蹦床成套动作腾空高度的时空协同及其训练对策研究

2011-03-06朱礼金

中国体育科技 2011年6期

朱礼金

竞技体育运动中，规则是项目比赛的指挥棒，是运动技术发展的风向标。2011年实施的最新国际蹦床评分规则中增添了飞行时间评分指标，同时在难度算法上也做了修订，如3周、4周空翻难度由1.5分、2.0分分别增加为1.6分、2.2分，这意味着新规则不仅要求运动员要有更高的腾空，而且还要完成多周空翻的高难度动作，即完成的成套动作既要“高”又要“难”。这两点看似矛盾，其实不然，只有足够的腾起高度，才有充足的时间去展示优美的身体姿态，控制动作的节奏，完成高难动作。所以，腾空高度的专门性训练显得尤为重要。

时间和空间是运动项目存在的基本形式。不同运动项目基于其场地、方法、规则等的不同，在时间和空间的表现上也有所不同。有些项目以争夺时间为重点，有些项目则以空间的表现为重点，而大多运动项目需要注重时间和空间的协同运用。蹦床运动中运动员空中完成动作就是时间和空间协同运用的结果。新规则的“飞行时间分”既是对所有腾空动作飞行时间的计算，又是对成套动作腾起高度的空间衡量，是蹦床运动中时空协同作用的标准结果。本研究运用时空相关理论，分析影响成套动作高度及高度一致性的时空因素，并有针对性地提出训练方法，为适应新规则的要求，把握技术发展提供参考。

1 蹦床成套动作腾空高度时空要素的组成结构

在众多体育运动项目中，时间和空间的表现形式和辨正关系在蹦床运动中体现得尤为明显，贯穿于蹦床成套动作的每个技术环节。蹦床运动在某种意义上说就是合理利用时间、控制空间、实现“人-网”和谐统一的运动。

1.1 蹦床成套动作腾空高度的空间要素

1.1.1 蹦床成套动作腾空高度的空间特征

空间是三维的，即任何一个物质都具有一定的长度、宽度和高度[4]。蹦床成套动作腾空高度的空间特征主要表现为蹦床器械属性的变化、人体运动的轨迹及影响人体合理运动的因素。根据项目的特点，为便于研究，在此，以人体活动作为动作腾空高度空间特征研究的主体。

根据运动项目的特点，理想的蹦床运动，人体重心的运动轨迹应在网面中心点的垂直方向上运动。但由于蹦床器械的特点以及蹦床动作所特有的表现形式（空中绕横轴的向前、向后空翻和绕纵轴的转体），决定了完成每个动作时人体质心运动轨迹呈抛物线，即会发生水平方向和纵向的位移，这也就是平时所说的水平位移和腾起的垂直高度（图1、图2）。

图1 水平位移示意图

图2 网上弹跳重心高度模拟图

图1代表运动员一次腾空落网的水平位移情况，A点为起跳点，B点为腾空后落点，虚线框代表蹦床网面，箭头方向是运动员动作方向，AC为运动员水平前后位移，BC为水平左右位移；图2代表运动员完成一次腾空后的纵向位移情况，A点与B点之间的垂直距离为纵向位移。由此可以看出，人体完成一次腾空的运动空间特征主要表现为水平位移和纵向位移，水平位移包括网面上前后位移和左右位移；纵向位移主要指完成动作时人体的腾空高度及成套动作腾空高度一致性（高度损失）。根据能量守恒，人体离网后的能量总量应是人体获得的势能与水平获得的动能的总和，即人体纵向与水平方向做功的总和。所以，要想获得单个腾空动作更高的腾起高度，就必须尽可能的减少水平方向的位移。

1.1.2 蹦床动作的腾空高度应是位移控制条件下的“高”

1.1.2.1 影响水平方向前后位移的空间因素

根据运动生物力学原理，当人体处于腾空阶段，如果不计空气阻力，则人体仅受重力作用，那么，人体在空中的运动轨迹是由离网瞬时获得的运动参数所决定。由于蹦床运动员在空中要完成翻转动作，需要动量矩存在，而动量矩的形成主要是通过起跳时身体前倾或后仰使网面对人体产生偏心力实现，这就决定了腾空后人体重心的轨迹为抛物线。根据抛物线的轨道方程，重心沿水平方向所飞行的距离为：Xmax=v20sin2α/g。可见，在蹦床运动中，运动员网上前后水平移动的距离（若不计空气阻力），主要取决于腾空瞬间的重心速度和方向[3]。也就是说，在人体离网瞬时初速度大小一定的情况下，起网角（运动方向与水平方向的夹角）对水平方向前后位移有直接关系。如图3所示，蹦床成套动作一般是按照向前类翻转动作+向后类翻转动作+向前类翻转动作的模式编排的，角α与角γ分别是向前类翻转动作和向后类翻转动作的起网角，角α一般在87°～88°之间，而角γ一般在97°～103°范围内[1]。也就是说，整套动作中就是这两个空间段的角度在交替变化，控制着人体腾空飞行的运动轨迹。

