30年來有關健美操技術動作的運動生物力學研究綜述

邵妮娜 牛健壯 于雪梅 高妮娜 張承意

運動生物力學是體育科學中一門重要的理論學科，對我國體育事業的發展，特別是在各個體育項目中的技術分析、運動訓練、設計和改進運動器材、裝備和設備、預防運動損傷等發揮著重要作用[1]。運動生物力學的運用對競技健美操技術動作分析更加客觀化、具體化，對未來健美操事業以及運動員的訓練水平與運動成績都有較大的影響。本文主要搜集近30年來有關健美操技術動作在運動生物力學中的相關理論研究內容，為未來的健美操發展提供理論依據。

1. 運動生物力學的發展現狀與方法研究

1.1 運動生物力學的發展現狀

運動生物力學是體育科學學科體系的重要組成部分，研究人體運動器系的生物力學特性、人體運動動作的力學規律以及運動器械機械力學規律的科學。通過生物力學方法對運動技術動作進行測試研究，提高動作技術效率，提高運動技術水平[2]。本人通過知網查閱近30年(1986年-2016年)有關運動生物力學的相關文章，共計1258篇。1986年出現第一個研究高峰，發表58篇論文；1987-2001年進入發展平緩期；2002年-2009年出現第二個研究高峰，2009年發表文章數量為81篇；2010年-2016年研究數量逐年遞減。黃巖等人在“第23屆國際運動生物力學年會所錄用的論文評述”中指出：論文從選題范圍看，應用生物力學的理論與實踐和競技運動技術分析是大會的主流，二者占據了所有論文的40%左右，矯形及損傷康復也以15.3%的份額占據了第3位。目前世界上的生物力學研究趨勢已經向應用生物力學的理論與實踐及矯形康復治療傾斜；從研究分類看，運動技術類仍占生物力學的研究主流，其中以田徑和球類項目為主，共計75篇(球類38篇)，占運動技術類生物力學研究的47.5%，占總比例的29.9%。體操、健美操篇數為6篇，占運動技術類生物力學研究的3.8%。從比例分配可以明顯看出，健美操在運動生物力學中的研究較少[3]。

1.2 運動生物力學的方法及測試手段研究

1.2.1 運動生物力學的方法研究

運動生物力學的技術分析和研究水平有賴于研究儀器的發展，需要向同步化、計算機化和動作技術最佳化等方面發展。而運動生物力學研究方法與測試儀器的合理運用對該學科探尋人體運動規律，闡明各項運動力學原理，改進技術動作與方法，預防運動損傷等方面有重要影響意義。劉海斌對生物力學研究方法分類上做了詳細劃分：從研究的形式上，可分為理論研究和實驗研究，實驗研究方法又分實驗室測量法和運動測量法。從研究的領域上，可分為物理學研究、生物學研究和系統研究法。從研究材料的來源上可分為原始資料數據的采集整理和資料分析法。研究運動項目主要以運動學和動力學研究為主，生物學的研究為輔[4]。

1.2.2 運動生物力學的測試手段研究

運動生物力學的測試主要以三個方面為主：運動學方面的攝影分析；動力學方面的測力系統；生物學方面的肌電研究。

手段特點運動學采用錄像及數字化處理；攝像分析由平面到立體、由一維到三維，并以三維為主；攝像由低速到高速，甚至用紅外攝像分析。通過攝影錄像記錄比賽中運動員的姿態信息，其優點是信息反饋快、反饋信息量大和成本低等。在不影響運動員正常比賽訓練情況下，獲取運動員的運動技術參數，準確地分析技術動作，提高運動成績。動力學三維測力平臺、等速測試儀、足底壓力測試足底壓力測試系統可測出運動員足底的受力情況，得出運動時足底受力作用的時間特點，力隨時間變化的特點，力的分布特點等。生物學肌電測試系統主要通過肌電測試探索神經肌肉的活動狀況客觀分析技術動作的肌肉作用情況和作用大小，以及難度動作用力的合理性。

