少儿乒乓球运动用台高度调整的必要性与可行性研究

蒋津君

(天津体育学院，天津 301617)

运动技能的提高需以运动技术的学习为先导，通过运动技术的学习和技术动作的练习来形成和发展相应的运动技能。运动技术实质上就是有效的动作方法，是综合优秀运动员的共同特征并结合相关理论知识总结出来的一系列规范化的动作模式。由技能的形成规律来看，运动员要参照相应的技术动作标准(规范化的动作模式)进行练习，才能更好地形成有效的技术动作动力定型，从而提高整体技能水平。若运动员长时间练习的技术动作不是标准动作模式，会在整体上延误运动技能的形成过程，甚至形成错误的技术动作动力定型。

有研究表明，少儿正手攻球时常常出现不收前臂、抬肘等错误动作。错误动作是相对于规范化的动作而言的，而规范化的动作模式很大程度上是以成人在标准高度球台上的击球动作模式为标准的。在这一点上，乒乓球与其它项目(如跳远、网球、投掷等以地面为参照的项目)有较大的不同，球台高度与身高的比例会很大程度上影响到运动员的技术动作结构。从技能的形成与发展过程来看，运动员从少儿期至成人期始终在同一高度的球台上进行练习，并非一个有效的技能培养过程。本研究通过对照实验，对少儿与成人相关技术动作的实测数据进行对比分析，探讨适度调整少儿乒乓球运动用台高度的必要性与可行性，以帮助少儿乒乓球运动员有效形成运动技能。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

成人组选取20名获国家运动等级的乒乓球运动员，握拍法均为横握拍，正、反手均为反胶。少儿组选取20名乒乓球少儿体校参训者(平均每周训练3—5次，每次90—150分钟，训练年限3—5年)，握拍法均为横握拍，正、反手均为反胶(表1)。因训练年限不同，虽然少儿组与成人组在整体技能水平上的差距(主要体现在击球质量和技战术运用的合理性上)不可避免，但就正、反手近台攻球这两项最为基本的技术而言，拥有3年以上基础训练的少儿均能熟练掌握。

表1 成人组与少儿组基本资料表

1.2 实验方法

1.2.1 实验仪器及其定位与调试

运用瑞典Qualisys三维运动采集与分析系统、芬兰产MEGA表面肌电测试系统同步对受试对象的正、反手近台攻球技术动作进行相关信息采集。三维运动采集系统包括8台红外光点摄像机和1台同步高速视频摄像机，频率设为200 Hz，高速视频摄像机位于球台左侧上方C点位置，距运动中心约3 m左右，高度为2 m左右，以保证能抓拍到球与拍接触瞬间，a、b分别为正、反手攻球的线路(图1)；表面肌电的测试频率为1 000 Hz，按仪器及肌电测试的各项基本要求粘贴电极片。

图1 击球线路及高速摄像机位置示意图

1.2.2 测量部位及指标的设定与定义

红外三维摄像标志点的位置及其标号见表2和图2。各关节角度表达式为，∠BCD为持拍手肘关节角度；∠CDM为持拍手肩关节角度；∠DEF、∠MNO为髋关节角度；∠EFG、∠NOP为膝关节角度；B和C的连线与水平面夹角角度为前臂角度。本研究肌电测试的主要目的在于探索成人与少儿在正、反手近台攻球时肩部三角肌的放电特征，因此只采集持拍手侧三角肌的表面肌电数据。

表2 三维摄像标志点编号及其标定位置

图2 三维摄像标志点位置及关节角度示意图

1.2.3 运动方式及具体测试要求

测试3组动作。第1组为成人在标准高度球台上的正手近台攻球和反手近台攻球；第2组为少儿在标准高度球台上的正手近台攻球和反手近台攻球；第3组为少儿站在18 cm高的垫台上的正手近台攻球。第三组先安排少儿在18 cm高的垫台上短期试训后再进行正手近台攻球测试，其目的是检验球台高度的降低对少儿技术动作结构的影响。因大多数家长和教练担心经过长时间在高度降低的球台上训练，会影响少儿后续不适应标准高度球台，因此测试时间较短，少儿受试者隔一天试训1次，共试训3次，每次1小时左右。

