運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的概念精選(九篇)

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第1篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的概念范文

摘 要 教練員或教師的指導(dǎo)語在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和教學(xué)中起著重要的作用，指導(dǎo)語是否簡潔明了對運(yùn)動(dòng)員的科學(xué)訓(xùn)練起著畫龍點(diǎn)睛的作用。動(dòng)作技術(shù)原理可以通過教練員在指導(dǎo)語中加以凝煉，在指導(dǎo)時(shí)讓運(yùn)動(dòng)員、學(xué)生明確訓(xùn)練的關(guān)鍵所在，能起到意想不到訓(xùn)練、教學(xué)的效果。

關(guān)鍵詞 動(dòng)作技術(shù)原理 指導(dǎo)語 應(yīng)用

一、前言

知識(shí)如何轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，是當(dāng)前我們十分關(guān)注的話題，在體育訓(xùn)練中，即如何將體育科學(xué)知識(shí)應(yīng)用于訓(xùn)練當(dāng)中，使很多教練員都在探索的問題。對教練員的訓(xùn)練方法研究的很多，很少有文章對教練員的指導(dǎo)語作專門的研究，特別是將運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)知識(shí)貫穿其中的研究少之又少。

本文首先提兩個(gè)概念界定，第一研究的是新疆地區(qū)的教練員的指導(dǎo)語；第二動(dòng)作技術(shù)原理是指完成某項(xiàng)動(dòng)作技術(shù)的基本規(guī)律，它適用于任何人，不考慮運(yùn)動(dòng)員的性別、體型、運(yùn)動(dòng)素質(zhì)的發(fā)展水平和心理因素等個(gè)體差異，是具有共性特點(diǎn)的一般規(guī)律。

教練員在訓(xùn)練中不能違背動(dòng)作技術(shù)原理，研究各項(xiàng)動(dòng)作技術(shù)確立，動(dòng)作技術(shù)原理，建立動(dòng)作技術(shù)模式來指導(dǎo)教學(xué)和訓(xùn)練，在體育教學(xué)中，講清楚動(dòng)作技術(shù)原理是非常重要的，要使學(xué)生懂得怎樣做和為什么這樣做，即不僅要知其然，還要知其所以然。對優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作技術(shù)進(jìn)行生物力學(xué)研究，是以生物學(xué)和力學(xué)理論為基礎(chǔ)，通過對高水平的運(yùn)動(dòng)實(shí)踐的檢驗(yàn)來總結(jié)先進(jìn)的動(dòng)作技術(shù)原理，建立運(yùn)動(dòng)技術(shù)模式。如何將動(dòng)作技術(shù)原理轉(zhuǎn)化為教練員簡潔的指導(dǎo)語，使運(yùn)動(dòng)員在學(xué)習(xí)和訓(xùn)練中能清晰的明白教練員的意圖，能迅速改進(jìn)訓(xùn)練中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，值得我們研究。

二、研究對象與方法

新疆第十、十一屆全運(yùn)會(huì)的一線教練員和基層教師的指導(dǎo)語，參加運(yùn)動(dòng)會(huì)的運(yùn)動(dòng)員，田徑運(yùn)動(dòng)中的一些動(dòng)作技術(shù)原理。

（一）訪談法

（二）文獻(xiàn)資料法

（三）舉例法

三、研究結(jié)果與分析

（一）教練員指導(dǎo)語中運(yùn)用生物力學(xué)知識(shí)的基本情況

筆者調(diào)查了烏魯木齊市參加新疆第十、十一屆全運(yùn)會(huì)的教練員與運(yùn)動(dòng)員，就教練員的指導(dǎo)語與運(yùn)動(dòng)員是否理解教練員的指導(dǎo)語等問題作了專門調(diào)查，運(yùn)動(dòng)員結(jié)果如下：

表1 您的運(yùn)動(dòng)技能知識(shí)是從教練或教師指導(dǎo)語中得來的嗎

由此表可見，運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)技能知識(shí)主要從教練員與教師處獲得，若教練員與教師對運(yùn)動(dòng)技能理解有誤，則可能影響運(yùn)動(dòng)員的成績。

表2 對不同等級的運(yùn)動(dòng)員對教練員指導(dǎo)語持疑問的調(diào)查結(jié)果

通過表2可以看出，運(yùn)動(dòng)員的級別高，對教練員指導(dǎo)語持疑問的比例越高。這是因?yàn)殡S著運(yùn)動(dòng)員的水平增加，對運(yùn)動(dòng)技能的理解加深，求知欲越旺，其主觀能動(dòng)性越大，越渴望了解運(yùn)動(dòng)技術(shù)原理。若這時(shí)教練員沒有因勢利導(dǎo)，則運(yùn)動(dòng)員疑問增加。

對教練員運(yùn)用指導(dǎo)語作了調(diào)查如下：

表3 您在指導(dǎo)語中有意識(shí)的運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)知識(shí)嗎

通過對教練員的訪談以及他們對生物力學(xué)的知識(shí)的了解發(fā)現(xiàn)，教練員很少主動(dòng)將生物力學(xué)知識(shí)結(jié)合指導(dǎo)語運(yùn)用于訓(xùn)練實(shí)踐中去，結(jié)果導(dǎo)致指導(dǎo)語含糊不清，目的性不強(qiáng)。調(diào)查運(yùn)動(dòng)員中發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員對素質(zhì)練習(xí)感覺教練員指導(dǎo)語的作用很大，在技術(shù)練習(xí)中對教練員的指導(dǎo)語理解不清，其實(shí)，這也反映出教練員運(yùn)用生物力學(xué)知識(shí)到指導(dǎo)語中并不多，因?yàn)樯锪W(xué)知識(shí)主要用于動(dòng)作技術(shù)原理方面，教練員主要靠以往的經(jīng)驗(yàn)在教運(yùn)動(dòng)員。

通過對教練員的訪談，發(fā)現(xiàn)很少有教練員參加過運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)知識(shí)的培訓(xùn)，當(dāng)然這也和我區(qū)這類培訓(xùn)次數(shù)少、科研單位的從業(yè)人數(shù)少有關(guān)，這應(yīng)引起重視。

（二）教練員指導(dǎo)語中動(dòng)作技術(shù)原理在指導(dǎo)語中的舉例

1．在田徑運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用舉例

田徑運(yùn)動(dòng)中跳高是一項(xiàng)對技術(shù)要求較高的項(xiàng)目，作為一名教練員，首先要明白跳高的共同規(guī)律與原理，然后將其轉(zhuǎn)化為自己的指導(dǎo)語。在起跳瞬間，運(yùn)動(dòng)員所受合力為：支撐力-重力=ma可見，支撐力若想變大，只有將a變大，而a是上臂和擺動(dòng)腿與軀干的相對速度來衡量的，相對速度越快，a越大，因此，在起跳瞬間，指導(dǎo)語要強(qiáng)調(diào)上臂和擺動(dòng)腿的快速上擺。運(yùn)動(dòng)力學(xué)中的相向運(yùn)動(dòng)原理告訴我們，物體在騰空狀態(tài)下身體某部分的轉(zhuǎn)動(dòng)能引起身體另一部分向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣，在跳高過桿形成背弓階段，給隊(duì)員的指導(dǎo)語是努力仰頭，這樣，自然形成好的背弓。之后，指導(dǎo)語中要強(qiáng)調(diào)迅速將頭抬起，小腿自然就會(huì)快速上擺，以便順利過桿。

2．在體操中的應(yīng)用舉例

根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)守恒定律和動(dòng)量矩守恒定律可知，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小則轉(zhuǎn)動(dòng)速度快，而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑有關(guān)，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑小則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。因此，在體操中的一些翻滾動(dòng)作，如前滾翻、后滾翻、空翻等動(dòng)作中，教練員給隊(duì)員的指導(dǎo)語是團(tuán)身要緊，目的是減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而不僅僅是強(qiáng)調(diào)速度。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員自己也想提高速度，心里就會(huì)很著急，越是著急越做不好動(dòng)作。因此，這時(shí)的指導(dǎo)語要起到點(diǎn)睛之筆，團(tuán)身要緊隊(duì)員可以通過自己身體感受。

3．在短跑中的應(yīng)用舉例

在短跑的加速跑階段，教練員都在強(qiáng)調(diào)速度，我們知道，這一階段，盡量要發(fā)揮地面支撐力的效用。因此，根據(jù)力的分解，要盡量的減小垂直方向上的力，增加水平方向的力。這一階段給運(yùn)動(dòng)員的指導(dǎo)語是不要過早地將身體抬起。在平時(shí)訓(xùn)練中，仔細(xì)觀察，若發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員上下肢折疊不充分，在指導(dǎo)語中要強(qiáng)調(diào)折疊充分。因?yàn)樯舷轮郫B充分，也相當(dāng)于減小轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，從而減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，達(dá)到增加轉(zhuǎn)動(dòng)速度的效果。

4．在體育常識(shí)中的應(yīng)用舉例

體育教師給學(xué)生解答疑問時(shí)，若在講解中加入運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)知識(shí)，便可做到有根有據(jù)，讓學(xué)生不僅知其然，還可知其所以然。筆者用一例以饗讀者，曾經(jīng)遇到學(xué)生問為什么蹲式起跑比站立式起跑要好。在給學(xué)生講解指導(dǎo)中運(yùn)用生物力學(xué)知識(shí)，講明在起跑瞬間，下肢給地面以作用力，地面反作用于下肢的力是推動(dòng)人體向前跑的力，這個(gè)力可以分解為垂直方向的力和水平方向的力，蹬地角越小水平方向力越大，對速度貢獻(xiàn)越大，而蹲踞式起跑正是蹬地角比站立式要小。

（三）教練員指導(dǎo)語的重要性

通過對運(yùn)動(dòng)員和學(xué)生的訪談發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為指導(dǎo)語對其作用很大的所占的百分比分別是：非常重要占12.3%；重要62.7%；一般14.7%；說不清11.3%。可見大多數(shù)運(yùn)動(dòng)員認(rèn)為指導(dǎo)語重要，并認(rèn)為指導(dǎo)語對主要對自己理解技術(shù)動(dòng)作原理很重要，認(rèn)為指導(dǎo)語對提高教學(xué)訓(xùn)練和比賽成績很有用。通過對比不同水平運(yùn)動(dòng)員對指導(dǎo)語的理解水平，發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)水平越高的運(yùn)動(dòng)員理解指導(dǎo)語的能力越強(qiáng)，但也出現(xiàn)了有趣的現(xiàn)象，即疑問率很高，這從一個(gè)側(cè)面反映出其教練沒有將生物力學(xué)知識(shí)很好的運(yùn)用到指導(dǎo)語中去，與前面的調(diào)查相吻合。

四、結(jié)論與建議

（一）新疆地區(qū)教練員在指導(dǎo)語中運(yùn)用生物力學(xué)知識(shí)的不多。有兩個(gè)方面的原因，一是教練員本身對生物力學(xué)知識(shí)掌握不足，第二是教練員沒有意識(shí)到將生物力學(xué)知識(shí)用在指導(dǎo)語中去。解決這兩方面不足的方法是：迅速補(bǔ)習(xí)生物力學(xué)知識(shí)，因?yàn)榻叹殕T本身有大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，只是把這些經(jīng)驗(yàn)不能很好的表達(dá)出來，通過學(xué)習(xí)，明白其中的動(dòng)作技術(shù)原理，便能達(dá)到實(shí)踐與理論的相互促進(jìn)。

（二）生物力學(xué)知識(shí)若能與指導(dǎo)語結(jié)合，對訓(xùn)練能起到事半功倍的效果。因?yàn)槠渲饕侵v解動(dòng)作技術(shù)原理的一門學(xué)科，教練員掌握了運(yùn)動(dòng)技術(shù)原理，便可針對運(yùn)動(dòng)員在某一技術(shù)環(huán)節(jié)中的錯(cuò)誤，專門進(jìn)行指導(dǎo)，提高訓(xùn)練效率。結(jié)合的方法是通過學(xué)習(xí)，有意識(shí)的將生物力學(xué)知識(shí)貫穿于訓(xùn)練中去，通過實(shí)踐檢驗(yàn)理論，通過理論指導(dǎo)實(shí)踐，互相促進(jìn)。

（三）運(yùn)動(dòng)員普遍感覺教練員在指導(dǎo)語中加入生物力學(xué)知識(shí)，對自己訓(xùn)練幫助很大，其運(yùn)動(dòng)知識(shí)主要來源于教練員，教練員掌握科學(xué)訓(xùn)練知識(shí)隊(duì)隊(duì)員形成正確的技術(shù)動(dòng)作至關(guān)重要。并且，教練員要利用運(yùn)動(dòng)員的求知欲，將正確的知識(shí)傳授給他們，對培養(yǎng)運(yùn)動(dòng)員今后的體育興趣及良好的體育觀念有所幫助。

（四）新疆地區(qū)應(yīng)多舉行一些生物力學(xué)和訓(xùn)練相關(guān)的培訓(xùn)，采用請進(jìn)來、送出去的方式。如邀請內(nèi)地有經(jīng)驗(yàn)的專家講學(xué)，以及將本地相關(guān)人員送出去培訓(xùn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]全國體育學(xué)院教材委員會(huì).運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)[M].人民體育出版社.

第2篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的概念范文

關(guān)鍵詞：有限元 醫(yī)學(xué) 仿真實(shí)驗(yàn)

Research of experimental of medical's Finite Element Analysis（FEA） simulation

Niu Xiaodong， Lu Lirong

Shanxi Changzhi medical college， Changzhi， 046000， China

Abstract： It will solve many complex problems if apply FEA to medical research， and these problems are difficult to solve but need to be solved in the physics of medical applications. So that it can provides theoretical guidance and scientific foundation for medical research and clinical treatment. Have the experimental course of medical’s FEA simulation， medical colleges have a very important significance for student’s study， teacher’s teaching and research， cooperation of college and affiliated hospitals.

Key words： FEA； medical； experimental of simulation

有限元分析是一種廣泛應(yīng)用于工程科學(xué)技術(shù)的數(shù)學(xué)物理方法，用于模擬并解決各種工程力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等物理場問題。1956年Turner等人提出有限元（Finite Element，F(xiàn)E）的概念。有限元的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化，就是將實(shí)際結(jié)構(gòu)假想地離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體，實(shí)際結(jié)構(gòu)的物理性能可以通過對離散體進(jìn)行分析，得出滿足工程精度的近似結(jié)果替代對實(shí)際結(jié)構(gòu)的分析，這樣可以解決很多實(shí)際工程需要解決而理論分析又無法解決的復(fù)雜問題。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和計(jì)算速度的不斷提高，有限元分析在工程設(shè)計(jì)和分析中得到越來越廣泛的重視，已經(jīng)成為解決復(fù)雜工程分析計(jì)算問題的有效途徑，現(xiàn)在從汽車到航天飛機(jī)大多數(shù)設(shè)計(jì)制造已離不開有限元分析計(jì)算，其在機(jī)械制造、材料加工、航空航天、汽車、土木建筑、電子電器、國防軍工、生物醫(yī)學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用已使設(shè)計(jì)水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍。

1 醫(yī)學(xué)有限元國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

有限元方法最早應(yīng)用于骨科研究，開始于脊柱生物力學(xué)[1]。幾十年來其在解決生物力學(xué)問題上得到了廣泛應(yīng)用，尤其近年來，隨著數(shù)字及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，有限元法本身已不再是相對獨(dú)立地研究生物力學(xué)性質(zhì)，它越來越多地與各種動(dòng)力學(xué)模型、參數(shù)優(yōu)化選擇、臨床放射學(xué)與實(shí)物測量、有機(jī)化學(xué)、組織學(xué)與免疫組化等方法巧妙結(jié)合，使結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠，成為生物力學(xué)研究中的一種重要工具。有限元方法在醫(yī)學(xué)上的研究主要包括以下四個(gè)方面。

1.1 有限元模型的建立

有限元模型的建立，直接影響有限元仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度、計(jì)算機(jī)計(jì)算過程、計(jì)算時(shí)間的長短，且模型建立的優(yōu)劣與建模人員的專業(yè)素質(zhì)和有限元知識(shí)分不開?，F(xiàn)有研究的模型包括：人眼[2]、牙齒及矯正器[3]、脊柱[4]、顱腦骨骼[5]、胃[6]等人體骨骼及器官的三維有限元模型。

1.2 力學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真

A.Pandolfi，F(xiàn).Manganiello對所建立的人眼角膜模型進(jìn)行了力學(xué)分析[7]。Tammy L HD等對建立的脛股關(guān)節(jié)三維有限元模型分析了骨骼變形對關(guān)節(jié)面接觸行為的影響以及約束關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)對接觸應(yīng)力的影響等[8]。

脊柱生物力學(xué)仿真是有限元法在生物力學(xué)中研究最早、分析最多、臨床上應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。杜東鵬等則對腰椎間盤膨隆的力學(xué)機(jī)制與腰椎疲勞骨折分別進(jìn)行了探討[9]。

頭顱及顳下關(guān)節(jié)也是有限元在生物力學(xué)中研究的重點(diǎn)。呂長生等對建立的足部骨組織模型進(jìn)行有限元分析，為運(yùn)動(dòng)損傷或運(yùn)動(dòng)鞋的評價(jià)等提供了依據(jù)[10]。王芳等建立并驗(yàn)證中國人全頸椎有限元模型，用于揮鞭樣損傷分析[11]。米那瓦爾?阿不都熱依木采用有限元方法，對頜面外科手術(shù)術(shù)后的顏面軟組織形態(tài)變化進(jìn)行預(yù)測[12]。

1.3 醫(yī)療器械的力學(xué)性能評價(jià)及優(yōu)化設(shè)計(jì)

牙科是有限元法在臨床應(yīng)用中的一大領(lǐng)域，相應(yīng)的各種牙科固定器材得以研制開發(fā)，這些器材的力學(xué)性能又是研制過程中重點(diǎn)解決的問題。蔡玉惠等研究了RPA卡環(huán)在游離端義齒應(yīng)用中支持組織的應(yīng)力分布狀況，對RPA卡環(huán)的臨床應(yīng)用具有力學(xué)上的指導(dǎo)作用[9]。