2. 健美操在運動生物力學中的發展現狀研究

20世紀60年代，健美操也被稱為“有氧健美操”，以有氧訓練為主，鍛煉心肺功能為主要目的。1985年，美國將健美操發展為競技性運動項目。如今，競技健美操進入國際體育競賽項目已有三十余年，隨著規則的變化和競技健美操在世界范圍的普及，我們需要運用運動生物力學不斷地對動作進行研究，使健美操項目得到更好地發展。

2.1 從時間上分析健美操在運動生物力學中的研究

表1 1989—2016年有關健美操運動生物力學研究論文發表數量一覽表

(注：未提及的年份發表數量為“0”)

本人通過知網查詢相關文獻，以“健美操運動生物力學”為篇名進行搜索，共有43篇研究論文。 據表1 可看出1989年-2004年健美操在運動生物力學中的研究緩慢發展；從2005-2009年，隨著全國運動生物力學學術交流大會的開展(包括2006年第十一屆以及2008年第十二屆)，相關健美操運動生物力學的研究方向引起了重視，文章數量明顯增加；而從2010年-2016年，從研究論文數量看相對波動，在2014年出現的一個小高峰也是與同年第十七屆全國運動生物力學學術交流大會的開展息息相關。

2.2 從技術動作分析健美操在運動生物力學中的研究

競技健美操難度動作是運動員利用身體內在力量改變身體各個部位的相對位置，保證身體重心沿著一定的軌跡運動而完成的不同復雜程度的技術動作。難度動作是成套的價值基礎，也是健美操運動員綜合實力的體現[6]。

表2 有關健美操技術動作運動生物力學論文具體研究內容一覽表

FIG2005-2008年競技健美操競賽規則將收錄的321個難度動作劃分為四類：A 類(俯臥撐、倒地、旋腿與分切)，B類(支撐與水平)，C類(跳與躍)，D類(平衡與柔韌)[7]。從表2可以直觀地看出，有關健美操技術動作的生物力學分析相關文章研究較少(在此之前體操、游泳、田徑等項目運用運動生物力學測試方法居多)，其中單獨從運動學、動力學、生物肌電三方面分別開展研究的較多，但三個參數結合研究健美操技術動作的是少之又少，運用生物力學研究健美操技術動作也主要以分析健美操C類動作為主。

3. 健美操四類難度動作在運動生物力學領域中的分析

3.1 健美操A組技術動作的運動生物力學研究

健美操A組難度動作屬于動力性力量類，主要包括俯臥撐、提臀起、分切、托馬斯等技術動作，是運動員上肢力量及技術水平實力的展現，上肢力量的強弱關系到運動員成套動作的過渡連接、技巧類的動作編排水平，同時也是難度加分的重要部分[9]。李旭龍等人對“托馬斯”全旋動作進行生物力學分析后得出結論：運動員在完成“托馬斯”全旋動作時，應注意在動作開始階段增大分腿角度以增加轉動速度；在單手支撐階段保持分腿角度增大動作幅度。加強運動員肌肉力量的同時提高髖、腿的柔韌性并進行并腿全旋等輔助練習對運動員快速準確掌握該動作有積極的意義[10]。

3.2 健美操B組技術動作的運動生物力學研究

健美操B組難度動作屬于靜力性力量類，主要包括分腿、并腿直角支撐、水平支撐等技術動作，規則要求該類動作無論在開始或結束位置，還是在支撐轉體中，整個過程必須保持2s以上；要求身體以各種姿勢完全支撐在單手或雙手上，雙腳或臀部不允許接觸地面，并且支撐時手掌平整撐于地面，主要發展上肢及腹、髖、腰肌力量為主。周敏對分腿水平支撐動作進行運動學以及生物力學分析，結果顯示：運動員在完成分腿水平支撐動作時，肩關節角度應控制在70°左右，同時髖關節的角度越大，即軀干與下肢的角度越小，越接近動作規格[11]。

