从仿生学的角度分析“水中蝶泳打腿技术”的动力学特征——优秀游泳运动员柔韧性、水中力量训练的实践意义

李慧玲

（嘉兴学院 体军部，浙江 嘉兴 314000）

自然仿生理论是最早在游泳运动中自然形成的技术理论。是模仿自然界动物形成的运动技术，并依据动物运动的特性，不断地归纳和演化。最新游泳规则规定：蛙泳“在出发和每次转身后，允许运动员身体没入水中，可做1次手臂充分向后划至腿部的动作。在第1次手臂划水动作过程中，允许打1次蝶泳腿接蛙泳蹬腿动作”。自此，蝶、仰、蛙、自四种泳式均可在出发、转身后的15m 距离内运用“水下蝶泳打腿技术”。随着2012年伦敦奥运会孙杨1 500m 自由泳决赛结束，所有游泳世界纪录因新规则的出台被全部刷新，竞技游泳水平上了一个新的台阶。从理论上讲：游泳比赛运用“水下蝶泳打腿技术”的距离可以占到30%、25m 短池比赛的距离可以占到60%。在业内“水下蝶泳打腿技术”已被称为除蝶、仰、蛙、自四种泳式之外的“第五种泳姿”，并在各级各项比赛中被运动员广泛运用。如何科学地运用生物力学原理分析“水下蝶泳打腿技术”的动作技术特征；运用生理学理论分析该项技术对运动员身体素质的特殊要求；如何在运动员选材、教学训练、比赛过程中更好地掌握和运用“水下蝶泳打腿技术”，力图在规则允许的15m 距离范围内达到最快的速度，提高竞技游泳水平是本文研究的目的。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以30届、31届夏季奥运会游泳比赛部分项目的优秀运动员为研究对象。根据研究需要，收集部分水中动物作为研究对象。

1.2 研究方法

通过文献资料检索、世界级游泳运动员比赛实况录像、动物水中游进动作影像进行生物力学分析。

2 结果与分析

2.1 “水下蝶泳打腿技术”的身体姿势

“旗鱼是海洋游泳最快的动物，在正常游动时，鱼鳍张开，当捕食猎物时，收起鱼鳍，身体保持一直线，最大限度地减小迎面阻力，它们靠镰刀状的尾巴快速摆动向前推进［7］”。运动员蝶泳出发转身后滑行时，身体保持良好的流线型，一手掌心压在另一手手背上，肘间距窄于肩宽、腕间距窄于肘间距，两臂夹于两耳后，目视池底。整个人体尽量伸展拉长，两脚微显“内八字”状，该姿势前视投影面最小，迎面阻力最小。

2.2 “水下蝶泳打腿技术”与鱼类游进动作比较分析

在研究高速游动时海豚的打水之后得出结论：“海豚打水时尾巴快速的摆动，身体是不动的。在观察海洋飞鱼运动时，为求生存，它们跃出水面上身不动靠快速小幅的摆尾在水面上飞行以逃脱掠食者的追逐［7］”。人类就很难做到上半身不动，大幅度的打水，上半身也会随之反动。解决办法就是加强背肌、腰腹肌的力量以达到固定上半身的目的，减小打水的幅度，提高打腿频率。在观察菲尔普斯水下蝶泳打腿动作时，可以很明显地看到这一点：“手臂及上体在打腿时能保持在一个相对固定的水平面上，减小打腿获得动能的损耗［8］”。

水下蝶泳打腿动作发力从压肩（胸）提臀开始，由腰腿（大腿）带动小腿脚踝上下打水。踝部柔韧性的好坏对水下蝶泳打腿动作是至关重要的。踝关节的柔韧性比力量重要。如踝部具备良好的柔韧性，脚背在下打的大部分时间内可朝向后方，向后分力加大从而提高推进力。“在2012年伦敦奥运会上男子200m 蝶泳战胜菲尔普斯获得金牌的罗切特，能用反蝶泳打腿动作，在短池水下用20s8 时间完成50m 距离［8］”，可见水下蝶泳打腿的技术速度。

