劉劍榮
(西南交通大學(xué)體育部,四川 成都 610013)
踝關(guān)節(jié)訓(xùn)練的優(yōu)化組合模式及其動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)分析
劉劍榮
(西南交通大學(xué)體育部,四川 成都 610013)
對田徑中跳躍項(xiàng)目踝關(guān)節(jié)的速度和力量訓(xùn)練歷來是個難以解決的難題。本研究通過實(shí)驗(yàn)組和對照組運(yùn)動員訓(xùn)踝的對比訓(xùn)練實(shí)施,運(yùn)用運(yùn)動訓(xùn)練學(xué)、生物力學(xué)、生理學(xué)的有關(guān)原理對訓(xùn)練前后的結(jié)果進(jìn)行科學(xué)、定量的對比分析,探求出四個優(yōu)化組合訓(xùn)踝方法和手段:最大負(fù)荷和極限速度相結(jié)合法,輕負(fù)荷的專項(xiàng)練習(xí)法,加長性收縮訓(xùn)練法,極度用力法,比傳統(tǒng)的訓(xùn)踝方法更能達(dá)到訓(xùn)踝的理想績效,有效地解決了訓(xùn)踝難題。
對比訓(xùn)練;定量分析;傳統(tǒng)訓(xùn)踝方法;優(yōu)化組合
按解剖學(xué)觀點(diǎn),踝關(guān)節(jié)是人體“六大關(guān)節(jié)”之一,雖然在下肢三大關(guān)節(jié)中最小,但是其工作能力并不弱,特別在跳躍項(xiàng)目起跳過程的蹬伸階段,它的強(qiáng)弱直接決定完成動作時支撐的穩(wěn)定性,決定上位環(huán)節(jié)作用的效率,影響踝蹬伸的時間。如果踝關(guān)節(jié)各方面的素質(zhì)好,它可“提前”參與“工作”[1],從而縮短完成工作的時間,提高動作速度。在田徑跳躍項(xiàng)目中踝關(guān)節(jié)的重要性歷來被重視,訓(xùn)練的方法和手段也不少。如訓(xùn)練踝關(guān)節(jié)的力量,常采用的是負(fù)重起踵、負(fù)重背屈和負(fù)重跳等,這些手段加強(qiáng)了踝關(guān)節(jié)肌肉力量和踝關(guān)節(jié)韌帶的牢固性,但也使踝的柔韌性減弱,活動幅度減少,雖有大力量,卻有發(fā)不出來的感覺;而在踝關(guān)節(jié)的速度訓(xùn)練方面常采用負(fù)重跳;在彈力的訓(xùn)練上常采用各種跳躍練習(xí)來提高踝的彈跳力,如跳臺階、跨步跳、多級跳、蛙跳和跳深等,用這些方法訓(xùn)練后,下肢其他關(guān)節(jié)和大肌群力量增強(qiáng)效果明顯,但對踝的作用相對不顯著,踝關(guān)節(jié)在實(shí)際運(yùn)動中反而顯得“有點(diǎn)疲軟”,踝總有“吃不飽”的感覺,而下肢其他肌群卻訓(xùn)練已超量了[2]。而現(xiàn)代跳高、跳遠(yuǎn)技術(shù)特點(diǎn)和未末發(fā)展的趨勢是突出以速度為核心,達(dá)到速度和力量的完美結(jié)合,要求助跑和起跳自然流暢,不應(yīng)有明顯的脫節(jié)、停頓[3]。這就要求踝關(guān)節(jié)具有更高的綜合素質(zhì),踝蹬伸不但要有力量,還要有速度,達(dá)到理想的踝蹬伸效果,因此,有必要更加重視踝關(guān)節(jié)的訓(xùn)練研究。
訓(xùn)練研究對象是田徑專業(yè)男生26人(見表1),訓(xùn)練前將該班隨機(jī)分成人數(shù)均等的實(shí)驗(yàn)組和對照組,并測試有關(guān)運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)指標(biāo),對兩組的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,經(jīng)過T檢驗(yàn),兩組無顯著性差異(見表四);訓(xùn)練三個月后再對兩組進(jìn)行生物力學(xué)指標(biāo)及運(yùn)動學(xué)指標(biāo)測定,對數(shù)據(jù)定量分析。
