游泳成绩分析：美国游泳教练的认知与实践

罗伯特・穆尼、加文・科利、艾伦・戈弗雷、康纳・奥斯伯勒、约翰・纽厄尔、利奥・理查德・昆兰、吉尔罗伊德・奥莱欣

摘要：在精英游泳领域，人们采用多种方法评估成绩、指导训练并监测运动员的进步。本文旨在研究游泳教练的成绩分析实践，并探究教练在分析成绩时做出决策的原因。我们分析了来自美国的 298 名三级竞技游泳教练（245 名男性，53 名女性）的调查数据，汇总结果以呈现普遍的实践和认知情况，并探讨关键主题。研究发现，游泳教练对游泳成绩生物力学分析的重视程度与实际开展的分析类型之间存在差异。基于视频的方法最为常用，超过 70% 的教练至少每月使用一次，但这些分析主要是定性的而非定量的。本文还探讨了在精英游泳环境中，定量生物力学分析未能广泛应用的障碍，包括时间、成本、资源可用性等，同时也讨论了其他因素，如游泳成绩分析的信息来源以及对服务提供的控制，尤其着重于基于视频的方法和新兴的基于传感器的技术。

关键词：游泳；教练；生物力学；视频分析；惯性传感器    

一、引言

为准备比赛，精英游泳运动员需要遵循详细的年度训练计划，以全面提升成绩。在这个过程中，教练起着核心作用，他们负责制定结构化、周期性的训练和比赛计划，涵盖身体、心理、战术和技术等各个方面（博姆帕和哈夫，2009；迪克，2002），从而促使运动员成绩取得积极变化，因此，教练通常掌控着体育科学服务提供的性质。

在确定适合特定训练环境的分析方法时，需要考虑众多资源。有综述指出，利用视频进行比赛成绩分析是最全面的方法，它能够综合分析成绩所需的所有因素（史密斯、诺里斯和霍格，2002）。成绩分析可定义为通过不同手段（通常包括视频分析和统计信息）为运动员和教练提供客观反馈，进而用于记录成绩、监测进步、跟踪成绩相关变量的变化以及识别运动员和对手的优势与劣势。除此之外，还有许多其他分析方法，如用于生物力学评估的力平台、系留设备和新兴的基于惯性传感器的技术；心率和乳酸监测仪等生理工具；以及用于评估心理、营养、力量和体能等其他领域的各种系统和方法。然而，目前尚不清楚教练在分析运动员进步时对这些工具的使用程度和目的。    

竞技游泳是一个研究广泛的领域，技术的发展有助于深入理解支撑游泳的生物力学原理以及水中推进的机制（佩顿、巴尔佐普洛斯和巴特利特，2002；桑德斯等人，2006；图桑和特鲁扬斯，2005）。通过生物力学研究建立的确定性模型，揭示了游泳过程中各种时间、运动学和动力学原理之间的相互作用（周和克努森，2011；格里姆斯顿和海，1986；麦克莱恩、霍尔瑟、文特、贝克特和欣里希斯，2000；桑德斯，2002），这些模型确定了从业者在进行成绩分析时可监测的关键参数，以评估运动员的进步。

通常情况下，教练会通过肉眼观察和视频回放进行定性评估（利斯，2002；威尔逊，2008）。定性生物力学评估依赖于教练自身的知识和经验，其优势在于成本低且易于对大量运动员实施。不过，这种主观方法在很大程度上依赖于教练的专业知识，要求教练清楚自己应该关注什么。

教练也可能会借助体育科学家或生物力学家的服务，他们会使用专业设备和半定量分析方法来评估成绩的特定方面（佩顿和巴特利特，2008）。半定量分析在直接测量不可行的情况下很有用，例如使用视频分析软件估计转身之后水下滑行阶段的距离，或通过在视频片段上叠加线条来近似关节角度或身体部位的位置。然而，数据处理的时间延迟常常限制了这种方法在实际应用中的有效性和实用性（菲利普斯、法罗、鲍尔和赫尔默，2013）。

