影響我國高水平游泳運動員自由泳轉身效果的因素分析

李美慧，劉 卉，高 捷

LI Meihui，LIU Hui*，GAO Jie

競技游泳由出發、途中游、轉身和沖刺到邊4個部分組成，轉身技術效果對成績有重要影響，水下技術動作的優勢對運動員取得優異成績有很大幫助，尤其在自由泳轉身翻滾動作結束后至15 m處階段的優勢可以減少速度上的損失（Connaboy，2016；Veiga et al.，2014）。自由泳轉身距離在100 m比賽中占14%～15%，200 m占21%，400 m占24%以上（房海蛟，2003；鄭毅賢，1994），而1 500 m自由泳長池比賽需要做29次轉身動作（沈潛，1979，1978），與轉身有關的距離達到435 m，占總距離的29%，并且在短池游泳比賽中，轉身對成績的影響更大，可見優化轉身技術對于高水平游泳運動員至關重要（林洪等，2015；張丹霞 等，2013；張躍 等，2013；趙清源，2002）。

轉身技術的優化可幫助運動員提高成績，在長距離項目中可幫助運動員節省體能。合理運用運動生物力學方法分析運動技術，對提高運動成績和預防運動損傷具有重要意義（劉宇，2017）。目前，國內對游泳項目采用運動生物學方法手段分析技術動作的研究相對較少。相關研究對不同等級的運動員自由泳轉身技術動作進行分析，通過相關以及多元回歸的統計學方法分析不同階段對自由泳轉身效果的影響（Puel et al.，2010），使用水下肌電、可穿戴定位陀螺儀進行自由泳轉身水下技術動作的監測（Pereira et al.，2015；Vannozzi G et al.，2010），運用生物力學技術檢測對自由泳轉身不同階段的動作技術進行分析（Araujo et al.，2010；Connaboy，2016）。本研究旨在通過運動生物力學的技術監測方法對我國高水平游泳運動員自由泳轉身動作進行分析，了解影響自由泳轉身效果的技術和下肢力量因素。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

受試者為18名我國國家游泳隊現役運動員，主項泳姿均為自由泳，運動等級均為國際健將。男運動員8名，身高183.6±3.7 cm，體重81.1±7.7 kg。女運動員10名，身高174.9±4.6 cm，體重63.2±4.6 kg。

1.2 數據采集

采用GoPro HERO4 Silver運動攝像機進行水下拍攝，拍攝頻率為50 HZ。鏡頭距拍攝平面5 m，距水面0.7 m，距離轉身池壁2.5 m。測試泳道為第2泳道，受試者從距池邊15 m處全力游進，按照自己的習慣技術形式完成轉身動作后再全力游至15 m處。獲取受試者轉身前游進5 m和轉身后游出去5 m視頻，每名運動員共拍攝3次轉身技術，選取轉身10 m時間最快1次（圖1）。

圖1 水下拍攝示意圖Figure 1. Underwater Shooting

使用三維測力臺對18名運動員下蹲縱跳（CMJ）動作進行測試，獲得縱跳高度及最大瞬時力。測試時，運動員雙手叉腰，雙腳與肩同寬站立于測力臺上，聽到儀器提示音后，快速下蹲后立即向上全力縱跳，縱跳后雙腳落于原地，雙腿微屈進行緩沖，測試結果通過軟件處理得到運動員的縱跳高度及瞬時最大力，每名運動員進行3次測試，選取最大值進行分析。

1.3 數據處理

采用瑞士Dartfish運動視頻技戰術分析系統進行視頻圖像分析，以泳道中間位置的池底標志物進行長度標定。依據相關研究中對于轉身技術較常用的運動學參數的歸納（王麗等，2011），截取運動員在距池壁5 m范圍內，轉身共10 m距離內的運動為轉身階段。以頭距池壁5 m、最后一次劃臂結束、腳觸壁、腳離壁和轉身后頭距池壁5 m共5個特征時刻，將轉身階段劃分為游進階段、翻滾階段、蹬壁階段、蹬離游出階段，并計算各動作階段時間、運動員速度、和距離等運動學數據。

應用Dartfish軟件分析計算運動員處于5個特征時刻頭頂點距池壁的距離和游進速度。并分析計算轉身10 m時間和4個階段的時間。本研究中，轉身10 m時間是指從運動員游進時頭距離池壁5 m開始，至轉身結束后游出階段頭到5 m處時間；游進5 m時間指運動員頭距池壁5 m到腳觸壁的時間，是本研究中游進階段和翻滾階段的時間之和。以運動員頭頂運動速度代表游進速度。翻滾階段距離指最后一次劃臂結束時頭頂到池壁的距離。

