從仿生學(xué)的角度分析“水中蝶泳打腿技術(shù)”的動力學(xué)特征
——優(yōu)秀游泳運動員柔韌性、水中力量訓(xùn)練的實踐意義

李慧玲

（嘉興學(xué)院 體軍部，浙江 嘉興 314000）

自然仿生理論是最早在游泳運動中自然形成的技術(shù)理論。是模仿自然界動物形成的運動技術(shù)，并依據(jù)動物運動的特性，不斷地歸納和演化。最新游泳規(guī)則規(guī)定：蛙泳“在出發(fā)和每次轉(zhuǎn)身后，允許運動員身體沒入水中，可做1次手臂充分向后劃至腿部的動作。在第1次手臂劃水動作過程中，允許打1次蝶泳腿接蛙泳蹬腿動作”。自此，蝶、仰、蛙、自四種泳式均可在出發(fā)、轉(zhuǎn)身后的15m 距離內(nèi)運用“水下蝶泳打腿技術(shù)”。隨著2012年倫敦奧運會孫楊1 500m 自由泳決賽結(jié)束，所有游泳世界紀錄因新規(guī)則的出臺被全部刷新，競技游泳水平上了一個新的臺階。從理論上講：游泳比賽運用“水下蝶泳打腿技術(shù)”的距離可以占到30%、25m 短池比賽的距離可以占到60%。在業(yè)內(nèi)“水下蝶泳打腿技術(shù)”已被稱為除蝶、仰、蛙、自四種泳式之外的“第五種泳姿”，并在各級各項比賽中被運動員廣泛運用。如何科學(xué)地運用生物力學(xué)原理分析“水下蝶泳打腿技術(shù)”的動作技術(shù)特征；運用生理學(xué)理論分析該項技術(shù)對運動員身體素質(zhì)的特殊要求；如何在運動員選材、教學(xué)訓(xùn)練、比賽過程中更好地掌握和運用“水下蝶泳打腿技術(shù)”，力圖在規(guī)則允許的15m 距離范圍內(nèi)達到最快的速度，提高競技游泳水平是本文研究的目的。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以30屆、31屆夏季奧運會游泳比賽部分項目的優(yōu)秀運動員為研究對象。根據(jù)研究需要，收集部分水中動物作為研究對象。

1.2 研究方法

通過文獻資料檢索、世界級游泳運動員比賽實況錄像、動物水中游進動作影像進行生物力學(xué)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 “水下蝶泳打腿技術(shù)”的身體姿勢

“旗魚是海洋游泳最快的動物，在正常游動時，魚鰭張開，當捕食獵物時，收起魚鰭，身體保持一直線，最大限度地減小迎面阻力，它們靠鐮刀狀的尾巴快速擺動向前推進［7］”。運動員蝶泳出發(fā)轉(zhuǎn)身后滑行時，身體保持良好的流線型，一手掌心壓在另一手手背上，肘間距窄于肩寬、腕間距窄于肘間距，兩臂夾于兩耳后，目視池底。整個人體盡量伸展拉長，兩腳微顯“內(nèi)八字”狀，該姿勢前視投影面最小，迎面阻力最小。

2.2 “水下蝶泳打腿技術(shù)”與魚類游進動作比較分析

在研究高速游動時海豚的打水之后得出結(jié)論：“海豚打水時尾巴快速的擺動，身體是不動的。在觀察海洋飛魚運動時，為求生存，它們躍出水面上身不動靠快速小幅的擺尾在水面上飛行以逃脫掠食者的追逐［7］”。人類就很難做到上半身不動，大幅度的打水，上半身也會隨之反動。解決辦法就是加強背肌、腰腹肌的力量以達到固定上半身的目的，減小打水的幅度，提高打腿頻率。在觀察菲爾普斯水下蝶泳打腿動作時，可以很明顯地看到這一點：“手臂及上體在打腿時能保持在一個相對固定的水平面上，減小打腿獲得動能的損耗［8］”。