2.3 “水下蝶泳打腿技术”的动力学特征分析

鸬鹚平时用左右脚交替运动的浅打水，当发现猎物时，就会两脚同时动作，这种踢水动作近似运动员的水下蝶泳打腿，可使速度在极短时间内得以提升，从而捕获猎物。运动员必须在水下保持适当的流线型体态以减少形状阻力，并且要保持在水下一定的深度以减小波浪阻力，资料显示：“运动员在水面40～60cm 以下运动，比水面游进可以提高10%～20%的速度，而且可以在水下保持更远的打水距离。在2007年世界游泳锦标赛男子200m 自由泳决赛中，菲尔普斯在出发时水下蝶泳打腿距离在13m；每次转身后身体很快倾斜45°，然后蝶泳打腿深潜1m 深，避免水波的阻力，在运动员游到150m 处体力下降的情况下，菲尔普斯还能潜水11m，全程水下共潜水打腿46m，比第二名的对手足足多了20m，以103s86破世界纪录的成绩获得金牌［8］”。另外运动员身体的整体素质，特别是脚踝的柔韧性、腰腹和股四头肌的力量，这些都是构成强有力的蝶泳腿的动力学特征。

通过旗鱼和海豚尾部路径的振幅研究发现：“旗鱼和海豚在正常游动时，倾斜度近40°，在全速游泳时，倾角（滑行轴和平移运动方向之间的角度 减少到20°［7］”。同样在观察同时启动为逃脱掠食者追逐的两条飞鱼发现：“一条尾部摆尾振幅较小的飞鱼，速度明显较快，身后留下的波纹也明显较窄［7］”。

通过对世界级游泳决赛选手水下不同角度动作的分析后发现，“取得较好成绩的选手有许多共性，如：开始向下打腿时，膝关节弯曲较小（最大弯曲度113.7°），整个水下打腿动作中躯干和腿的摆动幅度较小［2］”。研究表明：“水下蝶泳打腿动作周期中身高平均1.80m 的运动员，膝关节弯曲度平均113.7°；腿的下打速度是上打时的两倍；打腿的频率是每秒2.139次；打腿的幅度是0.618m［2］。”

3 优秀游泳运动员“水下蝶泳打腿技术”的培养途径和方法

3.1 水下蝶泳打腿技术的教学训练方法

3.1.1 陆上双膝跪垫，两手臂伸直撑垫，身体成“桥状”，腰背连续“上拱”、“下塌”动作；

3.1.2 陆上双膝跪坐脚跟于垫上，一手掌心压在另一手手背上，肘间距窄于肩宽、腕间距窄于肘间距，两臂夹于两耳后，连续做挺腰挺髋和还原动作；

3.1.3 模仿海豚打腿：在水下作打腿动作，两臂位于体侧，摆动打腿，像海豚尾巴一样；

3.1.4 垂直海豚打腿：采用垂直的姿势在水中作蝶泳打腿动作，头部上仰，两臂位于体侧，为了加强爆发力，应用力打腿，使身体从深处提升到尽可能的高处，并尽量更长时间地保持在“水上”的姿势［9］；

3.1.5 侧身海豚腿：身体侧卧，做两臂位于体侧的海豚腿动作［4］；

3.1.6 反蝶泳腿练习：仰卧做反蝶泳腿练习［9］；

3.1.7 “螺丝刀”蝶泳打腿练习：依次做4次俯卧、4次右侧卧、4次仰卧、4次左侧卧蝶泳打腿，重复进行［4］。

3.1.8 水下流线型练习：俯卧、侧卧、仰卧做水下蝶泳打腿，保持身体的流线型。

3.2 优秀游泳运动员选材的特定要求

运动员选材是指直接或间接地将应选者的天才因素测定出来，并根据现有测定结果分析预测未来的竞技能力。一名优秀游泳运动员综合了身体形态、机能、素质、技术水平、水感、心理品质、比赛能力等全面素质。就水下蝶泳打腿这项技术而言，运动员除具备以上这些基本条件外，还要对运动员提出特定的要求：即运动员的身高、臂展、大的脚掌，很好的脚踝柔韧性、腰腹力量和腿部力量。在北京奥运会上创造8枚金牌的菲尔普斯就具备这样的条件：身高1.93m，臂展2.01m，脚长35cm，有非常好的肩、腰、踝的关节柔韧性，并具备很好的力量。据计算：“长35cm 比30cm 的脚掌打水效果提高1.2倍［8］”。

3.3 发展游泳运动员关节柔韧性的实践意义

柔韧素质包括两方面的含义：第一，关节活动范围的大小——主要取决于关节本身的装置结构；第二，跨过关节本身的肌肉、肌腱、韧带等软组织的伸展性——主要是通过合理的训练而获得。

