基于运动学特征的越野滑雪专项力量训练器应用机理

2014-04-29刘贵宝杨春怀郭静璐

冰雪运动 2014年5期

刘贵宝杨春怀郭静璐

摘要：利用运动图像解析法，通过与越野滑雪传统式同时推进技术动作的运动学特征进行对比分析，探讨一种新型越野滑雪专项力量辅助训练器的应用机理。发现这种训练器运动学特征与雪上传统式同时推进技术动作存在一定相关性。这种训练器较好地模拟了雪上传统式同时推进技术动作特点，丰富了陆地夏训期传统专项训练方法体系，有助于越野滑雪陆地、雪上专项化训练方法有效衔接。越野滑雪专项力量辅助训练器在运动学特征上对雪上专项技术动作的模拟性，可为发展有效的专项训练方法与手段提供理论依据。

关键词：运动学特征;越野滑雪;专项力量;训练器;机理

中图分类号：G80-052 文献标识码：A 文章编号：1002–3488（2014）05–0092–05

Applied Mechanism of A Cross-country Skiing Specialized Strength Training Aids Basing on the Kinematic Characteristics

LIU Gui-bao， YANG Chun-huai， GUO Jing-lu

（Heilongjiang Research Institute of Sports Science， Harbin 150008， China）

Abstract： With the method of moving image analysis， by comparing with the classical bilateral push technique of cross-country skiing basing on the kinematic characteristics， the paper discusses the applied mechanism of a new specialized strength training aids. It indicates the training movement on the aids is related to the snow movement in kinematic characteristics. The aids can well simulate the characteristics of classical bilateral push technique， and enrich the system of cross-country skiing specialized dry-land training methods， which is helpful to the effective connection from dry-land to snow specialized training methods. The aids simulation of snow specialized technique basing on the kinematic characteristics can be a theoretical reference for developing more effective specialized training methods and means.

Key words： kinematic characteristics; cross-country skiing; specialized strength; training aids; mechanism

越野滑雪在我国冬季运动发展中起步较早，解放军、黑龙江、吉林省等各地区均较早于20世纪70～90年代成立专业运动队进行训练。然而，在国际中大赛和冬奥会的比赛中，虽有个别项目运动员的比赛成绩有一定的进步，但总体成绩垫底的局面仍未能摆脱。在实践过程中发现，越野滑雪传统教学训练中普遍存在一些问题[1-4]，例如：重视蹬动和撑杖的发力阶段，而忽视收腿和摆杖的动作速度力量;重视大肌肉群和主要肌肉群的训练，而忽视小肌肉群、远端肌肉群、深部肌肉群的力量训练;忽视发展躯干腰腹部肌群力量等等。其中值得关注的一个问题是在陆地夏训期如何选择专项能力训练方法及如何与雪上专项能力科学衔接。为加强陆地、雪上专项化训练方法的有效衔接提供新型手段[5-6]，课题组自主研制陆地专项辅助训练器材。本文主要探讨该训练器基于运动学特征的应用机理，分析对象包括越野滑雪传统式同时推进技术动作运动学特征、越野滑雪专项力量辅助训练器应用技术动作运动学特征。分析方法主要利用运动图像解析法，对分析对象进行运动学特征分析。为利用运动图像解析技术对越野滑雪专项技术动作进行运动学特征分析，课题组把人体简化成刚体运动链，建立人体主要环节点分析架构。通过自主研制功能实现软件，可以分析人体关键点运动参数及其轨迹运动。越野滑雪传统式同时推进技术以下肢髋膝关节和上肢肩肘关节肌群为驱动力矩源，因此，本文运动学特征分析对象主要是上肢肩关节、肘关节角度变化特征，以及下肢髋关节、膝关节角度变化特征。力求在发展越野滑雪陆地夏训期传统专项训练方法与手段方面做出有益尝试，并为后续研究开发提供理论依据。

1 越野滑雪传统式同时推进技术动作运动学特征

对越野越滑雪典型的传统式同时推进技术动作进行运动学分析，形成相应的上肢肩肘角变化特征（图1）和下肢髋膝角变化特征（图2）。

从变化趋势来看，上肢肩关节角度与肘关节角度变化，呈现角度背离式相关性变化趋势，即肘关节随着肩关节前收而屈收，肘关节随着肩关节后展而伸展;肩关节先于肘关节后展;下肢髋关节角度和膝关节角度变化，呈现角度同向式相关性变化趋势，即膝关节随着髋关节展开而伸展，膝关节随着髋关节蹲屈而弯屈。