水下蝶泳打腿動作發(fā)力從壓肩（胸）提臀開始，由腰腿（大腿）帶動小腿腳踝上下打水。踝部柔韌性的好壞對水下蝶泳打腿動作是至關(guān)重要的。踝關(guān)節(jié)的柔韌性比力量重要。如踝部具備良好的柔韌性，腳背在下打的大部分時間內(nèi)可朝向后方，向后分力加大從而提高推進力。“在2012年倫敦奧運會上男子200m 蝶泳戰(zhàn)勝菲爾普斯獲得金牌的羅切特，能用反蝶泳打腿動作，在短池水下用20s8 時間完成50m 距離［8］”，可見水下蝶泳打腿的技術(shù)速度。

2.3 “水下蝶泳打腿技術(shù)”的動力學(xué)特征分析

鸕鶿平時用左右腳交替運動的淺打水，當發(fā)現(xiàn)獵物時，就會兩腳同時動作，這種踢水動作近似運動員的水下蝶泳打腿，可使速度在極短時間內(nèi)得以提升，從而捕獲獵物。運動員必須在水下保持適當?shù)牧骶€型體態(tài)以減少形狀阻力，并且要保持在水下一定的深度以減小波浪阻力，資料顯示：“運動員在水面40～60cm 以下運動，比水面游進可以提高10%～20%的速度，而且可以在水下保持更遠的打水距離。在2007年世界游泳錦標賽男子200m 自由泳決賽中，菲爾普斯在出發(fā)時水下蝶泳打腿距離在13m；每次轉(zhuǎn)身后身體很快傾斜45°，然后蝶泳打腿深潛1m 深，避免水波的阻力，在運動員游到150m 處體力下降的情況下，菲爾普斯還能潛水11m，全程水下共潛水打腿46m，比第二名的對手足足多了20m，以103s86破世界紀錄的成績獲得金牌［8］”。另外運動員身體的整體素質(zhì)，特別是腳踝的柔韌性、腰腹和股四頭肌的力量，這些都是構(gòu)成強有力的蝶泳腿的動力學(xué)特征。

通過旗魚和海豚尾部路徑的振幅研究發(fā)現(xiàn)：“旗魚和海豚在正常游動時，傾斜度近40°，在全速游泳時，傾角（滑行軸和平移運動方向之間的角度 減少到20°［7］”。同樣在觀察同時啟動為逃脫掠食者追逐的兩條飛魚發(fā)現(xiàn)：“一條尾部擺尾振幅較小的飛魚，速度明顯較快，身后留下的波紋也明顯較窄［7］”。

通過對世界級游泳決賽選手水下不同角度動作的分析后發(fā)現(xiàn)，“取得較好成績的選手有許多共性，如：開始向下打腿時，膝關(guān)節(jié)彎曲較小（最大彎曲度113.7°），整個水下打腿動作中軀干和腿的擺動幅度較?。?］”。研究表明：“水下蝶泳打腿動作周期中身高平均1.80m 的運動員，膝關(guān)節(jié)彎曲度平均113.7°；腿的下打速度是上打時的兩倍；打腿的頻率是每秒2.139次；打腿的幅度是0.618m［2］?！?/p>

3 優(yōu)秀游泳運動員“水下蝶泳打腿技術(shù)”的培養(yǎng)途徑和方法

3.1 水下蝶泳打腿技術(shù)的教學(xué)訓(xùn)練方法

3.1.1 陸上雙膝跪墊，兩手臂伸直撐墊，身體成“橋狀”，腰背連續(xù)“上拱”、“下塌”動作；

3.1.2 陸上雙膝跪坐腳跟于墊上，一手掌心壓在另一手手背上，肘間距窄于肩寬、腕間距窄于肘間距，兩臂夾于兩耳后，連續(xù)做挺腰挺髖和還原動作；

3.1.3 模仿海豚打腿：在水下作打腿動作，兩臂位于體側(cè)，擺動打腿，像海豚尾巴一樣；

3.1.4 垂直海豚打腿：采用垂直的姿勢在水中作蝶泳打腿動作，頭部上仰，兩臂位于體側(cè)，為了加強爆發(fā)力，應(yīng)用力打腿，使身體從深處提升到盡可能的高處，并盡量更長時間地保持在“水上”的姿勢［9］；

