竞技健美操体能训练原理与实践

3.4.2.1 遗传与青少年生长发育规律

体能的获得受到先天性遗传因素和后天环境的影响，体能的发展是遗传效应和后天训练效应共同作用的结果。人体运动能力的遗传特征，不仅是运动选材的先决条件，也为运动员的训练提供了科学依据。遗传和生长发育规律是青少年体能训练的重要科学理论基础之一。

基因是生物遗传的基本结构和功能单位，是人类竞技能力遗传的物质基础，与人体运动能力有关的形态特征、机能、及运动素质等，绝大多数都属于数量性状，受到多基因控制。竞技能力的遗传和变异具有连续性、相关性和阶段性的特点。当儿童少年进入突增期后，竞技能力诸要素进入发展的敏感期，而儿童少年形态、机能和素质等方面的表现也为确定竞技能力的“潜力”提供了重要的依据。[2]

人类各种性状表现均是基因和环境因素相互作用的结果，人体形态、机能和素质等数量性状都不同程度地受到环境和训练因素的影响而发生变异。遗传度是评估遗传和环境对某一个性状所起作用相对重要性的指标。在体能训练中，应高度重视那些遗传度高而且是决定专项素质的关键性状，并按照生长发育规律，在发育敏感期中对这些性状加以诱导和发展，促使其充分表现。

体能是运动员身体运动行为的前提条件，以形态和机能为物质基础，以运动素质为表现内容，体能指标的遗传度是科学训练中要参考的内容。人体形态特征在其形成过程受到遗传的影响最明显(表3-30); 生理机能水平的高低不仅受到环境和训练的影响，也受到遗传因素的制约 (表3-31); 人体生化过程和代谢特征会直接影响到生理机能和运动素质的表现，代谢能力的高低与形成过程主要受到遗传因素的影响 (表3-32)。运动素质中各种形状表现均受多基因的控制，环境和训练的影响也不容忽视。

表3-30 主要形态指标的遗传度 (%)

表3-31 主要生理生化指标的遗传度 (%)

表3-32 基本运动素质的遗传度 (%)

(表3-30至表3-32数据来源: 谢敏豪等《运动员基础训练的人体科学原理》，北京体育大学出版社，2005)

尽管体能性状的表现都是由多基因控制的，但影响程度却存在明显差异，一般规律是形态 (如长度)、生理机能 (如最大吸氧量) 和代谢特征 (如线粒体数量) 的后天表现对遗传的依赖程度高，而与竞技能力密切相关的运动素质对遗传的依赖程度较低(尤其是力量)，这就为体能训练提供了有益的参考价值。对于遗传度大的体能因素，后天环境、训练等条件对其改变的影响程度小，反之，遗传度小的体能因素，通过后天科学的训练可得到充分的挖掘与发挥。

少年儿童生长发育的基本规律是体能训练中要考虑的另一个重要问题。在不同的发育阶段中，身体形态、生理机能、运动素质以及代谢、心理等的变化特征有着自身的规律，合理地认识并在训练实践中遵循相关的规律，是促进训练科学化的必要条件。生长发育的基本规律是少年儿童群体中的大多数在生长发育过程中表现出来的一般现象。体能中的形态、机能和运动素质等众多方面的因素在遗传和生长发育的过程中的变化特点，对于体能训练内容、负荷的安排有着重要的指导意义。由此，遗传和生长发育规律是青少年体能训练的重要科学理论基础之一。

3.4.2.2 运动技能学习与控制原理

竞技健美操是技能类主导项目，其体能的发展与技能的发展密不可分，身体形态特征、中枢神经系统的控制与协调能力、感知觉能力等是影响技术形成的重要因素，同时也是体能的重要影响因素。运动技术必须以身体动作为表现形式，而身体动作的表现以外部形态、生理机能和运动素质为基础，中枢神经系统的控制与协调能力依赖于对参加完成动作各肌肉群之间合理、精确的支配，以及肌肉群之间的相互协调; 从技术完成情况分析，神经元连续发放冲动的频率及冲动到达肌纤维的准确时间都是制约动作完成的关键因素; 从生理角度分析，运动技术的形成是条件反射的建立与巩固，中枢神经与肌肉系统之间的暂时性神经联系以及感知觉的建立，对技能的发展至关重要; 在竞技健美操中，专项体能的训练要以大量专项技术动作或相近的动作方式进行，众多的训练方法、原则、手段等是依据运动技能形成规律建立起来的，技能的发展和体能的发展在训练中大多是同步进行的，所以，运动技能的学习与控制原理也是体能训练，尤其是专项体能训练中的重要科学依据。