在內(nèi)固定鋼板方面，張美超等從臨床應(yīng)用出發(fā)，利用有限元法對頸前路蝶型鋼板進(jìn)行生物力學(xué)模擬分析，得到了與其一致的易斷裂部位預(yù)測[9]。

在人工關(guān)節(jié)方面，Heegaard JH等建立了髕骨的計(jì)算模型，并且模擬了在人工膝關(guān)節(jié)中去掉股骨假體對髕骨活動(dòng)的影響[13]。王永書等對患者胸腰椎爆裂性骨折節(jié)段（T12～L2）部位利用有限元進(jìn)行手術(shù)模擬，均與標(biāo)本模型及術(shù)后CT掃描基本相符[14]。

1.4 血流動(dòng)力學(xué)CFD應(yīng)用

Tarbell JM用FIDAP和Fluent軟件進(jìn)行了血管壁中組織液流動(dòng)的數(shù)值研究[15]。喬愛科等利用有限元分析方法得出冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)中對稱雙路搭橋比單路搭橋具有更合理的血流動(dòng)力學(xué)，可以避免動(dòng)脈粥樣硬化的危險(xiǎn)性血流動(dòng)力學(xué)因素，從而減少手術(shù)再狹窄的發(fā)生[16]。楊金有應(yīng)用CFD計(jì)算流體力學(xué)軟件進(jìn)行人體主動(dòng)脈內(nèi)血流數(shù)值模擬分析，為闡明血管疾病的發(fā)病機(jī)理提供理論依據(jù)[17]。姚偉用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent計(jì)算人體小腿骨間膜組織間隙中蛋白質(zhì)非均勻分布情況下組織液流動(dòng)[18]。

2 醫(yī)學(xué)有限元仿真實(shí)驗(yàn)方法

通過上述醫(yī)學(xué)有限元研究可得醫(yī)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)的方法主要分為四步：（1）通過螺旋CT技術(shù)，采集大量的樣本圖像。運(yùn)用現(xiàn)有醫(yī)用物理實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)對樣本圖像進(jìn)行建模處理，并進(jìn)行相關(guān)的有限元分析。（2）通過查閱相關(guān)國內(nèi)外資料，針對所需建立模型的生理、物理等參數(shù)特性，在幾種常用圖像處理軟件（Mimcs，Proe等）中選取較為合理準(zhǔn)確的有限元建模軟件。（3）在常用有限元分析軟件（ANSYS，F(xiàn)luent等）中選取較為合理準(zhǔn)確的軟件對模型進(jìn)行有限元分析。（4）將有限元分析結(jié)果與實(shí)際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，分析有限元模型的準(zhǔn)確性。

3 有限元法在醫(yī)學(xué)研究中的優(yōu)勢

有限元法在醫(yī)學(xué)研究中具有四個(gè)方面的突出優(yōu)勢：（1）可根據(jù)需要產(chǎn)生各種各樣的標(biāo)本，對模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)條件仿真，模擬拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)等各種力學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以在不同實(shí)驗(yàn)條件下模擬任意部位變形、應(yīng)力/應(yīng)變分布、內(nèi)部能量變化、極限破壞分析等情況。（2）標(biāo)本也可以進(jìn)行修正以模擬任何病理狀態(tài)。同一個(gè)標(biāo)本在虛擬計(jì)算中可進(jìn)行無數(shù)次加載或組合而不會(huì)被損壞。（3）其結(jié)果不受實(shí)驗(yàn)條件的影響，也排除了實(shí)驗(yàn)條件造成的誤差，而且可以重復(fù)計(jì)算，節(jié)約成本。（4）利用有限元法進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn)具有實(shí)驗(yàn)時(shí)間短、費(fèi)用少、可模擬復(fù)雜條件、力學(xué)性能測試全面及可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。

4 醫(yī)學(xué)院校開展醫(yī)學(xué)有限元仿真實(shí)驗(yàn)的意義

在醫(yī)學(xué)院校開展醫(yī)學(xué)有限元仿真實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生將相關(guān)醫(yī)學(xué)、物理、生物等課程的知識(shí)綜合應(yīng)用于仿真實(shí)驗(yàn)中，給生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供更為廣闊的范圍，使研究具有更高的水平；激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和熱情，使學(xué)生在自主科研創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)相關(guān)仿真實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證、研究。同時(shí)，開展仿真實(shí)驗(yàn)要求教師不僅需要對本專業(yè)知識(shí)做到“了如指掌”，而且需要教師具有仿真實(shí)驗(yàn)相關(guān)的醫(yī)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等非本專業(yè)學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，還要求教師必須掌握螺旋CT掃描技術(shù)，Mimics，ANSYS等建模、仿真軟件的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。這些知識(shí)對于教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研水平的提高具有十分重要而深遠(yuǎn)的意義。在開展醫(yī)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建設(shè)醫(yī)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)室，不僅可以為學(xué)生提供畢業(yè)實(shí)習(xí)條件，加強(qiáng)實(shí)習(xí)基地建設(shè)，而且與醫(yī)院相關(guān)科室進(jìn)行合作，可以在生物力學(xué)基礎(chǔ)上預(yù)測手術(shù)中、長期效果，對醫(yī)生手術(shù)具有較為科學(xué)的指導(dǎo)，加強(qiáng)了學(xué)校與醫(yī)院的合作。

5 結(jié)束語

建立醫(yī)學(xué)有限元實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)關(guān)鍵的問題：（1）醫(yī)用有限元模型快速準(zhǔn)確的建立。模型的快速準(zhǔn)確建立可以減少仿真實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間、降低費(fèi)用、增加仿真的準(zhǔn)確性和可信性。（2）建立通用的有限元模型庫，為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此需要在具體實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中逐步探索和積累。

將工程有限元分析同醫(yī)學(xué)結(jié)合開設(shè)實(shí)驗(yàn)課，屬于多學(xué)科之間的交叉領(lǐng)域，不僅可以提高學(xué)生對所學(xué)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)與學(xué)習(xí)深造的競爭力，而且可以加強(qiáng)多學(xué)科教師的教學(xué)和科研合作，提高教師的教學(xué)科研水平。同時(shí)提高相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的利用率，為學(xué)生自主開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供平臺(tái)，加強(qiáng)學(xué)校和附屬醫(yī)院的教學(xué)科研合作，為醫(yī)學(xué)院校提供更為廣闊的教學(xué)和科學(xué)研究領(lǐng)域。

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第3篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的概念范文

關(guān)鍵詞： 步態(tài)研究 研究方法 正常步態(tài) 不正常步態(tài) 應(yīng)用

人出生后大約12―15個(gè)月就開始獨(dú)立行走。此后一生中，步行成為人體活動(dòng)最基本的方式之一，人的步行姿態(tài)在一定程度上是與人體所處生物學(xué)因素及環(huán)境因素相互作用的體現(xiàn)。步態(tài)分析是對人體步行從運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、肌肉工作特征及其運(yùn)動(dòng)控制等方面，進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究。研究者們通過對步行姿態(tài)（步態(tài)）的研究，對人的行走功能進(jìn)行評定、對疾病的恢復(fù)效果進(jìn)行評價(jià)、對不正常步態(tài)進(jìn)行矯正、對行走輔助功能提供參考。步態(tài)研究已經(jīng)成為生物力學(xué)及醫(yī)學(xué)界的一個(gè)重要課題，國內(nèi)外學(xué)者們對此做了廣泛而深入的研究。本文通過對步態(tài)研究的方法、研究進(jìn)展等方面作綜述，希望為以后步態(tài)問題的深入研究提供參考。

1.步態(tài)研究的方法的發(fā)展

隨著人類科技的進(jìn)步，步態(tài)研究的方法在不斷更新。從原始的肉眼觀察、簡單工具測量到應(yīng)用數(shù)碼攝像技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬，到目前最為先進(jìn)的步態(tài)系統(tǒng)研究方法。方法的更新和進(jìn)步使步態(tài)研究更加準(zhǔn)確和豐富，為人類的健康作出了巨大的貢獻(xiàn)。

1.1肉眼觀察法

19世紀(jì)德國生理學(xué)家webers兄弟首先發(fā)表了對人體的基本位移形式―步行的研究。由于受到當(dāng)時(shí)條件的限制，他們采用了觀察法，通過素描及繪畫的方法對步態(tài)進(jìn)行了描述［1］。這也是較早對人體步態(tài)的研究之一。很顯然，這種方法的精確性差，而且僅能夠粗略地描述人體的步態(tài)。所以，這種方法隨著時(shí)代的發(fā)展已經(jīng)不再為人們所采用。但是，他們的研究方法引發(fā)了人們對步態(tài)研究的無窮探索。

1.2走紙法［2］

走紙法是一種較為古老的步態(tài)研究方法。它是通過對測試者所走過的足跡進(jìn)行測量，借助簡單的工具進(jìn)行步態(tài)分析的方法。這種研究法所能得到的參數(shù)很少，而且測試的工作量較大，且因?yàn)闇y量工具問題誤差較大。至今，這種方法逐漸被淘汰。從研究方法學(xué)來說，這種方法是人類利用測量工具研究步態(tài)的開始。

1.3攝影攝像法

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們開始利用性能較高的攝影攝像技術(shù)分析人體步態(tài)。使用兩到三臺(tái)互相垂直的攝像機(jī)對人體正常步行進(jìn)行拍攝。然后利用計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)對步態(tài)參數(shù)進(jìn)行測定。這種方法的精確度較高，參數(shù)分析的范圍比以往任何方法都要大。通過這種方法，我們可以得到步態(tài)的時(shí)間、空間、時(shí)間―空間參數(shù)，包括人體步行時(shí)的重心曲線，肢體各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)曲線等。通過這些數(shù)據(jù)，我們可以對人體步行的穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)性、節(jié)奏性、對稱性進(jìn)行評價(jià)，從而為疾病恢復(fù)、步態(tài)矯正、假肢研制等提供重要的參考。這種方法的缺點(diǎn)是反饋速度慢，以及對一些力學(xué)參數(shù)的測定無能為力等。所以目前研究者主要用攝影攝像法與三維測力臺(tái)配合使用，使研究更加全面，更加有說服力。

1.4三維測力臺(tái)法

這種方法是讓測試者在測力臺(tái)上按測試要求正常步行，測力臺(tái)的內(nèi)部的電阻受壓后，應(yīng)變片因拉伸或壓縮而產(chǎn)生電阻的電信號變化，通過放大后進(jìn)入連接的計(jì)算機(jī)處理［3］。通過這種方法，我們可以獲得步態(tài)的力學(xué)參數(shù)，如足底壓力分布、空間各方向的分力、與地面的支撐反作用力等。通過這些參數(shù)，我們可以對行走的穩(wěn)定性、對稱性等進(jìn)行評價(jià)。目前這一技術(shù)已經(jīng)比較成熟，典型的有kistler測力臺(tái)和AMFI測力臺(tái)。測力臺(tái)所得力學(xué)參數(shù)與數(shù)碼影像分析所得的時(shí)空參數(shù)相結(jié)合，綜合人體相關(guān)生理知識(shí)，我們已經(jīng)能夠?qū)Σ綉B(tài)進(jìn)行較為精確的描述。

1.5步態(tài)分析系統(tǒng)法

它由計(jì)算機(jī)、測力板和測角儀組成，利用隨身攜帶的單片機(jī)，記錄由測角儀測得的關(guān)節(jié)角度信號，并由與測力板以及安裝在步行道上的壓力開關(guān)相連的光電裝置，控制單片機(jī)和測力板的同步周期采樣，測試完畢后，用串行通訊方法將單片機(jī)的采樣信號輸入計(jì)算機(jī)處理，而整個(gè)步行采用無電線連接測試，并針對以往簡易步態(tài)測試裝置不能確定人置的不足，建立了能確定著地足位置的積分方程，再利用測角儀測得的關(guān)節(jié)角度信號和用多剛體力學(xué)建立的人體步行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)程序，使得它像各種先進(jìn)的紅外步態(tài)分析系統(tǒng)一樣，計(jì)算出步行的各種能量變化、人體行走位置、關(guān)節(jié)受力和肌肉力矩等。我國也開展了各種簡易步態(tài)分析系統(tǒng)的研究，較有代表性的工作有：微機(jī)化步態(tài)分析系統(tǒng)［4］和靴式步態(tài)分析系統(tǒng)［5］。

2.步態(tài)研究的進(jìn)展及對人類健康所作的貢獻(xiàn)

2.1對不正常步態(tài)的研究及對人類健康的貢獻(xiàn)

所謂不正常步，即步態(tài)特征的變化超出正常范圍。whittle（1996）列出四點(diǎn)被視為不能正常行走的特點(diǎn)，一是兩腿不能交替支持人體重量，二是在單腿支撐時(shí)不能靜力性或動(dòng)力性保持平衡，三是擺動(dòng)腿不能前擺到一位置上從而變?yōu)橹蔚淖饔?，四是力量不足以令下肢移?dòng)的同時(shí)帶動(dòng)上肢。異常步態(tài)有時(shí)很明顯僅憑肉眼觀察就可看出，而有時(shí)必須通過實(shí)驗(yàn)儀器才可以得出步態(tài)異常。

近年來，以步態(tài)分析的方法來評估及治療肌肉骨骼和神經(jīng)方面的研究發(fā)展迅速，并由此進(jìn)一步推動(dòng)了對不正常步態(tài)的深入研究。這方面的研究很多，如劉永斌［6］等人對三截一癱殘疾者進(jìn)行步態(tài)測試，以反映人體行走姿態(tài)變化時(shí)間歷程的周期、時(shí)相及反映支撐反力的三維離曲線為基礎(chǔ)，用特征函數(shù)的基本概念進(jìn)行歸類組合，提出5個(gè)相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式，以此對三截一癱患者的行走功能進(jìn)行評定。Rozendal［7］等通過三維步態(tài)分析系統(tǒng)提供三維平面的地面與反力的向量圖，繪出偏癱病人足―地接觸力的向量環(huán)，可以發(fā)現(xiàn)健側(cè)和患側(cè)下肢的力量環(huán)和形態(tài)明顯不同，借此可客觀評定步態(tài)異常機(jī)理。Granataetal.（2000）［8］通過步態(tài)分析，研究延長肌腱的治療方法對兒童腦癱病人的影響，等等。除此以外，臨床步態(tài)實(shí)驗(yàn)室也在不斷增加。對于不正常步態(tài)的研究，可以幫助早期偏癱、腦癱等功能性疾病的診斷，還可以通過矯正促進(jìn)疾病的恢復(fù)。醫(yī)學(xué)界正在越來越多地應(yīng)用步態(tài)研究成果為人類健康服務(wù)。

2.2對正常步態(tài)的研究及應(yīng)用

一個(gè)正常的步態(tài)周期，通常由腳跟著地開始，至同側(cè)腳跟再次著地為止，包括支撐和擺動(dòng)階段［9］。對正常步態(tài)的研究主要是從步態(tài)的時(shí)間、空間、時(shí)―空、力學(xué)等參數(shù)入手研究各年齡段、各類不同職業(yè)的群體、不同形體特征的步態(tài)差異，對人類的步行規(guī)律及相關(guān)影響因素進(jìn)行探討。

國內(nèi)外研究主要集中于老年人、兒童等特殊人群的步態(tài)。而對于成年人特別是與步態(tài)與運(yùn)動(dòng)能力的關(guān)系的研究較少。如Hills and parker（1991）［10］研究表明身高與步幅顯著相關(guān)。Mann and hagg（1980）研究表明，正常兒童以自然步速行走，支撐時(shí)間是整個(gè)步行周期的62%，且支撐時(shí)間似乎并不隨年齡而變化。只有在步行節(jié)奏改變時(shí)，如跑或快速步行時(shí)變化才比較明顯，其他學(xué)者的研究也支持了這一點(diǎn)。另外，granata，abel，anddamiano（2000）［11］對下肢關(guān)節(jié)角度和關(guān)節(jié)角速度的變化做了研究，指出步行時(shí)關(guān)節(jié)角度的大小是與肌肉的活動(dòng)和發(fā)力是相關(guān)的。北京體育大學(xué)趙芳、周興龍等（1996）［12］分析139名普通中老年人在正常步行下的步態(tài)，其目的是研究從中年到老年這一衰老過程步態(tài)指標(biāo)的變化，希望能將步態(tài)指標(biāo)作為中老年人體質(zhì)衰老的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。另外，一些學(xué)者對肥胖兒童、長期負(fù)重、高跟鞋等對步態(tài)的影響也做了一些研究。這些研究對于人體步態(tài)矯形，塑造人的形體美，以及利用人體步態(tài)參數(shù)為肢體殘疾者制作合適的假肢，促進(jìn)青少年形體的健康發(fā)展等起到了巨大的作用。不足的是對健康成年人步態(tài)與身體功能、步態(tài)與人體運(yùn)動(dòng)功能關(guān)系的研究還較少，相信隨著研究手段的日益完善，這方面會(huì)取得較大的進(jìn)步。

3.討論

3.1隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對步態(tài)研究的方法也日益完善。從原始的觀察法、走紙法等發(fā)展到準(zhǔn)確全面的影像技術(shù)、測力臺(tái)技術(shù)和步態(tài)測試系統(tǒng)。國內(nèi)外很多學(xué)者仍然在努力嘗試研究更為科學(xué)的研究方法，并且陸續(xù)有報(bào)導(dǎo)。另外，因應(yīng)醫(yī)學(xué)上對病態(tài)步態(tài)分析應(yīng)用的要求，臨床步態(tài)實(shí)驗(yàn)室不斷增加，并且朝向?qū)嵱眯?、?zhǔn)確性、系統(tǒng)性、低成本方向發(fā)展。

3.2隨著研究方法的不斷進(jìn)步，步態(tài)研究也在不斷深入，通過對正常步態(tài)從時(shí)間、空間、時(shí)間―空間、力學(xué)等參數(shù)的測定，對人體正常行走的規(guī)律及不同人群的步態(tài)特征的研究也取得了很大的成功。對一些特殊形體如肥胖、長期負(fù)重及等人群的步態(tài)也開始研究。這些研究對評價(jià)人體行走功能、矯正不正常步態(tài)等提供了科學(xué)的依據(jù)。病態(tài)步態(tài)方面的研究如“三截一癱”者步態(tài)，為科學(xué)診斷及恢復(fù)治療、恢復(fù)評定提供了重要參考。不足的是，對步態(tài)與運(yùn)動(dòng)功能的關(guān)系，健康成年人步態(tài)與身體功能的關(guān)系等的研究還較少，希望這方面能夠引起研究者的重視。

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第4篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的概念范文

關(guān)鍵詞:斜坡跑;超速訓(xùn)練;同步測試;生物力學(xué)參數(shù);機(jī)制

中圖分類號:G822.12

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編 號:1007-3612(2010)01-0123-06

A Biomechanical Analysis about Slope Overspeed Running in Sprint

Technique Training

LUO Jiong

(College of Physical Education,Southwest University,Chongqing

400715,China)

Abstract: The camera, electromyography, and three-dimensional force simultaneous ly technique was used to test four different slopes running speed training, resu lts showed that the slope overspeed training changed the touchdown legs of time allocation and make the buffer time significantly shorter, frog stretch distance increase significantly,the two ratio of the Buffer Time/Back Step time and s upport time/empty out time tend to more reasonable level;The slope overspeed training made swing leg swing breadth larger, a smaller hip angle of leave off t he ground, thigh scissors speed increase significantly which are conducive to r aising speed of human physical mass centre;The slope running has faster speed of swing leg knee-joint and faster“pawing" speed of touchdown legs than Level R oad run which makes a smaller knee angle and hip angle when the athlete touch gr ound,Thus facilitating the SSC fulfilling its functions; The slope overspeed ru nning caused leg stiffness changes significantly and its reason is due to slope

running brought the pressure center of touchdown legs shift to backward range la rger and faster, which changes of athletes legs touchdown manners;The slope an gle size has greater impact on running training effect, 2° or 3° slope can inc r ease the athletes running speed, without affecting the athletes running action t echnical structure,which have been determined the best-oriented slope angle for this experiments objects.

