我國運動生物力學研究現狀與分析①

廖永祥

(昆明理工大學津橋學院 云南昆明 650106)

運動生物力學是一門新興的邊緣學科,它的發展歷史較短,理論體系才初步形成,國內對于運動生物力學的定義還存在許多的分歧,目前通用的定義是“運動生物力學是研究體育運動中人體機械運動規律的科學。”其他各個國家的定義大致可分為:(1)運動生物力學是應用力學概念、方法、規律描述和解釋人體、運動和器械運動的科學。(2)運用力學原理和方法是研究人體運動系統的結構和功能的科學。(3）運動生物力學是研究人體在運動時身體所承受外力及內力的作用所可能呈現物理轉變過程及其結果的一門學科,及應用力學的只適合方法,針對人體的運動及運動設施進行研究。從這些方面可以看出,對于這個新興的學科定義不明確，不只是我國獨有的問題,而是目前世界性的問題。

1 運動生物力學發展歷程

1.1 啟蒙階段

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

1.2 初步形成

20世紀,由于體育學及醫學的飛速發展,很多運動中的力學問題日益凸顯并亟待解決,隨著各類電子設備、精密儀器等測試工具的發明為解決這些問題創造了前提條件。結合解剖學、物理學使運動生物力學這門邊緣學科應運而生。

1.3 發展階段

1967年蘇黎世召開了第一屆國際生物力學會議,1973年8月在美國賓夕法尼亞大學召開的第四屆國際生物力學會議上將運動生物力學從生物力學中劃分出來,成立了國際運動生物力學學會(簡稱ISBS),運動生物力學正式成為獨立的一門學科。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會議,從此,運動生物力學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學會的運動生物力學分會,并于2005年在北京成功舉辦了第23屆國際運動生物力學會議。

2 研究方法

對近3年發表在《天津體育學院學報》、《廣州體育學院學報》、《西安體育學院學報》、《成都體育學院學報》、《南京體育學院學報》及通過期刊鏡像網查閱到的60篇關于運動生物力學的文章進行統計分析,依照不同研究方向對60篇論文進行重復分類: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、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、動力學測試、肌電測試分析、同步研究、理論分析、文獻資料法及其他;第三類,按照研究領域分為運動技術分析、骨骼神經肌肉研究、方法學研究、儀器設備、教學、文獻綜述、醫療康復、大眾健身8個方面。

3 分析與結果

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,較多的被人們關注,并且該類項目動作結構相對穩定,有利于取樣分析;其次較多的是:體操及武術,這些項目有力學基礎支撐便于研究;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雜多樣,不便于統計分析。

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域和內容

由表2可以看出,運動力學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,而是發展到高速攝像與解析一體化,攝像分析由傳統的平面分析發展到三維立體分析。本次60篇論文中,有很多都運用了運動圖像解析技術,這種技術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,能用計算機控制,所以在研究中得到廣泛的應用。動力學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,理論需要測試數據來證明,而實驗測試需要理論來指導。文獻資料的研究則可展現各類研究方法、國內外科學發展綜述及原理。

由表3可以看出,60篇論文中研究所涉及的面非常廣,其中運動技術分析的文章有24篇,占總數的40%,反映了我國運動生物力學研究的主要領域是運動技術類的分析與診斷。大眾健身與醫療康復的有6篇,占10%,這兩項內容納入運動生物力學研究的范疇,說明研究已經不僅只關注競技體育,也開始向大眾人群擴展,大眾健身也是我國體育事業的重要組成部分,提高全民體質關系到我國體育事業的長遠發展。

3.2 結果

運動生物力學首先是力學,其次是生物,最后是運動。只有采用力學的方法和手段來研究,運動生物力學才能作為一門科學來發展。運動生物力學的技術分析和研究水平有賴于電子設備等精密研究儀器的發展,需要計算機和動作技術最佳化等方面的分析來研究。我國運動生物力學經過多年的發展,研究水平和研究能力已取得長足進步,但是研究方法和理論方面積累不多,不夠深入,內容還需不斷豐富。研究內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計算機仿真及其他運動測試儀器的開發研究;因此,需要加強多學科合作,多種測試方法的研究結合、多領域的綜合開發研究,在基礎理論研究方面加倍努力,使我國運動生物力學的發展達到國際水平。

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