振动训练对改善高水平游泳运动员出发、转身效果的研究

王志军，周正荣，陆强毅

(1.南京体育学院 运动系，江苏 南京 210014;2.江苏省游泳队，江苏 南京 210014)

振动力量训练法为当下较流行的一种力量训练方法。振动力量训练将常规力量训练和电刺激的优点有机结合在一起，已经在力量训练方面显示了极大的优势和潜力。根据国内外研究结果表明，振动训练区别于其他力量训练方法的最大特点是能够以相对较小的附加负荷有效地提高肌肉的最大力量、快速力量及力量耐力［1］。在当今游泳运动高速发展的时代，短距离游泳项目的世界记录已经几乎接近了人体的极限能力，要挖掘更大的潜力，各项技术的完善都将起到关键作用。出发是比赛的开始，对优秀游泳运动员来说，能起到抢先占优的心理效果，尤其是在百分之一秒决定胜负的比赛中至关重要。转身是比赛过程中的重要组成部分，15 m 的转身技术与途中游是紧密相关的，它直接影响运动成绩的提高［2］。由于游泳出发、转身蹬壁动作属于典型的爆发性动作，为了提高肌肉的收缩效率就必须改善运动单位的募集性和神经发放冲动的频率，从而达到提高肌肉爆发力的目的。但是，鉴于竞争等方面的原因，国外高水平游泳运动员采用的各种振动力量训练方法和手段尚无法获得。因此，本研究旨在及时跟踪国际最新力量训练理论和技术，从游泳运动员体能训练的视角，探索在常规的陆上体能训练过程中增加振动训练是否可以在短期内有效提高游泳运动员的出发以及转身效果，探讨力量训练方法的新思路，为游泳运动员进行科学的专项力量训练提供参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究的研究对象为在高水平游泳运动员力量训练过程中施加振动训练对提高运动员出发、转身效果的影响。测试对象为江苏省游泳运动员14 名，其中6名女运动员，8 名男运动员，且均为健将级以上运动员。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法

为深入了解和掌握本领域的研究成果及最新动态，查阅了中国期刊全文数据库及相关官方网站，检索了有关振动力量训练相关文献资料，为本研究奠定理论基础。

1.2.2 影像解析

拍摄速度25fps，采用Dart fish 软件进行影像解析，数据精度0.02 s。

1.2.3 数理统计

统计学处理应用SPSS17.O 软件包进行统计分析，结果用均数±标准差表示(M±SD)。组内数据比较采用配对T 检验分析;组间样本采用单因素协方差分析(前测数据不具有差异性)和均差值T 检验进行统计处理(前测数据具有差异性)。统计学显著性水平为P ＜0.05，P ＜0.01 为非常显著。

1.2.4 实验研究

1.2.4.1 时间和地点

时间:2012.10—2012.12，共9 周。

地点:南京体育学院体能康复实验中心，省游泳队训练馆。

1.2.4.2 实验对象

表1 实验对象基本情况(M±SD)

本实验选取了江苏省游泳队现役专业游泳运动员为实验对象，样本含量为14，8 名男生，6 名女生(见表1);运动等级均为国家健将级以上运动员。随机分为2 组，每组7 人，两组受试者的基本情况不具有明显差异(P ＞0.05)，具有可比性。一组为对照组，采用传统力量训练方式;另一组为实验组，采用传统力量训练附加振动力量训练。

1.2.4.3 仪器设备与测试指标

实验仪器:

(1)采用振动训练台(Power Plate，United States)对实验组进行全身振动训练;

(2)测试评价运动员下肢爆发力水平的测力台(smart speed，Australia);

(3)游泳运动员出发电子计时系统(Keluoduola，United States)。

(4)采用摄像机(SONY，Japan)跟踪拍摄出发、转身全程并判断出发15m 时间。

测试内容及指标:

(1)反应时(reaction time，RT)测试:受试者站在装有电子计时系统(Keluoduola，United States)的出发台上听到信号后到脚趾离台，测试出发的反应时，3 次测量取最好成绩。

(2)出发效率(start efficiency，SE):测试运动员的出发技术的综合能力，利用摄像机拍摄受试者站在出发台上听到信号开始至运动员头部到达15 m 距离的录像，根据录像判断所用时间，时间快者为优。3 次测量取最好成绩作为测试结果。

(3)纵跳的测试:是用来评价下肢的爆发力(Boscoetal.1983)。测试是在一个可接触的平台上进行的(smart speed，Australia)，它可以显示出受试者在空中的时间，可精确到千分之一秒。获得的腾飞的时间(t)用来算出在纵跳过程中身体重心(h)升高的高度，也就是h=gt2/2，这里g=9.81m s－2m。3 次测量的平均值作为测试得分。

(4)水中蹬壁滑行:水中蹬壁滑行主要测试运动员在水中转身后蹬腿的启动力量和最大力量，滑行远者为佳。

1.2.4.4 实验内容

两组训练过程均采用循环训练法，根据受试者的具体情况设计训练方案(表2)。实验期间，两组受试者均严格按照实验设计内容进行训练，持续9 周，训练频率为3 次/周;其中，对照组的下肢力量训练在平地上进行，实验组的下肢力量训练在振动训练台上进行。每次净训练的时间为1 ～1.5 小时左右，包括热身练习，休息时间和放松练习，运用心率控制训练负荷，负荷强度为HRmax70%～90%，实时监控受试者心率，确保两组训练强度趋于一致。

