體育柔韌素質訓練設備的創新設計與實踐研究

茍小平張萬軍祁煜 張文蘭

（1.隴東學院 甘肅 慶陽 745000；2.甘肅澤德電子技術有限公司 甘肅 天水 741003；3.平涼市靜寧縣甘溝中學 甘肅 平涼 743412）

1、研究目的

發展柔韌素質最關鍵時期在中小學階段，而中小學體育教學中對柔韌素質訓練重視不夠。我們團隊積極進行柔韌器械產品的制造與推廣使用，對指導中小學體育教育，豐富學校體育教學，促進體育教師改變教學觀念，改進教學方法，優化教學策略，提高學習興趣等都有明顯效果。還有助于培養學生的創新能力，從而充分發掘他們的身體潛能，更好地促進學校體育事業的發展。柔韌訓練器材的研究開發，在全國具有廣大的市場需求，具有廣闊的發展前景。

2、研究方法

2.1、實驗法

從2021年9月至2021年12月，完成為期為3個月實驗，每周訓練一次，訓練時間為30min。從2021年12月測試了實驗前學生髖關節訓練前數據，運用方差分析，符合正態分布規律，具有可實驗性。2021年12月進行實驗后數據測試，由教師親自測驗，記錄員記錄當場測試成績，6個組學生每次測試30min左右。

2.2、數理統計法

將實驗中所獲得的全部數據錄入計算機，運用SPSS 16.0軟件進行正態分布實驗，方差齊性檢驗、單因素方差檢驗、協方差檢驗、T檢驗。顯著性水平值P＜0.05表示有顯著性差異，P＜0.01表示有非常顯著性差異，P＞0.05表示無顯著性差異。對實驗結果進行橫向和縱向分折。對2021級體育學院體操學生進行測試，測試前進行了隨機抽樣選取94名學生作為實驗對象，共計6個組。實驗組50人，3個自然組學生，使用雙人腿部柔韌訓練器進行訓練，對照組44人，3個自然組學生，使用體育課常規的柔韌訓練方法練習柔韌，正壓腿、側壓腿、縱劈叉、橫劈叉等方法練習髖關節柔韌練習。

2.3、實驗環境

實驗場地為隴東學院體操房，室內溫度為15℃-25℃。

2.4、實驗器械

運用發明的器械進行訓練和測試，發明產品1，名稱：雙人腿部柔韌訓練器，發明專利號：201210120322.0；發明產品2，名稱：肩關節柔韌訓練器，發明專利號:201210120322.0。2020年5月完成了本發明產品的設計改造與制造，對產品進行了模擬訓練，通過反復的產品改造，確定了器械的具體規格，器械的安全性、舒適度得到了進一步完善，達到了實驗的可行性。

圖1 （橫叉訓練器產品設計方案一）

圖2 （縱劈叉訓練產品設計方案二）

圖3 （橫劈叉訓練產品設計方案三）

（1）檢測指標及方法。

檢測指標及方法：成績以cm為單位，小數點后四舍五入。檢測3次，以最好成績作為檢測結果。

（2）腿部柔韌素質訓練器材設計方案。

產品部件說明：1、底板，2、側板一，3、滑軌一，4、滑輪 A，5、滑板一，6、滑輪 B，7、扶手一，8、滑輪 C，9、滑板二，10、滑輪 D，11、滑軌二，12、側板二，13、側板三，14、滑軌三，15、滑輪 E，16、滑輪 F，17、扶手二，18、滑輪 G，19、滑輪 H，20、滑軌四。

圖4 （雙滑軌道腿部柔韌訓練器產品標注示意圖）

體育柔韌素質縱橫叉柔韌訓練器材使用說明，在底板1的鋼板上面，焊接有側板一、側板二和側板三，在側板一、側板二上焊接有扶手一；扶手一是直徑3cm的金屬管，上面制作有2mm的塑膠層；在側板三上焊接有扶手二，扶手二是直徑3cm的金屬管，上面制作有2mm的塑膠層；滑板一上面連接有4個滑輪，分別是滑輪A、滑輪B、滑輪G和滑輪H，滑輪A、滑輪B、滑輪G和滑輪H為雙面的可拆卸滑輪，4個滑輪通過螺絲安裝固定在滑軌二和滑軌三的軌道里面；滑板二上面連接有4個滑輪，分別是滑輪C、滑輪D、滑輪E和滑輪F，滑輪C、滑輪D、滑輪 E和滑輪F為雙面的可拆卸滑輪，4個滑輪通過螺絲安裝固定在滑軌一和滑軌四的軌道里面；滑板一上面包裹一層2mm的塑膠，滑板二上面包裹一層2mm的塑膠，滑板一和滑板二上制作有弧形支撐面，適合練習者的兩腳放置，滑板一和滑板二的前端焊接有五cm高度的腳擋板；練習者在雙滑軌道腿部柔韌訓練器上，兩腳分別踩踏在滑板一和滑板二上，兩手分別扶在扶手一和扶手二上（如圖5）訓練，同時可以利用扶手進行橫叉對稱訓練，亦可兩人相對（如圖2）訓練，訓練縱叉和橫叉腿部柔韌素質，可以采用動力性拉伸和靜力性拉伸相結合訓練。

