基于系统科学理论对“多向功能性训练法”在竞技篮球训练中的应用研究

史光辉,孙 倩,王新雷,王云骢

1 问题的提出

2020年8月政府颁发的《关于深化体教融合 促进青少年健康发展的意见》提出,鼓励各级各类学校建立足、篮、排球代表队,教育、体育部门整合和建立分学段(小学、初中、高中、大学)、跨区域(县、市、省、国家)级青少年体育赛事体系[1]。国家通过影响力较强的竞技体育赛事来引导广大青少年积极投入到强身健体、为国争光的体育强国建设中来。当前篮球运动已发展成为我国青少年最喜爱的体育运动之一[2],但在训练和竞赛中,很多教练员常遇到这样的问题:为什么球员平时训练负荷强度和密度已经高出比赛水平许多,但比赛中移动速度依然不及对手,还常因疲劳出现动作变形或损伤?为什么球员力量测试各项核心指标均高于对手,却在比赛中身体对抗体现不出任何优势?基于以上疑问,本研究利用系统科学的相关知识,对竞技篮球训练、竞赛特征进行分析,同时结合“多向功能性训练法”对竞技篮球训练方法应用展开实证研究,旨在为广大教练员与球员的训练和竞赛提供参考。

2 系统科学理论对竞技篮球专项训练系统化特征的阐释

系统科学从研究对象的整体角度入手,认为世界上各种系统都不是孤立、杂乱无章地偶然堆积,而是由存在着相互联系、相互作用的各个部分有机构成[3]。我国竞技篮球训练是由球员体能、运动智能、心理能力以及球员与球队的技战术能力组合等众多训练要素构成的统一整体,故对我国竞技篮球训练效果的分析和评价,必须从训练整体与部分(众多指标)之间、训练整体与外部环境相互制约和相互作用的联系中综合地分析[4]。当前系统科学在各学科领域应用比较成熟的相关理论有: 霍兰提出的复杂适应系统理论、 赫尔曼·哈肯提出协同论、美国气象学家洛伦茨提出的蝴蝶效应、我国科学家钱学森提出的开放性复杂巨系统等[5]。而随着当前运动训练科学的不断发展,早期马特维耶夫提出的运动训练“超量恢复”理论已被神经—肌肉的“刺激-适应”理论所代替,这也是相对于早期还原论思维方式对运动训练认识的不断进步,表现出运动训练系统化的趋势。

2.1 系统论对运动训练微观角度机理的分析

一组肌纤维和支配其伸缩的运动神经元共同组成了人体最基本的运动单位,众多的基本运动单位进一步组成了肢体肌肉结构,在骨骼的杠杆作用下,实现人体的运动。在此结构中,早期竞技体育界的学者和教练员们片面地认为通过对肌纤维的刺激训练,使肌纤维增大增粗来实现肌肉力量的增长,而随着训练科学的不断发展,学者们发现,肌肉力量的增长不单纯是通过肌纤维增大增粗来实现,还可以通过训练刺激来降低相应运动神经元的兴奋阈,进而使得人体在较低负荷练习中就可以激活更多的运动神经元支配更多的肌纤维参加到运动中来。因此,实现机体肌肉力量的增长,不只是对肌纤维的刺激训练,也应注重降低运动神经元兴奋阈的训练,这也是运动训练系统化发展的重要表现特征。

2.2 系统论对运动训练宏观角度机理的分析

人体的骨骼与肌肉组成结构显示,不管是人体的核心区(腰腹)还是四肢,其运动系统都是由附着在骨骼上的韧带和小肌肉组成的骨骼被动限制系统和外层大肌肉群协同组成的骨骼主动控制系统共同构成。以核心区为例,其骨骼被动限制系统主要有腰椎、骨盆等骨关节结构周围的韧带和小肌肉群系统组成,该系统主要保证核心区骨骼的基本序列结构以及运动中的稳定功能发挥[6];其骨骼主动控制系统则主要由躯干周围的腹直肌、腹横肌、背肌、腹斜肌、竖脊肌等以及髋关节周围的臀肌、旋髋肌等组成,主要保证机体大运动量、强负荷的抗阻运动。可以看出人体运动系统是由对机体微细运动及其稳定性起作用的骨关节周围的韧带和小肌肉群、外部产生大强度抗阻能力的大肌肉群以及骨结构共同组成,且经过长期对环境的适应性进化,这些骨结构与神经—肌肉组织相互协同地保证人体精准的多方向运动。