Key words: slope running;speeding training;simultaneous testing;biome chanics parameters; mechanism

從1896年第一屆現(xiàn)代奧運(yùn)會(huì),美國運(yùn)動(dòng)員伯克以11.8 s奪得 100 m跑桂冠,到2008年牙買 加 人博爾特創(chuàng)造了9.69 s的世界記錄,100 m跑成績提高了2.1 s,究其原因一方面是源于短 跑 實(shí)踐技術(shù)理論的不斷完善和發(fā)展,另一方面是科學(xué)化訓(xùn)練及場地器械的更新等因素?！俺?訓(xùn)練”在短跑訓(xùn)練中較為流行,它是通過讓運(yùn)動(dòng)員完成超出他能力水平的練習(xí)來增加步長和 步頻,通過這種訓(xùn)練方法使神經(jīng)和肌肉系統(tǒng)逐漸適應(yīng)較高的收縮頻率。

查閱相關(guān)文獻(xiàn),國外對短跑運(yùn)動(dòng)員的超速訓(xùn)練十分重視,并采用了多種手段,如下坡跑 、高速自行車練習(xí)、橡皮筋牽引跑、短跑控制器、跑步機(jī)訓(xùn)練及固定跑臺(tái)及斜坡跑道等。我 國對這方面訓(xùn)練與研究相對薄弱。2001年12月,國家體育總局科教司批準(zhǔn)立項(xiàng)之課題《短跑 技術(shù)原理及訓(xùn)練方法研究》,課題組成員經(jīng)反復(fù)論證,吸取了過去國內(nèi)超速訓(xùn)練用的斜坡跑 道坡度大,距離長,既影響運(yùn)動(dòng)員跑的動(dòng)作技術(shù)結(jié)構(gòu)又容易造成損傷的缺陷,并參照國外資 料,在北京體育大學(xué)東田徑場修建了四條跑道,這是目前我國唯一的較完善的斜坡訓(xùn)練跑道 ,跑道的開始部分都是20 m長的水平跑道,接著分別是坡角為1°、2°、3°和4°而坡面 長為15 m的斜坡跑道,坡面下沿緊接的是正常的平地跑道(圖1)。實(shí)踐證明,斜坡訓(xùn)練對 提高短跑速度是很有效的,但這種訓(xùn)練模式對提高速度的機(jī)制問題至今少有報(bào)道。本研究運(yùn) 用攝像、肌電及三維力同步測試了四種不同斜坡跑,并引入近年來國際上生物力學(xué)的研究熱 點(diǎn)――下肢剛度(Lower Extremity Stiffness)這一重要參數(shù)指標(biāo),根據(jù)解剖、生理及生

投稿日期:2010-03-08

作者簡介:羅炯,副教授,博士,研究方向運(yùn)動(dòng)技術(shù)診斷與全民健身。 物 力學(xué)原理與方法揭示斜坡超速訓(xùn)練提高短跑速度的生物力學(xué)機(jī)制,意為改善運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方法、 提高運(yùn)動(dòng)成績、減少運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生以及豐富健身運(yùn)動(dòng)理論提供重要參考,限于論文篇幅, 本文只對研究結(jié)果的部分內(nèi)容進(jìn)行報(bào)道。

l 研究對象與方法

1.1 研究對象

北京體育大學(xué)競技體校短跑隊(duì)員12名,運(yùn)動(dòng)等級均為2級。成績?yōu)?10.85±0.37)s,平均 年齡為15歲,身高為(1.73±0.03)m,體重(58±3.51)kg。受試者在測試前均未進(jìn)行過斜 坡訓(xùn)練。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法

查閱國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)資料,邀請了上海體科所馮敦壽研究員,原國家體育總局體科所副 所長高大安來校開會(huì)研究咨詢;走訪部分國家隊(duì)、北京市隊(duì)的短跑教練員,征求他們的意見 ,確定實(shí)驗(yàn)方案。

1.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)測試

兩臺(tái)JVC9800高速攝像機(jī),拍攝頻率100幀/s,曝光時(shí)間為1/250 s,兩機(jī)固定在距跑道16 m

處,主光軸與助跑道垂直。其中A機(jī)鏡頭高出地面1.6 m(機(jī)高1.2,臺(tái)高0.4 m),定點(diǎn)拍 攝運(yùn)動(dòng)員從水平跑道轉(zhuǎn)入斜坡跑道著地腿踩上測力臺(tái)的全過程;B機(jī)鏡頭高為1.1 m,定點(diǎn) 拍攝運(yùn)動(dòng)員離開斜坡跑道進(jìn)入水平跑道著地腿踩上測力臺(tái)的全過程;為了提高圖像解析的精 度,實(shí)驗(yàn)對象被要求穿深色緊身短褲、赤膊,并在身體兩側(cè)跖趾關(guān)節(jié)、踝、膝、髖、肩、肘、 腕、耳屏等關(guān)節(jié)、環(huán)節(jié)點(diǎn)上貼放反光膜標(biāo)志(美國3M公司出品),測試現(xiàn)場見圖1。

圖1 北京體育大學(xué)東田徑場斜坡訓(xùn)練基地測試布置 圖2 實(shí)驗(yàn)中各運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的定義

1.2.3 動(dòng)力學(xué)參數(shù)測試

四臺(tái)國產(chǎn)JP4060WP測力平臺(tái)(先測兩道,運(yùn)動(dòng)員休息時(shí)換成另外兩道),對受試者處于 平道及坡道著地腿著地緩沖及蹬伸的三維力進(jìn)行監(jiān)測,采樣頻率為500 Hz。調(diào)整安放在斜坡 道上的測力臺(tái)下面的四腳螺旋按鈕,并在測力臺(tái)平面上鋪設(shè)與水平道及斜坡面相同的塑膠, 使測力臺(tái)平面與助跑道及斜坡坡面保持在同一水平面高。同步信號由測力臺(tái)觸發(fā),通過發(fā)光 二極管與高速攝像機(jī)及肌電測試同步。

1.2.4 肌電參數(shù)測試

國產(chǎn)八通道無線表面肌電儀(TB-0810)對監(jiān)測著地腿的臀大肌(GM)、股直肌(RF)、 股二頭肌(BF)、股外肌(VL)、脛骨前肌(TA)、腓腸肌(GAS)共六塊肌肉肌電活動(dòng)。選 取6塊肌肉為測試標(biāo)準(zhǔn)的理由是:1) 所選肌肉都是與跨過下肢三關(guān)節(jié)(髖、膝、踝)有關(guān) 的肌肉;2) 所選肌肉代表的是跨過每個(gè)關(guān)節(jié)的單關(guān)節(jié)和雙關(guān)節(jié)肌對抗肌組;3) 所選六塊 肌肉是所查閱到的關(guān)于短跑技術(shù)研究文獻(xiàn)中最普遍且最有代表性肌肉。

1.2.5 腿剛度(leg stiffness)計(jì)算方法

運(yùn)用McMahon[1,2]腿剛度(Leg Stiffness)計(jì)算方法(圖3)。在跑步過程中,腿 以一個(gè)角度接觸地面,身體的重心并不是位于足部的正上方。此時(shí)腿剛度Kleg=Fmax/ΔL, 其中Fmax為最大垂直力,ΔL為小腿長度的垂直變化,ΔL =Δy+L0×(1-cosθ0), θ 0=arcsin(utc/2L0);Δy =身體重心的最大垂直位移;L0=站立時(shí)的腿長;θ0=剛 度 角(腿跨過的弧形的半角);u=重心水平速度;tc=著地時(shí)間。彈簧――質(zhì)量模型見圖3所 示,本研究中的θ0直接由運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像解析獲得。

圖3 步時(shí)下肢剛度的計(jì)算模型 1.2.6 實(shí)驗(yàn)的安排

實(shí)驗(yàn)要求受試者先進(jìn)行試跑,通過調(diào)整起始點(diǎn)找準(zhǔn)各自的步長以便能踩上測力臺(tái),同時(shí) 要求受試者“無視”測力臺(tái)的存在,不減速、不調(diào)整,在進(jìn)入斜坡及離開斜坡跑道時(shí)盡最大 努力完成15 m長斜坡跑。記錄所有數(shù)據(jù),并以成績最好的2次有效測試(指前后踩上兩塊測 力臺(tái)的有效區(qū)域)為分析樣本,以便做相關(guān)指標(biāo)的重復(fù)性分析。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理

由于運(yùn)動(dòng)攝像100幀/s,測力臺(tái)采樣頻率為500 Hz,為了比較不同運(yùn)動(dòng)員在平道與坡道每個(gè)單 步全過程相關(guān)參數(shù)間的差異,本研究對所有研究對象下肢各關(guān)節(jié)和環(huán)節(jié)的角運(yùn)動(dòng)、支撐反作 用力及肌電參數(shù)均進(jìn)行了時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)化處理:取支撐過程時(shí)間為100%,對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行樣條插 值,然后取1%標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)刻的數(shù)值(圖像解析使用扎齊奧爾斯基模型),采用低通數(shù)字濾波法 對插值后原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑,截止頻率為20 Hz。然后再對不同水平運(yùn)動(dòng)員標(biāo)準(zhǔn)化的相關(guān)指標(biāo) 值分別進(jìn)行疊加擬合、進(jìn)行比較。使用spss13.0分析模塊,選擇單因素、雙因素方差分析 、相關(guān)及變異系數(shù)等統(tǒng)計(jì)分析方法對相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,所有統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的顯著水平設(shè) 置為a=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 重復(fù)性測量結(jié)果檢驗(yàn)

表1所列的19種重要參數(shù)在兩次有效采樣中的相關(guān)系數(shù)及變異度,其結(jié)果顯示:相關(guān)系數(shù)都 在0.8以上,且都達(dá)到顯著水平(p

支撐時(shí)間r

C.V支撐距離r

C.V騰空時(shí)間r

C.V膝角r

C.V軀干角r

C.V剪絞速度r

C.V膝點(diǎn)速度r

C.V 扒地速度r

C.V質(zhì)心Vr

C.V1°斜坡0.87;8.4%0.91;8.4%0.81;7.4%0.91;6.6%0.87;5. 9%0.87;8.4%0.81;8.4%0.80;9.5%0.90;6.1%2°斜坡0.88;6.8%0.88;10.5%0.90;8.5%0.90;7.4%0.81;8 .9%0.91;5.5%0.87;9.1%0.87;8.4%0.87;9.4%3°斜坡0.90;8.9%0.89;9.7%0.85;6.8%0.88;8.5%0.87;6. 4%0.92;6.8%0.89;5.7%0.82;8.7%0.87;6.5%4°斜坡0.89;7.5%0.92;6.8%0.86;8.4%0.87;6.8%0.80;7. 7%0.89;5.3%0.84;6.8%0.82;6.9%0.84;7.9%支腿剛度壓心移動(dòng)Fmax垂直力-Fmax水平力+Fmax水平力沖量增量 TA-IEMGGAS-IEMGT-IEMG1°斜坡0.88;9.4%0.84;6.4%0.85;7.5%0.85;8.4%0.91;5. 5%0.88;7.4%0.94;8.7%0.81;9.8%0.83;14.4%2°斜坡0.87;8.1%0.90;8.5%0.91;5.9%0.80;5.8%0.92;7. 4%0.84;6.4%0.90;6.6%0.85;10.4%0.80;15.1%3°斜坡0.81;7.3%0.87;6.7%0.92;6.4%0.84;6.9%0.87;9. 4%0.83;8.2%0.94;7.5%0.82;9.4%0.86;16.4%4°斜坡0.81;12.6%0.85;8.7%0.84;7.6%0.88;9.1%0.88;9 .8%0.82;7.3%0.93;6.4%0.83;11.4%0.88;19.4%

附:本表各參數(shù)含義在下文分析中均有定義或解釋,主要角度定義見圖2,在此不加說明。

表2 平道與坡道單步時(shí)間及空間參數(shù)統(tǒng)計(jì)

緩沖t1(ms)后蹬t2(ms)支撐T1(ms)緩沖距(cm)后蹬離(cm)支撐距(cm)騰空T2(ms)t1/t2;T1/T2 平道50±4.653±3.5103±5.534.5±3.552.2±3.586.7 ±2.5135±15.51:1.06;1:1.311°斜坡49±2.552±4.7101±6.534.3±4.753.3±4.787 .6±3.8133±11.51:1.06;1:1.322°斜坡42±6.250±3.294±7.233.7±6.259.6±6.293 .3±4.5114±14.21:1.19;1:1.213°斜坡43±5.751±4.794±5.735.2±5.758.8±5.794 .0±5.1113±16.71:1.18;1:1.204°斜坡42±2.255±3.297±4.232.3±2.255.4±2.287 .7±3.7132±13.21:1.31;1:1.36LSD檢對t1的檢驗(yàn): P31*\P21*\P20*\P24* \P 30*\P34*; 對T1的檢驗(yàn):P20*\P24*\P30* \P 34*;對后蹬距的檢驗(yàn)P20*\P24*\P30*\P34* ;對 支撐距的檢驗(yàn):P20*\P21*\P24*\P30*\P31 *\P 34*;對騰空時(shí)間的檢驗(yàn):P20*\P30*

注:LSD檢意旨單因素方差分析中使用多重比較,用于各斜坡間及斜坡與平道間差異比較 ,檢驗(yàn)結(jié)果中只例出具有顯著意義者,無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異者不例出,如P12*表示1°與2 °斜坡間該參數(shù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,以下各表含義相同。

2.2 斜坡超速跑單步時(shí)間及空間變化特征分析

據(jù)短跑技術(shù)經(jīng)典理論[3～5],一個(gè)單步由支撐與騰空兩部分構(gòu)成,而支撐階段又可 分為緩沖與后蹬兩部分。本研究緩沖段的劃分是由著地腿從著地瞬刻至膝關(guān)節(jié)角處于最小時(shí) 相止,后蹬段指從著地腿膝關(guān)節(jié)角處于最小時(shí)相至著地腿離地時(shí)相止,以此為界定確定緩沖 時(shí)間、緩沖距離,后蹬時(shí)間與后蹬距離。

表2數(shù)據(jù)提供如下信息:

與平道跑相比:1°斜坡相關(guān)參數(shù)變化較小,四種時(shí)間參數(shù)、三種空間參數(shù),兩個(gè)比值參數(shù) 的變化均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p>0.05)。2°、3°斜坡變化較大,其中緩沖時(shí)間明顯縮短 (P20*、P30*),后蹬時(shí)間上無差異,故支撐時(shí)間的縮短(P20* 、P30*)顯然是由于緩沖時(shí)間引起的;后蹬距及支撐距均顯著延長(P20* 、P30*),騰空時(shí)間卻顯著縮短(P20*、P30*),兩個(gè)時(shí)間比值 明顯增大。4°斜坡的支撐時(shí)間雖然與平道沒有顯著差異,但其緩沖時(shí)間/后蹬時(shí)間比值明顯 變小,說明4°斜坡明顯改變了支撐時(shí)間的分配關(guān)系。

各斜坡中比較分析顯示:四種時(shí)間參數(shù)、三種空間參數(shù)及兩個(gè)比值,2°與3°斜坡之間沒 什么差異;4°斜坡與1°斜坡的差異與4°斜坡與平道間差異類同;在緩沖距、后蹬距、支 撐距3方面差異集中體現(xiàn)在支撐距上和后蹬距,4°斜坡后蹬距及支撐距明顯縮小(P24 *、P34*),同時(shí)在兩個(gè)時(shí)間比值顯著偏小。

據(jù)短跑運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理,支撐階段人體質(zhì)心水平速度得以保持和增加是由肢體各環(huán)節(jié),尤 其是下肢各環(huán)節(jié)通過復(fù)雜而有序的協(xié)同運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。本研究認(rèn)為:2°、3°斜坡跑道引起 支撐時(shí)間、騰空時(shí)間均有明顯縮短,而支撐時(shí)間的縮短主要體現(xiàn)在緩沖時(shí)間縮短,后蹬時(shí)間 變化較小,其直接獲益是增加了后蹬距,這對提高或維持跑速是有益的,也與相關(guān)文獻(xiàn)資料 提供的結(jié)論相吻合(據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[5,6],國外優(yōu)秀短跑運(yùn)動(dòng)員后蹬距離比我國優(yōu)秀 選手長0.07 m,但是后蹬時(shí)間卻不比我們長)。其次,1°斜坡所帶來的影響與平道差異較 小,而4°斜坡引起的差異非常大,這似乎提醒我們4°斜坡可能引起受試者的技術(shù)動(dòng)作結(jié)構(gòu) 發(fā)生了明顯的改變。最后,斜坡道改變了單步“緩沖時(shí)間/后蹬時(shí)間”及“支撐時(shí)間/騰空時(shí) 間”比值,其中2°、3°斜坡的兩個(gè)比值依次為1:1.19、1:1.21及1:1.18、1:1.20 ,這兩個(gè)值與美國優(yōu)秀百米運(yùn)動(dòng)員“緩沖時(shí)間/后蹬時(shí)間”(11.11)及“支撐時(shí)間/騰空 時(shí)間”(1:1.2)很接近[5,6]。

