福建省運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展研究報告*

黎明職業(yè)大學(xué)科協(xié)

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福建省運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展研究報告*

黎明職業(yè)大學(xué)科協(xié)

［摘要］本文闡述了運動生物力學(xué)學(xué)科內(nèi)涵、發(fā)展歷程及國內(nèi)外研究熱點，重點分析了運動生物力學(xué)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢，提出了福建省運動生物力學(xué)學(xué)科面臨的挑戰(zhàn)、機遇、發(fā)展的目標、思路、任務(wù)、關(guān)鍵技術(shù)和戰(zhàn)略對策。

［關(guān)鍵詞］運動生物力學(xué) 學(xué)科發(fā)展 運動裝備 福建省

1　概述

1.1運動生物力學(xué)學(xué)科內(nèi)涵

運動生物力學(xué)是一門集力學(xué)、生物學(xué)及運動學(xué)等多學(xué)科為一體的邊緣性學(xué)科，由于它的發(fā)展歷史不長，其理論體系到近代才初步產(chǎn)生，而我國對運動生物力學(xué)的研究時間更短。目前比較通用的定義是：運動生物力學(xué)是研究體育運動中人體機械運動規(guī)律的科學(xué)，在我國也叫“人體運動力學(xué)”。

運動生物力學(xué)包含運動、生物和力學(xué)三個部分，其實質(zhì)是力學(xué)。因此，要求將力學(xué)的研究方法和手段應(yīng)用到生物體的運動中，才能準確描述生物體運動的力學(xué)特點。運動生物力學(xué)是通過測量力學(xué)參數(shù)來表現(xiàn)人體運動的力學(xué)本質(zhì)，物理學(xué)測量技術(shù)是生物力學(xué)測量方法學(xué)的基礎(chǔ)。

早期運動生物力學(xué)是以競技運動和體育教學(xué)為應(yīng)用對象，動作分析是其主要研究范圍，并且一開始是以動物行為及動物步態(tài)分析，然后發(fā)展為人類的步態(tài)分析及簡單的單一動作分析和復(fù)雜的全身動作分析，最后發(fā)展成為完整的運動技術(shù)分析，通過動作分析提高競技運動成績和減少運動傷害并能提供更有效率的體育教學(xué)。在探索動作優(yōu)劣的內(nèi)在原因過程中，運動生物力學(xué)開始進一步探索人體骨骼肌肉系統(tǒng)運作方式，結(jié)合康復(fù)、骨科等運動相關(guān)醫(yī)學(xué)，探索人體內(nèi)部的生物力學(xué)原理對運動造成的影響。隨著科技的不斷進步，一些科技產(chǎn)品如運動器材和裝備也越來越多地應(yīng)用于運動訓(xùn)練和競技比賽上，影響原本的動作形態(tài)和競技成績，運動生物力學(xué)也逐步由動作分析、骨骼肌肉系統(tǒng)研究發(fā)展到與運動相關(guān)的器材和裝備的研究。

1.2運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展歷程

在趙煥斌、李建設(shè)主編的《運動生物力學(xué)》教材和王清的《運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展》（2006—2007體育科學(xué)學(xué)科發(fā)展報告），對運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展概況進行了相關(guān)論述，大致可以總結(jié)出如下幾點：

1.2.1萌芽階段

15世紀末，意大利著名科學(xué)家列奧納多·達·芬奇（Leonardo Da Vinci）在人體解剖的基礎(chǔ)上，結(jié)合人體的各種姿態(tài)及運動，得出了人體運動符合力學(xué)的定律，標志著運動生物力萌芽階段的形成。

1.2.2初級階段

到了20世紀，隨著體育學(xué)及醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展，很多運動過程中的力學(xué)問題日益突出，而各類電子設(shè)備、精密測試儀器等工具的發(fā)明為解決這些難題創(chuàng)造了前提條件。傳統(tǒng)學(xué)科中的力學(xué)、物理學(xué)、解剖學(xué)的研究方法在人體運動有著廣泛的應(yīng)用，這樣一來使得運動生物力學(xué)這門邊緣學(xué)科應(yīng)運而生。

1.2.3發(fā)展階段

1967年在蘇黎世召開的第一屆國際生物力學(xué)會議，標志著運動生物力學(xué)進入了全新的階段。國際生物力學(xué)學(xué)會（International Society of Biomechanics， 簡稱ISB）是第一個與生物力學(xué)相關(guān)的國際學(xué)會，其涵蓋的領(lǐng)域非常廣泛，如運動力學(xué)、醫(yī)學(xué)工程、生物流體力學(xué)及人因工程等。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，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，這標志著運動生物力學(xué)正式成為一門獨立的學(xué)科。國際運動生物力學(xué)學(xué)會（International Society of Biomechanics in Sports，簡稱ISBS），是另一個與生物力學(xué)相關(guān)的國際學(xué)會，其涵蓋領(lǐng)域較專注于運動相關(guān)的生物力學(xué)，如運動技術(shù)分析、運動器材及裝備科技、運動訓(xùn)練及運動傷害等。1982年6月20日，第一次國際運動生物力學(xué)會議在美國加利福尼亞召開，此后，全世界的運動生物力學(xué)進入到一個蓬勃發(fā)展的階段，取得了很多具有應(yīng)用價值的成果。

我國的運動生物力學(xué)發(fā)展階段主要有兩大標志：一是我國的運動生物力學(xué)學(xué)會于1980年成立，是中國體育科學(xué)學(xué)會的分會；二是我國于2005年在北京成功舉辦了第23屆國際運動生物力學(xué)會議。

1.3我國運動生物力學(xué)學(xué)科教育概況

我國的運動生物力學(xué)學(xué)科教育是隨著中國體育運動的發(fā)展和運動技術(shù)水平的提高而誕生和發(fā)展起來的，據(jù)有關(guān)文獻，我國運動生物力學(xué)學(xué)科教育主要分為以下五個階段：

（1）1949年解放前（空白階段）。體育科學(xué)十分落后，全國沒有一所專門的體育學(xué)院，只有幾所大學(xué)設(shè)有體育系，其中只有個別體育系開設(shè)了人體機動學(xué)。

（2）1949年到1959年（起步的10年）。1958年，政府派出體育考察團考察前蘇聯(lián)體育學(xué)科教育，從前蘇聯(lián)帶回頓斯科伊編著的《運動生物力學(xué)》一書，并根據(jù)此書的內(nèi)容和參考美國、日本等國家的有關(guān)資料，逐步建立了我國運動生物力學(xué)學(xué)科。