3.3 健美操C組技術動作的運動生物力學研究

健美操C組難度動作屬于跳與躍，這類動作主要發展下肢腿部力量，以爆發力的腿部力量為主，包括直跳、團身跳、屈體分腿跳等技術動作。跳躍類難度動作在競技健美操規則難度表中占比重最大[12]。戴立平對C426轉體180°屈體分腿跳成俯撐動作和C144自由倒地轉體180°成俯撐動作進行分析后表明：在完成自由倒地類和屈體分腿類動作時需要注意三個方面，第一，高質量的起跳。對于屈體分腿類動作，起跳時身體質心與垂直分力之間距離應較小，從而增加向上的分力以獲得更多的騰空時間；其次，保持身體姿態。在直體騰空階段則要保持身體處于伸展的標準位置，骨盆處于固定位置。最后，穩定的落地。由于膝關節不能彎曲，肩、肘、腕關節起到了主要的緩沖作用。日常訓練應加強上肢及腰腹力量的練習，同時保證運動場地的安全[13]。

3.4 健美操D組技術動作的運動生物力學研究

健美操D組難度動作屬于平衡與柔韌，以發展身體柔韌性及平衡感為主，包括轉體、劈腿、依柳辛等技術動作。D組難度綜合要求較高，在較好柔韌的前提下也需要有一定的爆發力，劈腿的角度和用力的方向是完成難度動作的主要特征。陸曉煒對D266難度：依柳辛成垂地劈腿動作進行運動學分析，實驗將D266難度動作分為兩個階段進行研究，包括依柳辛階段和垂地劈腿結束階段。實驗表明：依柳辛階段，運動員轉體速度的快慢與腳尖的轉動速度有關，其次髖關節的柔韌性在D組技術動作中相當重要，垂地劈腿結束階段的完成質量與運動員的展髖幅度有關[14]。

4. 結語

4.1 運動生物力學是一門邊緣性學科，同時也是一門快速發展中的學科。現如今的運動生物力學不僅廣泛地應用于競技體育技術分析，同時也應用于人體健康研究，包括健康生活、運動損傷、運動鞋的力學功效評價等方面。縱觀運動生物力學的發展趨勢，在很多競技體育項目中都有較大的發展空間，而健美操的發展前景研究有待進一步加深。

4.2 運動生物力學是體育科學學科體系中的一門交叉學科，其研究手段與方法較為多樣、靈活，對健美操4類不同技術動作都有特定的分析，但大多數的技術動作都以運動學分析為主，將動力學和生物學兩個參數結合起來共同分析技術動作的手段幾乎沒有，結合三個參數分析其內在的關聯性與邏輯性對健美操以及其他各項競技項目的技術分析都將是一個大的突破。

4.3 健美操競技動作的運動生物力學分析的相關實驗通常選取的研究對象都是特定的，測量環境也是特定的，靈活的環境和手段在運動學領域內可以通過攝像進行數據采集分析，但動力學與肌電測量系統很難應用于日常訓練或比賽中，具有一定的局限性。如何突破這一發展局限，也是未來思考的方向。

參考文獻：

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[10] 李旭龍. 對競技健美操“托馬斯”全旋難度動作的運動生物力學分析[A]. 中國體育科學學會運動生物力學分會. 第十三屆全國運動生物力學學術交流大會論文匯編[C]. 中國體育科學學會運動生物力學分會，2009:2.

[11] 周敏. 對競技健美操B組水平支撐類難度動作的生物力學分析[D]. 西安體育學院，2009.

[12] 國際體操聯合會. 競技健美操競賽規則2013-2016 [S]. 中國健美操協會印制，2012.

[13] 戴立平. 競技健美操跳躍類典型難度動作的運動生物力學分析[J]. 福建體育科技，2012，(03):27-30.

[14] 陸曉煒. 江西師范大學男子競技健美操運動員C346和D266難度動作的三維技術分析[D]. 江西師范大學，2014.