各组击球都要求受试者进行斜线击球。测量前先进行试练，让陪练者(同一名乒乓球一级运动员)与受试者都有一个适应过程。测试时，陪练者采用发多球的形式连续发定点上旋球，受试者以较大力量连续进行正手近台攻球和反手近台攻球，保证每名受试者每项技术动作测试都至少有3个连续的完整动作，检查并确保各项数据的有效性和完整性后，再准备下一组测试。

1.2.4 动作阶段的划分与定义

连续的击球动作可划分为引拍→挥拍击球→随挥→还原这四个时期的循环[1-2]，每一个时期与下一个时期的转换中都会有一个节点。将正手近台攻球技术动作分为：①引拍结束时刻，即引拍至最后时刻，可通过红外三维线路确定；②击球时刻，即球撞拍瞬间，可通过高速视频摄像确定；③随挥结束时刻，即随挥至最左时刻；④还原时刻，即球拍还原至腹部高度时刻。将反手近台攻球技术动作分为：①引拍结束时刻；②击球时刻；③随挥结束时刻，随挥至最左的第一拐点时刻；④还原时刻，成人球拍还原至腹前髋高位置附近，少儿还原至胸前附近。

2 结果与分析

2.1 标准高度球台上少儿与成人正手近台攻球技术动作的差异性分析

2.1.1 正手近台攻球技术动作外部结构的差异性分析

少儿与成人同在标准高度球台的正手近台攻球技术动作的相关数据见表3。

表3 少儿与成人正手近台攻球击球瞬间持拍手侧相关参数统计

由表3可知，击球瞬间，少儿肘关节角速度的均值明显小于成人。部分少儿在正手近台攻球时不仅没有收肘，反而还有明显的伸肘动作，即肘关节的角速度为正值。击球瞬间，少儿肩关节角度(大臂抬起幅度)明显大于成人，而肘关节角度又明显小于成人，击球时不仅抬起大臂还举起前臂。为检验少儿与成人的击球动作在以上环节上的差异是否具有显著性，分别进行分组独立样本t检验(表4)。

表4 少儿与成人正手近台攻球击球瞬间相关参数差异性检验统计表

图3 少儿(左)与成人(右)正手近台攻球击球瞬间动作结构对比图

击球瞬间，少儿与成人在肘关节角度、肩关节角度、前臂角度以及肘关节角速度这4项指标上具有非常显著性差异(P<0.01)。通过三维摄像截图可看出，少儿与成人击球动作外部结构的差异同样表现较为明显(图3)。

击球瞬间成人与少儿球拍顶点的平均高度分别为98 cm和100 cm(表3)，即击球点分别高于球台台面22 cm和24 cm，相差2 cm左右。实际上，少儿击球时拍头都稍向上，击球点的实际高度会稍低于拍头。由此，成人与少儿在回击同一类来球时的击球点高度几乎相同(均在98 cm附近)，成人击球瞬间持拍手侧肩高的平均值为128 cm，而少儿肩高的平均值为101 cm，高度相差27 cm，明显低于成人。少儿击球时球拍与肩部、肘部以及身体重心的“高度比”均与成人有着明显区别，少儿击球瞬间球拍的高度明显高于肘部，几乎与肩部同高，而成人击球瞬间球拍的高度则略低于肘部。

2.1.2 正手近台攻球击球过程中肌肉放电特征的差异性分析

肩部三角肌中束和前束是向前上方挥动大臂的主要发力肌[3]。为了比较少儿与成人击球过程中大臂挥动时三角肌的发力特征，研究对1名少儿(身高131 cm)和1名成人(身高177 cm)连续3次正手近台攻球动作进行三角肌放电测试(图4和图5)，并分别统计20名少儿和20名成人在3个动作周期中三角肌前束和三角肌中束放电持续时间与动作总时间比值的平均值(表5)。动作总时间指连续3次正手或反手近台攻球的动作时间。

