個體競技能力結構分析

摘 要：在現有競技能力結構模型的基礎上結合動態系統理論提出了蜂巢模型。蜂巢模型的觀點：高水平比賽中核心競技能力決定著整個專項競技能力；專項競技力含量多少取決于專項特征；非衡結構補償理論適用于競技力含量大的項目；競技能力的形成實質上是一個不斷迭代的過程，取決于初始狀態和增長率；符合專項發展要求的各子能力相互作用機制是專項競技能力發展的關鍵。

關 鍵 詞：運動訓練；競技能力；蜂巢模型；動態系統理論

中圖分類號：G808 文獻標志碼：A 文章編號：1006-7116（2013）03-0097-06

競技能力的定義和競技能力結構模型是運動訓練研究的熱點問題之一。目前，學者們對競技能力的研究是靜態的，忽視了其生成的過程及其與外界的變化關系。競技能力是運動員在先天因素和訓練、比賽等后天因素協同作用下形成的并發生動態變化的比賽能力，由不同表現形式和不同作用的體能、技能、戰術能力和心理能力所構成，并綜合地表現于專項比賽的過程之中。因此，本研究以動態系統理論和生物學知識為指導，提出了運動員競技能力結構的蜂巢模型，并通過蜂巢模型的分析提出一些對競技能力的見解。

1 關于現有競技能力結構模型的分析

任何理論必定有其應用的時間和空間，具體而言，競技能力結構模型建立與應用必須與訓練周期、水平級別、專項特征和運動員個體性差異相結合。木桶理論較多地適用于運動員的早期訓練。運動員在早期訓練階段可塑的空間較大，適合均衡性發展理念，然而，這又與一元訓練理論相矛盾。對于專項，木桶理論無法捋清補缺后各個子競技能力相互之間的銜接關系，以及相互之間作用表現出來的整體功能。木桶理論也無法說明競技能力系統與外界的信息交流。對運動員來說，高水平運動員競技能力的某些缺口是無法補救的，如身高、反應速度等，主要受遺傳影響。積木理論模型倡導發揮優勢能力對弱勢能力的補償作用，而在高水平運動員中，優勢能力還有多大的增長空間是一個未知數，而且在一些項目中，如陸上同場對抗性項目，能不能持續地具有實戰效應也是一個未知數。此外，積木模型乃至合金模型和膠泥模型都無法表明系統與外界的信息交流和動態發展關系，其次模型并不能反映競技能力的增長。皮球模型能夠表明競技能力變化的動態關系，卻無法反映各種子能力的相互關系[1]。

雙子模型由木桶模型和積木模型發展而來，認為兩個模型都是針對競技能力有缺陷的運動員設計的，但是通過相加后，卻可以指導不同的運動員、同一運動員不同的階段、同一個運動員不同的競技能力[2]。雙子模型強調“補”，但“補”字給人感覺就是一種分隔狀態，這種“補”不符合競技能力形成從混沌無序到有序的狀態，忽視了補償后的銜接問題，而且并不是所有弱勢能力都可以通過優勢能力彌補的。

總之，以上模型均沒有或很少得到生物學基礎和相關理論的支持，它們只是羅列出了各種競技能力之間的“關系”，而各種關系到底在競技能力發展過程中處于什么樣的狀態還是不清楚。

2 蜂巢模型的建立與外推

2.1 模型建構原理與理論支撐

1）模型與原型必須具有相似性、簡單性、外推性。

模型方法的運用并不遵循既定的程序，而是需要科研人員綜合地使用各種知識，充分發揮自己的創造性思維能力，要使經驗方法與理論方法結合，邏輯思維與非邏輯思維并用。科學模型的工具性和對象性雙重性質要求原型與模型之間必須要相似、簡單，這是模型作為科學研究載體的基礎，而外推性是實現模型作為工具達到研究原型的真正所在，即對模型研究所得到的信息可以外推到原型上，由此間接得到關于原型的信息[3]。

