基于生物力学原理对斜坡跑训练方法现有研究成果的探讨

霍舟

中图分类号：G804 文献标识：A 文章编号：1009-9328（2014）08-000-02

摘 要 斜坡跑是提高短跑速度的有效方法之一，被广泛运用到提高短跑成绩的训练中，本文基于生物力学原理对斜坡跑训练方法现有研究成果进行综述和探讨。研究表明：影响速度的因素很多，就斜坡跑训练方法而言，对跑速产生影响的直接因素步长和步频这两个参数的变化上影响效果明显，科学合理的运用斜坡跑训练方法对提高短跑速度具有积极意义。

关键词 斜坡跑 训练方法 步长 步频

一、前言

斜坡跑是提高短跑速度的有效方法之一，被广泛运用到提高短跑成绩的训练中。国内外对斜坡跑进行广泛的研究，有学者认为，斜坡跑对提高短跑速度有比较明显的作用；斜坡跑除了能提高速度耐力、力量和心肌功能外，还能让运动员体验超过自己速度能力的动作感受，改善运动员的加速疾跑能力，从而增大步幅和缩短支撑阶段时间，帮助运动员掌握加速跑的技术。

二、斜坡跑训练方法的运动生物力学原理

斜坡跑包括上坡跑和下坡跑，上坡跑是一种抗阻力性速度力量练习，在阻力增加的情况下增加训练强度，获得无氧练习的效果，从而改善心血管的机能。上坡跑加强了股四头肌、臀大肌等下肢肌群的力量，有利于提高步长。下坡跑是一种神经系统适应性训练，下坡跑是人们有意识地利用自然的或人工的斜坡，根据势能与动能转换的原理进行训练，有利于提高步频。

影响步长的因素主要有：一是腿部的肌力，腿部的肌力越大，产生的后蹬反作用力相对越大，跑的步幅则越大；二是腿长和髋关节的灵活性与柔韧性，下肢越长、髋关节的灵活性与柔韧性越好，跑的步幅则越大；三是后瞪的角度与摆动腿摆动的方向，从理论上讲，摆动腿与后蹬腿的角度与方向直接影响步幅越大小。对于跑的步频而言，其影响因素有两个：一是肌肉中快肌纤维百分比和肥大程度。二是神经过程的灵活性，大脑皮层运动中枢兴奋与拟制的转换速度是影响位移速度的重要因素。另外，跑动时两腿摆动情况和腾空时与支撑时的相对时间（比值）对步长和步频也有影响。

三、成果研究现状

近年来大量文献资料和研究报道表明，有关短跑技术和速度训练方法的研究选题，多集中在短跑运动员步长、步频训练方法与运动员的中枢神经系统机能的改善及其专项肌肉力量的训练手段方面。对于斜坡跑的原理和训练方法虽然，前人曾做过一些表述和研究，但大多文献报道仅限于对斜坡跑手段应用方式的定性分析与斜坡跑的坡度问题。尽管国内外大多学者均十分肯定斜坡跑训练对提高绝对速度的作用，且认为斜坡跑对改进运动员的步频与步长技术具有积极效果。其相关的论述与见解多散见于各类短跑和速度方面的文献资料和研究报道之中。

（一）关于斜坡跑与步长步频的训练问题

闫春华在《百米速度结构分析及有关技术训练手段研究》（博士论文，2004）一文中提出：斜坡跑作为一种超速训练的方法被广泛使用，超速训练的目的是通过强迫运动员完成超出自身能力水平的练习，来增加步频和步长。在经过4-8周的超速训练后，被试者的步频和步长都得到了提高。这说明斜坡跑作为一种训练方法对步频、步长和短跑跑速的提高具有积极的作用。

下坡跑时，当运动员动作速率发挥到最高值时，控制并稳定速度是很困难的。这是由于下坡重力所产生的惯量。这种惯量随距离的延长而增大，这种逼迫速率的加快运动现象，也正是下坡跑能提高频率的所在。如果在练习中不对运动员的跑动动作提出任何技术要求，或让运动员在一定距离范围内坚持正确的动作要求，斜坡跑的练习效果会受到影响[2-4]。还有研究表明，下坡跑步频没有任何增加，只有步幅加大。步幅的增长意味着展髋的幅度加大和髋部转动角速度加快，同时对髋部的伸髋速度和力量起积极作用；上坡跑对改善或提高运动员的快速力量、速度耐力和增大步长是非常有效的训练手段（昆兹、考夫曼1997）。

（二）关于斜坡跑与神经—肌肉控制机理的研究

美国学者弗拉基米尔M·扎齐奥尔斯基在其主编的《运动生物力学》（2004）一书中指出：步长和步频的可变性表明，中枢神经系统的灵活性（CNS）在控制这些参数方面起到了重要的作用。最高速度跑是人体调动各种能力，并使其充分发挥的集中体现，他对人体能量的消耗以及神经系统的兴奋和拟制的轉换频率的要求是很高的。因此，在最高速度之后，肌体实现第二次调节其重要性和必要性同第一次调节具有同等的意义[5]。有作者还提出，构成跑速的两个主要因素——步长、步频是互为影响和相互制约的。对于步长和步频两个变量的作用来说，提高或改进其中任何一个变量都可提高跑速，同时这两个变量之间又呈现一定函数关系[6]。步长和步频的可变性表明，中枢神经系统（CNS）在灵活控制这些参数方面必然起到了一定的作用[7]。伊托等人的研究（1983）表明，助力训练能进一步发展神经肌肉系统对肌肉拉长——收缩周期运动的控制能力，提高短跑运动员支撑阶段的动作效果，从而提高跑速。

