從生物力學(xué)角度分析競走關(guān)鍵技術(shù)

任 貴，王 林

（1.貴州大學(xué)體育學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.北京體育大學(xué)田徑教研室，北京 100084）

技戰(zhàn)術(shù)分析

從生物力學(xué)角度分析競走關(guān)鍵技術(shù)

任 貴1，王 林2

（1.貴州大學(xué)體育學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.北京體育大學(xué)田徑教研室，北京 100084）

本文采用文獻(xiàn)資料法、訪談法等研究方法，從生物力學(xué)角度對競走關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，總結(jié)概括對競走關(guān)鍵技術(shù)生物力學(xué)分析的3個層次；競走關(guān)鍵技術(shù)生物力學(xué)指標(biāo)的選取；目前國內(nèi)外對競走技術(shù)的研究現(xiàn)狀、競走技術(shù)的發(fā)展趨勢。以期為探討競走運(yùn)動規(guī)律、深入研究競走關(guān)鍵技術(shù)提供理論參考。

競走技術(shù)；生物力學(xué)；競走現(xiàn)狀

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

生物力學(xué)角度下的競走關(guān)鍵技術(shù)。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法 在北京體育大學(xué)圖書館、中國知網(wǎng)，以“生物力學(xué)”“競走技術(shù)”進(jìn)行檢索，收集競走技術(shù)研究的文獻(xiàn)資料。通過對文獻(xiàn)查閱篩選，了解競走技術(shù)的研究現(xiàn)狀、研究內(nèi)容、研究方法，從而確定了研究方向與研究內(nèi)容，為本研究提供理論依據(jù)。

1.2.2 訪談法 在查閱文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對北京體育大學(xué)相關(guān)專家進(jìn)行訪談了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、競走技術(shù)的發(fā)展趨勢，提煉概括競走關(guān)鍵技術(shù)生物力學(xué)指標(biāo)的選取。

2 結(jié)果與分析

2.1 競走關(guān)鍵技術(shù)生物力學(xué)研究的3個層次

目前，科研工作者主要通過總體研究、單個技術(shù)環(huán)節(jié)研究和實(shí)驗(yàn)研究3個層次對競走技術(shù)展開生物力學(xué)的研究。研究方法大多采用高速攝影的方法對訓(xùn)練和比賽實(shí)施現(xiàn)場平面或三維拍攝，選擇相關(guān)技術(shù)參數(shù)導(dǎo)入視頻分析系統(tǒng)對運(yùn)動員技術(shù)動作進(jìn)行診斷性生物力學(xué)研究，研究技術(shù)動作是否符合競走規(guī)則，在不同的競走時段身體各角度是否合理、是否經(jīng)濟(jì)優(yōu)化。

2.1.1 總體研究 總體研究的目的在于了解當(dāng)前世界高水平運(yùn)動員競走技術(shù)的總體特征及發(fā)展趨勢，一般選取奧運(yùn)會、國際田聯(lián)世界錦標(biāo)賽、國際田聯(lián)世界杯競走賽等重大比賽男子20km、女子20km、男子50km的前幾名運(yùn)動員作為研究對象，通過對拍攝數(shù)據(jù)的處理、解析對大樣本的技術(shù)特征進(jìn)行總體的描述。

2.1.2 單個技術(shù)環(huán)節(jié)研究 單個技術(shù)環(huán)節(jié)的研究是指選取比賽、訓(xùn)練過程中優(yōu)秀運(yùn)動員某一個或者幾個競走技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行研究，探析競走關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)動學(xué)特征、關(guān)鍵技術(shù)對運(yùn)動成績的貢獻(xiàn)率等，為技術(shù)訓(xùn)練的重點(diǎn)指明方向。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)研究 實(shí)驗(yàn)研究是指探析某種技術(shù)環(huán)節(jié)對完整技術(shù)、運(yùn)動成績的影響，研究這種技術(shù)環(huán)節(jié)發(fā)生變化的情況下，運(yùn)動成績、競走技術(shù)如何變化。

