運動員步槍射擊動作穩(wěn)定性的生物力學(xué)研究

付民

我國射擊運動的發(fā)展已經(jīng)領(lǐng)先于世界，但步槍射擊的水平正被其他國家趕超，有待提升我國步槍射擊的專業(yè)水平，而射擊動作的穩(wěn)定性是影響射擊運動員成績的重要因素。具體來說，步槍射擊運動員從瞄準(zhǔn)到射擊的過程中，穩(wěn)定性是其成功與否的關(guān)鍵原因。而生物力學(xué)的研究與應(yīng)用有助于射擊運動水平的提升。生物力學(xué)研究的重點是關(guān)聯(lián)醫(yī)學(xué)、生理學(xué)的力學(xué)問題，屬于生物物理學(xué)的范疇，即研究力學(xué)原理和方式對生物體力學(xué)的影響。本文將以女子氣步槍射擊項目為例，從生物力學(xué)的層面深度研究步槍射擊運動動作穩(wěn)定性。

步槍射擊運動的典型特點是晃動距離短，最核心的宗旨是射擊的準(zhǔn)確性，因此對運動員動作的穩(wěn)定性有超高的要求。射擊運動的穩(wěn)定性不僅僅體現(xiàn)在姿勢動作的穩(wěn)定，也包括心理狀態(tài)的穩(wěn)定和技術(shù)動作的穩(wěn)定性。所以，在運動員的訓(xùn)練過程中要注重心理素質(zhì)和技術(shù)動作穩(wěn)定性的訓(xùn)練。特別是在青少年打基礎(chǔ)階段更要注重其各項穩(wěn)定性的鍛煉，為整體運動成績的提升奠定堅實的基礎(chǔ)。因此要遵循生物力學(xué)的原理，探索更加科學(xué)的方式，加強步槍射擊運動員動作穩(wěn)定性的訓(xùn)練。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以廣東某體育運動學(xué)校的10米女子氣步槍的4名射擊運動員為研究對象，研究其與穩(wěn)定性相關(guān)的各項生物力學(xué)指標(biāo)。

1.2 研究方法

本文利用文獻(xiàn)資料法、專家訪談法、錄像解析法、數(shù)理統(tǒng)計法、測試法等，同時結(jié)合運動生物力學(xué)原理，對技術(shù)動作進(jìn)行電腦記錄。本研究的測試儀器采用SCT MX-02激光瞄準(zhǔn)測試儀。

2 結(jié)果與分析

2.1 步槍射擊運動員心理穩(wěn)定性分析

研究顯示，在步槍的射擊中，失誤產(chǎn)生的失落感、得高分時的興奮都會影響運動員的心理穩(wěn)定性。要想穩(wěn)定運動員的心理狀態(tài)，必須在平時的訓(xùn)練中養(yǎng)成運動員一個完整的思路，包括記憶力增強、注意力集中、提升判斷力、鍛煉意志品質(zhì)等。注意力的集中要點是在最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)中對自己心情的克制，無論成績怎樣都要管控自己的情緒；增強好的動作過程記憶力的要點，忘記不好的動作過程，大膽地進(jìn)行技巧的嘗試；提升判斷力就是對目標(biāo)判斷的準(zhǔn)確性，不會因為自己的情緒失去目標(biāo)。穩(wěn)定的意志品質(zhì)是運動員技術(shù)動作過程發(fā)揮好壞的重要因素，也體現(xiàn)一個運動員的職業(yè)素質(zhì)。平時注重意志品質(zhì)的鍛煉，對步槍射擊運動員動作的穩(wěn)定性具有積極的作用。

2.2 步槍射擊運動員重心變化規(guī)律分析

（1）保持身體的穩(wěn)定性是步槍射擊運動員實現(xiàn)良好瞄準(zhǔn)與擊發(fā)動作技術(shù)的關(guān)鍵，其要點是讓身體和槍支融為一個整體，在整體上呈現(xiàn)穩(wěn)定。在這個步驟中，運動員的重心怎樣變化，多半取決于先天的和通過后天自身刻苦訓(xùn)練達(dá)到的整個身體穩(wěn)定性的差異。本文的測試是在X、Y、Z 軸向上運動員重心晃動區(qū)域?qū)嵤┓治觯瑪?shù)據(jù)如表1所示。

注釋：（1）XMAX XMIN表示空間坐標(biāo)系X軸上，重心晃動的最大值和最小值；（2）左右方向設(shè)定為x；（3）? 代表平均值，標(biāo)準(zhǔn)差設(shè)定為SD。

