生物力学视角下腕关节肌力训练对羽毛球发球技术影响研究Biomechanical Perspective Research on the Effect of Wrist Joint Strength Training on the Service of Badminton

杨呈杰YANG Chengjie



生物力学视角下腕关节肌力训练对羽毛球发球技术影响研究
Biomechanical Perspective Research on the Effect of Wrist Joint Strength Training on the Service of Badminton

杨呈杰
YANG Chengjie

摘 要：运用文献资料、实验、数理统计等研究方法，归纳总结本体感觉、肌力等相关概念；以实验过程中腕关节本体感觉和肌力变化情况以及发球技术水平的变化情况作为研究对象，对实验结果进行数理统计与分析讨论。研究结果表明：（1）经过8周的腕关节肌力训练，腕关节的本体感觉水平尤其是伸腕动作能力得到有效提高。（2）腕关节肌力尤其是伸腕肌力值提高显著。（3）发球技术水平提高效果显著，发球优秀率、良好率的提高和不及格率的大幅度减少。（4）利用弹力带锻炼腕关节肌群力量，练习时间短、效果好、使用简单容易携带，但负荷的量化控制较为复杂，有待进一步的研究。

关键词：生物力学；腕关节；肌力训练；羽毛球；发球技术

作者单位：河南师范大学附属中学，河南 新乡，453002。Affiliated Middle School of Henan Normal University, Xinxiang Henan, 453002, China.

Abstract:Using literature, experiment, mathematical statistics and other research methods, summarizes proprioception, muscle and other related concepts; changes in the experiment wrist proprioception and muscle changes and technical level to serve as the research object, the experimental results mathematical statistics and discussed. Research results: (1) After 8 weeks of the wrist strength training, wrist joint proprioceptive level especially wrist action ability can be improved. (2) Wrist strength especially, the stretch strength value increase significantly. (3) The improvement of the service level is remarkable, the service is excellent, and the good rate and the failure rate are reduced. (4) Using elastic belt wrist muscle strength exercise, exercise time is short and effect is good, use simple easy to carry, but the load of quantitative control more complex, it needs to be studied further.

Key words:Biomechanics; Wrist joints; Strength training; Badminton; Service of technique

随着羽毛球运动技术的快速发展，要求运动员要有更精湛的时空感知能力和对精细动作的控制能力。那么在羽毛球技术的学习和训练中，对于腕关节活动角度控制能力的练习和肌群力量的锻炼是必不可少的。高水平的羽毛球运动员可以灵活控制腕关节的活动角度和相关肌群在各种身体姿态下稳定的发力，这种能力的达到需要经过漫长的培养过程[1]。而羽毛球技术动作中，腕关节角度变化时刻影响着球路的变化，球路的变化又直接关联着比赛的得分，因此对腕关节肌群力量的要求相对较高，同时运动员关节肌力的不平衡不仅影响运动技术完成的效果，而且有可能导致运动损伤的发生，影响到正常的比赛和训练。然而针对关节肌力的练习能否提高本体感觉的能力？在羽毛球教学过程中，加入一定的腕关节肌力练习是否能够提高羽毛球发球技术的有效率？诸多疑惑一直困扰着广大羽毛球教练和爱好者，因此，在羽毛球专选课上加入腕关节肌力练习进行实验，并通过发球技术变化来验证结果，旨在为羽毛球教学与训练中关于腕关节肌力的练习提供相关方法与理论依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以实验对象在实验过程中腕关节本体感觉和肌力变化情况以及发球技术的变化情况为研究对象。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 根据研究需要，先后在中国知网、万方网、维普网等以“腕关节”、“本体感觉”、“肌力”、“羽毛球发球技术”为关键词，查阅了从1999年至2014年期刊论文73篇，博士论文3篇，硕士论文15篇，外文文献2篇。翻阅了关于运动解剖学、运动训练学、运动生理学、运动生物力学等与本研究相关的书籍与文献资料，为本论文研究提供理论基础与指导。

1.2.2 实验法 （1）实验对象的选取。实验对象要有充足的时间配合训练，并且在实验期间要求各实验对象的课程一致，不参与课程以外的有关身体素质或者各运动技能的练习。最终筛选出16名河南师范大学体育学院2013级羽毛球专选班男生作为实验对象。

