民族傳統(tǒng)體育項目高腳競速碳纖維器材改進(jìn)與創(chuàng)新研究

楊高 鄧良標(biāo) 曹滔（銅仁幼兒師范高等?？茖W(xué)校 貴州 銅仁 554300）

高腳競速項目起源于中國南方的苗族、土家族等少數(shù)民族，在當(dāng)?shù)厝嗣裨陂L期的生產(chǎn)生活中逐步孕育而成。它以竹制高腳為基礎(chǔ)，展現(xiàn)出了獨具一格的民族特色和技巧。1986年湖南省體委對高腳馬項目進(jìn)行整理，作為表演項目亮相于第五屆全國少數(shù)民族傳統(tǒng)體育運動會。在第七屆全國少數(shù)民族傳統(tǒng)體育運動會上高腳競速項目正式成為全國性的少數(shù)民族體育賽事。高腳競速對運動員的身體素質(zhì)要求極高，上手難度大。但現(xiàn)有的傳統(tǒng)高腳競速器材存在著一些問題，如重量大、易損壞、不環(huán)保等條件，傳統(tǒng)高腳器材不僅規(guī)格難以統(tǒng)一，且重復(fù)使用率低，難修復(fù)，隱患較大。同時，由于技術(shù)、身體素質(zhì)以及心理狀態(tài)等多種原因，運動員在訓(xùn)練中極易受傷。為了解決這些問題，團(tuán)隊提出了碳纖維高腳競速器材，該創(chuàng)新產(chǎn)品采用碳纖維材料，具有更輕、更耐用、更環(huán)保等優(yōu)勢，同時融入了民族文化。對碳纖維高腳競速器材的市場前景和應(yīng)用前景進(jìn)行了分析。碳纖維高腳競速器材的市場潛力不容小覷，它不僅可以解決傳統(tǒng)高腳器材的問題提高運動員的身體素質(zhì)，還可以推動高腳競速運動項目的持續(xù)發(fā)展，同時我們也希望通過本文的介紹和分析能夠引起更多人對高腳競速運動關(guān)注和重視，共同推動這項傳統(tǒng)體育項目的繁榮和發(fā)展。

1、高腳競速器材一體化創(chuàng)新設(shè)計的傳統(tǒng)問題分析

1.1、傳統(tǒng)高腳器材問題分析

（1）竹制器材。

自然生長的材料在長度、蹬踏部分以及腳與地面高度難控制，使得教學(xué)、訓(xùn)練和比賽中所使用的器材規(guī)格不一。需砍伐大量的竹子，使用過程中易損壞、折斷，難以保證運動員安全，損壞后難以修復(fù)，回收性差，導(dǎo)致重復(fù)投資的頻率較高；不合適的器材對運動員的損傷較大，容易造成一些安全隱患在硬地上使用容易打滑，對塑膠場地?fù)p傷大，有效使用時間僅有3 個月左右，性價比低。

（2）玻璃纖維器材。

玻璃纖維器材耐久，但較笨重、韌性較差，易打滑，對塑膠場地?fù)p傷較大。不適用于比賽，且競賽成績遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于竹制器材，適用于平時訓(xùn)練。

1.2、運動員受傷問題分析（導(dǎo)致問題的原因）

高腳競速運動員在訓(xùn)練和比賽中，面臨著各種損傷的風(fēng)險。手腳起水泡、拇指內(nèi)側(cè)以及手掌撕裂傷、足趾擠壓擦傷是三種常見的損傷類型。運動員在持械運動中，由于器材運動的不穩(wěn)定性和長時間的摩擦，長時間支撐身體的重量，導(dǎo)致拇指內(nèi)側(cè)、手掌、足趾會受到長時間的擠壓和摩擦，皮膚表面受到磨損和刺激，腳底和手掌容易受到?jīng)_擊和摩擦，其中手腳起(水)血泡、拇指內(nèi)側(cè)和手掌撕裂傷發(fā)生率非常高，達(dá)到90%以上，足趾擠壓擦傷的發(fā)生率也接近85%。這些損傷會打亂他們的訓(xùn)練周期，無法保證訓(xùn)練的高質(zhì)量和比賽成績的穩(wěn)定增長。