表1 分組后兩個組的基本情況
2.1 測試儀器及設(shè)備
瑞士KISTLER測力系統(tǒng)、愛捷運(yùn)動圖像分析系統(tǒng)、OLYMPUS攝像機(jī)、電子秒表、木夾板、標(biāo)志板、皮尺、橡皮條。
2.2 運(yùn)動學(xué)參數(shù)的測定
高度和遠(yuǎn)度用精確度為0.01厘米的鋼尺測量,時間用電子秒表測讀,踝的跖曲和背曲角度用OLYMPUS攝像機(jī)攝像,然后通過愛捷運(yùn)動圖像分析系統(tǒng)得到。
2.3 運(yùn)動生物力學(xué)參數(shù)的獲得
(1)雙踝垂直向上縱跳的設(shè)計(jì)。
測試者雙膝用木夾前后固定,身體正直自然站立于三維測力臺上,雙臂伸直上舉,手持一粉筆在標(biāo)志板上畫一初始高度,聽口令后,雙踝關(guān)節(jié)用力向上跳起,同時,手在標(biāo)志板上用粉筆畫上該次縱跳高度,微機(jī)同時描述出該次三維方向的雙踝垂直向上縱跳踝發(fā)力的三維曲線圖,并顯示出最大力及最小力的大小,每人該動作共測試三次;
(2)雙踝發(fā)力向前跳的設(shè)計(jì)。
同雙踝發(fā)力垂直縱跳一樣,不同是雙手背于體后,用力向前跳,記下每次所跳遠(yuǎn)度,同時,三維測力臺記錄三個方向的踝用力的曲線及最大力和最小力的值;
(3)起跳腿踝發(fā)力垂直向上縱跳的設(shè)計(jì)。
同雙踝垂直向上縱跳的設(shè)計(jì)一樣,不同的是雙手背于體后,擺動腿離開測力臺,但不允許擺動,聽令后,起跳腿垂直縱跳;
(4)起跳腿用力向前縱跳動作的設(shè)計(jì)。
同起跳腿踝發(fā)力垂直向上縱跳的設(shè)計(jì)一樣,不同的是起跳腿用力向前跳。
3.1 實(shí)驗(yàn)組的訓(xùn)練方法、手段的最優(yōu)化組合
實(shí)驗(yàn)組的訓(xùn)練負(fù)荷參照訓(xùn)練前已測試的踝蹬伸的動力學(xué)指標(biāo),通過幾次測試安排后,踝的負(fù)杠鈴重量、縱跳高度、遠(yuǎn)度、次數(shù)、組數(shù)、跖、背屈度的安排、時間的限制,都符合訓(xùn)練者的實(shí)際需要,并在訓(xùn)練中不斷調(diào)整(見表2)。
3.1.1 最大負(fù)荷和極限速度相結(jié)合法
①肩負(fù)杠鈴60kg-80kg,雙踝垂直向上跳起,5-10次,放下杠鈴,雙手背于體后,緊接向上跳起,高度20cm-30cm、10-15次,6-10秒,三組,組間歇3分鐘;
②肩負(fù)杠鈴60kg-80kg,雙踝向前跳,5-10次,放下杠鈴,雙手背于體后,緊接向前跳,遠(yuǎn)度55cm-85cm、10-15次,10-15秒,三組,組間歇3分鐘;
此方法設(shè)計(jì)的60kg至80kg之間的重量,在此負(fù)荷下訓(xùn)練,增加了踝運(yùn)動肌纖維的募集,踝蹬伸在規(guī)定的時間內(nèi)達(dá)到縱跳高度、遠(yuǎn)度要求。
表2 實(shí)驗(yàn)組訓(xùn)練量和強(qiáng)度測試
續(xù)表2
3.1.2 輕負(fù)荷的專項(xiàng)訓(xùn)練法
①肩負(fù)杠鈴20kg-40kg,雙踝垂直向上跳,高度15cm-25cm,6-10秒,或雙踝前跳,遠(yuǎn)度35cm-60cm, 10-15次,8-12秒,三組,組間歇3分鐘;
②肩負(fù)杠鈴20kg,跑3-5步,起跳腿踝上跳或前跳,高度40cm-50cm,遠(yuǎn)度120cm-180cm,10-15組,組間歇10秒;
此項(xiàng)訓(xùn)練重點(diǎn)是發(fā)展踝肌肉收縮的力量和收縮速度,使踝蹬伸力和速度同時協(xié)調(diào)發(fā)展,用踝最大負(fù)荷的40-50%的量訓(xùn)練,如果縱跳高度或前跳遠(yuǎn)度過多超過設(shè)計(jì)的要求,說明大關(guān)節(jié)參與運(yùn)動,如果達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求,說明踝蹬伸有意放慢或蹬伸不充分,則在限制的時間內(nèi)完不成任務(wù)。