2）動態系統理論。

國外對競技能力，乃至于其它杰出能力的形成究竟是后天環境因素重要還是先天因素（基因）重要進行了長達一個多世紀的爭議。后天環境主義者認為人開始是空白的，所有事情都是后天經歷和學習中獲得的[4]。基因決定論者認為一個人的個性、優點和弱點以及潛力是由先天生物因素決定的。現在大多數人認為人的機能是兩種因素交互作用的結果。正如Kimble所說，問個體的行為差異是由遺傳因素還是由環境因素決定的就好比問長方形的面積是由它的長度決定還是由它的寬度決定的一樣[5]。迄今為止，仍未形成一個中心理論來闡述競技能力形成過程中那些交互作用的變量、非線性行為和不可預知的結果，在這種背景下，近年來將動態系統理論（dynamic system theory，DST）引用到競技能力研究的領域應運而生；Nico[6]運用DST展示了訓練與競技能力形成中各個子系統與因素非線性關系的進程圖，并且用實驗方法檢驗了各相關因素的非線性關系；Joanne[7]運用DST分析了短跑運動員疲勞過程中相關因素協同變化的關系，認為每個運動員對疲勞的反應都是不一樣的，強調恢復的個性化特征。Paul等[8]運用DST對競技能力分析方法進行了研究，認為應該以DST為指導，建立統一的分析方法。

動態系統理論是按確定規律隨著時間演進的系統，來源于經典力學，現代控制理論促進了動態系統理論的研究，與混沌理論和自組織理論息息相關。動態系統理論主要有4個核心部分組成：初始狀態、吸引狀態、變異和非線性[9]。它的顯著特征是徹底關聯性，系統中所有的變量都是相互聯系的，因此一個變量的改變會影響到其它變量，從而形成蝴蝶效應、迭代效應等。

2.2 蜂巢模型的建立

蜂巢模型是遵守建模規則，以動態系統理論為指導，沿著競技能力形成的基礎階段、提高階段和保持階段的發展方向，兼顧環境因素、專項特征和個體差異情況下建立的。依據動態系統理論，把競技能力結構類比成一個蜂巢整體（包括蜜蜂），母系統是由若干個子系統組成，并形成一定層次的排列，并且各個層的面積不一樣，根據對于專項競技能力貢獻權重的大小分為核心競技能力層、主導競技能力層、次核心競技能力層等，各層圍繞核心競技能力層排列。相對專項競技能力特征來說，理想化的模型應該是對于專項競技能力貢獻權重越大者越靠近核心競技能力層，形成一個鏈狀立體結構（見圖1）。另外，蜂巢并不是一個靜止不變的系統，通過蜜蜂勞作和其自身與外界都擁有高度發達的信息交換，實現著自組織的功能，蜂巢體類比為運動員競技能力的有形部分，而蜜蜂自組織行為機制類比為運動員競技能力的無形部分。

每一層又由若干個要素組成，根據要素得分情況，可以繪制成網狀圖，各個層的網狀圖相連接就構成運動員競技能力立體圖。以籃球運動為例，技能是籃球運動的核心競技能力，圖2中列出了籃球運動的核心競技能力層的各個子因素，在各個緯度上可以對運動員各個指標進行打分，打分標準可以以同級別的平均水平，也可以以運動員過去為參照；各點相連，可以制定籃球運動員核心層的能力情況。由此類推，可以制定出其它層，如體能層、戰術層等，各個層相連，就構成籃球運動員總體的競技能力。通過構建這些能力層，就可了解運動員各個能力和整個競技能力的情況，以便于訓練監控、賽前選材和預測。

2.3 蜂巢模型的特征

1）綜合先前模型的優勢。

積木模型并不能表明競技能力的非衡結構，蜂巢模型各個競技能力層本身面積各異，按專項競技能力貢獻權重非衡地排列著，競技能力的大小取決于核心競技能力的大小，蜂巢模型各個層之間擁有發達的信息交流系統，而在整體上又呈現系統整體性。因此，蜂巢模型包括了合金模型和膠泥模型強調的各個子競技能力之間的關系。同時，蜂巢模型通過蜜蜂不斷地與外界進行著信息交換，實現自身的發展，具有皮球模型與外界進行信息交流的動態的特征。

