運(yùn)動生物力學(xué)對學(xué)校體育課中技術(shù)動作影響研究

李延安 吉林體育學(xué)院研究生處 白如雪 沂南縣第二人民醫(yī)院

一、前言

我國對青少年的身體素質(zhì)培養(yǎng)一直都是體育教學(xué)任務(wù)的重中之重。當(dāng)前學(xué)校體育教學(xué)中，主要目的是使學(xué)生正確了解并掌握各項(xiàng)體育運(yùn)功的動作技術(shù)要領(lǐng)，而對各項(xiàng)體育運(yùn)動的動作的生物力學(xué)的研究和在教學(xué)過程中對人體的生理特性和身體組織結(jié)構(gòu)的分析少之又少。最終使學(xué)生因不正確的運(yùn)動習(xí)慣導(dǎo)致不好的身體姿勢，學(xué)生在課上和課下進(jìn)行身體鍛煉時(shí)對身體各個(gè)關(guān)節(jié)部位造成不同程度的損傷。在體育鍛煉中，無論是靜止?fàn)顟B(tài)還是運(yùn)動狀態(tài)下都會受力的影響，每個(gè)技術(shù)動作都涉及一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)角度，如果不能科學(xué)的調(diào)整動作，不僅鍛煉效果差，而且會傷及身體。因此，將運(yùn)動生物力學(xué)知識運(yùn)用到中小學(xué)體育課堂中，科學(xué)的指導(dǎo)學(xué)生鍛煉身體，制定正確的技術(shù)動作，確定合理關(guān)節(jié)角度，能有效的避免學(xué)生在進(jìn)行體育運(yùn)動時(shí)造成運(yùn)動損傷，以及養(yǎng)成正確的運(yùn)動習(xí)慣和良好的身體姿勢。[1]

二、運(yùn)動生物力學(xué)對各體育項(xiàng)目技術(shù)動作影響

（一）運(yùn)動生物力學(xué)對田徑技術(shù)動作研究

在田徑體育教學(xué)中，運(yùn)動生物力學(xué)對學(xué)生身體受力情況、步幅長度、步數(shù)頻率和關(guān)節(jié)角度等都有先進(jìn)指導(dǎo)作用。因此，體育教師在進(jìn)行田徑體育教學(xué)中將運(yùn)動生物力學(xué)知識穿插其中，對不同身體素質(zhì)的同學(xué)進(jìn)行運(yùn)動生物力學(xué)特征分析，制定科學(xué)有效的技術(shù)動作，并對后續(xù)練習(xí)評價(jià)，做好錯(cuò)誤動作的預(yù)防。

1.運(yùn)動生物力學(xué)在田徑課堂100米跑練習(xí)中的應(yīng)用

在田徑課堂中100米跑是極其重要的一環(huán)。如果在練習(xí)過程中不能科學(xué)計(jì)算每個(gè)階段的關(guān)節(jié)運(yùn)動的范圍大小和腳著地時(shí)間長短，百米運(yùn)動員則不能達(dá)到最佳狀態(tài)。為此，利用運(yùn)動生物力學(xué)知識，準(zhǔn)確分析身體重心投影距離和落腳點(diǎn)的距離，在途中跑過程中，通過調(diào)整關(guān)節(jié)角度活動幅度范圍，進(jìn)而增加步數(shù)頻率，增大步幅長度，減少腳著地時(shí)間，提高途中跑速度。[2]從而達(dá)到將運(yùn)動生物力學(xué)融入田徑百米教學(xué)中。

2.運(yùn)動生理力學(xué)在田徑課堂擲鉛球練習(xí)中的應(yīng)用

“用勁擲不遠(yuǎn)，有勁使不上”是在擲鉛球課堂上最普遍的現(xiàn)象，通過運(yùn)用運(yùn)動生物力學(xué)對擲鉛球動作的合理分析，根據(jù)學(xué)生身高測得投擲時(shí)的出手高度，并利用秒表和皮尺等工具測出鉛球落地時(shí)間及投擲距離，計(jì)算出鉛球投擲出運(yùn)動的初速度，再根據(jù)運(yùn)動生物力學(xué)原理，合理的制定投擲鉛球時(shí)的最佳出手角度，并讓學(xué)生熟練掌握投擲技巧的動作要領(lǐng)，通過長期練習(xí)和科學(xué)糾正，加強(qiáng)投擲類項(xiàng)目的能力[3]。從而達(dá)到運(yùn)動生物力學(xué)與投擲類項(xiàng)目相結(jié)合，提高學(xué)生投擲類項(xiàng)目的成績。

