4-5岁幼儿纵跳和跑步能力及相关性研究

刘金富，李威超，李志远

(1.福建师范大学 体育与科学学院，福建 福州 350117；2.嘉兴南湖学院 体军部， 浙江 嘉兴 314000；3.嘉兴学院 体军部， 浙江 嘉兴 314001；4.浙江大学 公共体育与艺术部，浙江 杭州 310058)

幼儿期是走、跑、跳、投等多种基本动作技能发展的敏感期。该阶段基本动作技能的发展水平对个体后期的运动能力[1]、身体活动、体能和心理健康促进[2]具有积极影响，其中跑步、单脚跳等5个基本动作技能与幼儿身体素质发展密切相关[3]。跑步动作作为个体出生后18～24个月获得并形成的基本动作模式，是人类运动能力发展的基础。因此，科学发展幼儿动作发展敏感期中的跑步动作至关重要。从动作发展的方向和年龄特征看，跑步动作发展优先于跳跃，但个体从步行到跑步发展进程中包含跳跃的成分[4]，它与跑步动作具有一定的关联。人体进行跳跃动作时下肢肌肉收缩形式为“拉长—缩短周期”运动(stretch-shortening cycle，SSC)，即受重力作用下下肢肌腱复合体强制性被动拉长，而后立即缩短的循环往复运动。SSC运动是人体进行走、跑、跳、投等动作时肌肉的基本收缩形式。李志远等[5]研究发现，肌肉SSC运动发展水平主要受神经-肌肉-肌腱影响产生适应性变化以及运动神经元间的传导和协调配合能力影响。相关研究也进一步证实了SSC运动作为人体运动自然形式的诸多特征和优势[6,7]。

一般而言，评价下肢SSC运动能力普遍采用跳深(drop jump，DJ)或连续反弹跳(rebound jump，RJ)；同时，也常采用下蹲跳(counter movement jump，CMJ)对下肢爆发力进行简易评价。李志远等[5]对3～6岁幼儿下肢SSC运动能力的发展过程进行调查发现，纵跳能力随年龄和月龄的增长，均呈现逐渐增长的趋势，并在50个月龄后(约4周岁)开始出现个体差异。另外，以成人和中小学生为受试对象，分析纵跳与快速跑能力的相关研究较多[8,9]，且两者相关性较高。例如，Sales等[10]研究发现青少年五人制足球运动员的CMJ与35m快速跑相关系数为0.95，Balsalobre-fernández等[11]研究显示男篮球运动员的CMJ与短距离快速跑的相关系数为0.73，Davis等[12]调查发现大学生极限运动员的CMJ与36m快速跑两者间的相关系数为0.85，Struzik等[13]研究发现CMJ与5m、10m及30m等短距离快速跑存在显著性相关关系。此外，Endo等[14]对中小学生1年间快速跑能力与CMJ和RJ能力进行纵向调查，发现RJ与快速跑能力年间变化率之间存在显著性相关关系，这表明中小学生跑步能力受RJ发展水平的影响较大。然而，目前以幼儿为受试对象，探讨跑步与CMJ、RJ能力关系的研究鲜有涉及，国内仅有的几篇研究集中在3～6岁幼儿纵跳动作发展特征[5]、跑步动作发展特征[15]、跑步步态特征的运动学分析[16]以及跑跳运动学特征与生物力学分析[17,18]。因此，以幼儿为受试对象，对其跑步与CMJ、RJ能力进行调查分析，可以阐明幼儿纵跳和跑步能力的年间变化特征，进一步丰富幼儿基本动作技能发展研究，帮助幼儿教师、幼儿体育工作者和家长了解4～5岁幼儿纵跳和跑步动作学习和发展的基本规律和特征，更好地指导并实现《3～6岁儿童学习和发展指南》中幼儿跑步和跳跃动作发展目标。

基于此，本研究旨在以RJ能力开始出现个体差异的4周岁幼儿[5]为受试对象，对跑步、CMJ和RJ能力进行调查，阐明它们之间的相互关系，为更好掌握幼儿基本动作技能发展规律和特征提供一定的参考价值。

1 研究对象与方法

1.1 测试对象

募集嘉兴市某幼儿园中班4岁幼儿64名(男37名，女27名)，第一次测试时间为2017年12月10日，第二次测试时间为12个月后的2018年12月9日(男幼儿平均月龄：2017年：51.42±2.92个月，2018年：62.42±3.23个月；女幼儿平均月龄：2017年：52.85±3.56个月，2018年：63.92±3.75个月)。两次测试前，向幼儿园园长、教师详细介绍并说明本测试的方案、安全注意事项及应急方案，受试者的家长均填写知情同意书。正式测试时，再次确认幼儿下肢无伤病方可进行测试。