為減少高腳競速運動員受傷的可能性，運動員需要正確穿戴防護(hù)裝備。運動員需要提升自身身體素質(zhì)和技能訓(xùn)練水平。教練員和醫(yī)務(wù)人員也需要密切關(guān)注，及時進(jìn)行預(yù)防，確保高腳競速運動員能夠更好地發(fā)揮競技水平。

1.3、高腳器材如何避免打滑

高腳競速運動，是一項難度系數(shù)高、危險性大的運動，運動員若在訓(xùn)練中未能形成規(guī)范的技術(shù)動作習(xí)慣，將會影響其基礎(chǔ)動作的準(zhǔn)確完成，從而導(dǎo)致錯誤的動作技術(shù)的形成，埋下安全隱患。

高腳競速運動是一項需要全面身體素質(zhì)的運動，包括力量、速度和協(xié)調(diào)性等要素，在運動員開始參與高腳競速運動訓(xùn)練之初，首先加強身體素質(zhì)的鍛煉，熟悉基本的技術(shù)技巧，在專項化訓(xùn)練階段，運動員需重視并提升綜合素質(zhì)，以避免訓(xùn)練中技術(shù)失誤導(dǎo)致的運動損傷。

運動負(fù)荷安排的不合理性容易導(dǎo)致運動損傷的風(fēng)險增加。當(dāng)教練員對訓(xùn)練計劃缺乏清晰的認(rèn)識，或者在采用訓(xùn)練手段和方法不夠恰當(dāng)時，都可能增加運動員受傷的風(fēng)險。高腳競速是一項短距離無氧運動項目，應(yīng)該采取多次重復(fù)訓(xùn)練，調(diào)整訓(xùn)練節(jié)奏，從而保持生理平衡，預(yù)防運動負(fù)荷帶來的運動損傷。

運動員的心理狀態(tài)不穩(wěn)定容易導(dǎo)致運動損傷。首次接觸高腳競速的運動員會感到好奇與興奮，但同時可能伴隨害怕、重心不穩(wěn)、身體緊張及注意力不集中的現(xiàn)象。在學(xué)習(xí)技術(shù)的過程中，運動員可能會產(chǎn)生膽怯和焦慮的情緒，影響訓(xùn)練比賽的發(fā)揮，從而增加運動損傷的風(fēng)險。因此，需要加強提高運動員的心理素質(zhì)，開展心理輔導(dǎo)，避免過度期望和擅自改變訓(xùn)練負(fù)荷等情況的發(fā)生，以確保運動員的安全和健康，減少心理情緒所導(dǎo)致的運動損傷。

高腳競速項目中，外部環(huán)境和器械等因素對運動損傷具有一定影響。在選擇訓(xùn)練環(huán)境時，天氣狀況、場地狀況等因素，會增加高腳運動員受傷的風(fēng)險。

器材設(shè)施的不合理也是運動員受傷的原因。竹竿、腳踏和棕繩等材料需要經(jīng)過精挑細(xì)選，以確保其質(zhì)量和耐用性。如果器材質(zhì)量不過關(guān)，在運動中發(fā)生踩斷、開裂或折斷等情況，從而產(chǎn)生運動損傷的風(fēng)險。此外，運動員的服裝不合身也會影響運動員發(fā)揮，應(yīng)選擇合適的大小和款式，以提供足夠的支撐和穩(wěn)定性。為了降低運動損傷的風(fēng)險，需要在訓(xùn)練過程中采取一系列預(yù)防措施，確保訓(xùn)練環(huán)境的安全性。定期檢查器材設(shè)施的完好性和可靠性，我們必須深入加強運動員的技能培訓(xùn)和安全教育，旨在提高他們的技術(shù)水平，提高自我保護(hù)能力從而有效地減少受傷的風(fēng)險。