（3）1960年到1980年（初步發(fā)展的20年）。這20年是我國運動生物力學(xué)學(xué)科教育的創(chuàng)建和初步發(fā)展階段，由于缺乏專業(yè)人才、資料和儀器設(shè)備，學(xué)科教育的發(fā)展非常緩慢。到1980年，全國從事運動生物力學(xué)教學(xué)和科研人員只有30多人，少數(shù)幾個體育院校把運動生物力學(xué)課程列入講座或選修課程，教學(xué)質(zhì)量差，效果不好。但是研究工作引起了教練員、運動員的興趣，推動了學(xué)科教育的發(fā)展。

（4）1980年到2000年（全新發(fā)展的20年）。1980年，中國體育科學(xué)學(xué)會成立，下設(shè)5個分科學(xué)會，其中之一就有運動生物力學(xué)學(xué)會，學(xué)會的建立標志著學(xué)科的發(fā)展進入全新的發(fā)展時期。從1980年開始，國家體委和國家教委把運動生物力學(xué)課程確定為體育學(xué)院和體育系學(xué)生的必修科目。到1982年，培養(yǎng)了運動生物力學(xué)研究生、本科生畢業(yè)生40多人，有7個單位招收碩士研究生，并且具備一定數(shù)量的儀器設(shè)備，滿足教學(xué)科研的要求。1985年，中國運動生物力學(xué)學(xué)會加入國際運動生物力學(xué)學(xué)會組織，參與國際學(xué)術(shù)交流。2000年，國家體委把運動生物力學(xué)、運動心理學(xué)列入重點發(fā)展學(xué)科，使我國運動生物力學(xué)向著廣度、深度發(fā)展。

（5）2001年到2015年（高速發(fā)展的15年）。這一時期的運動生物力學(xué)發(fā)展得益于高敏度傳感器和計算機信息采集、分析技術(shù)的發(fā)展，運動生物力學(xué)測量儀器和分析方法得到高速發(fā)展，推動了應(yīng)用研究領(lǐng)域的不斷擴展和深入。這一時期，運動生物力學(xué)突破了傳統(tǒng)的體育教學(xué)學(xué)科，研究對象由傳統(tǒng)的競技體育教育普及到大眾體育健康教育，研究人員也由傳統(tǒng)的體育科技工作者普及到體育用品研發(fā)人員。而我國于2005年在北京成功舉辦了第23屆國際運動生物力學(xué)會議，標志著我國運動生物力學(xué)學(xué)科教育完全融入到世界行列。

2　國內(nèi)外運動生物力學(xué)的研究

運動生物力學(xué)研究從研究形式上看，可分為理論研究和實驗測試研究兩大類。

2.1運動生物力學(xué)的理論研究

學(xué)科的發(fā)展離不開理論研究，運動生物力學(xué)理論研究著眼于對人體運動機理和運動規(guī)律的探索，國內(nèi)外運動生物力學(xué)理論研究主要包括以下幾個方面：

2.1.1力學(xué)模型研究

力學(xué)模型主要是用于研究人體內(nèi)部的運動器系和表現(xiàn)于外部的人體整體機械運動特征。為了便于開展研究，力學(xué)模型法的關(guān)鍵是建立人體運動模型。人體運動模型的建立方法大體有兩種：第一種方法是人體系統(tǒng)仿真法，其代表人物是南非的力學(xué)專家Haze；第二種方法是運用多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論建立力學(xué)模型，代表人物是美國力學(xué)專家Kane。模型的建構(gòu)是指采用數(shù)學(xué)力學(xué)分析所研究問題的模型建構(gòu)，建構(gòu)模型要求具備代表性、簡單性和實效性三大特點，模型按其功能可分為描述性模型、解釋性模型和預(yù)測性模型。

2.1.2數(shù)理統(tǒng)計研究

數(shù)理統(tǒng)計是與力學(xué)模型同時并存的一種理論研究方法，它是運用現(xiàn)代數(shù)學(xué)，對運動過程中的一些關(guān)鍵參數(shù)用數(shù)理統(tǒng)計的方法進行統(tǒng)計與分析，或采用模糊數(shù)學(xué)的方法進行多因子綜合評估。這種方法是將人體運動視為非確定性問題，并且實驗測試無法對運動的力學(xué)性和生物性兩者同時兼顧。

2.1.3能量轉(zhuǎn)換研究

人在運動過程中，人體內(nèi)部提供的化學(xué)能保證人體進行各種有氧和無氧運動，其中一部分能量轉(zhuǎn)換為熱能，另一部分能量轉(zhuǎn)換為運動所需的機械功（包括有效功和無效功）。人體運動的過程從能量角度來看，就是能量轉(zhuǎn)換的過程。因此，可以從運動有效功與耗散總能量的比值判斷運動的有效性。

2.1.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析研究

伯恩斯坦基于神經(jīng)控制論創(chuàng)立人體動作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析，人體動作系和運動行為結(jié)構(gòu)以及運動感覺反饋修正的理論已成為運動控制和運動協(xié)調(diào)研究的理論基礎(chǔ)。

2.1.5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模擬人腦工作的信息處理技術(shù)，是一個非線性動力學(xué)系統(tǒng)，其特色在于信息的分布式存儲和并行協(xié)同處理。單個神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)極其簡單而且功能有限，但是由大量神經(jīng)元構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所能實現(xiàn)的行為卻是非常豐富多彩的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論研究內(nèi)容相當廣泛，反映了多學(xué)科交叉技術(shù)領(lǐng)域的特點。

2.2運動生物力學(xué)的實驗測試研究

實驗測試是運動生物力學(xué)學(xué)科研究的重要組成部分，德國著名學(xué)者鮑曼認為，“運動生物力學(xué)研究以力學(xué)參數(shù)測量為基礎(chǔ)，這些參數(shù)應(yīng)能表征人體運動狀態(tài)和特征?！备鶕?jù)測量參數(shù)的自然屬性可將運動生物力學(xué)實驗測試分為：人體慣性參數(shù)測試（生物學(xué)測試）、動力學(xué)參數(shù)測試和運動學(xué)參數(shù)測試。

2.2.1人體慣性參數(shù)測試

人體慣性參數(shù)測試是指對人體形態(tài)參數(shù)和質(zhì)量分布參數(shù)的測定，具體包括人體各部分的質(zhì)量、質(zhì)心所處的位置以及各分體繞3個軸的轉(zhuǎn)動慣量（人體的慣性張量），還涉及到人體骨骼的彈性模量、肌肉黏彈性系數(shù)、血液流變學(xué)參數(shù)等，因此它屬于生物學(xué)測量的范疇，生物學(xué)測量又包括人體形態(tài)學(xué)測試、人體重心學(xué)測試和肌電測試等。

2.2.2動力學(xué)參數(shù)測試

動力學(xué)參數(shù)測試分為人體內(nèi)力和外力測試兩大類。隨著電子技術(shù)和傳感技術(shù)的進步，動力學(xué)參數(shù)實驗測試方法得到極大的發(fā)展。人體內(nèi)力測試主要是通過各種肌力測量系統(tǒng)測試人體肌肉收縮的力量，人體外力測試主要是通過測力平臺和各種專用傳感器實現(xiàn)。