（2）通過表1的數(shù)據(jù)不難看出，射擊運動員在瞄準(zhǔn)和擊發(fā)環(huán)節(jié)中在X軸上重心的震動范圍，其中重心震動范圍較大的是運動員A，體現(xiàn)水平方向產(chǎn)生較大的晃動，穩(wěn)定性稍差。重心震動范圍最小的是運動員B，體現(xiàn)出該運動環(huán)節(jié)水平方向的穩(wěn)定性。

（3）通過對步槍射擊運動員前后方向上重心晃動范圍數(shù)值大小的分析，運動員A、運動員C在Y軸向上重心晃動范圍大于其他運動員，體現(xiàn)出在射擊過程中前后方向上身體重心晃動程度很大，所以穩(wěn)定性在前后方向上較差。

（4）測試結(jié)果顯示，被測的女子氣步槍射擊運動員重心在垂直方向上晃動范圍沒有明顯差異，同時比較X、Y軸向上自身晃動較小，在三個軸向上，重心晃動范圍最小的是運動員B，體現(xiàn)出在該環(huán)節(jié)中，運動員B保持最好的穩(wěn)定性，在今后的訓(xùn)練時，運動員A和運動員C有必要針對水平向上進(jìn)行穩(wěn)定性與核心力量的重點訓(xùn)練。

圖1是對女子10米氣步槍射擊運動員在瞄準(zhǔn)擊發(fā)階段，分別在 X、Y、Z 三個方向上重心晃動軌跡長度的柱狀示意圖，從圖1不難看出，被測運動員在X、Y 軸向上重心的晃動軌跡長度均大于Z 軸，這說明步槍射擊運動員重心在水平方向上重心晃動程度較大，也就是說，穩(wěn)定性在水平方向上相對于垂直方向要差，建議在今后的訓(xùn)練中，有必要重點提升運動員水平方向上的穩(wěn)定性。

2.3 步槍射擊運動員關(guān)節(jié)角度分析

（1）數(shù)據(jù)結(jié)果表明，在瞄準(zhǔn)擊發(fā)階段，女子10 米氣步槍射擊運動員身體姿態(tài)關(guān)聯(lián)主要關(guān)節(jié)角度，同時也關(guān)聯(lián)技術(shù)特征，通過運動員設(shè)計過程中身體主要關(guān)節(jié)角度，分析技術(shù)特征，找出更加有助于運動員瞄準(zhǔn)擊發(fā)的身體姿態(tài)。在射擊的環(huán)節(jié)中，運動員自然站立時雙腳略大于肩寬，保持微微向后的身體上肢姿態(tài)，所以運動員的髖關(guān)節(jié)構(gòu)成的角度是特定的。測試數(shù)據(jù)顯示，被測運動員左右髖關(guān)節(jié)角度沒有明顯的差距，右髖角度小于左髖角度，但是運動員C的左右髖關(guān)節(jié)角度基本相同。結(jié)合運動成績綜合分析，運動員C的整體成績比較差，所以有必要嘗試調(diào)通過自身髖關(guān)節(jié)的調(diào)整改善整體的運動技能，實現(xiàn)最終提升運動成績的目標(biāo)。

（2）通過對女子10 米氣步槍射擊運動項目站立的姿勢的分析，四位被測運動員的膝關(guān)節(jié)角度為170°左右，雙腿表現(xiàn)為直立的狀態(tài)，基于運動員的站位是前后開立，并且是重心稍顯偏后，那么影響身體穩(wěn)定性的會是運動員膝關(guān)節(jié)角度。

（3）通過對運動員左右肩關(guān)節(jié)的數(shù)據(jù)測定，四位被測運動員的右關(guān)節(jié)角度顯著大于左關(guān)節(jié)角度，其角度差大約為 25°，進(jìn)行瞄準(zhǔn)擊發(fā)時，左臂是持槍臂，與軀干貼的比較緊，會讓身體更穩(wěn)定，因此，越小的左肩關(guān)節(jié)的角度，就說明左臂與軀干貼的越近，身體的穩(wěn)定性就越好。

（4）通過分析女子10米氣步槍運動員在射擊過程中肘關(guān)節(jié)的角度，右肘關(guān)節(jié)的角度顯著大于整個左肘關(guān)節(jié)的角度，基于運動員射擊姿勢時左右肘關(guān)節(jié)角度越小，左臂與軀干貼的就越近，身體的穩(wěn)定性就好。