3.1.3 加長性收縮訓(xùn)練法
①雙手背于體后,從40cm-70cm的臺下跳下,緊接雙踝垂直向上跳起,高度20cm-30cm,10次,組間歇2分鐘;
雙手背于體后,從40cm-70cm的臺上跳下,緊接著起跳腿踝垂直向上跳起,高度15cm-25cm,10次,三組,組間歇2分鐘;
②雙手背于體后,雙踝發(fā)力前跳,30cm,8-12步完成,三組,組間歇3分鐘;
雙手背于體后,起跳腿踝前跳,30cm,12-14步完成,三組,組間歇3分鐘。
此方法目的是踝肌肉在離心收縮下,緊接進(jìn)行向心收縮,重點(diǎn)是利用退讓收縮產(chǎn)生的肌彈性勢能,進(jìn)行主動收縮跳起,達(dá)到要求的高度、遠(yuǎn)度及規(guī)定的步數(shù),這樣迫使踝活動幅度增大,充分發(fā)揮踝本身的肌力及速度。
3.1.4 極度用力法
①雙腳站立于高臺階邊緣,肩負(fù)30kg-40kg重的杠鈴,用極限幅度上提下壓踵15-30秒,跖屈30°-35°,背屈15°-20°三組,組間歇4分鐘;
②雙方背于體后,從40cm-70cm的臺階上跳下,接著向上起踵至極限(足趾不離地)15-20次,跖屈35 °-45°三組,組間歇2分鐘。
此方法的重點(diǎn)要求踝關(guān)節(jié)上下活動的幅度大和踝肌肉極度用力,提高踝肌肉、肌腱的韌性和拉伸幅度。
3.2 對照組的訓(xùn)練方法、手段
對照組訓(xùn)練方法與手段選自田徑教材,也是教練員、教師普遍認(rèn)可和習(xí)慣沿用的傳統(tǒng)訓(xùn)練形式和要求,其訓(xùn)練量和要求完全是符合對照組13人的實(shí)際能力(見表3)。
3.2.1 負(fù)重訓(xùn)練
①負(fù)重起踵:肩負(fù)杠鈴60kg-80kg,15-20次,3組,組間歇3分鐘;
負(fù)重深蹲:肩負(fù)杠鈴60kg-80kg,15-25次,3組,組間歇3分鐘;
②肩負(fù)杠鈴40kg-80kg,向上跳10-20次,3組,向前跳10-20次,3組歇3分鐘組間。
3.2.2 各種跳躍練習(xí)
①跨步跳:30m-40m,3組,組間歇3分鐘;②原地縱跳:10-15次,3組,組間歇3分鐘;③后蹬跑:30m-50m,3組,組間歇3分鐘。
3.2.3 跳深法
①從40cm-70cm高臺上跳下,接著向上跳起,15-20次,組間歇3分鐘;
②從40cm-60cm高臺上跳下,接著向前跳,15-20次,組間歇3分鐘。
訓(xùn)練時間安排:
實(shí)驗(yàn)組和對照組訓(xùn)練時間相同,都是十四周,每周三次,每次30分鐘,每次訓(xùn)練的安排均在專修課前的準(zhǔn)備活動之后。
訓(xùn)練方法、手段實(shí)施中的要求:
運(yùn)動訓(xùn)練應(yīng)遵循運(yùn)動訓(xùn)練原則,一次課的訓(xùn)練可采用一種訓(xùn)練方法,也可從四種訓(xùn)練方法中選出兩種或幾種手段進(jìn)行訓(xùn)練。
表3 對照組訓(xùn)練量和強(qiáng)度測試
經(jīng)過訓(xùn)練,兩組踝蹬伸最大力、正壓力沖量、騰起速度都有提高,蹬伸時間相對有所延長。但實(shí)驗(yàn)組與訓(xùn)練前比,實(shí)驗(yàn)組提高明顯,經(jīng)T檢驗(yàn),兩組存在顯著性差異,特別是實(shí)驗(yàn)組踝蹬伸的沖量比對照組有明顯增長。從表4看,雙踝縱跳沖量,實(shí)驗(yàn)組平均值是192.7±9.42牛頓秒,對照組是173.8±8.62牛頓秒,兩組差異顯著;再看雙踝前跳沖量,實(shí)驗(yàn)組是208.2± 9.62牛頓秒,對照組是191.79±8.62牛頓秒,兩者也存在顯著性差異;而從決定跳躍高度、遠(yuǎn)度的主要因素速度看,雙踝縱跳騰起速度,實(shí)驗(yàn)組是2.03±0.176米/秒,對照組1.72±0.107米/秒,兩者差異明顯。