2.2.3運動學(xué)參數(shù)測試

運動學(xué)參數(shù)測試（即人體運動參數(shù)測試）是運動生物力學(xué)實驗測試的核心部分，主要是通過圖數(shù)轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)來完成參數(shù)測試。運動學(xué)參數(shù)來自人體運動研究的實際需要，而現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展又為該測試法提供了眾多便利條件。

2.3運動生物力學(xué)的應(yīng)用

研究運動生物力學(xué)的主要作用是提高人（運動員或運動障礙者）的運動成效，要實現(xiàn)這個目的，通常通過兩種方式，一是通過人本身的運動技術(shù)分析與診斷的方式，優(yōu)化運動技術(shù)，提高運動成效；二是借助物（測試儀器或運動裝備）的性能來提高人（運動員或運動障礙者）的運動成效，這兩種方式也構(gòu)成運動生物力學(xué)的主要應(yīng)用，具體來講包括以下三個方面：

2.3.1運動技術(shù)分析與診斷系統(tǒng)

運動技術(shù)分析與診斷是以運動員人體運動為研究對象，以提高運動員的運動技術(shù)訓(xùn)練水平為目標，運用運動學(xué)理論基礎(chǔ)和實驗測試手段，進行分析和推斷運動員運動技術(shù)的合理性，實現(xiàn)運動技術(shù)的最佳化。

運動員運動技術(shù)分析與診斷是運動生物力學(xué)重要的應(yīng)用研究領(lǐng)域，運動技術(shù)分析診斷與運動員訓(xùn)練過程緊密相連，通常是由教練完成最原始的技術(shù)分析與診斷，其發(fā)展經(jīng)歷了3個階段，分別是：（1）初期（19世紀初葉至20世紀70年代）：運動技術(shù)觀察儀器和工具的研制。（2）中期（20世紀70年代至20世紀末期）：運動技術(shù)分析方法和分析儀器的發(fā)展。（3）現(xiàn)階段（20世紀末至今）：運動技術(shù)分析與綜合決策方法探討。

運動技術(shù)分析與診斷過程是一個綜合的科學(xué)研究過程，研究人員首先要熟悉項目特點、運用測量手段、掌握力學(xué)原理的前提下才能夠進行運動技術(shù)分析，并且發(fā)現(xiàn)運動技術(shù)當中存在的問題，找到影響運動成績的“癥結(jié)”所在，并根據(jù)“癥結(jié)”分析出診斷報告，這個過程構(gòu)成運動技術(shù)分析與診斷的基本模式，如圖1所示。運動技術(shù)分析與診斷的目的，就是根據(jù)診斷報告，實事求是、因人而異地制訂科學(xué)的技術(shù)訓(xùn)練方案，促進運動員動作技術(shù)的改進與提高，同時，也可以揭示運動技術(shù)的生物力學(xué)原理，為建立具體的專項技術(shù)診斷系統(tǒng)提供基礎(chǔ)素材。

圖1　運動技術(shù)分析與診斷的基本模式

運動技術(shù)分析與診斷模式實質(zhì)是一個作用于運動員的反饋控制系統(tǒng)，主要由兩個部分構(gòu)成：一是設(shè)備，即各種運動技術(shù)信息采集設(shè)備，包括各種類型的傳感器、換能器、組合型的測量儀器、分析儀器、計算機等工具類硬件；二是人，包括運動技術(shù)信息采集者和設(shè)計、實現(xiàn)分析及診斷的研究者。如何提高運動急速分析與診斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性、處理和反饋速度等，將成為當前和今后一個時期運動技術(shù)分析及診斷方法學(xué)研究的主流。

運動技術(shù)分析與診斷系統(tǒng)，主要包括運動學(xué)信息采集、分析和診斷三個方面。

（1）運動學(xué)信息采集

運動學(xué)信息采集常采用的是反射性光信號技術(shù)，這類研究手段也稱之為運動學(xué)方法，主要以攝影、攝像、光電反射（激光、紅外光）設(shè)備為主。

運動學(xué)測試主要以影像拍攝與解析技術(shù)的發(fā)展為主要內(nèi)容，運動學(xué)信息采集主要是通過人體運動圖像獲得運動信息，采用影像拍攝技術(shù)將實際的運動完整地用圖像記錄下來，需要的儀器主要有高速攝像機和確定幾何量度比例的器材。

目前，應(yīng)用于運動現(xiàn)場的實時高速攝像系統(tǒng)主要有兩大類型：一是存儲卡暫存式，常見的有美國Fastec公司高速攝像儀Troubleshooter和美國DRS公司的CN-001攝像機等。二是計算機內(nèi)存—轉(zhuǎn)存硬盤式。兩類相比，存儲卡暫存式的最大優(yōu)點是輕便， 缺點是一次運動圖像記錄后，需要較長時間才能將圖像存儲卡騰空；計算機內(nèi)存—轉(zhuǎn)存硬盤式存儲速度快，缺點是系統(tǒng)龐大，并且需要大容量電源支持。

（2）運動學(xué)信息分析

運動學(xué)信息分析主要是進行圖像量化和數(shù)據(jù)處理分析，傳統(tǒng)的運動學(xué)數(shù)據(jù)處理和分析方式的最大缺點是工作量大、速度慢和實效性差。有關(guān)這方面的軟、硬件系統(tǒng)已相對完善，國外已開發(fā)出較成熟的產(chǎn)品， 如美國的APAS系統(tǒng)和PEAK系統(tǒng)、德國的Simi系統(tǒng)、瑞士的Dart Trainer系統(tǒng)、瑞典的TEAM系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)幾乎占領(lǐng)了體育、康復(fù)、醫(yī)療等研究和應(yīng)用領(lǐng)域的全球市場。由于國內(nèi)在此方面的基礎(chǔ)研究、產(chǎn)品研發(fā)等相對落后， 因而國內(nèi)主要的體育科研單位都是直接購買和使用上述國外系統(tǒng)。

人體運動學(xué)是研究人體或器械在空間的位置隨時間變化的規(guī)律性，在運動學(xué)層面上，基本參數(shù)可確定動作技術(shù)的空間特征、時間特征和時空特征，即運動學(xué)特征。點在空間的位置和運動軌跡可反映空間特征，運動的開始和結(jié)束時刻、運動的持續(xù)時間、運動的頻率、動作的節(jié)律等可反映時間特征；（角）速度、（角）加速度等可反映時空特征。在此基礎(chǔ)上，可計算出動量、角動量、動能等派生參數(shù)。上述運動學(xué)參數(shù)的獲取是進行運動技術(shù)診斷的基礎(chǔ)工作。