2.2 競走關(guān)鍵技術(shù)生物力學(xué)指標(biāo)的選取

2.2.1 完成比賽的生物力學(xué)指標(biāo) 沒有肉眼可見的騰空、膝關(guān)節(jié)不能彎曲是競走裁判員判罰的基本要素，也是科研工作者研究競走技術(shù)的主要切入點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，裁判員在實(shí)際比賽中判罰運(yùn)動員是否騰空的主要依據(jù)是通過單歩騰空時間的長短、重心起伏的大小、頭頂垂直位移的多少、小腿后撩的高度（單支撐階段兩腿膝關(guān)節(jié)在同一個平面時的擺動腿膝關(guān)節(jié)角度）4個指標(biāo)來進(jìn)行判斷的。對屈腿判罰的主要依據(jù)是通過腳掌仰角、支撐腿膝關(guān)節(jié)角2個主要指標(biāo)來進(jìn)行判斷的。通過訪談相關(guān)技術(shù)分析的科研人員，他們對運(yùn)動員騰空、屈腿的運(yùn)動學(xué)技術(shù)分析也大多從以下幾個指標(biāo)為切入點(diǎn)。（圖1）

圖1 完成比賽的生物力學(xué)指標(biāo)

2.2.2 決定運(yùn)動成績的生物力學(xué)指標(biāo)在遵守競走規(guī)則，保證沒有肉眼可見的騰空、膝關(guān)節(jié)不彎曲，不被裁判判罰犯規(guī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合個人特點(diǎn)在比賽中采用經(jīng)濟(jì)、實(shí)效的競走技術(shù)取得比賽的優(yōu)勝至關(guān)重要。通過查閱文獻(xiàn)資料、專家訪談，教練和科研人員對決定運(yùn)動成績的生物力學(xué)指標(biāo)的選取和研究主要以步長、步頻、步速、上肢關(guān)節(jié)角度為切入點(diǎn)。（圖2）

圖2 決定運(yùn)動成績的生物力學(xué)指標(biāo)

2.3 競走關(guān)鍵技術(shù)生物力學(xué)研究現(xiàn)狀

2.3.1 國外研究現(xiàn)狀 韋伯爾兄弟早在1836年就出版了《競走力學(xué)》一書，可見國外對競走技術(shù)的研究較早。20世紀(jì)70年代后，國外對競走技術(shù)的研究主要集中在運(yùn)用平面定點(diǎn)攝像對運(yùn)動員的競走技術(shù)進(jìn)行定點(diǎn)拍攝、對拍攝資料進(jìn)行解析，使運(yùn)動員盡可能規(guī)避在比賽中犯規(guī)。20世紀(jì)90年代初，伴隨著科研方法的創(chuàng)新，國外研究人員開始運(yùn)用三維攝像法對競走進(jìn)行研究，選取更多的運(yùn)動學(xué)指標(biāo)進(jìn)行分析研究，研究分析更加細(xì)致深入，彌補(bǔ)了平面定點(diǎn)拍攝的不足。英國利茲大都市大學(xué)卡耐基體育運(yùn)動和教育學(xué)院體育和運(yùn)動生物力學(xué)高級講師布萊恩·漢利（2013年）在《第25屆國際田聯(lián)世界杯競走賽生物力學(xué)技術(shù)分析》一文中對2012年在俄羅斯薩蘭斯克市舉行的世界杯競走比賽中所有5個比賽項(xiàng)目（包括青年）的15名獎牌獲得者的運(yùn)動技術(shù)特征進(jìn)行運(yùn)動生物力學(xué)研究和分析。采用2臺同一型號的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)放置在比賽場地的同側(cè)進(jìn)行同步錄像，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的運(yùn)動員在落地瞬間，腿部都是接近彎曲伸直或者有某種程度的彎曲，屬于可視閾值范圍內(nèi)的直腿技術(shù)。15名獎牌獲得者運(yùn)動技術(shù)環(huán)節(jié)中的下肢髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)角度變化的技術(shù)結(jié)構(gòu)基本相同，差異很小；而在上肢的肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)角度變化上有很大的差異。建議教練員和運(yùn)動員應(yīng)重視整體技術(shù)結(jié)構(gòu)特征，而不僅僅限于下肢等的技術(shù)，從而避免那些錯誤的和無效的技術(shù)動作，糾正和培養(yǎng)正確的技術(shù)動作，以更加經(jīng)濟(jì)性和節(jié)省化的正確技術(shù)來完成比賽，一定能夠取得理想的成績。