反映在縱跳高度成績上,實(shí)驗(yàn)組平均高度為18.97±4.67厘米,對照組16.84±4.23厘米,實(shí)驗(yàn)組的平均高度優(yōu)于對照組。同時,雙踝前跳的速度,實(shí)驗(yàn)組是2.15± 0.267米/秒,比對照比組的1.99±0.12米/秒,提高明顯。從實(shí)驗(yàn)前跳遠(yuǎn)度看,實(shí)驗(yàn)組是66.32±10.04厘米,對照組是62.54±8.16厘米,實(shí)驗(yàn)組成績好。從表4來看,起跳腿踝蹬伸的有關(guān)素質(zhì)也反映出,訓(xùn)練后,實(shí)驗(yàn)組的訓(xùn)練效果比對照組都較理想。
5.1 最大負(fù)荷和極限速度相結(jié)合法
跳高、跳遠(yuǎn)項(xiàng)目的蹬伸是一個爆發(fā)用力的過程,爆發(fā)力的產(chǎn)生不僅需要有盡可能多的肌纖維參加工作,同時,還需要這些參加工作的肌纖維收縮得更加迅速,更加同步,要保證這一點(diǎn),應(yīng)給中樞神經(jīng)系統(tǒng)一定量和時間的刺激,使支配肌肉運(yùn)動的大腦皮質(zhì)運(yùn)動中樞發(fā)放適宜而集中的高頻沖動。用最大負(fù)荷進(jìn)行力量訓(xùn)練,提高了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性,使神經(jīng)一肌肉間形成適宜的相互關(guān)系,運(yùn)動單位處于高水平的募集和最大限度的激活,為肌肉的最大最快發(fā)力準(zhǔn)備了條件,雖然此時的力量練習(xí)沒有表現(xiàn)出較快的動作速度,但緊接的速度練習(xí),可把力量練習(xí)產(chǎn)生的強(qiáng)大“肌力貯備”轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺焖俣取钡乃俣染毩?xí)[4],使人體獲得一般練習(xí)無法達(dá)到的發(fā)力速度,而且這種力量和速度相結(jié)合的動力性練習(xí),可提高肌纖維同步工作與工作肌肉的協(xié)調(diào)性,并可使原運(yùn)動肌和對抗肌肉很好地互相作用[5]。實(shí)驗(yàn)組踝采用60kg-80kg的負(fù)重訓(xùn)練,刺激了運(yùn)動神經(jīng)系統(tǒng)的興奮,加強(qiáng)神經(jīng)肌肉的連接,緊接著踝在無負(fù)荷狀態(tài)下的速度練習(xí),并出現(xiàn)“超快現(xiàn)象”。而如果單純采用負(fù)重練習(xí),沒有與快速練習(xí)結(jié)合起來,必將使肌肉收縮力動作的潛伏期延長,收縮幅度減小,長期下去收縮速度下降,肌肉顯得緊張,僵硬失調(diào),柔韌性減退,反而發(fā)不出最大力。對照組只是單純采用力量訓(xùn)練,沒有和速度練習(xí)很好的結(jié)合起來,這種力在實(shí)際的技術(shù)動作中是不會很好體現(xiàn)出來,達(dá)不到實(shí)際效果(見表4)。
表4 訓(xùn)練前、后兩組有關(guān)踝的素質(zhì)對比
續(xù)表4
5.2 輕負(fù)荷的專項(xiàng)練習(xí)法
跳躍項(xiàng)目需要的是爆發(fā)力(F.V),需要的是力(F)速度(V)的合理匹配,求得最大功率(P=FV)[6],單純的最大力或最大速度不可能達(dá)到最大的功率。希爾方程認(rèn)為,實(shí)際功率最大值大約只有理想的十分之一,隨著載荷的增大,肌肉的收縮速度隨之減少,當(dāng)處于三分之一最大收縮力與速度位置時,功率最大[7]。而一般采用最大力的40-50%的負(fù)荷訓(xùn)練,練習(xí)動作與踝蹬伸專項(xiàng)動作結(jié)構(gòu)一致,可使肌肉收縮力、速度同時發(fā)展。