最后，教练还可以通过国家协调项目获得使用定量方法的生物力学服务（梅森，2010；佩顿，2008）。定量方法能够提供最详细的信息，但需要使用精密设备，因此通常仅适用于精英运动员。在实践中，这种服务通常不由俱乐部教练协调，而是专注于满足单个运动员的需求。不过，使用类似方法进行的研究工作所产生的结果可能具有更广泛的应用潜力。    

教练是研究与实践之间的桥梁，因此了解他们的观点并研究精英游泳中的实践情况非常重要。然而，尽管教练在这个过程中起着关键作用，但现有文献中很少有关于游泳教练意见的报道。斯图尔特和霍普金斯（2000）调查了 24 名游泳教练和 185 名游泳运动员，研究训练处方与成绩结果之间的关系，其重点是训练的周期化、训练强度、持续时间和量的测量。对游泳运动员的调查则主要涉及伤病发生率（沃克、加布、瓦伊斯韦尔纳、布兰奇和本内尔，2012）、训练实践（古尔德、吉南、格林利夫和钟，2002）、教练氛围和行为（科茨沃思和康罗伊，2009）或营养考虑（科利、德马雷斯特 - 利奇福德和巴扎尔，1990；赫夫纳、奥格尔斯、戈尔德、马斯登和约翰逊，2003）等方面。但这些研究都没有涉及通过测量和测试来监测成绩进步的方法。

据作者所知，尚未有已发表的研究论文对顶级游泳教练的成绩分析实践进行量化。目前尚不清楚各种工具的使用程度和目的，了解教练的动机以及环境限制如何影响他们的决策至关重要。先前对其他体育项目教练的调查表明，研究与应用环境之间的知识转移较差（马丁代尔和纳什，2013；里德、罗杰斯和斯普里格斯，2008），因此，教练可能不会根据研究的关键发现来分析游泳运动员的技术，这可能会限制教练的有效性。

因此，本文旨在对美国游泳教练协会（ASCA）的大量三级游泳教练进行调查，了解他们的实践情况，并洞察他们对所使用的成绩分析工具的看法。特别关注游泳成绩的生物力学分析，以及各种系统（尤其是基于视频的分析方法和新兴的基于传感器的技术）的使用情况。

二、方法    

向美国游泳教练协会的所有教练发放了一份自填式在线问卷。该调查经过了爱尔兰国立高威大学研究伦理委员会主席的审查，符合《赫尔辛基宣言》的条件。美国在国际游泳领域处于领先地位，在重大比赛中始终名列前茅，例如，在 2012 年奥运会上，美国获得了 30 枚奖牌（占总奖牌数的 31%），其中金牌占比 50%。因此，美国教练的意见和实践非常重要，可能有助于了解精英运动员的比赛准备情况。共有 635 名教练回复了调查，但为了深入了解具有精英或竞技环境工作经验的高级教练的实践情况，我们进行了筛选，最终分析仅限于具有 ASCA 三级及以上游泳教练资格的教练（N = 298）。这一教练级别被认为是合适的，因为这些教练更有可能指导年龄较大、更高级 / 精英级别的、具有国家和国际比赛经验的游泳运动员。

问卷问题包括教练经验、体育科学服务提供的各个领域的重要性、进行的分析类型和使用的设备，以及各种视频和惯性传感器系统的优缺点。问卷还为教练提供了用自己的话表达观点的机会，以便更好地了解他们的看法并扩展他们的回答。问题旨在涵盖游泳分析中所有可用的系统和工具，避免因调查的特定目的而产生偏差。教练被要求考虑他们在过去 6 年中的经验，以了解他们当前的实践情况，并考虑到最新的技术发展。

结果中的大多数数据是描述性的。使用 Minitab（16.0 版，Minitab 公司，宾夕法尼亚州斯泰特科利奇）进行统计分析。使用卡方检验来检验教练经验与成功水平之间的关联，并比较教练使用定性和定量视频分析实践的比例（纽厄尔、艾奇逊和格兰特，2010）。为了调查教练对不同服务领域的排名是否存在差异，分别对平均得分和中位数得分进行了单因素方差分析和克鲁斯卡尔 - 沃利斯检验。所有分析的显著性水平均为 0.05。