2.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國對競走技術(shù)的研究相對較晚，20世紀(jì)80年代之前，國內(nèi)對競走項(xiàng)目的研究沒有明確的方向且研究成果并不突出，對我國競走運(yùn)動員技術(shù)的診斷、評價、改進(jìn)僅僅依靠教練員的執(zhí)教經(jīng)驗(yàn)判斷和對國外優(yōu)秀運(yùn)動員技術(shù)外形的簡單對比、模仿，是一種感性經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)識。20世紀(jì)90年代左右，國內(nèi)科研人員利用高速攝影、錄像等手段對優(yōu)秀運(yùn)動員的訓(xùn)練、比賽進(jìn)行實(shí)時現(xiàn)場監(jiān)控，開啟了對我國優(yōu)秀運(yùn)動員競走技術(shù)的早期研究，研究成果主要集中在對技術(shù)犯規(guī)的控制方面。大批研究成果的問世，對我國運(yùn)動員競走技術(shù)的改進(jìn)和提高大有裨益。隨著科技的發(fā)展，視頻影像媒介的出現(xiàn)和多學(xué)科的滲透交融為有關(guān)競走技術(shù)分析的研究帶來了新的方向和突破口，研究結(jié)果日趨成熟。

（1）王林在《我國高水平20km競走運(yùn)動員技術(shù)的研究》一文中對參加2005年5月中國慈溪國際田聯(lián)競走挑戰(zhàn)賽男子20km競走比賽前6名選手的配速、步頻和步長等運(yùn)動學(xué)指標(biāo)進(jìn)行生物力學(xué)分析，在運(yùn)動學(xué)層面上說明目前我國競走運(yùn)動員在技術(shù)上存在的主要問題。研究發(fā)現(xiàn)，我國優(yōu)秀男子20km競走運(yùn)動員在競走專項(xiàng)運(yùn)動成績上已經(jīng)達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平。通過與國外優(yōu)秀運(yùn)動員競走技術(shù)的對比發(fā)現(xiàn)，我國競走運(yùn)動員目前仍屬于“小步高頻”的競走技術(shù)風(fēng)格；我國高水平男子20km競走運(yùn)動員步頻明顯高過國外運(yùn)動員，步長差距很大。在國際大賽中，中外運(yùn)動員同場較量并行過程中，由于技術(shù)風(fēng)格的明顯差異，很容易被國際裁判對比并盯上，判罰犯規(guī)。

（2）敬龍軍等在《中、外優(yōu)秀20km競走運(yùn)動員運(yùn)動技術(shù)分析》（2011年）一文對參加2009年無錫國際競走挑戰(zhàn)賽男子、女子20km項(xiàng)目優(yōu)秀競走運(yùn)動員的競走技術(shù)運(yùn)用三維定點(diǎn)拍攝和影像解析等方法進(jìn)行運(yùn)動生物力學(xué)分析，其中包括2008年北京奧運(yùn)會和2009年柏林世界錦標(biāo)賽男子、女子20km項(xiàng)目冠軍博爾欽和卡尼斯金娜的競走技術(shù)與我國目前最優(yōu)秀的男子20km競走運(yùn)動員王浩、女子20km競走運(yùn)動員劉虹的技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動生物力學(xué)對比分析。研究結(jié)果表明，目前中外頂級競走運(yùn)動員在騰空時間的運(yùn)動學(xué)指標(biāo)上差異并不明顯，然而在頭頂起伏距離、身體重心、離地瞬間膝關(guān)節(jié)角度等技術(shù)運(yùn)動學(xué)指標(biāo)上中外優(yōu)秀運(yùn)動員有顯著性差異，主要表現(xiàn)在我國運(yùn)動員競走技術(shù)缺乏實(shí)效性，頭頂起伏過大、離地瞬間擺動腿膝關(guān)節(jié)角太?。粡牟介L和步頻的對比分析來看，中國優(yōu)秀競走運(yùn)動員的“小步高頻”技術(shù)風(fēng)格有了很大的改變，其中我國競走運(yùn)動員步長同俄羅斯運(yùn)動員比較差異不是很明顯，但是步頻上還存在一定的差距。

（3）全勝在《中外優(yōu)秀男子20km競走運(yùn)動員競走技術(shù)運(yùn)動學(xué)特征的對比分析》一文中通過高速攝像機(jī)三維拍攝對參加2007年深圳國際競走挑戰(zhàn)賽的中外優(yōu)秀男子20km競走運(yùn)動員的競走技術(shù)進(jìn)行拍攝和影像解析處理，應(yīng)用視頻解析法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法等方法對中外男子20km競走技術(shù)的運(yùn)動學(xué)特征進(jìn)行了對比分析，并采用灰色關(guān)聯(lián)分析法找出了影響競走運(yùn)動技術(shù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)因素。研究結(jié)論為，競走運(yùn)動員在前支撐階段對動作速度起主要貢獻(xiàn)的指標(biāo)依次是：前支撐距離、后擺膝關(guān)節(jié)平均速度、著地瞬間膝關(guān)節(jié)角度、后擺階段膝關(guān)節(jié)平均速度；垂直支撐階段的影響因素是：垂直瞬間膝關(guān)節(jié)角度、垂直瞬間左肘關(guān)節(jié)角度、垂直瞬間右肘關(guān)節(jié)角度；后支撐階段影響因素是：后支撐階段膝關(guān)節(jié)蹬伸時間、離地瞬間踝關(guān)節(jié)角度、前擺膝關(guān)節(jié)速度、前擺膝關(guān)節(jié)速度、離地瞬間膝關(guān)節(jié)角度。