2.4 射擊技術(shù)動作特點分析

通過測試的結(jié)果顯示，步槍運動員的動作會形成潛意識下的自然的運動，也就是運動化。可以考慮將一部分精力分散到射擊的其他環(huán)節(jié)上。尤其在比賽過程中，運動員機體和精神都很興奮，在此基礎(chǔ)上能夠在自身力量、瞄準(zhǔn)、瞄區(qū)，保持平衡的前提下自覺地保持良好的心態(tài)，減低了某些身體技能能量的消耗，確保大腦皮層有效完成興奮與抑制的轉(zhuǎn)換，動作的精準(zhǔn)度得以提高，更有助于后續(xù)的待發(fā)練習(xí)和實彈射擊練習(xí)。運動員的技術(shù)確立后，就會形成潛意識的食指扣動扳機的動作，也就是自動化的動作。具體來說，在扣動扳機環(huán)節(jié)能夠分出部分精力集中到其他環(huán)節(jié)上。尤其在比賽過程中，運動員都會產(chǎn)生機體和精神的不同程度興奮，如果處理不好，會影響瞄準(zhǔn)和擊發(fā)的不協(xié)調(diào)，造成混亂的動作程序。

2.5 步槍射擊運動肌肉工作穩(wěn)定性分析

本文在測試研究女子10米氣步槍射擊運動過程中，關(guān)于該運動的穩(wěn)定性、一致性和規(guī)律性都是必須具備的 運動技能，另外，賽場上最主要的制勝因素就是運動員的自身控制能力、抗干擾能力以及臨場發(fā)揮的能力等。在該項目的比賽中，運動員參賽的時間比較長，針對強切的單一技術(shù)動作，必須要求運動員在訓(xùn)練以及參賽過程中精神的高度集中，因此，影響射擊運動員成績發(fā)揮的因素有諸多種。簡單地從技術(shù)動作層面分析，基于步槍射擊運動中瞄準(zhǔn)擊發(fā)動作的穩(wěn)定性、一致性、規(guī)律性的要求，在射擊的環(huán)節(jié)中，主要小肌肉群用力地彼此協(xié)調(diào)、互相配合會有效提升射擊的精準(zhǔn)度，對步槍射擊運動員技術(shù)水平正常發(fā)揮和超常發(fā)揮都作用明顯。

2.6 步槍射擊瞄準(zhǔn)時間分析

（1）因為在女子10米氣步槍射擊比賽中，規(guī)定為60發(fā)的資格，因此本研究所采集的數(shù)據(jù)為60發(fā)的射擊動作，并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，進(jìn)行瞄準(zhǔn)時間的統(tǒng)計，具體來說，包括前10發(fā)、中間的20-30發(fā)、最后的10發(fā)的統(tǒng)計，以此了解肌體疲勞的規(guī)律和對運動員瞄準(zhǔn)時間變化的掌握。通過對運動員射擊過程中前10發(fā)瞄準(zhǔn)時間的統(tǒng)計，最短的射擊瞄準(zhǔn)時間為2.1s，最長的為9.6s，射擊運動員整體的標(biāo)準(zhǔn)時間很短，考慮到女子步槍比賽追求的目標(biāo)是精準(zhǔn)度而不是速度，因此，會拉長瞄準(zhǔn)時間。但在我國實際的訓(xùn)練過程中，教練員注重讓運動員在“第一穩(wěn)定期”時進(jìn)行擊發(fā)，力求取得高環(huán)數(shù)。通過對20-30發(fā)瞄準(zhǔn)時間的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，運動員的瞄準(zhǔn)時間要長于前10發(fā)，在這個過程中，達(dá)到了12.8s的瞄準(zhǔn)時間最大值，但通過對比發(fā)現(xiàn)，運動員A的瞄準(zhǔn)時間與前10發(fā)比較變化微小，表明穩(wěn)定的射擊瞄準(zhǔn)時間。通過對最后10發(fā)的射擊瞄準(zhǔn)時間的統(tǒng)計不難看出，女子氣步槍運動員瞄準(zhǔn)時間最短的是5.3s，最長的為17.8s，與前10發(fā)瞄準(zhǔn)時間比較，增加了時長，這體現(xiàn)出步槍射擊運動員比賽過程中，后期的身體疲勞可以造成瞄準(zhǔn)時間的增加，會不同程度影響射擊的成績。

