体育柔韧素质训练设备的创新设计与实践研究

苟小平张万军祁煜 张文兰

（1.陇东学院 甘肃 庆阳 745000；2.甘肃泽德电子技术有限公司 甘肃 天水 741003；3.平凉市静宁县甘沟中学 甘肃 平凉 743412）

1、研究目的

发展柔韧素质最关键时期在中小学阶段，而中小学体育教学中对柔韧素质训练重视不够。我们团队积极进行柔韧器械产品的制造与推广使用，对指导中小学体育教育，丰富学校体育教学，促进体育教师改变教学观念，改进教学方法，优化教学策略，提高学习兴趣等都有明显效果。还有助于培养学生的创新能力，从而充分发掘他们的身体潜能，更好地促进学校体育事业的发展。柔韧训练器材的研究开发，在全国具有广大的市场需求，具有广阔的发展前景。

2、研究方法

2.1、实验法

从2021年9月至2021年12月，完成为期为3个月实验，每周训练一次，训练时间为30min。从2021年12月测试了实验前学生髋关节训练前数据，运用方差分析，符合正态分布规律，具有可实验性。2021年12月进行实验后数据测试，由教师亲自测验，记录员记录当场测试成绩，6个组学生每次测试30min左右。

2.2、数理统计法

将实验中所获得的全部数据录入计算机，运用SPSS 16.0软件进行正态分布实验，方差齐性检验、单因素方差检验、协方差检验、T检验。显著性水平值P＜0.05表示有显著性差异，P＜0.01表示有非常显著性差异，P＞0.05表示无显著性差异。对实验结果进行横向和纵向分折。对2021级体育学院体操学生进行测试，测试前进行了随机抽样选取94名学生作为实验对象，共计6个组。实验组50人，3个自然组学生，使用双人腿部柔韧训练器进行训练，对照组44人，3个自然组学生，使用体育课常规的柔韧训练方法练习柔韧，正压腿、侧压腿、纵劈叉、横劈叉等方法练习髋关节柔韧练习。

2.3、实验环境

实验场地为陇东学院体操房，室内温度为15℃-25℃。

2.4、实验器械

运用发明的器械进行训练和测试，发明产品1，名称：双人腿部柔韧训练器，发明专利号：201210120322.0；发明产品2，名称：肩关节柔韧训练器，发明专利号:201210120322.0。2020年5月完成了本发明产品的设计改造与制造，对产品进行了模拟训练，通过反复的产品改造，确定了器械的具体规格，器械的安全性、舒适度得到了进一步完善，达到了实验的可行性。

图1 （横叉训练器产品设计方案一）

图2 （纵劈叉训练产品设计方案二）

图3 （横劈叉训练产品设计方案三）

（1）检测指标及方法。

检测指标及方法：成绩以cm为单位，小数点后四舍五入。检测3次，以最好成绩作为检测结果。

（2）腿部柔韧素质训练器材设计方案。

产品部件说明：1、底板，2、侧板一，3、滑轨一，4、滑轮 A，5、滑板一，6、滑轮 B，7、扶手一，8、滑轮 C，9、滑板二，10、滑轮 D，11、滑轨二，12、侧板二，13、侧板三，14、滑轨三，15、滑轮 E，16、滑轮 F，17、扶手二，18、滑轮 G，19、滑轮 H，20、滑轨四。

图4 （双滑轨道腿部柔韧训练器产品标注示意图）

体育柔韧素质纵横叉柔韧训练器材使用说明，在底板1的钢板上面，焊接有侧板一、侧板二和侧板三，在侧板一、侧板二上焊接有扶手一；扶手一是直径3cm的金属管，上面制作有2mm的塑胶层；在侧板三上焊接有扶手二，扶手二是直径3cm的金属管，上面制作有2mm的塑胶层；滑板一上面连接有4个滑轮，分别是滑轮A、滑轮B、滑轮G和滑轮H，滑轮A、滑轮B、滑轮G和滑轮H为双面的可拆卸滑轮，4个滑轮通过螺丝安装固定在滑轨二和滑轨三的轨道里面；滑板二上面连接有4个滑轮，分别是滑轮C、滑轮D、滑轮E和滑轮F，滑轮C、滑轮D、滑轮 E和滑轮F为双面的可拆卸滑轮，4个滑轮通过螺丝安装固定在滑轨一和滑轨四的轨道里面；滑板一上面包裹一层2mm的塑胶，滑板二上面包裹一层2mm的塑胶，滑板一和滑板二上制作有弧形支撑面，适合练习者的两脚放置，滑板一和滑板二的前端焊接有五cm高度的脚挡板；练习者在双滑轨道腿部柔韧训练器上，两脚分别踩踏在滑板一和滑板二上，两手分别扶在扶手一和扶手二上（如图5）训练，同时可以利用扶手进行横叉对称训练，亦可两人相对（如图2）训练，训练纵叉和横叉腿部柔韧素质，可以采用动力性拉伸和静力性拉伸相结合训练。