图3 蹦床单个空翻动作作用力示意图

1.1.2.2 影响水平方向左右位移的空间因素

着网时，为了增加与网面的接触面积和增大受力面积，运动员多采用两脚开立式压网，在此前提下，如果两脚力量不一样或两脚长度不一样就会造成起网瞬时身体拧转[2]，从而造成重心运动轨迹的偏移。另外，为了完成空翻转体动作，起网时身体需要前（后）倾和盘旋，使网面对人体产生偏心力[5]，形成力矩。前面分析了身体前（后）倾会造成水平方向前后位移，而身体的盘旋则会造成左右位移，特别是多周空翻转体早转动作，运动员往往在起网瞬间就开始转体，这样就会造成重心方向发生偏移。从成套动作的连接方面来看，由于前驱动作的转动惯量不足或剩余，身体着网前需要调整身体姿势从而使脚与网面产生约束反作用力以消除不利因素，这样也会使落点发生偏差，也会造成左右位移。综上可以看出，着网和离网时的身体姿势是造成水平方向左右位移的主要空间因素。

1.2 蹦床成套动作腾空高度时间要素

1.2.1 蹦床成套动作飞行时间及成绩的表达

为了体现蹦床比赛公平、公正、公开的精神，国际蹦床技术委员会经过多次的讨论和征求各方面的意见，决定将飞行时间这一客观指标引入蹦床比赛评分领域，并从2011年1月开始实施，同时，规定了飞行时间是指运动员实际完成单个动作的腾空时间之和，不包括压网和起网的时间。为了准确记录和表达运动员的飞行时间，国际蹦床技术委员会专门推出了飞行时间计时设备，该设备只对运动员网面之上完成的动作进行计时，并将各单个动作的时间进行相加得出总的飞行时间。另外，规定飞行时间以秒来计算，精确到千分位，对于飞行时间成绩的表达则是按照5/1 000的原则直接将“秒数”转化为“分数”[9]，如两名运动员的飞行时间分别是17.889 s和17.753 s，那他们的成绩分别为17.885分和17.750分。由此可以看出，要想获得成套动作较长的飞行时间就必须保证每一单个动作的腾空高度，腾空高度越高，人体在空中停留的时间越久，飞行时间成绩就越好。

1.2.2 蹦床成套动作的压网和起网时间

虽然在国际体操联合会关于飞行时间的定义描述里没有成套动作压网和起网时间的计算要素，但并不说明这两个要素不重要，恰恰相反，压网和起网时间对腾空的时间有决定性的意义。根据运动生物力学原理，腾空后人体的翻转动作是不会改变整体运动轨迹和运动时间的，所以，正是通过压网和起网过程中人体与网面相互作用决定了人体空中飞行的时间。

通过以上分析可知，蹦床运动中单个动作路线是一个抛物线的轨迹，人体沿着抛物线飞行的时间取决于人体被抛起瞬时的初速度，根据动量定理 FT=MV，人体离网瞬时的速度又取决于网面对人体的作用力和作用时间。具体讲，就是人体从网面下沉最低点到人体离网瞬时网的弹力对人体的时间积累，而这个时间又决定于人体压网的深度，压网越深，网面对人体的作用力时间越长，人体获得的冲量就越大，抛起的高度也就越高。压网的过程包括2个时间段：第1个时间段为着网后人体的冲量迫使网面下沉，又叫等待阶段；第2阶段为下沉速度为零的瞬刻开始人体蹬伸网面使网面继续下沉，也叫蹬伸阶段。所以，为了获得网面最大下沉深度，从而达到对人体最长时间的冲量，运动员必须充分利用等待阶段，准确把握蹬伸时机。

2 蹦床成套动作腾空高度的时空协同

协同论（Synergetics）亦称协同学，源于古希腊文，意思是合作的科学。古希腊哲学家亚里士多德用“整体大于部分之和”的论断来评价协同的作用。随着系统科学的迅猛发展，建立在信息论、控制论、突变论等现代科学理论基础上的协同论更是得到人们的普遍重视。它以大量子系统组成的系统为研究对象，提出了开放系统，在系统内、外两方面的复杂非线性相互作用下，系统内部某些要素便自发地组织起来，形成具有一定功能的自组织结构，在宏观上便产生了时间结构，或空间结构，或时间-空间结构，也就是达到了新的有序状态[7]。因此，体育运动中的时间因素和空间因素不仅能独立地影响体育活动的效益，同时，还是通过协同获得1+1＞2的协同效应。从协同理论的角度分析蹦床成套动作腾空的时间与空间相互关系，科学运筹动作腾起的时空因素，对提高整套动作腾起高度的时空效益有重要意义。