（2）測試結(jié)果顯示，不能單純地通過運動員瞄準(zhǔn)時間的長短，進(jìn)行運動技能好壞的判斷，而是要結(jié)合命中的環(huán)數(shù)進(jìn)行分析。從本研究的測試不難看出，被測的四位女子氣步槍運動員的瞄準(zhǔn)時間大約為7-8s，針對教練員提出的要做到在“第一穩(wěn)定期”進(jìn)行擊發(fā)的要求，環(huán)數(shù)最高、瞄準(zhǔn)時間最短的是運動員A，所以，在以后的步槍射擊練習(xí)中，關(guān)鍵點是縮短瞄準(zhǔn)時間，因為瞄準(zhǔn)時間越長對運動員身體的穩(wěn)定性和一致性要求就越高。

2.7 步槍射擊軌道速度分析

在步槍射擊運動中，都是本著提升運動員射擊精準(zhǔn)度的宗旨進(jìn)行訓(xùn)練、模擬和測試。本研究通過激光瞄準(zhǔn)測試分析儀對運動員瞄準(zhǔn)擊發(fā)動作進(jìn)行實時監(jiān)測，能夠獲取瞄準(zhǔn)軌跡的速度，也能夠得到圍繞平均瞄準(zhǔn)點射擊時內(nèi)10環(huán)的射擊比率值。通過對女子10米氣步槍運動員射擊軌跡速度和射擊比率的分析，以及通過統(tǒng)計4名研究對象60發(fā)的環(huán)數(shù)，結(jié)果顯示出運動員A不僅在環(huán)數(shù)上比其他三名運動員高，而且射擊比率也很高。

2.8 射擊運動過程中肌肉振幅比較分析

我們通常是將物體移動中最大的移動距離稱其為振幅，也可以是判定運動物體位移大小和振動幅度的標(biāo)準(zhǔn)。肌肉振幅通常是指在表面肌電測試中關(guān)鍵用力肌信號變化幅度的大小，也可以理解為在特殊的運動環(huán)節(jié)中，某塊肌肉最大肌電信號與最小肌電信號產(chǎn)生的差值。肌肉振幅的大小左右肌肉變化幅度大小，也就是肌肉穩(wěn)定的比較差異。本研究通過運動員A在射擊前3秒肌肉振幅的比較，然后全面分析各個階段肌肉振幅的差異性，可以確定，運動員A在射擊擊發(fā)前3秒時，左側(cè)斜方肌在發(fā)射的前1秒比起發(fā)射的前2秒，肌肉振幅存在明顯的差異性。運動員在發(fā)射的前1秒肌肉振幅比起發(fā)射的前3秒，變化幅度很大的是左側(cè)斜方肌，表現(xiàn)為很差的穩(wěn)定性。通過對被測運動員C發(fā)射前3秒肌肉振幅的比較分析，右側(cè)股二頭肌在發(fā)射前3秒與發(fā)射前1秒比較，肌肉振幅的差異性明顯，所以運動員C在射擊的發(fā)射前3秒，右側(cè)股二頭肌的肌肉比其他肌肉變化幅度相對大。

3 結(jié)論

本文研究通過對廣東某體育運動學(xué)校的10米女子氣步槍的4名射擊運動員進(jìn)行多方面綜合測試分析，主要針對心理、肌肉穩(wěn)定性以及瞄準(zhǔn)擊發(fā)階段的技術(shù)穩(wěn)定性實施深度研究，通過測試得出的各項數(shù)據(jù)，為步槍射擊運動技術(shù)提升以及今后的訓(xùn)練提供數(shù)據(jù)支撐，以實現(xiàn)射擊技術(shù)動作優(yōu)化的目標(biāo)。第一，心理穩(wěn)定性方面，注意力集中、判斷力準(zhǔn)確、意志品質(zhì)的訓(xùn)練主要表現(xiàn)在個人的意志力方面，從運動學(xué)的層面表現(xiàn)的核心就是精神上的完全放松，對整體的穩(wěn)定性影響重大。第二，在步槍射擊運動中，運動員肌肉穩(wěn)定性以及良好的協(xié)調(diào)能力，是步槍運動員成績穩(wěn)定的關(guān)鍵；通常成績不佳的運動員各個肌肉的振幅、貢獻(xiàn)率、積分肌電會表現(xiàn)很大的波動。第三，步槍射擊運動員在射擊瞄準(zhǔn)時，如果表現(xiàn)相對穩(wěn)定的狀態(tài)，取得的運動成績就比較穩(wěn)定。測試顯示，運動員很少能做到在瞄準(zhǔn)時間的“第一穩(wěn)定期”擊發(fā)，而拉長瞄準(zhǔn)時間，肌肉的協(xié)調(diào)性和整個身體的穩(wěn)定性就下降，錯過了取得好成績的最佳時機。

（作者單位：深圳市體育運動學(xué)校）