3.1.5 側(cè)身海豚腿：身體側(cè)臥，做兩臂位于體側(cè)的海豚腿動作［4］；

3.1.6 反蝶泳腿練習：仰臥做反蝶泳腿練習［9］；

3.1.7 “螺絲刀”蝶泳打腿練習：依次做4次俯臥、4次右側(cè)臥、4次仰臥、4次左側(cè)臥蝶泳打腿，重復(fù)進行［4］。

3.1.8 水下流線型練習：俯臥、側(cè)臥、仰臥做水下蝶泳打腿，保持身體的流線型。

3.2 優(yōu)秀游泳運動員選材的特定要求

運動員選材是指直接或間接地將應(yīng)選者的天才因素測定出來，并根據(jù)現(xiàn)有測定結(jié)果分析預(yù)測未來的競技能力。一名優(yōu)秀游泳運動員綜合了身體形態(tài)、機能、素質(zhì)、技術(shù)水平、水感、心理品質(zhì)、比賽能力等全面素質(zhì)。就水下蝶泳打腿這項技術(shù)而言，運動員除具備以上這些基本條件外，還要對運動員提出特定的要求：即運動員的身高、臂展、大的腳掌，很好的腳踝柔韌性、腰腹力量和腿部力量。在北京奧運會上創(chuàng)造8枚金牌的菲爾普斯就具備這樣的條件：身高1.93m，臂展2.01m，腳長35cm，有非常好的肩、腰、踝的關(guān)節(jié)柔韌性，并具備很好的力量。據(jù)計算：“長35cm 比30cm 的腳掌打水效果提高1.2倍［8］”。

3.3 發(fā)展游泳運動員關(guān)節(jié)柔韌性的實踐意義

柔韌素質(zhì)包括兩方面的含義：第一，關(guān)節(jié)活動范圍的大小——主要取決于關(guān)節(jié)本身的裝置結(jié)構(gòu)；第二，跨過關(guān)節(jié)本身的肌肉、肌腱、韌帶等軟組織的伸展性——主要是通過合理的訓(xùn)練而獲得。

3.3.1 靜力拉伸法：輕柔緩慢地將關(guān)節(jié)移到最大活動范圍內(nèi)，然后靜止30～60s；

3.3.2 動力拉伸法：用很快的速度和較大的力量使關(guān)節(jié)活動到最大幅度；

3.3.3 “本體感受性神經(jīng)肌肉促進法（PNF）：是根據(jù)神經(jīng)肌肉的本體感受器特征發(fā)展起來的，其依據(jù)是當肌肉先收縮時可以更充分地放松，使活動幅度增大［6］”。

3.4 優(yōu)秀游泳運動員水中力量訓(xùn)練的實踐意義

最大力量和爆發(fā)力在相當大的程度上決定速度能力水平，在相當大的程度上決定游泳時發(fā)揮的牽引力值、決定出發(fā)、轉(zhuǎn)身動作的效果。

根據(jù)以上技術(shù)分析，“水下蝶泳打腿技術(shù)”要求運動員上身要控制平穩(wěn)以獲得較好的打腿效果，因此對運動員腰腹力量和股四頭肌力量要求特別高。由于水下蝶泳打腿規(guī)則要求在出發(fā)轉(zhuǎn)身后15m 內(nèi)出水，這時間的用時一般都在5s～6s之內(nèi)，因此更需運動員的爆發(fā)力素質(zhì)，我們知道爆發(fā)力＝力量×速度。因此在訓(xùn)練中要充分處理好力量與速度之間的關(guān)系。

3.4.1 優(yōu)秀游泳運動員水中力量訓(xùn)練的基本方法。

3.4.1.1 “水中負重垂直蝶泳打腿：腰帶負重8kg，原地打腿，兩手在胸前不動，依靠蝶泳打腿維持在水面40s，休息10s做下一組，共做10組［8］”

