运动员步枪射击动作稳定性的生物力学研究

付民

我国射击运动的发展已经领先于世界，但步枪射击的水平正被其他国家赶超，有待提升我国步枪射击的专业水平，而射击动作的稳定性是影响射击运动员成绩的重要因素。具体来说，步枪射击运动员从瞄准到射击的过程中，稳定性是其成功与否的关键原因。而生物力学的研究与应用有助于射击运动水平的提升。生物力学研究的重点是关联医学、生理学的力学问题，属于生物物理学的范畴，即研究力学原理和方式对生物体力学的影响。本文将以女子气步枪射击项目为例，从生物力学的层面深度研究步枪射击运动动作稳定性。

步枪射击运动的典型特点是晃动距离短，最核心的宗旨是射击的准确性，因此对运动员动作的稳定性有超高的要求。射击运动的稳定性不仅仅体现在姿势动作的稳定，也包括心理状态的稳定和技术动作的稳定性。所以，在运动员的训练过程中要注重心理素质和技术动作稳定性的训练。特别是在青少年打基础阶段更要注重其各项稳定性的锻炼，为整体运动成绩的提升奠定坚实的基础。因此要遵循生物力学的原理，探索更加科学的方式，加强步枪射击运动员动作稳定性的训练。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以广东某体育运动学校的10米女子气步枪的4名射击运动员为研究对象，研究其与稳定性相关的各项生物力学指标。

1.2 研究方法

本文利用文献资料法、专家访谈法、录像解析法、数理统计法、测试法等，同时结合运动生物力学原理，对技术动作进行电脑记录。本研究的测试仪器采用SCT MX-02激光瞄准测试仪。

2 结果与分析

2.1 步枪射击运动员心理稳定性分析

研究显示，在步枪的射击中，失误产生的失落感、得高分时的兴奋都会影响运动员的心理稳定性。要想稳定运动员的心理状态，必须在平时的训练中养成运动员一个完整的思路，包括记忆力增强、注意力集中、提升判断力、锻炼意志品质等。注意力的集中要点是在最关键的环节中对自己心情的克制，无论成绩怎样都要管控自己的情绪；增强好的动作过程记忆力的要点，忘记不好的动作过程，大胆地进行技巧的尝试；提升判断力就是对目标判断的准确性，不会因为自己的情绪失去目标。稳定的意志品质是运动员技术动作过程发挥好坏的重要因素，也体现一个运动员的职业素质。平时注重意志品质的锻炼，对步枪射击运动员动作的稳定性具有积极的作用。

2.2 步枪射击运动员重心变化规律分析

（1）保持身体的稳定性是步枪射击运动员实现良好瞄准与击发动作技术的关键，其要点是让身体和枪支融为一个整体，在整体上呈现稳定。在这个步骤中，运动员的重心怎样变化，多半取决于先天的和通过后天自身刻苦训练达到的整个身体稳定性的差异。本文的测试是在X、Y、Z 轴向上运动员重心晃动区域实施分析，数据如表1所示。

注释：（1）XMAX XMIN表示空间坐标系X轴上，重心晃动的最大值和最小值；（2）左右方向设定为x；（3）  代表平均值，标准差设定为SD。

（2）通过表1的数据不难看出，射击运动员在瞄准和击发环节中在X轴上重心的震动范围，其中重心震动范围较大的是运动员A，体现水平方向产生较大的晃动，稳定性稍差。重心震动范围最小的是运动员B，体现出该运动环节水平方向的稳定性。

（3）通过对步枪射击运动员前后方向上重心晃动范围数值大小的分析，运动员A、运动员C在Y轴向上重心晃动范围大于其他运动员，体现出在射击过程中前后方向上身体重心晃动程度很大，所以稳定性在前后方向上较差。

（4）测试结果显示，被测的女子气步枪射击运动员重心在垂直方向上晃动范围没有明显差异，同时比较X、Y轴向上自身晃动较小，在三个轴向上，重心晃动范围最小的是运动员B，体现出在该环节中，运动员B保持最好的稳定性，在今后的训练时，运动员A和运动员C有必要针对水平向上进行稳定性与核心力量的重点训练。

