競(jìng)技健美操難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究進(jìn)展

張美琪，馬鴻韜

（北京體育大學(xué)體育藝術(shù)系，北京 100084）

競(jìng)技健美操難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究進(jìn)展

張美琪，馬鴻韜

（北京體育大學(xué)體育藝術(shù)系，北京 100084）

根據(jù)以往的研究文獻(xiàn)，對(duì)近年來運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的原理和方法對(duì)競(jìng)技健美操難度動(dòng)作的研究進(jìn)行綜述，旨在為難度動(dòng)作的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練提供理論指導(dǎo)，也為運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在競(jìng)技健美操方面的進(jìn)一步研究理清脈絡(luò)。研究認(rèn)為：1）前人對(duì)競(jìng)技健美操的研究大多著重難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，動(dòng)力學(xué)和肌電指標(biāo)的測(cè)試甚少，來自比賽場(chǎng)上的參數(shù)分析幾乎沒有；2）如何進(jìn)一步改進(jìn)動(dòng)力學(xué)測(cè)試手段并應(yīng)用于比賽實(shí)踐中可能會(huì)成為競(jìng)技健美操動(dòng)力學(xué)研究方法的新突破口；3）尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)新引進(jìn)的難度動(dòng)作在健美操訓(xùn)練、比賽環(huán)境下的探索和研究。建議未來研究者：1）在不干擾運(yùn)動(dòng)員比賽的前提下，獲取有效的賽場(chǎng)數(shù)據(jù)；2）對(duì)創(chuàng)新難度動(dòng)作由研究人員在計(jì)算機(jī)中先進(jìn)行模擬分析，以此減少運(yùn)動(dòng)員損傷并提高研究效率；3）跳水、體操等項(xiàng)目研究方法可以借鑒到競(jìng)技健美操中，推動(dòng)競(jìng)技健美操運(yùn)動(dòng)科學(xué)研究的快速發(fā)展。

競(jìng)技健美操；難度動(dòng)作；運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)；研究進(jìn)展

競(jìng)技健美操是一項(xiàng)在音樂的伴奏下，能夠表現(xiàn)連續(xù)、復(fù)雜、高強(qiáng)度成套動(dòng)作能力的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，起源于傳統(tǒng)的有氧健身運(yùn)動(dòng)，是在傳統(tǒng)健美操的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。競(jìng)技健美操以一個(gè)新成員的身份進(jìn)入國(guó)際體育競(jìng)賽項(xiàng)目的行列只有三十余年，自20世紀(jì)80年代末期由歐洲傳入我國(guó)后，在國(guó)內(nèi)快速發(fā)展起來，近些年中國(guó)隊(duì)在世界各級(jí)大賽中也取得了不錯(cuò)的成績(jī)。但是，隨著規(guī)則的變化和競(jìng)技健美操在世界范圍的普及，其他國(guó)家的競(jìng)技實(shí)力逐漸增強(qiáng)，這敦促我們?cè)陔y度動(dòng)作訓(xùn)練上要不斷地研究、創(chuàng)新，以期提高難度動(dòng)作分值，獲得更好的運(yùn)動(dòng)成績(jī)。

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是生物力學(xué)（Biomechanics）的重要分支，主要是應(yīng)用力學(xué)原理和方法研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能[1]。運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)也是體育科學(xué)中的一門重要的理論學(xué)科，對(duì)我國(guó)體育事業(yè)的發(fā)展，特別是在各體育項(xiàng)目中的技術(shù)分析、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、設(shè)計(jì)和改進(jìn)運(yùn)動(dòng)器材、裝備和設(shè)備、預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷等發(fā)揮著重要作用。本研究旨在通過對(duì)國(guó)內(nèi)外研究的文獻(xiàn)分析，探討競(jìng)技健美操難度動(dòng)作運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)方面的研究現(xiàn)狀，以求從生物力學(xué)角度了解競(jìng)技健美操難度動(dòng)作特征，為難度動(dòng)作的訓(xùn)練安排和科研實(shí)施提供理論參考。