图5 （双滑轨道腿部柔韧训练器产品图）

（3）不同组实验前后实验数据结果分析。

对实验组的50个记录和对照组的44个记录分别作柯尔莫哥诺夫—斯米尔诺夫检验(简称K-S检验)用于检验这4组样本观测结果的经验分布同正态分布之间是否一致。K-S检验的基本思路为：将顺序分类数据的理论累积频率分布同观测的经验累积频率分布加以比较，求出它们最大的偏离值，然后在给定的显著性水平上检验这种偏离值是否的偶然出现的。结果如表1所示：

表1 单样本Kolmogorov-Smirnov检验(n=94)

由结果：p值均大于＞α=0.05，因此认为这些样本是独立的来自于正态总体的。

（4）对横叉前、横叉后数据做多个独立样本Jonckheere-Terps tra检验。Jonckheere-Terpstra检验法用于检验多个独立样本是否来自相同总体，结果如下：

表2 Jonckheere-Terpstra检验

从结果可以看出，训练之前对照组和实验组之间没有显著差异，p值远大于0.1。而训练之后，使用器械训练后髋关节柔韧性与不使用器械训练后髋关节柔韧性之间有着显著差异，p值小于0.05。

综合以上，进行两组实验前后比较分析，结果如表3显示。

表3 两组实验前后横叉训练前后比较表(n=94)

通过实验前后的数据分析，发现使用发明的髋关节器械训练具有显著效果。

汇总后由表3分析可知。实验前，对实验组和对照组进行独立样本t检验，检验结果为P=0.475，因此不具有显著性差异 （P＞0.05），说明实验前两组学生髋关节柔韧度相当；实验后对照组和实验组经过独立样本t检验，P=0.00000，两组具有非常显著性差异（P＜0.01），实验后对两组测试对象的均值进行比较，明显得出对照组髋关节离地高度大于实验组，说明实验组经过训练产生了非常良好的效果；对对照组实验前后比较，P=0.0000，对照组实验前后具有非常显著性差异，说明对照组实验对象训练前后柔韧素质也发生了显著的变化；对实验组实验前后比较，P=0.0000，具有非常显著性差异（P＜0.01），说明实验组经过训练柔韧素质发生了显著性的变化。因此，由以上可知，实验组和对照组经过髋关节柔韧训练，柔韧度都发生了变化，但实验组的变化更显著，说明使用髋关节训练器（双滑轨道腿部柔韧训练器）能更显著的发展柔韧素质。

3、肩关节训练器械的构造特征

3.1、肩关节骨骼肌肉组成及运动特征

肩关节是由肱骨头与肩胛骨的关节盂构成，是典型的球窝关节。可作屈，伸、收、展、旋转及环转运动。肩关节可以完成七种动作：屈、伸、外展、内收、外旋、内旋、环转。发明器械如下图所示：

图6 （肩关节柔韧训练产品图一）

图7 （肩关节柔韧训练示范图二）

3.2、数理统计法

将实验中所获得的全部数据录入计算机，运用Spss 16.0软件进行正态分布实验，方差齐性检验、单因素方差检验、协方差检验、T检验，使用平均值+标准差来表示。显著性水平值P＜0.05表示有显著性差异，P＜0.01表示有非常显著性差异，P＞0.05表示无显著性差异。对实验结果进行横向和纵向分折。对2021级体育学院体操学生进行测试，测试前进行了随机抽样6个组学生，选取94名学生作为实验对象，实验组50人，3个自然组学生，使用肩关节训练器械进行训练；对照组44人，3个自然组学生，使用体育课常规的柔韧训练方法练习柔韧，例如，两手扶在肋木压肩、两人一组背对背压肩、双手握体操棒绕环转肩等方法进行练习。