目前，有關(guān)人體運動視頻處理技術(shù)的研究已成為圖像處理學(xué)科研究領(lǐng)域的新熱點。

（3）運動學(xué)信息診斷

人體運動學(xué)是研究人體或器械在空間的位置隨時間變化的規(guī)律，在運動學(xué)層面上，可以確定動作技術(shù)的空間特征、時間特征和時空特征即運動學(xué)特征。運動學(xué)診斷就是對人體運動的外部表現(xiàn)及運動學(xué)信息的采集（觀察、記錄）、信息的分析、評定（診斷）并給出改進建議的過程。通過解析軟件對運動影像解析，根據(jù)選定的人體運動模型，獲取每一時刻所對應(yīng)的每一幅運動圖像中所有關(guān)節(jié)特征點的二維坐標，通過一定的算法，由空間點在兩幅圖像中的二維像坐標得到空間點的三維坐標。通過解析軟件解析后的原始數(shù)據(jù)，采用一定的方法進行數(shù)據(jù)平滑處理，可進一步計算各運動學(xué)指標的來源數(shù)據(jù)。

運動技術(shù)診斷常見的診斷方法有：①數(shù)學(xué)模型法。通過大樣本研究和數(shù)據(jù)采集，采用適宜的統(tǒng)計學(xué)方法，考察影響因素對效果因素的促進、制約和依存關(guān)系，建立對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型?；谕评砗脱堇[提出技術(shù)評價和診斷意見。②專家系統(tǒng)法。該方法立足于定量測量，定量和定性分析相結(jié)合的決策模式，是近年來發(fā)展最為迅速的技術(shù)分析方法。比如，比利時學(xué)者波森建立了游泳運動員的專家診斷系統(tǒng)，詹姆斯建立了跳遠運動員的專家診斷系統(tǒng)。該方法是在優(yōu)秀運動員的技術(shù)資料有一定的積累基礎(chǔ)上進行的，主要是由儀器完成技術(shù)評定和診斷決策，屬智能工程范疇。專家系統(tǒng)必須在獲取研究項目大量數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)上，建立各種運動項目的知識庫。

2.3.2動力學(xué)測量與分析系統(tǒng)

運動生物力學(xué)中的動力學(xué)測量與分析是以動力學(xué)理論和測量方法為基礎(chǔ)，主要是用來描述和研究生物體尤其是人體的運動。

動力學(xué)測量與分析系統(tǒng)主要由三維測力平臺系統(tǒng)、足底壓力分布測量系統(tǒng)和肌力測量系統(tǒng)構(gòu)成。

（1）三維測力平臺系統(tǒng)

一般由壓電式感器和面板組成，測量時，首先力被轉(zhuǎn)換為電信號，然后根據(jù)定量標定和“電—力”計算公式，輸出為量化的力學(xué)指標。這種儀器具有精確度高，數(shù)據(jù)可靠，能測量前后、左右及垂直方向上的三維受力的優(yōu)點。由于具有一定的電延遲性，因此不能進行動態(tài)、實時測量和評價，更不能精確測量足底壓力分布。

目前，三維測力平臺應(yīng)用最廣泛的是壓電晶體與應(yīng)力—應(yīng)變（電阻式）式，代表性產(chǎn)品有瑞士Kislter和美國AMTI，其各自的性能特點及局限性取決于力傳感器的技術(shù)特性。所有三維測力臺基本動力學(xué)測量指標基本一致，主要包括X、Y、Z 三個方向的力和力矩以及力作用的時間；而派生指標則取決于軟件功能，主要有沖量、動量變化、力（矩） 變化梯度平均力（矩）、功率和壓力中心等。

（2）足底壓力分布測量系統(tǒng)

足底壓力是足底和支撐面之間的一對作用力與反作用力，足底壓力分布是指足底壓力的二維空間分布，它包含步行時的動力學(xué)（垂直支撐力）和運動學(xué)（位置、角度、步速、步長、步寬、步頻和足底各區(qū)域觸地時序）信息。目前，足底壓力測量技術(shù)主要應(yīng)用于步態(tài)分析、臨床足疾診療、運動鞋設(shè)計三個研究領(lǐng)域。足底壓力測量技術(shù)原理主要有兩種：一種是“力—電”轉(zhuǎn)換原理，另一種是“力—光”轉(zhuǎn)換原理。目前，常用的測量及評價足底壓力及壓力分布生物儀器是測力臺、測力平板及測力鞋墊系統(tǒng)，其中平板式和平臺式兩種足部壓力測試儀器常用來準確測量“足—地”和“鞋—地”間面的受力；測力鞋墊通過采用將傳感器安置在鞋墊中，由于鞋墊與足底貼服，因此測力鞋墊可以測定在“足—鞋”界面間壓力的連續(xù)參數(shù)。

（3）肌力測量系統(tǒng)

肌肉力量是指人體神經(jīng)肌肉系統(tǒng)工作時克服或?qū)棺枇Φ哪芰Γ侨梭w完成各種動作的動力來源。力量測量與訓(xùn)練在競技體育運動中非常重要，它是決定運動成績的體能要素之一，是正確掌握運動技術(shù)和提高運動成績的基礎(chǔ)。

國外學(xué)者Martin等人根據(jù)肌肉力量的收縮形式，將力量劃分為最大力量、快速力量、反應(yīng)力量和力量耐力四種。在實驗室條件下，采用各種類型的測力計和先進的多功能肌力測量系統(tǒng)對關(guān)節(jié)肌群在靜止狀態(tài)進行定量測量。

①簡單測力計：只能測量關(guān)節(jié)肌肉靜力性力量，不能測量關(guān)節(jié)運動時的動力性力量，由于這類測力計不連接電腦，只能通過自帶的顯示屏直接讀出所測力量的數(shù)值，不能記錄力量時間曲線（F-t），一般用于測量在靜力條件下的最大力量和力量耐力，常見儀器如握力計、背力計、腿力計等。

②多功能肌力測量系統(tǒng)：同電腦連接，能夠記錄力量時間曲線，由信息采集、信息傳輸和信息處理三個部分構(gòu)成。常用的有T.K.K測力儀、A.K.M上肢肌力測量系統(tǒng)、B.K.M下肢肌力測量系統(tǒng)和等速肌力測量系統(tǒng)。

到目前為止，等速測量系統(tǒng)都是歐美國家生產(chǎn)，常見的有美國的Cybex系統(tǒng)，瑞士的 Con-TREX系統(tǒng)、德國的Isomed系統(tǒng)等，價格都非常昂貴。在我國也只是少數(shù)單位購買了等速肌力測試儀器，因而難以廣泛普及應(yīng)用。

目前，動力學(xué)測量與分析系統(tǒng)在肌肉力學(xué)特性及機理方面研究沒有獲得突破，但測量儀器和分析方法卻得到高速發(fā)展，使得應(yīng)用研究領(lǐng)域不斷擴大和深入，未來動力學(xué)測量與分析系統(tǒng)將會在步態(tài)分析和運動員肌肉力量診斷方面有更大的突破和進展。