1 研究方法

研究中主要采用文獻(xiàn)資料法，以“競(jìng)技健美操”、“難度動(dòng)作”為主題檢索詞，通過中國(guó)知網(wǎng)進(jìn)行檢索，截至2016年5月30日國(guó)內(nèi)共刊發(fā)2 395篇文獻(xiàn)；同樣以“Aerobic Gymnastics”、“Difficulty”為主題搜索詞，通過Google Scholar、Web of Science和PubMed等對(duì)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)舞項(xiàng)目相關(guān)文獻(xiàn)資料進(jìn)行搜索，截至2016年5月30日，共搜索到29篇文獻(xiàn)，有20篇屬于生物力學(xué)和生理學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，其中13篇文獻(xiàn)為實(shí)驗(yàn)性研究。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有文獻(xiàn)為競(jìng)技健美操難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)綜述研究提供了依據(jù)。

2 競(jìng)技健美操難度動(dòng)作在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展

根據(jù)《運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)》[2]對(duì)項(xiàng)目群落的劃分，競(jìng)技健美操屬技能主導(dǎo)類表現(xiàn)難美性項(xiàng)群，難美項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目技術(shù)性強(qiáng)、動(dòng)作種類和數(shù)量多，并且技術(shù)動(dòng)作創(chuàng)新較快。因此，動(dòng)作技術(shù)始終是競(jìng)技健美操項(xiàng)目科學(xué)研究的主要內(nèi)容之一。難度動(dòng)作是構(gòu)成競(jìng)技健美操成套動(dòng)作的主體，也是成套編排要考慮的核心要素。運(yùn)動(dòng)員要想在競(jìng)賽中取勝，就要不斷增大難度價(jià)值、提高難度動(dòng)作成功率、加強(qiáng)成套強(qiáng)度[3]。此外，競(jìng)賽規(guī)則難度表中不斷有新動(dòng)作加入，這些新難度動(dòng)作包括的面越來越廣，例如，體操中的雙向托馬斯和武術(shù)中的旋腿動(dòng)作被引入動(dòng)力性力量類難度動(dòng)作中，藝術(shù)體操的后舉腿轉(zhuǎn)體引入柔韌類難度動(dòng)作中?？梢?，競(jìng)技健美操難度動(dòng)作將向高難度、多樣化、全面性方向發(fā)展。

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)運(yùn)用力學(xué)的原理和方法研究人體機(jī)械運(yùn)動(dòng)原理和規(guī)律[4]，前人對(duì)競(jìng)技健美操的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究主要使用運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和肌電指標(biāo)3種測(cè)量方法，以某個(gè)或某些難度動(dòng)作為研究對(duì)象進(jìn)行解析，為運(yùn)動(dòng)員難度動(dòng)作的技術(shù)細(xì)節(jié)提供量化依據(jù)。其中，運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)量參數(shù)主要包括肢體的（角）位移、（角）速度、（角）加速度等；動(dòng)力學(xué)測(cè)量參數(shù)主要界定在力的測(cè)量方面；肌電圖測(cè)量實(shí)際上是測(cè)量肌肉收縮時(shí)的神經(jīng)支配特性[5]。

2.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 由于運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)采集方法較為靈活，一般采用攝像、攝影的方法，對(duì)運(yùn)動(dòng)員無干擾，適合用于比賽和訓(xùn)練場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)采集，應(yīng)用較為廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，運(yùn)動(dòng)學(xué)檢測(cè)手段從二維攝影技術(shù)發(fā)展到三維立體攝影，攝像技術(shù)從每秒25幀的普通攝像機(jī)到后來每秒1 000幀以上的三維高速攝像機(jī)捕捉[6]?？萍歼M(jìn)步不但提高了攝像機(jī)采集頻率，還有一些定位更精確的三維動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，例如，ARIEL、SIMI-MOTION、VICON、QUALISYS等，也越來越多地被應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究過程中用于剖析難度動(dòng)作。