三、结果

（一）参与者特征    

表 1 提供了最终调查受访者（N = 298，245 名男性，53 名女性）的描述性信息。超过一半的受访者拥有超过 20 年的游泳教练经验，近三分之一的受访者在过去 6 年中指导过世界排名前 100 名的运动员。有证据表明教练经验与运动员排名之间存在显著关联，经验更丰富的教练往往能培养出排名更高的游泳运动员。在拥有 20 年以上经验的教练中，超过 40% 的人指导过世界排名前 100 名的游泳运动员。

（二）体育科学与医学服务提供

教练被要求按照重要性对精英游泳项目年度训练计划中通常包含的体育科学服务提供的几个领域进行排名（1 = 最重要；10 = 最不重要），排名基于各服务领域对游泳成绩的感知影响。图 1 总结了这些结果，生物力学在教练的优先顺序中排名最高。在各个服务领域中，生物力学的平均（方差分析）和中位数（克鲁斯卡尔 - 沃利斯检验）排名存在显著差异，平均而言，生物力学的排名高于其他服务领域。有趣的是，与医学相关的领域，如运动医学、物理治疗和理疗，在感知重要性和对成绩的潜在影响方面排名最低，但这些异常值并不代表任何一个教练群体（即更成功或更有经验的教练）的观点。

（三）分析系统和关键成绩相关参数

教练被要求提供用于分析游泳成绩的各种系统的使用频率详情，以及他们在选择分析工具时认为的关键系统要求。表 2 显示了教练的使用频率结果。图 2 给出了系统要求的排名顺序，表明尽管更多教练将 “可及性” 列为首要考虑因素，但 “易用性” 在总体上获得了更高的平均排名。表 3 总结了教练认为在分析游泳成绩时最重要的量化性能指标类别，数据突出了时间性能指标的核心重要性。实际上，报告的出发和转身相关参数也主要是时间性的（如出发时间、转身时间），但由于教练的高响应率而单独分组，这表明教练更倾向于评估游泳的这些关键阶段。    

（四）视频分析

如表 2 所示，游泳教练非常频繁地使用视频方法，尽管尚不清楚水上和水下摄像机的使用程度。为了进一步了解使用视频进行的分析类型，我们提出了更多问题（图 3）。原本预期每种分析类别会有相同的比例，但卡方拟合优度检验表明，定性分析的比例高于预期，而定量分析的比例则相应不足（X² = 35.93，P < 0.05）。

（五）基于传感器的技术

基于传感器的技术是近期研究关注的热点。因此，我们进一步询问了教练对这一新兴技术的熟悉程度。总体而言，教练的熟悉程度非常低（图 4），当随后明确询问他们在过去 6 个月内是否使用过这些设备时，使用过的教练人数更少（N = 14）。图 5 比较了教练对使用视频和惯性传感器系统的主要障碍的看法。    

（六）信息来源

最后，教练被问及在决定使用何种工具和测量哪些参数时，他们偏好的游泳成绩分析信息来源（图 6）。学术文献和体育科学家的建议排名最低。相反，教练在做决策时更倾向于选择其他信息来源，如与其他教练的讨论或自己的教练理念。

四、讨论

本研究旨在确定美国精英游泳教练对竞技游泳中不同成绩分析工具的使用实践和看法，特别关注生物力学分析。研究发现，在被调查的类别中，教练认为生物力学是体育科学服务提供中最重要的领域。这可能反映了正确技术的重要性，以及几十年来对四种竞技游泳姿势的生物力学原理研究积累的知识（康西尔曼，1955；马格利斯科，2003；佩顿等人，2002；施莱豪夫，1979；图桑和特鲁扬斯，2005）。教练还表示，在大多数情况下（298 名受访者中的 196 名），他们对服务的实施方式有足够的控制权。因此，毫不奇怪，近四分之三的受访者每月使用基于视频的分析方法，近 50% 的受访者每周使用。然而，尽管视频的使用很普遍，但教练对定量生物力学数据分析的重视程度与实际主要采用定性视频分析的做法之间存在差异。一位教练这样总结道： “虽然生物力学是一个重点领域，但它并不总是游泳运动员或教练的首要关注点。” [男性，5 - 9 年经验；所指导运动员世界排名前 25 名]