注：左为三角肌前束，右为三角肌中束。下同

图5 成人正手近台攻球三角肌放电特征示意图

表5 正手近台攻球三角肌放电持续时间与动作总时间的比值统计表

正手近台攻球时少儿与成人三角肌紧张与放松的持续时间和发力节奏明显不同，少儿在击球过程中三角肌前束和中束的持续放电时间明显较长，这与上述少儿在击球过程中大臂需要持续保持抬起状态有直接关系。

2.2 标准高度球台少儿与成人反手近台攻球技术动作的差异性分析

2.2.1 反手近台攻球技术动作外部结构的差异性分析

反手近台攻球时，少儿抬大臂动作表现得较为明显。图6、图7分别为身高131 cm的少儿和身高177 cm的成人反手攻球时的三维截图，可以明显看出，相对于成人的击球动作，无论是在引拍结束时刻还是在击球瞬间，少儿的大臂抬高都较为明显，而且少儿击球瞬间球拍的高度几乎与面部相当。究其原因是在回击相同高度的来球时，少儿的整体身高相对较低，其大臂相对于躯干需要举得更高才能达到击球点的高度。少儿与成人的身高差距越大，以上动作结构的差异性会体现得越明显。

注：左为引拍结束时刻，右为击球时刻。下同

图7 成人反手近台攻球动作结构示意图

2.2.2 反手近台攻球击球过程中肌肉放电特征的差异性分析

对身高131 cm的少儿和身高177 cm的成人连续3次反手近台攻球动作进行三角前束和中束放电测试(图8、图9)。统计20名少儿和20名成人在3个动作周期中三角肌前束和中束放电持续时间与动作总时间比值的平均值(表6)。

注：左为三角肌前束，右为三角肌中束。下同

图9 成人反手近台攻球三角肌放电特征示意图

表6 反手近台攻球三角肌放电持续时间与动作总时间的比值统计表

由图8—9及表6可看出，少儿与成人反手近台攻球时三角肌紧张与放松的持续时间和发力节奏明显不同。整个反手击球过程中，少儿三角肌前束和中束几乎持续保持放电状态，其放电持续时间明显要长于成人，反手攻球比正手攻球体现得更明显。这印证了少儿在击球过程中大臂需要更长时间保持抬起状态的动作结构特征。

综上，少儿在标准高度球台上的正、反手近台攻球技术动作模式，无论是在外部结构上还是在相关部位的发力特征上都与成人的技术动作模式有较大差异。

2.3 球台高度降低后少儿正手近台攻球技术动作结构的变化趋势分析

对不同高度球台少儿与成人正手近台攻球动作相关部位的角度、角速度等数据进行统计(表7)，少儿1组别为少儿在标准高度球台上击球的动作数据，少儿2组别为少儿在降低高度球台上击球的动作数据，成人组别为成年运动员在标准高度球台上击球的动作数据。

表7 试训前、后少儿与成人正手近台攻球动作相关参数统计表

由表7可见，少儿在降低高度球台正手近台攻球击球瞬间的肘关节角度有所增大，即前臂上举的幅度减小；肩关节角度减小，即大臂抬起的幅度减小；前臂角度负值增大，即拍头与肘部的高度差减小，前臂更接近水平；最为关键的是肘关节角速度负值明显减小，即击球时前臂的收缩更明显。结合成人相关数据来看，少儿在降低高度球台上的击球动作结构核心指标明显有着更为接近成人的变化趋势。

3 讨论

3.1 少儿与其成年后技术动作差异的必然性

以正手近台攻球为例(反手同理)，由于少儿与成人的肩高与球台高的“高度比”不同，他们击球时的肩、肘、拍及球台的空间位置有以下几种情形(图10)。图10-1为成人正手近台攻球击球时肩、肘、拍和球台的相对空间位置，图10-2、10-3、10-4分别为身高较低的少儿在回击相同高度的来球时可能出现的肩、肘、拍和球台的相对空间位置。图10中，X、Z分别为立体空间的水平轴和垂直轴，Q为球台左边线与端线的交点，H为球台右边线与端线的交点，M为非持拍手的肩峰端，D为持拍手的肩峰端，C为肘关节连接点，A为拍头顶点，α为∠MDC，虚线箭头为球拍的挥动方向。