競(jìng)技健美操難度動(dòng)作是運(yùn)動(dòng)員利用身體內(nèi)在力量改變身體各個(gè)部位的相對(duì)位置，保證身體重心沿著一定的軌跡運(yùn)動(dòng)而完成的不同復(fù)雜程度的技術(shù)動(dòng)作。難度動(dòng)作是成套的價(jià)值基礎(chǔ)，也是健美操運(yùn)動(dòng)員綜合實(shí)力的體現(xiàn)[7]。2001年起，國(guó)際體操聯(lián)合會(huì)將競(jìng)技健美操難度動(dòng)作規(guī)范為4個(gè)組別，分別是A組動(dòng)力性力量類難度、B組靜力性力量類難度、C組跳躍類難度和D組平衡與柔韌類難度。可能由于測(cè)試方法和儀器精確度等局限，目前對(duì)靜力性力量、動(dòng)力性力量和平衡與柔韌類難度動(dòng)作的研究還較少，對(duì)跳躍類難度動(dòng)作關(guān)注較多。

2.1.1 動(dòng)力性力量類難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 A組難度動(dòng)作包括俯臥撐、俯臥撐騰起、支撐騰起、旋腿和直升飛機(jī)5個(gè)根名組，當(dāng)前研究中關(guān)于A組難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析主要關(guān)注俯臥撐騰起和旋腿2類。例如，鄭輝[8]采用6臺(tái)QUALISYS-MCU500紅外遠(yuǎn)射測(cè)試儀對(duì)西安體育學(xué)院3名優(yōu)秀男子健美操運(yùn)動(dòng)員完成的提臀起動(dòng)作進(jìn)行三維攝影，獲得完成時(shí)間、身體騰空至最高點(diǎn)髖關(guān)節(jié)的坐標(biāo)位置及髖、肘、肩關(guān)節(jié)的角度等運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)，得出此類難度動(dòng)作的完成由騰起高度和完成時(shí)間2個(gè)因素有機(jī)地結(jié)合來實(shí)現(xiàn)：適當(dāng)速度的上肢和腰腹部協(xié)同發(fā)力是決定騰起高度的重要機(jī)制；完成動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)則會(huì)影響成套動(dòng)作的連貫性。李旭龍[9]等使用美國(guó)Ariel錄像解析系統(tǒng)，以北京師范大學(xué)健美操隊(duì)教練員張卓、高水平運(yùn)動(dòng)員李萌和張逸鋒為研究對(duì)象，選取了張卓和李萌較成功的A組托馬斯全旋動(dòng)作和張逸鋒的一次失誤動(dòng)作進(jìn)行解析及比較分析，認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員應(yīng)注意在動(dòng)作開始階段增大分腿角度以增加轉(zhuǎn)動(dòng)速度；完成“托馬斯全旋”動(dòng)作時(shí)應(yīng)注意雙手的及時(shí)撐地，否則容易造成動(dòng)作失敗。關(guān)于動(dòng)力性力量類難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征有待更多地探索，未來研究者可深入考慮動(dòng)力性力量難度動(dòng)作中身體姿態(tài)的保持和移動(dòng)一致性、旋轉(zhuǎn)速度問題。