2.3 斜坡超速跑支撐腿與擺動(dòng)腿關(guān)節(jié)角度變化特征分析

表3數(shù)據(jù)顯示:1°斜坡與平道相比,無論是支撐腿還是擺動(dòng)腿,髖、膝、踝著地角與離地角 均變化不大,波動(dòng)值無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。4°斜坡與平道及1°斜坡相比,支撐腿與擺動(dòng)腿的髖 角及踝角在著地與離地時(shí)沒什么影響,主要差異集中在支撐腿的膝角、踝角及軀干角的變化 上(P41*、P40*),其中4°斜坡的著地膝角明顯偏大(162.2°對155. 5°),而離地時(shí)則明顯 偏小,從而導(dǎo)致膝角變化值為負(fù)值(-4.36°);另一方面,4°斜坡引起離地軀干角顯著 高于 著地時(shí)的軀干角,從而導(dǎo)致軀干角的變化值為負(fù)(-5.12°)。2°與3°斜坡之間,9種角 度參數(shù)值無顯著差異,但2°、3°斜坡與平道及1°斜坡相比,前者引起支撐腿著地髖角顯 著減小(P20*、P21*、P30*、P31*),而離地髖角沒什 么變化,而擺動(dòng)腿的變化則相反,著地時(shí)髖角沒什么變化,而離地髖角明顯減小(P20 *、P21*、P30*、P31*);就支撐腿膝角而言,著地 膝角明顯減小(P20*、P21*、P30*、P31*),而“膝 角”無差異,間接說明蹬離時(shí)膝角亦 呈減小趨勢;在軀干角的變化上,2°、3°斜坡與平道及1°斜坡沒什么變化。2°、3°斜 坡與4°斜坡相比,前者支撐腿著地髖角、膝角、踝角及擺動(dòng)的離地髖角顯著小于后者(P 24*、 P34*)而膝角“蹬地改變”及“軀干角變化值”兩者存有顯著差異( P24*、 P34*)。表3 平道跑與斜坡跑支撐腿與擺動(dòng)腿關(guān)節(jié)角度變化統(tǒng)計(jì)

著地瞬刻髖角(°)支撐腿β1

擺動(dòng)腿β2離地瞬刻髖角(°)支撐腿β3

擺動(dòng)腿β4支撐腿膝角(°)著地瞬刻φ

膝角支撐腿踝角(°)著地瞬刻θ

踝角軀干角0°平道147.2±3.5179.8±3.5203.5±4.6121.5±4.6155. 5±5.63.56±1.32123.5±5.511.5±3.66.56±2.31°坡角144.3±4.7178.1±4.7202.4±2.5119.6±2.5156. 1±3.55.73±2.24122.3±3.710.1±4.55.87±1.52°坡角139.6±6.2174.0±6.2203.3±3.2108.1±3.2150. 1±4.74.55±1.66119.6±4.211.4±4.26.18±3.23°坡角138.7±5.7175.4±5.7199.6±4.7110.2±4.7150. 7±6.55.18±3.29118.8±4.112.7±3.75.93±2.74°坡角145.6±2.2181.2±2.2200.3±3.2122.5±3.2162. 2±5.1-4.36±1.3128.1±3.79.2±3.8-5.12±2.2LSD檢驗(yàn)對β1的檢驗(yàn)P20*\P21*\P24*\P30* \P31*\P34*;對β2的檢驗(yàn)P20*\P30*\P24 *\P34*;對β4的檢驗(yàn)P20*\P21*\P24*P30 *\P31*\P34*;對φ的檢驗(yàn)P20*\P21*\P24 *P30*\P34*\P34*P40*\P41*;對膝 角檢驗(yàn)P40*\P41*\P42*P43*;對θ的檢驗(yàn)P20 *\P21*\P24*P30*\P31*\P34*P40 *\P41*;對軀干角檢驗(yàn)P40*\P41*\P42*P43 *

說明:支撐腿膝角“膝角”意旨離地時(shí)膝角與著地時(shí)膝角之差;支撐腿踝角的“踝角 ”意旨著地時(shí)踝角與支撐腿最大緩沖瞬刻踝角之差,“軀干角”意旨著地時(shí)軀干角與離地 時(shí)的軀干角之差。

進(jìn)一步分析揭示:4斜坡道緩沖距離和緩沖時(shí)間較短(表2),導(dǎo)致擺動(dòng)腿幅度小且效 果差(據(jù)表3可計(jì)算出五種跑道擺動(dòng)腿的擺動(dòng)幅度依次為58.3°、58.5°、65.9°、65. 2°、58.7°),因而不能發(fā)揮最佳的擺腿作用,2°、3°斜坡擺動(dòng)腿有較大擺動(dòng)幅度(65 .9°、65 .2°),而離地時(shí)髖角亦較小(108.1°、110.2°)。據(jù)相關(guān)生物力學(xué)文獻(xiàn)[4,5 ],擺動(dòng)腿屈髖幅度 大,更有利于有效地帶動(dòng)身體重心向前,并進(jìn)而增加支撐距離,使擺動(dòng)腿的小腿有更充裕的時(shí) 間完成前擺及下次著地前的回扒。另一方面,短跑運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理認(rèn)為離地時(shí)的軀干角大 于著地時(shí)的軀干角,說明身體有向后傾的現(xiàn)象;離地時(shí)的膝角明顯小于著地時(shí)的膝角,表明 運(yùn)動(dòng)員在離地時(shí)膝關(guān)節(jié)沒有充分伸直反而比著地時(shí)緩沖更大。據(jù)此,筆者認(rèn)為4°斜坡引起 軀干角、膝角的明顯改變,兩個(gè)負(fù)值(-5.12°、-4.36°)充分說明運(yùn)動(dòng)員在4°斜坡上 跑可能引起了動(dòng)作結(jié)構(gòu)的變形。通過對受試者個(gè)體的技術(shù)動(dòng)作診斷,參與本實(shí)驗(yàn)的12名運(yùn)動(dòng) 員中,有9名運(yùn)動(dòng)員在4°斜坡上跑,軀干角的變化不符合跑步的生物力學(xué)特征;有10名運(yùn)動(dòng) 員在4°斜坡上跑,膝角的變化不符合跑步的生物力學(xué)特征。圖4 支撐腿髖、膝、踝標(biāo)準(zhǔn)化角度變化MA 線

圖4顯示了不同斜坡跑與平道跑支撐腿髖、膝、踝角度變化特征,從中不難 發(fā)現(xiàn):平道、1°及4°斜坡跑,著地腿在著地時(shí)存在明顯的緩沖,即髖角呈下降趨向,其 中4°斜坡 最為明顯,下降幅度最大,2°、3°斜坡幾乎沒有這個(gè)趨勢,在整個(gè)支撐時(shí)期的髖角均值最 小,且在著地及整個(gè)支撐過程,支撐腿的伸髖后展是一個(gè)連續(xù)的過程, 不存在髖的“緩沖”。 其次,與平道跑相比,2°、3°斜坡跑,運(yùn)動(dòng)員在整個(gè)支撐過程中支撐腿膝角、踝角均值較 小,即支撐腿似乎表現(xiàn)出一種低支撐趨向,這意味著運(yùn)動(dòng)員支撐過程重心更低些。

2.4 斜坡超速跑支撐腿、擺動(dòng)腿角速度與人體重心水平速度變化特征分析

表4數(shù)據(jù)顯示:1) 2°、3°斜坡擺動(dòng)腿與支撐腿的髖角速度均值顯著高于平道、1°、4° (P20*、P21*、P24*、P30*、P31*、P34 *)。據(jù)支撐腿處于最大緩沖時(shí)刻擺動(dòng)腿髖角大小可以算出其完成百分率,整個(gè)支撐階 段, 2°、3°斜坡超速跑擺動(dòng)腿擺動(dòng)動(dòng)作在緩沖過程完成率最高(排序依次為61.5%、61. 9%、67.4%、66.9%、58.8%),而支撐腿完成率五種跑道差異不明顯。2) 2°、3°斜坡 跑大腿剪絞速度均值顯著高于平道、1°、4°(P20*、P21*、P24 *、P30*、P31*、P34*)。通過分析圖5,在擺動(dòng)腿積極前擺的 配合下,支撐腿在著地后便開始積極地伸展髖關(guān)節(jié),但2°、3°斜坡在整個(gè)支撐過程中,其 瞬時(shí)角速度都比其它三種跑道大。此外,無論支撐腿還是擺動(dòng)腿,其大腿運(yùn)動(dòng)過程均呈加速 ――減速狀態(tài),因而,剪絞―制動(dòng)是支撐階段髖的工作特征,從剪絞速度曲線看,2°、3° 跑道最高。許多學(xué)者[7～9]認(rèn)為“產(chǎn)生較高跑速的原因是有力的擺腿而不是快速的 蹬地”,因而提出[10]“大腿運(yùn)動(dòng)的角速度及擺動(dòng)幅度是衡量短跑技術(shù)的最好尺度 ”。綜合眾多學(xué)者的研究結(jié)論,筆者認(rèn)為2°、3°斜坡最有利于人體質(zhì)心提速。3)2°、3 °斜坡擺動(dòng)腿膝關(guān)節(jié)中心速度、著地腿“扒地”速度均顯著高于平道、1°、4°(五種跑道 對應(yīng)均值依次為4.55 m/s、4.45 m/s、4.95 m/s、5.07 m/s、4.32 m/s及1.44 m/s、 1.39 m/s、1.25 m/s、1.27 m/s、1.45 m/s)。據(jù)查文獻(xiàn)[4,5],優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員 有較快的屈髖前擺速度,其擺動(dòng)腿的膝點(diǎn)水平速度、垂直速度在整個(gè)支撐擺動(dòng)過程中均較大 ,且多數(shù)選手是通過較大的小腿回扒角速度來實(shí)現(xiàn)著地腳水平速度的盡可能下降。本研究發(fā) 現(xiàn)2°、3°斜坡跑膝關(guān)節(jié)點(diǎn)速度顯著高于平道、1°、4°,而著地腿“扒地”速度卻明顯低 于平道、1°、4°。據(jù)短跑運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理,加快大腿回扒角速度,可以為著地時(shí)擁有較 小的支 撐腿膝角、髖角,從而使運(yùn)動(dòng)員在著地時(shí)下肢肌群處于一種較有利的發(fā)揮工作效率的狀態(tài),更 有利于人體重心的快速前移[10]。因此,“扒地”速度表明,2°、3°斜坡超速訓(xùn) 練效果應(yīng)優(yōu)于平道、1°、4°。4)2°、3°斜坡人體質(zhì)心的著地速度及離地速度亦明顯高 于平道、1°、4° (P20*、P21*、P24*、P30*、P31*、P34 *)。進(jìn)一步分析顯示,1°、2°、3°斜坡跑都能增加跑速,但2°、3°增加的數(shù)值大 ,4°斜坡不增反減,其速度小于平道速度(10.15 m/s

擺動(dòng)腿髖角速度均值Χ1

完成%支撐腿髖角速度均值Χ2

完成%髖剪絞速度V1擺動(dòng)腿膝點(diǎn)速度V2著地腿扒地速度V3人體重心(質(zhì)心)進(jìn)入斜坡V4

離開斜坡V50°平道-668±14.661.5%395±14.733.5%1 063±18.44.5 5±0.661.44±0.31°坡角-685±16.761.9%407±16.632.6%1 092±17.14.4 5±0.831.39±0.411.15±2.511.44±1.52°坡角-744±15.367.4%441±15.735.7%1 185±19.24.9 5±0.611.25±0.211.35±3.211.70±3.23°坡角-742±17.266.9%439±18.634.3%1 181±18.85 .07±0.771.27±0.311.37±4.711.67±2.74°坡角-672±15.558.8%397±14.232.1%1 069±17.74.3 2±0.841.45±0.210.15±3.210.11±2.2LSD檢驗(yàn)對X1的檢驗(yàn): P20*\P21*\P24* P30 *\P31*\P34*;對X2的檢驗(yàn)P20*\P21*\P24 * P30*\P31*\P34*;對V1的檢驗(yàn)P20*\P21 *\P24* P30*\P31*\P34*;對V2的檢驗(yàn)P2 0*\P21*\P24* P30*\P31*\P34*;對V 3的檢驗(yàn)P20*\P21*;對V4的檢驗(yàn)P20*\P21*\P 24* P30*\P31*\P34*;對V5的檢驗(yàn)P20*\P 21*\P24* P30*\P31*\P34*

說明“完成%”意旨緩沖階段支撐腿及擺動(dòng)腿所完成的髖角變化幅度占離地瞬刻與著地瞬刻 支撐腿與擺動(dòng)腿髖角變化總幅度的百分比;“髖剪絞速度”是指支撐腿與擺動(dòng)腿髖角速度絕 對值之和;“擺動(dòng)腿膝點(diǎn)速度”是指擺動(dòng)腿膝關(guān)節(jié)點(diǎn)水平速度與垂直速度的合速度。

圖5 不同跑道上支撐腿及擺動(dòng)腿髖角速度及剪絞速度曲線

2.5 斜坡超速跑支撐過程中壓力中心變化特征分析

壓力中心(壓心)是支撐反作用力合力的作用點(diǎn),它作用于支撐腳上的某位置,通過分析壓 心在腳上相對位置的變化,可以更準(zhǔn)確地判斷不同斜坡上跑支撐腳的著地和支撐的方式的細(xì) 微變化,從而揭示出斜坡跑對提高短跑成績的重要機(jī)制。圖6 不同斜坡跑支撐腿壓力中心隨運(yùn)動(dòng)方向變化擬合曲線

圖6是標(biāo)準(zhǔn)化后4種斜坡與平道跑支撐過程壓心于運(yùn)動(dòng)方向的變化規(guī)律。這些曲線有一共 同的變化規(guī)律,即都有四個(gè)特別時(shí)相。其中A點(diǎn)實(shí)際代表運(yùn)動(dòng)員著地腳的趾指關(guān)節(jié)恰好落在 測力臺(tái)中心瞬刻,由于著地之初的巨大沖擊力,壓心隨著踝關(guān)節(jié)的屈曲緩沖先向后移至B點(diǎn)( 即向踝關(guān)節(jié)點(diǎn)靠近);隨著緩沖繼續(xù),后又快速移回趾指關(guān)節(jié)C點(diǎn)附近;離地時(shí),壓心移至腳 尖,也就是著地時(shí)趾指關(guān)節(jié)前D點(diǎn)位置。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn):1) 平道與斜坡跑壓力中心軌跡的變化趨勢幾乎接近,但下坡跑的 后移幅度大且后移速度相對較快,在大約占支撐時(shí)間的11%左右達(dá)到最大后移(10 cm左右) ;從C點(diǎn)的波峰值看,運(yùn)動(dòng)員的支撐腳壓力中心幾乎又回到趾指關(guān)節(jié),再結(jié)合攝像慢放發(fā)現(xiàn) ,下坡跑運(yùn)動(dòng)員著地腳跟均跟測力臺(tái)面有瞬間接觸(占100%),而平道跑中有7名運(yùn)動(dòng)員后 腳跟與測力臺(tái)沒有接觸(占58.3%);2)3°與4°斜坡壓力中心軌跡后移幅度幾乎接近, 1 °、2°斜坡與平道后移幅度相對較小且后移速度相對慢些,在大約在占支撐時(shí)間13%左右達(dá) 到最大后移(7 cm左右)。

2.6 斜坡超速跑支撐腿剛度及地面支反力變化特征分析

“剛度 (Stiffness)”一詞,起源于物理學(xué),為“虎克定律”的一部分,有時(shí)又翻譯成“ 勁度”,其含義與物理學(xué)上的“模量”相近,指物體在受載時(shí)抵抗變形的能力,剛度大則變形 小,剛度小則變形大。當(dāng)短跑運(yùn)動(dòng)員下肢著地時(shí),剛度可增加支持組織的強(qiáng)度,抵抗地面對人 體施加的反作用力。從運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)角度看,支撐腿剛度值決定于肌肉、肌腱、韌帶、軟骨和骨 骼的整體[11,12],一定水平的剛度表現(xiàn)可以有效發(fā)揮肌肉的拉長-縮短循環(huán)(Stre tch-Sho rtening Cycle,即SSC)功能,進(jìn)而可以在運(yùn)動(dòng)著地過程中有效釋放貯存在肌肉骨骼系統(tǒng)中的 彈性能[13,14]。

圖7 不同斜坡跑支撐腿剛度變化特征 從圖7可以看出,高速下坡跑支撐腿剛度值普遍高于平道跑,隨著坡角的增加,腿剛度值呈 戲劇性增加(P

3 結(jié) 論

1) 斜坡超速跑引起著地腿支撐時(shí)間明顯變短,這種變化是通過縮短緩沖時(shí)間實(shí)現(xiàn)的;緩沖 距離相對變化較小,而蹬伸距離明顯增長,緩沖時(shí)間/后蹬時(shí)間及支撐時(shí)間/騰空時(shí)間兩個(gè)比 值更趨加合理。

2) 斜坡超速跑引起著地腿著地髖角顯著減小,離地髖角相對不變,而擺動(dòng)腿則呈現(xiàn)相反的 規(guī)律,同時(shí),擺動(dòng)腿擺幅增加,離地時(shí)髖角較小,擺動(dòng)腿屈髖幅度大,這有利于身體重心前 移,并進(jìn)而增加蹬伸距離。