有作者在《现代100米跑技术的生物力学分析及放松技术再探析》一文中认为，步频的发展取决于大脑皮质运动中枢神经系统的支配，斜坡跑获得的助力作用可以使运动员感受放松速跑的肌肉用力情况、体验“放松快跑”的方法和好处。上坡跑要求运动员着力体会以髋为轴的大腿前摆和髋关节的积极前送与踝关节及脚的快速趴地，不要刻意后蹬，这种跑法既符合现今短跑技术的要求，又有利于下肢肌肉用力的放松与控制。通过上坡跑还能切实有效地实现短跑所需的“快速力量”训练。就是说上坡跑不仅可以改进、掌握正确的跑的技术，还可以同时发展短跑所需的专门力量。由于步长和步频相对独立，表明步长和步频受两种不同的神经系统控制方式调节——步频的频数调节和步长的幅度调节（罗新建2003）。Bonnard和Pailhous（1993）认为，神经系统对步长和步频控制的方式不同。步频的改变与摆动阶段下肢的整体刚性有关，与支撑阶段无关。这表明改变摆动期间下肢肌肉的紧张性可以改变频率。大部分或整个腿部肌肉紧张性的改变，都将改变下肢绕髋关节摆动的相对频率。Bonnard和Pailhous进一步指出，步长的短暂变化与腿部肌肉的相位活动有关。Patla等（1989）研究表明，步长的短暂增加，实际上是一些肌肉的活动相位增加，而另一些肌肉的活动相位减少造成的。在无约束的走路或跑步时，虽然步长和步频可相对固定，但如果需要的话，中枢神经系统有能力分离步长和步频。Hogan（1984）提出了这种分离的生理机制。当关节周围对抗肌同时活动时，净关节力矩与对抗肌的肌力之间差异有关，关节的刚性则与所有肌力的总和有关。如果中枢神经系统积极调节对抗肌的协同作用，那么步长和步频能在有限的范围内各自独立变化。

在各种提高跑速的训练手段中，斜坡跑以其独特的方法和显著效用，引起了专业和非专业运动队的普遍重视，斜坡跑正在被广泛运用到提高短跑成绩的训练中。有学者对斜坡跑对短跑速度的影响进行广泛的研究，这些作者共同认为：斜坡跑对提高短跑速度有比较明显的作用；斜坡跑除了能提高速度耐力、力量和心肌功能外，还能帮助运动员掌握加速跑的技术动作，改善运动员的加速疾跑能力；斜坡跑能让运动员体验超过自己能力的速度，可以是步幅增大和缩短支撑阶段时间[6-7]。斜坡跑包括上坡跑和下坡跑，上坡跑是一种抗阻力性速度力量练习，是跑动阻力增加的情况下获得无氧效果，从而改善心血管的机能，增强下肢股四头肌、臀大肌这两块重要的肌群，同时提高步长；下坡跑是一种神经系统适应性的训练，就是有意识地设置自然的或人工的斜坡，根据势能与动能转换的原理进行训练，同时提高步频。

四、结论

（一）对于步长和步频两个变量的作用来说，步长和步频的可变性表明，中枢神经系统（CNS）在灵活控制这些参数方面必然起到了一定的作用[7]。助力训练能进一步发展神经肌肉系统对肌肉拉长——收缩周期运动的控制能力，提高短跑运动员支撑阶段的动作效果，从而提高跑速。

（二）斜坡跑道的坡型对练习进行组合，以控制斜坡跑的练习强度和负荷，从而改善跑的步长和步频。

★基金项目：年陕西省教育厅专项科研计划项目（编号：11JK0464）。

参考文献：

[1] 罗尼·利多尔，约夫·麦克尔.王学锋编译.100M跑的生理学、技能发展和运动知识分析[J].田徑.2004.8：54-56.

[2] [美]弗拉基米尔，扎齐奥尔斯基.运动生物力学——运动成绩的提高与运动损伤的预防[M].人民体育出版社.2004.

[3] 周志雄，黄德春.透析100米跑步长和步频研究的误区[J].田径.2002：24-27.

[4] 张沛林.现代100米跑技术的发展特征及其技术分派[J].体育科学.1995（1）：27-29.

[5] 李佩清.坡度跑训练对步频、步长的影响[J].田径科技信息.1995（50）：1-4.

[6] 安得科夫·法齐奥齐.发展速度时采用的助力和阻力方法[J].世界田径.1995.8.

[7] 孙国辉.斜坡跑对短跑速度的影响[J].沈阳体育学术.1997（4）：27-29.