曾盛譽　趙小平　周文

摘 要：排球跨步墊球及以其為基礎的各種低姿勢墊球是排球比賽過程中使用頻率較高的墊球技術動作。本文采用文獻資料法、專家訪談法、實驗法、數理統(tǒng)計法、理論分析法等方法，利用三維高清攝影圖像解析技術，運用生物力學原理和方法，對排球跨步墊球技術進行測試和分析，尋求跨步墊球動作各環(huán)節(jié)運動的規(guī)律和特征，并在此基礎上再進行解剖學、運動學和力學原理綜合分析，對受試者動作技術做出診斷、分析與評價，豐富排球教學理論，補充和完善排球墊球的生物力學研究，旨在為排球技術評價、教學與訓練提供理論參考，促進我國排球技術水平提高和排球運動的發(fā)展。

關鍵詞：排球；跨步墊球；運動學分析

一、前言

向前或向側跨一步墊球的動作叫跨步墊球。跨步墊球是當來球離身體前方或斜前方較遠而低，隊員來不及移動正對球時采用，在接發(fā)球和防守中運用較多，它又是各種低姿墊球動作的基礎?，F代排球教材對跨步墊球的概述、對動作技術的路線方向進行一個大體的概括，缺乏對其技術動作科學化的描寫和分析，導致在現實教學中，教學標準不統(tǒng)一，教學效果也不是很理想。本文采用三維高速攝影解析技術對跨步墊球技術特點進行分析研究，旨在探尋跨步墊球技術的動作結構特征，豐富和完善排球技術教學和教材理論，給動作技術教學、訓練、評價、診斷提供客觀的理論依據。

從目前國內外學者的研究現狀來看，現有的對于排球跨步墊球技術的研究有了一定的探索和成果，但是從現實情況來看，還有很多的問題和不足。排球跨步墊球是排球墊球中的基本技術動作，大力加強排球技術動作的研究力度，推動排球技術水平的提高勢在必然。本文將利用三維高速攝影圖像解析技術，運用生物力學原理和方法，對排球跨步墊球技術進行測試和分析，尋求跨步墊球動作各環(huán)節(jié)運動的規(guī)律和特征，并在此基礎上進行解剖學、運動學和動力學的綜合分析，對受試者動作技術做出診斷、分析與評價，豐富排球教學理論，補充和完善排球墊球的生物力學研究，旨在為排球技術評價、教學與訓練提供理論參考，促進我國排球技術水平提高和排球運動的發(fā)展。

二、研究對象與方法

1.研究對象

研究對象為湖南師范大學男子排球隊的3名主力運動員和女子排球隊的1名主力運動員，共計4名優(yōu)秀大學生排球運動員（運動員基本情況見表2-1）。研究內容為排球跨步墊球技術。

2.研究方法

本課題的研究方法主要采用實驗法，運用三維高清攝像解析系統(tǒng)對優(yōu)秀排球運動員的排球跨步墊球技術進行運動學的研究。

（1）文獻資料法。通過人工及網絡搜索，查閱了中國期刊全文數據庫里面近二十年來關于排球墊球技術運動生物力學及相關研究的文獻資料，以及其它期刊中相關論文和著作。對排球技術的研究情況和生物力學的研究進展，有了較全面的了解，并形成了文獻綜述，為本研究打下了堅實的理論基礎。

（2）專家訪談法。咨詢有關的運動生物力學研究專家和教師，向其請教論文實驗方法、設計及數據處理和分析等方面的問題。

（3）實驗法。采用三維高清攝影圖像解析技術，對運動員技術動作的結構特征進行拍攝并后期進行分析。

（4）數理統(tǒng)計法。利用QToolS軟件和Excel軟件對獲得的數據指標進行計算和統(tǒng)計。

3.測試程序

模擬比賽情況，受試者進行充分的準備活動后，按實驗要求，在專家的指導下在測試范圍內作跨步墊球動作，每名測試對象完成兩次跨步墊球，按規(guī)范標準進行拍攝（以右側跨步動作為例）。由現場專家選定效果較好、技術較規(guī)范的兩名運動員的跨步墊球動作為分析對象，然后計算數據的平均值。

4.測試方法

采用三維定點攝像的方法，用兩部高清攝影機，對實驗測試對象的跨步墊球技術進行三維定點拍攝，運用相應的解析系統(tǒng)對其動作技術進行解析，得出測試指標參數。一部置于運動員的右側，一部置于運動員的前方，兩部攝像機主光軸約成 90度，拍攝頻率為50Hz。高清錄像拍攝，頻率25幀/秒，經奇偶場分離后頻率相當于50場/秒。采用2臺sony FX-2000E高清攝像機拍攝視頻。