3) 斜坡超速跑引起擺動(dòng)腿與支撐腿的髖角速度均值顯著增加,大腿剪絞速度顯著高于平道 ,因而有利于人體質(zhì)心提速;斜坡跑引起擺動(dòng)腿膝關(guān)節(jié)速度、著地腿“扒地”速度均顯著高 于平道,因而使運(yùn)動(dòng)員著地時(shí)擁有較小的支撐膝角與髖角,從而更有利于SSC功能的發(fā)揮。4) 斜坡超速跑引起著地腿壓力中心后移幅度相對較大且后移速度相對較快,運(yùn)動(dòng)員著地腳 跟與測力臺(tái)面存在廣泛接觸;斜坡坡度大小對支撐腿的剛度有顯著變化,在一定范圍內(nèi),坡 角增加,剛度增加,而剛度增加的主要原因是斜坡超速跑改變了運(yùn)動(dòng)員支撐腳著地方式,由 平道跑的腳尖(指跖關(guān)節(jié))――腳中部型向指跖關(guān)節(jié)――后腳跑觸地型轉(zhuǎn)變。

5) 斜坡訓(xùn)練對提高速度是很有效的,但斜坡的坡度大小對訓(xùn)練效果影響較大;坡角太小(1 0或以下)或坡角太大(40或以上),訓(xùn)練效果較差,20、30斜坡既能增大運(yùn)動(dòng)員的跑速, 又不影響運(yùn)動(dòng)員跑的動(dòng)作技術(shù)結(jié)構(gòu),因而被確定為本次實(shí)驗(yàn)對象的最佳坡角。

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第5篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的概念范文

到底是什么促使馮元楨做出這樣的選擇？他成功的秘訣又是什么？他具有傳奇色彩的人生故事也許會(huì)告訴你答案。

留學(xué)加州的中國尖子

1919年，馮元楨出生于江蘇常州。他讀書成長的時(shí)期，正是一個(gè)戰(zhàn)火紛飛的年代。在那時(shí)，學(xué)習(xí)航空專業(yè)，為國家制造飛機(jī)，是很多年輕學(xué)子最向往的事情。20世紀(jì)40年代，馮元楨從國立中央大學(xué)航空系畢業(yè)，取得了碩士學(xué)位，成為中國第一屆航空系畢業(yè)生。

馮元楨的父親是一位畫家。雖然自己是從事文藝的，但當(dāng)時(shí)父親認(rèn)為，近代中國學(xué)文的人毫無用武之地，對拯救國家也沒什么用處，因此也非常支持馮元楨學(xué)習(xí)工程學(xué)。馮元楨對科學(xué)孜孜追尋的動(dòng)力，最初也正是來源于父親的鼓勵(lì)。

1944年，美國提供了一筆獎(jiǎng)學(xué)金，資助20名中國學(xué)生赴美留學(xué)，成績一向優(yōu)異的馮元楨順利通過了選拔考試，獲得了去往美國加州理工學(xué)院深造的資格。

當(dāng)時(shí)的加州理工學(xué)院航空系已經(jīng)在全世界享譽(yù)盛名。著名的工程力學(xué)和航空技術(shù)權(quán)威馮?卡門教授，以及中國航空航天之父錢學(xué)森都執(zhí)教于此?？墒钱?dāng)27歲的馮元楨幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)漂洋過海來到這里時(shí)，加州理工學(xué)院卻通知他，那筆資助的獎(jiǎng)學(xué)金已經(jīng)過期。眼看留學(xué)的希望就要落空，這時(shí)一位航空系的教授答應(yīng)為馮元楨提供一個(gè)實(shí)驗(yàn)室研究助理的職位，從而幫助他完成學(xué)業(yè)。

在馮元楨的眼中，加州理工學(xué)院的好處就是，學(xué)術(shù)氛圍很自然，學(xué)習(xí)節(jié)奏不緊不松。學(xué)校比較尊重研究生，他們在學(xué)校甚至能像老師一樣擁有自己的辦公室，這是加州理工學(xué)院不同于其他學(xué)校的地方。馮元楨在這里接受了航空領(lǐng)域最前沿的理論，因?yàn)榛A(chǔ)很好，僅用兩年，他就獲得了航空工程的博士學(xué)位，并且是畢業(yè)生中的佼佼者，最后留校任教。

充滿興趣的研究

年輕的馮元楨眼界開闊，興趣廣泛。20世紀(jì)40年代，美國華盛頓州的塔科馬吊橋在建成4個(gè)月后被大風(fēng)吹垮，舉世震驚。風(fēng)力為何會(huì)將一座如此堅(jiān)固的吊橋摧毀？這其中的道理是什么呢？正在美國念書的馮元楨對此產(chǎn)生了濃厚的興趣。于是，在沒有人提供指導(dǎo)的情況下，他開始利用學(xué)校里一個(gè)閑置的風(fēng)洞做起了自己的實(shí)驗(yàn)。他親手制作了吊橋模型，觀察它在人工氣流中的受力關(guān)系。通過對吊橋的研究以及其他實(shí)驗(yàn)的積累，馮元楨提出了空氣彈性力學(xué)理論，從而解決了航空架構(gòu)和空氣動(dòng)力如何相互作用的問題，這是航空領(lǐng)域里具有突破性的成果。他的專著《空氣彈性力學(xué)》在1955年出版，這本書在學(xué)界的影響持續(xù)至今。

回首過往，馮元楨認(rèn)為，正是對吊橋充滿興趣的研究為他日后的轉(zhuǎn)行埋下了一顆種子。馮元楨說，從那以后，我自己做研究就是因?yàn)楹猛?，沒有人告訴你應(yīng)該做什么，完全憑自己的興趣。

意外與轉(zhuǎn)變

1957年，已經(jīng)成為加州理工學(xué)院教授的馮元楨赴德國休假。他來到了大師云集的哥廷根大學(xué)。在哥廷根大學(xué)，馮元楨發(fā)現(xiàn)，教授們挑選研究題目非常自由，主持工作也絕對自由，校方不會(huì)提出任何具體的要求。這里的氣氛讓一向主張學(xué)術(shù)自由的馮元楨興奮不已，并且受到了鼓舞。

令馮元楨沒想到的是，在哥廷根大學(xué)訪問期間發(fā)生的一件事徹底改變了他以后的學(xué)術(shù)生涯――他遠(yuǎn)在國內(nèi)的母親生病了。

而此時(shí)，恰好馮元楨所在的航空研究所旁邊就是生理學(xué)圖書館，哥廷根大學(xué)一向以數(shù)量豐富的藏書聞名世界。于是，他每天泡在圖書館中閱讀生理學(xué)著作，希望可以幫助母親治病。

母親的病或許是促成馮元楨轉(zhuǎn)向研究人體的最重要的原因，至少在當(dāng)時(shí)他的確想要通過自己的研究對母親有所幫助。馮元楨說，后來自己年紀(jì)大了才慢慢了解，母親是無論你做什么、怎樣她都開心，都會(huì)支持你。

馮元楨把查閱到的資料寄給了國內(nèi)給母親看病的大夫。在接觸生理學(xué)的過程中，他也認(rèn)識(shí)到，人體運(yùn)動(dòng)、血液循環(huán)、人的臟器等都有力的作用在其中。能否通過對生物體的力學(xué)研究，來分析疾病的產(chǎn)生機(jī)制，從而為預(yù)測和治療疾病提供幫助呢？這是一個(gè)前人未曾探索過的領(lǐng)域。他對這個(gè)挑戰(zhàn)充滿了興趣。

從德國返回加州理工學(xué)院后，經(jīng)過考慮，馮元楨開始了將力學(xué)和生物學(xué)研究結(jié)合到一起的準(zhǔn)備工作。在他眼中，人體就像一個(gè)比飛行系統(tǒng)更復(fù)雜的工程，而且它要有趣得多。

初入生理學(xué)研究

完全沒有生理學(xué)研究背景的馮元楨，要走出第一步談何容易。

那時(shí)馮元楨已經(jīng)人到中年，要從頭開始學(xué)習(xí)生理學(xué)，這需要付出常人難以想象的努力。他要懂得醫(yī)學(xué)，懂得醫(yī)生對什么問題感興趣，懂得生理現(xiàn)象，這是一大困難；更重要的是周圍的人還不理解，他們也許認(rèn)為這樣的研究沒有什么價(jià)值。

可是在馮元楨看來，只要有興趣，一切都不是難題。為了彌補(bǔ)生理學(xué)知識(shí)的欠缺，他想了很多辦法。馮元楨認(rèn)為，自己沒有生物學(xué)根底，最簡單的辦法就是找一個(gè)學(xué)生理學(xué)的朋友。而幸運(yùn)的是，他找到了兩個(gè)好搭檔：一個(gè)叫索賓（Sobin），哈佛大學(xué)畢業(yè)的生理學(xué)博士后；另一個(gè)叫茲韋費(fèi)克（Zewifach），在紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院取得了博士學(xué)位，這兩個(gè)優(yōu)秀的生理學(xué)家成為了馮元楨最好的朋友。馮元楨一邊跟他們請教生理學(xué)知識(shí)，一邊學(xué)習(xí)做解剖實(shí)驗(yàn)。

漸入研究后，馮元楨發(fā)現(xiàn)，生理學(xué)研究涉及血管與血流，人體發(fā)生血管硬化等問題，是因?yàn)檠涸诎l(fā)生病變的地方流動(dòng)混亂，研究血液流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律顯然很有意義，這樣一個(gè)生理學(xué)的問題就可以變成力學(xué)問題。

然而當(dāng)馮元楨進(jìn)一步開展實(shí)驗(yàn)時(shí)，他面臨一個(gè)繞不開的問題。做科研，需要經(jīng)費(fèi)。人體研究，開銷尤其大，經(jīng)費(fèi)來源怎么解決呢？雖然困難重重，馮元楨堅(jiān)持著自己的興趣。他覺得人要工作自由，這比任何事情都重要，不能因?yàn)榻?jīng)費(fèi)問題就輕易放棄。

一個(gè)新領(lǐng)域的誕生

1966年，47歲的馮元楨從加州理工學(xué)院辭職，來到了剛剛創(chuàng)建的加州大學(xué)圣迭戈分校。這里為他提供了更加自由的科研空間。

加州大學(xué)圣迭戈分校生物工程系是馮元楨工作的地方，四十多年前，這里的科研條件和今天是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能相比的。但馮元楨為自己的研究投入了極大的熱情，每天工作十幾個(gè)小時(shí)。每到周六，他和同事都早早地起床，到離家很遠(yuǎn)的一個(gè)醫(yī)院去聽病例討論會(huì)。馮元楨認(rèn)為，多聽聽醫(yī)生發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問題，就能知道研究該從哪里入手。馮元楨從生理問題開始，尋找解決難題的力學(xué)理論依據(jù)，兩者結(jié)合使他確立了最初的研究方向。

在馮元楨的實(shí)驗(yàn)室里有一張人體肺部血管圖，那是他最得意的作品，研究人體肺部的血管分布，花費(fèi)了他十多年的時(shí)間，他因此掌握了肺部血液循環(huán)的流體力學(xué)規(guī)律，讓馮元楨欣慰的是，這個(gè)工作對醫(yī)療工作有極大幫助。

馮元楨與同事的研究范圍還包括心臟、腸、高血壓、組織等。他用力學(xué)方法來研究生物組織，在生物力學(xué)的領(lǐng)域中提出新的概念。如今生物力學(xué)已經(jīng)涉及到了宇航、交通安全、體育等多個(gè)領(lǐng)域。

第6篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的概念范文

關(guān)鍵詞：核心力量練習(xí) 中學(xué) 體育課 可行性研究

前言：通過分析近三年我校學(xué)生身體素質(zhì)和技能各項(xiàng)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，初中生身體發(fā)育與身體素質(zhì)協(xié)調(diào)性發(fā)展不同步，這為將核心力量訓(xùn)練引入我校體育課課程提供了極大可能性。

一、核心力量練習(xí)的概念

1、核心力量的概念：“核心”是人體的中間環(huán)節(jié)，就是肩關(guān)節(jié)以下、髖關(guān)節(jié)以上包括骨盆在內(nèi)的區(qū)域，是由腰、骨盆、髖關(guān)節(jié)形成的一個(gè)整體，包含29塊肌肉。核心肌肉群擔(dān)負(fù)著穩(wěn)定重心、傳導(dǎo)力量等作用，是整體發(fā)力的主要環(huán)節(jié)，對上下肢的活動(dòng)、用力起著承上啟下的樞紐作用。強(qiáng)有力的核心肌肉群，對運(yùn)動(dòng)中的身體姿勢、運(yùn)動(dòng)技能和專項(xiàng)技術(shù)動(dòng)作起著穩(wěn)定和支持作用。

2、核心力量的理論基礎(chǔ)：

1）核心力量練習(xí)的生物力學(xué)原理

核心力量練習(xí)的生物力學(xué)原理包括1、重心與核心部位 2、運(yùn)動(dòng)生物鏈與不穩(wěn)定支撐練習(xí)3、 流體靜壓強(qiáng)與腰椎損傷預(yù)防

2）核心力量練習(xí)的運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)基礎(chǔ)

核心力量練習(xí)的運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)基礎(chǔ)包括1、創(chuàng)編多維運(yùn)動(dòng)練習(xí)的客觀依據(jù)2、選擇聯(lián)系的必要性

3、核心力量練習(xí)的體育課課堂模式

學(xué)情分析--課程設(shè)計(jì)—場地布置—體驗(yàn)與練習(xí)—分享經(jīng)驗(yàn)—總結(jié)與引導(dǎo)—改變行為

4、核心力量練習(xí)在體育教學(xué)中的應(yīng)用與項(xiàng)目設(shè)置

1）素質(zhì)練習(xí)課堂內(nèi)容的設(shè)置

2）準(zhǔn)備活動(dòng)中核心力量練習(xí)的設(shè)置

3）專項(xiàng)練習(xí)中核心力量練習(xí)的設(shè)置

4）“課課練”內(nèi)容中核心力量練習(xí)的穿插

5）針對中考科目進(jìn)行專項(xiàng)練習(xí)

二、核心力量訓(xùn)練的主要作用

1）穩(wěn)定脊柱、骨盆；提高身體的控制力和平衡力；

2）提高運(yùn)動(dòng)時(shí)由核心向四肢及其他肌群的能量輸出；

3）提高上下肢和動(dòng)作間的協(xié)調(diào)工作效率；提高身體的變向和位移速度；

4）預(yù)防運(yùn)動(dòng)中的損傷；

5）降低能量消耗；

6）新課標(biāo)提出“把學(xué)生的發(fā)展和需要作為構(gòu)建體育教學(xué)內(nèi)容的出發(fā)點(diǎn)和歸宿”，我校體育課引進(jìn)了多種現(xiàn)代體能練習(xí)手段，以滿足不同層次、不同水平、不同興趣學(xué)生的需要，來提高學(xué)生參與體育活動(dòng)的積極性，并培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成終身體育鍛煉的習(xí)慣。

三、研究過程與結(jié)果分析

1、學(xué)生對核心力量練習(xí)了解程度的調(diào)查

隨機(jī)選取我校3個(gè)教學(xué)班，發(fā)放問卷，超過70%學(xué)生對核心力量練習(xí)了解很少，對體育教師來說要在平時(shí)課堂上加強(qiáng)這方面內(nèi)容的滲透。

2、學(xué)生對訓(xùn)練所持態(tài)度的對比調(diào)查

在通過對照班級一個(gè)月的對比練習(xí)之后，學(xué)生改變了學(xué)習(xí)態(tài)度。87%學(xué)生比較喜歡進(jìn)行練習(xí)。由34.8%學(xué)生不喜歡力量練習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)閮H僅4.3%學(xué)生不喜歡。

在完成一個(gè)月的對照練習(xí)后，在“進(jìn)行核心力量練習(xí)對哪些運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目技術(shù)學(xué)習(xí)有幫助”這一問題上，健美操、田徑、球類、輪滑等項(xiàng)目都超過或接近半數(shù)，體操和武術(shù)也占很大比例，說明核心力量練習(xí)對技術(shù)性項(xiàng)目有很大促進(jìn)作用，在中學(xué)體育教學(xué)中前景廣闊。

3、我校學(xué)生對體育課的滿意程度的調(diào)查分析（隨機(jī)選取兩個(gè)班，發(fā)問卷144份，回收139）

我校學(xué)生不太喜歡體育課編排內(nèi)容的占90.6%，而49%學(xué)生認(rèn)為沒從學(xué)生興趣出發(fā)、28%學(xué)生認(rèn)為體育課形式單一，14.4%學(xué)生認(rèn)為運(yùn)動(dòng)量不合理，8.6%學(xué)生認(rèn)為課程內(nèi)容偏重中考考試項(xiàng)目。中學(xué)生的生理和心理正在發(fā)生著巨大變化，渴望變化和在運(yùn)動(dòng)中體現(xiàn)自我。青春期的巨大變化（如身高體重等因素），導(dǎo)致學(xué)生身體素質(zhì)與發(fā)育水平不協(xié)調(diào)。核心力量練習(xí)正是從“協(xié)調(diào)”入手，兼具健美、塑身功效，提升學(xué)生的平衡感和控制力。為我校將核心力量練習(xí)引入體育課程教學(xué)帶了來機(jī)遇。

4、對教師的調(diào)查

我校體育教師年齡結(jié)構(gòu)均為中青年教師，教齡均為10年以上，年富力強(qiáng)，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富，有強(qiáng)烈責(zé)任心，這正為核心力量練習(xí)的引入創(chuàng)造了良好的契機(jī)。

同時(shí)隨機(jī)選擇的保定市32名中學(xué)體育教師認(rèn)為核心力量練習(xí)有利于對增強(qiáng)學(xué)生體質(zhì)、增強(qiáng)心理健康水平，學(xué)生體育習(xí)慣養(yǎng)成，豐富體育課的內(nèi)容形式，減少體育課的運(yùn)動(dòng)傷害和提高學(xué)生活動(dòng)積極性，40.6%的體育教師認(rèn)為核心力量練習(xí)不利于課堂組織。

