体操倒置和翻转类器械的创新与应用

景胜岗+季彦霞+张艳玲

摘 要：“倒置和翻转类动作”是体操运动的核心内容， 针对该动作的危险和难度问题，运用文献资料法、实验法、调查法、数理统计法，对发明的实用新型专利“多功能倒悬垂健身器械”“体操教学训练、健身娱乐前后、左右空翻器械”“前后、左右滾翻器械”“肋木倒立架”等4类器械进行1个学年的实验和调查分析，进一步证实这4类器械在学校体育教学中具有安全、动作容易、可操作性强、愉悦身心的优势。这些器械的发明和应用可以使“倒置和翻转类动作”变得更容易，有利于此类动作在学校体育和全民健身中的广泛普及和开展。

关键词：体操；倒置类器械；翻转类器械；创新体操器械；倒置和翻转类动作；安全容易；创新

中图分类号：G 807 文章编号：1009-783X（2017）04-0343-05 文献标识码：A

Abstract： “Inverting and rotating actions” are the core contents in gymnastics. Aiming at the risk and difficulty of the actions， using the methods of literature review， experiment， questionnaire and mathematical statistics， the present research has conducted an experimental survey for an academic year on the newly invented patent “multifunctional inverted hang fitness equipment”， “front-back and left-right rotation apparatus for gymnastics teaching & training， fitness and entertainment”， “front-back and left-right rotation apparatus” and “inverted rack of ribs”， and further confirmed that these 4 types of apparatuses have the advantages of being safe， easy， operatable and pleasurable in the school sports teaching. The invention and application of these apparatuses can make “inverting and rotating actions” easier， and is conducive to the popularization and development of such movements in school sports and national fitness.

Keywords： gymnastics； inverting apparatus； rotating apparatus； innovative gymnastic apparatus； inverted and flipped movements； safe and easy； innovation

“倒置和翻转类动作”是体操运动的核心内容，但在学校体育中，传统练习体操倒置和翻转类动作的器械主要是单杠、双杠、跳马、垫上运动，这些器械在学校体育中越来越少，甚至很难见到，究其原因，除社会因素外，器械本身的安全性差和利用器械做此类动作时的难度大是主要原因。单双杠和跳马的高度都在1.2 m以上，学生一旦从这样的高度掉下来容易受伤。另外，在单双杠上完成倒置和翻转类动作对中小学生而言，难度较大。

目前，对于体操健身辅助器械的相关研究甚少，薛志英在其硕士论文《器械体操辅助器械研发的研究》中对器械体操辅助器械的基本理论作了总结阐述，并指出在器械研发中存在的一些困境，例如研究团队力量薄弱，资金缺乏，部分新研发出的辅助器械产品得不到很好的推广等。2015年12月国家体育总局体操中心推广了快乐体操内容和相关器械，但主要是针对幼儿园，器械都是软式器械，没有倒置和翻转类器械。关于器械研发的创新与实用研究方面的相关资料尚未查到。

本论文中所涉研发的“倒置和翻转类器械”融趣味性、挑战性、娱乐性为一体，旨在通过器械的应用使倒立翻转类动作变得容易普及和推广，以提高学生前庭器官运动觉，位置觉的准确性，提高他们的平衡能力和灵活性。

1 研究方法

1.1 实验法

1.1.1 实验对象

实验班共计225人。其中：大学实验对象来自河北体育学院，选取一年级男生2个班共48人，女生1个班共25人；中小学实验对象来自石家庄市外国语学校，选取小学4年级7班男女共56人；初中一年级7班男女共47人；高中一年级5班男女共49人 。

1.1.2 实验过程

为确保安全，降低难度，增加练习此类动作的趣味性和娱乐性，课题组反复研究设计、实验发明了多项体操健身娱乐、教学训练辅助器械，并获得了国家实用新型专利，这些器械的主要特点是，工作面距离地面很近，一般在20～50 cm，做翻转类动作时，颈部不再承受任何压力，因而安全度大大提高。

1.2 问卷调查法

调查对象选取石家庄市外国语学校小学4年级7班男女共56人；初中一年级7班男女共47人；高中一年级5班男女共49人；选取河北体育学院，一年级男生2个班48人，女生1个班25人，调查对象共计225人。