2.3 系统论对竞技篮球运动机理的分析

结合上述系统科学对人体运动原理的阐释,我们对竞技篮球运动特征做进一步分析。由于竞技篮球是一项开放式的、球员多方向全身肢体协同用力的运动[7],在比赛中,球员要根据场上同伴以及对手的动作、空间和距离位置并结合篮球运转的线路来采取相应的有球和无球动作,以实现处理球的最优化效果[8]。故篮球运动员在比赛中的运动方向呈现前、后、左、右、侧前向、侧后向以及跳起向上和下落等多元化的组合特征,对球员的多方向移动能力、多方向身体力量对抗能力以及急起急停节奏变化速率等要求都非常高。这就要求球员在比赛中具备多方向的肢体力量储备,在瞬间变化中作出快速的应激。也决定了如果在训练过程中忽略了肢体任何移动方向相关的肌肉力量和速度练习,忽略了骨骼肌深层小肌肉群的稳定性和外部大肌肉群肌肉的主动性训练[9],结果一是容易使没有练到的对移动方向起作用的肌肉力量不足,导致机体向该方向运动时速率较低、身体对抗不足,动作完成质量差;二是容易使机体由于这些短板的存在引起的非对称性动作,影响到整体动作的速率、准确性及稳定性的发挥;三是球员完成诸如跳投、急起急停、瞬间变向等复杂动作时,机体只能利用其它部位产生的代偿性动作弥补这些短板的不足,进而加速机体的疲劳,甚至产生损伤[10]。以膝关节劳损为例,在人体经历了长期地适应性进化后,由包裹着软骨层的股骨头和附着着半月板的胫骨头在韧带的稳定保护下,共同构成了膝关节的内部基本结构,并形成了软骨和半月板内外侧轨道之间摩擦力降到最低的最优结构,膝关节外层周围则附着众多的大肌肉群来保证各个方向的运动。如果平时训练中,只注重膝关节前后方向神经—肌肉群的训练,而忽略了内外侧神经—肌肉群训练刺激,或忽略膝关节周围深层小肌肉群和韧带稳定性的训练,在比赛中这些部位神经—肌肉群则会过早产生疲劳,继而导致膝关节其他部位肌肉的用力在此处产生横切力,造成股骨头和胫骨头的轨道错位及其相互摩擦力加大,久而久之导致膝关节韧带拉伤或软骨层、半月板磨损,这些损伤即使康复后大概率都会造成膝关节功能性障碍,最终会对人体的整体动作表现产生较大影响。综上所述,竞技篮球训练应根据项目运动特征,对球员机体的多方向协同肌群、深浅层肌群进行负荷干预,训练重点应放在神经—肌肉激活和控制、力量的瞬间募集、动力链主线控制等功能发展方面[11],忽略了任何一个系统环节都有可能对训练效果产生影响。

3 “多向功能性训练法”概念及其在竞技篮球训练中的应用

3.1 “多向功能性训练法”概念

功能性训练主要针对目标动作结构特征,以肌群、关节、骨连结、神经联结的协同和稳定以及动力链传递的整体功能发挥展开训练[11],功能性训练强调人体力量、速度、灵敏、耐力、柔韧的综合训练,更加注重肌肉—神经联结、关节功能、核心稳定与协调、动力链、动作模式、专项动作模式等的科学训练[12]。 结合前期学者们的相关表述,本研究界定“多向功能性训练法”的概念为:运动训练中,肢体神经—肌肉运动系统协同发力和稳定以及动力链传递的整体功能发挥的训练,应遵从多方向的抗阻原则,通过多方向神经—肌肉抗阻训练,实现四肢、躯干以及机体整体的多方向神经—肌肉力量储备和用力协调均衡的功能优化。如图1所示,“多向功能性训练法”的动作位移练习特点符合竞技篮球训练中球员的专项需求,如控球队员可以根据防守队员的位置进行多方向的运球突破过人、跨步摆脱完成中远距离投篮,无球队员可以利用多方向的变速、折线跑来实现摆脱防守球员[13],防守队员也需要根据进攻队员的移动动作和线路变化来对自己的多方向移动做出判断和选择,同时球员还要完成与对手多方向的身体高强度对抗等,这些动作的完成均需要球员四肢和躯干周围多方向协同肌肉群、深浅层肌肉韧带群以及神经—肌肉等系统力量训练的均衡[14]。这些技术中的步法、速度节奏的变化、变向中的人球结合能力、高强度多方向身体对抗能力等均可以从“多向功能性训练法”中得到提高。