表1 受试者基本情况统计表

表1 受试者基本情况统计表

实验组 　　对照组 　P身高（cm） 　176.38±4.72 　174.5±3.25 　0.37体重（kg） 　67.25±6.43 　64.13±5.06 　0.30年龄（year） 　20.25±0.89 　20.5±0.76 　0.55

（2）受试者的分组。通过对实验对象进行腕关节本体感觉和肌力测试以及羽毛球发球技术水平测试，将受试者以配对随机化方法随机分为实验组和对照组，每组各8人。

表2 受试者实验前各测试指标情况一览表

表2 受试者实验前各测试指标情况一览表

本体感觉（度） 　肌力值（N） 　　发球技术水平（个）伸腕 屈腕 外展 伸腕 　屈腕 优秀 良好 及格不及格实验组 3.40 3.56 2.04 171.25 160.63 1.25 2.25 2.88　 3.63 ±1.53 ±2.62 ±1.92 ±22.58 ±23.02 ±0.89 ±0.71 ±1.13±1.06对照组 3.22 2.95 2.20 170.00 164.00 1.25 1.75 2.63　 4.13 ±2.02 ±2.94 ±2.92 ±19.94 ±14.62 ±1.04 ±1.88 ±4.00±2.42 F 　0.43 0.65 0.78 　0.96 　0.33 0.52 0.55 0.53　 0.22 P 　0.85 0.69 0.89 　0.91 　0.73 　1.0 　0.45 0.71　 0.60

（3）实验计划。腕关节肌力训练动作为高坐立屈腕牵拉和高坐立伸腕牵拉动作[2]。练习负荷强度为85%-90% 1RM，负荷次数为3-6次，训练组数为2-6组，组间间歇120s[15]。每两周重测一次最大重复次数（RM），对负荷强度进行矫正。要求实验组与对照组在实验期间所进行的活动以及课程相一致，尤其是所有受试者不再进行针对腕关节的肌力练习。实验后：对两组受试者的腕关节本体感觉和肌力进行测试，并对发球技术进行测评。

（4）测试仪器与场地。测试仪器：荷兰X-SENS公司产X-SENS上下肢本体感觉评测系统、日本产GT-310便携式肌力测试仪、国产TTCZ牌弹力带（红色，15-35磅；绿色，18-65磅；黑色，20-70磅）、国产威恒牌便携式弹簧秤、关节量角器、苹果5s手机。测试场地：河南师范大学羽毛球馆、河南师范大学体育学院运动人体科学实验室。

表3 实验方案简介

（5）测试方法。发球技术水平测试：如图1所示，在测试前所有位置都会有标记，其中五角星位置是受试者的站立位置，位于羽毛球场地左发球区，距前发球线1m。受试者需要以正手发高远球技术要求将球发到指定位置，指定位置为A区，发到A区为优秀，B区为良好，C区为合格，其余区域为D区不合格，具体位置如图所示。腕关节本体感觉测试：采用X-SENS三维本体感觉测试仪（如图2所示）。腕关节背屈正常活动范围为35°—60°，掌屈为50°—60°。测试采用主动——主动复位的位置觉，由受试对象在正常活动范围内随机选取角度。

图1 羽毛球发球技术水平测试图

图2 腕关节本体感觉测试图

肌力测试：等长肌力测试简便易行，在力量测试中已经得到了广泛的应用。但是等长肌力是针对某关节相关肌群和关节角度的，不同的关节角度所测的等长肌力是不同的，这就限制了针对肌肉力量测试效果的分析和评价。测试时规定统一关节角度（如图3所示），屈腕为15度，伸腕为10度，使用小度数更有利于受试者的发力，而采用同一关节角度可以使测量结果的评价比较更有意义。

图3 手部标点图

图4 腕关节肌力测试图

图5 RM值量化测试图

练习动作RM值测试：目前关于弹力带练习动作的RM值测试没有一套成形的方法，因此参照固定负荷的RM值测定方法来进行[7]。受试者参照训练动作的图片坐在凳子上。先用一根小负荷的弹力带进行适应性练习。受试者根据各种颜色弹力带的负荷强度进行选择自身力量相应弹力带。受试者选择弹力带后按要求做出动作，对于弹力带长度的控制主要采用膝上垫支撑物（书本、硬纸盒）的方法。受试者通过尝试测出只能按要求做出一次动作所使用弹力带的拉伸长度，每次尝试间隔3min。根据拉伸长度使用弹簧秤测量出此长度相对应Kg数，将测量出来的Kg数乘以所需要的负荷强度百分比，得出的Kg数再次转化为弹力带的拉伸长度就是所需要的负荷强度了。