2.1.2 靜力性力量類難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 B組難度動(dòng)作展示靜力性力量，規(guī)則要求該類動(dòng)作無論在開始或結(jié)束位置，還是在支撐轉(zhuǎn)體中，整個(gè)過程必須保持2s以上；要求身體以各種姿勢(shì)完全支撐在單手或雙手上，雙腳或臀部不允許接觸地面，并且支撐時(shí)手掌平整撐于地面。由于直角支撐轉(zhuǎn)體動(dòng)作難度適中、分值較高，是成套動(dòng)作編排B組難度動(dòng)作的首選。現(xiàn)有關(guān)于B組難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析主要探討了直角支撐轉(zhuǎn)體動(dòng)作。例如，韓春英、韓甲[10]通過TJ-MOTION三維圖像解析系統(tǒng)，獲得健美操國(guó)家健將級(jí)運(yùn)動(dòng)員別蓁蓁完成B組直角支撐轉(zhuǎn)體720°的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)整個(gè)轉(zhuǎn)體過程是先加速、后減速的運(yùn)動(dòng)；身體重心隨著時(shí)間推移上下波動(dòng)加劇，認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員應(yīng)提高技術(shù)發(fā)揮和肌肉耐久性。楊宏、鄭松波[11]采用德國(guó)SIMI-MOTION三維動(dòng)作解析系統(tǒng)對(duì)所拍攝的直角支撐轉(zhuǎn)體720°難度動(dòng)作全程進(jìn)行圖像采樣、解析和計(jì)算，得出轉(zhuǎn)動(dòng)過程中重心越高越有利于身體的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且重心速度隨身體轉(zhuǎn)動(dòng)由小到大遞進(jìn)，才能在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中保持良好的身體姿態(tài)；直角支撐轉(zhuǎn)體是定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，完成過程中做原地轉(zhuǎn)體動(dòng)作是最佳動(dòng)作姿態(tài)。上述研究從理論上證明了重心與爆發(fā)力對(duì)直角支撐轉(zhuǎn)體動(dòng)作完成質(zhì)量的重要性，而重心與爆發(fā)力則主要由神經(jīng)肌肉系統(tǒng)功能所決定。規(guī)則不斷變換，難度動(dòng)作水平逐漸提高，B組難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析有待于進(jìn)一步研究，尤其是對(duì)組合支撐轉(zhuǎn)體、銳角支撐等更高分值的難度動(dòng)作研究。

2.1.3 跳躍類難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 跳躍類難度動(dòng)作要求以最大限度展示爆發(fā)力和最大的動(dòng)作幅度，由于要通過盡可能短的時(shí)間達(dá)到峰值力，所以與其他組別難度動(dòng)作相比具有更高的損傷風(fēng)險(xiǎn)。而且，跳躍類難度動(dòng)作在競(jìng)技健美操規(guī)則難度表中占比最大[12]，跳躍類難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析也是當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一，實(shí)驗(yàn)主要使用Vicon、SIMI-Motion、Dartfish等儀器分析了落地成俯撐、跳躍轉(zhuǎn)體落地成俯撐、跳躍轉(zhuǎn)體3個(gè)根名組動(dòng)作。

1）落地成俯撐。多名學(xué)者從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度對(duì)比分析了落地成俯撐動(dòng)作，研究發(fā)現(xiàn)，在起跳階段，標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作有充分預(yù)擺、用時(shí)較長(zhǎng)，而對(duì)比動(dòng)作起跳時(shí)間較短[13]；騰空階段，標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作并腿速度快并且完成時(shí)間短，對(duì)比動(dòng)作并腿速度快但保持并腿姿勢(shì)的時(shí)間長(zhǎng)，說明身體的空中制控能力較弱，最佳動(dòng)作姿態(tài)應(yīng)是重心達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)形成的分腿跳空中姿態(tài)[14]；落成俯撐階段應(yīng)主動(dòng)伸髖屈踝，落地髖角代表了身體姿態(tài)，高水平運(yùn)動(dòng)員髖角在170°左右[15]，髖角過小會(huì)影響動(dòng)作美感。落成俯撐時(shí)，緩沖時(shí)間和撐起時(shí)間表現(xiàn)出差異性，主要原因可能是主動(dòng)肌力量和超等長(zhǎng)收縮能力較差[16]?？梢?，加強(qiáng)肌肉爆發(fā)力、均衡發(fā)展上下肢及肢體左右側(cè)力量是高質(zhì)量地完成屈體分腿跳成俯撐動(dòng)作的前提。