跳躍項(xiàng)目的踏跳腿同時承受人體本身的重力及慣性力,實(shí)驗(yàn)組采用輕負(fù)荷的專項(xiàng)練習(xí)法,對踝來說,力和速度可以得到同時發(fā)展,處于最合適的水平,并與踏跳技術(shù)相結(jié)合練習(xí),在專項(xiàng)中得到體現(xiàn),使踝蹬伸具備理想功率的條件。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,實(shí)驗(yàn)組縱跳沖量,訓(xùn)練后達(dá)到192.7±9.42牛頓秒,訓(xùn)練前是170. 9±7.21牛頓秒;起跳腿踝縱跳沖量,實(shí)驗(yàn)組由186.7± 6.54牛頓秒到196.2±9.78牛頓秒,兩組數(shù)據(jù)變化差異大。對照組單純采用各種跳躍練習(xí)訓(xùn)練,沒有與踏跳技術(shù)結(jié)合起來,這種訓(xùn)練形式下,形成神經(jīng)肌肉的一系列聯(lián)系與踏跳動作實(shí)際要求的不是十分吻合,訓(xùn)練效果不理想。從表4可知,對照組的有關(guān)踝的沖量值3個月訓(xùn)練后沒有明顯改變。
5.3 加長性收縮訓(xùn)練法
跳躍項(xiàng)目的起跳過程不是一個力的瞬時過程,而是一個變力,是力隨時間的累積效應(yīng)[8],累積效果好,向上動量大,則運(yùn)動員騰空的初速度也大,在起跳技術(shù)合理的條件下,給踝一定的蹬伸時間,充分伸展踝關(guān)節(jié),增大其活動幅度,可達(dá)到好的起跳效果;同時,可提高起跳前人體重心的初始高度和騰起角。加長性收縮訓(xùn)練法的各種練習(xí),就在于給踝肌肉兩個方面的神經(jīng)沖動,第一個沖動是人體有意識的引起踝肌肉收縮蹬伸,第二個沖動是在踝肌肉的被拉長狀態(tài)下,牽拉肌纖維中的接受器,接受器發(fā)出沖動,沖動達(dá)到脊髓再傳向肌肉引起踝肌肉收縮(即牽張反射過程),兩個沖動同時作用,伸展踝的活動幅度,發(fā)揮踝的力量,使踝充分蹬伸,追求快速度起跳。實(shí)驗(yàn)組訓(xùn)練后,正壓力的沖量效果理想,不但蹬伸時間延長,最大力也提高了,說明不是故意拖延起跳,是符合起跳技術(shù)要求的。對照組也采用了跳深的練習(xí),但由于指導(dǎo)思想上有誤區(qū),過分強(qiáng)調(diào)快速,而不太注重沖量的累積效應(yīng),這樣身體重心過早超過起跳腳的垂面,無法做出使身體騰空所需要的足夠垂直分速度的動作,不利于遠(yuǎn)度、高度成績。實(shí)驗(yàn)組與對照組的上述差別可以從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的運(yùn)動學(xué)參數(shù)體現(xiàn),實(shí)驗(yàn)組訓(xùn)練前后,雙踝縱跳高度和前跳遠(yuǎn)度都有明顯變化,高度從16.07±1.47厘米到18.97±4.67厘米,遠(yuǎn)度從61.71±9.15厘米到66.32±10.04厘米,兩者變化顯著;而對照組,高度成績訓(xùn)練前是16.1±50厘米,訓(xùn)練后16.84±1.42厘米,遠(yuǎn)度從61.4±7.47厘米到62.54±5.16厘米,兩者的變化都不如實(shí)驗(yàn)組成績理想。
5.4 極度用力法
踏跳主要是緩沖和蹬伸兩個過程,緩沖時由于重力和慣性力作用,控踝肌群作退讓收縮(離心收縮),肌肉被迫拉長,蹬伸時,肌肉收縮(向心收縮)肌肉縮短[9]。整個踏跳的過程,控踝肌群產(chǎn)生一個伸縮周期,這要求控踝肌群具有良好伸縮性(柔韌性)。用極度用力法訓(xùn)踝符合踝蹬伸肌肉運(yùn)動結(jié)構(gòu)要求,最大幅度的快速用力上下運(yùn)動,并至極限數(shù)量的重復(fù),直至參加訓(xùn)練的肌群再也不能進(jìn)行收縮,需要從大腦皮層發(fā)出補(bǔ)充的神經(jīng)沖動去激發(fā)新的運(yùn)動單位,把踝的每塊運(yùn)動肌充分調(diào)動起來,這樣,提高了踝的柔韌性和靈活性,增加了力的作用范圍與時間,增強(qiáng)了踝肌肉的伸縮性,同時能使肌肉協(xié)調(diào)性得到改善,從而減少肌肉阻力和增大肌肉合力(肌肉的同步性)。