这种差异与先前的研究一致，先前研究表明，在许多运动中，视频技术在教练中的发展侧重于定性方法（威尔逊，2008），尽管缺乏关于具体使用方法的详细信息（利斯，2002）。此外，其他成绩监测工具很少被纳入教练实践。诸如力板、活动监测器和压力传感器等本质上是定量的系统的使用率似乎有限，这表明要么存在重大障碍阻碍教练更频繁地使用这些工具，要么定量数据分析未被视为重要。当被问及实际提供的服务是否符合他们的理想或首选服务（如图 1 所示）时，只有不到一半的受访者表示同意（N = 136）。    

（一）障碍

根据接受调查的教练反馈，阻碍生物力学工具在游泳中更广泛应用的主要因素是资金短缺、时间限制和合适测试设备的可及性。一些教练提到在平衡资源与需求方面存在困难，这影响了他们以理想方式提供体育科学服务的能力。此外，教练经常需要在满足团队需求和个人需求之间进行权衡。

“时间总是问题所在，我们的时间和空间有限，所以我必须做出对团队和个人最有利的决定。” [男性，20 年以上经验；所指导运动员世界排名前 50 名]“时间和预算使得难以花费大量时间分析力学和成绩数据。” [男性，0 - 4 年经验；所指导运动员世界排名 250 名以外]

一些教练的评论还表明，在理想情况下，如果没有这些限制，他们会进行更多的定量分析，例如对特定技能进行深入的运动学检查；增加对单个运动员产生的推进力的研究以及不同划水阶段的加速度分析。然而，并非所有教练都持有这种观点，其他教练认为教练的经验和技能才是实现卓越游泳成绩的关键因素。

“游泳的卓越表现基于姿势感觉和积极的方法。我不相信大多数人可以通过（现有的）技术获得这些。” [女性，15 - 19 年经验；所指导运动员世界排名前 100 名]

“教练们过于依赖技术，却忘记了我们是艺术家。没有完美的科学方法来培养冠军；这必须在头脑中发生，而不是靠一个神奇的盒子。” [男性，5 - 9 年经验；所指导运动员世界排名 250 名以外]

（二）视频分析方法

许多教练对使用视频的主要优缺点提供了有趣的见解。有趣的是，这些优点都与定量方法无关。相反，教练的评论与研究结果一致，即促进视频使用的主要特征是它提供了游泳运动员活动的客观记录（威尔逊，2008），教练和运动员都能从中受益。对成绩的视觉反馈被认为对技能获取至关重要，许多教练表示，游泳运动员对自己在水中的动作的感知可能与他们实际的动作在很多时候不一致。使用慢动作回放、逐帧查看或分屏比较等工具对视频图像进行操作也被视为重要的优势。大多数游泳运动员的动作发生在水下，这使得教练很难看清发生了什么；因此，视频对教练和运动员来说似乎同样重要。    

“[视频让教练] 能够向运动员展示他们实际在做什么，而不是他们感觉自己在做什么，这样你的指导在他们心中就有了事实依据。” [男性，10 - 14 年经验；所指导运动员世界排名前 25 名]

“[视频] 真的有助于游泳运动员看到他们正在做或需要做的事情。有时候仅仅告诉他们是没有用的，但让他们观看视频却有效果。[视频] 还可以帮助放慢划水动作，让你看到原本看不到的东西。” [男性，0 - 4 年经验；所指导运动员世界排名 250 名以外]

从结果中可以明显看出视频分析方法的常见缺点。成本和可用性都是重要因素；然而，时间延迟被发现是最关键的障碍。这可能包括完成数据收集的时间、解释和分析信息的时间，或者从训练中抽出时间为游泳运动员提供反馈信息的时间。

“很难及时向一大群人提供相关信息。” [男性，15 - 19 年经验；所指导运动员世界排名前 50 名]

“我很乐意提供 [视频分析]；但为每个游泳运动员提供良好的分析非常耗时。即使是一个只有 40 名运动员的小团队，我可能需要花一周时间专门进行录像，在家里花几个小时分析，然后给每个运动员 15 分钟的反馈，这样我总共需要 10 个小时来与他们所有人一起回顾。” [女性，20 年以上经验；所指导运动员世界排名 250 名以外]

“许多程序（例如 Dartfish）提供了很好的分析，但非常耗费人力。最好的程序能为运动员提供即时反馈，以便他们快速做出调整。” [男性，10 - 14 年经验；所指导运动员世界排名 250 名以外]    