2）跳躍轉(zhuǎn)體落地成俯臥撐。跳躍轉(zhuǎn)體落地成俯撐動(dòng)作是C組難度動(dòng)作的重要部分，也是競(jìng)技健美操難度動(dòng)作的一個(gè)研究重點(diǎn)。在跳躍轉(zhuǎn)體落地成俯撐方面，研究認(rèn)為起跳階段膝關(guān)節(jié)屈角小不利于產(chǎn)生較大的騰空高度[17]，向下加速擺臂可帶動(dòng)膝關(guān)節(jié)屈角并且增加地面對(duì)人體的加速?zèng)_量值，能夠較明顯地提高起跳效果，當(dāng)緩沖時(shí)起跳腿膝關(guān)節(jié)角度低于130°時(shí)，肌肉的彈性也會(huì)下降10%～20%[18-19]，30°～45°之間的膝關(guān)節(jié)充分緩沖角度能為后續(xù)蹬伸動(dòng)作儲(chǔ)備較大彈性勢(shì)能[20]。騰空階段做科薩克或屈體是以人體繞髖關(guān)節(jié)上體與下肢做相向運(yùn)動(dòng)，人體角動(dòng)量守恒[21]，蹬伸轉(zhuǎn)體過程中重心速率快與身高較高也存在一定關(guān)系，隨著轉(zhuǎn)體度數(shù)上升應(yīng)及時(shí)夾臂抱胸以減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，增加角速度[22]；落成俯撐階段最佳緩沖角度為肘關(guān)節(jié)90°～110°、踝關(guān)節(jié)25°～40°，腰腹肌力量不足將導(dǎo)致在落地緩沖時(shí)身體控制能力較差、緩沖時(shí)間過長(zhǎng)，而不利于后續(xù)動(dòng)作的連接和對(duì)節(jié)奏的把握[23]。根據(jù)當(dāng)前研究結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，跳躍轉(zhuǎn)體落地成俯撐動(dòng)作是競(jìng)技健美操難度動(dòng)作的研究熱點(diǎn)，但由于個(gè)體差異，如何找到既有共性又有個(gè)性的標(biāo)準(zhǔn)成為訓(xùn)練跳躍轉(zhuǎn)體落地成俯撐動(dòng)作的困惑，有廣泛的研究前景。

3）跳躍轉(zhuǎn)體。在跳躍轉(zhuǎn)體動(dòng)作方面，研究認(rèn)為起跳階段低水平運(yùn)動(dòng)員較高水平運(yùn)動(dòng)員相比主要差在蹬伸技術(shù)上，包括蹬伸動(dòng)作伸膝和伸髖的連續(xù)性以及蹬伸時(shí)Y軸發(fā)力方向的正確性[24]，保證較大蹬伸角的基礎(chǔ)上提高腿部爆發(fā)力能夠提高蹬伸效果[25]。起跳階段上下肢高度協(xié)同配合是完成跳躍轉(zhuǎn)體類難度動(dòng)作的關(guān)鍵，起跳技術(shù)表現(xiàn)將直接影響難度動(dòng)作完成的整體質(zhì)量[26]。在保證起跳階段較大蹬伸角的基礎(chǔ)上，左右髖、膝關(guān)節(jié)角度均衡能夠提高蹬伸效果；騰空階段要求踝關(guān)節(jié)充分伸展、軀干與雙腿間的夾角較小，髖關(guān)節(jié)的較小角度和膝、踝關(guān)節(jié)的較大角度有助于提高騰空動(dòng)作的準(zhǔn)確性與優(yōu)美性，已有研究表明擺臂能顯著提高跳躍高度[27]；轉(zhuǎn)體過程中身體跟進(jìn)不足將導(dǎo)致軀干向原擺動(dòng)腿方向傾斜并且落地重心不穩(wěn)；積極控制轉(zhuǎn)動(dòng)慣性并采用由前腳掌過渡到全腳掌的落地方式能夠減少落地時(shí)的沖擊，減少損傷[28]。規(guī)則規(guī)定跳躍轉(zhuǎn)體類難度動(dòng)作可以以雙腳或單腳起跳，邱珍艷[25]提示雙腳同時(shí)落地的起跳方式可能存在起動(dòng)較慢的情況，而單步上步起跳方式能夠獲得較快的起動(dòng)速度。但是，根據(jù)生物力學(xué)原理，單腳上步的起跳方式對(duì)運(yùn)動(dòng)員腿部力量的穩(wěn)定性要求更高，穩(wěn)定性不如雙腳同時(shí)起跳。運(yùn)動(dòng)員應(yīng)根據(jù)自己的特點(diǎn)多進(jìn)行嘗試，以選擇適宜的起跳方式，提高緩沖效果。