標定框架采用國家體一育總局體育科學研究所的PEAK輻射式三維標定框架，標定精度高。選擇被分析的動作時，選擇的整個動作位于框架標定范圍內。

使用SIMI motion視頻解析系統(tǒng)對技術動作進行解析，采用扎齊奧爾斯基人體模型，人體模型取系統(tǒng)軟件自帶的人體模型，分析數據包括身體重心、軀干、各關節(jié)點位移速度以及各關節(jié)和軀干的角度和各時段的時間等數據，所得數據采用數字化濾波法進行平滑處理，截斷頻率為10，用EXCEL 2000對視訊系統(tǒng)得到的數據進行坐標轉換，計算得到運動學數據，并編輯公式計算人體基本平面方程系數以及關節(jié)點在各個平面的投影坐標，再用Q-Tools計算關節(jié)角度。用Origin7.0做三維坐標圖。對解析出的數據進行對比分析與研究，并做參數間的相關分析，運用相關參數數據描述動作過程，建立整個動作結構相關環(huán)節(jié)間夾角、角速度、角加速度、速度、身體重心等量化指標和參數，揭示動作過程的運動學特點和規(guī)律。

三、動作階段的劃分

動作階段劃分是研究技術動作的重要環(huán)節(jié)。排球運動員跨步墊球技術是由準備姿勢、跨步、墊球、隨后動作四個環(huán)節(jié)組成，而對擊球效果起決定作用的是跨步和墊球兩個環(huán)節(jié)。為了確定動作結構和時相劃分方便，本文首先確定了不同動作階段的臨界點，它可表征各動作階段基本力學特征與動作質量。我們依照排球跨步墊球動作的順序把跨步墊球動作分為跨步階段、擊球階段、隨后階段。

1.跨步階段

準備姿勢→跨步結束。該階段對應的時間為1.4s-3.3s。

2.擊球階段

跨步結束→擊球瞬間。該階段對應的時間為3.3s-4.1s。

3.隨后階段

擊球瞬間→擊球結束。該階段對應的時間為4.1s-5.2s。

四、研究結果與分析

1.排球跨步墊球技術上肢各環(huán)節(jié)運動學分析

（1）肩關節(jié)的角度特征。由圖1可看出兩肩關節(jié)在擊球過程中的角度隨時間的變化，說明運動員左右肩關節(jié)角度在跨步墊球各個階段都非常接近。左右肩關節(jié)角在整個擊球過程中變化的趨勢是一致的，而且兩條曲線幾乎重合。在跨步階段，兩手臂合攏同時向前下方運動，插入球的底部，為擊球做好準備，此階段兩肩關節(jié)角變化不大。在擊球階段，雙臂上抬同時雙腳蹬地帶動身體平穩(wěn)向上運動迎擊來球，兩肩關節(jié)角處于不斷增大過程中。當擊中球后，兩肩則保持擊球時的角度，主要由下肢帶動上體運動完成擊球后的隨后動作。

（2）肘關節(jié)的運動。圖2是左右肘關節(jié)運動隨時間的變化曲線。從上圖中可以看出在整個動作中左右肘關節(jié)幾乎一直保持在伸展的狀態(tài)，擊球時肘關節(jié)達到最大伸展，接近180°。在抬臂擊球過程中雙手肩、肘、腕三個關節(jié)的連線盡可能的形成一條直線，在擊球時以一個較大、較平的接觸面迎擊球，左右肘關節(jié)是否夾緊伸直是擊球是否平穩(wěn)的關鍵。

（3）腕關節(jié)的運動。圖3是腕關節(jié)運動隨時間變化的曲線。由圖7可知，在整個擊球過程中腕關節(jié)的變化不大，在135°～170°之間，這是因為腕關節(jié)活動情況和擊球時腕關節(jié)姿勢主要影響球的方向，在跨步階段時，擊球手型就已經固定，在擊球時要求手腕下壓，使前臂隨之外展，從而前臂的近腕關節(jié)端形成一個較大的接觸面。在與球接觸時增大了擊球面，也就達到了更穩(wěn)定的擊球效果，同時擊球結束后保持擊球時的手型。完成擊球后的隨后動作使球墊擊后達到平穩(wěn)的運行效果。