圖5 （雙滑軌道腿部柔韌訓練器產品圖）

（3）不同組實驗前后實驗數據結果分析。

對實驗組的50個記錄和對照組的44個記錄分別作柯爾莫哥諾夫—斯米爾諾夫檢驗(簡稱K-S檢驗)用于檢驗這4組樣本觀測結果的經驗分布同正態分布之間是否一致。K-S檢驗的基本思路為：將順序分類數據的理論累積頻率分布同觀測的經驗累積頻率分布加以比較，求出它們最大的偏離值，然后在給定的顯著性水平上檢驗這種偏離值是否的偶然出現的。結果如表1所示：

表1 單樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗(n=94)

由結果：p值均大于＞α=0.05，因此認為這些樣本是獨立的來自于正態總體的。

（4）對橫叉前、橫叉后數據做多個獨立樣本Jonckheere-Terps tra檢驗。Jonckheere-Terpstra檢驗法用于檢驗多個獨立樣本是否來自相同總體，結果如下：

表2 Jonckheere-Terpstra檢驗

從結果可以看出，訓練之前對照組和實驗組之間沒有顯著差異，p值遠大于0.1。而訓練之后，使用器械訓練后髖關節柔韌性與不使用器械訓練后髖關節柔韌性之間有著顯著差異，p值小于0.05。

綜合以上，進行兩組實驗前后比較分析，結果如表3顯示。

表3 兩組實驗前后橫叉訓練前后比較表(n=94)

通過實驗前后的數據分析，發現使用發明的髖關節器械訓練具有顯著效果。

匯總后由表3分析可知。實驗前，對實驗組和對照組進行獨立樣本t檢驗，檢驗結果為P=0.475，因此不具有顯著性差異 （P＞0.05），說明實驗前兩組學生髖關節柔韌度相當；實驗后對照組和實驗組經過獨立樣本t檢驗，P=0.00000，兩組具有非常顯著性差異（P＜0.01），實驗后對兩組測試對象的均值進行比較，明顯得出對照組髖關節離地高度大于實驗組，說明實驗組經過訓練產生了非常良好的效果；對對照組實驗前后比較，P=0.0000，對照組實驗前后具有非常顯著性差異，說明對照組實驗對象訓練前后柔韌素質也發生了顯著的變化；對實驗組實驗前后比較，P=0.0000，具有非常顯著性差異（P＜0.01），說明實驗組經過訓練柔韌素質發生了顯著性的變化。因此，由以上可知，實驗組和對照組經過髖關節柔韌訓練，柔韌度都發生了變化，但實驗組的變化更顯著，說明使用髖關節訓練器（雙滑軌道腿部柔韌訓練器）能更顯著的發展柔韌素質。

3、肩關節訓練器械的構造特征

3.1、肩關節骨骼肌肉組成及運動特征

肩關節是由肱骨頭與肩胛骨的關節盂構成，是典型的球窩關節。可作屈，伸、收、展、旋轉及環轉運動。肩關節可以完成七種動作：屈、伸、外展、內收、外旋、內旋、環轉。發明器械如下圖所示：

圖6 （肩關節柔韌訓練產品圖一）

圖7 （肩關節柔韌訓練示范圖二）

3.2、數理統計法

將實驗中所獲得的全部數據錄入計算機，運用Spss 16.0軟件進行正態分布實驗，方差齊性檢驗、單因素方差檢驗、協方差檢驗、T檢驗，使用平均值+標準差來表示。顯著性水平值P＜0.05表示有顯著性差異，P＜0.01表示有非常顯著性差異，P＞0.05表示無顯著性差異。對實驗結果進行橫向和縱向分折。對2021級體育學院體操學生進行測試，測試前進行了隨機抽樣6個組學生，選取94名學生作為實驗對象，實驗組50人，3個自然組學生，使用肩關節訓練器械進行訓練；對照組44人，3個自然組學生，使用體育課常規的柔韌訓練方法練習柔韌，例如，兩手扶在肋木壓肩、兩人一組背對背壓肩、雙手握體操棒繞環轉肩等方法進行練習。