1.4 數據分析

以轉身10 m的時間作為評價轉身效果的指標，以其作為因變量，應用皮爾森相關分析，以縱跳成績、各動作階段時間、速度參數作為自變量，分析運動員自由泳轉身技術數據和下肢蹬伸能力與轉身效果的相關性，探索高水平運動員轉身技術的特點及影響轉身速度的下肢力量因素和技術因素。所有統計分析用IBM SPSS Statistics 24軟件完成，顯著性水平定為一類誤差不大于0.05。

2 研究結果

2.1 各階段指標與轉身10 m時間的關系

相關性分析結果顯示，我國高水平女子運動員轉身10 m時間與游進階段時間、翻滾時間、游進5 m時間呈顯著正相關，與最后一次劃臂結束時速度呈顯著負相關，與蹬壁時間、游出5 m時間、游進階段速度、蹬壁速度、第一次水下腿速度和翻滾階段距離的相關性不顯著。我國高水平男子游泳運動員轉身10 m時間只與游進5 m時間呈顯著相關，與距池壁5 m時的速度負相關關系顯著，與其他各階段時間和各時刻速度相關關系不顯著（表1）。

表1 自由泳轉身時間、速度、距離與轉身10 m時間相關結果Table 1 Relevant Results of Flip Turn Time，Speed，Distance and Turn-Around 10 Meters Time

2.2 各階段指標之間的關系

我國高水平女子游泳運動員完成自由泳轉身的過程中，各個階段的時間之間均不存在顯著性相關關系。但男子運動員游進階段時間和蹬壁階段時間負相關關系顯著，表現為游進階段時間越短，蹬壁過程時間越長（表2）。

表2 運動員自由泳轉身各階段時間的相關關系Table 2 The Correlation betweenAthletes'Flip Turn and the Various Stages of Time

運動員在距池壁5 m時的速度、最后一次劃臂結束時的速度、腳蹬離池壁時的速度和第一次打海豚腿時的速度之間不存在顯著相關關系（表3）。

從本研究結果可以發現，翻滾階段距離，也就是最后一次劃水結束時頭到池壁的距離與腳蹬離池壁時的速度有負相關的趨勢。女子運動員翻滾階段距離與轉身后第一次水下打腿時的速度呈顯著負相關（表4）。

表3 運動員自由泳轉身各階段速度的相關關系Table 3 The Correlation between the Speed ofAthletes'Flip Turn and the Speed of Each Stage

表4 翻滾階段距離與轉身各階段技術指標的相關關系Table 4 Correlation between the Rolling Phase Distance and the Technical Indicators of Each Stage of Turning

2.3 轉身技術數據與CMJ高度的關系

我國高水平女子游泳運動員原地CMJ高度為39.22±3.57 cm，男子為52.45±6.02 cm。相關性分析結果顯示，我國高水平女子游泳運動員CMJ高度與轉身技術各階段時間和速度的關系均不顯著，而男運動員CMJ高度與游進階段時間和距池壁5 m時的速度有顯著相關關系，CMJ高度越高的運動員距池壁5 m時速度越快，游進階段時間越短。不論男女運動員，CMJ高度與蹬壁階段時間和腳蹬離池壁時的速度均無顯著性相關關系，與轉身10 m時間也沒有顯著相關關系（表5）。

表5 運動員下蹲縱跳高度與轉身各階段技術指標的相關關系Table 5 Correlation between the Vertical Jump Height of Athletes and the Technical Indicators of Each Stage of Turning

3 討論

本研究結果表明，影響我國男女高水平游泳運動員自由泳轉身效果的因素略有不同。影響女運動員轉身效果的因素包括游進階段時間、翻滾動作時間、游進5 m時間以及最后一次劃臂結束時的速度，影響男運動員轉身效果的因素為游進5 m的時間和距池壁5 m時的速度。游進5 m時間是指從頭距池壁5 m到腳觸壁的時間，包括游進階段時間和翻滾動作時間。游進5 m時間是影響運動員專項效果的共同因素。對女運動員來說，游進階段時間和翻滾動作時間都各自分別影響轉身10 m時間，但男運動員的游進5 m時間和翻滾動作時間沒有分別影響轉身效果。有研究對15名國內外優秀自由泳運動員測定的指標進行相關與回歸分析得出，影響自由泳轉身效果的主要因素有游進5 m線至兩腳觸壁的時間、蹬出時髓關節角度、蹬出速度、腳觸壁至蹬出頭到2 m線的時間（朱泰昌等，1992）。本研究部分支持前人研究結果，本研究中蹬離池壁時的速度和蹬離后游出5 m的時間并不影響運動員轉身效果。