1.4、高腳器材所造成的運動損傷分析

貴州省田徑場地建設(shè)相較于發(fā)達(dá)地區(qū)確實存在一定的差距，這種現(xiàn)象在中國的西南地區(qū)普遍存在。訓(xùn)練單位雖設(shè)有場地，但場地規(guī)格和彈性的規(guī)格不一可能會成為運動員學(xué)習(xí)和技能提高的障礙，對運動員的成績進(jìn)步產(chǎn)生一定的制約作用。

關(guān)于《貴州省高腳競速運動員運動損傷的研究》的論述中明確指出造成運動損傷的主要類型有擦傷、擠傷、摔傷和拉傷。而損傷的主要部位分別位于手的虎口處、手掌根指處和手心，以及腳的腳趾第一和第二趾關(guān)節(jié)處、大腳趾拇外側(cè)、第二趾關(guān)節(jié)處，腿上膝關(guān)節(jié)、大腿外側(cè)。由此可知，一副合適的高腳器材對于使用高腳器材的人群來說是十分重要的。

1.5、高腳競速宣傳以及發(fā)展程度較低

高腳競速運動的發(fā)展較為緩慢，其市場推廣主要集中于云貴川、湖南等地區(qū)，而在全國其他地區(qū)的宣傳和影響力相對較低。我們需結(jié)合總體經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和體育產(chǎn)業(yè)市場化趨勢等因素，對當(dāng)前的市場發(fā)展結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。隨著對少數(shù)民族傳統(tǒng)體育的關(guān)注度不斷提升，高腳競速這一運動也吸引了越來越多的目光。

貴州省在2002 年提出了《關(guān)于我省各級各類學(xué)校開展民族民間文化教育的實施意見》，旨在推動少數(shù)民族文化走向校園，豐富體育課程的教學(xué)資源，讓更多學(xué)生了解和傳承這一寶貴的文化遺產(chǎn)。為了更加直接地保護(hù)和傳承民族傳統(tǒng)文化，相關(guān)政策的出臺旨在培養(yǎng)學(xué)生自覺維護(hù)和傳承民族民間文化的意識，使他們成為這一文化的傳承者。2008 年以來，國家又陸續(xù)推出了系列文件，以促進(jìn)民族體育進(jìn)校園的推進(jìn)與實施。學(xué)校資源是校園市場最關(guān)鍵、最重要的環(huán)節(jié)之一，在學(xué)校官網(wǎng)進(jìn)行宣傳讓其走進(jìn)學(xué)校、課堂，讓學(xué)生參與到校園內(nèi)高腳競速的體育賽事中。

未來應(yīng)該將為少數(shù)民族傳統(tǒng)體育高腳競速在全國的推廣發(fā)揮引領(lǐng)作用，設(shè)計適用于兒童的高腳器材，讓高腳競速運動更加普及大眾。面向全國2 萬多所開設(shè)高腳競速運動項目的民族類學(xué)校與相關(guān)的訓(xùn)練運動隊推廣碳纖維高腳競速器材。通過學(xué)校的學(xué)生、社會愛好者參與學(xué)習(xí)高腳競速運動的方式，推動少數(shù)民族傳統(tǒng)體育文化、體育運動項目走向大眾視野。高腳競速器材的不斷完善與創(chuàng)新，對于推動高腳競速項目的普及與發(fā)展具有重要意義。

2、高腳競速器材一體化創(chuàng)新設(shè)計的研究方法

2.1、高腳競速器材一體化創(chuàng)新設(shè)計的研究基礎(chǔ)