对225名调查对象进行了问卷调查，主要内容包括器械的安全程度和利用此类器械完成动作的难易程度，并对学生使用此类器械的感知情况做了定性调查，发放问卷共225份，回收225份，有效问卷209份，有效率92.8%。endprint

1.3 数理统计法

对问卷调查所得数据采用EXCEL 统计软件进行统计处理。

2 研究内容

“倒置和翻转类动作”作为体操项目的核心内容，对人体的健身作用是其他动作所无法取代的，主要体现在以下几个方面：1）可以提高前庭器官运动觉和位置觉的准确性，从而能有效地提高人体的平衡能力和灵活性。2）增加脑部血液流量，加大对脑部血管壁的刺激，增大对血管壁的营养补充，提高脑部血管壁的弹性，从而延缓血管壁的老化，降低罹患脑血管疾病的风险。3）克服或缓解地心引力对内脏器官的作用，预防内脏器官下垂性疾病。4）缓解坐或站立时头部和上体对颈椎及腰椎的压力，减轻颈部和腰部肌肉所承受的负荷，从而起到预防颈椎病和腰椎病的作用；5）使腿部静脉的血液回流更加通畅，因而能有效地预防静脉曲张疾病。然而，由于此类动作在实际完成过程中有一定的危险性，目前尚不能在学校体育和全民健身中普及推广，为了更好地发挥此类动作的作用，本文主要对实用新型专利“多功能倒悬垂健身器械”“体操教学训练、健身娱乐前后、左右空翻器械”“前后、左右滚翻器械”“肋木倒立架”等4类器械进行设计研制，并在大中小学应用时的安全度、利用此类器械完成动作时的容易度、教学过程的可操作性做了统计调查和实践论证。

2.1 倒悬垂多功能健身辅助器械（如图1、2、3、4所示）

1）结构（如图5、6所示）。本器械由常见的肋木和特型天梯构成，可以放置于馆内，也可直埋于馆外的操场周边，宿舍之间和小区的健身园地。立柱的高度和天梯横梁网格的大小依据使用者的身高而定。肋木的作用主要是帮助腹肌力量差的练习者完成倒悬垂动作，练习者可以用脚蹬着肋木一步一步地将腿挂到天梯上，以完成倒悬垂动作，既没有“难度”也没有“危险”。

2）功能。可用于多人同时练习倒悬垂、正（侧、后）向悬垂爬行、大爬行、引体向上、压腿、踢腿、肋木举腿，借助肋木倒立架可以做肩倒立和手倒立。

2.2 前后（左右）滚翻器械（如图7、8、9、10所示）

滚翻器械根据滚翻动作原理，动作规格要求原理设计，人体在做滚翻时需要团身形成一个圆，而我们设计的滚翻器械本身就是一个金属圆圈，适合滚动，本器械的使用避免了有些学生在垫子上做滚翻时身体不圆、方向不正，因而完不成动作的错误现象出现。而侧向滚翻器械更是为练习者创造了一种新的练习方法，这在传统的垫上练习方法中是不可能做到的。

1）结构（如图11、12所示）。 由2个金属圈、护肩、手柄和一个座椅、护头板构成。功能是用于前后滚翻和左右滚翻动作的练习。

2）器械的特点。①安全。前后滚翻时的翻转过程不再需要颈部承受身体的任何压力，只需要肩背和臀部承受身体的一些压力。颈部是人体的生命中枢，颈部得到了有效保护，前后滚翻动作的安全系数就得到了很大提升。②容易。辅助器械本身就是一个圆，适合滚动，本器械的使用避免了有些学生在垫子上做滚翻时身体不圆、方向不正，因而完不成动作的错误现象出现。③愉悦身心。本器械的使用增添了学习的趣味性和娱乐性。传统的前后滚翻动作练习是在海绵垫上，练习者用脚踩垫子，垫子踩脏之后还需擦干净，既耽误了练习时间，一定程度上也会影响到练习者的热情和积极性。④节省了垫子和抬垫子时的体力支出。本器械可以在馆内和比较平整的馆外土地或水泥地上使用，不需要学生课前抬垫子布置场地，节省了海绵垫和学生课前抬垫子时的体力支出。

