我國運動生物力學(xué)研究現(xiàn)狀與分析①

廖永祥

(昆明理工大學(xué)津橋?qū)W院 云南昆明 650106)

運動生物力學(xué)是一門新興的邊緣學(xué)科,它的發(fā)展歷史較短,理論體系才初步形成,國內(nèi)對于運動生物力學(xué)的定義還存在許多的分歧,目前通用的定義是“運動生物力學(xué)是研究體育運動中人體機(jī)械運動規(guī)律的科學(xué)?！逼渌鱾€國家的定義大致可分為:(1)運動生物力學(xué)是應(yīng)用力學(xué)概念、方法、規(guī)律描述和解釋人體、運動和器械運動的科學(xué)。(2)運用力學(xué)原理和方法是研究人體運動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué)。(3）運動生物力學(xué)是研究人體在運動時身體所承受外力及內(nèi)力的作用所可能呈現(xiàn)物理轉(zhuǎn)變過程及其結(jié)果的一門學(xué)科,及應(yīng)用力學(xué)的只適合方法,針對人體的運動及運動設(shè)施進(jìn)行研究。從這些方面可以看出,對于這個新興的學(xué)科定義不明確，不只是我國獨有的問題,而是目前世界性的問題。

1 運動生物力學(xué)發(fā)展歷程

1.1 啟蒙階段

早在公元前,就有很多自然科學(xué)家和哲學(xué)家對日常生活中人和動物的力學(xué)問題產(chǎn)生了濃厚的興趣,15世紀(jì)末,意大利著名科學(xué)家列奧納多·達(dá)·芬奇(Leonardo Da Vinci)用人的尸體研究解剖學(xué),并在此基礎(chǔ)上借助力學(xué)研究人體的各種姿勢和運動,指出人體運動符合力學(xué)定律,奠定了運動生物力學(xué)的雛形。

1.2 初步形成

20世紀(jì),由于體育學(xué)及醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展,很多運動中的力學(xué)問題日益凸顯并亟待解決,隨著各類電子設(shè)備、精密儀器等測試工具的發(fā)明為解決這些問題創(chuàng)造了前提條件。結(jié)合解剖學(xué)、物理學(xué)使運動生物力學(xué)這門邊緣學(xué)科應(yīng)運而生。

1.3 發(fā)展階段

1967年蘇黎世召開了第一屆國際生物力學(xué)會議,1973年8月在美國賓夕法尼亞大學(xué)召開的第四屆國際生物力學(xué)會議上將運動生物力學(xué)從生物力學(xué)中劃分出來,成立了國際運動生物力學(xué)學(xué)會(簡稱ISBS),運動生物力學(xué)正式成為獨立的一門學(xué)科。1982年6月20日,在美國加利福尼亞召開第一次國際運動生物力學(xué)會議,從此,運動生物力學(xué)的研究工作在全世界蓬勃開展。我國于1980年成立了下屬中國體育科學(xué)學(xué)會的運動生物力學(xué)分會,并于2005年在北京成功舉辦了第23屆國際運動生物力學(xué)會議。

2 研究方法

對近3年發(fā)表在《天津體育學(xué)院學(xué)報》、《廣州體育學(xué)院學(xué)報》、《西安體育學(xué)院學(xué)報》、《成都體育學(xué)院學(xué)報》、《南京體育學(xué)院學(xué)報》及通過期刊鏡像網(wǎng)查閱到的60篇關(guān)于運動生物力學(xué)的文章進(jìn)行統(tǒng)計分析,依照不同研究方向?qū)?0篇論文進(jìn)行重復(fù)分類:第一類,按運動項目分為田徑、三大球(籃、足、排)、小球(乒、羽)、體操、武術(shù)、自行車、游泳、射箭及其他;第二類,按研究方法與手段分為三維攝像分析、一維攝像分析、高速攝像分析、動力學(xué)測試、肌電測試分析、同步研究、理論分析、文獻(xiàn)資料法及其他;第三類,按照研究領(lǐng)域分為運動技術(shù)分析、骨骼神經(jīng)肌肉研究、方法學(xué)研究、儀器設(shè)備、教學(xué)、文獻(xiàn)綜述、醫(yī)療康復(fù)、大眾健身8個方面。