2.1 蹦床腾空动作时空一体化

理论上，蹦床运动中每个动作轨迹应该是直上直下的，但由于项目的特点和完成动作的要求，单个动作轨迹实际上是一个抛物线。那么，根据前空翻类动作与后空翻类动作交叉编排成套动作的原则，整套动作路线就可以看作是连续的两个抛物线轨迹的重复（图3）。每个腾空动作的空间和时间是相互统一的，腾空的时间（飞行时间）越长，腾空的高度就越高，但水平方向的位移也就越大。规则要求腾空动作要“高”、“飘”，但又要求水平位移不能太大，这是一个矛盾，而解决这一矛盾达到时空一体的关键就是要把握好起网初速度。这个初速度包括2个方面：一是，初速度的大小，越大就能保证腾空的高度和时间；二是，初速度的方向（起网角），根据动作要求，选取适当的起网角（如接向前类翻转动作尽量增大起网角，接向后类翻转动作要尽量小的起网角），这两者结合起来有利于腾空动作的时空统一。另外，规则既是运动项目的指挥棒，更是该项目发展规律的体现，蹦床旧规则（2005-2009）[8]虽没有腾空高度这一评分指标，但在动作完成质量的评分里含有腾空高度这一因素；新规则（2010）特别增加了成套动作腾空高度这一评分指标，且衡量的单位不是高度而是时间，这更说明了蹦床腾空动作时空的一体化。如何把握腾空动作时空一体，增加飞行时间，是今后训练的一个切入点。

图4 蹦床下落、压网阶段作用力示意图

2.2 蹦床腾空动作的时空交叉

两个或两个以上的物体运动路线交叉的现象称之为时空交叉。在蹦床运动中，无时无刻不发生着人与网的时空交叉，而正是人与网的这种时空交叉的相互作用，人体才能被抛至空中完成要求的翻转动作。这一点在压网阶段体现得尤为明显。人体能不能被抛起的更高，动作飞行的时间能不能更长，关键看压网过程中人与网的相互作用，而这一相互作用的关键就在此过程中时空交叉的那个点，即最佳蹬伸时刻，这一时刻也代表着人网合一，即“合网”（图4中2号时刻）。由于前驱动作势能的存在，人体着网后随着网面的下沉做减速运动，正确的做法是等到人体下沉的速度大小为0时人体做上端固定的蹬伸动作，同时配合向上摆臂，迫使网面继续下沉以储存更多的弹性势能，同时保持这个姿势等待网面的回复（图4中3号时刻），这里将人体下沉速度大小为0的时刻称为最佳蹬伸时刻。此时算是“合上网了”，如果过早的蹬伸，就不能最大程度地发挥人体的力量，如果蹬伸过晚则会造成网的弹力与人体的蹬伸力量的对抗，损失网的弹性势能。所以，把握压网过程最佳蹬伸时刻是提高腾空高度的关键点。

另外，蹬伸时间与网面下沉的深度关系对腾起的高度影响也较大，蹬伸时间越长网面下沉的深度也就越大，网的弹性势能储备也就越大，最终起网的初速度也就越大，所以人体可能被抛的更高。而蹬伸时间又取决于运动员下肢力量，因为，蹬伸动作时下肢力量克服网的弹性迫使网面做退让性工作，下肢力量越大，克服网面做的功也就越大，网面下沉的深度也就增加了。所以，加强运动员下肢力量素质的练习对提高腾空高度有很大作用。

2.3 蹦床腾空动作的时空互换

时空互换也称时空转换，是指时间和空间的相互转换性，时间可以换取空间，而空间也可以换取时间，这是时空协同的重要内容。2011年实施的蹦床新规则中增加的飞行时间这一评分指标，主要评价运动员整套动作的空中飞行时间，即10个单个动作空中飞行的时间总和，每个动作的时间为运动员离网瞬时至完成动作着网瞬时的时段。为了获得此项更高的得分，一方面，可以通过获得更高的空间以换取更长的飞行时间，即尽可能的增大起网初速度并选择适宜的起网角，使人体腾起足够高的高度。根据抛物线原理，腾空高度越高，空中飞行的时间也就越长，这一点在时空一体性中有分析，在此不再赘述。另一方面，通过调整空中的身体姿势增大腾空的空间以延迟着网时间，从而相对增加了飞行时间，即在着网前选择恰当的身体姿势着网。空中翻转动作结束后要保持直体下落，这既是蹦床动作的要求，也是技术评分的一个要点。但如果直体姿势一直保持到压网过程中，势必会阻碍蹬伸动作，减少人体内力对网做功，影响下一个动作的腾空高度。正确的做法应是在直体下落至网面瞬刻前采用屈髋屈膝固定身体的姿势着网（图4中1号时刻），并经过短暂固定身体下沉压网后再蹬伸。其目的有二：一是，在直体姿势基础上屈髋屈膝缩小了人体的空间占积，增加了身体重心距网面的空间，相当于延长了着网的时间，即增加了人体空中飞行时间；二是，这种姿势能使身体作为一个刚体压网，对网面产生最大冲量，使人体势能充分转换为网的弹性势能，同时，这一姿势有利于压网后半程蹬伸动作的完成。但值得注意的是，屈髋屈膝的时机要把握好，太早影响动作完成质量，太晚则起不到良好效果。