四、核心力量練習(xí)作為體育課程內(nèi)容的意義

1、核心力量練習(xí)作為中學(xué)體育課程內(nèi)容符合中學(xué)體育課程改革的趨勢。

2、核心力量練習(xí)是體能訓(xùn)練不可缺少的因素，是提高各項(xiàng)素質(zhì)的重要前提之一。

3、核心力量練習(xí)方法、手段多樣，形式靈活，能滿足學(xué)生個(gè)性需要，是實(shí)現(xiàn)中學(xué)體育教學(xué)目標(biāo)的手段之一。

4、核心力量練習(xí)作為中學(xué)體育課程內(nèi)容能更充分體現(xiàn)現(xiàn)代教育理念。

核心力量練習(xí)通過學(xué)生參與實(shí)踐，獲得直接的經(jīng)驗(yàn)，它能培養(yǎng)學(xué)生有明確目的的、連續(xù)的、有條理的、學(xué)習(xí)和生活，養(yǎng)成良好的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生終身體育的觀念。

五、結(jié)論

1、核心力量練習(xí)在競技體育中被廣泛關(guān)注，而在中學(xué)體育教學(xué)應(yīng)用方面關(guān)注不夠。

2、中學(xué)體育課堂有核心力量練習(xí)生存的土壤，核心力量練習(xí)有其獨(dú)特的魅力和對中學(xué)生身心發(fā)展的特殊功用，把核心力量練習(xí)引入我校體育課堂會(huì)增強(qiáng)學(xué)生身體素質(zhì)，全面體現(xiàn)素質(zhì)教育的實(shí)質(zhì)。

3、中學(xué)生很喜歡“核心力量練習(xí)”，將其引入中學(xué)體育課堂教學(xué)中，不僅豐富了體育課的形式和內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，而且對學(xué)生基本活動(dòng)能力、身體、心理素質(zhì)的提高有積極意義，符合中學(xué)生生理和心理的發(fā)展規(guī)律。

4、我校學(xué)生對現(xiàn)有體育課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式喜歡程度偏低，大多數(shù)學(xué)生渴望得到改善，核心力量練習(xí)是不錯(cuò)的選擇。

5、通過核心力量練習(xí)在我校的試開展情況、我校師資現(xiàn)狀及中學(xué)生的認(rèn)知水平、特點(diǎn)分析得出，核心力量練習(xí)進(jìn)入我校體育課堂教學(xué)有其必要性和可行性。

6、核心力量練習(xí)在對應(yīng)中考項(xiàng)目的針對訓(xùn)練中具有非常明顯的效果。

六、建議

1、積極宣傳核心力量練習(xí)，提高學(xué)生興趣，增大體育課中教學(xué)時(shí)數(shù)的比例。

2、根據(jù)核心力量練習(xí)的特點(diǎn)，結(jié)合我校實(shí)際情況，進(jìn)行教學(xué)條件、教材選用、內(nèi)容選擇、課時(shí)分配等實(shí)踐研究，加快核心力量練習(xí)進(jìn)入我校體育課堂的進(jìn)程。

3、提高我校體育教師素質(zhì)，針對體育教師進(jìn)行全面培訓(xùn)。

參考文獻(xiàn)

1、《淺析核心力量訓(xùn)練在高職體育教學(xué)中的應(yīng)用》苑春雷 遼寧高職學(xué)報(bào)2009 第6期

2、《現(xiàn)代體能訓(xùn)練:核心力量訓(xùn)練方法》孫文新 北京體育大學(xué)出版社 2010.4

第7篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的概念范文

關(guān)鍵詞：中醫(yī)推拿學(xué)科；內(nèi)涵與外延；理論探討

中圖分類號：R247.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：1673-2197（2008）09-0109-02

廣西中醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院中醫(yī)推拿學(xué)科2005年被批準(zhǔn)為廣西省衛(wèi)生廳重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科，在之后2年多的學(xué)科建設(shè)工作中，該學(xué)科學(xué)術(shù)研究人員對中醫(yī)推拿學(xué)科的內(nèi)涵與外延進(jìn)行了不斷地探討和分析，現(xiàn)將其整理如下，以期對本學(xué)科的發(fā)展起到促進(jìn)作用。

1 學(xué)科建設(shè)及弄清與界定某一學(xué)科內(nèi)涵與外延的重要意義

學(xué)科作為一種學(xué)術(shù)分類，一般是指在整個(gè)科學(xué)體系中學(xué)術(shù)相對獨(dú)立、理論相對完整的科學(xué)分支；學(xué)科建設(shè)是以加速學(xué)術(shù)發(fā)展為目標(biāo)，以高層次人才培養(yǎng)為根本，集結(jié)人力、財(cái)力與物力資源，統(tǒng)籌教學(xué)、科研、醫(yī)療工作，并對資源進(jìn)行優(yōu)化重組，實(shí)現(xiàn)共享，使之發(fā)揮更大效益［1］?？梢?，學(xué)科建設(shè)是科研機(jī)構(gòu)與高等院校學(xué)術(shù)發(fā)展的切入點(diǎn)，又是科學(xué)研究的核心內(nèi)容。對于醫(yī)藥院校的附屬醫(yī)療機(jī)構(gòu)來說，學(xué)科建設(shè)對臨床醫(yī)療能起到龍頭作用，是中醫(yī)藥學(xué)術(shù)創(chuàng)新與學(xué)術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。目前中醫(yī)藥行業(yè)所提倡的“三名”（名院、名科、名醫(yī)）建設(shè)一步也離不開學(xué)科建設(shè)。而學(xué)科建設(shè)的首要問題，就是要對學(xué)科進(jìn)行定位，即對該學(xué)科的內(nèi)涵與外延要有一個(gè)相對明確的界定。只有準(zhǔn)確地把握學(xué)科的內(nèi)涵與外延，才能明確本學(xué)科的發(fā)展方向和目標(biāo)，產(chǎn)生清晰的學(xué)科建設(shè)思路，逐步形成本學(xué)科特色和優(yōu)勢［2］。

2 中醫(yī)推拿學(xué)科的內(nèi)涵

內(nèi)涵是一個(gè)概念所反映事物的本質(zhì)屬性的總和，即事物的內(nèi)容［3］。學(xué)科的內(nèi)涵建設(shè)主要包括本學(xué)科的理論基礎(chǔ)、本學(xué)科的學(xué)術(shù)研究方向、學(xué)科的研究對象、研究的手段與方法、學(xué)科研究的總體目標(biāo)、預(yù)期研究結(jié)果以及學(xué)科的任務(wù)和發(fā)展規(guī)劃等等。據(jù)此，可將中醫(yī)推拿學(xué)科的科學(xué)內(nèi)涵試概括為：中醫(yī)推拿學(xué)科是以中醫(yī)基礎(chǔ)理論尤其是中醫(yī)臟腑、經(jīng)絡(luò)、腧穴理論為指導(dǎo)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)之解剖學(xué)、生理學(xué)以及生物力學(xué)等相關(guān)理論，憑借中西醫(yī)結(jié)合的臨床與實(shí)驗(yàn)研究方法來研究推拿療法在傷、內(nèi)、外、婦、兒等科病癥的治療及其在預(yù)防、養(yǎng)生、保健中的應(yīng)用的一門學(xué)科。中醫(yī)學(xué)是一門傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)科學(xué)，其理論體系主要包括：氣一元論、陰陽五行學(xué)說、臟象學(xué)說、氣血津液學(xué)說和經(jīng)絡(luò)學(xué)說等；其治病手段主要包括中藥、針灸和推拿三種治療方法，其中推拿方法可以說是人類最早、最原始治療方法，最早的推拿按摩是一種有意無意的本能活動(dòng)，多用于緩解疼痛，例如對身體某一具體疼痛部位的按揉，因此，它屬于最原始的、最樸素的帶有治療性質(zhì)的治療方法。但從中醫(yī)古代文獻(xiàn)記載來看，早期的推拿按摩多用于養(yǎng)生保健，且其方法多為自我按摩，并常常結(jié)合導(dǎo)引，為歷代醫(yī)家所推崇。隨著中醫(yī)學(xué)的發(fā)展和學(xué)科的細(xì)化，中醫(yī)推拿學(xué)逐漸從中醫(yī)學(xué)中分化出來，從而形成了具有自己學(xué)術(shù)特點(diǎn)的學(xué)科。因此，盡管中醫(yī)推拿學(xué)科形成為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科，但它仍是以中醫(yī)基礎(chǔ)理論作為自己的指導(dǎo)理論體系。中醫(yī)推拿學(xué)既有別于以中藥作為主要治療手段的中醫(yī)內(nèi)科與中醫(yī)外科學(xué)，又有別于以針灸作為主要治療手段的針灸學(xué)，因此它既與傳統(tǒng)中醫(yī)理論中的臟腑、經(jīng)絡(luò)和腧穴理論密切相關(guān)，又離不開現(xiàn)代醫(yī)學(xué)之人體解剖學(xué)、生理學(xué)與生物力學(xué)等相關(guān)理論的指導(dǎo)作用。推拿治療疾病的范圍主要是以傷科疾?。ㄖ饕高\(yùn)動(dòng)系統(tǒng)之軟組織疾?。橹?，同時(shí)對部分內(nèi)、外、婦、兒科疾病具有卓著的治療效果。此外，推拿對于疾病的預(yù)防和養(yǎng)生保健也具有肯定的作用，古代醫(yī)家在這方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，例如，與《內(nèi)經(jīng)》同時(shí)問世的《黃帝歧伯按摩》就是一本記載養(yǎng)生保健按摩的推拿學(xué)巨著；張仲景所著的《金匱要略》中就將膏摩療法列為一項(xiàng)重要的預(yù)防保健方法；葛洪的《肘后備急方》、孫思邈的《千金方》中都記載了許多自我保健按摩的方法，如天竺國按摩法、老子按摩法等。

3 中醫(yī)推拿學(xué)科的外延

所謂外延，是指一個(gè)概念所確指的對象范圍［3］。學(xué)科外延是在界定內(nèi)涵建設(shè)內(nèi)容基礎(chǔ)上，依據(jù)學(xué)科建設(shè)需要與學(xué)術(shù)發(fā)展特點(diǎn)，并認(rèn)真考察其它相關(guān)學(xué)科對其帶來的可能受益，開闊研究思路、革新研究方法、拓展研究領(lǐng)域，將研究成果與其相關(guān)學(xué)科互相滲透、相互交融，在充實(shí)和完善學(xué)術(shù)內(nèi)涵基礎(chǔ)上，試圖形成新的學(xué)術(shù)理論體系［4］。由此看來，一門學(xué)科應(yīng)該是一個(gè)開放的系統(tǒng)，它必須借鑒和運(yùn)用其它研究方法來發(fā)展自己，不斷地從外界吸取營養(yǎng)，以充實(shí)其科學(xué)內(nèi)涵。對于中醫(yī)推拿學(xué)科外延的界定，我們理解為：凡是涉及到與中醫(yī)推拿學(xué)科內(nèi)容相關(guān)的其它各基礎(chǔ)學(xué)科與臨床學(xué)科均是推拿學(xué)科的外延。根據(jù)中醫(yī)推拿學(xué)科的內(nèi)涵，我們可以將其外延概括為：①涉及到的基礎(chǔ)學(xué)科包括：中醫(yī)基礎(chǔ)學(xué)、中醫(yī)診斷學(xué)以及現(xiàn)代醫(yī)學(xué)之人體解剖學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)、生物物理學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)、心理學(xué)、循證醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)等等；②涉及到的臨床學(xué)科包括：內(nèi)科學(xué)（含中醫(yī)與現(xiàn)代西醫(yī)兩種醫(yī)療體系，下同）、骨傷科學(xué)、婦科學(xué)、兒科學(xué)、養(yǎng)生學(xué)等等。在中醫(yī)推拿學(xué)科的外延建設(shè)中，必須在圍繞內(nèi)涵建設(shè)的基礎(chǔ)上，借助于其它學(xué)科的思維方式和研究手段來進(jìn)行思考與研究，只有這樣才能在自身學(xué)科中提出新的觀點(diǎn)、新的思想和新的理論，才能產(chǎn)生治療技術(shù)與方法上的改進(jìn)甚至革命，才能促進(jìn)學(xué)科的發(fā)展，不斷充實(shí)學(xué)科的內(nèi)涵。

4 結(jié)語

從根本上講，中醫(yī)藥學(xué)各學(xué)科的學(xué)科建設(shè)其最終目的是使中醫(yī)藥學(xué)術(shù)研究活動(dòng)獲得最大的績效值。通過對學(xué)科內(nèi)涵與外延的簡要探析，可以回答中醫(yī)推拿學(xué)科建設(shè)中所遇到的“研究什么”、“怎樣研究”等核心問題，實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)研究與學(xué)科建設(shè)效益最大化。一門學(xué)科的內(nèi)涵與外延不是靜止不變的，隨著人類認(rèn)識(shí)層次的不斷提高，學(xué)科的內(nèi)涵與外延也會(huì)發(fā)生變化和不斷向前發(fā)展，中醫(yī)推拿學(xué)科亦是如此。讓我們科學(xué)地把握中醫(yī)推拿學(xué)科的內(nèi)涵與外延，把該學(xué)科的學(xué)科建設(shè)推上新的平臺(tái)，為中醫(yī)推拿學(xué)科的學(xué)術(shù)發(fā)展和臨床療效的提高作出新的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 田振國，柳越冬.中醫(yī)肛腸學(xué)科的內(nèi)涵與外延［J］.中醫(yī)藥學(xué)刊，2005，23（3）：430-442.

［2］ 蔡寶昌，丁安偉，李偉東.中藥制藥學(xué)科建設(shè)的內(nèi)涵與外延探討［J］.南京中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，21（2）：69-71.

第8篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的概念范文

關(guān)鍵詞：認(rèn)知|情境性|生成|具身化|動(dòng)力學(xué)。

隨著認(rèn)知的計(jì)算隱喻的局限和困境的加深，從上個(gè)世紀(jì)80年代以來，在認(rèn)知科學(xué)中具身化（embodiment）的觀念已經(jīng)受到越來越多的強(qiáng)調(diào)：“在哲學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、機(jī)器人學(xué)、教育、認(rèn)知人類學(xué)、語言學(xué)以及行為和思想的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)路（approach）中，人們已經(jīng)日益頻繁地談到具身化和情境性（situatedness）。”[1]例如，在認(rèn)知發(fā)展領(lǐng)域有西倫（E.Thelen）的工作；在語言學(xué)領(lǐng)域有萊考夫（G.Lakoff）和約翰遜（M.Johnson）的工作；在機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域有鮑拉德（Ballard）、黑霍（Hayhoe）、普克（Pook）、和勞（Rao）的工作；在神經(jīng)科學(xué)和動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域有西倫、蓋拉德（T.vanGelder）、希爾（Chiel）、比爾（Beer）、埃德爾曼（G.M.Edelman）；在哲學(xué)領(lǐng)域有克拉克（A.Clark）、瓦雷拉（F.J.Varel）、湯普森（E.Thompson）和羅施（Rosch）的工作；等等。

1具身認(rèn)知

1.1關(guān)于“embodied”和“embodiment”的譯法和用法

目前關(guān)于“embodiment”和“embodied”，國內(nèi)還沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的譯法。但從“embodiedmind”和“embodiedcognition”所強(qiáng)調(diào)的一般觀點(diǎn)來看，“embodied”是指：心智和認(rèn)知是與具體的身體密切相關(guān)[2]，它們之間存在內(nèi)在的和本質(zhì)的關(guān)聯(lián)。從發(fā)生和起源的觀點(diǎn)看，心智和認(rèn)知必然以一個(gè)在環(huán)境中的具體的身體結(jié)構(gòu)和身體活動(dòng)為基礎(chǔ)，因此，最初的心智和認(rèn)知是基于身體和涉及身體的，心智始終是具（體）身（體）的心智，而最初的認(rèn)知?jiǎng)t始終與具（體）身（體）結(jié)構(gòu)和活動(dòng)圖式內(nèi)在關(guān)聯(lián)。因此，我們把“embodied”譯為“具身的”，“embodiment”譯為“具身化”。但隨著embodiedcognitivesciences研究的深入，“embodied”的內(nèi)涵已經(jīng)被極大地?cái)U(kuò)展和豐富了，它和情境性的概念已經(jīng)融合在一起了。

關(guān)于“embodied”的搭配用法，我們以茨馬克（T.Ziemke）的列舉為例：

具身化概念在20世紀(jì)80年代中期以來已經(jīng)被廣泛地用在認(rèn)知科學(xué)和人工智能的文獻(xiàn)中，諸如這樣的術(shù)語：embodiedmind,embodiedintelligence(e.g.Brooks,1991),embodiedaction,embodiedcognition,embodiedAI,andembodiedcognitivescience).而且，明顯存在具身

化的不同類型和概念，如situatedembodiment,mechanisticembodiment,phenomenalembodiment,naturalembodimen,naturalisticembodiment,socialembodiment,另加本文中的historical,physical,organismoid,andorganismicembodiment.[3]

1.2相關(guān)的概念

在當(dāng)前的認(rèn)知科學(xué)中，人們對具身認(rèn)知（embodiedcognition）觀念的描述使用了幾個(gè)與“具身的”含義相似的但著眼點(diǎn)不同的概念，如：“情境性”（situatedness/embeddedness）、“生成”（enaction）。

情境性

情境性和具身化觀念密切相關(guān)，它們都是在反對傳統(tǒng)的認(rèn)知主義的基礎(chǔ)上，最初從不同的側(cè)面提出的。認(rèn)知的情境性研究拒絕認(rèn)知主義的如下的幾個(gè)基本觀點(diǎn)，認(rèn)知主義認(rèn)為認(rèn)知是：（1）個(gè)體的，即認(rèn)知由孤立的個(gè)體進(jìn)行；（2）理性的，即認(rèn)知的首要范例是概念思維；（3）抽象的，即身體和環(huán)境在認(rèn)知中是次要的；（4）分離的，即思維與知覺和身體活動(dòng)在邏輯上是分離；（5）普遍的，即認(rèn)知科學(xué)是尋找一般智力活動(dòng)的普遍原則，它適用于所有個(gè)體和所有環(huán)境。