图1 “多向功能性训练法”的动作位移线路图

图2 四肢多向快速力量训练方法示意图

图3 躯干多向快速力量训练方法示意图

当前国内外关于竞技篮球的相关研究主要体现在体能训练、技战术统计分析和职业篮球运营等方面,鲜有利用系统科学知识对竞技篮球运动训练规律的系统研究。且在多向移动能力训练方面,此前仅在羽毛球、网球等项目有米字训练法相关介绍,但缺乏全面系统地从多学科角度的总结、阐释和实证研究。因此本研究根据篮球专项运动的竞技能力特征,结合人体解剖、生理、运动训练学等知识,首次系统提出“多向功能性训练法”,同时该训练方法也对一些相近的运动项目(如足球、网球、羽毛球、排球项目等)具有一定的普适性。

3.2 “多向功能性训练法”在竞技篮球训练中的应用方案设计

在提出“多向功能性训练法”对竞技篮球训练的指导理论基础上,选取参加中国大学生篮球一级联赛(Chinese University Basketball Association League,简称“CUBAL”)的8名球员(均为一级运动员)施加四肢和躯干快速力量、防守脚步移动、运球变向跑的人球结合能力等“多向功能性训练法”手段干预,来验证球员防守能力以及摆脱防守能力的提高效果。

3.2.1 CUBAL球员防守脚步移动、运球变向跑技术训练设计

(1)运动方案及实施过程。

四肢和躯干多向快速力量和多向防守脚步移动速度的多站式循环训练被安排在每周一、周四下午进行,多向运球速度训练被安排在每周三、周六下午进行,具体方案见表1。

表1 CUBAL球员多向快速力量、防守脚步移动以及运球速度训练干预方案

训练和测试前,均要求球员进行25 min准备活动,其中10 min慢跑,5 min牵张肌肉练习,10 min适应加速跑。按照设计方案练习法将相关内容系统的进行练习,每次训练时间50～60 min,共计8周。

(2) 训练前、中、后测试要求。

球员运动速度成绩测试要求。对参加训练的8名球员进行训练前、4周结束后和8周结束后限制区、半场区域多向防守脚步移动速度和运球速度测试。测试要求:从某一点出发依次往返于中心点与相邻顶点之间,完成8个点的防守脚步移动或运球后回到起点停表,测2次,取最好成绩,如图4、5所示。

图4 限制区多向功能性训练移动线路图

图5 半场区域多向功能性训练移动线路图

3.2.2 统计学处理方法

利用SPSS 25.0软件对训练前、中、后的测定数据进行统计学处理,均以“均数±标准差”表示,并对其训练干预效果进行单因素重复测量方差分析(One-way Repeated Measures Anova)。首先对数据进行正态性和方差齐性检验,如果数据服从或近似正态分布以及满足方差齐性要求,则进行进一步的方差分析检验;对于明显偏离正态性和方差齐性的数据,则采用数据变换的非参数检验。为进一步确保单因素重复测量方差分析检验的统计学意义,通过计算偏ω2效果量来对训练效果做进一步验证。公式如下:

公式中k为测试次数,F为重复测量方差F统计量值,n为测试人数。

3.3 训练效果分析

所有球员经8周训练均完成了干预方案内容,并按照测试要求完成了训练前、中、后相关测试。

3.3.1 CUBAL球员多向防守脚步移动速度训练效果

与训练前相比,4周和8周的限制区及半场区域多向防守脚步移动速度训练均能够明显提高球员的脚步移动速度(均P<0.01),且8周限制区及半场区多向防守脚步移动速度训练后的成绩也明显高于训练4周时的成绩(P<0.01,P<0.05)。训练效果量检验显示,限制区:F(2,14)=43.924,P<0.01,ω2=0.782;半场区域:F(1.009,7.060)=3.589,P<0.01,ω2=0.177。另球员4周和8周的限制区及半场区多向运球速度与训练前相比均大幅提升(均P<0.01),且8周限制区及半场区域多向运球速度训练后的成绩也明显高于训练4周时的成绩(均P<0.01)。训练效果量检验显示,限制区:F(1.128,7.895)=81.000,P<0.01,ω2=0.870;半场区域:F(2,14)=140.819,P<0.01,ω2=0.921,见表2。

表2 CUBAL8名球员训练前、中、后多向移动速度测试成绩比较 单位:s

3.3.2 CUBAL球员有氧、无氧运动能力及生化指标变化情况

表3 CUBAL 8名球员训练前、中、后有氧、无氧运动能力及生化物变化情况

4 讨论

经过8周多向四肢和躯干快速力量以及有球、无球移动能力的“多向功能性训练法”干预后,受训球员限制区和半场区域多向防守脚步移动、运球速度等均得到显著提升,球员的多向防守能力、运球变向摆脱的人球结合能力、变速习惯的养成等方面均取得了较好的干预效果。