2.1.4 平衡與柔韌類難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 D組平衡與柔韌類難度動(dòng)作要求運(yùn)動(dòng)員具有較好的柔韌素質(zhì)和平衡能力，更要在較好柔韌的前提下有一定的爆發(fā)力。D組難度容易出現(xiàn)劈腿角度不夠和用力方向錯(cuò)誤造成動(dòng)作完不成或減分，運(yùn)動(dòng)學(xué)分析能夠針對(duì)劈腿角度和用力方向得出更精確的結(jié)論?，F(xiàn)有運(yùn)動(dòng)學(xué)研究較多關(guān)注了平衡與柔韌類的依柳辛組動(dòng)作。楊芳[28]使用Areil三維動(dòng)作解析系統(tǒng)對(duì)國(guó)際健將壽旻超完成無支撐依柳辛成無支撐垂地劈腿動(dòng)作進(jìn)行解析，數(shù)據(jù)表明壽旻超在無支撐垂地階段，兩腿夾角雖然達(dá)到規(guī)則要求，但動(dòng)作過程中對(duì)關(guān)節(jié)控制意識(shí)不夠，表現(xiàn)在擺動(dòng)腿偏離縱軸度數(shù)大和踝關(guān)節(jié)缺乏控制；結(jié)束階段運(yùn)動(dòng)員頭部速度高于擺動(dòng)腿速度，表明運(yùn)動(dòng)員上身主動(dòng)用力，后半程腿速度加大說明主動(dòng)夾腿積極。陸曉煒[29]使用SIMI-Motion三維動(dòng)作解析系統(tǒng)解析了江西師范大學(xué)3名健美操優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員完成依柳辛成垂地劈腿動(dòng)作錄像，提取運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)后得出，難度動(dòng)作完成過程中運(yùn)動(dòng)員的力量、柔韌、速度都不可能發(fā)揮到極致，所以運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練中不應(yīng)一味要求爆發(fā)力而導(dǎo)致健美操的體操化傾向，應(yīng)在訓(xùn)練過程中形成有控制的快速力量、有力量的柔韌以及動(dòng)態(tài)中的平衡這種富有競(jìng)技健美操特色的專項(xiàng)素質(zhì)。

2.2 動(dòng)力學(xué)分析 力是人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的根本原因，動(dòng)力學(xué)測(cè)試也越來越受到動(dòng)作技術(shù)研究人員的重視。由于三維測(cè)力臺(tái)采集頻率、分辨率、靈敏度較高，載荷范圍適宜。目前，應(yīng)用于健美操難度動(dòng)作的動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量較多使用三維測(cè)力臺(tái)測(cè)量系統(tǒng)。

吳升扣[30]使用KISTLER三維測(cè)力臺(tái)，測(cè)試了26名競(jìng)技健美操一級(jí)運(yùn)動(dòng)員完成屈體分腿跳動(dòng)作的垂直起跳沖量，結(jié)果表明性別的確是運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)差異的顯著指標(biāo)[31]——男運(yùn)動(dòng)員垂直起跳沖量顯著高于女運(yùn)動(dòng)員。垂直起跳沖量是對(duì)騰空高度和騰空時(shí)間的合理解釋，主要影響男女運(yùn)動(dòng)員垂直起跳沖量差別的是蹬伸階段收縮力（F）[9]，男運(yùn)動(dòng)員下肢蹬伸力量遠(yuǎn)大于女運(yùn)動(dòng)員，所以垂直起跳沖量?jī)?yōu)于女運(yùn)動(dòng)員。這也證明男運(yùn)動(dòng)員能在相同起跳時(shí)間內(nèi)，獲得更好的起跳高度，從而更好地完成動(dòng)作。影響動(dòng)作結(jié)束速度的因素與力的加速距離密切相關(guān)[32]。力的加速距離越短，動(dòng)作結(jié)束速度更多取決于“啟動(dòng)力”或“爆發(fā)力”；加速距離越長(zhǎng)，則更多取決于后繼力量發(fā)揮。