與之相反，情境性的研究認(rèn)為，認(rèn)知是：（1）社會(huì)的，即認(rèn)知發(fā)生于人類構(gòu)造的共同體中；（2）具身的，即身體的物理方面在實(shí)際和理論兩個(gè)方面都是重要的；（3）具體的，即認(rèn)知的實(shí)現(xiàn)和環(huán)境的物理約束是極為重要的；（4）定域的（located），即情境依賴是人類活動(dòng)的一般特征；（5）參與的，即認(rèn)知是與周圍環(huán)境的持續(xù)的相互作用。[4]

生成

“生成的”（enactive）是瓦雷拉等人在《具身心智：認(rèn)知科學(xué)和人類經(jīng)驗(yàn)》這部經(jīng)典著作中引入的一個(gè)概念。在認(rèn)知科學(xué)中，它是一個(gè)和“embodied”同等重要的概念，在一些學(xué)者中它們甚至被等價(jià)地使用?！癳nactivecognition”表達(dá)了一種不同于經(jīng)驗(yàn)論（極端的客觀主義）也不同于唯理論（極端的主觀主義）的認(rèn)知方向。瓦雷拉等人選擇這個(gè)術(shù)語來“強(qiáng)調(diào)這個(gè)日益增長的確信：認(rèn)知不是一個(gè)預(yù)先給予的心智對預(yù)先給予的世界的表征，認(rèn)知毋寧是在‘在世存在’（beingintheworld）施行的多樣性作用的歷史的基礎(chǔ)上的世界和心智的生成”。根據(jù)“enactive”的含義，瓦雷拉等人認(rèn)為，知識(shí)有賴于與我們的身體、我們的語言和我們的社會(huì)歷史——簡言之，我們的具身化——不可分離的在世界中的存在（beinginaworld），知識(shí)不是存儲(chǔ)在心智中，而是在世界的交往活動(dòng)中發(fā)展的，認(rèn)知者處身于（situatedin）世界中，認(rèn)知者和其實(shí)踐的世界彼此蘊(yùn)含在相互生成的過程中。[5]

1.3具身認(rèn)知的含義

這里，我們給出三個(gè)對“具身的”看法：

（1）瓦雷拉等人

通過“具身的”這個(gè)術(shù)語，我們想要強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：首先，認(rèn)知依賴于經(jīng)驗(yàn)的種類，這些經(jīng)驗(yàn)出自于具有各種感覺肌動(dòng)（sensorimotor）能力的身體，其次，這些個(gè)體的感覺肌動(dòng)能力本身根植于（embeddedin）一個(gè)更廣泛的生物的、心理的和文化的情境中。[6]

（2）西倫

認(rèn)知是具身的，就是說認(rèn)知源于身體和世界的相互作用。從這個(gè)觀點(diǎn)看，認(rèn)知依賴于經(jīng)驗(yàn)的種類，這些經(jīng)驗(yàn)出自于具有特殊的知覺和肌動(dòng)（motor）能力的身體，而這些能力不可分離地相連在一起，并且共同形成了一個(gè)記憶、情緒、語言和生命的其它方面在其中編織在一起的機(jī)體（matrix）。具身認(rèn)知的當(dāng)代觀念反對盛行的認(rèn)知主義的立場，這個(gè)立場視心智為一個(gè)操作符號的裝置，因此這個(gè)立場專注于形式規(guī)則和過程，通過它們符號恰當(dāng)?shù)乇碚髁耸澜?。[7]

（3）萊考夫和約翰遜在批判理性主義的理性觀時(shí)提出：

理性并非如傳統(tǒng)大多數(shù)認(rèn)為的那樣是非具身的（disedmodied），而是源自我們的大腦、身體和身體經(jīng)驗(yàn)的本性。聲稱我們需要一個(gè)身體來進(jìn)行推理，這并非平淡無奇和顯而易見，毋寧說，理性的結(jié)構(gòu)本身正是來自于我們具身化的細(xì)節(jié)，這個(gè)主張是驚人的。使得我們得以知覺和四處活動(dòng)的同樣的神經(jīng)和認(rèn)知機(jī)制也創(chuàng)造著我們的概念系統(tǒng)和理性模式。因此，要理解理性，我們必須理解我們的視覺系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)以及一般的神經(jīng)綁定（binding）機(jī)制的細(xì)節(jié)。總之，理性無論如何不是這個(gè)宇宙或非具身心智的先驗(yàn)特征。相反，它完全是由人身體的特性、我們大腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)的非凡細(xì)節(jié)以及我們在世界中的日?；顒?dòng)的細(xì)節(jié)（specifics）所塑造的。[8]

1.4具身認(rèn)知范式

湯普森認(rèn)為[9]，生成的認(rèn)知科學(xué)（enactivecognitivesciences）或具身的認(rèn)知科學(xué)（embodiedcognitivesciences）涉及三個(gè)論題：

（1）具身化：人的心智不是局限在頭腦（head）中，它具身于（embodiedin）整個(gè)有機(jī)體中，而有機(jī)體根植于環(huán)境中；

（2）具身認(rèn)知的涌現(xiàn)（Emergence）的動(dòng)力學(xué)機(jī)制：具身認(rèn)知是由涌現(xiàn)的和自組織的過程構(gòu)成的，該過程通過藕合（coupling）或交互的因果性（reciprocalcausality）使大腦（神經(jīng)系統(tǒng)）、身體和環(huán)境相互連接在一起。

（3）自我－他者的共同決定（Self-OtherCo-Determination）：在社會(huì)生物中，具身認(rèn)知是從自我－他者的主體間的動(dòng)態(tài)的共同決定中涌現(xiàn)出來的。

這三個(gè)論題表明具身認(rèn)知觀與表征的和計(jì)算的認(rèn)知主義（cognitivism）的認(rèn)知觀的對立?，F(xiàn)在，具身認(rèn)知不僅是一種起于哲學(xué)的觀念，而且已成為明確的認(rèn)知研究進(jìn)路、綱領(lǐng)和范式。瓦雷拉（F.J.Varela）等人區(qū)分了認(rèn)知科學(xué)研究演進(jìn)的三個(gè)圓環(huán)（如圖[10]）：認(rèn)知主義、涌現(xiàn)（聯(lián)結(jié)主義）和生成論（enactivism）（或具身范式）。與之相似，萊考夫和約翰遜區(qū)分了認(rèn)知科學(xué)發(fā)展中的兩個(gè)范式：“第一代認(rèn)知科學(xué)”（first-generationcognitivesciences）和“第二代認(rèn)知科學(xué)”（second-generationcognitivesciences），或者是“非具身認(rèn)知科學(xué)”（disembodiedcognitivesciences）和“具身認(rèn)知科學(xué)”（embodiedcognitivesciences）。[11]

如果我們把“具身的”、“生成的”、“情境的”這些概念所強(qiáng)調(diào)的不同側(cè)面結(jié)合起來，我們給出具身認(rèn)知的一個(gè)更全面的表達(dá)：認(rèn)知是根植于自然中的有機(jī)體適應(yīng)自然環(huán)境而發(fā)展起來的一種能力，它經(jīng)歷一個(gè)連續(xù)的復(fù)雜進(jìn)化發(fā)展過程，它最初是在具有神經(jīng)系統(tǒng)（腦）的身體和環(huán)境相互作用的動(dòng)力過程中生成的，并發(fā)展為高級的、基于語義符號的認(rèn)知能力；就情境的方面而言，認(rèn)知是一個(gè)系統(tǒng)的事件，而不是個(gè)體的獨(dú)立的事件，因?yàn)檎J(rèn)知不是排除了身體、世界和活動(dòng)（action）而專屬于個(gè)體的心智（大腦）并由它獨(dú)立完成的事件。

2具身認(rèn)知的兩個(gè)維度：連續(xù)的進(jìn)化和曖昧的身體

2.1連續(xù)的進(jìn)化

認(rèn)知主義將認(rèn)知抽象為一個(gè)獨(dú)立于身體活動(dòng)和環(huán)境的內(nèi)在的表征和計(jì)算。但真實(shí)的是，認(rèn)知不是一個(gè)純粹內(nèi)在發(fā)生的、獨(dú)立進(jìn)行的事件；也許認(rèn)知主義的這種抽象的和二元論的看法只有從認(rèn)知的高級水平，即笛卡爾的“我思”——科學(xué)、數(shù)學(xué)和邏輯思維——上看才是“顯然的”。但是如果我們接受進(jìn)化的連續(xù)性，那么認(rèn)知就不可能一開始就處于高級水平，但傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)論以及認(rèn)知主義只顧到高級水平的認(rèn)知，換言之，即只顧到認(rèn)知的某些完成形態(tài)。因此，皮亞杰認(rèn)為，對認(rèn)知的研究必須追溯認(rèn)知的發(fā)生和起源，“發(fā)生認(rèn)識(shí)論的目的就在于研究各種認(rèn)識(shí)的起源，從最低級形式的認(rèn)識(shí)開始，并追蹤這種認(rèn)識(shí)向以后各個(gè)水平的發(fā)展情況，一直追蹤到科學(xué)思維并包括科學(xué)思維?！盵12]從這樣的角度看，認(rèn)知必然有一個(gè)種系發(fā)生和個(gè)體發(fā)生的歷史。我們的結(jié)論是：在人類和狗之間，在貓和阿米巴蟲之間，在成人和幼兒之間，必然存在一個(gè)漸進(jìn)的差別和連續(xù)性。認(rèn)知是一個(gè)連續(xù)的復(fù)雜的過程，而不是一個(gè)無歷史的邏輯能力。[13]因此，萊考夫和約翰遜認(rèn)為：理性是進(jìn)化的，因?yàn)槌橄蟮睦硇允墙⒂冢⑹褂贸霈F(xiàn)在“低等”動(dòng)物中的知覺和運(yùn)動(dòng)推理形式。這個(gè)結(jié)果是理性的達(dá)爾文主義，一個(gè)合理性的達(dá)爾文主義：理性，即便是其最抽象的形式中，是使用而不是超越我們的動(dòng)物本性。理性是進(jìn)化的這個(gè)發(fā)現(xiàn)完全改變了我們與其他動(dòng)物的關(guān)系而且也改變了我們關(guān)于人是唯一理性的概念。因此理性并不是一個(gè)將人從動(dòng)物中分離出來的本質(zhì)。毋寧說，它將我們置于一個(gè)與動(dòng)物的連續(xù)統(tǒng)（continuum）中。[14]

當(dāng)我們接受這樣一個(gè)進(jìn)化的認(rèn)知觀點(diǎn)，我們就不得不重新審視同樣具有廣延特性的身體的認(rèn)知作用。因?yàn)?，認(rèn)知的初級形式的演化大都表現(xiàn)于身體活動(dòng)的能力，而且只有通過一個(gè)有廣延的身體我們才和自然真正聯(lián)系在一起的，認(rèn)識(shí)論的二元論分界才會(huì)在演化的連續(xù)性中漸漸變得模糊。

2.2曖昧的身體

認(rèn)知最初能以具身的方式實(shí)現(xiàn)，是因?yàn)樯眢w已經(jīng)不再是一般的物理學(xué)的物體，它是生物學(xué)的有機(jī)體，是與環(huán)境進(jìn)行接觸和相互作用并能完成種種動(dòng)作圖式的活的身體（livedbody），是社會(huì)文化中的身體－主體（body-subject）。[15]在認(rèn)知上，身體是具有相對同一性（identity）和獨(dú)立特性的一個(gè)系統(tǒng)的整體。

我們的身體是我們和世界接觸的媒介，因?yàn)槲覀兊纳眢w也有物理的特性，所以我們才能“在世存在”，我們才能與其它的自然之物同處一個(gè)世界和共同擁有一個(gè)世界，所以我們必須遵循同樣機(jī)械生理學(xué)和生物力學(xué)的要求。我們不可能飛翔，因?yàn)槲覀兊纳眢w沒有像鳥的身體那種適應(yīng)空氣動(dòng)力學(xué)的身體結(jié)構(gòu)。

在我們的身體經(jīng)驗(yàn)中，梅洛－龐蒂（Merlau-Ponty）看到了身體經(jīng)驗(yàn)的曖昧性或兩義性（ambiguity）。我們被經(jīng)驗(yàn)到的身體不是笛卡爾二元論意義上與“我思”對立的單純廣延的物體，它既非純粹無意識(shí)的活動(dòng)，但也不完全是先驗(yàn)意義上的無廣延的純粹意識(shí)。我們的身體具有非二元論的雙重的特性，我們身體的這種特異性在于它既是能感覺的（sensible）也是敏感的（sensitive），同一個(gè)手既能觸摸也能被觸。身體既是被動(dòng)的也是主動(dòng)的，它對刺激做出反應(yīng)，但也賦予刺激一種意義。例如，當(dāng)我們打擊到一個(gè)面團(tuán)和一個(gè)人的身體時(shí)，面團(tuán)和身體同樣的物理上的凹陷反應(yīng)，但身體還有避開打擊帶來疼痛的躲避反射。因此，身體已經(jīng)是意向性的身體，但不是純粹“我思”的意向性，而是在世界中生存的意向性：

反射不是客觀刺激的結(jié)果，而是轉(zhuǎn)向客觀刺激，給予客觀刺激一種意義，客觀刺激不是逐個(gè)地和作為物理因素獲得意義的，而是把它當(dāng)作情境時(shí)獲得的。反射使客觀刺激作為情境存在，并與之處于一種“認(rèn)知的”關(guān)系中，即把客觀刺激當(dāng)作它一定要面對的東西。由于反射向著情境意義開放，由于知覺一開始沒有確定一個(gè)認(rèn)識(shí)對象，由于知覺是我們的整個(gè)存在的意向，所以反射和知覺是一種前客觀看法的樣式，即我們稱之為在世存在的東西。[16]

因此，身體及其活動(dòng)圖式既滿足于物體活動(dòng)的要求，它也滿足生存意向的認(rèn)知要求：例如梅洛－龐蒂在《知覺現(xiàn)象學(xué)》中討論了身體空間的擴(kuò)展性（盲人的手杖）、作為性別的身體、作為表達(dá)和言語的身體等。在生存的意向上，我們身體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和活動(dòng)圖式最初已經(jīng)是藕合于世界的認(rèn)知系統(tǒng)了?！拔覀兊闹X范疇和形式，在個(gè)體經(jīng)驗(yàn)之前已經(jīng)確定了，它們適應(yīng)于外部世界，其理由完全相同于在馬出生前馬的蹄子已經(jīng)適應(yīng)于大草原（steppe）的地面和魚在孵化前魚的鰭已經(jīng)適應(yīng)于水。”[17]

3心智和認(rèn)知是如何具身的呢？

我們應(yīng)該不只是確信心智和認(rèn)知是具身的，更重要的是，我們要知到它們是如何具身的。為此，我們僅提示性地考察兩個(gè)方面：（1）身體活動(dòng)向高級認(rèn)知的發(fā)展和在其中的作用，這里我們涉及皮亞杰/維果斯基的動(dòng)作內(nèi)化理論和萊考夫/約翰遜的概念隱喻思想；（2）認(rèn)知的具身研究的動(dòng)力學(xué)方法，這里我們涉及當(dāng)今認(rèn)知研究的動(dòng)力系統(tǒng)理論。

3.1動(dòng)作內(nèi)化（internalization）

盡管人們在直觀感性上認(rèn)為，身體動(dòng)作或活動(dòng)（action）與心理和認(rèn)知發(fā)展之間具有直接密切的聯(lián)系。但是直到皮亞杰和維果斯基提出認(rèn)知的動(dòng)作內(nèi)化理論后，動(dòng)作和認(rèn)知發(fā)展的多學(xué)科的系統(tǒng)研究才蓬勃發(fā)展起來。

皮亞杰認(rèn)為，身體活動(dòng)既是感知的源泉，又是思維發(fā)展的基礎(chǔ)；認(rèn)知結(jié)構(gòu)的起源是動(dòng)作的一般性協(xié)調(diào)，而動(dòng)作是身體與環(huán)境在相互作用的活動(dòng)中的最初的接觸面和接觸方式，是主客體的橋梁；主體為認(rèn)識(shí)客體必須對客體施加動(dòng)作，如吃蘋果。在這類作用中，心理和認(rèn)知結(jié)構(gòu)以一個(gè)連續(xù)的同化（assimilation）－順應(yīng)（accommodation）和結(jié)構(gòu)－建構(gòu)的動(dòng)力過程不斷改變和重建；一些初級的動(dòng)作以及其它許多更復(fù)雜的動(dòng)作逐漸在心理水平上進(jìn)行著，它們成為內(nèi)化的思維活動(dòng)，即形式運(yùn)算。

維果斯基（LevSemenovichVygotsky）最早提出了外部動(dòng)作“內(nèi)化”為智力活動(dòng)的理論。他認(rèn)為符號的運(yùn)用使得心理活動(dòng)得到了根本的改進(jìn)。沒有語言的心理活動(dòng)是“直接的、不隨意的、低級的、自然的”，只有掌握了語言后才能轉(zhuǎn)變?yōu)椤伴g接的、任意的、高級的、社會(huì)歷史的”。操作外界事物的外部形式的活動(dòng)，即從感知運(yùn)動(dòng)向語言思維的過渡。維果斯基強(qiáng)調(diào)“活動(dòng)”的作用，并運(yùn)用外部活動(dòng)和內(nèi)活動(dòng)相互轉(zhuǎn)化的唯物辯證法，揭示兒童思維發(fā)展的動(dòng)力。[18]

3.2隱喻投射

萊考夫和約翰遜在《肉身中的哲學(xué)：具身心智及其對西方思想的挑戰(zhàn)》中開宗明義地提到認(rèn)知科學(xué)的三個(gè)主要發(fā)現(xiàn)：心智原本是具身的；思維大都是無意識(shí)的；抽象概念大部分是隱喻的。[19]這三點(diǎn)指明了身體在認(rèn)知和心智中的基礎(chǔ)性和運(yùn)作方式，而第三點(diǎn)特別表明高級階段的抽象概念和思維發(fā)生于身體經(jīng)驗(yàn)的一種途徑，即通過隱喻投射而形成概念隱喻。