（二）運(yùn)動生物力學(xué)對足球技術(shù)動作研究

1.足球體育課堂中與運(yùn)動生物力學(xué)相關(guān)聯(lián)問題

足球是全球最受歡迎、參與度最高的運(yùn)動項(xiàng)目之一。隨著參與足球運(yùn)動的人數(shù)不斷增多，足球技術(shù)動作的改善、運(yùn)動損傷預(yù)防問題越來越突出。根據(jù)資料顯示足球運(yùn)動員下肢受傷的概率遠(yuǎn)大于上肢，尤其是足部、踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及大腿和小腿的損傷。特別是膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶（Anterior Cruciate Ligament簡稱ACL）和踝關(guān)節(jié)損傷。ACL損傷對膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性和膝蓋軟組織及半月板都有很大影響，當(dāng)運(yùn)動員需要進(jìn)行急速降低重心并伴隨轉(zhuǎn)向、起跳和落地動作時(shí)，可能會發(fā)生非觸發(fā)性ACL損傷。所謂非觸發(fā)性ACL損傷是指在進(jìn)行體育運(yùn)動過程中兩者之間沒有身體接觸和碰撞時(shí)產(chǎn)生的ACL損傷，此類動作通常出現(xiàn)在籃球、足球和排球運(yùn)動項(xiàng)目的技術(shù)動作中，而足球中行進(jìn)間變向動作是導(dǎo)致非接觸性ACL損傷的高危動作。疲勞也是產(chǎn)生運(yùn)動損傷的重要因素，特別是足球這種長時(shí)間、高強(qiáng)度、對抗性強(qiáng)的運(yùn)動，后半場體能的下降伴隨疲勞產(chǎn)生，但對抗依舊不減弱，運(yùn)動損傷產(chǎn)生的概率增大。

2.運(yùn)動生物力學(xué)在足球課堂中的應(yīng)用

在足球變向動作練習(xí)中，可將非預(yù)期性練習(xí)納入足球變向練習(xí)體系。通過非預(yù)期條件下變向動作練習(xí)，選擇性的調(diào)整身體姿勢，通過長期訓(xùn)練，提高身體在變向動作的姿勢調(diào)整能力，減少各個(gè)關(guān)節(jié)部位的壓力，特別是膝關(guān)節(jié)的負(fù)荷，降低膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶損傷的概率。主要練習(xí)方法以增強(qiáng)相關(guān)肌群肌肉力量為主，可以改善關(guān)節(jié)出現(xiàn)活動幅度過大等問題；穩(wěn)定性平衡練習(xí)可以縮短腿部肌肉自主反應(yīng)時(shí)間及提高膝關(guān)節(jié)的本體感覺，促進(jìn)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定；靈敏訓(xùn)練是速度與協(xié)調(diào)以及柔韌的結(jié)合，過人的靈敏素質(zhì)能增強(qiáng)突然變向和快速反應(yīng)的能力，并且減少運(yùn)動中的對抗，進(jìn)而降低運(yùn)動損傷的概率。[4]另外，客觀的判斷和掌握學(xué)生疲勞程度，通過運(yùn)動負(fù)荷的調(diào)節(jié)將學(xué)生疲勞現(xiàn)象降到最小。對待學(xué)生要因材施教，有差別學(xué)生要有不同的訓(xùn)練強(qiáng)度，不同的運(yùn)動負(fù)荷。在足球課堂中，將疲勞現(xiàn)象和非預(yù)期條件協(xié)調(diào)配合，達(dá)到運(yùn)動生物力學(xué)與傳統(tǒng)足球教學(xué)相融合。