图10 成人与少儿正手近台攻球击球时肩部与手臂各部位空间位置示意图

结合上文成人正手近台攻球的实测数据来看(表3)，成人在击球瞬间前臂几乎水平(L的平均值为3°，拍头略低于肘)，此时挥拍的方向是以前上方为主(如图10-1中虚线箭头所示)，击球效果较好。而身高还处于较低时期的少儿在回击相同高度的来球时，其大臂与前臂的动作结构则会出现以下3种情况：①抬起大臂且肩关节和肘关节的角度增大(图10-2)，此时虽然能够保持挥拍方向主要为前上方，但大臂抬起过高、肘关节角度过大的动作方式明显不合理，也不是少儿成年后最终形成的动作结构。②肩关节角度几乎与成人相近，没有明显的抬大臂，但需要举起前臂，以达到相应的击球点高度，使前臂远离水平面(图10-3)。这使前臂在击球瞬间的收缩方向是横向挥动，容易将球打“飘”。③为达到击球点的高度，身高过低的少儿在抬起大臂的同时也举起前臂(图10-4)。此时少儿正手击球动作不仅是抬着大臂，也基本不可能做收前臂的动作，只可能是横向挥动前臂。实测数据显示，少儿在正手近台攻球时都会不同程度地抬大臂，同时在击球瞬间伸前臂，而合理的击球动作是收前臂[4]。因为他们在抬高大臂后要使球拍在击球瞬间还能向前上方挥动，就必须伸前臂，这会造成肘关节角度增大。

由此可见，在击球点的高度相近，而肩部、肘部以及身体重心位置的高度明显较低的情况下，参训者在少儿时期与其成年后的动作结构存在较大差异，参训者无法在少儿时期做到其成年后所要求的标准动作模式。因此，合理降低少儿乒乓球运动用台的高度是最直接有效的方法。

3.2 调整少儿乒乓球运动用台高度的必要性分析

3.2.1 对少儿技术动作动力定型过程的影响

少儿从5—6岁开始训练直至成年，要经历10多年的时间，而单个乒乓球技术动作一般通过1—2年的专门练习，基本就会形成一个较为固定的技术动作定型。随着身高的不断增长，少儿参训者在不同阶段可能还会形成新的技术动作定型。应用标准高度球台的训练方式，一定程度上延长了正确技术动作动力定型形成的过程，也很可能对其成年后形成正确的技术动作动力定型产生不良影响[5-7]。合理降低少儿乒乓球运动用台高度后，少儿在训练初期能更好地形成合理的技术动作动力定型，达到目标技术动作标准。

3.2.2 对少儿肩部运动损伤发生率的影响

Pintore E和Maffulli N的研究表明，乒乓球运动员患肩关节剥离性软骨炎极有可能是由于运动员在年少时肩关节长期反复受到肩部旋转时的压力所致[8]。持续抬大臂过程中三角肌中束几乎一直保持收缩状态，增加肩窝交接处的压力和摩擦。相对于大臂自然下垂的状态，持续抬起大臂前后挥拍的运动形式更容易使肩部组织产生磨损，提高肩部损伤的发生率。合理降低少儿乒乓球运动用台的高度能减小其击球时抬起大臂的幅度，一定程度上减少这种损伤。

3.2.3 对少儿技战术训练进程的影响

少儿在五六岁就开始启蒙训练，练习内容主要为正、反手近台攻球技术[4,9]。正常情况下，练习2年后完全可以进行搓、摆、挑等一系列的技术练习[4,9]，但使用标准高度的球台进行练习，7—9岁这个年龄段的少儿因身高较低，几乎无法有效练习正手搓和台内挑技术，这会在一定程度上推迟技战术训练的整体进程。此外，少儿在标准高度的球台上训练，还面临许多非技术类问题。如正手小角短球，身高较低的少儿几乎无法较好地进行回击；而大角度的底线球，在奔跑“够球”过程中需要举起大臂，而此时手臂已没有再向上挥拍的余地，击球时很难再发上力。

乒乓球运动可以理解为人、球台、球等构成的一个系统[10]。对于少儿，尤其是年龄较小的少儿，使用标准高度的球台进行训练，易造成其“人—台”不协调，影响其训练效率、健康和舒适体验等。上述问题通过适度降低球台高度可得到较大程度地解决。