①步態(tài)分析。步態(tài)是人類步行的行為特征，任何環(huán)節(jié)的失調(diào)都可能影響步態(tài)，所以，步態(tài)分析適用范圍非常廣，在人體運動系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的疾病診斷分析、運動裝備及儀器的設(shè)計與使用效果評估、骨關(guān)節(jié)假體與義肢設(shè)計、步行障礙病人的行走功能重建等方面均有重要意義，已成為臨床醫(yī)學(xué)和運動裝備及儀器研究中不可缺少的手段之一。而足底壓力測量技術(shù)是人體步態(tài)分析的重要組成部分，步態(tài)分析將成為動力學(xué)測量研究的最重要領(lǐng)域。

圖2　功能性運動裝備產(chǎn)品研發(fā)過程

②肌肉力量診斷。在競技體育運動中，肌肉力量是決定運動成績的體能要素之一，是正確掌握運動技術(shù)和提高運動成績的重要基礎(chǔ)。因此，基于肌肉力量測量技術(shù)的肌肉力量診斷對運動員來講就非常重要，未來肌肉力量診斷技術(shù)將在肌肉力量結(jié)果與運動員成績緊密結(jié)合方面發(fā)揮重要的作用。

2.3.3功能性運動裝備產(chǎn)品的研發(fā)

現(xiàn)代功能性運動裝備從以前的簡單保護人體到遠離惡劣環(huán)境傷害，再發(fā)展到如今防護運動傷害、促進恢復(fù)疲勞、增強訓(xùn)練效果、提高運動成績的高科技產(chǎn)品，已經(jīng)受到越來越多的運動員、教練員和體育愛好者的青睞。功能性運動裝備每一次技術(shù)進步都離不開運動生物力學(xué)的研究，功能性運動裝備產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計和技術(shù)創(chuàng)新都必須遵循人體運動的生物力學(xué)原理。

功能性運動裝備產(chǎn)品研發(fā)實質(zhì)是對運動損傷機理與產(chǎn)品防護機理的優(yōu)化過程，包括三個過程（見圖2）。首先，建立專項運動的人體防護模型及相關(guān)評價參數(shù)，通過結(jié)合人體肌肉對關(guān)節(jié)的防護特點，對運動生物力學(xué)中的人體損傷機理進行剖析，建立運動基礎(chǔ)防護模型，結(jié)合專項運動要求，對基礎(chǔ)防護模型進行修正，得到專項運動的人體防護模型參數(shù)；然后，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能和材料性能（包括材料組合工藝性能）進行各種人體動態(tài)測量實驗，通過具體的實驗數(shù)據(jù)對防護性能參數(shù)進行修正，得到產(chǎn)品防護性能參數(shù)；最后，對專項運動的人體模型參數(shù)和產(chǎn)品防護性能參數(shù)進行優(yōu)化，選擇對人體防護效果最優(yōu)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及材料，完成功能性運動裝備產(chǎn)品的研發(fā)，并對其進行防護性能評價，優(yōu)化設(shè)計。

如何構(gòu)建一套完整的包含生物力學(xué)、運動損傷理論知識、動態(tài)捕捉、運動裝備產(chǎn)品材料測試以及功能性運動產(chǎn)品研發(fā)體系，是未來運動生物力學(xué)應(yīng)用研究的重點領(lǐng)域。

3　運動生物力學(xué)發(fā)展趨勢

3.1運動生物力學(xué)理論研究的發(fā)展趨勢

從學(xué)科屬性上看，運動生物力學(xué)是生物力學(xué)的分支，屬于生物物理學(xué)，在理論上主要是研究人體運動的生物力學(xué)規(guī)律的科學(xué)。從理論研究內(nèi)容是上看，主要有兩大類內(nèi)容：第一類研究人體內(nèi)部運動器系運動與外部人體整體運動的力學(xué)特征；第二類研究人體內(nèi)部運動器系與外部人體整體運動間的力學(xué)關(guān)系，把握人體運動行為的生物力學(xué)規(guī)律的本質(zhì)。

目前，運動生物力學(xué)的理論研究大多數(shù)集中在第一類研究中，并且主要是研究人體內(nèi)部運動器系和外部人體整體的機械運動規(guī)律。機械運動是人體運動中最簡單和最低級的一種運動形式，而且，將人體運動簡化處理為機械運動是有嚴格的約定條件。由于大多數(shù)力學(xué)系統(tǒng)的運動都受牛頓運動定律制約，因此基于牛頓力學(xué)理論，基本可以解決第一類研究。

采用經(jīng)典力學(xué)分析與人體運動模型相結(jié)合的研究可對人體運動的深入研究提供理論基礎(chǔ)，到目前為止，這類研究仍是一個頗有創(chuàng)造性的研究領(lǐng)域。經(jīng)典力學(xué)分析與人體運動模型相結(jié)合的研究方法仍然是研究人體內(nèi)部運動器系運動與外部人體整體運動的力學(xué)特征的主要方法，這一研究方法的發(fā)展趨勢，主要集中在人體運動模型和力學(xué)計算分析兩個方面。

人體運動模型功能在未來運動生物力學(xué)分析中的發(fā)展趨勢是由描述模型向解釋模型的方向發(fā)展。解釋模型需要大量的數(shù)據(jù)進行支撐，對人體運動模型需要更高級的仿真系統(tǒng)和力學(xué)計算分析軟件進行支撐，有關(guān)人體運動模型的仿真系統(tǒng)和力學(xué)計算分析軟件將成為運動生物力學(xué)理論研究的主要趨勢。

由于學(xué)科的特點和制約，運動生物力學(xué)在研究方法上基本沿用物理學(xué)和生物學(xué)的研究方法，對于活體研究，單一物理學(xué)方法的不完備性和生物學(xué)方法的不充分性的缺點暴露出來了，牛頓力學(xué)理論應(yīng)用于活體有很大的機械局限性，生物材料的粘彈性理論對于人體運動器系建立方程還缺乏邊界條件的可靠性，人體運動器系的力學(xué)特征必然涉及生物學(xué)研究范疇，因此，對于研究人體內(nèi)部運動器系與外部人體整體運動間的力學(xué)關(guān)系，需要物理學(xué)方法和生物學(xué)方法相互滲透和融合的系統(tǒng)研究法。