2）動態性與自組織。

依據建模的相似性規則，在各個不同階段和周期，運動員的競技能力是在不斷發展變化的，是一個動態的過程；運動員的競技能力在訓練和生活中不斷接受環境的刺激，自身也在從一種無序狀趨近于有序狀態，實現自我更新和發展。DST認為，競技能力的形成實際上是一個多種變量相互作用、不斷迭代，并呈現非線型變化的復雜系統。先前的模型似乎忽視了競技能力發展的動態性和自組織性特征，而蜂巢的搭建與競技能力形成擁有非常相似的特征。蜜蜂搭建蜂巢時地點的選擇猶如運動員選材，強調初始狀態。當外界環境適合發展時，蜜蜂會將這一信息反饋給決策系統，不斷地擴建蜂巢，反之，錯過了花期和其它因素，蜂巢將會迅速地結尾和竣工。此外，蜂巢形成后，實現蜂巢功能過程仍然是一個動態的、自組織的過程。

3）層次性與直觀性。

蜂巢是由多個面積不同的層組成，外圍由巢脾組成，極具層次性和整體性。各個層的面積不同，并按一定比例順序排列開來，各層由巢柱連接，形成一個鏈狀結構。各個層類比為競技能力的各個子能力，如體能、技能、戰術能力等，層面積的大小分別隱喻為對于貢獻權重大小不同的子能力。其中面積最大層對于運動員競技能力貢獻最大，稱為核心層。如在馬拉松項目中，運動員的體能，確切地說是運動員的有氧能力對于運動員整體競技能力貢獻最大，它決定著運動員競技能力的大小。

4）對象性和工具性。

建立模型的目的不僅是將復雜的研究對象簡單化、直觀化，更重要的將模型作為研究的對象和工具，是科學研究的載體，通過研究模型來外推原型原理，這是建模的核心所在。通過研究蜂巢模型，可以得到一些原型的理論，還可以通過量化的手段建構運動員競技能力的立體結構。

2.4 蜂巢模型外推的觀點

1）核心競技能力決定整個競技能力的大小。

由蜂巢模型可知，蜂巢的體積取決于中間最大層的面積，而每個蜂巢最大層的面積是不一樣的，取決于環境和自身的因素互相作用。通過蜂巢模型我們假設專項競技能力的大小取決于核心競技能力的大小，核心競技能力規定著主導競技能力的性質和功能。對于不同運動員，核心競技能力可能是單獨的一個競技能力，也可能是幾個主導競技能力的主要矛盾的對立與統一。核心競技能力取決于專項特征和運動員自身條件，訓練的關鍵就是依據專項特征，不斷增強運動員核心競技能力。近兩屆奧運會我國在皮劃艇項目取得較大的突破，正是基于對專項特征的正確認識，堅持訓練運動員有氧無氧相結合的核心能力。核心競技能力基于專項出發的理想模型在實踐中，還要考慮時空性、運動員水平，在較低水平比賽中，主導競技能力可能就決定著運動員競技能力，但是在高水平比賽中，決定運動員競技能力大小的是核心競技能力。以鏈球奧運冠軍為例：1960年魯登科夫，臥推155 kg，鏈球成績68.85 m；1972年邦達爾丘克，臥推120 kg，鏈球成績77.42 m；1976年和1980年謝迪赫，臥推90 kg，鏈球成績86.66 m。臥推每降約30 kg，而鏈球成績遞升近10 m[10]。顯然速度力量是鏈球核心競技能力，不斷發展其它力量并不能提高競技能力。雅典奧運會上，英國的拉德克里夫和我國運動員孫英杰是當時世界上女子馬拉松成績最好的，在萬米比賽中，前者后半程堅持不住，退出了比賽；后者只取得了第6名。可以看出，在高水平比賽中同是速度耐力主導的長跑項目，但速度耐力這一主導競技能力還是有較大專項差別性，而這一差別就是由專項核心競技能力所決定；Neumannn研究高水平5 000～10 000 m跑和42.2～80 km專項耐力特征表明，前者心率平均每分鐘在180～195次、達到本人最大吸氧量的88%～96%、血乳酸8～14 mmol/L、有氧供能占75%～80%、血尿素平均6～7 mmol/L；后者心率每分鐘在120～180次之間、達到本人最大吸氧量的60%～85%、血乳酸1～3 mmol/L、有氧供能占97%～99%、血尿素平均8～10 mmol/L[11]。