训练后球员的最大有氧功率(MAP)、初始5 s的功率峰值(PP)增幅较大,而其他有氧、无氧能力相关指标的测定值均变化不大。GIST等[20]的研究认为有氧运动能力增强与心输出量以及骨骼肌氧利用率增强有关,而以上的测试结果说明,球员的有氧、无氧运动能力提高并不明显,该训练方法对球员本身的有氧、无氧运动能力刺激适应效果不明显,原因可能是这些球员长期的高负荷、大强度训练,其有氧、无氧代谢能力已达到较高水平,故短期的多向四肢和躯干快速力量以及有球、无球移动能力训练,对其有氧、无氧代谢能力的重要指标值的干预效果并不明显。球员多向防守移动速度和运球速度提高,很可能与机体众多神经—肌肉群经过8周的反复训练刺激,对完成动作所需要的不同方向肌力要求产生了协同适应,表现出机体对急起、急停及变向等动作训练的技术性适应和多方向力量协同的均衡效应特征,进而在多方向防守移动和运球速度方面表现出整体效果的提升。也进一步证实初始5 s的功率峰值(PP)和最大有氧功率(MAP)增幅较大是由于运动员对专项技术动作掌控的熟练性和运用的经济性提升所致,该结果也与Farzad 等[21]对摔跤和空手道运动员施加高强度间歇性训练后相关指标变化相似。

球员肌酸激酶(CK)测定值在训练前期较高,可能与完成多向四肢和躯干快速力量抗阻以及急起、急停及变向等动作时会产生更多的肌肉离心收缩有关,尤其是突然间的制动使得肌肉离心收缩强度非常大。研究表明,离心收缩对肌肉造成的损伤和延迟性肌肉酸痛比其他肌肉收缩类型更大,其机制主要是离心收缩时,肌纤维被动拉长,更容易造成肌细胞Z盘断裂,胞内钙离子浓度升高,进一步造成肌节降解,局部肌纤维组织损伤等[22]。一般认为血液中肌酸激酶(CK)升高是肌肉受损或正在发生损伤的标志,因此球员训练早期可能由于完成诸多离心收缩比重较大的动作时产生了较多肌肉微损伤,造成肌酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)等训练后升高。随着4～8周反复训练刺激后,机体对完成多方向肌肉离心收缩产生适应,促使更多运动神经元兴奋阈降低,募集更多神经—肌肉运动单位参与到运动中来,同时众多神经—肌肉运动单位相互协同均衡,表现出整体肌力增强,此外在移动能力提高的同时也会使肌肉损伤风险不断降低,体现出训练初期肌酸激酶(CK)较高,而随后不断降低的特征。同时需要注意,肌肉离心收缩造成的肌肉疼痛对球员影响比较大,因此在急起、急停和变向等球类专项动作技术训练时,应控制好负荷量度,负荷量度过大会造成球员的肌肉疼痛过于强烈,反而会使球员产生厌练情绪,甚至发生疲劳与损伤。

经后期“多向功能性训练法”对CUBAL球员体能和技战术能力储备的干预,在2019-2020年参加的6个系列正式比赛中,球员们均未出现明显的疲劳以及因疲劳产生的伤病现象,其中4个系列赛都是连续6天6场比赛,且球队成绩也得到了明显提升。进一步证实竞技篮球训练应根据项目特征要求,对球员机体多方向协同肌肉群、深浅层大-小肌肉群以及神经—肌肉运动单位等系统施加全方位的训练干预,忽略了任何一个系统环节都有可能对训练效果产生影响,故应该重视球员肢体多方向速度与力量训练的整体性和系统性。本研究利用“多向功能性训练法”只是做了部分训练效果的干预尝试,但从系统角度了解了该方法的训练机理,还可以从球员体能训练的生理微观角度(肢体力量、身体机能)和训练的宏观角度(球员技战术)等方面创造出更多的多向功能性训练手段,进而帮助球员实现体能储备、身体对抗以及技战术应用等多方面的综合能力提高。

5 结论

“多向功能性训练法”符合竞技篮球专项体能及技战术训练需要,能够有效提升球员急起、急停及变向等方面的运动能力,有效提高球员多方向身体对抗能力以及防守与进攻能力,进而提高球队竞技水平和运动成绩。同时系统科学强调,竞技篮球训练还应注重运动人体科学、体育教育训练学、运动生物力学、运动心理学、体育管理学等多学科的协同作用,注重体育学科与其他学科的融合作用,实现竞赛成绩的有效提升。