1.2 测试仪器

电子儿童秤(TCS-150-RT)、纵跳测试仪(健民牌GMCS-Ⅱ型，北京信恒公司产)、足底压力开关(Novel Pedar-X，Novel公司产)、秒表等。

1.3 测试方法

1.3.1 纵跳动作。纵跳动作测试采用脚着地时间较长的CMJ和着地时间较短的RJ。CMJ采用跳跃高度作为评价指标，选取3次纵跳测试仪测试中最高的一次作为分析对象。同时，采用连续5次反弹跳来评价RJ的完成能力，预测试中存在连续跳跃不到5次就停止或5次以后还在跳跃的幼儿，针对这些幼儿采用10s连续反弹跳的方法，让受试幼儿在测试前观摩标准示范动作的同时加强练习，将连续反弹跳过程中RJ-index最高的一次动作作为分析对象。RJ-index为反弹跳指数，是反弹跳能力的重要指标。可采用足底开关获取滞空时间和着地时间，计算出跳跃高度：h=g(t/2)2/2，(g=9.81，t=滞空时间)，RJ-index=跳跃高度/着地时间[14]。另外，为了测验幼儿完成CMJ和RJ动作的可信度，将8名幼儿作为对象进行预测试，计算实施间的组内相关系数(intra-class correlation coefficient，ICC)，CMJ：ICC=0.924，RJ：ICC=0.974，两者均具有较高的可信度。2017年至2018年纵跳和跑步能力的年间变化率根据以下公式计算：年间变化率=(2018年测定值—2017年测定值)/2017年测定值×100%。

1.3.2 跑步动作。采用20m快速跑作为跑步能力的评价指标。测试方法为20m区间内每5m设置一个测试点，分别测量其总时间和各区段的时间，采用距离/时间计算平均速度。其中每个测试点站立一位测试员，指示和鼓励幼儿全力奔跑；为消除起点处的影响，让幼儿在起点前1m处进行起跑。

1.3.3 身高和体重。采用电子儿童秤测量幼儿身高、体重。测量方法为连续测量两次，取平均值，其中身高测量精确到0.5cm，体重测量精确到0.1kg。测量时幼儿须穿着轻便的衣服。

1.4 数据处理与指标选取

利用Excel 2016软件建立数据库计算各指标值以及平均值和标准差。其中身体形态指标包括身高和体重；纵跳指标包括下蹲跳跳跃高度(CMJ-H)、反弹跳跳跃高度(RJ-H)、反弹跳着地时间(RJ-T)和反弹跳指数(RJ-index)；跑步指标选取20m快速跑速度(20mRV)。

1.5 统计分析

利用SPSS统计软件进行配对样本t检验，对前后测试结果进行差异性检验。CMJ、RJ指标与跑步能力指标间的关系采用Pearson法计算，显著性水平为P<0.05表示显著性差异，P<0.01表示非常显著性差异。

2 研究结果

2.1 12个月前后身体形态、纵跳和跑步能力各指标平均值变化特征

如表1所示，男、女幼儿的身高和体重在2017至2018年间呈现出增长的趋势，且前后测试结果存在非常显著性差异(P<0.01)；图1显示男女幼儿的身高、体重个体变化特征相似，均呈现增长趋势。

图1 2017-2018年男女幼儿身体形态个体变化特征

表1 2017-2018年男女幼儿身体形态变化特征

如表2所示，男女幼儿的CMJ-H、RJ-index、RJ-H、RJ-T和20mRV在2017至2018年间均呈现增长趋势，且在1年后CMJ-H、RJ-index、20mRV前后测试结果均存在非常显著性差异(P<0.01)。

表2 2017-2018年男女幼儿CMJ、RJ和20m快速跑能力变化特征

如图2所示，男、女幼儿的CMJ-H和RJ-index的平均值总体呈现出年间增加趋势，但个体变化量的差异较大，CMJ-H、RJ-index指标中存在明显增加、发展停滞和减小的现象。

图2 2017-2018年男女幼儿CMJ-H和RJ-index个体变化特征

如图3所示，男女幼儿的RJ-index构成要素RJ-H和RJ-T平均值分别在2017至2018年间呈现出年间增加和减少的趋势。个体RJ-H变化量存在既有增加也有减少的现象，而RJ-T的个体变化量均存在缩短的趋势。