目前，在我国最具影响的是巴甫洛夫的高级神经活动学及条件反射理论。运动技能学习的物质基础在于神经系统尤其是脑的变化，对脑和神经系统在运动负荷情况下变化规律的认识，是掌握运动技能发生与控制原理的根本所在。北京体育大学李捷博士在他的博士论文《运动技能形成的自组织理论及其实证研究》中，从意识和认知的角度对运动技能的形成与控制原理进行了深入研究，提出了运动技能形成的自组织理论，这对于技能主导类的健美操项目有着有益的参考价值。

运动技能的定义，在心理学中偏重于对学习过程变化的表述，生理学中更偏重于运动技能形成机制的联系。杨锡让 (1997) 在《实用运动生理学原理及应用》中指出: 运动技能是指人体运动中通过学习而获得的运动方式。《运动生理学》(2002年版) 指出:运动技能是指人体运动中掌握和有效地完成专门动作的能力。这种能力包括大脑皮质主导下的不同肌肉协调性，即在准确的时间和空间里正确运用肌肉的能力。学习和掌握运动技能的生理本质就是建立运动条件反射的过程; 运动技能的形成是由简单到复杂的过程，可划分为泛化、分化、巩固三个不同的阶段; 运动技能的形成受到动机、反馈、训练水平、大脑皮质机能、感觉机能的影响。

李捷 (1999) 认为，运动技能是运动员在运动学习的主动目的性导向与规范基础上，以机体自身初始状态水平为基础，以训练负荷为信息输入载体，以能级 (强度) 与时间矢量值为参照系，导致神经网络各级水平发生相应的自组织变化，最终以人体自身机能与结构的协同适应效应，使整个泛脑网络产生的新的有序模式。运动技能是客观的人体表现，它是一个由人体各层次器官系统的转换规律构成的一个整体，这个整体是依从于对人体的认识，实时反应于环境，并伴随心理状态的变化，在认识的主导下进行目标学习的机体自组织。运动技能的神经结构表现出明显的层次性 (图3-9)。

图3-9 运动技能结构及层次性 (李捷，1999)

根据李捷博士的研究，结合竞技健美操体能、技能等各种能力高度融合的专项特点，在竞技健美操技能的每个发展阶段，体能与技能的发展在运动员整体竞技能力的提高过程中是相辅相成的。竞技健美操运动技能是在神经系统调解下的多种能力综合后的结果表现，体能的能动性、综合性、特异性与技能发展必须是相互协调的。具体表现在: 第一，竞技健美操运动员的体能发展是顺应其技能发展的，并在形态、技能及运动素质上与专项能力发展息息相关; 同时，体能与技能在其循序渐进的发展过程需要两者在神经系统的组织上实现时空上的有序协调。第二，竞技健美操运动员的意识能动性及先前的技能储备在其技能发展过程中起着重要的导向作用，在向“相邻发展区”的迈进过程中，体能的周期性、有序性及强度负荷刺激要与技能发展相互适应并得到累积，并降低在技能发展中的“负迁移”，这样才能在“刺激反应—适应过程专一性”的效果下实现运动技能的发展。按照李捷博士的理论，运动技能形成的过程是反应—适应的发动阶段到定位阶段的过程 (图3-10)。运动技能发展理论为竞技健美操体能训练的提供了重要的启发价值。

图3-10 运动技能理论模型 (李捷，2003年修订)

3.4.2.3 机体负荷适应与能量代谢恢复机制

应激和适应是生物体的所具备的生物特征。机体或一切活体组织对周围环境变化发生反应的能力或特性称为应激性。生物体所具有的在客观环境的影响下可以逐步形成与环境相适应的、适合自身生存反应模式的适应环境能力称为适应性。[3]运动负荷的本质是一种外部刺激，从而导致机体发生应答性变化。运动负荷的本质就是: 刺激—反应。运动员体能的发展，受到先天性遗传和后天环境(主要是运动训练活动) 的影响，运动训练实质上就是通过有目的地给机体施加系统的负荷刺激，获得所预期的适应性变化。训练适应是反映运动员机体在长期训练和外界环境刺激的作用下所产生的生物学方面的功能性“动态平衡”(能量补充与消耗的动态平衡)。长期的运动训练过程实质上是一个不断重复进行的刺激—反应—适应过程，是一个身体结构和机能不断破坏与重建的循环过程，通过这个循环过程，使运动员机体内产生动态的平衡重建，从而促进竞技能力的不断提高。

(1) 运动负荷与适应原理(www.xing528.com)

体能训练的效果是通过系统、合理的负荷刺激，促进运动员机体的形态结构与机能产生生物适应而实现的。训练活动中如果机体没有承受一定的负荷刺激，便不可能产生新的适应现象。运动负荷的本质在于刺激—反应。运动负荷应包含外部刺激与该刺激作用下机体内部应答反应程度两方面的内容。