2.3 肋木倒立架（如图13、14、15、16、17所示）

肋木倒立架根据倒立动作的特点设计，但降低了练习的高度，下方有固定和手的装置，上方有固定腿的装置，对初学者来说，既安全也没有难度。

1）结构（如图18、19所示）。本器械由2部分3个部件组成，下部有固定肩和手的装置，上部有固定腿部的装置。3个部件与肋木的链接为活动链接，携带轻便，拆装便捷，上部固定腿的部件可根据练习者的身高上下移动，下部2个固定肩和手的部件，可根据练习者肩部的宽窄调节2个部件之间的距离，部件的肩部受力部分有软包装置，能加大练习者练习时的舒适度。

2）功能。本器械名为“肋木倒立架”，使用时须依附于肋木方能使用。本器械可用于肩倒立和手倒立动作的练习，特点是本器械可有效地增强练习者的安全感，有效降低做此类动作时的难度。安全度增强，难度降低，增强了练习过程的娱乐性。

2.4 前后（左右）空翻器械（如图20、21、22、23、24所示）

空翻器械根据空翻动作特点、要求设计，传统式的空翻动作练习一般是在垫上练习，危险和难度并存，而空翻器械具有一定的高度，给练习者一种在空中的感觉，具有一定的挑战性、刺激性、娱乐性，难度较小，没有危险。

1）结构（如图25、26、27所示）。本器械已研发制作出2代产品，均由地梁、6根立柱、2个金属圈、座椅及固定人体装置等5部分构成。本器械体型较大、结构复杂、技术含量较高、不易挪动。

2）功能。第1代产品属于多功能产品，既可以做前后空翻动作的练习，也可以做左右空翻动作的练习，但是每次練习只能乘坐1人。第2代产品属于单功能产品，只可以做前后空翻动作的练习，但每次练习可以乘坐2人。第1代产品能突出学习空翻动作的辅助作用，在他人操控下，围绕自身的前后运动轴和左右运动轴做翻转动作，旋转速度可快可慢，甚至可以停顿，体验身体翻转时在空中的方位更加清晰；第2代产品则能突出其娱乐性，在他人操控下，2个人面对面，上下翻飞，极具挑战性、刺激性和娱乐性。

3 统计结果与分析

3.1 安全度

安全度是器械设计首先要考虑的问题，传统式练习倒置和翻转类动作的方法主要有2种：一种是在单杠和双杠上，单杠和双杠离地面大约在1 m以上，学生在1 m以上的器械上做动作，危险性较大；另一种是在垫上做滚翻动作，多年的教学实践证明，即使是练习前有颈部的预备活动，但由于学生的身体素质，掌握技术的能力不同，有些体重较重、身高较高的学生时有发生颈部扭伤现象。endprint

专利器械的设计，避免了2种传统练习方法的不足：一是将练习时的高度降低；二是避免头部和颈部受力。颈部是人体的运动中枢，更是人体的生命中枢，颈部的安全得到了有效的保护，安全系数就能大大地提高。

从表1“安全度”的统计数据可见，体操创新器械在一个学年的应用试验中，没有出现任何伤害事故。主要因为：1）做动作时，学生的身体被牢牢地固定在器械上，而且颈部不承受任何压力；2）做动作时，头和颈部距离地面很近，如肋木肩倒立、手倒立，滚翻器械，头部距离地面只有20～50 cm，即使是倒悬垂动作，头部离地面的高度也不过70 cm，比普通校园用的单双杠和跳马低很多，从理论上讲，就学生的体重，特别是他们柔软的骨骼和韧带，在重力的作用下移动这段距离的重力加速度产生的动能较小，避免了意外伤害事故的发生。在实验中，也发现了一些潜在的不安全因素，例如：1）2代空翻器械的转圈距离地面不足20 cm，初高中个别身高较高的学生，其头部有撞击地面的危险；2）小规格的倒悬垂器械虽然其高度比大规格的低了40 cm，但是卡小腿的方格却与大规格的相同，本应卡在踝关节部位他们却卡在了接近脚尖的部位，有卡不住脱落的危险；3）滚翻器械头部向下时，个别没有倒立体验的学生，两腿会在重力的作用下掉下来，虽然没有危险，但是会影响完成动作；4）肋木倒立架固定腿的装置，在做肩倒立推臂成手倒立时，在受到向上的力时，会脱落下来，虽然不会砸到自己身上，但是仍然会影响动作的完成。针对以上问题，又采取了及时的修改与完善措施。