3.3、實驗法

從2021年9月至2021年12月，進行了 3個月左右時間的實驗，每周訓練一次，每次課前準備活動時間訓練30min，2021年12月，測試了實驗前不同組學生兩手握桿繞環的數據，測試3次選取最好成績記錄，運用方差分析，符合正態分布規律，分析結果顯示具有可實驗性；2021年12月進行實驗后不同組學生的測試數據，由教師親自測驗，測試3次選取最好成績記錄，記錄員記錄當場測試最佳成績，6個組學生每次測試時間為1小時。

3.4、實驗組、對照組實驗結果

通過實驗前后獲得的數據，對2021級94名體操學生進行數理統計方差分析。

對實驗組和對照組肩關節訓練情況實驗前后的對比分析，獨立樣本T檢驗和配對T檢驗，對實驗組的50個記錄和對照組的44個記錄，分別作柯爾莫哥諾夫—斯米爾諾夫檢驗(簡稱K-S檢驗)，檢驗這4組樣本觀測結果的經驗分布同正態分布之間是否一致。K-S檢驗的基本思路為：將順序分類數據的理論累積頻率分布同觀測的經驗累積頻率分布加以比較，求出它們最大的偏離值，然后在給定的顯著性水平上檢驗這種偏離值是否是偶然出現的。結果如表4所示：

表4 單樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗(n=94)

3.5、多個獨立樣本的Jonckheere-Terpstra檢驗

Jonckheere-Terpstra檢驗法用于檢驗多個獨立樣本是否來自相同總體，結果如表5、表6所示：

表5 Jonckheere-Terpstra檢驗(n=94)

表6 兩組實驗前后肩關節訓練成績比較表(n=94)

通過實驗前后的數據分析，發現使用肩關節訓練器械具有顯著效果。通過實驗前后的數據分析，發現使用發明器械訓練有顯著效果。由表3可知，測試前，對實驗組和對照組進行獨立樣本T檢驗，檢驗結果為 P=0.451，不具有顯著性差異（P＞0.05），說明實驗前兩組學生肩關節柔韌度相當；測試后對照組和實驗組經過獨立樣本T檢驗，P=0.008，兩組具有非常顯著性差異（P＜0.01），在對測試后兩組均值比較，實驗組均值小于對照組均值，說明測試后實驗組合對照組肩關節柔韌度差異顯著，且實驗組明顯優于對照組；對實驗組和對照組分別實驗前后分別進行配對t檢驗，得出對照組P=0.0000，實驗前后具有非常顯著性差異，說明對照組訓練前后柔韌素質也發生了顯著的變化；實驗組P=0.0000,具有非常顯著性差異（P＜0.01），說明實驗組經過訓練柔韌素質發生了顯著性的變化。說明使用肩關節訓練器能更顯著的發展肩關節柔韌素質。

4、結論與建議

4.1、結論

通過實驗前后的測試結果可知，實驗組和對照組學生的柔韌素質普遍較差，這也是代表了現在中小學生身體素質的現狀，傳統的柔韌素質訓練內容和方法受到了明顯沖擊，必須運用各種各樣的方法設備，調動學生們進行身體柔韌素質訓練的積極性。而本團隊所設計發明的柔韌素質訓練器械，無論是在學校體育器械的豐富方面，還是在體育訓練方法方面都有著積極作用，實現數據已經充分說明了其身體柔韌素質訓練的有效性，運用身體柔韌素質訓練器械，通過科學的訓練，實驗組的同學有明顯的進步，實驗結果表明訓練器械訓練效果最為顯著，肩髖部柔韌明顯提高，而且極大地調動了學生們柔韌素質訓練的積極性，豐富了學校體育內容，提高了體育教師的教學成效。

4.2、建議

發展柔韌素質最關鍵時期在中小學階段，抓住中小學生生理心理特征，運用科學訓練方法和器械，發展學生柔韌素質，提高其身體運動水平。柔韌素質訓練器械，結構簡單，使用方便，非常容易掌握，也可以根據原理自己設計制作，可以大量地豐富學校體育器械，豐富學校體育教材。對一些有條件，有基礎的學校進行定向幫扶，形成資源共享、器械共享、知識共享，打造基礎教育的特色學校。為了提高不同年齡階段人民群眾的身體素質，建議推廣使用本發明器材，在全國社區、健身廣場、中小學中教學中大量投入該器材，有助于發展身體的柔韌素質，促進全民健身。