（4）王君俠在《我國男子競走運(yùn)動員的技術(shù)特征及生物力學(xué)分析》一文中對1995年北京世界杯競走賽男子20km前8名進(jìn)行拍攝，分析我國男子競走運(yùn)動員的技術(shù)特征。在競走規(guī)則和定義未修改之前，我國男子競走運(yùn)動員逐漸形成了“小步幅、高頻率”的技術(shù)風(fēng)格。通過生物力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)：髖的水平速度與擺動時間呈高度相關(guān)，適當(dāng)增加髖關(guān)節(jié)圍繞身體垂直軸轉(zhuǎn)動的速度，對提高步長有積極效果。

2.4 競走技術(shù)發(fā)展趨勢

研究表明，正確的競走技術(shù)，應(yīng)根據(jù)運(yùn)動員的個人特點(diǎn)，“取人之長，補(bǔ)己之短”，尋找出適合于自身優(yōu)化的個人技術(shù)風(fēng)格，同時得到國際裁判的認(rèn)可，只有掌握正確的競走技術(shù)，才能放心大膽地參賽，消除擔(dān)心判罰的心理負(fù)擔(dān)，靈活運(yùn)用訓(xùn)練儲存的體能。目前世界競走技術(shù)發(fā)展趨勢為：保持合理步頻的情況下，根據(jù)運(yùn)動員身體形態(tài)和運(yùn)動素質(zhì)適當(dāng)增加步長，髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動明顯，同時保持規(guī)范、清晰、穩(wěn)定的競走步態(tài)。

3 結(jié) 語

目前，科研工作者主要通過總體研究、單個技術(shù)環(huán)節(jié)研究、實(shí)驗(yàn)研究3個層次對競走技術(shù)展開生物力學(xué)的研究。國內(nèi)外科研工作者主要利用高速攝影、錄像等手段對優(yōu)秀運(yùn)動員的訓(xùn)練、比賽進(jìn)行實(shí)時現(xiàn)場監(jiān)控。相關(guān)的科研成果也對我國競走運(yùn)動員技術(shù)的改進(jìn)和提高大有裨益。隨著科技的發(fā)展，視頻影像媒介的出現(xiàn)和多學(xué)科的滲透交融為有關(guān)競走技術(shù)分析的研究帶來了新的方向和突破口，研究結(jié)果日趨成熟；目前世界競走技術(shù)發(fā)展趨勢為：保持合理步頻的情況下，根據(jù)運(yùn)動員身體形態(tài)和運(yùn)動素質(zhì)適當(dāng)增加步長，髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動明顯，同時保持規(guī)范、清晰、穩(wěn)定的競走步態(tài)。

[ 1 ]王林. 我國高水平20km競走運(yùn)動員技術(shù)的研究[ J ].北京體育大學(xué)學(xué)報，2007（7）：980.

[ 2 ]吳玲敏，李建臣.我國優(yōu)秀女子20km競走運(yùn)動員后半程競走技術(shù)的運(yùn)動學(xué)研究[ J ].四川體育科技，2008（4）.

[ 3 ]劉濤，張世浩.我國優(yōu)秀女子20km競走運(yùn)動員競走技術(shù)三維攝像解析與研究[ J ].廣州體育學(xué)院學(xué)報，2009（1）.

[ 4 ]李厚林.“復(fù)合鐘擺”運(yùn)動生物力學(xué)原理在競走技術(shù)創(chuàng)新中的研究[ J ].西安體育學(xué)院學(xué)報，2013（2）.

[ 5 ]敬龍軍，王鵬，苑廷剛，等.中、外優(yōu)秀20km競走運(yùn)動員運(yùn)動技術(shù)分析[ J ].中國體育科技，2011（1）：22-28.

G82

A

1674-151X（2016）12-011-03

10.3969/j.issn.1674-151x.2016.23.006

投稿日期：2016-11-14

任貴（1989—），助教，碩士。研究方向：體育教育訓(xùn)練學(xué)。

王林，教授，博士研究生導(dǎo)師。研究方向：體育教育訓(xùn)練學(xué)。