3.3 调整少儿乒乓球运动用台高度的可行性分析及方案

3.3.1 少儿乒乓球运动用台高度调整的可行性分析

无论运动项目的规则如何改变，其宗旨和根本目的是不会变的，即要有效促进该项目的良好发展[11]。调整少儿乒乓球运动用台高度，不仅可以提高整个技能训练过程的科学性，还能增强运动的娱乐性和健康性。目前没有正式的国际性少儿比赛和小学比赛，即便是世界性的青少年比赛，其参赛者的身高也基本已达到成年人的高度。调整少儿乒乓球运动用台高度，不存在与后续参加比赛的衔接矛盾。

3.3.2 少儿乒乓球运动用台高度调整的计算方法

拥有正确的外部形态是技术动作拥有合理的内部机制的必要条件[12]。要使少儿的动作结构与成人的相近，必须要满足以下两个比例条件：①成人击球瞬间肩峰高/成人直立肩峰高=少儿击球瞬间肩峰高/少儿直立肩峰高；②成人击球点高/成人击球瞬间肩峰高=少儿击球点高/少儿击球瞬间肩峰高

成人与少儿击球点的高度大多在98 cm附近，而标准球台的高度为76 cm，可以得出多数球的击球点高度在台面以上22 cm附近。结合人体生长发育规律，6岁至成人的“头长”均值在25—30 cm之间。

设不同身高段少儿适合的球台高度为X(击球点的高度则为X+22 cm附近)，成人标准身高为H，成人标准平均头长为TL，成人标准直立肩高为JH1，成人标准击球瞬间肩高为JH2。各身高段少儿的身高中值为Hn，不同身高段少儿平均头长为TLn，不同身高段少儿直立肩高为JHn1，不同身高段少儿击球瞬间肩高为JHn2。

根据上述①和②这两个必要条件的要求，有以下各等式成立：

JH2/JH1=JHn2/JHn1；

98/JH2=(X+22)/JHn2；

JH1=H-TL；JHn1=Hn-TLn

最终通过各项数值的转换可以得出X：

X=98(Hn-TLn)/(H-TL)-22

本研究推导出的公式可为不同身高的少儿选择相应的球台高度提供参考。

3.3.3 少儿乒乓球运动用台高度调整方案

少儿成长中的身高是不断变化的，如何依据少儿身高变化调节用台高度更为合理？身高与球台高度的比例变化只要保持在一个相对合理的范围内，少儿技术动作动力定型的主体结构就不会发生太大的变化。因此，少儿训练可以依据不同的“身高段”来调整乒乓球运动用台的高度，而对于比赛用台高度则需要有一个统一的高度标准。

少儿阶段主要对应小学阶段，解决了小学阶段的球台高度问题也就解决了少儿乒乓球运动用台高度问题。根据乒乓球运动的特点，前期(6—9岁阶段)训练是以球感及正手攻、反手攻、搓球等各项基本技术的定点定线练习为主，击球的线路相对固定。因此，在起步训练的前3—4年，可以结合参训者的身高特征来选择相应的球台高度。随着对各项技术及战术掌握的不断成熟，10岁后基本可以有效参加小学乒乓球比赛。当前，我国10—12岁这一年龄段少儿的身高均值为140—160 cm，可以参照这一年龄段少儿的身高特征来设计小学阶段的比赛用台高度。

3.3.4 可能遇到的问题和解决办法

针对实际中存在的成人陪练和不同身高段少儿之间的对练等问题，一是可以设计相应高度的垫板，二是将球台支架设计为高度可调节模式，三是将垫板和球台调节组合起来使用。例如，可将球台高度设计为四档可调(76 cm、70 cm、64 cm、58 cm)，并设计长、宽、高分别为300 cm、250 cm、6 cm的垫板，垫板可以平铺叠加使用。相近身高段的少儿对练时，可将球台高度调节至相应档位；成人作为陪练时，可在另一端的地面上放置相应高度的垫板，让少儿站在垫板上练习，相当于降低了用台高度；不同身高段的少儿对练时，同样可以通过调节球台档位高度和铺设垫板的组合方式解决。