3 分析與結(jié)果

3.1 分析概況

由表1可以看出,奧運會體育項目占研究的主流,特別是田徑項目所占最多,原因是田徑包括短跑、長跑等較多小項,有著較多的運動人員參與,較多的被人們關(guān)注,并且該類項目動作結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定,有利于取樣分析;其次較多的是:體操及武術(shù),這些項目有力學(xué)基礎(chǔ)支撐便于研究;而三大球(籃、足、排)、小球(乒、羽)等項目雖然普及范圍較廣,但是這些項目中動作復(fù)雜多樣,不便于統(tǒng)計分析。

表1 60篇論文所涉及的運動項目

表2 60篇論文所涉及的研究方法和手段

表3 60篇論文所涉及的研究領(lǐng)域和內(nèi)容

由表2可以看出,運動力學(xué)測試手段有了普遍的提高,攝像方面不再是以往單一的高速攝像,而是發(fā)展到高速攝像與解析一體化,攝像分析由傳統(tǒng)的平面分析發(fā)展到三維立體分析。本次60篇論文中,有很多都運用了運動圖像解析技術(shù),這種技術(shù)的測試方法基本都是通過高速攝像解析完成的。高速攝影拍攝速度快、精度高,可定量分析也可定性分析,能用計算機(jī)控制,所以在研究中得到廣泛的應(yīng)用。動力學(xué)測試手段基本通過三維測力平臺來完成測量分析。理論分析與實驗測試是相輔相成的,理論需要測試數(shù)據(jù)來證明,而實驗測試需要理論來指導(dǎo)。文獻(xiàn)資料的研究則可展現(xiàn)各類研究方法、國內(nèi)外科學(xué)發(fā)展綜述及原理。

由表3可以看出,60篇論文中研究所涉及的面非常廣,其中運動技術(shù)分析的文章有24篇,占總數(shù)的40%,反映了我國運動生物力學(xué)研究的主要領(lǐng)域是運動技術(shù)類的分析與診斷。大眾健身與醫(yī)療康復(fù)的有6篇,占10%,這兩項內(nèi)容納入運動生物力學(xué)研究的范疇,說明研究已經(jīng)不僅只關(guān)注競技體育,也開始向大眾人群擴(kuò)展,大眾健身也是我國體育事業(yè)的重要組成部分,提高全民體質(zhì)關(guān)系到我國體育事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

3.2 結(jié)果

運動生物力學(xué)首先是力學(xué),其次是生物,最后是運動。只有采用力學(xué)的方法和手段來研究,運動生物力學(xué)才能作為一門科學(xué)來發(fā)展。運動生物力學(xué)的技術(shù)分析和研究水平有賴于電子設(shè)備等精密研究儀器的發(fā)展,需要計算機(jī)和動作技術(shù)最佳化等方面的分析來研究。我國運動生物力學(xué)經(jīng)過多年的發(fā)展,研究水平和研究能力已取得長足進(jìn)步,但是研究方法和理論方面積累不多,不夠深入,內(nèi)容還需不斷豐富。研究內(nèi)容方面需要更多的人去研究更多的方向,尤其是沒人做或者做的很少的方向,像球類運動等;研究測試手段需要加強(qiáng)計算機(jī)仿真及其他運動測試儀器的開發(fā)研究;因此,需要加強(qiáng)多學(xué)科合作,多種測試方法的研究結(jié)合、多領(lǐng)域的綜合開發(fā)研究,在基礎(chǔ)理論研究方面加倍努力,使我國運動生物力學(xué)的發(fā)展達(dá)到國際水平。

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