郎殿栋 周爱国

摘 要：目的：探究影响我国优秀气步枪运动员射击成绩的重要技术因素，为运动员备战东京奥运会技术训练提供支持。方法：以备战2021年东京奥运会的12名国家步枪射击队运动员为测试对象，通过SCATT激光测试及Footscan足底压力测试，采用主成分分析（PCA）和主成分回归分析（PCR）对测试数据进行统计分析。结果：（1）运用主成分分析，从10个测试指标中优选出了5个能够较全面评价射击技术的代表性指标：瞄准精度、姿势平衡、举枪及扣扳机稳定性、瞄准时间和足底压力比;（2）通过主成分回归分析建立了射击成绩的回归模型，可解释射击成绩78.7 的方差。其中，瞄准精度可解释射击成绩36.6 的方差;举枪及扣扳机稳定性可解释射击成绩24.9 的方差;姿势平衡可解释射击成绩8 的方差;瞄准时间可解释射击成绩5 的方差;足底压力比可解释射击成绩4.2 的方差。结论：我国优秀气步枪运动员射击技术主要包括：瞄准精度、姿势平衡、举枪及扣扳机稳定性、瞄准时间和足底压力比。其中，对射击成绩影响较大的为瞄准精度、举枪及扣扳机稳定性。

关键词：气步枪;射击运动员;射击技术;射击成绩

中图分类号：G871.2   文献标识码：A  文章编号：1006-2076（2021）02-0111-08

Abstract：Objective： To explore the main technical factors influencing shooting performance of Chinese elite air rifle athletes， and to provide support for athletes' shooting technique preparing for the Tokyo Olympics. Methods： 12 national rifle shooting athletes preparing for the 2021 Tokyo Olympics as the test subjects. For each shot， five aiming technique parameters were recorded by the SCATT laser test， while five postural balance parameters were recorded by the Footscan plantar pressure test. Principal component analysis （PCA） and principal component regression analysis （PCR） were used for data analysis. Results： （1） PCA revealed five factors in ten postural balance and aim point fluctuation parameters： aiming accuracy， posture balance， stability of hold and cleanness of trigger， aiming time， and plantar pressure ratio; （2） PCR established a regression model of shooting performance， which can explain 78.7% of the variance of shooting performance. Among them， aiming accuracy can explain 36.6% of the variance of shooting performance; stability of hold and cleanness  of trigger can explain 24.9% of the variance of shooting performance; posture balance can explain 8% of the variance of shooting performance; aiming time can explain 5% of the variance of shooting performance; plantar pressure ratio can explain 4.2% of the variance of shooting performance. Conclusion： The main shooting technique factors of Chinese elite air rifle athletes included： aiming accuracy， posture balance， stability of hold and cleanness of trigger， aiming time， and plantar pressure ratio. Among them， the most significant factors affecting shooting performance were accuracy of aiming， stability of hold and cleanness of trigger.

Key words：air rifle; shooting athletes; shooting technique; shooting performance

氣步枪项目作为奥运会首金项目，历来是各国体育代表团和媒体争相关注的焦点。近年来，我国在该项目上曾涌现出蔡亚林、朱启南、杜丽、易思玲等奥运冠军，气步枪项目也承载着我国东京奥运会争金夺银的重任。2013年国际射联对射击竞赛规则进行了颠覆性的改革，其中最为关键的部分便是资格赛成绩不在带入决赛、决赛采用积分末淘汰制[1]，这对运动员技术动作稳定性提出了更高要求。2016年里约奥运会是新规则使用后的第一届奥运会，中国气步枪项目派出杜丽、易思玲以及有着“射击天才”之誉的杨皓然等选手参赛，最终却一金未得。2019赛季，印度射击队异军突起，共计获得2019年射击世界杯21枚金牌 [1]。此外，俄罗斯、德国、意大利等传统射击强国也强势爆发，中国射击队备战东京奥运会压力倍增[2]。眼下东京奥运会又因新冠疫情推迟一年，这为我们继续完善和解决训练遗留问题提供了机会，同时备战任务迫在眉睫，面对诸多变化，现阶段如何科学、有效地进行射击项目训练，就成了亟需解决的一大难题。