从变化幅度来看，上肢肩关节角度与肘关节角度呈现比较一致的变化范围;下肢髋关节角度相对膝关节角度的变化范围较大。

2 越野滑雪专项力量训练器应用技术动作运动学特征

图3是课题组自主研制的越野滑雪专项力量辅助训练器的设计方案与样机调试实验情况。从专项技术动作角度来看，越野滑雪运动员的上肢增加阻力负荷的最佳位置是撑动的支点，即在雪杖的下端。通过传统式同时推进技术动作结构分析，实现训练器动作结构设计，同时具有动作过程风阻负载传动功能。越野滑雪是一项有氧代谢和无氧代谢混合供能的运动项目，其周期性技术动作是由上下肢协调配合完成的。而由于训练理念和目标的不同，国内多数运动队在雪期大量或全部时间用于雪上滑行技术与模拟比赛的训练，课题组针对上述情况，自主研制陆地专项力量辅助训练器，实现专项化模拟雪上技术负荷强度和提高力量耐力训练效果。越野滑雪国家队应用试验评估意见认为，该训练器优于传统皮筋训练手段，尤其是有轨滑车与支杖落点自由，专项技术动作与力量感觉很好。

对越野越滑雪专项力量辅助训练器同时推进技术动作进行运动学分析，形成相应的上肢肩肘角变化特征（图4）和下肢髋膝角变化特征（图5）。

从变化趋势来看，上肢肩关节角度首先前收，并在前收状态下呈现角度振荡变化，肘关节在肩关节前收角度趋于稳定时开始屈收;在关节展开过程中，肩关节角度与肘关节呈现角度背离式相关性变化趋势，即肘关节随着肩关节后展而伸展;肩关节先于肘关节后展;下肢髋关节角度和膝关节角度变化，呈现角度同向式相关性变化趋势，即膝关节随着髋关节展开而伸展，膝关节随着髋关节蹲屈而弯屈;髋关节在展开状态下，呈现角度不稳定振荡趋势;膝关节先于髋关节展开。

从变化幅度来看，上肢肩关节角度与与肘关节角度对比，振荡幅度相对较大;肩关节与肘关节展开幅度呈现比较一致的变化范围;下肢髋关节角度与膝关节角度，呈现比较一致的变化范围。

3 基于运动学特征的训练器应用机理

对于优秀越野滑雪运动员应根据多种不同的地形、天气、雪质及自身特点，熟练自如地使用相应的技术。这就要求运动员除了必须具备一般的身体素质[7-8]，如强劲的肌肉力量、全身的协调能力和较为灵敏的反应能力外，还应发展下肢蹬展的专项力量、肌肉工作的高度协调性和精确的调节能力，腰、腹、背以及上肢的爆发力量。力量训练在安排增长绝对力量练习之余，应安排符合越野滑雪特点的力量练习，肌肉收缩速度与用力方式应与专项动作要求一致[9]，即实施符合技术特点的力量训练。

3.1 对雪上技术动作模拟一致性

依据上述运动学特征分析，在训练器同时推进技术动作过程中，训练器的原地循环运动特点以及有轨滑车运动结构，导致上肢肩关节在前收状态下呈现角度振荡变化，且振荡幅度较大;而髋关节在展开状态下，呈现角度不稳定振荡趋势，为稳定肢体远端支点，导致膝关节弯曲幅度大于雪上动作，且先于髋关节展开，这是训练器动作与雪上动作的运动学特征主要差异。这种不稳定变化趋势，反映了训练器应用技术动作协调和平衡能力较差，另一方面也需要加强运动员应用训练器进行技术动作训练时的协调与平衡能力。在训练器动作与雪上动作的运动学特征一致性方面，分别如下情况：

