体能类竞速项目速度节奏研究方法进展

黄达武，陈月亮，吴 瑛，李 稚

(1.上海体育学院研究生处，上海 200438;2.台州学院体育学院，浙江 临海 317000;3.湖北理工学院体育部，湖北 黄石 435003;)

笛卡儿曾说过，最有用的知识是关于方法的知识。对科学研究而言更是如此，研究方法的先进性和合理性对研究结果的新颖性和可靠性有重要影响。回顾人类科学研究的历史长廊我们不难发现，重大研究进展大都建立在研究方法上的突破，研究方法是制约和促进科学研究长足发展的关键因素。速度节奏对体能类竞速项目运动成绩有重要影响，优秀运动员的全程速度节奏变化是一种战术选择，也是重要的参赛能力［1］。自上个世纪中后期，国外就展开了针对各竞速项目速度节奏的系统研究，取得了丰富卓越的研究成果，对推动体能类基础项目的发展作出了重要贡献。国内对速度节奏的研究相对薄弱，且体能类竞速项目的滞后一直是制约竞技体育实现整体发展的瓶颈。因此，本文旨在研究和总结国内外成熟的研究方法，为我们将来开展类似的系统研究提供借鉴和启示，为体能类基础性项目的发展奠定理论基础。

1 分段成绩与总成绩的相关分析

将全程人为的分为若干段，分析各段的平均速度或分段成绩与总成绩的关系是进行速度节奏研究最常用的方法。Koning JJ等［2］对1988年冬奥会500m速度滑冰男、女运动员分段成绩的研究发现，前100m成绩与总成绩的相关系数为0.88。此后他对1998年自行车世锦赛1 000m前8名分段成绩的研究显示，第一圈的成绩与最终成绩的相关系数是0.71，而最后一圈的成绩与最终成绩相关系数只有0.06［3］。Thomas Muehlbauer等［4］对2007-2008 赛季速度滑冰世界杯5站比赛(34位女运动员和31位男运动员)的分段成绩(200m、400m和400m)进行回归分析，发现后程比赛成绩对1 000m总成绩的影响更大，用较短的时间完成后程比赛更容易获得好成绩。此外，Thomas Muehlbauer等［5］对2007-2008 赛季速度滑冰世界杯加拿大站(53位女运动员和61位男运动员)1 500m分段成绩(300m，400m，400m和400m)的研究获得了同样结果。我国体育科研工作者也在此方面展开了广泛研究，例如赵凯丰和夏崇德［6］以100m为分段对27名世界优秀男子400m运动运动员的分段成绩进行了回归分析并建立了回归方程;戴勇［7］对第6届、第7届世界田径锦标赛女子400 m决赛前8名运动员的成绩进行了相关和回归分析，获得了各分段与总成绩的相关系数和女子400m跑成绩的回归方程，并在方程的基础上建立各水平运动员分段应达到的标准。此外，任文君等［8］对200m和李风雷等［9］对100m都进行了分段时间与总时间的相关分析。这样的研究能帮助我们从感性上认识某运动项目的制胜特征，且对运动训练实践具有一定的指导意义。但是，需要注意的是在进行相关分析时，样本必须具有同质性，如果样本间的差异较大(文献［6］中运动员的成绩从43.8秒到48秒)，研究结果就失去了意义。在对相关系数进行解释时必须谨慎，相关系数高说明两者间的趋势接近，相关系数低并不一定代表某分段成绩不重要。如果大家在某分段的成绩非常接近，或大家在该分段的成绩杂乱无章，都会出现该分段与总成绩的相关系数较低。前一种情况说明大家在该分段已经做得很好，而后一种情况说明该段具有较大的训练可塑性。此外，相关系数只有经过显著性检验才具有较高的推断性，遗憾的是很少有研究者给出相关系数的统计量。