图1是对女子10米气步枪射击运动员在瞄准击发阶段，分别在 X、Y、Z 三个方向上重心晃动轨迹长度的柱狀示意图，从图1不难看出，被测运动员在X、Y 轴向上重心的晃动轨迹长度均大于Z 轴，这说明步枪射击运动员重心在水平方向上重心晃动程度较大，也就是说，稳定性在水平方向上相对于垂直方向要差，建议在今后的训练中，有必要重点提升运动员水平方向上的稳定性。

2.3 步枪射击运动员关节角度分析

（1）数据结果表明，在瞄准击发阶段，女子10 米气步枪射击运动员身体姿态关联主要关节角度，同时也关联技术特征，通过运动员设计过程中身体主要关节角度，分析技术特征，找出更加有助于运动员瞄准击发的身体姿态。在射击的环节中，运动员自然站立时双脚略大于肩宽，保持微微向后的身体上肢姿态，所以运动员的髋关节构成的角度是特定的。测试数据显示，被测运动员左右髋关节角度没有明显的差距，右髋角度小于左髋角度，但是运动员C的左右髋关节角度基本相同。结合运动成绩综合分析，运动员C的整体成绩比较差，所以有必要尝试调通过自身髋关节的调整改善整体的运动技能，实现最终提升运动成绩的目标。

（2）通过对女子10 米气步枪射击运动项目站立的姿势的分析，四位被测运动员的膝关节角度为170°左右，双腿表现为直立的状态，基于运动员的站位是前后开立，并且是重心稍显偏后，那么影响身体稳定性的会是运动员膝关节角度。

（3）通过对运动员左右肩关节的数据测定，四位被测运动员的右关节角度显著大于左关节角度，其角度差大约为 25°，进行瞄准击发时，左臂是持枪臂，与躯干贴的比较紧，会让身体更稳定，因此，越小的左肩关节的角度，就说明左臂与躯干贴的越近，身体的稳定性就越好。

（4）通过分析女子10米气步枪运动员在射击过程中肘关节的角度，右肘关节的角度显著大于整个左肘关节的角度，基于运动员射击姿势时左右肘关节角度越小，左臂与躯干贴的就越近，身体的稳定性就好。

2.4 射击技术动作特点分析

通过测试的结果显示，步枪运动员的动作会形成潜意识下的自然的运动，也就是运动化。可以考虑将一部分精力分散到射击的其他环节上。尤其在比赛过程中，运动员机体和精神都很興奋，在此基础上能够在自身力量、瞄准、瞄区，保持平衡的前提下自觉地保持良好的心态，减低了某些身体技能能量的消耗，确保大脑皮层有效完成兴奋与抑制的转换，动作的精准度得以提高，更有助于后续的待发练习和实弹射击练习。运动员的技术确立后，就会形成潜意识的食指扣动扳机的动作，也就是自动化的动作。具体来说，在扣动扳机环节能够分出部分精力集中到其他环节上。尤其在比赛过程中，运动员都会产生机体和精神的不同程度兴奋，如果处理不好，会影响瞄准和击发的不协调，造成混乱的动作程序。

2.5 步枪射击运动肌肉工作稳定性分析

本文在测试研究女子10米气步枪射击运动过程中，关于该运动的稳定性、一致性和规律性都是必须具备的 运动技能，另外，赛场上最主要的制胜因素就是运动员的自身控制能力、抗干扰能力以及临场发挥的能力等。在该项目的比赛中，运动员参赛的时间比较长，针对强切的单一技术动作，必须要求运动员在训练以及参赛过程中精神的高度集中，因此，影响射击运动员成绩发挥的因素有诸多种。简单地从技术动作层面分析，基于步枪射击运动中瞄准击发动作的稳定性、一致性、规律性的要求，在射击的环节中，主要小肌肉群用力地彼此协调、互相配合会有效提升射击的精准度，对步枪射击运动员技术水平正常发挥和超常发挥都作用明显。