3 蹦床动作腾空高度训练的几点建议

3.1 增强下肢力量，提高运动员“空跳”高度

空跳也叫垂直跳，只是单一的起跳，要求垂直，没有翻转，也没有力矩存在的起跳动作。其是人体在中枢神经系统的控制下，依靠身体各环节的协调配合，发挥下肢肌群最大爆发力，充分结合蹦床弹力，使运动员自身体能与网的弹性相结合，以达到最佳纵向起跳效果的技术动作。所以，垂直跳技术是蹦床运动的基础技术之一，是成套动作腾空高度的决定性因素。

提高运动员垂直跳技术的关键是要增强下肢力量。研究表明，运动员下肢的蹬伸力量与腾起的高度呈正相关，在训练课前、后分别安排空跳练习不但能加强运动员下肢力量，而且能使运动员熟悉网性，体会与网相互作用的各个环节原理。所以，在训练中可以考虑提高下肢力量与空跳练习结合进行。

3.2 增强肩关节力量，提高运动员压网和摆臂的协调性

压网的目的就是使网面发生最大的形变，产生尽可能大的弹性势能。与压网协调配和的摆臂动作主要是在压网结束前两臂经体侧上摆至上举，并保持这一姿势到结束离网开始做动作。其作用有三：一是，维持身体的平衡，避免身体过早的倾斜，减少位移；二是，协调全身有效肌肉群运动，完成压网动作，为起网做准备；三是，进一步增加压网的力量，使身体弹起得更高。实验研究也表明，运动员在起跳过程中手臂上摆有利于运动员增加腾起高度，并且，在排除下肢力量与网性起作用的情况下，运动员肩关节力量与腾起高度存在正相关关系，相关度的大小决定于每个运动员肩关节力量的大小和肩关节的利用率。所以，训练过程中应重视运动员肩关节力量练习，尤其是根据每个运动员的特点，找出提高肩关节利用率的方法，以利于压网和摆臂协调性的提高。

3.3 准确选择成套动作的起网角

起网角的大小直接影响到人体腾起后的运动轨迹，是腾起高度的重要指标因素。选择适宜的起网角要考虑三个方面：一是，要完成动作的类型；二是，运动员的动作习惯；三是，蹦床器械调整后网性的练习。首先，在连接向前类空翻和向后类空翻时的起网角是不同的，即前小后大，而目前成套动作一般是按照向前类翻转动作-向后类翻转动作-向前类翻转动作的规律进行编排。所以，准确把握10个动作的起网角是非常重要的。训练时可以运用垂直跳+向前（后）类难度动作、向前（后）类难度动作+向后（前）类难度动作的模式强化运动员对不同类型动作起网角的把握。其次，在符合规则要求的前提下，运动员的个体特点，如肌肉力量、身高体重、神经类型等不同决定了完成动作的特点不同，所以，选择起网角的方式也会有所区别，教练员强化运动员起网角选择时应充分考虑这一点。最后，随着新规则的修改，蹦床器械规格也进行了调整，运动员网性的好坏对起网角的判断有很大的影响。

3.4 加强连接技术的训练

成套动作腾空高度问题不仅表现在单个动作的高度上，更重要的体现在10个动作的高度一致性上，运动员普遍存在一套动作腾起高度前高后低的现象，改变这一现状除了解决体能分配问题外，更重要的要加强运动员连接技术的训练[6]。对于单个动作来讲，通过提高运动员的连接技术水平，从而在一定程度上解决了高度不足的问题；对于成套动作来讲，连接技术的提高可以使10个动作的高度保持相对一致，从一定程度上解决高度损失问题。训练方法可以采用单周1个动作的连接，也可以过渡到2个动作、3个动作或更多动作的连接；练习分段动作的时候，可以在最后一个动作之后连接一个起跳动作。另外，不同身体姿态的动作连接技术有一定的区别，如团身、屈体动作完成后有一个展体的过程，展体过程会给连接下一个动作提供动力，而直体动作不存在展体，所以，要求直体尽可能早的完成动作。