目前，国内外有关射击项目的研究主要集中在心理和技术两方面。其中，对射击心理方面的研究比较成熟，对运动员比赛中存在心理问题的发现[3]、机制探讨[4]、解决问题的办法[5]以及心理训练[6-7]都已形成完整的体系。相比之下，对射击技术方面的研究尚不完善，气步枪项目是射击项目中最具技术含量的一种，10环直径仅0.5 mm，因此，要求运动员具备极高的精度[8]。在气步枪射击中，举枪稳定性被认为是决定射击成绩的一个重要因素[9-12]，有研究表明，与技术水平较低的运动员相比，优秀气步枪运动员的举枪稳定性更好[12]。另一个决定射击成绩的重要因素是姿势平衡，射击教练和运动员都认为良好的姿势平衡是射击成绩的重要组成部分，这一观点也得到了以往实证研究的支持[8，13]。但也有研究表明，姿势平衡对射击成绩贡献率并不高，姿势平衡是否会对射击成绩产生有效影响目前还存在争议[14-15]。此外，在气步枪射击中，瞄准时间、瞄准精度、触发时机等技术指标尚未作为影响射击成绩的相关因素。射击项目现有的监控手段主要靠教练员和运动员的主观经验与感觉来进行，缺少客观数据作为支撑和依据，而SCATT激光测试仪和Footscan足底压力测试平板恰好能很好地反映射击运动员击发前瞄准点轨迹及姿势平衡的变化[8-13]。

鉴于此，本研究旨在探寻影响我国优秀气步枪运动员射击成绩的重要技术因素。假设除了举枪稳定性外，姿势平衡、瞄准精度、瞄准时间和扣扳机控制能力也是决定气步枪射击成绩的重要技术因素。本研究拟通过主成分分析揭示气步枪射击技术的重要组成部分，期望研究结果可用于评估运动员技术优势和弱点，促进射击技术的规范化、一致性以及提高训练的科学性，为教练员备战东京奥运会技术训练提供支持，充分发挥科技助力奥运的作用。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以备战2021年东京奥运会的12名国家步枪射击队运动员为测试对象，其中男运动员6人，女运动员6人。12名运动员均为国际级健将，且近1个月内均无急性运动损伤，由于之前的研究已经证实气步枪运动员射击成绩、瞄准技术不存在性别差异[16-18]，因此，本研究将男性和女性运动员视为一个组。基本信息见表1。

1.2 测试方法

长期以来，激光测试、足底压力测试作为评价射击运动员技术动作效果的重要测试手段被国内外射击工作者所认可[9-14]。本研究采用激光测试、足底压力测试与分析系统，同步纪录气步枪运动员击发前光电学、生物力学参数。

1.2.1 SCATT激光测试

目前，国外利用激光测试技术在射击项目中应用非常广泛并且很成功，促进了射击技术动作的规范化、一致性。本研究利用俄罗斯产SCATT MX-02型激光测试仪，实时记录气步枪运动员从举枪到击发过程中瞄准点晃动轨迹，获取运动员射击前Time（s）、COG（ ）、SS1（mm/s）、SS0.25（mm/s）、ATV（mm）等5个瞄准技术效果指标（见表2）。应用测试仪配套软件对测試数据进行处理。具体操作步骤如下：

（1）安装设备：在气步枪枪管上安装SCATT激光测试仪传感器，然后将设备连接到计算机。

（2）启动测试软件：点击工具栏，将“枪种”选择为“气步枪”，然后点击姓名，完成程序设置。

（3）开始测试：运动员做好准备后，依次完成60发子弹的射击。

（4）数据处理：当测试结束时，将测试的数据、轨迹图、曲线变化由计算机内置软件进行数据处理。

1.2.2 Footscan足底压力测试

利用比利时RS scan公司最新研发的Footscan1.0足底压力平板，对气步枪运动员击发前垂直于射击方向足底压力中心晃动距离及足底压力分布进行采集，获取运动员SDx1（mm）、SDx2（mm）、SDx7（mm）、FPL（ ）、FPR（ ）等5项指标（见表2），采样频率为500 Hz。应用Footscan1.0分析软件对测试数据进行统计分析。具体测试步骤：首先，将足底压力测试平板放置在运动员正常训练位置，并与计算机相连;随后，运动员站立于足底压力测试平板之上，当其做持枪贴腮动作后点击足底压力软件测试按钮，当运动员完成每一发子弹射击时，点击足底压力测试软件停止按钮，系统自动记录并保存运动员击发前足底压力中心晃动距离及足底压力分布数据;最后，对系统收集的数据进行导出分析。