表2 训练内容与负荷

1.2.4.5 实验干预

本实验选取江苏省一线专业游泳运动员为实验对象，经过对其年龄、身体健康状况、训练年限等信息的调查及部分初始数据的分析结果，最终选定14 人为实验对象。在本实验中，为使实验过程得以顺利进行，笔者对除施加因素以外的其它训练条件进行干预，以便较准确的观察施加因素对实验结果的影响。在训练负荷方面受试者在同一训练周期内保持重点锻炼部位相同，运用心率控制负荷强度，组间尽量保持一致。同组受试者的训练内容、负荷、进程等相同。在训练组织方面，实验组和对照组均由同一教练执训。

2 实验结果与分析

游泳比赛是由出发、途中游、转身、终点冲刺和到边技术5 个环节组成。游泳出发技术作为第一个环节十分重要，这是因为在1/100 s 决定胜负的比赛中，出发技术有时直接影响着名次和成绩，在50 m 和100 m短距离冲刺项目上尤其明显［3］(表3)。同样转身作为游泳比赛技术的一部分，转身技术对比赛成绩的影响也是举足轻重的。

表3 游泳比赛出发、转身距离占比赛距离的百分比

2.1 振动力量训练对游泳运动员出发反应时(RT)及出发效率(SE)的影响分析

表4 振动力量训练前、后出发反应时(RT)及出发效率(SE)的变化N=7

现有游泳出发技术的研究一般从运动学和动力学方面选用参数开展实验室研究，并且出于实验条件的考虑，较多采用运动学参数。如张铭等总结了前人所采用的运动学参数，主要包括29 种变量，8 种是时间，7 种是角度，14 种是速度［4］。目前，较为公认的是以到达15 m 测试距离的时间作为衡量出发效率(start efficiency，SE)的指标。本研究将出发技术效果的评价主要从两个方面进行，包括出发的反应时(reaction time，RT)以及出发效率(start efficiency，SE)。

从表4 可知，通过9 周的训练，实验组“出发反应时(RT)”的增幅虽然达到1.98%，对照组的增幅1.39%，两组间无显著性差异(P=0.407 ＞0.05)由以上分析可知，实验组运动员的反应速度在实验后虽然有所增长，但与对照组相比无显著差异。主要原因:反应速度素质的特性限制了该素质的大幅度提高。“反应时”在心理学研究领域认为是一项经常使用的反映运动员心理活动能力的指标。游泳运动项目中的“出发反应时”是指运动员在出发台上对出发信号这个外界刺激做出反应并以最快速度蹬离出发台所需的时间。反应时越短，说明机体对外界刺激的反应越迅速［6］。反应速度是作为衡量个体反应快慢最常用的指标，也是反映身体素质方面的一个影响因素。而游泳比赛的“出发反应时(start reaction，SR)”其实就是运动员对出发信号的反应速度时和完成蹬离出发台的动作速度时的总和［5］。反应速度以神经过程的反应时(其中包括感觉时间、思维判别时间和动作始动时间)为基础。反应时受遗传的因素影响较大，遗传率高达75%以上。短时间内的训练不易显现效果。另外，反应时的长短与刺激信号的强度和注意的集中程度与指向有关。反应速度素质不能无限增长，并且其发展受身体素质增长敏感期影响较大。本实验中实验对象平均年龄19 岁左右，平均专业运动年限为6 年左右，由于技能动力定型基本形成，运动员技术动作的空间时间特征的发展空间有限。综上所述，振动训练对游泳运动员出发反应速度素质的影响，与传统力量训练相比差异不显著。

出发效率是评价游泳运动员出发技术效果的常用指标，从表4 可知，实验组“出发效率(SE)”的增幅为3.41%，对照组增值增幅为0.74%，实验组与对照组的增值存在显著性差异(P ＜0.05)。游泳运动员“出发效率(SE)”取决于入水速度及入水后水下滑行打腿速度，从游泳技术上讲，决定速度的主要因素在于打腿频率与划水效果，其中打腿频率的好坏对速度有重大的影响，打腿频率是单位时间内完成的打腿次数，取决于神经兴奋与抑制间的快速交替及神经间协调的能力。因此，从实验结果看，振动力量训练对提高神经系统传导的效率可产生较高的运动频率，从而提高运动员的出发效率。笔者认为产生以上效果的原因，振动使神经中枢功能加强，导致更多的肌纤维参与运动。在“振动训练系统”中练习的实验对象，由于振动负荷的变化即振动导致神经系统功能加强，肌肉在主动收缩的前提下，其振动刺激能使潜在的运动单位进一步激活，振动传递活化了更多的运动单位参与运动，使其达到了最佳的运动效果［7］。其次，改善神经中枢的协调性。Christophe Delecluse，等的研究得出，振动刺激导致中枢神经系统的适应性调整，振动使身体感官机能进一步加强，在振动力量训练刺激中负荷强度在时刻发生变化，神经系统也要随时进行自身的调节来适应振动负荷的需要，长时间承受类似的振动刺激，增加了主动肌和协同肌的协调性和同步性，提高了实验对象中枢神经系统调节的反应能力、协调性和灵活性［8］。由此可见，振动力量训练对提高游泳运动员出发效率有很大帮助，与传统力量训练相比差异显著。