3.3.1 静力拉伸法：轻柔缓慢地将关节移到最大活动范围内，然后静止30～60s；

3.3.2 动力拉伸法：用很快的速度和较大的力量使关节活动到最大幅度；

3.3.3 “本体感受性神经肌肉促进法（PNF）：是根据神经肌肉的本体感受器特征发展起来的，其依据是当肌肉先收缩时可以更充分地放松，使活动幅度增大［6］”。

3.4 优秀游泳运动员水中力量训练的实践意义

最大力量和爆发力在相当大的程度上决定速度能力水平，在相当大的程度上决定游泳时发挥的牵引力值、决定出发、转身动作的效果。

根据以上技术分析，“水下蝶泳打腿技术”要求运动员上身要控制平稳以获得较好的打腿效果，因此对运动员腰腹力量和股四头肌力量要求特别高。由于水下蝶泳打腿规则要求在出发转身后15m 内出水，这时间的用时一般都在5s～6s之内，因此更需运动员的爆发力素质，我们知道爆发力＝力量×速度。因此在训练中要充分处理好力量与速度之间的关系。

3.4.1 优秀游泳运动员水中力量训练的基本方法。

3.4.1.1 “水中负重垂直蝶泳打腿：腰带负重8kg，原地打腿，两手在胸前不动，依靠蝶泳打腿维持在水面40s，休息10s做下一组，共做10组［8］”

3.4.1.2 “水中跳高蝶泳打腿：腰带负重8kg，两手臂伸直夹在耳边，沉入2m 深池底，用半蹲姿势用力向上跳起，用蝶泳打腿尽力保持在水面上较高身体位置，连续10次，休息40s，共做10组［8］”

3.4.1.3 游泳运动员训练实践中，发展速度力量的一种正向牵引装置的“超速”力量训练法，这种方法的实质在于进行牵引游的速度比比赛速度快10%～30%，迫使运动员以更快的频率和力量进行练习。有利于快速游技术风格的形成。

3.4.2 发展游泳运动员身体“核心力量”的练习：。根据美国科研人员和教练员的看法：“游泳动作的发力应依靠身体的中心——腰和臀部的发力为起点，使力量从上肢传递到腿部，而不仅仅是手臂、腿部的力量。为了发展运动员的这种协调能力而采取的身体练习，称之为身体的‘核心力量’练习。如果忽视了‘核心力量’发展，其结果只能是上下肢各自为政，技术脱节，效果也不好［3］”。

在训练中较常采用0.9～3.6kg的实心球进行各种体位各种方式的传球练习，一般以2人一组，距离1～3m，练习的组数和次数可以根据运动员的训练水平来安排。也可借鉴其他运动项目的腰腹练习。

4 结 论

4.1 在游泳短距离比赛中，在水面下40～60cm 至1m 深度，水下蝶泳打腿具有攻角小与波浪阻力小的优势，在15m距离内可以获得比其他打腿动作和游泳动作获得更高的游进速度，并可以快速协调地过渡到途中游，是运动员出发转身必备的一项技术。同时“水下蝶泳打腿技术”要求上下打腿动作振幅小、频率快才能取得较好的效果。

4.2 “水下蝶泳打腿技术”要从小培养，要求运动员不但具备很好的脚踝柔韧性，还要有强大的腰腹和腿部的爆发力，所谓的“鞭状打腿”就是柔韧性和爆发力的综合体现。在教学训练中要有针对性地做好运动员选材和发展这些素质。

4.3 水下蝶泳打腿力量训练应突出专项力量特点，在打好最大力量的基础上着重强调“核心力量”发展，同时还要强调完成动作的速度和尽可能在水中完成。

［1］陈雄山，等.“水下蝶泳打腿技术”的生物力学特征及发展途径相关问题的研究［J］.浙江体育科学，2008，30（4）：116-119.

［2］R.Arellano.水下蝶泳打腿技术的理论与实践［J］.体育科研，2005，26（6）.

［3］程燕，许琦，等.游泳运动训练科学化理论及方法的研究［M］.北京：北京体育大学出版社，2006.

［4］中国游泳协会.年龄组游泳训练大纲［M］.北京：人民体育出版社，2005.

［5］欧内斯特W.马格利索［美］.游泳技术指南［M］.2001.

［6］许琦.现代游泳训练方法［M］.北京：北京体育大学出版社，2007.

［7］《生命脉动》第四集 鱼类.CNTV.2012-05-11.

［8］《身体奇迹》（2）世界最强游泳选手-迈克尔.菲尔普斯NHK 纪录片.2012-09-11.

［9］鲁本.古斯曼［美］.游泳技法练习［M］.温玉红，译.