1.2.3 射击成绩测试

射击成绩通过SCATT激光测试仪测得，数据精确到小数点后一位。参加10 m气步枪项目的运动员必须使用自己的枪，并且遵照国际射联规定着装，包括射击服、射击手套、射击鞋等。2019年国际射联规定10 m气步枪资格赛75 min完成60发子弹射击，因此，本研究测试每位运动员60发子弹，并记录射击成绩。整个测试过程在2020年4月进行，测试地点为国家体育总局射击射箭运动管理中心资格赛馆。

1.3 数理统计法

本研究采用SPSS 21.0软件对相关数据进行统计分析，结果采用平均数±标准差（Mean± SD）的形式表示。首先采用主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）将多个原始变量转化为少数几个正交的、互不相关的综合变量，在确定主成分个数时考虑了Kaiser-Guttman标准，确定特征值大于1，并且累积贡献率达到80 以上。目前，PCA已用于识别移动靶射击[10]、气手枪射击[19]中的技术成分。然后采用主成分回归分析（Principle Component Regression;PCR）探究射击技术变量对射击成绩的影响，并建立射击成绩的多元线性回归模型。PCR不仅可解决自变量间的多重共线性问题，同时还可实现数据的降维，降低计算复杂性。在本研究中，显著性水平设为P≤0.05。

2 结 果

2.1 SCATT及Footscan测试结果

通过SCATT激光测试及Footscan足底压力测试，对12名气步枪运动员射击的720发子弹测试结果进行统计，分别见表3和表4。其中，Score均值为10.45环;Time均值为14.5 s;COG均值为94 ;SS1均值为13.18 mm/s;SS0.25均值为12.46 mm/s;ATV均值为1.05 mm;SDx1均值为0.37 mm;SDx2均值为0.6 mm;SDx7均值为0.98 mm;FPL均值为62.7 ;FPR均值为37.3 。本研究测试数据及数据波动均在合理范围内 [8-13，20，23]。

2.2 主成分分析结果

首先，对12名气步枪运动员射击的720发子弹测试结果进行Kaiser-Meyer-Olkin（KMO>0.5）和Bartlett球形度检验（P<0.01），表明适合做主成分分析。然后运用 PCA计算各主成分的特征值、方差贡献率和累积方差贡献率，结果如图2所示。从中可以看出，前5个主成分的特征值均大于1，并且累计贡献率（95.2 ）大于80 ，说明这5个主成分反映了原始变量的绝大部分信息。根据主成分选择标准，选定PC1～PC5为分析所用到的主成分。

表5为气步枪10个技术指标的主成分旋转载荷矩阵，反映了各指标对主成分影响的程度。由表5可知，PC1主要包含ATV、SS0.25和SS1等指标，可代表举枪（SS0.25、SS1）及扣扳机稳定性（ATV），反映了气步枪枪管的稳定程度及扣扳机是否干净利落;PC2主要包含FPL、FPR等指标，可代表足底压力比，反映了足底受力特点及压力分布比例;PC3主要包含SDx1、SDx2等指标，可代表姿态平衡，反映了运动员身体的稳定性;PC4主要包含Time、SDx7等指标，可代表瞄准时间，反映了运动员从举枪入靶到击发时瞄准时间;PC5主要包含COG等指标，可代表瞄准精度，反映了运动员瞄准靶心的能力。主成分分析具体过程见图3。