銅仁幼兒師范高等?？茖W(xué)校作為全國民族團(tuán)結(jié)進(jìn)步創(chuàng)建示范單位和市級少數(shù)民族傳統(tǒng)體育訓(xùn)練基地，潛心致力于高腳教學(xué)、訓(xùn)練與器材的研發(fā)。

2011 年，我們研制的新型可調(diào)式玻璃纖維高腳桿已用于第九屆全國民運會比賽，貴州省第七屆少數(shù)民族傳統(tǒng)體育運動會，湖南省第八、九、十屆少數(shù)民族傳統(tǒng)體育運動會。

2.2、研究方法

（1）文獻(xiàn)綜述。

根據(jù)收集與高腳競速器材相關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解現(xiàn)有器材的問題和相關(guān)解決方案。探討了現(xiàn)有器材的問題和相關(guān)解決方案。通過對人體力學(xué)、工程學(xué)原理的研究，本文提出了新型高腳競速器材的設(shè)計方案。根據(jù)成年人手握物體最舒適、最牢固的數(shù)據(jù)為28-29mm，跑動中腳掌和踝關(guān)節(jié)的屈度30°-40°時最利于運動員的發(fā)力，高腳競速器材蹬踏部分的角度設(shè)計為30°-40°的數(shù)據(jù)，結(jié)合傳統(tǒng)器形狀和運動員的使用習(xí)慣，在新型器材的設(shè)計中，蹬踏處的設(shè)計保留傳統(tǒng)器材的“V”結(jié)構(gòu)，提出采用三鉤三叉的創(chuàng)新設(shè)計理念，利用模具技術(shù)，將桿體一次性制作成型；手柄處采用雪杖登山杖的設(shè)計方法向前稍有夾角，讓手握感更加舒適有力，減少手部損傷，防止手掌脫滑；整個器材外觀采用上小下大的錐形設(shè)計。

（2）設(shè)計和制作。

基于文獻(xiàn)綜述的結(jié)果，我們設(shè)計并制作了一款新型的碳纖維超輕高腳競速器材。為解決教學(xué)與訓(xùn)練過程中竹制高腳易損壞、難復(fù)制和玻璃纖維高腳較笨重、彈性差的問題，降低因器材本身缺陷造成的運動損傷，給使用者提供更好的體驗，通過創(chuàng)新設(shè)計和材料選擇，推動民族體育的創(chuàng)新發(fā)展。

3、高腳競速器材一體化創(chuàng)新設(shè)計的研究

3.1、高腳競速器材一體化創(chuàng)新設(shè)計的思路

鑒于以上兩種材料的不足，本項目在原有玻璃纖維高腳器材的研發(fā)成果上再次創(chuàng)新，根據(jù)競賽規(guī)則對比賽器材的規(guī)定和傳統(tǒng)器材存在的問題，設(shè)計符合競賽規(guī)則規(guī)定的器材制作和樣式圖，最終升級為一體化碳纖維超輕高腳競速器材。

3.2、產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新點

（1）器材采用碳纖維材料，利用模具一次性成型，整體呈上小下大的錐形，且單支重量450g，低于相同大小竹制器材的重量；

（2）根據(jù)高腳手柄對手腕處的受力研究，新器材采用登山杖手柄設(shè)計，可以減少對手腕關(guān)節(jié)的損傷，稍有夾角的設(shè)計也可以使手握感更加舒適有力，防止脫滑；

（3）根據(jù)高腳器材在運動中的受力分析，在蹬踏處保留了傳統(tǒng)器材的“V”形結(jié)構(gòu)，并提出全新的“三鉤三叉”的創(chuàng)新設(shè)計理念，可以使得踏板受力均勻分散，不易斷裂，有利于繩子綁扎；

（4）器材腳踏處增加防滑膠墊，底部套上軟膠腳套，起到防滑的作用，有效減少對運動員的損傷，同時減少器材對塑膠場地造成的損壞；

（5）根據(jù)人體力學(xué)和人體工程學(xué)原理，成年人手握物體最舒適、最牢固的數(shù)據(jù)為28-29mm，跑動中腳掌和踝關(guān)節(jié)的屈度30°-40°時有利于運動員的用力，高腳競速器材蹬踏部分的角度設(shè)計為30°-40°。