图3 2017-2018年男女幼儿RJ-H和RJ-T个体变化特征

图4结果显示，男女幼儿20mRV速度平均值均呈现出年间增加的趋势，且个体变化量也均存在增加趋势。

图4 2017-2018年男女幼儿20mRV个体变化特征

2.2 12个月前后身体形态、纵跳和跑步能力各指标年间变化率之间的关系

表3结果显示，男女幼儿身高、体重年间变化率与CMJ-H、RJ-index和20mRV年间变化率之间均不存在相关关系。

表3 男女幼儿身高、体重年间变化率与CMJ-H、RJ-index和20mRV年间变化率之间的关系

表4结果显示，男女幼儿CMJ-H年间变化率与RJ-index和20mRV年间变化率之间均不存在相关关系；而表4和图5的结果表明，男、女幼儿RJ-index年间变化率与20mRV年间变化率之间均存在显著性正相关关系。

表4 男女幼儿CMJ-H、RJ-index和20mRV各指标年间变化率之间的关系

表5、图6的结果表明，2017年男女幼儿CMJ-H与20mRV存在非常显著性正相关关系，男女幼儿RJ-index与20mRV存在显著性正相关关系。

图5 男女幼儿RJ-index年间变化率和20mRV年间变化率之间的关系

表5 2017年、2018年男女幼儿20mRV与CMJ-H和RJ-Index间的关系

图6 2017年男女幼儿20mRV与CMJ-H和RJ-Index间相关散点图

表5、图7的结果表明，2018年男幼儿CMJ-H与20mRV存在非常显著性正相关关系，女幼儿则不存在相关关系；男女幼儿RJ-index与20mRV存在显著性正相关关系。

图7 2018年男女幼儿20mRV与CMJ-H和RJ-Index间相关散点图

3 讨论与分析

3.1 身体形态、纵跳和跑步能力变化特征

12个月前后结果显示，男、女幼儿身高和体重均明显增加(表1和图1)。这与李志远等[5]的研究中，4岁与5岁幼儿的身高、体重变化结果类似，表明本研究中幼儿身体形态发育变化与横向研究结果具有相同的发展趋势。同时，男、女幼儿CMJ和RJ能力均明显增加(表2和图2)。CMJ能力与前人横向研究结果具有相同的发展趋势，5岁时的平均值已达到横向研究中6岁时的发展水平[5]；这也与Koren等[19]纵向研究结果一致，而且Koren等进一步指出CMJ跳跃高度平均每年提高10%～30%，其中5岁幼儿提高16%～30%，6岁幼儿提高10%～17%。另外，个体变化量除个别男幼儿有下降趋势外，其余男、女幼儿均呈现出增加的趋势(图2)。有研究指出跳跃时的身体协调性是CMJ动作表现的重要影响因素，上下肢协调性好的幼儿CMJ跳跃高度提高明显[19]，特别是合理摆臂可以提高跳跃高度[20]，提高幅度为13%～13.6%[21,22]，而协调性差的幼儿则出现停滞甚至下降的现象[19]；另外，Cowley等[23]认为超重幼儿CMJ跳跃高度低于正常幼儿，推测个体从正常体重变为超重影响了CMJ跳跃高度。以上因素或许可以解释本研究中个体变化量中出现个别停滞或下降现象的原因。此外，Koren等[19]还指出，个体最大跳跃高度主要受肌纤维类型、肌肉质量与力量、身高以及手臂的合理运用等因素的影响，这与Harrison等[24]研究中身体协调性与控制影响较小的结论存在偏颇，值得后续研究进一步探讨。

RJ能力构成要素RJ-H和RJ-T的年间变化结果显示，两者均发生显著性变化(图3)。本研究中RJ-H的发展趋势与李志远等[5]的横向研究结果一致，即RJ-H发展水平年间无差异；但RJ-T与先前研究无显著变化相比，RJ-T具有明显缩短趋势。50个月龄后发育优先型幼儿RJ能力相比于迟缓型，跳跃高度不仅明显增加，着地时间也明显缩短[5]。这可能跟幼儿有无与RJ相类似的运动经验有关[14]。本研究中被试幼儿RJ能力在12个月后均提高，可能是由于被试幼儿每天入园后进行30min跑跳结合的体育游戏以及其他户外体育游戏有关，说明幼儿在园内活动中获得与RJ相类似的各种弹性跳跃运动经验提高了RJ能力。本研究中仅调查和探讨了同一幼儿园中幼儿相关动作的变化趋势，今后需增加幼儿园调查数量，从而比较不同园内活动内容产生的RJ能力效果差异。此外，本研究结果还表明，男、女幼儿20mRV能力在12个月后明显提高(图4)，这与坂口将太等[9]横向调查结果一致。