3.4.1.2 “水中跳高蝶泳打腿：腰帶負重8kg，兩手臂伸直夾在耳邊，沉入2m 深池底，用半蹲姿勢用力向上跳起，用蝶泳打腿盡力保持在水面上較高身體位置，連續(xù)10次，休息40s，共做10組［8］”

3.4.1.3 游泳運動員訓(xùn)練實踐中，發(fā)展速度力量的一種正向牽引裝置的“超速”力量訓(xùn)練法，這種方法的實質(zhì)在于進行牽引游的速度比比賽速度快10%～30%，迫使運動員以更快的頻率和力量進行練習。有利于快速游技術(shù)風格的形成。

3.4.2 發(fā)展游泳運動員身體“核心力量”的練習：。根據(jù)美國科研人員和教練員的看法：“游泳動作的發(fā)力應(yīng)依靠身體的中心——腰和臀部的發(fā)力為起點，使力量從上肢傳遞到腿部，而不僅僅是手臂、腿部的力量。為了發(fā)展運動員的這種協(xié)調(diào)能力而采取的身體練習，稱之為身體的‘核心力量’練習。如果忽視了‘核心力量’發(fā)展，其結(jié)果只能是上下肢各自為政，技術(shù)脫節(jié)，效果也不好［3］”。

在訓(xùn)練中較常采用0.9～3.6kg的實心球進行各種體位各種方式的傳球練習，一般以2人一組，距離1～3m，練習的組數(shù)和次數(shù)可以根據(jù)運動員的訓(xùn)練水平來安排。也可借鑒其他運動項目的腰腹練習。

4 結(jié) 論

4.1 在游泳短距離比賽中，在水面下40～60cm 至1m 深度，水下蝶泳打腿具有攻角小與波浪阻力小的優(yōu)勢，在15m距離內(nèi)可以獲得比其他打腿動作和游泳動作獲得更高的游進速度，并可以快速協(xié)調(diào)地過渡到途中游，是運動員出發(fā)轉(zhuǎn)身必備的一項技術(shù)。同時“水下蝶泳打腿技術(shù)”要求上下打腿動作振幅小、頻率快才能取得較好的效果。

4.2 “水下蝶泳打腿技術(shù)”要從小培養(yǎng)，要求運動員不但具備很好的腳踝柔韌性，還要有強大的腰腹和腿部的爆發(fā)力，所謂的“鞭狀打腿”就是柔韌性和爆發(fā)力的綜合體現(xiàn)。在教學(xué)訓(xùn)練中要有針對性地做好運動員選材和發(fā)展這些素質(zhì)。

4.3 水下蝶泳打腿力量訓(xùn)練應(yīng)突出專項力量特點，在打好最大力量的基礎(chǔ)上著重強調(diào)“核心力量”發(fā)展，同時還要強調(diào)完成動作的速度和盡可能在水中完成。

［1］陳雄山，等.“水下蝶泳打腿技術(shù)”的生物力學(xué)特征及發(fā)展途徑相關(guān)問題的研究［J］.浙江體育科學(xué)，2008，30（4）：116-119.

［2］R.Arellano.水下蝶泳打腿技術(shù)的理論與實踐［J］.體育科研，2005，26（6）.

［3］程燕，許琦，等.游泳運動訓(xùn)練科學(xué)化理論及方法的研究［M］.北京：北京體育大學(xué)出版社，2006.

［4］中國游泳協(xié)會.年齡組游泳訓(xùn)練大綱［M］.北京：人民體育出版社，2005.

［5］歐內(nèi)斯特W.馬格利索［美］.游泳技術(shù)指南［M］.2001.

［6］許琦.現(xiàn)代游泳訓(xùn)練方法［M］.北京：北京體育大學(xué)出版社，2007.

［7］《生命脈動》第四集 魚類.CNTV.2012-05-11.

［8］《身體奇跡》（2）世界最強游泳選手-邁克爾.菲爾普斯NHK 紀錄片.2012-09-11.

［9］魯本.古斯曼［美］.游泳技法練習［M］.溫玉紅，譯.