（1）训练器动作的肘关节在肩关节前收角度趋于稳定时开始屈收，肩关节与肘关节展开幅度呈现比较一致的变化范围，表明训练器动作与雪上技术动作本质一致性。

（2）在关节展开过程中，训练器动作的肩关节角度与肘关节呈现角度背离式相关性变化趋势，即肘关节随着肩关节后展而伸展，这与雪上动作一致。

（3）训练器动作的肩关节先于肘关节后展，这与雪上动作一致。

（4）训练器动作的下肢髋关节角度和膝关节角度变化，呈现角度同向式相关性变化趋势，即膝关节随着髋关节展开而伸展，膝关节随着髋关节蹲屈而弯屈，这与雪上动作一致。

众所周知，只有以适合于专项的力量和速度训练专项肌群，才能使这些肌群更适应于专项运动。因此，陆地辅助性的训练要与雪上专项紧密结合。越野滑雪运动员陆地夏训期间专项力量训练，需要利用有效的训练手段积累转化为雪期专项能力。近年来，有学者提出在专项力量获得期应多采用模拟比赛所需生物力学特征和运动技术条件下进行超负载的训练，即以获得超越比赛所需专项强度、力量水平和持续时间的训练方法和手段进行训练，有效提高运动员的专项能力。从运动学角度参数变化特征来看，训练器动作的上肢后支撑动作和下肢同步用力动作具有相似性变化，尤其是从各关节推进力矩动作的运动学特征来看，专项辅助训练器与雪上技术动作具有高度一致性，表明专项辅助训练器动作较好地模拟了雪上技术动作。训练器应用基本技术动作和越野滑雪滑行时上肢动作相似，完成这些动作所用肌肉是三角肌后部、背阔肌、斜方肌、肱三头肌和肱肌，主要是上体后部肌肉[10]，这和越野滑雪滑行时上肢用力的肌肉相同。在训练中，我们应当有针对性地进行强化训练，提高这些肌肉的力量耐力水平，在训练手段上应坚持一般力量耐力训练与专项力量耐力训练相结合的原则。

3.2 对专项力量耐力训练的促进作用

力量是决定一个人运动水平高低的基本素质之一，不同的运动项目对力量的要求不同。在越野滑雪比赛中[11-15]，良好的力量素质是运动员取得优异成绩的先决条件。运动员的每一步滑蹬、每一次撑杖;克服雪板、雪杖的重量;克服雪板与雪面的摩擦力;克服身体在滑行中的空气阻力;快速越过各种坡地;在高速滑降中保持身体平衡;克服转弯的离心力，都要有力量耐力素质作为基础。运动员的力量耐力优劣，对运动成绩的好坏起着至关重要的作用，力量耐力不足容易导致滑行技术动作变形，无法保持速度能力、变速能力。这就要求越野滑雪运动员应具备较高的力量耐力水平。可见，运动员具有高水平力量耐力能力是支撑运动员获得优异的运动成绩必要保障和前提。因此，科学、有效的陆地与雪期专项训练方法及相关训练器械的使用，对提高运动员的专项能力具有非常关键的作用。

越野滑雪专项力量辅助训练器，通过陆地专项训练方法与手段的进一步合理化，有助于运动员形成能够长时间保持滑雪技术动作的专项力量耐力，可以使陆地专项训练效益更好地转化为雪上能力。规则规定，越野滑雪比赛场地设有各种坡地，全程的上坡、下坡和平地各占三分之一。这就决定了运动员除在坡度很大的下坡外，无论是微下坡、平地还是上坡，都要使用雪杖来增加向前的推动力。即，在比赛过程中，上肢发挥作用的时间占全程的2/3以上，超出腿部发挥作用的时间。因此，除上坡以外，腿部的利用效率要低于上肢，尤其是传统式滑雪技术，则更为明显。而从训练方法角度讲，由于有氧耐力训练是提高运动员最大摄氧量的关键所在，在力量耐力训练中要注意和有氧耐力训练相结合[16]，使之相互交叉，相互配合，才会获得较好的力量耐力训练效果。力量耐力训练有利于最大摄氧量的提高，可以保持正确的滑行技术，节省体力，保证滑行的姿势重心低、平衡更好，提供速度与变速能力，比赛时便于超越别人，这都取决于良好的力量耐力水平。这种室内原地模拟雪上专项技术动作的力量耐力训练方式，有助于教练员密切监控运动员训练状况，适时调整改进训练节奏与质量，从而提高越野滑雪运动员专项能力。

4 结语

在陆地夏训期如何选择专项能力训练方法及如何与雪上专项能力科学衔接的关键问题上，本文通过自主研制陆地专项辅助训练器材，为加强陆地、雪上专项化训练方法有效衔接提供新型手段。在探讨该训练器的应用机理方面，本文基于训练器模拟传统式同时推进技术动作运动学特征分析结果，表明训练器对雪上技术动作模拟具有一致性。在越野滑雪比赛中，良好的力量素质是运动员取得优异成绩的先决条件。

越野滑雪专项力量辅助训练器，作为一种室内原地模拟雪上专项技术动作的力量耐力训练方式，有助于教练员密切监控运动员训练状况，适时调整改进训练节奏与质量，从而提高越野滑雪运动员专项力量耐力。本文基于运动学特征对该训练器应用机理分析，可为发展有效的专项训练方法与手段提供理论依据。

参考文献：

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[10]焦铁仁.将发展越野滑雪运动员的上肢力量耐力贯穿于训练的全过程[J].冰雪运动，2001（4）：39-40.