2）競技力的含量取決于專項特征。

每個蜂巢的結構都是不一樣的，有的層多，有的層少，層的數量取決于外部環境是否適合其發展。從這個角度來講，每個專項的競技能力結構也是不一樣的。總體來說，越趨近于單個周期性循環的運動，其競技能力結構越簡單，競技力（專項競技能力要求的各子能力相對數量）含量越少；越趨近于團體協作性的運動項目，其競技能力結構越復雜，競技力含量越多（競技力含量只是對于競技能力母系統貢獻權重大小相對來說）。Richard Schulz[12]研究跑步、游泳、網球、棒球和籃球專項生理和心理素質，發現從跑步到籃球，專項所要求的心理素質（精確控制、肢體協調控制、肢體速度控制、手臂穩定感、瞄準感覺）和生理素質（靈敏、柔韌、爆發力、力量耐力）越來越多。

專項競技能力結構的不同也可以從運動員成長的年限表現出來，競技力含量越多，一般來講，需要訓練的年限也越長，運動員的黃金年齡時間也就越晚，反之就會越早。2004年希臘奧委會統計分析了4 455名奧運會運動員開始從事專項訓練的年齡，競技力含量較多的項目，如曲棍球、籃球、手球、棒壘球等運動員開始從事專項訓練的年齡較小，平均在9～11歲；而競技力含量較少的，如射擊、劃船等運動員開始從事專項訓練年齡較大，平均在15歲左右[13]。按Ericsson專門訓練理論，10年（10 000 h）專門訓練是掌握一項技能并達到較高水平所需要的最少時間來講，競技力含量多的項目需要的時間也相對較長。當然，某些競技力含量少的項目所需要的子能力剛好處于運動員發育的敏感期的話，那這個項目成才的年齡就會偏小，比如體操、跳水這類項目，競技力含量較少，技術的難美是其核心競技能力，而這一能力剛好處于青少年身體發育的敏感期，所以這類項目成才年齡偏小，應該堅持早期訓練專項化；競技力含量越豐富，早期訓練應該越多樣化。

3）競技能力結構變化。

蜂巢是一層層累積而成，并且時刻根據外部環境變化把當前層作為核心層；當核心層確定以后，又逐漸建構其它層。這一過程就好比運動員競技能力的累積過程。依據DST，迭代在動態系統理論中起到決定性的作用，系統當前的發展依賴于先前的發展水平加上當前水平與吸收到的能量相互作用，基本的公式如下[14]：