（三）運(yùn)動生物力學(xué)對武術(shù)技術(shù)動作的研究

武術(shù)是符合人體發(fā)展規(guī)律和生物力學(xué)規(guī)律的健身類體育運(yùn)動項(xiàng)目。當(dāng)前對武術(shù)中的運(yùn)動生物力學(xué)的研究首要集中在動作速度、身體重心變化、軀干的傾斜角度、胸椎曲度的變化、下肢三關(guān)節(jié)（髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)）角度變化以及演練過程中足底壓力分布的變化，膝關(guān)節(jié)是維持身體平衡的主要關(guān)節(jié)，也是最繁瑣、受傷概率最大的關(guān)節(jié)。在武術(shù)的技術(shù)動作當(dāng)中也是最重要的關(guān)節(jié)之一。以太極拳為例，太極拳中的野馬分鬃、倒卷肱、云手分別代表了太極拳動作中的前進(jìn)、后退和側(cè)向移動，并且這三個(gè)動作的重復(fù)次數(shù)更是達(dá)到了三次以上，可見其在太極拳中的重要性。倒卷肱代表了太極拳中的后退，動作要點(diǎn)主要為擺動腳的腳尖、先著地，然后慢慢過渡到全腳掌，直至重心移動到擺動腳和支撐腳之間完成整個(gè)動作。在此過程中，膝關(guān)節(jié)主要目的是維持身體姿勢平衡，而完成倒卷肱主要?jiǎng)幼鞯氖求y關(guān)節(jié)的伸屈和旋轉(zhuǎn)；野馬分鬃代表太極拳中的前進(jìn)，主要?jiǎng)幼饕I(lǐng)為上體左轉(zhuǎn)左腳向左前方上步，腳跟輕著地，重心保持在右腿，兩腳保持約20厘米。在完成這一動作時(shí)，下肢需要不斷調(diào)節(jié)下肢肌肉力量維持身體姿勢；云手在太極拳中代表側(cè)向移動，動作要點(diǎn)為以腰為軸帶動雙手在體前翻轉(zhuǎn)擰裹、立圓云撥，手高不過眉，重心不可忽高忽低，且云手的主要受力點(diǎn)在膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)。[5]中小學(xué)生在練習(xí)太極拳時(shí)要時(shí)刻注意下肢各個(gè)關(guān)節(jié)肌肉群的鍛煉，加強(qiáng)肌肉力量，保證關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，還要注意髖關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)。

（四）運(yùn)動生物力學(xué)對羽毛球技術(shù)動作的研究

“三分手，七分步”是羽毛球場上不變的真理，所謂三分手是指擊球手法占三分，七分步是指身體步法占七分。在此類運(yùn)動中步法是最基礎(chǔ)也是最重要的技能，步法的好壞不僅決定擊球動作的完整程度，還影響了正常節(jié)奏。因此，要想練好非接觸式揮拍類運(yùn)動，首要任務(wù)是把基本步法應(yīng)用自如。蹬跨步法是羽毛球基本步法中最常用的，跨步距離與膝關(guān)節(jié)角度有極其顯著地關(guān)系。其技術(shù)要領(lǐng)為右腳用力蹬地，左腳借助右腳的蹬力蹬跨出一大步，實(shí)現(xiàn)身體的快速移動，左腳同理。根據(jù)運(yùn)動生物力學(xué)分析，不正確的膝關(guān)節(jié)角度不僅達(dá)不到蹬跨的最大距離，反而對膝蓋有所損傷。利用運(yùn)動生物力學(xué)的知識制定相關(guān)對策以保證動作的正確和減少膝蓋的損傷。在運(yùn)動過程中膝蓋不能超過腳尖，跨步時(shí)要蹬地；腳跟先著地，腳尖要外展，降低重心；后腿跟進(jìn)的同時(shí)要拖地，前小腿與大腿的角度不能小于九十度。[6]而在連續(xù)蹬跨時(shí)，要注意大腿的發(fā)力方向和膝蓋、腳尖的方向在一個(gè)豎立面上，不能邊蹬伸邊擰轉(zhuǎn)膝關(guān)節(jié)。