2.3 表面肌電分析 表面肌電信號(hào)sEMG（Surface Electromyography）是從皮膚表面通過電極引導(dǎo)、記錄下來的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)活動(dòng)時(shí)的生物電信號(hào)，與肌肉的活動(dòng)狀態(tài)和功能狀態(tài)之間存在不同程度的關(guān)聯(lián)性，能在一定的程度上反映神經(jīng)肌肉的活動(dòng)，從而對(duì)肌肉功能進(jìn)行量化評(píng)定。隨著對(duì)表面肌電信號(hào)的深入研究，肌電測(cè)試系統(tǒng)也逐漸被使用到競(jìng)技健美操項(xiàng)目的生物力學(xué)研究中，用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)員完成難度動(dòng)作時(shí)的用力情況和身體內(nèi)部機(jī)制參數(shù)[33]。由肌電圖儀記錄下的肌肉電變化圖形，稱為原始EMG。對(duì)原始EMG處理獲得平均功率頻率（MPF）、積分肌電圖（IEMG）、中心頻率（CF）、均方根振幅（RMS）等定量指標(biāo)，從EMG的時(shí)域和頻域2個(gè)方面特性對(duì)肌肉活動(dòng)情況進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，從而形成內(nèi)外兼顧的可量化的測(cè)量數(shù)據(jù)，可以得出所需動(dòng)作的肌肉作用情況和作用大小，以及難度動(dòng)作用力的合理性。

支撐轉(zhuǎn)體類難度動(dòng)作的主要問題在于如何用力能使運(yùn)動(dòng)中的身體保持靜力性平衡，支撐轉(zhuǎn)體動(dòng)作屬于靜力學(xué)的范疇，表現(xiàn)為等長(zhǎng)收縮，等長(zhǎng)肌力測(cè)試需要當(dāng)某些關(guān)節(jié)保持在一定位置時(shí)，測(cè)定選定關(guān)節(jié)下的力矩或力[34]，但是由于需要肌肉瞬間發(fā)力的參數(shù)，表面肌電測(cè)試不能直接識(shí)別作為啟動(dòng)力的肌肉在運(yùn)動(dòng)中階段的狀況[35]。韓春英[35]韓春英[10]等使用芬蘭ME3000P4肌電測(cè)試儀采集了國(guó)家健將級(jí)女子單人項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員別蓁蓁完成B組直角支撐轉(zhuǎn)體720°動(dòng)作的肌電活動(dòng)信號(hào)，并用MEGAWIN2.0軟件對(duì)原始肌電信號(hào)進(jìn)行處理，研究結(jié)果認(rèn)為提高直角支撐轉(zhuǎn)體動(dòng)作首先應(yīng)加強(qiáng)腹直肌力量訓(xùn)練；支撐轉(zhuǎn)體動(dòng)作應(yīng)左右肢均衡用力完成動(dòng)作，但肌電圖表現(xiàn)出明顯的左右側(cè)不對(duì)稱現(xiàn)象，可能由于左右側(cè)肌肉力量訓(xùn)練不均衡造成，應(yīng)及時(shí)糾正?，F(xiàn)有研究多集中于對(duì)力量類難度動(dòng)作的肌電表現(xiàn)分析，未來研究者可針對(duì)跳躍和柔韌類難度動(dòng)作的肌肉用力情況進(jìn)行深入探析。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論 1）多年來，學(xué)者們對(duì)生物力學(xué)的研究方法進(jìn)行各種嘗試，研究手段不斷被改善，研究參數(shù)趨于多樣化并且愈加精準(zhǔn)。但前人對(duì)競(jìng)技健美操的研究大多著重難度動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，動(dòng)力學(xué)和肌電指標(biāo)的測(cè)試甚少，來自比賽場(chǎng)上的參數(shù)分析幾乎沒有。