（1）Ln+1=Ln（1+Rn） Ln>0

（2）Rn=r-a

在公式（1）中Ln代表經過n的迭代后在當前時刻的增長水平，Rn代表在n這個點可獲得資源水平，公式中表明可利用的資源決定系統增長的水平。公式（2）中r代表增長因素，a代表減少因素，這兩個公式在DST中經常用到，它顯示了系統不同的增長樣式，主要取決于開始的狀態和增長率的大小，有些增長可能是漸進的，有些可能是突發式的。競技能力的形成過程也是一個不斷迭代的過程，有機體不斷接受負荷，產生適應，進而超量恢復，不斷地在此基礎上進行累積[15]。在運動員競技能力不斷增長的過程中，構成運動員這種能力的結構也在發生著變化，除受外部訓練、資源等影響外，關鍵是運動員身體發育的時間序列中各種能力訓練敏感期發生著變化。費林對13～16歲短跑運動員進行了2年的追蹤研究，結果表明隨著訓練的深入，原來部分對短跑成績起作用的因素失去了作用；而原來一些不起作用的因素又開始起作用；不同年齡階段，其作用的因素有很大的差別[16]。再如，我們都知道下蹲杠鈴可以提高原地縱跳的成績，某運動員在訓練的早期階段采用此種方法，但是過了兩年，發現此運動員蹲起杠鈴重量增長了，但是縱跳成績卻并沒有提高，原因就是此運動員早期階段，最大力量對于縱跳成績貢獻較大，但是隨著縱跳成績的提高，起跳的初始速度對力量提出了更高的要求，隨之起較大作用的不是最大力量，而是速度力量了。以上可以看出運動員隨著年齡以及競技能力的發展各個子能力對系統能力貢獻權重也在發生相應的變化。

當運動員競技能力達到頂峰時，運動員競技能力結構趨于穩定，核心競技能力也到達發展的極限，而后在保持和消退階段，運動員競技能力結構也在發生著變化。Harri Suominen[17]通過十項全能運動員隨著年齡的增長各項能力變化的跟蹤研究表明，26歲前運動員各項能力相對穩定，26～40歲，有氧能力達到最大值，而無氧能力、肌肉力量、跳高、100 m和400 m跑均在下降，其中肌肉力量下降最快，到45歲后各項能力又趨于穩定。陳亮[18]對喬丹兩次三連冠各項技術指標進行關聯分析得出：隨著年齡的增長，喬丹將更多精力放在了提高得分的效率上，對體能和注意力要求較高的技術運用能力逐步降低。

4）符合專項發展要求的子能力相互作用的機制是競技能力發展的關鍵。

依據DST，系統是一個由許多不斷變動的子系統組成，整個系統就會顯示其變異特征，變量之間相互作用是DST的顯著特征，很小的一個攝動在給定的時間就有可能造成巨大的效應，也就是“蝴蝶效應”，也有可能某個巨大的攝動會被系統吸收，系統不會發生變化，它們之間沒有確定的線形關系，也沒有終止狀態。通過研究蜂巢及蜜蜂，其內部擁有高度發達的信息交換系統，分為化學、物理和行為系統，通過這些系統蜜蜂及時不斷地與外界、內部之間發生著信息、能量的互作用，從而有序地建設著自己的家園。DST認為資源是有限的，在子系統分配中，并不是等量的。有一些信息交換頻繁的子系統相互促進著增長，與其它不相聯的子系統增長相比，這種增長需要較小的資源。競技能力系統中體能與技能可以說是相互聯系比較密切的子系統，在競技能力形成過程中兩者相互促進，而在競技能力展現過程中，兩者相互制約，合理的技術可以節省一定的體能，充沛的體能是技術發揮的保障。所以這一點應該堅持一元訓練理論：不存在沒有體能的技術。而在實踐訓練中不能脫離專項技術單獨練體能，強調體能訓練的專項技術性和技術訓練的體能消耗的合理化。DST認為，信息的交換是系統的相互作用表現，有一些系統有條件發展和增長，但是停滯不前，不是因為系統沒有運行，而是因為系統沒有創造條件致使系統內部缺乏適合的相互作用的機制。蜂巢模型中蜜蜂的化學、物理和行為的信息交換機制是天生的，而人體競技能力各系統相互作用的機制絕大部分取決于后天的訓練。Vern gambetta[19]認為訓練的基石不是肌肉，而是大腦，肌肉是大腦的奴隸，大腦并不認識孤立的肌肉，它認識的是依靠感覺輸入，對外界環境作出反應的模式。籃球場上經常看到運動員身體強壯，力量出眾，基本技術嫻熟，但是競技能力很一般。籃球運動是一項技術主導的同場對抗性運動，體能與技能相關聯的能力有技術力量、技術速度、技術靈活、技術耐力，此外還有基本技術的組合的合理運用。而從技術力量這個視角出發，力量又與其它3個素質相互作用，對于類似這樣的籃球運動員來說，其欠缺的不是力量速度，而是速度力量，而這個速度力量又要與基本技術合理地相結合，在大腦中形成多個模式，以靈活運用。

5）非衡結構補償理論新論。

從蜂巢模型可以看出，競技能力系統是由各個面積不同的能力層組成，面積越大對總的競技能力貢獻比重越大，各個面積不同的層圍繞著核心層呈現非衡的鏈狀結構，因此蜂巢模型反映著競技能力的非衡結構，雙子模型卻不能。關于競技能力的補償理論，依據DST和由蜂巢外推的觀點，本研究認為，在運動員的開始訓練的前期，其可塑的空間比較大，對運動員的弱勢能力進行補缺，可以提高運動員的總體競技水平，因此，符合木桶理論模型。但是隨著長期的訓練和比賽適應，運動員的可塑空間越來越小，由于先后天因素交互作用，最終形成運動員競技能力的非均衡性，其中擁有優勢能力和弱勢能力這樣矛盾的對立統一體。蜂巢模型的分層鏈狀結構表明高水平運動員具有較強的個性化特征，訓練的目的就是依據專項特征和訓練規律，結合運動員競技能力的非衡結構現狀，圍繞其優勢能力，使各項子能力建立相互聯系的機制并經常相互作用，促使運動員競技能力最大化。著名教練員黃建根據女子跳高運動員楊文琴全身大肌肉群爆發力強、助跑速度快，但彈跳力屬于中等的個人素質特點，設計了“貓跳技術”，加長了助跑距離，改進了助跑節奏。楊文琴的技術風格突出特點是體現在前幾步通過加大后蹬力量達到較大速度，到弧線時則是使身體重心處于較高位置，通過加大步長自然地進行加速跑，到最后3步時又通過加快動作頻率來提高速度，起跳點也由距橫桿投影點60 cm增加到90 cm，從而在起跳時充分發揮了楊文琴全身大肌肉群力量強和助跑速度快的特長，3次刷新了亞洲紀錄[20]。補償現象一般發生在競技力含量多的專項，競技力含量少的專項補償效應微弱，比如長跑項目，其競技力含量單一，主要取決于運動員有氧能力，較少發展其它能力來進行補償。而籃球這樣的以技術主導同場對抗性項目，競技力含量豐富，其補償途徑呈現多樣化，效應明顯；NBA歷史上5大小個球員，最矮的只有160 cm，最高的178 cm，但是他們憑借超快的速度、超高的籃球智商、精湛的球技彌補了其身高的缺陷，在巨人如林的NBA賽場上表現不俗。辯證地看，運動員的優勢能力也是其弱勢能力，對于不同對手情況會有所不同。Gary Harrelson[21]把管理學中的SWOT分析方法引用于此進行分析：強調首先要針對對手，把運動員優勢能力與弱勢能力客觀準確地弄清楚，其次把運動員的優勢與弱勢列為內部因素，而機遇和威脅列為外部因素，利用優勢能力去贏得外部機會；或者用優勢能力去應對外部威脅，或者是創造條件抓住機會降低劣勢，而劣勢-威脅組合是最不利的，比賽時應盡量避免。

本研究在前人的基礎上結合DST提出了蜂巢模型，并由蜂巢模型外推得出了幾個觀點，如核心競技能力決定整個競技能力的大小；競技力的含量取決于專項特征；競技能力結構隨著訓練階段發生著變化；子能力相互作用的機制是競技能力發展的關鍵等，并對非衡結構補償理論提出了新的見解，從而對競技能力結構的認識提供了一個新的思路，對于運動訓練學具有爭議性的問題，如早期訓練專項化、體能與技術的關系等，做出了新的分析和認識。

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