（6）实验设计路线

图6 实验设计路线图

1.2.3 数理统计法 利用SPSS19.0统计软件对测试数据进行统计学分析，对同一指标不同组间进行独立样本t检验，对同一组实验前后进行配对样本t检验，处理结果通过表格和图表的方式进行描述。

2 研究结果与分析

2.1 相关概念的界定

2.1.1 本体感觉 本体感觉最早是在1893年由Charles Sherrington提出这一术语的，当时他发现肌肉、关节和肌腱等处具有感觉功能，并认为由传入神经纤维将本体感觉的信息传至神经中枢后可对肌肉的紧张度起决定性的作用，在Sherrington之后有很多学者都对本体感觉进行研究，他们对本体感觉的定义大多都比较类似，认为本体感觉的核心是关节的位置和运动[3]。通过归纳总结笔者认为，本体感觉可定义为：在运动过程中对身体各环节在时间、空间、速度和力量等方面感知后，经过中枢神经系统分析处理，所做出的身体姿态反应。在羽毛球教学过程中，第一阶段的教学内容基本都是以培养球感作为开始，这就是一个本体感觉的增长过程。

2.1.2 肌力 肌肉力量是指特定肌肉或肌群产生最大力量的能力，而最大力量是神经肌肉系统通过最大随意收缩所表现出的最高力值的能力，这种能力体现在以下两个方面：（1）在抵抗一个无法克服的阻力过程中，神经肌肉系统最大随意收缩所表现出来的最大力值。（2）在完成体育动作或者生物力学测试中，在不同的肌肉收缩和负荷的条件下，神经肌肉系统通过最大随意收缩所发挥出的最大力值[4]。等长肌力是一种肌肉在长度不变的情况下发力所表现出来的最大力值，可代表关节相关肌肉所能发出的最大力值，同时对关节的稳定性也有一定的代表作用。经过近年来的发展，等长肌力测试已经较为成熟，测试方法多样化，测量信度良好，并且不断有新仪器研发出来。等长肌力测试的优势在于测试方便，测试范围广，肌力代表性强等。

2.2 8周腕关节肌力练习后本体感觉测试结果与分析

表4 实验后实验组和对照组本体感觉各指标比较（± S）

表4 实验后实验组和对照组本体感觉各指标比较（± S）

伸腕（度） 　　屈腕（度） 　　内收（度）实验组 　1.74±0.77 　2.25±1.21 　2.30±1.41对照组 　2.85±1.17 　2.03±2.16 　2.26±1.12 F 　0.15 　0.57 　0.40 P 　0.04 　 0.81 　0.95

表5 实验组、对照组实验前后本体感觉各指标数据比较

表5 实验组、对照组实验前后本体感觉各指标数据比较

伸腕（度） 　　屈腕（度） 　　内收（度）实验组 　对照组 实验组　对照组 实验组　对照组实验前 3.40±1.53 3.22±2.02 3.56±2.63 2.95±2.94 2.04±1.93 2.20±2.92实验后 1.74±0.77 2.85±1.17 2.25±1.21 2.03±2.16 2.30±1.41 2.26±1.12 P 　0.05 　0.62 　0.23 　0.26 　0.78 　0.96

经过8周的实验（如表4），实验组成员实验前后在屈腕和内收动作测试数据上并没有显著性的变化，而在伸腕动作测得数据上有了显著性变化（P≤0.05）；对照组成员在实验前后本体感觉各数据指标上均没有发生显著性变化（P>0.05）。测量结果如表5所示，实验组成员本体感觉的提高主要体现在对伸腕动作的控制，而在屈腕和外展动作上并没有更多的体现出来。本体感觉感受器主要包括肌肉、肌键和关节，因此做不同的动作所动用的肌肉不同，那么在本体感觉的体现上就会有所差异[5]。实验组本体感觉的提高在伸腕动作中的显著体现，是和伸腕动作肌力值的大幅提高有很大的关联，但是不能就这样认为肌力提升本体感觉就会提高。主要原因是伸腕动作而屈腕动作练习就很多了，包括在日常的生活中和其他课程的力量练习上也需要做屈腕动作。8周肌力练习将伸腕肌群的锻炼放在比较重要的位置，而受试者在本体感觉测试中伸腕本体感觉能力的提高来源于伸腕肌群的激活和锻炼。经常不进行锻炼的肌肉群，如果进行连续时间的刺激和锻炼，它的本体感觉会有大幅度的提高，对动作的控制能力会有所提高。