3.2 身体形态、纵跳和跑步能力的年间变化率相互关系

先前研究发现，幼儿CMJ和RJ能力与月龄存在显著性正相关关系[5]，跑步能力也随着年龄增长呈现出提高的趋势[9]。因此，幼儿期的运动能力在很大程度上受到个体发育水平的影响。但个体发育对CMJ和RJ能力影响程度尚不清楚。因此，为阐述个体发育与运动能力变化间的关系，本研究探讨了身高、体重的年间变化率与CMJ、RJ和20mRV能力年间变化率的关联性。结果表明，男女幼儿身体形态与纵跳、跑步能力年间变化率均不存在相关关系，说明幼儿的运动能力并未随着身体形态的发育而发生相应的提高。吴升扣等[25,26]和前桥明等[27]相关研究发现，幼儿肌力的发展相比于年龄对神经系统影响更大，表明幼儿期运动能力的发展很大程度上受身体形态以外的因素影响。

图7中结果表明，男女幼儿CMJ-H和RJ-index的年间变化率不存在相关关系，说明4～5岁幼儿CMJ和RJ能力并非同步增长。李志远等[5]研究认为，50个月龄后CMJ和RJ能力发展水平趋势不同，即4岁以后CMJ与RJ能力发展程度发生变化。这与高年龄段儿童青少年的相关研究结果类似。例如，Endo等[14]研究发现，6～18岁中小学生的RJ和CMJ能力并没有呈现出同样的增加趋势；Zushi等[7]以体育系大学生为研究对象发现，与RJ相类似的RDJ与CMJ能力相关性较低。这可能是由于RJ作为短时间内需发挥较大力量的运动模式，脚着地前预备紧张或准备动作等神经系统因素对其影响较大[28]；同时，RJ的完成时间约0.2s，其神经支配结构或发力相关的调节机制与完成时间较长的运动不同[7]，它要求发挥可以同时获得较短着地时间和较高跳跃高度的相关综合性能力。因此，RJ与CMJ是两种肌肉收缩机制不同的运动，而这些不同机制的运动可能在4岁以后差异性更明显。综上，CMJ和RJ能力在幼儿期开始出现差异，其决定因素也各不相同。

另外，表5、图6和图7中结果表明，除2018年女幼儿的CMJ与跑步以外，2018年男幼儿和2017年男女幼儿CMJ、RJ与跑步能力间均存在显著性正相关关系，表明幼儿期CMJ和RJ发展水平是影响跑步能力的重要因素。这与前人针对大中小学生及成人的研究结果类似[10-13]。但也有研究指出高水平运动员中短跑与CMJ间存在正相关关系[29,30]，而较低层次年轻运动员的短跑与CMJ间不存在相关关系[12，31]。关于RJ与跑步的关系，有研究指出 RJ与短跑中的下肢刚性存在显著性正相关关系，即RJ过程中下肢刚性对短跑中下肢刚性的运动学参数产生重要影响[32]，两个动作在离心工作过程中踝关节和膝关节的运动学参数具有相似性[33]。在同类研究中，Ayán-pérez等[34]发现4-5岁幼儿CMJ与25m快速跑不存在相关性，但研究者在分析中认为25m快速跑测量了4-5岁幼儿的速度耐力，并未体现初始阶段和加速阶段的爆发力，进而导致了上述研究结果。因此，本研究中对CMJ和RJ与跑步能力年间变化率的关系进行探讨，发现男、女幼儿RJ与20mRV能力存在显著性正相关关系(图5)。相比于依靠最大力量或动作时间较长的CMJ运动，RJ运动与短时间发挥较大力量或着地后立即向离地转化等运动形式相类似，RJ能力对跑步能力发展具有较大影响，这充分说明4岁后RJ发展水平是幼儿跑步动作发展的重要影响因素。另外，Endo等[14]提出，RJ运动经验的有无或量的大小也可能影响跑步能力。因此，考虑到RJ能力的发展，在幼儿身体活动中加入各种与RJ运动形式相类似的跑跳游戏也可能有效提高RJ能力。同时，也要将RJ运动与提高跑步动作发展水平紧密结合，进而对幼儿的跑跳能力产生良好的影响。今后有必要对幼儿在园身体活动时的行为、与RJ相类似的跳跃动作活动方案等内容进行研究，以探讨其对促进RJ或其他运动能力的影响，并详细观察幼儿运动游戏的内容，以期提出促进幼儿期RJ能力发展的有效方案及对策。

4 总 结

男女幼儿的身体形态、纵跳和跑步能力在4-5岁的一年间内变化明显，且个体反弹跳指数存在增加、停滞和减少并存的现象；身高和体重的年间变化率与纵跳和跑步能力的年间变化率不存在相关关系，且下蹲跳与反弹跳指数年间变化率也不存在相关关系；男女幼儿反弹跳与跑步能力的年间变化率之间存在显著性正相关关系。建议鼓励4岁以上幼儿积极参与跑跳结合的非结构化游戏活动以及在结构化幼儿体育活动设计时重视跑、跳动作内容，在促进幼儿生长发育的同时提高纵跳和跑步能力。