2.2 振动力量训练对游泳运动员纵跳高度及水中蹬壁滑行的影响分析

转身作为游泳比赛的重要技术环节(见表3)，也是好多运动员的薄弱环节，提高转身技术动作效果一个主要因素就是加强腿部的基础力量，这基础力量则由快速力量、爆发力量、最大力量和启动力量所构成［9］。为了操作方便，纵跳高度常用以评价下肢的爆发力指标(Boscoetal.1983)，爆发力对于游泳运动员的出发、转身意义重大。

表5 振动力量训练前、后纵跳高度及水中蹬壁滑行距离变化N=7

表5 我们可以看出，训练后，实验组纵跳高度比训练前提升8.27%，提升幅度显著(P ＜0.05)，与对照组相比，也呈显著性差异(P ＜0.05)。对照组的纵跳成绩也有提高(2.85%)，但在组内、组间均无显著性差异(P ＞0.05)。全身振动刺激能够在相对较小的训练负荷下有效的提高肌肉的最大力量。有学者认为振动刺激能提高肌肉力量主要受两个因素影响。其一，是由于振动刺激加速度的作用，根据牛顿第二定律:加速度能产生的“超重”和“失重”现象，在“超重”阶段运动员所承受的负荷量远远大于实际负荷的重量。根据力量增长的超负荷原则，因此能够在相对较小的运动负荷下使肌力得到较高的增长。其次，可能是由于神经调节机能的改善。振动刺激作为一种外界刺激，能激活肌梭特别是初级传入纤维的兴奋性，反射地引起梭外肌纤维收缩。在肌肉主动收缩的前提下，可以最大限度的募集运动单位参与活动，从而有效的提高肌肉的最大力量［10］。由此可见，在日常力量训练中加以振动训练对提高运动员的爆发力效果显著。

水中蹬壁滑行是游泳运动员转身技术的最后一个环节，腿部力量、身体位置、身体形态等因素决定滑行距离，在身体位置、身体形态相对固定的情况下，提高腿部的最大力量和启动力量就成了提高滑行距离最有效手段。表5 可见，实验组通过振动力量训练后，滑行距离比训练前提升了6.26%，提升幅度显著(P ＜0.05)，与对照组相比，也呈显著性差异(P ＜0.05)。虽然对照组成绩也提高了1.88%，但组间无显著性差异。从生理学角度分析原因，振动刺激作为一种附载的外界刺激，能刺激肌肉的本体感受器，尤其是改变肌梭传入纤维末梢的兴奋性振动刺激的低频波由远及近在肌肉传导，激活了大量肌梭Iα 传入纤维使其兴奋，其产生的动作电位经过单突触和多突触途径影响位于脊髓前角的α－运动神经元活动［11］。若在肌肉主动收缩的前提下，附加振动刺激能使潜在的运动单位进一步激活，从而使肌肉在克服特定负荷的前提下，动员更多甚至全部运动单位参加活动，增大肌肉的力量在肌肉主动收缩过程中附加振动刺激可动员更多的运动单位参加活动，增加肌肉力量［11］。综上所述，振动力量训练对游泳运动员水中蹬壁滑行的影响，与传统力量训练相比呈显著性差异。

3 结论与建议

3.1 结论

3.1.1 振动力量训练对游泳运动员出发反应速度素质的影响，与传统力量训练相比差异并不显著，但对提高游泳运动员出发效率具有较大的帮助。

3.1.2 从评价高水平游泳运动员的出发、转身爆发力指标上看，实验组训练前后增幅与对照组增幅相比呈显著性差异，振动力量训练可以通过提高游泳运动员的爆发力从而有效改善比赛中的出发及转身效果。

3.2 建议

3.2.1 本研究中的振动训练内容没有特意针对游泳出发、转身技术动作训练而设计，按照正常训练计划设计加入了振动训练手段。出发、转身技术的训练还需要陆上力量训练与水中训练相结合。

3.2.2 振动训练相对来说还是比较高端的训练器材，本实验对象为高水平游泳运动员，笔者认为振动训练仅适合高水平运动员的训练，在运动员训练遇到瓶颈时为有效的提高肌肉力量并且避免运动损伤的产生时，可以通过振动训练来进行突破。但是否可以通过长期振动训练来提高运动成绩还有待进一步研究。

3.2.3 在游泳运动员的振动力量训练中，不能仅单纯的练习肌肉力量，应从提高神经系统兴奋性、灵活性、协调性和肌肉练习等几个方面共同发展来提高肌肉的总力量。振动力量训练内容的设计要根据游泳专项特征以及个人特长设计练习方法。做到静力性练习与动力性练习相结合。

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