（4）各環(huán)節(jié)的速度特征。跨步墊球動作在排球運動中是一項基本技術，在比賽中主要用于接發(fā)球、接扣球、接攔回球等，要求接球后，球的運行速度較慢而且平穩(wěn)飛行，以便于接球后組織進攻。由圖4中我們可以看出，在擊球階段肘關節(jié)和手腕關節(jié)的速度是上升的過程，因為在該階段手臂以肩關節(jié)為軸向上抬臂，以減小擊球前全身運動的幅度，保證擊球的穩(wěn)定性?？绮綁|球動作上肢各運動環(huán)節(jié)是依次加速和制動的，肘、腕的速度在擊球前幾乎同時達到最大值。肩關節(jié)在2.94s時出現最大速度為0.40m/s，肘關節(jié)在3.76s時出現最大速度為0.55m/s，腕關節(jié)在3.96s時出現最大速度為0.68m/s。上肢各環(huán)節(jié)在跨步階段速度都很小，隨著跨步結束，雙腳蹬地、提肩、壓腕、抬臂，肩關節(jié)作為環(huán)節(jié)鏈的起點首先加速，緊接著雙臂以肩關節(jié)為軸向上加速。手臂成直線向上擊球，肘、腕環(huán)節(jié)的速度變化趨勢相同，但腕關節(jié)處于環(huán)節(jié)鏈的最遠端，因此，腕關節(jié)的速度高于肘關節(jié)的速度。

2.排球跨步墊球技術軀干運動學分析。肩髖與水平面的夾角，反映上體的傾斜程度。由圖5可知，上體的傾斜度在55°～72°之間，而且在整個擊球過程中變化的幅度非常小?？绮綁|球要求軀干保持直立稍前傾，這樣有利于移動，同時給手臂的運動有恰當的空間。在跨步階段，隨著雙臂向前下方運動準備擊球，肩髖與水平面的夾角處于緩慢下降的過程。在擊球階段，隨著雙腳蹬地手臂上抬擊球，肩髖與水平面的夾角則處于平穩(wěn)上升的過程。

五、結論

1.跨步墊球技術動作結構的分類

本研究對排球跨步墊球技術的嘗試性劃分是對目前排球跨步墊球技術劃分理論的大膽嘗試。筆者根據運動生物力學中關于技術動作的階段劃分原理，根據動作結構與動作任務的不同，把排球跨步墊球術分為跨步階段、擊球階段和擊球后的隨后階段。

2.跨步墊球技術上肢的運動學特征

上肢各環(huán)節(jié)活動順序為：軀干—肩關節(jié)—肘關節(jié)—腕關節(jié)，并符合鞭打類技術動作生物力學原理。肩關節(jié)在2.94s時出現最大速度為0.40m/s，肘關節(jié)在3.76s時出現最大速度為0.55m/s，腕關節(jié)在3.96s時出現最大速度為0.68m/s。上肢各環(huán)節(jié)在跨步階段速度都很小，隨著跨步結束，雙腳蹬地、提肩、壓腕、抬臂、肩關節(jié)作為環(huán)節(jié)鏈的起點首先加速，緊接著雙臂以肩關節(jié)為軸向上加速。手臂成直線向上擊球，肘、腕環(huán)節(jié)的速度變化趨勢相同，但腕關節(jié)處于環(huán)節(jié)鏈的最遠端，因此，腕關節(jié)的速度高于肘關節(jié)的速度。上肢各運動環(huán)節(jié)的速度變化表現為從上臂到手的依次加速與制動，速度從近體運動環(huán)節(jié)到末端運動環(huán)節(jié)依次遞增，并使末端運動環(huán)節(jié)在擊球前表現出最大運動速度。

3.跨步墊球技術軀干的運動學特征

本研究用肩髖與X軸的夾角反映上體的傾斜程度，該角度在55°～72°之間，而且在整個擊球過程中變化的幅度非常小。在跨步階段，隨著雙臂向前下方運動，肩髖與X軸的夾角處于緩慢下降的過程。而在擊球階段，隨著雙腳蹬地手臂上抬擊球，肩髖與X軸的夾角則處于平穩(wěn)上升的過程。

六、結語

跨步墊球技術在比賽中與其他墊球技術相比應用廣泛，技術結構較為合理。采用跨步，身體重心位于兩支撐腳之間，支撐比較穩(wěn)定。跨步墊球有利于肌肉用力的控制，也就可以較好地控制來球。

三維攝影技術是先進的、可行的研究排球技術動作的方法，它可對排球技術動作進行三維運動學分析，可得出身體各個環(huán)節(jié)在空間位置的各種變化情況。但今后應結合三維動力學進行進一步的研究，通過同步裝置，對跨步墊球進行運動學與動力學的同步分析，只有這樣才能更全面地分析跨步墊球的技術特征和內在規(guī)律。

隨著社會的發(fā)展，排球運動將得以更廣泛的普及和更科學化的發(fā)展，排球運動的技術原理、動作、科學的教學訓練理論與方法等課題還有待于深入研究，揭示其科學的本質和內在的規(guī)律，將有助于推動其科學化發(fā)展。

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注：本論文為2012年湖南省教育廳科學研究項目，項目編號為12C1035。

作者簡介：曾盛譽（1982— ），女，湖南益陽人，碩士研究生，講師，研究方向：體育教育訓練學。