隨著運動科學(xué)與醫(yī)學(xué)、康復(fù)科學(xué)的關(guān)聯(lián)性越來越精密，運動生物力學(xué)也會與骨科生物力學(xué)、臨床生物力學(xué)、康復(fù)生物力學(xué)以及生物工程中的生物力學(xué)等的關(guān)系越來越密切， 這些領(lǐng)域的生物力學(xué)也會成為運動生物力學(xué)的主要研究領(lǐng)域。隨著運動生物力學(xué)研究層面的拓展，對運動生物力學(xué)的研究方法也會越來越多學(xué)科化，會由對人體整體運動的研究拓展到不同環(huán)節(jié)、不同結(jié)構(gòu)的研究。因此，系統(tǒng)研究法也會拓展到運動時神經(jīng)肌肉控制以及運動系統(tǒng)和感覺系統(tǒng)研究法，未來運動生物力學(xué)理論研究的系統(tǒng)研究法具有多學(xué)科化的發(fā)展趨勢。

3.2運動生物力學(xué)測量技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.2.1運動學(xué)測量技術(shù)發(fā)展趨勢

運動學(xué)測量技術(shù)主要從平面影像解析發(fā)展到普遍采用的三維影像解析技術(shù)，三維跟蹤攝像技術(shù)將推廣并得到普及，影像測量點識別、采集的自動化成為今后發(fā)展趨勢。

3.2.2動力學(xué)測量技術(shù)發(fā)展趨勢

動力學(xué)測量技術(shù)主要由三維測力平臺分析為主，同時各種等速肌力測量系統(tǒng)對不同人群的測試分析與研究發(fā)展迅速，肌肉動力學(xué)測量技術(shù)（包括離體或在體肌肉動力學(xué)測量過程）成為今后發(fā)展重點。

3.2.3不同測量儀器之間的同步化

在運動生物力學(xué)研究中，單獨進行運動學(xué)或動力學(xué)研究智能提供局部資料分析，為了進行綜合分析且使分析更趨一致，將各種測量儀器聯(lián)合操作和同步化是未來測試技術(shù)的顯著特點。以攝像與測力系統(tǒng)的同步研究為主，如三維攝像系統(tǒng)、三維測力系統(tǒng)以及攝像、測力同步系統(tǒng)，使得對人體運動的外部力學(xué)狀態(tài)的認識能在三維空間上建立清晰的圖像，再加上肌力和肌電測量系統(tǒng)的同步，以類似“黑箱”方式建立肌電與肌力之間的關(guān)系，可探究人體行為內(nèi)部機制與外部狀態(tài)之間的聯(lián)系。

（4）測量儀器便捷化

為了更方便快捷地測量各種運動項目，未來各種測量儀器趨向于測量過程遙測快速化、數(shù)據(jù)分析結(jié)果發(fā)射無線化、數(shù)據(jù)采集和發(fā)射裝置小型化。

4　福建省運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)和機遇

4.1福建省運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

4.1.1學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)薄弱

據(jù)謝樹江提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，截至2012年，福建省只有福建師范大學(xué)、廈門大學(xué)、集美大學(xué)和閩南師范大學(xué)等4所高校設(shè)有體育專業(yè)碩士點，并且福建師范大學(xué)是福建省唯一一家擁有一級學(xué)科體育學(xué)的本、碩、博培養(yǎng)體系的高校，福建師范大學(xué)和集美大學(xué)設(shè)有運動人體科學(xué)專業(yè)（學(xué)生主要從事學(xué)校體育教學(xué)、生物力學(xué)、體育保健工作）。2012年，福建省體育專業(yè)碩士招生人數(shù)為81人，目前碩士招生人數(shù)在120人左右），其中運動人體科學(xué)專業(yè)僅有福建師范大學(xué)每年招收了不到10位學(xué)生，50%以上的學(xué)生集中在體育教學(xué)訓(xùn)練學(xué)專業(yè)。查詢近幾年這4所學(xué)校的碩士畢業(yè)論文，運動生物力學(xué)研究方面的論文數(shù)量竟然為0，高校運動生物力學(xué)實驗室建設(shè)水平有待提高。據(jù)調(diào)查，福建省開設(shè)體育學(xué)科的本科院校，如泉州師范學(xué)院、三明學(xué)院等，主要專業(yè)方向為體育教育學(xué)和社會體育學(xué)，主要培養(yǎng)中小學(xué)體育師資，開設(shè)運動人體科學(xué)方向的本科院校依然很少。

由此可見，對于一個擁有3600萬常住人口和運動裝備產(chǎn)業(yè)強省的福建省，無論是體育學(xué)科建設(shè)，還是專業(yè)人才培養(yǎng)，都相對薄弱，不能適應(yīng)體育產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。

4.1.2運動生物力學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)理論研究和大眾體育研究薄弱

采用文獻資料法，課題組在中國知網(wǎng)上以“體育人文社會學(xué)”、“體育教育訓(xùn)練學(xué)”、“民族傳統(tǒng)體育學(xué)”和“運動人體科學(xué)”為查詢專業(yè)，檢索福建相關(guān)高校和企業(yè)近十年的論文，對其進行歸納、整理，發(fā)現(xiàn)與“運動學(xué)”、“動力學(xué)”相關(guān)的基礎(chǔ)理論研究論文很少，尤其是在運動損傷方面的理論研究幾乎沒有，說明福建在運動生物力學(xué)基礎(chǔ)理論研究方面非常薄弱。另外，論文選題大多數(shù)集中在優(yōu)秀運動員的競技運動項目訓(xùn)練方面，很少有人將普通大眾作為研究對象。

究其根源，主要還是因為福建省體育學(xué)學(xué)科尤其是運動人體科學(xué)專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)能力薄弱，從事運動生物力學(xué)基礎(chǔ)理論研究人員不足。另外，體育決策部門以競技體育為導(dǎo)向，使相關(guān)科研部門加大了資助競技體育科研課題的力度，而且大眾體育涉及面廣，樣本數(shù)量眾多，不容易發(fā)現(xiàn)有代表性的研究課題。

4.1.3運動生物力學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科結(jié)合研究能力不足

運動生物力學(xué)本身是以運動為核心，以生物學(xué)和力學(xué)兩大基礎(chǔ)學(xué)科為支撐構(gòu)建起來的交叉學(xué)科，必須將生物學(xué)和力學(xué)的知識融合到一起才能真正解決運動實踐中的具體問題。

通過研究福建師范大學(xué)和福建醫(yī)科大學(xué)等院校的相關(guān)科研文獻發(fā)現(xiàn)，體育專業(yè)的研究人員由于自身對生物學(xué)和力學(xué)知識的欠缺，使得研究只從運動的表象、局部等方面著手，而不能從運行機制、整體等方面進行全方位考慮，使問題研究結(jié)論存在局限性和不確定性；而醫(yī)學(xué)專業(yè)的科研人員往往從解剖學(xué)和生理學(xué)研究運動損傷診斷，不能從運動角度進行分析根源并提出相關(guān)運動診斷，使得研究脫離運動生物力學(xué)的核心；無論是體育專業(yè)和還是醫(yī)學(xué)專業(yè)，研究人員都很少涉及運動力學(xué)的測量分析、運動儀器及裝備的研發(fā)等方面的研究。