長時(shí)間人們持有的看法認(rèn)為：只有人的頭腦（head）才可以形成概念，理性思維同知覺和行為是無關(guān)的，與人的感覺肌動(dòng)系統(tǒng)沒有直接的聯(lián)系，因此，概念一定是抽象的，是非具身的（disembodied）。但以萊考夫等人為代表的認(rèn)知語言學(xué)的研究了這種看法。

在認(rèn)知語言學(xué)看來，隱喻具有普遍性，隱喻是人類認(rèn)知過程中的重要的、基本的方式之一。認(rèn)知語言學(xué)認(rèn)為，語言中概念意義的獲得和概念體系的結(jié)構(gòu)不是憑空產(chǎn)生的，從發(fā)生的過程看，它們源于人們最初的身體經(jīng)驗(yàn)的隱喻投射。身體經(jīng)驗(yàn)被用于抽象概念是司空見慣的，如AffectionIsWarmth，ImportantIsBig，HappyIsUp，IntimacyIsCloseness…[20]。隱喻投射之所以可能，首先是因?yàn)槿祟惖纳眢w經(jīng)驗(yàn)本身是直接的、有意義的結(jié)構(gòu)。萊考夫和約翰遜認(rèn)為，抽象概念之前的身體經(jīng)驗(yàn)至少存在兩種結(jié)構(gòu)：

（1）基本層次結(jié)構(gòu)（basic-levelstructure）

“家具－椅子－搖椅”、“交通工具－汽車－賽車”，這顯示了人類范疇的一個(gè)基本層次結(jié)構(gòu)，即上位范疇（superordinatecategory）－基本水平范疇（basic-levelcategory）－下屬范疇（subordinatecategory）。在這三個(gè)層級中，我們的知覺系統(tǒng)最容易區(qū)分出基本水平范疇，在20世紀(jì)70年代中期，布倫特·伯林（BrentBerlin）、埃莉諾·羅施（EleanorRosch）、卡羅林·默維斯（CarolynMervis）和他們的合作者發(fā)現(xiàn)，這種中間水平的范疇在認(rèn)知上是“基本的”——也就是說，與“上位”范疇，如家具和交通工具，和下屬范疇，如搖椅和賽車，相比，它們有一種認(rèn)知優(yōu)先性。[21]。伯林和羅施發(fā)現(xiàn)，基本水平范疇的認(rèn)知優(yōu)先性有賴于我們的身體經(jīng)驗(yàn)，基本水平和非基本水平范疇的區(qū)分是基于身體的，也就是說，基于格式塔知覺、肌動(dòng)計(jì)劃和心理意象（mentalimage）。

（2）意象圖式結(jié)構(gòu)（image-schematicstructure）

意象圖式結(jié)構(gòu)是指那些在我們的日常身體活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)中反復(fù)出現(xiàn)、相對簡單的結(jié)構(gòu)和空間方位關(guān)系，前者如容器圖式（Container）、路徑圖式（Path）、力－動(dòng)力圖式（force-dynamic）等，后者如部分－整體（Part－Whole）、中心－邊緣（Center-Periphery）、近－遠(yuǎn)（Near-Far）等。

意象圖式是通過身體來理解的。像前和后這樣的概念出自身體，依賴于身體，并且如果我們沒有我們所有的這種身體，它們就不會(huì)存在。這對于基本的力－動(dòng)力圖式（推、拉、推進(jìn)、支撐和平衡）也是同樣的。我們理解這些是通過使用我們的身體部分以及我們移動(dòng)它們（特別是我們的胳膊、手和腿）的能力。我們的身體是呼吸空氣、吸收營養(yǎng)和排泄廢物的容器。我們一直以容器（屋子、床、建筑）定向我們的身體。我們也把抽象的容器投射到空間的區(qū)域上，如同當(dāng)我們理解一大群蜜蜂存在于一個(gè)花園里。同樣，每次我們看見某物移動(dòng)，或移動(dòng)我們自己時(shí)，我們就以源－路徑－目標(biāo)圖式來理解那個(gè)運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行相應(yīng)的推理。[22]

3.3認(rèn)知具身化研究的動(dòng)力學(xué)方法

我們說認(rèn)知不是一個(gè)獨(dú)立的事件，而是一個(gè)系統(tǒng)事件，不是一個(gè)簡單的系統(tǒng)事件，而是包含了腦神經(jīng)系統(tǒng)在內(nèi)的復(fù)雜的系統(tǒng)事件。也就是說，認(rèn)知是認(rèn)知者（agent）（身體和大腦）與環(huán)境（自然和社會(huì)文化）的內(nèi)在的、不可分離的相互作用的生成過程（如圖[23]）。例如馮·蓋爾德（TimvanGelder）說，“認(rèn)知系統(tǒng)不僅僅被封裝在大腦中，確切地說，神經(jīng)系統(tǒng)、身體和環(huán)境都持續(xù)地改變著，并且同時(shí)地彼此影響，所以真正的認(rèn)知系統(tǒng)是包含這三者的單一的統(tǒng)一的系統(tǒng)?！盵24]更通俗地說，認(rèn)知是情境化的過程。但這些說法不過是一些過于“粗糙的”的定性描述。我們?nèi)绾文軌蚋鼘?shí)際地了解具身認(rèn)知的實(shí)現(xiàn)機(jī)制呢？目前的認(rèn)知的動(dòng)力系統(tǒng)理論（dynamicsystemstheory，DST)的進(jìn)路正在發(fā)展這種實(shí)現(xiàn)的可能性。

相對于認(rèn)知的計(jì)算假設(shè)（ComputationalHypothesis,CH）,蓋爾德1995年給出了一個(gè)認(rèn)知的動(dòng)力學(xué)假設(shè)（DynamicalHypothesis,DH）：“自然認(rèn)知系統(tǒng)是某些種類的動(dòng)力系統(tǒng)，而且從動(dòng)力學(xué)眼光來理解是對認(rèn)知系統(tǒng)最好的理解?！盵25]應(yīng)該說，當(dāng)前認(rèn)知的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)路的觀念并不是全新的。例如，早在20世紀(jì)50年代，阿史比（W.RossAshby）就預(yù)見性地提出：所有的認(rèn)知或許都能由動(dòng)力系統(tǒng)模型來解釋。[26]但是限于當(dāng)時(shí)缺乏適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具和實(shí)現(xiàn)這種模型的計(jì)算方法，以至于在Ashby的建議之后很少有后繼的研究。

應(yīng)該看到，認(rèn)知的動(dòng)力系統(tǒng)研究本身不是一個(gè)范式，而是實(shí)現(xiàn)“激進(jìn)具身認(rèn)知論題”（TheRadicalEmbodiedCognitionThesis）的數(shù)學(xué)方法和工具，其觀念基礎(chǔ)仍然是具身化、情境性和生成等概念。

動(dòng)力學(xué)假說是以數(shù)學(xué)的動(dòng)力系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)描述認(rèn)知。動(dòng)力系統(tǒng)理論（DST）是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，它以本質(zhì)上是幾何學(xué)的概念來描述系統(tǒng)演變的行為。其概念術(shù)語一般有：狀態(tài)空間（statespace）或相空間（phasespace）、參數(shù)（parameter）、路徑（path）或軌跡（trajectory）、拓?fù)鋵W(xué)（topology）、吸引子（attractor）、穩(wěn)定性（stability）、藕合（coupling）、分岔（bifurcation）、確定性混沌（deterministicchaos）和初始狀態(tài)敏感性（sensitivitytoinitialconditions）等。利用這些概念，動(dòng)力學(xué)家試圖理解認(rèn)知系統(tǒng)的過程和行為。他們用微分方程組來表達(dá)處在狀態(tài)空間的認(rèn)知主體的認(rèn)知軌跡，特別是通過在一定環(huán)境下和一定的內(nèi)部壓力下的認(rèn)知主體的思想軌跡來詳盡考察認(rèn)知。認(rèn)知主體的思想和行為都受微分方程的支配。系統(tǒng)中的變量是不斷演變的，系統(tǒng)服從于非線性微分方程，一般來講是復(fù)雜的，是確定的。

目前動(dòng)力學(xué)家已經(jīng)提出了一些動(dòng)力系統(tǒng)模型的實(shí)例[27]。這里，我們只簡述一下湯普森（E.Thompson）和瓦雷拉的神經(jīng)動(dòng)力學(xué)的“互返的因果關(guān)系”（reciprocalcausation）概念[28]，因?yàn)檫@個(gè)概念是關(guān)系整體論（relationalholism）的動(dòng)力系統(tǒng)中的作用的一個(gè)一般形式，即部分－整體的互返關(guān)系。這個(gè)概念的意思是說，在動(dòng)力系統(tǒng)中，局部和全局之間存在一個(gè)雙向的因果關(guān)系：既有局部到全局的上行的因果關(guān)系（upwardcausation），也有一個(gè)全局到局部的下行的因果關(guān)系（downwardcausation）。應(yīng)該說，這和解釋學(xué)循環(huán)的結(jié)構(gòu)是同型的。

近年來動(dòng)力系統(tǒng)理論也被用到動(dòng)作發(fā)展的機(jī)制上。多年以來，動(dòng)作的發(fā)展曾被認(rèn)為是隨神經(jīng)系統(tǒng)的不斷成熟，逐漸實(shí)現(xiàn)對肌肉日益準(zhǔn)確控制的過程和結(jié)果。著名神經(jīng)科學(xué)伯恩斯坦（N.Bernstein）對此予以質(zhì)疑，指出單有神經(jīng)系統(tǒng)并不能解釋復(fù)雜動(dòng)作模式的形成。他認(rèn)為，在動(dòng)作的發(fā)展中，不僅僅是神經(jīng)系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對肌肉的控制，同時(shí)也涉及肌肉活動(dòng)、重心引力、活動(dòng)平面的支撐等因素之間復(fù)雜的互動(dòng)關(guān)系的協(xié)調(diào)，后者不是由神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的，而是機(jī)體借助活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)掌握的。[29]西倫將動(dòng)力系統(tǒng)觀引入兒童發(fā)展研究[30]，她對嬰兒行走和踢腿動(dòng)作的發(fā)展進(jìn)行了研究，提出精確（fine）動(dòng)作模式的形成和轉(zhuǎn)變是神經(jīng)系統(tǒng)指令與身體姿勢、肌肉重量、肢體長度、動(dòng)作活動(dòng)的環(huán)境條件等相互作用的結(jié)果，動(dòng)作依賴于動(dòng)作系統(tǒng)中的所有要素。在發(fā)展機(jī)制的問題上，動(dòng)力學(xué)理論強(qiáng)調(diào)動(dòng)作是復(fù)雜的自組織系統(tǒng)，特定動(dòng)作協(xié)調(diào)和控制性的提高來源于機(jī)體對特定生物力學(xué)問題的解決。例如，學(xué)習(xí)行走必須解決重心穩(wěn)定問題，學(xué)習(xí)夠取物體必須保持手臂的穩(wěn)定性。這就是說，不是神經(jīng)系統(tǒng)對肌肉的控制導(dǎo)致動(dòng)作的發(fā)展，而是動(dòng)作活動(dòng)提出的生物力學(xué)問題要求神經(jīng)系統(tǒng)借助于不斷的練習(xí)和反饋，實(shí)現(xiàn)對肌肉的有效控制。動(dòng)作活動(dòng)提出的生物力學(xué)問題不同，那么神經(jīng)系統(tǒng)對肌肉的控制必定不同。[31]

4結(jié)語

這些研究表明，認(rèn)知并不單是在腦神經(jīng)系統(tǒng)中的表征的操作；確切地說，認(rèn)知最初是在活的身體的界面上進(jìn)行的，只是到了認(rèn)知發(fā)展的高級階段，特別是到了符號語義的階段，認(rèn)知的內(nèi)在表征方面才高度發(fā)展并成為認(rèn)知活動(dòng)的重要領(lǐng)域。在這個(gè)階段，有賴于符號語義特性，認(rèn)知不再局限于實(shí)時(shí)的（real-time）的環(huán)境，人腦的高度發(fā)展的神經(jīng)系統(tǒng)為離線（off-line）認(rèn)知準(zhǔn)備了一個(gè)內(nèi)在的、想像力的空間，認(rèn)知者不再非要處于實(shí)時(shí)的環(huán)境中和實(shí)際的對象交往，于是在某種程度上，認(rèn)知成了處理心理表征的過程。這也正是認(rèn)知主義所聚焦的階段，但認(rèn)知主義過于孤立地看待這個(gè)階段而無視它的發(fā)展和起源。

具身認(rèn)知作為一個(gè)范式必然有其最初的觀念上的變革，它有許多重要的思想先驅(qū)，目前逼近它的研究方法更是涉及眾多領(lǐng)域。一個(gè)對認(rèn)知更為全景的輪廓正在逐漸形成。

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EmbodimentofCognition

第9篇：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的概念范文

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中圖分類號:G642.0　文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A　文章編號:1673-291X(2010)03-0247-01

一、前言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,多媒體教學(xué)已被高等院校廣泛采用,并深受廣大師生的歡迎。因此,利用多媒體教學(xué)手段開發(fā)學(xué)習(xí)資源,構(gòu)建新的教學(xué)模式,達(dá)到最佳教學(xué)效果,成為國內(nèi)外提高教學(xué)質(zhì)量、改革教學(xué)方式的重要手段。

本文通過工程流體力學(xué)教學(xué)實(shí)踐,探討多媒體教學(xué)在授課過程中產(chǎn)生的效果。提出了在工程流體力學(xué)教學(xué)活動(dòng)中將多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合,活躍課堂氣氛,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。達(dá)到優(yōu)化教學(xué)效果的目標(biāo)。

二、傳統(tǒng)教學(xué)模式的利與弊

傳統(tǒng)教學(xué)模式歷史悠久,教育理論成熟,已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在傳統(tǒng)教學(xué)中,通過教師的形象、生動(dòng)的講述,學(xué)生易于接受,師生之間可以面對面地探討疑難問題。對于工程流體力學(xué)而言,教學(xué)內(nèi)容不可避免地會(huì)涉及到數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo),傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式即可以留給學(xué)生更多的思考時(shí)間,同時(shí)又可以加深學(xué)生對公式推導(dǎo)過程的理解,加強(qiáng)記憶。然而傳統(tǒng)式教學(xué)主要依靠粉筆與黑板的教學(xué)條件,是以教師為主體的教學(xué)模式,從而大大降低了教學(xué)效率,也扼殺了學(xué)生個(gè)性的發(fā)揮和創(chuàng)意的產(chǎn)生。

三、多媒體教學(xué)的特點(diǎn)

多媒體教學(xué)以其鮮明的教學(xué)特點(diǎn),豐富的教學(xué)內(nèi)容,形象生動(dòng)的教學(xué)情景,在教學(xué)過程中發(fā)揮了重要的作用:

第一,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,有利于提高課堂效率。興趣是學(xué)生獲取知識(shí)、拓寬視野、豐富心理活動(dòng)最主要的推動(dòng)力。多媒體技術(shù)綜合應(yīng)用文字、圖片、動(dòng)畫和視頻等資料來進(jìn)行教學(xué)活動(dòng),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從根本上改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式的單調(diào)性。而且多媒體教學(xué)可以充分發(fā)揮學(xué)生聽覺、視覺等器官對信息的接收,對學(xué)生的眼、耳等器官進(jìn)行多重刺激,從而活躍學(xué)生的思維,增強(qiáng)學(xué)生記憶力,提高課堂效率。第二,直觀、易懂,有利于提高教學(xué)質(zhì)量。流體力學(xué)是從力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā),主要研究流體所遵循的宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及流體和周圍物體之間的相互作用規(guī)律的科學(xué),在日常生活和各種工程實(shí)際中具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,是動(dòng)力工程和流體機(jī)械專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。與固體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相比,流體在運(yùn)動(dòng)過程中存在諸如激波、接觸面間斷、兩相流體之間相互摻混等復(fù)雜現(xiàn)象。多媒體教學(xué)手段能夠通過圖片、動(dòng)畫和視頻資料等直觀、清晰地觀看復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象,使學(xué)生較容易地掌握相關(guān)內(nèi)容,提高教學(xué)質(zhì)量。第三,增加教學(xué)容量,節(jié)約空間和時(shí)間。工程流體力學(xué)研究內(nèi)容較多,涉及范圍較廣,在有限的課時(shí)內(nèi)傳授給學(xué)生的信息量較大。傳統(tǒng)教學(xué)中知識(shí)的傳播主要靠教師的口授與黑板板書,在一定程度上限制了課堂信息的含量,多媒體教學(xué)充分地利用了電腦能夠存貯大量信息的優(yōu)勢,授課的信息量明顯增多,教學(xué)內(nèi)容更加豐富,使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)接收更多的知識(shí),開闊了學(xué)生視野,增加課堂知識(shí)的容量,提高了教學(xué)的效率。

四、多媒體教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合

多媒體教學(xué)的發(fā)展并不意味著摒棄一切傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段,而是將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合,揚(yáng)長避短,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,更好地服務(wù)于教學(xué)工作。

工程流體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容主要包括兩大部分,理論教學(xué)和流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

工程流體力學(xué)理論教學(xué)部分包含大量流體力學(xué)的基本概念、基本方程和一些復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象。例如在教學(xué)過程中,流體靜力學(xué)基本方程的推導(dǎo)過程依然使用傳統(tǒng)教學(xué)中的板書,這樣既可以留給學(xué)生足夠的思考時(shí)間,又可以加深學(xué)生對公式推導(dǎo)過程的理解,加強(qiáng)學(xué)生的記憶能力。而對于某些基本概念和特定的流動(dòng)現(xiàn)象,可以通過多媒體教學(xué)手段,加深學(xué)生對基本概念和流動(dòng)現(xiàn)象的理解。

流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)是流體力學(xué)教學(xué)中的重要組成部分之一,貫穿于課程始終?，F(xiàn)行流體力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)方法單一,同時(shí),還受實(shí)驗(yàn)老師較少、實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限以及設(shè)備等多種因素的影響,學(xué)生選擇的范圍極小,在很大程度上制約了學(xué)生思考問題、分析問題、解決問題的能力,不能很好地達(dá)到流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。然而引入多媒體教學(xué)手段以后,學(xué)生可以靈活地改變實(shí)驗(yàn)條件,演示各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn):