基于運動學特征的越野滑雪專項力量訓練器應用機理

劉貴寶 楊春懷 郭靜璐

摘 ?要：利用運動圖像解析法，通過與越野滑雪傳統式同時推進技術動作的運動學特征進行對比分析，探討一種新型越野滑雪專項力量輔助訓練器的應用機理。發現這種訓練器運動學特征與雪上傳統式同時推進技術動作存在一定相關性。這種訓練器較好地模擬了雪上傳統式同時推進技術動作特點，豐富了陸地夏訓期傳統專項訓練方法體系，有助于越野滑雪陸地、雪上專項化訓練方法有效銜接。越野滑雪專項力量輔助訓練器在運動學特征上對雪上專項技術動作的模擬性，可為發展有效的專項訓練方法與手段提供理論依據。

關鍵詞：運動學特征;越野滑雪;專項力量;訓練器;機理

中圖分類號：G80-052 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：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

越野滑雪在我國冬季運動發展中起步較早，解放軍、黑龍江、吉林省等各地區均較早于20世紀70～90年代成立專業運動隊進行訓練。然而，在國際中大賽和冬奧會的比賽中，雖有個別項目運動員的比賽成績有一定的進步，但總體成績墊底的局面仍未能擺脫。在實踐過程中發現，越野滑雪傳統教學訓練中普遍存在一些問題[1-4]，例如：重視蹬動和撐杖的發力階段，而忽視收腿和擺杖的動作速度力量;重視大肌肉群和主要肌肉群的訓練，而忽視小肌肉群、遠端肌肉群、深部肌肉群的力量訓練;忽視發展軀干腰腹部肌群力量等等。其中值得關注的一個問題是在陸地夏訓期如何選擇專項能力訓練方法及如何與雪上專項能力科學銜接。為加強陸地、雪上專項化訓練方法的有效銜接提供新型手段[5-6]，課題組自主研制陸地專項輔助訓練器材。本文主要探討該訓練器基于運動學特征的應用機理，分析對象包括越野滑雪傳統式同時推進技術動作運動學特征、越野滑雪專項力量輔助訓練器應用技術動作運動學特征。分析方法主要利用運動圖像解析法，對分析對象進行運動學特征分析。為利用運動圖像解析技術對越野滑雪專項技術動作進行運動學特征分析，課題組把人體簡化成剛體運動鏈，建立人體主要環節點分析架構。通過自主研制功能實現軟件，可以分析人體關鍵點運動參數及其軌跡運動。越野滑雪傳統式同時推進技術以下肢髖膝關節和上肢肩肘關節肌群為驅動力矩源，因此，本文運動學特征分析對象主要是上肢肩關節、肘關節角度變化特征，以及下肢髖關節、膝關節角度變化特征。力求在發展越野滑雪陸地夏訓期傳統專項訓練方法與手段方面做出有益嘗試，并為后續研究開發提供理論依據。

1 ? ?越野滑雪傳統式同時推進技術動作運動學特征

對越野越滑雪典型的傳統式同時推進技術動作進行運動學分析，形成相應的上肢肩肘角變化特征（圖1）和下肢髖膝角變化特征（圖2）。

從變化趨勢來看，上肢肩關節角度與肘關節角度變化，呈現角度背離式相關性變化趨勢，即肘關節隨著肩關節前收而屈收，肘關節隨著肩關節后展而伸展;肩關節先于肘關節后展;下肢髖關節角度和膝關節角度變化，呈現角度同向式相關性變化趨勢，即膝關節隨著髖關節展開而伸展，膝關節隨著髖關節蹲屈而彎屈。

從變化幅度來看，上肢肩關節角度與肘關節角度呈現比較一致的變化范圍;下肢髖關節角度相對膝關節角度的變化范圍較大。

2 ? ? 越野滑雪專項力量訓練器應用技術動作運動學特征

圖3是課題組自主研制的越野滑雪專項力量輔助訓練器的設計方案與樣機調試實驗情況。從專項技術動作角度來看，越野滑雪運動員的上肢增加阻力負荷的最佳位置是撐動的支點，即在雪杖的下端。通過傳統式同時推進技術動作結構分析，實現訓練器動作結構設計，同時具有動作過程風阻負載傳動功能。越野滑雪是一項有氧代謝和無氧代謝混合供能的運動項目，其周期性技術動作是由上下肢協調配合完成的。而由于訓練理念和目標的不同，國內多數運動隊在雪期大量或全部時間用于雪上滑行技術與模擬比賽的訓練，課題組針對上述情況，自主研制陸地專項力量輔助訓練器，實現專項化模擬雪上技術負荷強度和提高力量耐力訓練效果。越野滑雪國家隊應用試驗評估意見認為，該訓練器優于傳統皮筋訓練手段，尤其是有軌滑車與支杖落點自由，專項技術動作與力量感覺很好。

對越野越滑雪專項力量輔助訓練器同時推進技術動作進行運動學分析，形成相應的上肢肩肘角變化特征（圖4）和下肢髖膝角變化特征（圖5）。

從變化趨勢來看，上肢肩關節角度首先前收，并在前收狀態下呈現角度振蕩變化，肘關節在肩關節前收角度趨于穩定時開始屈收;在關節展開過程中，肩關節角度與肘關節呈現角度背離式相關性變化趨勢，即肘關節隨著肩關節后展而伸展;肩關節先于肘關節后展;下肢髖關節角度和膝關節角度變化，呈現角度同向式相關性變化趨勢，即膝關節隨著髖關節展開而伸展，膝關節隨著髖關節蹲屈而彎屈;髖關節在展開狀態下，呈現角度不穩定振蕩趨勢;膝關節先于髖關節展開。

從變化幅度來看，上肢肩關節角度與與肘關節角度對比，振蕩幅度相對較大;肩關節與肘關節展開幅度呈現比較一致的變化范圍;下肢髖關節角度與膝關節角度，呈現比較一致的變化范圍。

3 ? ?基于運動學特征的訓練器應用機理

對于優秀越野滑雪運動員應根據多種不同的地形、天氣、雪質及自身特點，熟練自如地使用相應的技術。這就要求運動員除了必須具備一般的身體素質[7-8]，如強勁的肌肉力量、全身的協調能力和較為靈敏的反應能力外，還應發展下肢蹬展的專項力量、肌肉工作的高度協調性和精確的調節能力，腰、腹、背以及上肢的爆發力量。力量訓練在安排增長絕對力量練習之余，應安排符合越野滑雪特點的力量練習，肌肉收縮速度與用力方式應與專項動作要求一致[9]，即實施符合技術特點的力量訓練。

3.1 ? ?對雪上技術動作模擬一致性

依據上述運動學特征分析，在訓練器同時推進技術動作過程中，訓練器的原地循環運動特點以及有軌滑車運動結構，導致上肢肩關節在前收狀態下呈現角度振蕩變化，且振蕩幅度較大;而髖關節在展開狀態下，呈現角度不穩定振蕩趨勢，為穩定肢體遠端支點，導致膝關節彎曲幅度大于雪上動作，且先于髖關節展開，這是訓練器動作與雪上動作的運動學特征主要差異。這種不穩定變化趨勢，反映了訓練器應用技術動作協調和平衡能力較差，另一方面也需要加強運動員應用訓練器進行技術動作訓練時的協調與平衡能力。在訓練器動作與雪上動作的運動學特征一致性方面，分別如下情況：

（1）訓練器動作的肘關節在肩關節前收角度趨于穩定時開始屈收，肩關節與肘關節展開幅度呈現比較一致的變化范圍，表明訓練器動作與雪上技術動作本質一致性。

（2）在關節展開過程中，訓練器動作的肩關節角度與肘關節呈現角度背離式相關性變化趨勢，即肘關節隨著肩關節后展而伸展，這與雪上動作一致。

（3）訓練器動作的肩關節先于肘關節后展，這與雪上動作一致。

（4）訓練器動作的下肢髖關節角度和膝關節角度變化，呈現角度同向式相關性變化趨勢，即膝關節隨著髖關節展開而伸展，膝關節隨著髖關節蹲屈而彎屈，這與雪上動作一致。

眾所周知，只有以適合于專項的力量和速度訓練專項肌群，才能使這些肌群更適應于專項運動。因此，陸地輔助性的訓練要與雪上專項緊密結合。越野滑雪運動員陸地夏訓期間專項力量訓練，需要利用有效的訓練手段積累轉化為雪期專項能力。近年來，有學者提出在專項力量獲得期應多采用模擬比賽所需生物力學特征和運動技術條件下進行超負載的訓練，即以獲得超越比賽所需專項強度、力量水平和持續時間的訓練方法和手段進行訓練，有效提高運動員的專項能力。從運動學角度參數變化特征來看，訓練器動作的上肢后支撐動作和下肢同步用力動作具有相似性變化，尤其是從各關節推進力矩動作的運動學特征來看，專項輔助訓練器與雪上技術動作具有高度一致性，表明專項輔助訓練器動作較好地模擬了雪上技術動作。訓練器應用基本技術動作和越野滑雪滑行時上肢動作相似，完成這些動作所用肌肉是三角肌后部、背闊肌、斜方肌、肱三頭肌和肱肌，主要是上體后部肌肉[10]，這和越野滑雪滑行時上肢用力的肌肉相同。在訓練中，我們應當有針對性地進行強化訓練，提高這些肌肉的力量耐力水平，在訓練手段上應堅持一般力量耐力訓練與專項力量耐力訓練相結合的原則。

3.2 ? ?對專項力量耐力訓練的促進作用

力量是決定一個人運動水平高低的基本素質之一，不同的運動項目對力量的要求不同。在越野滑雪比賽中[11-15]，良好的力量素質是運動員取得優異成績的先決條件。運動員的每一步滑蹬、每一次撐杖;克服雪板、雪杖的重量;克服雪板與雪面的摩擦力;克服身體在滑行中的空氣阻力;快速越過各種坡地;在高速滑降中保持身體平衡;克服轉彎的離心力，都要有力量耐力素質作為基礎。運動員的力量耐力優劣，對運動成績的好壞起著至關重要的作用，力量耐力不足容易導致滑行技術動作變形，無法保持速度能力、變速能力。這就要求越野滑雪運動員應具備較高的力量耐力水平。可見，運動員具有高水平力量耐力能力是支撐運動員獲得優異的運動成績必要保障和前提。因此，科學、有效的陸地與雪期專項訓練方法及相關訓練器械的使用，對提高運動員的專項能力具有非常關鍵的作用。

越野滑雪專項力量輔助訓練器，通過陸地專項訓練方法與手段的進一步合理化，有助于運動員形成能夠長時間保持滑雪技術動作的專項力量耐力，可以使陸地專項訓練效益更好地轉化為雪上能力。規則規定，越野滑雪比賽場地設有各種坡地，全程的上坡、下坡和平地各占三分之一。這就決定了運動員除在坡度很大的下坡外，無論是微下坡、平地還是上坡，都要使用雪杖來增加向前的推動力。即，在比賽過程中，上肢發揮作用的時間占全程的2/3以上，超出腿部發揮作用的時間。因此，除上坡以外，腿部的利用效率要低于上肢，尤其是傳統式滑雪技術，則更為明顯。而從訓練方法角度講，由于有氧耐力訓練是提高運動員最大攝氧量的關鍵所在，在力量耐力訓練中要注意和有氧耐力訓練相結合[16]，使之相互交叉，相互配合，才會獲得較好的力量耐力訓練效果。力量耐力訓練有利于最大攝氧量的提高，可以保持正確的滑行技術，節省體力，保證滑行的姿勢重心低、平衡更好，提供速度與變速能力，比賽時便于超越別人，這都取決于良好的力量耐力水平。這種室內原地模擬雪上專項技術動作的力量耐力訓練方式，有助于教練員密切監控運動員訓練狀況，適時調整改進訓練節奏與質量，從而提高越野滑雪運動員專項能力。

4 ? ?結語

在陸地夏訓期如何選擇專項能力訓練方法及如何與雪上專項能力科學銜接的關鍵問題上，本文通過自主研制陸地專項輔助訓練器材，為加強陸地、雪上專項化訓練方法有效銜接提供新型手段。在探討該訓練器的應用機理方面，本文基于訓練器模擬傳統式同時推進技術動作運動學特征分析結果，表明訓練器對雪上技術動作模擬具有一致性。在越野滑雪比賽中，良好的力量素質是運動員取得優異成績的先決條件。

越野滑雪專項力量輔助訓練器，作為一種室內原地模擬雪上專項技術動作的力量耐力訓練方式，有助于教練員密切監控運動員訓練狀況，適時調整改進訓練節奏與質量，從而提高越野滑雪運動員專項力量耐力。本文基于運動學特征對該訓練器應用機理分析，可為發展有效的專項訓練方法與手段提供理論依據。

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