在研究文献中，时间延迟也经常被列为视频的缺点（卡拉韦、科布和琼斯，2009；富尔顿、派恩和伯克特，2009）。除了编辑过程外，定量分析的数字化和数据处理工作劳动强度大且耗时，从而降低了反馈的有效性。瓜达尼奥利、霍尔科姆和戴维斯（2002）证明，视频在技术改进方面比口头反馈更有效。然而，其他人也表明，定量反馈对于游泳分析也很重要，而不仅仅是使用视频来提供成绩的视觉记录（索、内米和桑德斯，2012）。研究人员还对各种基于视频的方法的准确性提出了质疑（权和凯斯博尔特，2006）。此外，水下环境中的视频捕捉还有其他固有缺点，如身体部位被遮挡、水的湍流和光线折射问题（卡拉韦等人，2009；达达希等人，2013），但这些问题在调查受访者的评论中并未提及。

（三）基于传感器的技术

将视频的感知障碍与基于传感器的技术的障碍进行比较是很有意义的，因为惯性传感器被吹捧为视频分析的一种可能替代方案（卡拉韦等人，2009）。成本和可用性通常被认为是缺点，但对于惯性传感器，教练明显缺乏了解是另一个重要问题。尽管最近有人声称基于惯性传感器的系统具有潜在优势，但使用率仍然极低，在接受调查的教练中，只有极少数（N = 14）在过去 6 个月内使用过这些系统。近一半的受访者（N = 138）表示自己对该技术 “完全不熟悉”，教练们评论道：

“游泳界需要发表更多的文献。作为一名日常教练，如果我都没有听说过它，而我比一般教练读的书还多，那么这项技术的推广就存在问题。” [男性，10 - 14 年经验；所指导运动员世界排名 250 名以外]“[我需要] 该技术的演示以及使用过它并取得成效的人的证明。” [男性，15 - 19 年经验；所指导运动员世界排名 250 名以外].

基于传感器的技术在游泳方面的应用最近受到了很多研究关注（达达希等人，2013；戴维、安德森和詹姆斯，2008；勒萨热等人，2011；大木、市川、本间和宫地，2003），并且一些商用设备也已经出现。少数使用过传感器的教练确实提供了关于基于传感器技术优势的见解。他们提到了快速反馈以及获得的数据的定量性质。

“[传感器能] 同时为多名游泳运动员提供即时反馈。” [男性，10 - 14 年经验；所指导运动员世界排名前 100 名]“它是可量化的。” [男性，20 年以上经验；所指导运动员世界排名前 100 名]“信息会自动收集，并在几秒钟内给出反馈。之后还可以查看详细信息。” [男性，20 年以上经验；所指导运动员世界排名 250 名以外]    

这些观点与其他研究人员的关键结论相呼应。基于传感器的系统已经被开发出来，用于向游泳运动员提供关于关键成绩指标（如单圈时间和划水频率）的快速反馈（戴维等人，2008；勒萨热等人，2011）。其他研究声称的优势还包括高精度以及与其他反馈系统集成的潜力（卡拉韦等人，2009；达达希等人，2013；勒萨热等人，2011）。有趣的是，一些学术资料也提到了基于传感器的技术成本较低（詹姆斯等人，2011），这与教练们的看法相悖。

（四）教练对关键成绩相关参数的看法

游泳生物力学研究已经发现某些可测量的参数对游泳成绩有显著影响。因此，探究和比较教练对最重要参数的看法以及他们最常收集的数据是很有趣的。表 3 中的结果显示了一个共同的主题，即教练始终将基于时间的参数（如划水频率或分段时间）视为对他们最重要的信息，而不是其他类型的信息。时间测量是成绩的有用基准，但建议对影响这些时间结果的潜在动力学和运动学因素进行更深入的分析（史密斯等人，2002）。

教练认识到出发和转身分析是整体成绩的重要组成部分，但他们的评论再次集中在基于时间的参数上。例如，15 米用时经常被用作出发成绩的衡量标准，但它受到其他潜在因素的影响，如起跳时的水平速度或飞行时间（布兰克斯比、尼科尔森和埃利奥特，2002；加尔布雷斯、斯库尔、肯肯、伍德和格雷厄姆 - 史密斯，2008）。

