰腹和背部肌肉的損傷。日常專項訓(xùn)練要加強(qiáng)對腰背肌的保護(hù)，力求適當(dāng)提升過桿速度。