2.3 射击成绩主成分回归模型

基于上述分析，以12名气步枪运动员射击的720发子弹为样本量，以每发子弹的射击成绩为预测变量，以5个主成分（瞄准精度、举枪及扣扳机稳定性、姿势平衡、瞄准时间、足底压力比）为解释变量，构建射击技术要素与射击成绩的多元回归模型。由表6可知，该回归模型通过了显著性检验（P<0.01），且拟合程度较好（R2=0.787）。残差平方和、标准误的值均小于1，表明误差较小，预测精度较高。

由表7可知，回归模型中各主成分系数均通过t检验（P<0.01），且容忍度、方差膨胀系数（VIF）均为1，表明不存在共线性问题。模型可解释射击成绩78.7 的方差。其中，瞄准精度可解释射击成绩36.6 的方差;举枪及扣扳机稳定性可解释射击成绩24.9 的方差;姿势平衡可解释射击成绩8 的方差;瞄准时间可解释射击成绩5 的方差;足底压力比可解释射击成绩4.2 的方差。因此，以5个主成分为自变量的射击成绩回归模型较好。方程可写为：

射击成绩=10.449+0.06（瞄准精度）-0.049（举枪及扣扳机稳定性）-0.020（姿势平衡）+0.022（瞄准时间）+0.028（足底压力比）。

表8为各主成分的自变量回归系数，所有系数均通过t检验（P<0.05）。由此可建立各主成分与其所包含自变量的线性回归方程。然后将各主成分方程表达式带入射击成绩回归预测方程，即可获得以9项测试指标为自变量的射击成绩回归模型：

射击成绩=9.326204-0.003915（Time）+0.00556（COG）-0.002549（SS1）-0.002748（SS0.25）-0.041931（ATV）-0.675187（SDx1）-0.133946（SDx2）+0.330435（SDx7）+0.02101（FPR）

3 讨 论

本研究通过激光测试、足底压力测试，采用主成分分析（PCA）和主成分回归分析（PCR），探究影响我国优秀气步枪运动员射击成绩的重要技术因素。研究发现，我国优秀气步枪运动员射击技术主要包括：瞄准精度、姿势平衡、举枪及扣扳机稳定性、瞄准时间和足底压力比。其中，瞄準精度可解释射击成绩36.6 的方差（见表7）;举枪及扣扳机稳定性可解释射击成绩24.9 的方差;姿势平衡可解释射击成绩8 的方差;瞄准时间可解释射击成绩5 的方差;足底压力比可解释射击成绩4.2 的方差。研究认为，瞄准精度、举枪及扣扳机稳定性对气步枪射击成绩影响较大，姿势平衡、瞄准时间、足底压力比也是影响优秀气步枪运动员射击成绩的重要技术因素。随着气步枪射击成绩已趋近于满环并逼近人类身体和技术的极限，对一名优秀运动员来讲，通过解决一个很小的技术难点可能会带来质的飞跃。为此，本研究主要对影响优秀气步枪运动员射击成绩的重要技术因素进行探讨，为气步枪技术训练提供理论依据。

3.1 瞄准精度对气步枪射击成绩的影响

瞄准精度主要包含COG等指标，反映了运动员瞄准靶心的能力。在本研究中，瞄准精度可解释射击成绩36.6 的方差，排在所有因子得分首位，这充分说明瞄准精度对气步枪运动员射击成绩所起到的关键作用。关于瞄准精度对射击成绩的影响，前人做了大量的研究工作。早在上世纪90年代初，原国家射击队总教练张福就提出：“技术是射击环数的保证，而瞄准则是射击技术的前提。”武文强通过对优秀女子气步枪运动员瞄准技术的分析[20]，发现我国优秀女子气步枪运动员瞄准具有平稳、适时、瞄与扣协调配合等技术特点。此外，Ihalainen等研究认为[8]，通过瞄准精度训练可以提高运动员比赛成绩，揭示了瞄准精度与射击成绩的关系。与前人研究结果一致，本研究证实了瞄准精度对气步枪射击成绩的影响，认为瞄准精度应作为射击技术关键因素进行考虑。当运动员瞄准时，瞄准点围绕靶心不停的晃动，以寻找最佳击发位置[13]，在整个瞄准过程中，最佳击发位置也仅仅出现过几次[20]，因此，瞄准精度越高，运动员获得最佳击发位置的次数越多，获取好成绩的几率越大。瞄准精度训练主要围绕瞄准的精确性，做到人、枪、靶协调一体，为此，运动员需掌握“盯牢准星”“视力回收”“虚靶具实”等瞄准规律。