《运动训练学》(2000年版) 中认为，运动负荷可分为负荷量和负荷强度两个方面。负荷强度反映负荷对有机体的刺激深度，一般是由密度、难度、质量、重量等因素构成，这些因素分别适用于不同的运动专项和不同的练习。周期性运动项目的负荷强度多以练习中所完成的时间、高度、远度、重量等来衡量，而非周期性运动项目中，动作难度和完成质量则是反映负荷强度的两个重要因素。训练中负荷强度的指标并不是孤立存在的，而是练习密度、完成动作的难度承受的负荷重量等因素的组合，这些不同负荷因素的合理搭配和组合即可产生不同的训练效果。负荷量则反映负荷对机体刺激的数量特征，一般是由时间、次数、距离、重量等因素所组成。

负荷强度与负荷量是构成运动负荷的两大要素，两者之间相互依存而又相互影响。任何量都包含着强度的因素，而任何强度又都是通过量才可以反映出来。刺激量大而刺激强度不够，刺激强度大而刺激量太小，都同样不能使机体承受刺激或产生应激。机体只有在一定刺激强度的负荷达到相应的刺激量时，才会产生新的适应现象。整个训练过程，实际上是通过调节负荷量和负荷强度的各个组成因素来合理安排运动负荷。

竞技健美操属于技能类项目，从运动技能理论的角度上考虑，体能训练是为了促进运动技能的形成和巩固，从而提升竞技能力。从运动技能的自组织理论上分析，运动训练的概念为: “运动训练是在竞赛目标导向下的运动主体 (运动员) 对运动负荷的连续自组织过程。”(谢敏豪，2001) 传统的运动训练强度概念，它可以泛指任何性质的联系，一般以时间、重量、次数、时间/次数为标记。根据现代神经生物学及运动技能理论的研究进展，运动训练强度是指训练负荷对人体适应状态的影响程度，只与机体的适应性变化程度有关，它可以是单个动作，也可以是动作组合，即运动训练强度是运动负荷与被训练个体已适应状态的差值。运动训练强度具有自主适应特性，即在运动员主导目的性基础上，由训练负荷所导致的应激源，引起机体自身相关子系统根据自身资源空间能力范围，依时序多自动发生分级协同、自组织适应的过程。自组织理论对于运动量的定义为“导致机体可以对预期目标训练水平产生适应性调整的运动负荷强度的累积量”。体能可以表述为: 有机体在承受内外环境负荷时，在机体状态空间范围内，从时间和空间上所表现出来的工作强度水平; 或者体能是指机体依据实时能量级水平，在自身状态空间范围内所能够表现出来的工作能力、水平状态、伤病情况、恢复情况、营养调控情况等。

科学安排负荷是体能训练中的重要方面，这就要明确对运动员机体形成刺激的外部负荷的各种练习手段及这些手段给机体和训练所带来的综合效果，根据初始状态、训练目的和训练任务探寻负荷安排的强度和量的合理组合。

(2) 能量代谢与恢复原理

物质和能量代谢是维持人体各种生理机能的基本保证，是维持人体运动能力的重要前提。训练中机体承受不同的负荷消耗的能量须得到快速补充，施加负荷和恢复是训练过程的有机过程。体能是以三大供能系统的能量代谢活动为基础，通过骨骼肌系统表现出来的运动能力。人体能量代谢过程决定着其运动能力的大小，而运动时的肌肉输出功率的大小关键在于ATP的再合成能力。

肌肉活动的直接能量来源是三磷酸酰苷 (ATP)，ATP分解后的再合成依赖于磷酸肌酸 (CP) 分解。肌肉中CP的再合成则要靠能源物质的分解，人体ATP最终来源于糖、脂肪、蛋白质的氧化分解。肌细胞中可提供能量合成ATP的代谢系统，包含下列三个供能系统，它们构成了人体运动能量供应体系: 磷酸原供能系统，即ATP—CP系统; 糖无氧酵解供能系统; 糖、脂肪和蛋白质有氧代谢供能系统。

磷酸原系统供能，在运动开始时最早起动，最快利用，具有快速供能和最大功率输出的特点。短时间极量运动或快速用力时，磷酸原系统可提供肌肉最大输出功率，并维持最大强度运动约6～8秒，是10秒内运动最大功率输出项目的基本能量来源。持续时间在10秒以上到3分钟以内的运动以糖酵解供能为主，持续时间在3分钟以上的运动，其能量主要来自于有氧氧化系统 (图3-11)。任何一个时间长度的运动，磷酸原、糖酵解和有氧氧化三个能量代谢系统每一秒都同时参与供能，只是相对比例不同。磷酸原系统供能的同时，糖酵解过程被激活，肌糖元迅速分解参与供能，成为维持极量运动的重要能量系统。磷酸原供能比例越大，输出功率越大，越有利于速度或力量的提高。当磷酸原系统供能从储量上不能满足运动的需要，糖酵解和有氧氧化就参与供能，运动中肌乳酸浓度的迅速升高，表明糖酵解已参与供能; 且肌细胞内肌红蛋白所储存的氧仍可供肌肉进行有限量的糖有氧氧化。因此，科学的运动训练从来不应偏废某一种供能系统的训练。竞技健美操要在100秒左右的时间里连续完成包含难度、操化、过渡与连接、配合等不同类型的动作，在能量代谢上，属于以无氧供能为主的混合供能。毕献为等 (2007) 对竞技健美操运动员的无氧供能水平进行研究，分析其在完成成套动作演练、实验室完成定量负荷等不同运动状态下生理生化指标的变化。研究启示，无氧糖酵解供能水平是限制竞技健美操耐力水平发展的重要因素，在体能训练中，无氧代谢能力是关键。[4]