然而对于对照组来说，经过8周的羽毛球专选课，没有使对照组成员腕关节本体感觉测试结果有显著性变化，这说明短时间的羽毛球练习不能对练习者的腕关节本体感觉提高产生很好的作用，实验组在屈腕动作和外展动作本体感觉测试上也没有发生显著性差异。因此要想提高本体感觉就需要多方位全面的提高关节肌群力量，激活和刺激不同的肌肉群，同时加上练习才能够产生良好效果。

2.3 8周腕关节肌力练习后肌力测试结果与分析

表6 实验后实验组和对照组伸腕、屈腕肌力值比

表6 实验后实验组和对照组伸腕、屈腕肌力值比

伸腕（N） 　　屈腕（N）实验组 　216.63±27.13 　182.00±24.70对照组 　175.13±18.14 　166.63±22.03 F 　0.99 　0.76 P 　0.02 　0.21

如表6所示，实验后实验组和对照组的伸腕肌力发生了显著性差异（P=0.02<0.05），而在屈腕肌力测试数据上没有发生显著性差异；实验组在实验前后伸腕和屈腕肌力值均发生了极其显著性差异（P=0.00<0.05）；对照组实验前后腕关节肌力值没有发生显著性变化。

表7 实验组、对照组实验前后肌力值比较

表7 实验组、对照组实验前后肌力值比较

伸腕（N） 　　屈腕（N）实验组 　　对照组 　　实验组 　　对照组实验前　171.25±22.58　 70.00±19.94 　160.63±23.02 　64.00±14.62实验后　216.63±27.12　 175.13±18.14 182.00±24.70 166.63±22.03 P 　0.00 　0.13 　0.00 　0.50

从表7所示我们可以看出，实验组和对照组成员伸腕肌力都有一定的提高，而屈腕肌力增长幅度并不是很大。这与肌肉的激活刺激有关，腕关节在做屈腕动作和伸腕动作时，所动用的肌肉群是不一样的。通过调查受试对象发现：他们在学习和训练过程中对于腕关节肌群力量的练习主要是杠铃屈腕动作练习，基本不做伸腕的练习。这就解释了伸腕肌群肌力值大幅增长的原因，持续的一定负荷强度的刺激肌肉群，就会使不经常锻炼的肌肉群力量大幅度的提高。羽毛球这项运动需要腕关节非常的灵活，腕关节各肌肉群能够协调用力，所以就需要使用不同的动作对腕关节肌群进行刺激和锻炼。因此，在日常羽毛球教学和训练中需要采用多种不同的方式对腕关节各肌群进行锻炼，这样才会起到最佳的效果。

2.4 8周腕关节肌力练习后发球技术水平测试结果与分析

表8 受试者实验后发球技术水平比较

表8 受试者实验后发球技术水平比较

实验前 　　对照组 　F 　P优秀（个） 　1.88±0.64 　1.50±0.53 　0.69 　0.22良好（个） 　3.88±0.83 　1.88±1.25 　0.25 　0.00及格（个） 　3.25±1.28 　4.25±1.28 　1.0 　0.14不及格（个） 　0.75±0.46 　2.25±1.49 　0.10 　0.02

表9 实验组、对照组实验前后发球技术水平比较（

表9 实验组、对照组实验前后发球技术水平比较（

实验前 　　实验后 　P优秀（个） 　实验组 　1.25±0.89 　1.88±0.64 　0.05对照组 　1.25±1.04 　1.50±0.53 　0.56良好（个） 　实验组 　2.25±0.71 　3.88±0.83 　0.00对照组 　1.75±1.88 　1.88±1.25 　0.85及格（个） 　实验组 　2.88±1.13 　3.25±1.28 　0.00对照组 　2.63±4.00 　4.25±1.28 　0.00不及格（个） 　实验组 　3.63±1.06 　0.75±0.46 　0.00对照组 　4.13±2.42 　2.25±1.49 　0.14