3.2 举枪及扣扳机稳定性对气步枪射击成绩的影响

举枪及扣扳机稳定性主要包含SS0.25、SS1和ATV等指标，反映了气步枪枪管的稳定程度及扣扳机是否干净利落。在本研究中，其可解释射击成绩24.9 的方差，排在所有因子得分的第二位，可见举枪及扣扳机稳定性对射击成绩起着重要作用。本研究采用PCA将举枪稳定性及扣扳机稳定性合并到一个公因子，这说明二者之间存在显著相关关系。SS0.25、SS1值越小，说明枪管晃动速度越慢，举枪稳定性越好，ATV反映了扣扳机时瞄准点与弹着点的距离，而扣扳机时枪管晃动速度越快，瞄准点与弹着点的偏差越大，可见扣扳机稳定性受举枪稳定性的影响较大。气步枪是以稳求准、以准取胜的技能主导类项目[20]，稳固的举枪是气步枪精准射击的基本技术，也是人枪整体稳定性的最终表现。有研究表明，步枪击发角度高0.016°，手枪击发角度高0.066°，都会导致运动员无法出现10环的成绩[18]，因此，枪管微小的晃动都会对射击成绩产生显著影响。举枪稳定性练习主要以举枪的持久性练习、实弹散布练习为主，通过加强肌肉记忆来保证每一枪的协调、稳定[11，13]。扣扳机是射击技术的关键，虽然只是轻轻的弯曲食指，但扣扳机控制能力被认为是射击技术动作中非常复杂的一环，难点在于它是一个下意识的过程，要求运动员瞄与扣协调配合，稳的时候能够自然扣响，扣的时候不破坏举枪的稳定状态[20]。如果运动员扣扳机拖泥带水，就会出现瞄准点的“跳动”，导致远弹，严重影响射击成绩。扣扳机练习主要以空枪体会训练为主，做到预压要实，扣扳机要轻，体会无意识枪响。

3.3 姿势平衡对气步枪射击成绩的影响

姿势平衡主要包含SDx1、SDx2等指标，可反映运动员垂直于射击方向身体的稳定性。本研究结果表明，姿势平衡可解释射击成绩8 的方差。姿势平衡是保证精准射击的一个重要前提，只有在身体稳定达到一定水平，才能为举枪、瞄准、击发创造条件，为精准射击提供保证。由于生物因素的影响，射击时人体姿态不可能是绝对稳定的，这就要求运动员“动中求稳”，把握好击发时机。关于姿势平衡与射击成绩的关系，前人的研究结果并不一致。一些研究观察到了积极作用[19，22-23]，而另外一些研究未观察到显著作用[14-15]。蔡凌丽等[23]研究发现，身体重心左右晃动距离与气步枪射击成绩相关性不大，重心前后晃动距离与射击成绩具有显著相关性。Aalto等[22]研究认为，优秀气步枪运动员表现出较好的平衡能力，优秀运动员在击发前1秒足底压力中心晃动距离小于1毫米。此外，姿势平衡也被证明与气手枪射击表现有关[19]。与之相反，Ball[14]等通过对6名精英气步枪运动员进行激光测试、足底压力测试，发现姿势平衡与射击成绩相关性不显著，该研究认为不佳的射击表现很少是由姿势平衡下降所导致的，其原因可能与该研究样本量较少有关。Ihalainen等[15]研究表明，姿势平衡与射击成绩之间没有直接联系，姿势平衡可能通过影响举枪稳定性、瞄准精度间接地影响射击成绩。尽管本研究证实姿势平衡对射击成绩的影响要低于瞄准精度、举枪及扣扳机稳定性，但教练员和运动员都认为最大限度提高姿势平衡能力是提高射击成绩的一个重要方面。因此，优秀气步枪运动员仍然需要将姿势平衡训练作为日常训练的重要组成部分，姿势平衡训练主要围绕足踝稳定性，通过单腿闭眼站立、燕式平衡、半跪姿平衡等练习可以提高下肢稳定性。

