基于生物力學原理對斜坡跑訓練方法現有研究成果的探討

霍舟

中圖分類號：G804 文獻標識：A 文章編號：1009-9328（2014）08-000-02

摘 要 斜坡跑是提高短跑速度的有效方法之一，被廣泛運用到提高短跑成績的訓練中，本文基于生物力學原理對斜坡跑訓練方法現有研究成果進行綜述和探討。研究表明：影響速度的因素很多，就斜坡跑訓練方法而言，對跑速產生影響的直接因素步長和步頻這兩個參數的變化上影響效果明顯，科學合理的運用斜坡跑訓練方法對提高短跑速度具有積極意義。

關鍵詞 斜坡跑 訓練方法 步長 步頻

一、前言

斜坡跑是提高短跑速度的有效方法之一，被廣泛運用到提高短跑成績的訓練中。國內外對斜坡跑進行廣泛的研究，有學者認為，斜坡跑對提高短跑速度有比較明顯的作用；斜坡跑除了能提高速度耐力、力量和心肌功能外，還能讓運動員體驗超過自己速度能力的動作感受，改善運動員的加速疾跑能力，從而增大步幅和縮短支撐階段時間，幫助運動員掌握加速跑的技術。

二、斜坡跑訓練方法的運動生物力學原理

斜坡跑包括上坡跑和下坡跑，上坡跑是一種抗阻力性速度力量練習，在阻力增加的情況下增加訓練強度，獲得無氧練習的效果，從而改善心血管的機能。上坡跑加強了股四頭肌、臀大肌等下肢肌群的力量，有利于提高步長。下坡跑是一種神經系統適應性訓練，下坡跑是人們有意識地利用自然的或人工的斜坡，根據勢能與動能轉換的原理進行訓練，有利于提高步頻。

影響步長的因素主要有：一是腿部的肌力，腿部的肌力越大，產生的后蹬反作用力相對越大，跑的步幅則越大；二是腿長和髖關節的靈活性與柔韌性，下肢越長、髖關節的靈活性與柔韌性越好，跑的步幅則越大；三是后瞪的角度與擺動腿擺動的方向，從理論上講，擺動腿與后蹬腿的角度與方向直接影響步幅越大小。對于跑的步頻而言，其影響因素有兩個：一是肌肉中快肌纖維百分比和肥大程度。二是神經過程的靈活性，大腦皮層運動中樞興奮與擬制的轉換速度是影響位移速度的重要因素。另外，跑動時兩腿擺動情況和騰空時與支撐時的相對時間（比值）對步長和步頻也有影響。

三、成果研究現狀

近年來大量文獻資料和研究報道表明，有關短跑技術和速度訓練方法的研究選題，多集中在短跑運動員步長、步頻訓練方法與運動員的中樞神經系統機能的改善及其專項肌肉力量的訓練手段方面。對于斜坡跑的原理和訓練方法雖然，前人曾做過一些表述和研究，但大多文獻報道僅限于對斜坡跑手段應用方式的定性分析與斜坡跑的坡度問題。盡管國內外大多學者均十分肯定斜坡跑訓練對提高絕對速度的作用，且認為斜坡跑對改進運動員的步頻與步長技術具有積極效果。其相關的論述與見解多散見于各類短跑和速度方面的文獻資料和研究報道之中。

（一）關于斜坡跑與步長步頻的訓練問題

閆春華在《百米速度結構分析及有關技術訓練手段研究》（博士論文，2004）一文中提出：斜坡跑作為一種超速訓練的方法被廣泛使用，超速訓練的目的是通過強迫運動員完成超出自身能力水平的練習，來增加步頻和步長。在經過4-8周的超速訓練后，被試者的步頻和步長都得到了提高。這說明斜坡跑作為一種訓練方法對步頻、步長和短跑跑速的提高具有積極的作用。

下坡跑時，當運動員動作速率發揮到最高值時，控制并穩定速度是很困難的。這是由于下坡重力所產生的慣量。這種慣量隨距離的延長而增大，這種逼迫速率的加快運動現象，也正是下坡跑能提高頻率的所在。如果在練習中不對運動員的跑動動作提出任何技術要求，或讓運動員在一定距離范圍內堅持正確的動作要求，斜坡跑的練習效果會受到影響[2-4]。還有研究表明，下坡跑步頻沒有任何增加，只有步幅加大。步幅的增長意味著展髖的幅度加大和髖部轉動角速度加快，同時對髖部的伸髖速度和力量起積極作用；上坡跑對改善或提高運動員的快速力量、速度耐力和增大步長是非常有效的訓練手段（昆茲、考夫曼1997）。

（二）關于斜坡跑與神經—肌肉控制機理的研究

美國學者弗拉基米爾M·扎齊奧爾斯基在其主編的《運動生物力學》（2004）一書中指出：步長和步頻的可變性表明，中樞神經系統的靈活性（CNS）在控制這些參數方面起到了重要的作用。最高速度跑是人體調動各種能力，并使其充分發揮的集中體現，他對人體能量的消耗以及神經系統的興奮和擬制的轉換頻率的要求是很高的。因此，在最高速度之后，肌體實現第二次調節其重要性和必要性同第一次調節具有同等的意義[5]。有作者還提出，構成跑速的兩個主要因素——步長、步頻是互為影響和相互制約的。對于步長和步頻兩個變量的作用來說，提高或改進其中任何一個變量都可提高跑速，同時這兩個變量之間又呈現一定函數關系[6]。步長和步頻的可變性表明，中樞神經系統（CNS）在靈活控制這些參數方面必然起到了一定的作用[7]。伊托等人的研究（1983）表明，助力訓練能進一步發展神經肌肉系統對肌肉拉長——收縮周期運動的控制能力，提高短跑運動員支撐階段的動作效果，從而提高跑速。