3.3、高腳競速器材生產(chǎn)優(yōu)勢

碳纖維高腳競速器材不僅生產(chǎn)制作步驟少、科技感強，還在原有器材的基礎(chǔ)上，采用了環(huán)保的碳纖維材料，打造環(huán)保的高腳競速器材，更加堅韌和輕便，不受氣候環(huán)境的影響，解決高腳器材標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題，尺寸契合人體工程學(xué)，器材更輕便和耐用，在涉取前兩代器材的優(yōu)點同時補足缺點，并將土家族、苗族的民族圖案融入到器材外觀。

3.4、研究設(shè)計實驗驗證

通過將加工制作的新型一體化碳纖維超輕高腳競速器材樣品分別發(fā)送到銅仁市民族中學(xué)、銅仁幼兒師范高等?？茖W(xué)校、湖南吉首大學(xué)、湘西洲民族體育運動學(xué)校等單位進(jìn)行試驗。廣泛收集試驗單位運動員教練員反饋的意見，反復(fù)對試驗樣品加以改進(jìn)，形成初步的定型樣品。

2023 年4 月，湖南省少數(shù)民族傳統(tǒng)體育運動會上，湖南婁底高腳運動員使用本產(chǎn)品獲得湖南省第十屆少數(shù)民族傳統(tǒng)運動會高腳項目200m 冠軍、2×100m 接力冠軍，男子100m亞軍。

4、高腳競速器材一體化創(chuàng)新設(shè)計器材的結(jié)論

4.1、高腳競速器材測試結(jié)論

（1）通過對不同年齡的人群的測試，得出我們的器材具有重量更輕、速度更快、耐久時間更長的優(yōu)點，能有效提高競速成績；

（2）通過對器械的升級，本器材可以有效減少在運動過程中對手腕踝關(guān)節(jié)、手掌、摔傷等運動中的損傷，從而減少對運動員的安全隱患；

（3）通過改變器材材質(zhì)，本器材可以有效增長使用年限，增加了器材的性價比，降低了使用者的負(fù)擔(dān)。

4.2、新型高腳競速器材的優(yōu)勢以及建議

（1）實用性：碳纖維高腳競速器材旨在提高高腳競速運動員比賽成績，碳纖維高腳競速器材能夠面向廣大學(xué)校、專業(yè)運動隊以及業(yè)余愛好者；

（2）安全性和保護(hù)性：高腳產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)考慮用戶的安全，開發(fā)提供保護(hù)的專用手套、鞋等配件并提供相應(yīng)的保護(hù)措施，以減少用戶受傷的風(fēng)險；

（3）輕便和便攜性：高腳產(chǎn)品應(yīng)該設(shè)計得輕便易攜，在使用之外方便攜帶。這對于需要在不同地方進(jìn)行活動的用戶來說尤為重要；

（4）可調(diào)節(jié)性和個性化：為了滿足不同用戶的需求，高腳產(chǎn)品可能需要提供可調(diào)節(jié)的高度和角度，以適應(yīng)不同身高和體形的用戶；

（5）提供指導(dǎo)和培訓(xùn)支持：高腳產(chǎn)品可能針對用戶提供指導(dǎo)和培訓(xùn)支持。包括使用說明、訓(xùn)練視頻和在線咨詢，幫助用戶掌握正確的使用技巧和注意事項；

（6）創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展：高腳產(chǎn)品可以不斷追求創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展，以提高性能、芯片技術(shù)、增加便利性，并與其他設(shè)備或應(yīng)用程序進(jìn)行集成，提供步頻、步幅、心率等數(shù)據(jù)參考，為用戶提供更豐富的體驗。