2 模型构建

为什么运动员在短距离项目喜欢采用全冲节奏而长距离项目运动员倾向于消极节奏，优秀运动员获胜的典型速度节奏背后有什么原因，类似的相关问题是体育科研工作者乐于思考并致力研究的问题。对运动员分段速度的相关研究只能告诉我们“是什么”的问题，而从理论上进行数学建模则可以告诉我们“为什么”的问题。速度节奏的外在表现是速度快慢的变化，而影响它的根本原因是能量输出功率的改变。因此，理论模型的构建也大都以能量的产生和分配为基础。早在1906年，Kennelly就通过数学建模研究发现，在最短时间完成固定距离比赛的最佳方案是匀速节奏(even pace)，20年后Sargen和Hill的研究结果也支持了这一观点［10］。为了解释1988年冬奥会500m速度滑冰起始加速阶段与最后成绩的高度相关，Koning JJ［11］等构建了一速度滑冰功率模型。研究的基本思路是，将蹬冰的总能量分为克服外周阻力F1和使重心速度产生变化的F2做功。外周阻力包括冰面的摩擦力和空气阻力，由相关公式计算，F2可以通过重心速度的变化算出，所以总的能量输出减去冰面摩擦力和空气阻力等于重心速度的变化。将13位优秀速滑运动员(参加过1988年冬奥会或1989年和1990年的世锦赛)自行车实验的数据代入方程求解相关参数得到总的能量输出模型。总的能量输出由有氧做功和无氧做功组成，这样就可以对比有氧做功和无氧做功对每位运动员最终成绩的影响。模型的预测结果是无氧能量的分配对短距离项目成绩起重要作用，无氧做功相同时，前半程比例大的易获得更好的成绩。因此，作者认为500m项目应采用全冲型速度节奏，这与比赛的实际情况也较吻合。根据模型作者进一步指出，第一秒的加速能力与100m和500m成绩高度相关，高水平运动员间微小差异的绝大部分可由第一秒的加速能力解释。此外，无氧功率的最大值与500m速滑高度相关，其平均值与最终成绩不具显著性相关。这就意味着高水平运动员竞技水平主要取决于无氧功率的最大值，而与其平均做功能力相关性小。G.J.Van Ingen［12］等同样从能量输出的角度用自行车实验模拟了速度滑冰的功率模型。在无氧做功总量不变调整其前后比例的基础上，作者预测了500m、1 000m、1 500m、5 000m和10 000m 5个项目速度滑冰的成绩，并与1988年冬奥会各项目的平均成绩进行了对比。结果显示，模型预测的成绩与实际的比赛成绩非常接近，误差不超过1.6%;对于500m和1 000m短距离项目，起始阶段的输出功率比总的做功量对成绩的影响更大，优秀运动员的磷酸肌酸(CP)储存量并不比一般选手大，而是在开始几秒钟的降解能力更好;对于长距离项目运动员应采取积加速后接匀速节奏，以减小空气阻力的影响。随后，G.J.Van Ingen等［13］采用同样的方法对1 000m和4 000m自行车的能量输出构建了数学模型，且对模型的预测值与1990年世锦赛的实际比赛结果进行了比对。结果是模型的预测效度较高，1 000m成绩取决于最初阶段的能量输出功率，而4 000m比赛应采用积加速接匀速节奏。

此外，还有大量类似的研究，例如 Sabino Padilla［14］等对 1 小时自行车计时赛、Joyner MJ 等［15］对马拉松、Di Prampero PE 等［16］和 Olds TS［17］等对自行车的理论模型研究。可以说模型的构建极大地提高了速度节奏研究的科学性，通过模型预测能有效提高运动训练的实效性和经济性。但是这些模型的数据大都以实验室的数据为基础，即使考虑了外界阻力对能量效率的影响，但疲劳、代谢累积、技术和外界环境对能量产生和效率的影响是未来理论模型研究必须考虑的问题，这也是为什么模型对短距离项目的预测效度要高于长距离项目［13］。

3 对照实验

对照实验是指控制比赛的全程或某部分，使其按既定的节奏进行，探讨以不同节奏完成控制部分对运动成绩和生理指标的影响。这也是速度节奏研究的常用方法，是理论向实践过渡的桥梁，其研究成果具有较高的应用价值。Robinson是第一个采用对照实验对速度节奏进行系统研究的先驱，研究对象是3名优秀男子运动员，分别以3种不同的速度节奏(前快后慢，平稳，前慢后快)完成同样距离的跑台实验，完成实验的总时间相同，且快速和慢速在相应实验中所占的比例也一样，目的是探讨总的氧耗(包括运动后过量氧耗)、血乳酸水平和自我疲劳感(RPE)在不同节奏竞赛下的差异，结果是前快后慢速度节奏的3个指标都是最高的。因此，他建议中长距离的比赛应将最大努力过程尽可能的放到比赛的最后阶段［6］。Foster等［18］的对照实验曾产生较大影响，使大家对速度节奏的重要性有了全新认识，他们的研究结果显示不同速度节奏下运动成绩的差异足以区分国际重要比赛前10名的竞技水平。C.O.Mattern等［19］为了探讨20km自行车启动阶段的合理节奏，通过全程自选节奏和递增负荷实验分别获得了平均输出功率和最大摄氧量、乳酸阈等指标。然后进行2个对照实验，控制前4分钟的运动强度，使其分别低于和高于平均输出功率的15%，后续实验的要求是尽快完成比赛，对比完成时间和生理指标间的差异。结果是低于平均输出功率15%的实验成绩显著高于对照实验，且其运动后血乳酸水平显著低于对照实验和自选节奏实验。P J.Saraslanidis等［20］研究了前200m速度对400m跑的影响，控制前200m使其速度分别为200m速度最大值的98%、95%和93%，观察400m成绩的变化和相应的运动学和生理学指标。结果显示，93%节奏的运动成绩最好，运动后血乳酸值最低，380m处运动技术变化小，前后200m差异小。为了了解三项全能中10km跑最初阶段速度对10km跑的运动成绩的影响，Christophe Hausswirth等［21］通过自选节奏和递增负荷实验获得最大摄氧量和平均速度后，分别以+5%、-5%、和-10%平均速度3种节奏完成前1km，后9km的要求是尽快完成比赛。结果表明，以低于平均速度5%的节奏完成前1km的实验成绩显著高于+5%和-10%两种节奏。因此，作者认为从自行车转换到跑的时候，以低于平均速度5%的节奏进行过渡有利于获得好成绩。此外，David Bishop［22］等对功率皮艇和 K.G.Thompson［23］等对游泳的对照实验都是非常成功的实验设计，他们的研究思路、实验控制和指标筛选对我们有较大的借鉴意义。