由于未能將運動生物力學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科進行有效結(jié)合，尤其是沒有很好地結(jié)合福建地區(qū)運動裝備產(chǎn)品，使得運動生物力學(xué)研究缺乏區(qū)域產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價值，不利于福建省運動裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4.2福建省運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展面臨的機遇

4.2.1全民健康運動意識的提高

在我國體育發(fā)展過程中，2008年北京奧運是新的里程碑。一是提出了體育發(fā)展新的戰(zhàn)略目標——實現(xiàn)競技體育和群眾體育協(xié)調(diào)發(fā)展，努力推動我國由體育大國向體育強國邁進，指明了我國體育事業(yè)今后的發(fā)展方向；二是提高了全民健康運動意識，掀起了全民健康運動，全國各地都涌現(xiàn)出各種廣場舞運動、戶外運動、慢跑運動等運動形式，隨著全民運動的普及，老百姓對預(yù)防運動損傷、增強運動效果等運動生物力學(xué)方面知識的需求也就越來越高。因此，福建省運動生物力學(xué)學(xué)科必須在更多層面上豐富和完善學(xué)科知識體系，逐漸擴大應(yīng)用領(lǐng)域和范圍，更好地服務(wù)全民健康運動。

4.2.2區(qū)域運動裝備產(chǎn)品的升級

福建地區(qū)尤其是泉州的運動裝備（運動鞋、服裝）產(chǎn)業(yè)經(jīng)過30多年的發(fā)展，已成為中國運動鞋之都和世界重要的運動裝備產(chǎn)業(yè)基地。消費者對運動裝備產(chǎn)品的要求，從以前的簡單保護人體遠離環(huán)境傷害的要求，升級為預(yù)防運動傷害、增強運動訓(xùn)練效果甚至是提高運動成績的高科技產(chǎn)品，區(qū)域運動裝備產(chǎn)品急需功能升級，才能適應(yīng)未來全世界超過千億美元（世界體育用品聯(lián)合會發(fā)布的數(shù)據(jù)）規(guī)模的運動裝備市場，并且隨著全球化的發(fā)展和科技的進步，市場規(guī)模在不斷擴大。

運動裝備產(chǎn)品功能升級，無論是在功能材料的開發(fā)、選擇應(yīng)用，還是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化處理上，都必須建立在運動學(xué)的運動技術(shù)診斷、動力學(xué)的性能測試的基礎(chǔ)上。運動鞋、服作為未來功能性運動裝備領(lǐng)域的前沿產(chǎn)業(yè)，在擁有廣闊的市場前景的同時，也將成為運動生物力學(xué)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點。

5　福建省運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展思路和目標

5.1發(fā)展的基本思路

5.1.1建立多層次、多規(guī)格、多模式的學(xué)科人才培養(yǎng)體系

通過分析發(fā)現(xiàn)，目前福建省整個運動生物力學(xué)學(xué)科在學(xué)科層次、規(guī)格、培養(yǎng)模式和培養(yǎng)數(shù)量上都遠遠落后于運動裝備產(chǎn)業(yè)的市場需求，為此，建立多層次、多規(guī)格、多模式的學(xué)科人才培養(yǎng)體系是運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展迫在眉睫的問題，多出人才，出好人才始終是運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展的戰(zhàn)略重點。

5.1.2大力推進區(qū)域技術(shù)研究平臺建設(shè)

運動生物力學(xué)是一門理論和實踐性都非常強的學(xué)科，運動生物力學(xué)學(xué)科的發(fā)展是建立在實驗儀器的基礎(chǔ)上。運動生物力學(xué)儀器設(shè)備屬于高科技產(chǎn)品，具有非常強的專業(yè)性，價格在數(shù)十萬甚至幾百萬元，建立設(shè)備齊全的實驗室對任何單位都很難承擔(dān)。

針對高昂貴的購置成本，在同一區(qū)域內(nèi)的單位應(yīng)統(tǒng)籌安排，各單位將有限的資金購置其他單位所沒有的儀器設(shè)備，避免重復(fù)浪費，各單位加強橫向合作與交流，政府或行業(yè)協(xié)會牽頭，建立區(qū)域性技術(shù)研究平臺，不但有利于實現(xiàn)實驗儀器設(shè)備的資源共享，更能提高研究水平。

5.1.3堅持以應(yīng)用基礎(chǔ)研究為導(dǎo)向

運動生物力學(xué)學(xué)科的知識體系是從運動實踐研究過程中歸納總結(jié)而成的，人體運動的運動學(xué)、動力學(xué)，以及各種生物學(xué)指標參數(shù)是學(xué)科理論形成的重要基礎(chǔ)。學(xué)科的發(fā)展離不開應(yīng)用，基于應(yīng)用基礎(chǔ)的研究才能為學(xué)科發(fā)展提供重要的支撐理論。運動生物力學(xué)學(xué)科應(yīng)堅持以應(yīng)用基礎(chǔ)研究作為學(xué)科發(fā)展的導(dǎo)向，科研人員要深入體育運動實踐一線，避免為了研究而研究。

5.2發(fā)展的總體目標與階段目標

5.2.1總體目標

把福建省運動生物力學(xué)發(fā)展成為學(xué)科層次齊全、人才培養(yǎng)模式多樣化、多規(guī)格復(fù)合型人才培養(yǎng)，以應(yīng)用基礎(chǔ)研究為導(dǎo)向促進學(xué)科發(fā)展，實現(xiàn)競技體育和群眾體育協(xié)調(diào)發(fā)展，更好地服務(wù)我省運動裝備產(chǎn)業(yè)，這是今后一段時間福建省運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展的戰(zhàn)略總目標。

5.2.2階段目標

著力解決目前制約福建省運動生物力學(xué)發(fā)展的人才培養(yǎng)問題、科研能力和社會服務(wù)能力，優(yōu)先發(fā)展與我省運動產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的二級學(xué)科運動人體科學(xué)專業(yè)，在穩(wěn)定本科招生規(guī)模的前提下，擴大碩士生和博士生的招生規(guī)模，將學(xué)科發(fā)展與區(qū)域產(chǎn)業(yè)需求相結(jié)合，重點解決產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級問題，促進我省運動生物力學(xué)學(xué)科的快速健康發(fā)展。

6　福建省運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展的戰(zhàn)略任務(wù)