2.6 步枪射击瞄准时间分析

（1）因为在女子10米气步枪射击比赛中，规定为60发的资格，因此本研究所采集的数据为60发的射击动作，并将这些数据进行分组，进行瞄准时间的统计，具体来说，包括前10发、中间的20-30发、最后的10发的统计，以此了解肌体疲劳的规律和对运动员瞄准时间变化的掌握。通过对运动员射击过程中前10发瞄准时间的统计，最短的射击瞄准时间为2.1s，最长的为9.6s，射击运动员整体的标准时间很短，考虑到女子步枪比赛追求的目标是精准度而不是速度，因此，会拉长瞄准时间。但在我国实际的训练过程中，教练员注重让运动员在“第一稳定期”时进行击发，力求取得高环数。通过对20-30发瞄准时间的数据统计，运动员的瞄准时间要长于前10发，在这个过程中，达到了12.8s的瞄准时间最大值，但通过对比发现，运动员A的瞄准时间与前10发比较变化微小，表明稳定的射击瞄准时间。通过对最后10发的射击瞄准时间的统计不难看出，女子气步枪运动员瞄准时间最短的是5.3s，最长的为17.8s，与前10发瞄准时间比较，增加了时长，这体现出步枪射击运动员比赛过程中，后期的身体疲劳可以造成瞄准时间的增加，会不同程度影响射击的成绩。

（2）测试结果显示，不能单纯地通过运动员瞄准时间的长短，进行运动技能好坏的判断，而是要结合命中的环数进行分析。从本研究的测试不难看出，被测的四位女子气步枪运动员的瞄准时间大约为7-8s，针对教练员提出的要做到在“第一稳定期”进行击发的要求，环数最高、瞄准时间最短的是运动员A，所以，在以后的步枪射击练习中，关键点是缩短瞄准时间，因为瞄准时间越长对运动员身体的稳定性和一致性要求就越高。

2.7 步枪射击轨道速度分析

在步枪射击运动中，都是本着提升运动员射击精准度的宗旨进行训练、模拟和测试。本研究通过激光瞄准测试分析仪对运动员瞄准击发动作进行实时监测，能够获取瞄准轨迹的速度，也能够得到围绕平均瞄准点射击时内10环的射击比率值。通过对女子10米气步枪运动员射击轨迹速度和射击比率的分析，以及通过统计4名研究对象60发的环数，结果显示出运动员A不仅在环数上比其他三名运动员高，而且射击比率也很高。

2.8 射击运动过程中肌肉振幅比较分析

我们通常是将物体移动中最大的移动距离称其为振幅，也可以是判定运动物体位移大小和振动幅度的标准。肌肉振幅通常是指在表面肌电测试中关键用力肌信号变化幅度的大小，也可以理解为在特殊的运动环节中，某块肌肉最大肌电信号与最小肌电信号产生的差值。肌肉振幅的大小左右肌肉变化幅度大小，也就是肌肉稳定的比较差异。本研究通过运动员A在射击前3秒肌肉振幅的比较，然后全面分析各个阶段肌肉振幅的差异性，可以确定，运动员A在射击击发前3秒时，左侧斜方肌在发射的前1秒比起发射的前2秒，肌肉振幅存在明显的差异性。运动员在发射的前1秒肌肉振幅比起发射的前3秒，变化幅度很大的是左侧斜方肌，表现为很差的稳定性。通过对被测运动员C发射前3秒肌肉振幅的比较分析，右侧股二头肌在发射前3秒与发射前1秒比较，肌肉振幅的差异性明显，所以运动员C在射击的发射前3秒，右侧股二头肌的肌肉比其他肌肉变化幅度相对大。

3 结论

本文研究通过对广东某体育运动学校的10米女子气步枪的4名射击运动员进行多方面综合测试分析，主要针对心理、肌肉稳定性以及瞄准击发阶段的技术稳定性实施深度研究，通过测试得出的各项数据，为步枪射击运动技术提升以及今后的训练提供数据支撑，以实现射击技术动作优化的目标。第一，心理稳定性方面，注意力集中、判断力准确、意志品质的训练主要表现在个人的意志力方面，从运动学的层面表现的核心就是精神上的完全放松，对整体的稳定性影响重大。第二，在步枪射击运动中，运动员肌肉稳定性以及良好的协调能力，是步枪运动员成绩稳定的关键；通常成绩不佳的运动员各个肌肉的振幅、贡献率、积分肌电会表现很大的波动。第三，步枪射击运动员在射击瞄准时，如果表现相对稳定的状态，取得的运动成绩就比较稳定。测试显示，运动员很少能做到在瞄准时间的“第一稳定期”击发，而拉长瞄准时间，肌肉的协调性和整个身体的稳定性就下降，错过了取得好成绩的最佳时机。

（作者单位：深圳市体育运动学校）