本研究結果表明，提高觸壁前游進和翻滾速度，縮短觸壁前動作時間將有利于提高轉身效果。因此，我國高水平游泳運動員在做自由泳轉身技術練習時，應注重提高游進階段的速度，轉身前應避免頭部上抬、通過眼睛的觀察來判斷轉身距離，或在轉身前換氣過多，更要避免通過滑行調整轉身距離，從而減少游進階段的時間，提高自由泳轉身效果。

翻滾階段時間顯著影響女運動員轉身效果，雖然縮短翻滾階段時間不獨立影響男運動員轉身效果，但由于其是組成觸壁前時間的重要部分，因此本研究結果可以說明，無論男女運動員在轉身時均應積極快速完成翻滾動作，縮短觸壁前時間，以提高轉身效果。翻滾類的轉身距離與運動員的身高、體重、下肢長度密切相關，且轉身距離對轉身時的動作姿勢有一定影響（Blanksby et al.，2004）。本研究發現，運動員開始翻滾時的位置會在一定程度上影響蹬離池壁時的速度，且對女運動員來說，會進一步影響水下滑行的速度。開始翻滾的位置距池壁越近，運動員翻滾時身體團的越緊，越有利于加快翻滾時間。同時，翻滾距離近還會增加運動員腳觸壁時膝關節屈角。有國內研究發現，我國部分運動員在自由泳項目中轉身過早導致轉身距離較遠，膝關節角度較大影響了腿部蹬伸的效果，自由泳轉身翻滾前的距離的對轉身時翻滾動作有很大的影響（時昌松，2010）。有國外學者對34名運動員的自由泳轉身技術數據進行分析，發現蹬壁時膝關節屈角在100°～120°會提供更大的峰值力和沖量（Connaboy，2016）。

本研究相關分析結果顯示，女運動員最后一次劃臂結束時的游速越快，轉身10 m時間越短，而男運動員距池壁5 m時速度越快，轉身10 m時間越短。這說明，對于女運動員來說，最后一次劃臂所產生的速度顯著影響轉身效果，最有一次劃臂要堅決和充分，確保在翻滾前不降速。而男運動員轉身效果受途中游速度影響，途中游速度越快，轉身時間越短，男運動員在距離池壁5 m時不能由于準備轉身而降速。本研究還發現，蹬壁階段時間、蹬離時的速度、游出5 m的時間和第一次打水下腿的速度均與轉身10 m時間無顯著相關。這說明，目前影響我國優秀游泳運動員轉身效果的主要因素在于游進階段和翻滾階段，即腳觸壁前各動作的時間和速度。

18名高水平運動員CMJ高度對轉身10 m時間、蹬離階段時間、蹬離池壁時速度、以及轉身后第一次水下腿速度均無影響，這說明，運動員下肢爆發力或彈跳能力的強弱并不影響自由泳轉身蹬離池壁的速度和之后的游速。在日常訓練中所用的下肢訓練動作是否能夠真的提高自由泳轉身蹬離池壁的速度需要通過實驗得到進一步的證實（Cronin et al.，2007）。Maglischo在著作《游得最快》中提到自由泳轉身蹬離池壁時，雙腿在伸展時應逐漸加速。關于這個說法已有研究證實，其原理是逐漸增加速度和力量會使運動員在獲得最大速度時保持流線型的姿勢，從而減少蹬離池壁時帶來的阻力，使運動員可以通過更少的能量消耗獲得更大的速度（Maglischo，2016）。我國教練員也認為，游泳運動員的出發和轉身更多需要下肢最大力量，故下肢彈跳類或爆發力動作的訓練并不適用于提高自由泳轉身蹬離池壁的效果（何新中，2003）。但從本研究結果可以看出，我國優秀男子運動員下肢爆發力與距池壁5 m時的速度和游進階段時間有關，也就是說，下肢爆發力越好游進速度越快。出現這一結果可能是因為本測試從距池壁15 m開始全力游進，因此爆發力與游進速度有關。建議在日常訓練中適當增強運動員的下肢最大力量，以提高游泳運動員的轉身專項力量，提高自由泳轉身蹬離池壁時的速度。

4 結論與建議

通過水下二維平面拍攝和技術數據相關分析發現，我國高水平女運動員自由泳轉身速度主要取決于游進階段和轉身翻滾動作的時間，以及最后一次劃臂結束時的速度。我國高水平男游泳運動員自由泳轉身速度主要取決于游進階段加翻滾階段的時間，以及轉身前的游速。因此，建議我國優秀游泳運動員在接近池壁時要避免各種可能導致降速的問題，開始翻滾的距離可以短一些。游泳運動員下肢爆發力或彈跳能力并不影響自由泳轉身蹬離池壁的速度和滑行的時間。