（五）運(yùn)動生物力學(xué)對籃球技術(shù)動作的研究

跳躍在籃球運(yùn)動中是積極重要的一環(huán)，而小段距離助跑后進(jìn)行單腳跳躍（Running single-leg jump）簡稱RSJ技術(shù)則是籃球運(yùn)動員最為常用的技術(shù)動作。RSJ技術(shù)對運(yùn)動員下肢具有一定的傷害，大部分籃球運(yùn)動員在進(jìn)行RSJ技術(shù)時(shí)通常使用慣用腳，而這種動作一定程度上增加了身體的不對稱性。另外，籃球的各種變向動作、高速行進(jìn)間的急停動作都是導(dǎo)致下肢關(guān)節(jié)損傷的主要原因。無論水平、橫向、垂直跳管用腳的表現(xiàn)都是明顯高于非慣用腳。雖然RSJ技術(shù)有一定的傷害風(fēng)險(xiǎn)，但是由于能明顯提高跳躍優(yōu)勢，大部分籃球運(yùn)動員依然選擇這一技術(shù)。RSJ技術(shù)主要包括：著地前期、下蹲期、蹬伸期三個(gè)部分。[7]著地前期主要是小腿肌群的預(yù)激活工作，是促進(jìn)彈性能的儲存和釋放最關(guān)鍵的因素。下蹲期又稱離心工作期，主要進(jìn)行制動作用，在這一階段下肢主要緩沖和承受下落過程的力，并為后期跳躍蓄能。蹬伸期又稱向心工作期，主要工作為跳躍，而在RSJ技術(shù)中小段助跑后跳躍相對于原地跳躍在高度上有明顯優(yōu)勢。通過對籃球運(yùn)動員RSJ技術(shù)的運(yùn)動生物力學(xué)分析，在跳躍之前的一小段助跑的蓄力工作之后，能夠更加有效的激活下肢肌肉群的肌肉力量，起到對關(guān)節(jié)一定的維護(hù)和支持作用。而在進(jìn)行RSJ訓(xùn)練時(shí)，注意控制助跑速度，只有在合適的助跑速度下，才能爆發(fā)出最大的肌肉力量。

三、總結(jié)

綜上所述，運(yùn)動生物力學(xué)在中小學(xué)體育課堂中已經(jīng)扮演了極其重要的角色，其在指導(dǎo)動作技能和預(yù)防損傷等方面的作用不容小覷。通過對各項(xiàng)體育運(yùn)動動作結(jié)構(gòu)的剖析，找到高效率、低風(fēng)險(xiǎn)的練習(xí)步驟，并與傳統(tǒng)體育教學(xué)模式相融合，提升體育課堂效率，提高體育課堂中的知識性和趣味性，寓教于樂，使學(xué)生對體育運(yùn)動和體育與健康知識產(chǎn)生興趣，提高學(xué)生進(jìn)行體育學(xué)習(xí)的動力。運(yùn)動生物力學(xué)的滲入使各項(xiàng)體育項(xiàng)目的技術(shù)動作和戰(zhàn)術(shù)安排更加詳細(xì)和具體，讓學(xué)生能一目了然，并通過重復(fù)加強(qiáng)練習(xí)，熟練運(yùn)用，強(qiáng)化學(xué)生身體素質(zhì)和各項(xiàng)基本能力。當(dāng)今傳統(tǒng)體育教學(xué)模式正隨著社會發(fā)展和科技進(jìn)步而不斷進(jìn)化，創(chuàng)新無時(shí)不在，無處不有。在學(xué)生進(jìn)行有運(yùn)動生物力學(xué)融入的體育課堂后，能正確的了解并實(shí)踐科學(xué)的技術(shù)動作，能在練習(xí)過程中進(jìn)行自我與他人的調(diào)整，能在發(fā)生激烈碰撞后在第一時(shí)間保證自身安全，能在自我練習(xí)時(shí)進(jìn)行運(yùn)動損傷的預(yù)防，能正確認(rèn)識體育這一門綜合性學(xué)科。