6.1提高全民健康運動水平

我國國民尤其是青少年體質(zhì)的某些指標近二十年來不升反降，與競技體育整體水平節(jié)節(jié)攀升、佳績頻傳、不斷創(chuàng)造新的輝煌相比較，形成了鮮明的反差。在向體育強國邁進的道路上，如何提高大眾參與體育運動的數(shù)量和質(zhì)量，加快群眾體育領(lǐng)域的發(fā)展，使其與競技體育的發(fā)展協(xié)調(diào)一致，是當今群眾體育發(fā)展所面臨的最大問題。實現(xiàn)競技體育和群眾體育協(xié)調(diào)發(fā)展的目標，首先是要提高全民健康運動的水平，這項任務(wù)是運動生物力學(xué)發(fā)展的戰(zhàn)略任務(wù)。

6.2促進運動裝備產(chǎn)品技術(shù)升級，提高產(chǎn)品健康技術(shù)含量

福建地區(qū)作為中國運動鞋之都和世界重要的運動裝備產(chǎn)業(yè)基地，區(qū)域運動裝備產(chǎn)品只有功能升級，才能適應(yīng)未來不斷擴大的市場需求。學(xué)科的發(fā)展必須為區(qū)域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟服務(wù)，反過來才能更好地促進學(xué)科的發(fā)展，運動生物力學(xué)要以提高運動裝備產(chǎn)品技術(shù)含量作為促進區(qū)域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的主要途徑。

7　福建省運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

7.1計算機模擬運動診斷技術(shù)

計算機模擬人體運動是以人體運動的剛體力學(xué)模型為基礎(chǔ)，采用實驗數(shù)據(jù)結(jié)合邏輯演算的方式，通過編程軟件解決運動規(guī)律和預(yù)測運動特征。計算機模擬運動診斷技術(shù)由于采用最新的智能、最優(yōu)化、信息和圖像處理等技術(shù)，使實現(xiàn)基礎(chǔ)更牢靠，具有應(yīng)用面寬、容易推廣和快捷等優(yōu)點，成為運動診斷的最佳技術(shù)。隨著電子、計算機和視頻圖像處理等技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機模擬運動診斷技術(shù)成為運動分析的核心技術(shù)，成為推動運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

7.2動力學(xué)測量與分析技術(shù)

通過高科技的動力學(xué)測量與分析技術(shù)，使得運動生物力學(xué)充分發(fā)揮自身的學(xué)科優(yōu)勢，為提高我國體育水平作出了巨大貢獻，牢固樹立了在體育學(xué)領(lǐng)域的重要地位。三維測力臺、測力板、足底壓力分布鞋墊、肌肉力量等速測試系統(tǒng)等高科技動力學(xué)測量與分析技術(shù)的應(yīng)用，使得人們對研究人體動作的外部形態(tài)逐漸向結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一的研究方向發(fā)展，體育運動的研究逐漸由經(jīng)驗走向理性，推動了運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展的深度與廣度，極大地推動了運動生物力學(xué)學(xué)科的發(fā)展。

7.3表面肌電測試與分析技術(shù)

表面肌電（surface electromyography，sEMG）是從肌肉表面通過電極引導(dǎo)、記錄下來的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)活動時的生物電信號，它與肌肉的活動狀態(tài)和功能狀態(tài)之間存在著關(guān)聯(lián)性，可以反映電極所觸及的多個運動單位生物電活動在時間和空間上的總和，適合于局部肌肉功能評價，常用于測量肌肉疲勞，可以在運動過程中間接測定肌肉力量，也可以進行運動技術(shù)分析。sEMG可以彌補足底壓力技術(shù)不能反映對身體影響的不足，對足底壓力測量技術(shù)進行補充。sEMG既可以測肌肉疲勞，又能測定肌肉力量，還能彌補足底壓力測量的多功能性，集生物測量技術(shù)與動力測量技術(shù)為一體，使得它在體育科學(xué)研究中的作用越來越大，應(yīng)用也越來越廣，極大地推動了運動生物力學(xué)學(xué)科的研究領(lǐng)域和發(fā)展。

8　福建省運動生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展的戰(zhàn)略對策

8.1擴大學(xué)科發(fā)展規(guī)模，加強學(xué)科層次建設(shè)

目前，我省的體育學(xué)科高層次人才培養(yǎng)不足，行政部門要優(yōu)先發(fā)展與我省運動產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的二級學(xué)科運動人體科學(xué)專業(yè)，在穩(wěn)定本科招生規(guī)模的前提下，擴大碩士生和博士生的招生規(guī)模，著力解決人才培養(yǎng)的瓶頸問題。

8.2地方政府重視區(qū)域產(chǎn)業(yè)技術(shù)公共平臺建設(shè)

目前，泉州地區(qū)的制鞋企業(yè)如安踏、特步、361°、貴人鳥、喬丹等很多公司都建有運動生物力學(xué)實驗室，要通過政府或行業(yè)協(xié)會的力量進行整合，建設(shè)基于區(qū)域特色的產(chǎn)業(yè)技術(shù)公共平臺，納入政府統(tǒng)一管理，提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)公共平臺的技術(shù)和服務(wù)，提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)的研發(fā)能力。

8.3行業(yè)協(xié)會組織企業(yè)技術(shù)培訓(xùn)與合作，實現(xiàn)技術(shù)攻關(guān)

運動生物力學(xué)涉及面很廣，技術(shù)更新快，行業(yè)協(xié)會要組織相關(guān)企業(yè)定期開展技術(shù)培訓(xùn)，提高自身技術(shù)研發(fā)能力，組織產(chǎn)業(yè)的上下游企業(yè)進行技術(shù)聯(lián)盟，如鞋服材料企業(yè)與鞋服生產(chǎn)企業(yè)之間進行聯(lián)盟，實現(xiàn)技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)。

8.4重視校企合作，實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化

校企之間要緊密合作，互利互惠，企業(yè)不但要與體育院校合作，還要與醫(yī)學(xué)院校合作，對人體運動的研究本來就要兼顧運動的力學(xué)特征和生物特征，運動生物力學(xué)與運動醫(yī)學(xué)的結(jié)合研究是本學(xué)科進一步發(fā)展的必然趨勢。校企合作不但利于運動生物力學(xué)人才培養(yǎng)，更利于技術(shù)轉(zhuǎn)化，共同提高學(xué)校和企業(yè)的科研能力與水平。

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課題組成員：

1. 彭飄林，黎明職業(yè)大學(xué)輕紡工程學(xué)院，講師；

2. 陳敏，黎明職業(yè)大學(xué)輕紡工程學(xué)院，副教授；

3. 于海濱，泉州師范學(xué)院體育學(xué)院，講師；

4. 盧建軍，福州大學(xué)廈門工藝美術(shù)學(xué)院，講師；

5. 張英，三明學(xué)院藝術(shù)學(xué)院，講師；

6. 李家保，匹克（福建）體育用品有限公司，技術(shù)總監(jiān)。

* 基金項目：福建省教育廳中青年教師教育科研項目（JAS14598，JA15826）；黎明職業(yè)大學(xué)科研團隊建設(shè)項目（LMTD2014107），通訊作者：彭飄林。