图3-11 肌肉运动时能量供应顺序和数量关系

糖、脂肪和蛋白质是人体内的三大能源物质，糖的利用率最快，运动持续5～10分钟后，血糖开始参与供能。随着运动时间继续延长，血糖水平降低时，肝糖原分解补充血糖。脂肪的分解依赖于氧的供应，在长时间运动中，当肌糖原大量消耗或接近耗竭且氧供应充足时才大量动用，通常在运动达30分钟左右时，其输出功率最大。蛋白质作为能源供能通常发生在持续30分钟以上的耐力项目。我国学者依据能源系统的供能特征与不同能源物质的供能比例将不同的运动项目分为磷酸原、磷酸原与糖酵解、糖酵解、糖酵解与糖氧化、糖氧化与脂肪氧化、脂肪氧化与糖氧化等6类项目，这6类项目在比赛中的能源消耗如表3-33所示:

表3-33 不同代谢类型运动项目能源的消耗

(依冯炜权等，《优秀运动员身体机能评定方法》，2003)

竞技健美操的能量代谢是以糖酵解系统供能为主的三大系统联合供能，糖酵解能力主要受到以下几个方面因素影响: 体内糖原的含量、机体对酸性产物的缓冲能力、脑细胞对酸的耐受能力。

(3) 运动中与运动后主要能源物质的恢复

《运动生理学》中认为，恢复是人体在运动过程中和运动结束后，各种生理机能和能源物质逐渐恢复到运动前水平的变化过程，机体的恢复过程可分为三个阶段，即运动中恢复阶段、运动后恢复到运动前水平阶段和运动后超量恢复阶段。运动时恢复是运动中随着能源物质的分解就开始再合成的过程。运动时的消耗大于同步恢复，在运动停止后，消耗过程减弱，恢复大于消耗，能源物质和人体机能可逐步恢复到原有水平。在运动后的一段时间内，进入超量恢复阶段。超量恢复的形成与运动负荷密切相关，在适当的运动负荷刺激下，有机体的消耗过程越激烈，超量恢复过程也越明显，如不及时给予新的负荷，超量恢复在保持一段时间后又会回到原有的水平。如果负荷量过大，超出生理范围，恢复过程就会延长。超量恢复为训练过程中如何提高机能、增进素质以及合理安排运动负荷提供了重要的生物学依据。

磷酸原的恢复很快，在剧烈运动后被消耗的磷酸原在20～30秒内合成一半，2～3分钟可完全恢复。糖原是人体运动时有氧和无氧代谢的重要能量物质。运动后影响糖原恢复的因素除时间和运动强度外，食物的营养补充也会对肌糖原的恢复产生较大的影响，长时间运动肌糖原耗尽后，使用高糖膳食46小时即可完全恢复。在短时间、高强度的间歇训练后，无论是普通膳食还是高糖膳食，肌糖原完全恢复都需要24小时。脂肪被认为是体内贮量最多的能源物质，脂肪的分子结构由甘油和脂肪酸两部分组成; 蛋白质是生命现象的最基本物质基础，它在生物体内的存在形式和作用是多样化的，与运动员的肌肉力量和肌肉蛋白紧密相关，训练后脂肪和蛋白质的恢复与其他几种能源物质相比较慢。力量训练可增加肌肉蛋白质和酶活性，耐力训练能增加肌肉中储氧的肌红蛋白和进行有氧代谢的血红蛋白，训练后磷酸原 (ATP、CP)、肌糖原、蛋白质、脂肪等能量物质的代谢和恢复是不相同的 (表3-34)。

表3-34 力竭性运动后的恢复所需的时间

(数据来自《运动生理学》，2002)

体能训练会导致运动性疲劳，运动性疲劳是指机体生理过程不能将其机能维持在特定水平上，或各器官不能维持预定的运动强度。人体训练、疲劳和恢复是生物体的客观规律，掌握物质能量消耗和恢复过程的规律是运动训练中的重要内容，训练与恢复是训练过程不可或缺的两个方面，科学地安排训练和恢复的关系才能促进体能训练效果的最大化。