4 群体和个体节奏特征及其比较研究

优秀运动员的群体节奏特征在很大程度上反映着该项目的制胜规律，对其进行深入研究不仅能使我们认识和把握这一规律，还可以对其发展趋势做出科学的预测和推断，提高理论研究的导向意义。戴勇［24］对雅典世锦赛男女子直道栏决赛运动员的速度、时间参数的统计分析表明，最大栏间速度是决定成绩的关键因素，只有当最大栏间速度达到更高水平，保持速度的能力才更有意义。因此，提高最大栏间速度是优秀直道栏运动员训练的首要目标。申伟华和吴斗雷［25］对世界优秀短跑运动员100 m比赛分段速度、最大速度和比赛成绩等相关数据的分析发现，前50 m各分段的最大速度利用率对最大速度有显著的负面影响，提示该阶段的过度加速对竞赛整体不利，前程加速方式应采取平滑而稳定的加速模式，避免加速过程的起伏不定。黄达武等［26］对2010全国竞走锦标赛成年女子20km竞走优秀运动员的群体节奏特征进行了研究，总结前6名选手呈现出的速度节奏是加速—调整—再加速—降速—冲刺，并发现年轻选手的战术选择存在较大问题，表现得不够自信，缺乏对个体竞技能力和竞赛环境的正确认识和把握。

比较国内外优秀运动员群体节奏的差异，可以使我们抓住主要问题，对推进某个项目或项群的发展具有重要意义。王晓澄［27］通过对中外优秀男子100米跑运动员的速度结构和技术特征进行分析认为，最大速度是制约我国男子100米跑的关键因素，而加速距离短是影响最大速度的主要因子，且我国男子短跑运动员保持最大速度的能力差及最大速度出现的时机不合理。傅莉和裘艺［28］分析了世界大赛国外主要对手在WK-500m比赛中的速度结构和专项体能特点，认为世界大赛中强队的主要战术为全力划，我们与国外主要对手的差异为起动加速能力和途中耐酸能力的不足。钟红燕［29］对我国女子皮艇500 m速度结构的研究表明，女子皮艇选手存在快速力量或爆发力量不足，造成启航速度不够;途中划习惯用高桨频来缩短与对手差距，却忽视了一桨效果，造成体力不支;有氧耐力差;划桨动作不经济;不懂得比赛过程中的战术安排等问题。

在竞技水平高度发展的今天，顶级选手的差别往往只会体现在某些细节上。因此，对优秀选手个体速度节奏的研究可以使我们在微观层面了解问题的所在，以提高训练的针对性和实效性。戴勇［30］通过对黄潇潇与世界优秀女子运动员400 m栏数据的比较分析，发现黄潇潇在自身速度储备不足的情况下，第1、2分段速度偏快，造成第3、4分段速度下降率过大，全程速度节奏不合理等，为此提出黄潇潇应加强速度训练，提高最大速度能力，增加速度储备和保持速度能力等建议。罗力书等［31］对我国男子100m跑运动员陈文忠与世界优秀男子100m跑运动员的速度特征进行了对比，发现我国男子100m跑的主要问题在于加速能力和步频步幅协调能力不强，以及维持高速度的能力不足方面。因而建议在训练中应强化对体能的训练，提高专项力量和快跑中的放松能力。黄达武等［32］对于静与国内外优秀运动员的速度节奏进行了对比分析，研究结果表明于静在第一弯道技术、最大速度和速度耐力能力有待于进一步提高。

从上述研究中我们可以看到，不论是群体特征还是个体特征，研究的手段主要是分段时间、平均速度、最大速度、步(桨)频和百分速度等指标。这些指标都是速度节奏的外在表现，很少与运动员的人体测量学和生理学指标相结合，因而在理论分析和借鉴时必须时刻注意我国运动员的种族特点。因身体条件的原因，有些时候国外优秀运动员的节奏特点并不完全适合我们，因此在指导应用时不能盲目的全盘接受。我国的短跑训练就曾经受到过类似的误导。

5 小结

速度节奏是影响体能类竞速项目竞赛成绩的重要因素，上世纪中后期国内外学者采用了各种方法对其进行了研究。通过总结可发现，速度节奏研究的常用方法主要有分段成绩与总成绩的相关分析、模型构建、对照实验及群体和个体节奏特征研究。根据各研究方法的应用情况建议:相关分析中应注意样本的同质性和相关系数的显著性检验;疲劳、代谢累积、技术变化和外界环境对能量产生和效率的影响是未来理论模型研究必须考虑的问题;国外成功的实验设计、研究思路、实验控制和指标筛选具有较大借鉴意义;在借鉴优秀运动员的群体节奏特征时必须注意我国运动员的生物学特点。

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