2）由于競(jìng)技健美操比賽是在運(yùn)動(dòng)員身體處于不斷變化的不穩(wěn)定狀態(tài)下完成的，如何進(jìn)一步改進(jìn)動(dòng)力學(xué)測(cè)試手段并應(yīng)用于比賽實(shí)踐中？在彈性地板和人體上固定超微傳感器，通過遙控遠(yuǎn)距離獲取賽場(chǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)數(shù)字信息可能會(huì)成為競(jìng)技健美操動(dòng)力學(xué)研究方法的新突破口。計(jì)算機(jī)模擬仿真是動(dòng)作創(chuàng)新研究的一種趨勢(shì)，但目前還未應(yīng)用到競(jìng)技健美操項(xiàng)目的科學(xué)研究中。

3）近年來競(jìng)技健美操規(guī)則逐漸引進(jìn)了一些競(jìng)技體操和其他項(xiàng)目的難度動(dòng)作，但尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)新引進(jìn)的難度動(dòng)作在健美操訓(xùn)練、比賽環(huán)境下的探索和研究。

3.2 建議 1）在不干擾運(yùn)動(dòng)員比賽的前提下，獲取有效的賽場(chǎng)數(shù)據(jù)，將有利于更精確地揭示健美操運(yùn)動(dòng)員的能量和力的變化規(guī)律。

2）隨著多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普及，人體動(dòng)態(tài)模型方法越來越多地應(yīng)用于體操、蹦床等項(xiàng)目訓(xùn)練實(shí)踐，對(duì)一個(gè)創(chuàng)新難度動(dòng)作由研究人員在計(jì)算機(jī)中先進(jìn)行模擬分析，判斷可行性，這樣可以減少運(yùn)動(dòng)員損傷并提高研究效率。

3）競(jìng)技健美操與跳水、體操這些項(xiàng)目同屬技能主導(dǎo)類表現(xiàn)難美性項(xiàng)群，而跳水、體操等項(xiàng)目的科研已經(jīng)發(fā)展到較高的層次，其研究方法可以借鑒到競(jìng)技健美操中，繼而指導(dǎo)我們的科研，推動(dòng)競(jìng)技健美操運(yùn)動(dòng)的快速發(fā)展。

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Research Progress of Difficulties of Aerobics Gymnastics in Sports Biomechanics

ZHANG Mei-qi，MA Hong-tao
（Department of Sports Arts, Beijing Sport University，Beijing 100084，China）

Taking difficulties of Aerobic gymnastics as the research objects, aiming at making a systematic review on summarizing sport biomechanics research advancement of aerobics gymnastics in recent years.The purpose of this study is to provide athletes and coaches with the components of Difficult elements as well as to clear up the skeleton of previous studies about Aerobic gymnastics for further researches. It reveals that: 1) Kinematic analysis studies on competitive aerobics are emphatically difficulty, kinetics and EMG testing is very little, from the analysis of the game almost no parameters. 2) How to further improve the dynamic testing methods and applied to the competitions might become a new breakthrough in research methods of Aerobic Gymnastics dynamics. 3) Has not been found to introduce new difficulties in Aerobics training and competition environment exploration and research. The researchers in the future: 1)Without interference of athletes, competitions gets effective data. 2) To new difficulties by researchers in the computer for simulation analysis, in order to reduce the damage and improve the efficiency of athletes.3) Research methods of Diving, Artistic Gymnastics and other disciplines can be reference to Aerobic Gymnastics to promote the development of scientific research in Aerobic Gymnastics.

aerobics gymnastics; difficulties movement; sports biomechanics; research progress

2016-11-22

張美琪，碩士研究生，研究方向：健美操訓(xùn)練理論與實(shí)踐、體育藝術(shù)。通信作者：馬鴻韜。

G831.3

A

1004 - 7662(2016 )12- 0080- 06