3.4 瞄准时间对气步枪射击成绩的影响

瞄准时间主要包含Time、SDx7等指标，可反映运动员从举枪入靶到击发时瞄准时间。在本研究中，瞄准时间可解释射击成绩5 的方差。本研究采用PCA分析，将Time、SDx7合并到一个公因子，是由于两者之间存在显著相关关系，SDx7可反映运动员瞄准过程中身体整体的晃动，当身体晃动增加时，运动员很难找到最佳击发时机，导致瞄准时间延长，降低射击命中率。目前，有关瞄准时间对射击成绩影响的研究相对较少。Ihalainen等[8]研究表明，瞄准时间对优秀气步枪运动员射击成绩影响较小，因为优秀射击运动员举枪更稳定，本研究也证实了Time和SDx7之间的关系。此外，Konttinen等[11]研究发现，不同运动水平气步枪运动员瞄准时间没有显著性差异，瞄准时间对射击成绩的影响在不同水平运动员之间是相似的。本研究证实，瞄准时间对射击成绩有一定影响，可能是由于高水平氣步枪运动员瞄准时间一致性较强，动作自动化程度高，当运动员受到外界干扰或者心理出现波动时，瞄准时间可能出现延长或缩短，这直接导致运动员瞄准规律、击发节奏发生变化，进而影响射击成绩。因此，运动员要结合自身瞄准技术特点进行针对性练习，通过决赛模拟训练、高强度射击训练，提高运动员在高压力条件下瞄准时间的稳定性。

3.5 足底压力比对气步枪射击成绩的影响

足底压力比主要包含FPL、FPR等指标，反映运动员足底受力特点及压力分布比例，可用于评估运动员在平行于射击方向身体重心的偏移[19]。在本研究中，足底压力比可解释射击成绩4.2 的方差，可见，足底压力比也是影响气步枪射击成绩不可或缺的因素。以往多篇文献认为，平行于射击方向身体重心的偏移对射击成绩影响较小[9，21-23]，因此，该方面训练内容常常被忽视。Ihalainen等[24]对芬兰国家队运动员进行三年的跟踪测试，发现优秀气步枪运动员中外侧足底压力变化与扣扳机控制力关系密切，该研究认为，中外侧足底压力变化可能通过影响扣扳机间接地影响射击成绩，而中外侧足底压力变化主要受心率、血液循环等机体内部因素的影响较大[25]。Ball[14]等研究发现，与国家级运动员相比，国际级气步枪运动员在平行于射击方向身体重心表现出更小的偏移，该研究认为，优秀运动员可能存在一个最佳的足底压力比例，高于或低于这个比例可能会在一定程度上影响射击成绩。尽管本研究证实足底压力比对射击成绩影响相对较小，但优秀射击运动员在达到较高竞技水平难以提高时，可能通过解决一个很小的技术难点实现自我的突破。此外，本研究还发现FPL要显著高于FPR，而造成这一结果的原因可能与气步枪动作姿势特点有关，运动员举枪时，髋部向身体的左侧前突，伴随躯干向右侧和后方伸，脊柱关节长时间处于旋转保持而易发生脊柱侧弯，所以气步枪运动员左膝和腰部易发生运动损伤 [26]。由此可见，足底压力分布合理不但能影响射击成绩，还能减少运动损伤的发生。

4 小 結

本研究利用SCATT激光测试仪、Footscan足底压力平板，对我国优秀气步枪运动员射击技术动作效果、射击成绩进行同步测试。研究发现，我国优秀气步枪运动员射击技术主要包括：瞄准精度、姿势平衡、举枪及扣扳机稳定性、瞄准时间和足底压力比。其中，对射击成绩影响较大的为瞄准精度、举枪及扣扳机稳定性。建议教练员根据运动员自身技术特点制定科学化、个性化射击技术训练方案，在关注射击成绩提高的同时，也要注重射击技术动作测试与发展。

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