3.2 难易度

从表2 “难易度”的数据可见，利用体操创新器械完成倒置和翻转类动作要比传统的练习方法更加容易。因为利用空翻器械，滚翻器械属于被动练习，练习方法操作极其简单，所以，一般情况都能完成动作，只是心理因素的差距。从实验情况和问卷调查统计来看，肩倒立动作的完成平均课时是1.95学时，滚翻动作（主动地独立完成动作）是1.2课时，这说明肩倒立和滚翻动作有一定的技术含量；倒悬垂动作需要一定的腹肌力量和胆量；空翻动作只是胆量，基本没有技术含量，所以完成动作的平均课时数最少。从实践来看，98%以上的学生不但敢于体验，而且乐于体验，器械极受欢迎，利用率很高，特别是在小学和初中表现得更加突出。

3.3 可操作性

本项内容不需要问卷调查和统计，但它仍然是一个很值得关注的问题。是否具有可操作性，直接关系到创新器械在学校体育中的应用与推广。只从一项器械特别是空翻器械来看，短短的35～40 min的课，四五十人的排队练习，密度远远不够，缺少可操作性，但是如果从4项内容（空翻器械1个、大小左右、前后滚翻器械共4个，倒悬垂器械大小共2个、肋木倒立架8付），采取分组轮换的教学组织方法，先小组轮换，后大组项目轮换，例如：肋木倒立架，倒悬垂器械各10人，一次可作5人；空翻器械8人，一次可做4人（2人做2人帮助）；滚翻器械每个器械3人（1人做2个人帮助），共12人。这样加起来是40人，每个项目轮换一遍，40 min完成全部练习内容没有问题，这样的课堂训练密度，可操作性较强，关键看器械的安排及教学组织设计。

3.4 舒適度

做肩倒立和翻转动作时，身体的主要受力部位是肩部，为加大做动作时的舒适度，我们在器械的相应位置做了软包装处理，从表3可见，感觉舒适的是51.2%，一般的是46.9%，仅有1.9%感觉是难受的，说明器械的舒适度较高。

3.5 对倒置和翻转类动作的喜欢程度

从表4的数据可见，喜欢者76.1%，一般者21.5%，不喜欢者2.4%。这一数据是大学、中学和小学实验对象总的统计结果，具体到年龄和性别是有差距的。从实验中观察到，中小学的学生对此类动作的喜欢程度高于高中的学生，高中男生的喜欢程度高于女生，总体来看，大部分学生对“倒置和翻转类动作”是喜欢的。

4 结论与建议

4.1 结论

1）经过历时多年的研究设计，实用新型专利器械“多功能倒悬垂健身器械”“体操教学训练、健身娱乐前后、左右空翻器械”“前后、左右滚翻器械”“肋木倒立架”在应用中可以使“倒置和翻转类动作”变得更容易，有利于此类动作在学校体育中开展，应充分发挥“倒置和翻转类动作”在增强体质中的促进作用。

2）通过1个学年的实验和调查，进一步证实本研究所涉的新型专利器械在学校体育教学中具有以下优势：①安全。与传统校园单双杠和垫上前滚翻相比，利用器械的倒置和翻转类动作由于降低了做动作时的高度，安全系数大大增强，特别是滚翻器械的运用，由于在前后滚翻时的翻转过程不再需要颈部承受身体的任何压力，只需要肩背和臀部承受身体的部分压力，颈部得到了有效保护，前后滚翻动作的安全系数就得到了很大提升。②容易。利用器械的倒置和翻转类动作比在单双杠上完成倒置和翻转类动作更加简单，特别是滚翻器械其本身就是一个圆，适合滚动，本器械的使用避免了有些学生在垫子上做滚翻动作时因身体不圆、方向不正而完不成动作的错误现象的出现。③可操作性强。创新的4类器械既可放置于馆内，也可放置于馆外的操场周边，不怕风吹日晒雨淋，运用小组轮换，项目轮换法组织教学，能够保证40名学生课上的练习密度。④愉悦身心。利用器械的侧向滚翻动作，在传统的垫上运动中是做不到，也是没有的，创新器械的使用为学生的学习增添了趣味性、娱乐性和挑战性，形成了寓教于乐、愉悦身心的教学氛围。

4.2 建议

倒置和翻转类动作在学校体育教学中还未受到重视，其健身价值在于可以提高学生的平衡能力和灵活性，推广和实施此类运动具有一定的现实意义。

参考文献：

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