3.3、实验法

从2021年9月至2021年12月，进行了 3个月左右时间的实验，每周训练一次，每次课前准备活动时间训练30min，2021年12月，测试了实验前不同组学生两手握杆绕环的数据，测试3次选取最好成绩记录，运用方差分析，符合正态分布规律，分析结果显示具有可实验性；2021年12月进行实验后不同组学生的测试数据，由教师亲自测验，测试3次选取最好成绩记录，记录员记录当场测试最佳成绩，6个组学生每次测试时间为1小时。

3.4、实验组、对照组实验结果

通过实验前后获得的数据，对2021级94名体操学生进行数理统计方差分析。

对实验组和对照组肩关节训练情况实验前后的对比分析，独立样本T检验和配对T检验，对实验组的50个记录和对照组的44个记录，分别作柯尔莫哥诺夫—斯米尔诺夫检验(简称K-S检验)，检验这4组样本观测结果的经验分布同正态分布之间是否一致。K-S检验的基本思路为：将顺序分类数据的理论累积频率分布同观测的经验累积频率分布加以比较，求出它们最大的偏离值，然后在给定的显著性水平上检验这种偏离值是否是偶然出现的。结果如表4所示：

表4 单样本Kolmogorov-Smirnov检验(n=94)

3.5、多个独立样本的Jonckheere-Terpstra检验

Jonckheere-Terpstra检验法用于检验多个独立样本是否来自相同总体，结果如表5、表6所示：

表5 Jonckheere-Terpstra检验(n=94)

表6 两组实验前后肩关节训练成绩比较表(n=94)

通过实验前后的数据分析，发现使用肩关节训练器械具有显著效果。通过实验前后的数据分析，发现使用发明器械训练有显著效果。由表3可知，测试前，对实验组和对照组进行独立样本T检验，检验结果为 P=0.451，不具有显著性差异（P＞0.05），说明实验前两组学生肩关节柔韧度相当；测试后对照组和实验组经过独立样本T检验，P=0.008，两组具有非常显著性差异（P＜0.01），在对测试后两组均值比较，实验组均值小于对照组均值，说明测试后实验组合对照组肩关节柔韧度差异显著，且实验组明显优于对照组；对实验组和对照组分别实验前后分别进行配对t检验，得出对照组P=0.0000，实验前后具有非常显著性差异，说明对照组训练前后柔韧素质也发生了显著的变化；实验组P=0.0000,具有非常显著性差异（P＜0.01），说明实验组经过训练柔韧素质发生了显著性的变化。说明使用肩关节训练器能更显著的发展肩关节柔韧素质。

4、结论与建议

4.1、结论

通过实验前后的测试结果可知，实验组和对照组学生的柔韧素质普遍较差，这也是代表了现在中小学生身体素质的现状，传统的柔韧素质训练内容和方法受到了明显冲击，必须运用各种各样的方法设备，调动学生们进行身体柔韧素质训练的积极性。而本团队所设计发明的柔韧素质训练器械，无论是在学校体育器械的丰富方面，还是在体育训练方法方面都有着积极作用，实现数据已经充分说明了其身体柔韧素质训练的有效性，运用身体柔韧素质训练器械，通过科学的训练，实验组的同学有明显的进步，实验结果表明训练器械训练效果最为显著，肩髋部柔韧明显提高，而且极大地调动了学生们柔韧素质训练的积极性，丰富了学校体育内容，提高了体育教师的教学成效。

4.2、建议

发展柔韧素质最关键时期在中小学阶段，抓住中小学生生理心理特征，运用科学训练方法和器械，发展学生柔韧素质，提高其身体运动水平。柔韧素质训练器械，结构简单，使用方便，非常容易掌握，也可以根据原理自己设计制作，可以大量地丰富学校体育器械，丰富学校体育教材。对一些有条件，有基础的学校进行定向帮扶，形成资源共享、器械共享、知识共享，打造基础教育的特色学校。为了提高不同年龄阶段人民群众的身体素质，建议推广使用本发明器材，在全国社区、健身广场、中小学中教学中大量投入该器材，有助于发展身体的柔韧素质，促进全民健身。