有作者在《現代100米跑技術的生物力學分析及放松技術再探析》一文中認為，步頻的發展取決于大腦皮質運動中樞神經系統的支配，斜坡跑獲得的助力作用可以使運動員感受放松速跑的肌肉用力情況、體驗“放松快跑”的方法和好處。上坡跑要求運動員著力體會以髖為軸的大腿前擺和髖關節的積極前送與踝關節及腳的快速趴地，不要刻意后蹬，這種跑法既符合現今短跑技術的要求，又有利于下肢肌肉用力的放松與控制。通過上坡跑還能切實有效地實現短跑所需的“快速力量”訓練。就是說上坡跑不僅可以改進、掌握正確的跑的技術，還可以同時發展短跑所需的專門力量。由于步長和步頻相對獨立，表明步長和步頻受兩種不同的神經系統控制方式調節——步頻的頻數調節和步長的幅度調節（羅新建2003）。Bonnard和Pailhous（1993）認為，神經系統對步長和步頻控制的方式不同。步頻的改變與擺動階段下肢的整體剛性有關，與支撐階段無關。這表明改變擺動期間下肢肌肉的緊張性可以改變頻率。大部分或整個腿部肌肉緊張性的改變，都將改變下肢繞髖關節擺動的相對頻率。Bonnard和Pailhous進一步指出，步長的短暫變化與腿部肌肉的相位活動有關。Patla等（1989）研究表明，步長的短暫增加，實際上是一些肌肉的活動相位增加，而另一些肌肉的活動相位減少造成的。在無約束的走路或跑步時，雖然步長和步頻可相對固定，但如果需要的話，中樞神經系統有能力分離步長和步頻。Hogan（1984）提出了這種分離的生理機制。當關節周圍對抗肌同時活動時，凈關節力矩與對抗肌的肌力之間差異有關，關節的剛性則與所有肌力的總和有關。如果中樞神經系統積極調節對抗肌的協同作用，那么步長和步頻能在有限的范圍內各自獨立變化。

在各種提高跑速的訓練手段中，斜坡跑以其獨特的方法和顯著效用，引起了專業和非專業運動隊的普遍重視，斜坡跑正在被廣泛運用到提高短跑成績的訓練中。有學者對斜坡跑對短跑速度的影響進行廣泛的研究，這些作者共同認為：斜坡跑對提高短跑速度有比較明顯的作用；斜坡跑除了能提高速度耐力、力量和心肌功能外，還能幫助運動員掌握加速跑的技術動作，改善運動員的加速疾跑能力；斜坡跑能讓運動員體驗超過自己能力的速度，可以是步幅增大和縮短支撐階段時間[6-7]。斜坡跑包括上坡跑和下坡跑，上坡跑是一種抗阻力性速度力量練習，是跑動阻力增加的情況下獲得無氧效果，從而改善心血管的機能，增強下肢股四頭肌、臀大肌這兩塊重要的肌群，同時提高步長；下坡跑是一種神經系統適應性的訓練，就是有意識地設置自然的或人工的斜坡，根據勢能與動能轉換的原理進行訓練，同時提高步頻。

四、結論

（一）對于步長和步頻兩個變量的作用來說，步長和步頻的可變性表明，中樞神經系統（CNS）在靈活控制這些參數方面必然起到了一定的作用[7]。助力訓練能進一步發展神經肌肉系統對肌肉拉長——收縮周期運動的控制能力，提高短跑運動員支撐階段的動作效果，從而提高跑速。

（二）斜坡跑道的坡型對練習進行組合，以控制斜坡跑的練習強度和負荷，從而改善跑的步長和步頻。

★基金項目：年陜西省教育廳專項科研計劃項目（編號：11JK0464）。

參考文獻：

[1] 羅尼·利多爾，約夫·麥克爾.王學鋒編譯.100M跑的生理學、技能發展和運動知識分析[J].田徑.2004.8：54-56.

[2] [美]弗拉基米爾，扎齊奧爾斯基.運動生物力學——運動成績的提高與運動損傷的預防[M].人民體育出版社.2004.

[3] 周志雄，黃德春.透析100米跑步長和步頻研究的誤區[J].田徑.2002：24-27.

[4] 張沛林.現代100米跑技術的發展特征及其技術分派[J].體育科學.1995（1）：27-29.

[5] 李佩清.坡度跑訓練對步頻、步長的影響[J].田徑科技信息.1995（50）：1-4.

[6] 安得科夫·法齊奧齊.發展速度時采用的助力和阻力方法[J].世界田徑.1995.8.

[7] 孫國輝.斜坡跑對短跑速度的影響[J].沈陽體育學術.1997（4）：27-29.