如表8和表9，实验后实验组和对照组相比，在良好率和不及格率上体现出了显著性差异（P<0.05）实验后实验组在优秀率发生了显著性变化（P≤0.05），在良好率和不及格率上发生了极其显著性变化，具体表现为优秀率和良好率的大幅度提高，不及格率的大幅度降低。对照组成员的发球技术水平也有一定的提高，与实验前相比，在及格率方面发生了极其显著性变化（P=0.00<0.05），而在优秀率、良好率和不及格率方面并没有发生统计学上的变化。因此，通过8周腕关节肌力训练受试者的发球技术水平均有所提高，实验组成员体现为良好率的大幅提高和不及格率的大幅减少，而对照组成员主要体现为及格率的大幅提高。实验组成员发球的远度有很大的提高，但是对球落点的控制并没有比对照组成员好上很多。实验组成员不及格率大幅度的降低，而对照组成员的不及格率降低并不明显，说明肌力训练对羽毛球发球失误率的减少会有很大的帮助。8周腕关节肌力训练能够对正手发高远球的远度进行提高以及降低失误率，对优秀率提高有一定效果，但是并不明显。

2.5 弹力带进行腕关节肌力训练动作分析

有研究证明，要进行腕关节的肌力训练弹力带是首选的器械。弹力带拉伸所产生的力量曲线近似于人体关节运动产生的力量曲线[6]。弹力带训练的优势是简单、易携带，可以充分发挥想象力锻炼全身重要的肌肉群。弹力带的弹性势能通过练习者的拉伸和释放动作刺激着练习者身体肌肉中的收缩和弹性成分，产生一种变化的负荷刺激，对于练习者的快速力量发展起到非常好的效果。由于可变负荷强度的不可量化特性，对于负荷强度的控制较为困难，因此对练习动作的规范性要求非常严格。在做动作过程中，每一个动作的幅度大小、动作时间、弹力带初始长度都应该有严格的要求。高坐立伸腕动作与高坐立屈腕动作就是进行腕关节肌力练习的两个比较代表性的动作。首先，坐立在与膝关节同高或者略高的板凳上，将肘关节固定在大腿上，同时整个小臂平置在大腿上，做伸腕动作手心向下，做屈腕动作手心向上。做动作过程中腕关节不能抬离大腿，不然容易造成肱二头肌借力影响练习效果。然后，手腕向上牵拉，腕关节活动幅度为所做动作腕关节所能活动的最大幅度，整个动作练习负荷强度为85%-90% 1RM，负荷次数为3-6次，训练组数为2-6组，组间间歇120s，每组所用时间为10s。由于弹力带训练在短时间内能够达到其他器材更长时间达到的效果，再加上它的易携带特性，非常适合在需要腕关节肌力训练的运动专项课上应用。

3 结论与建议

3.1 结 论

经过8周的腕关节肌力训练，可以使腕关节的本体感觉水平得到有效提高，具体体现在伸腕动作的能力上；可以使腕关节肌力有极其显著的提高，尤其是伸腕肌力值提高显著。对发球技术水平提高效果显著，主要体现在发球优秀率、良好率的提高和不及格率的大幅度减少，这说明训练可以有效的提高发球的稳定性、减少失误率。如果没有进行腕关节肌力训练，发球技术水平的提高只能体现在及格水平的大幅增加。利用弹力带锻炼腕关节肌群力量，能够产生可变阻力，练习时间短，效果好，使用简单，容易携带，只是对于负荷的量化较为复杂，有待进一步研究。

3.2 建 议

羽毛球正手发高远球技术虽然是一项基本技术，但却是羽毛球技术动作的重要组成部分，发球既要求高度又要求远度，最重要的是落点的高精确性。羽毛球发球动作并不是简单的屈腕和伸腕动作，包含了前臂的旋转和腕关节的环转动作，如果单纯的进行屈腕和伸腕动作的练习，对提高腕关节肌力有很好的效果，但是对羽毛球发球技术水平的提高有限。最大程度的提高发球技术水平就需要全面的提高腕关节肌群力量，腕关节的五种运动方式都需要有相应的锻炼方法，才能达到最好的效果。在提高腕关节全面肌群力量的同时，增加羽毛球发球技术动作类似的力量训练对各肌群之间的协调能力进行发展会有更好的效果。

参考文献：

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[4] 田麦久.运动训练学[M].北京：高等教育出版社，2007.8.

[5] 雷芗生，柳华明.不同运动项目训练对运动员肩、肘、腕关节本体感觉能力的影响[J].上海体育学院学报，1995，19（01）.

[6] 司维超.弹力带在人体三关节力量训练中的应用研究[D].北京：北京体育大学，2010.

收稿日期：2015-10-14

中图分类号：G804.63

文献标识码：A