另一个出现的主题是身体位置的重要性，包括流线型、手部动作和关节角度位置。教练似乎通过直接观察或对视频片段的定性检查来评估这些方面，以大致了解游泳运动员在水中的位置和身体各部位的协调情况，而通常不依赖定量数据来支持他们的观点。因此，教练认为目前不需要使用复杂的数据分析工具来获取他们所需的信息。    

（五）用户需求

将本研究的结果与先前探索教练选择分析工具时的主要用户需求的研究进行比较是很有意义的。图 2 中的数据显示，主要需求是（i）易用性、（ii）可及性和（iii）易于理解，这表明教练更喜欢简单直接的分析系统，不需要复杂的实施过程。可以推测，教练更关心的是与运动员使用相关的数据输出。令人惊讶的是，教练将实时反馈在十一个用户需求中排在第八位，考虑到他们对时间影响实践的评论，这是出乎意料的。这些发现与先前报道的用户需求相矛盾，先前的研究表明，捕捉特定技能的测量值和测量的可重复性是关键的用户需求（勒萨热等人，2011）。在先前的研究中，用户需求是通过类似的方法确定的，包括对教练、生物力学家和游泳运动员的访谈和问卷调查，但参与人数未报告。这些相互矛盾的发现凸显了不同终端用户群体的需求可能并不总是相同的。

（六）信息来源

本研究关键发现的一个可能解释在于游泳教练使用的信息来源。教练的知识来源会通过影响训练计划来驱动教练过程（亚伯拉罕、柯林斯和马丁代尔，2006）。在做出游泳技术分析决策时，教练似乎依赖自己的教练理念、教练文献和其他教练的意见，而不是学术或科学来源。有趣的是，在其他地方，时间限制也被认为是忽视某些信息来源的原因（里德等人，2008）。虽然本研究未考虑这一点，但评估受访者的学术背景以及职业培训情况可能会很有趣，因为获取这些资源可能也是一个限制因素。

一个在协作知识共享环境中工作的支持性教练社区是值得欢迎的。然而，本研究的结果引发了担忧，即游泳精英评估方面的研究成果可能没有传递到泳池边的教练那里，这一发现与先前的研究一致（马丁代尔和纳什，2013；里德等人，2008；威廉姆斯和肯德尔，2007）。可能会出现这样一种情况，即教练可能没有意识到某些动力学或运动学参数的重要性，或者没有充分理解这些参数与整体比赛成绩之间的联系。    

五、结论

本次调查结果凸显了 ASCA 三级教练在监测和评估游泳成绩技术方面的认知与实践之间的差异。一方面，研究结果表明教练理解在训练计划中应用生物力学原理的重要性。然而，游泳教练明显侧重于测量基于时间的参数，而对影响这些参数的潜在原理关注有限。这是由多种因素造成的，包括个人情况带来的限制（时间、成本、可用性）、公认的教练实践以及他们对研究成果的认识和应用。

本研究尚不清楚如果消除这些障碍，教练的实践是否会改变。有必要进一步探究教练的需求，更全面地研究他们对运动员进行不同类型分析的原因。将这些发现与其他游泳强国进行比较也会很有趣。此外，了解精英游泳运动员的意见将有助于深入了解他们认为分析技术的最佳方法以及他们认为最有益的反馈和指导模式。

这些发现对教练和研究人员都有影响，也会影响游泳分析设备的开发。关注游泳成绩分析新产品开发的企业可以从对阻碍现有技术使用的障碍以及教练的关键用户需求的新见解中受益。研究与应用实践之间的脱节并非游泳领域所独有。然而，鉴于对技术发展的高度重视，游泳教练测量对成绩影响最大的参数至关重要。教练文献在传播学术研究成果并以令人信服的方式呈现给教练方面发挥着重要作用。在教练充分认识到定量数据的潜在价值之前，他们很可能会继续选择传统实践和自己的直觉作为评估精英游泳成绩的主要手段。

六、致谢

作者感谢美国游泳教练协会的约翰・伦纳德先生在向其教练社区分发调查问卷方面提供的帮助。