從實(shí)驗(yàn)組訓(xùn)練前后的踝蹬伸時間可以說明,訓(xùn)練前實(shí)驗(yàn)組起跳腿踝縱跳蹬伸時間0.1±0.01秒,訓(xùn)練后為0.17±0.07秒,有明顯的延長,再看起跳腿前跳蹬伸時間,從0.17±0.02秒到0.20±0.014秒,可知訓(xùn)練后,實(shí)驗(yàn)組的運(yùn)動員起跳時踝沖量的累積效應(yīng)較好,與踝起跳的技術(shù)要求相適應(yīng),同時肌肉長度的增加,對加快收縮速度也有較大影響,并且,由于伸膝作用,使腓腸肌被拉長,增大了踝跖屈效果。
(1)用最大負(fù)荷和極限速度相結(jié)合訓(xùn)踝,可使控踝肌纖維驀集更多和收縮速度更快,提高踝蹬伸力和蹬伸速度;
(2)用輕負(fù)荷的專項(xiàng)練習(xí)法訓(xùn)練,是與踝在跳躍項(xiàng)目中踝蹬伸技術(shù)要求相一致的,有較強(qiáng)的針對性、實(shí)用性;
(3)加長性收縮訓(xùn)練可達(dá)到踝蹬伸的理想功率,從而提高運(yùn)動成績;
(4)極度用力法可加強(qiáng)控踝肌群的伸展性,提高踝關(guān)節(jié)的柔韌性和靈活性;
(5)優(yōu)化組合模式為踝關(guān)節(jié)的訓(xùn)練提供了一種很好的訓(xùn)練方法和手段,具有實(shí)用性和可操作性。
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LIU Jian-Rong
(Southwest Jiaotong University,Chengdu Sichuan,610013)
The speed and strength training of the ankle in jumping events in track and field has always been a difficult problem to solve.Based on the contrast between the athletes in the experimental group and the control group in their ankle training,the paper conducts a scientific and quantitative analysis to explore the four approaches of optimum combination of ankle training:the combination ofmaximum load and limiting speed,light load special practicemethod,the prolonged contraction trainingmethod and the extreme forcemethod can bring aboutmore desirable performance than the traditionalmethods of ankle training,which has effectively solved the ankle training problem.
comparative training;quantitative analysis;traditional ankle trainingmethod;optimum combination
G804.6
:A
:1001-9154(2014)08-0083-06
G804.6
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:1001-9154(2014)08-0083-06
劉劍榮(1966-),男,湖南人,副教授,博士,留美學(xué)者,研究方向:訓(xùn)練學(xué)、管理學(xué)。
2014-03-14