劉劍

摘? 要：在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)也獲得了一定進(jìn)步，各類(lèi)新材料、新技術(shù)的應(yīng)用使得運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的測(cè)試越來(lái)越精準(zhǔn)、快速，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更加快了運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)自動(dòng)化發(fā)展的進(jìn)程。將運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)應(yīng)用到體育教學(xué)與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中，不僅可強(qiáng)化體育教學(xué)質(zhì)量，提高競(jìng)技體育的訓(xùn)練效率，還將推動(dòng)我國(guó)大眾體育的科學(xué)化發(fā)展。基于此，本文從應(yīng)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的意義入手，分別就其在體育教學(xué)、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：體育教學(xué)? 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練? 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2813（2019）01（a）-0012-02

作為一門(mén)新興的學(xué)科，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的發(fā)展時(shí)間并不長(zhǎng)，但簡(jiǎn)而言之其是一門(mén)基于生物學(xué)、物理學(xué)等原理，采用先進(jìn)科學(xué)測(cè)量技術(shù)研究人類(lèi)在體育運(yùn)動(dòng)中身體機(jī)能變化規(guī)律的學(xué)科。其涉及到的內(nèi)容與知識(shí)十分廣泛，有解剖學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、體育運(yùn)動(dòng)理論、力學(xué)等。運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的快速發(fā)展，使其成為了眾多國(guó)家運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中必備的分析手段之一，促進(jìn)了競(jìng)技體育的發(fā)展。

1? 應(yīng)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的意義

在物理環(huán)境下，人體無(wú)論是處于靜止的狀態(tài)，抑或是處于激烈的體育運(yùn)動(dòng)中，都是在力的作用下獲得的這種狀態(tài)。也就是說(shuō)無(wú)論何種動(dòng)作，都遵循著運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的原理。若將這種原理應(yīng)用到體育教學(xué)與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中來(lái)，將運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作看作各種生物力學(xué)問(wèn)題，將使學(xué)生對(duì)自身的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作有準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)和把握，從而有效提高學(xué)習(xí)效果。在傳統(tǒng)的體育教學(xué)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中，教師對(duì)學(xué)生只是單純身體動(dòng)作上的指導(dǎo)，換句話(huà)說(shuō)就是用肢體來(lái)表達(dá)體育，這種方式使學(xué)生只知道做動(dòng)作而不知道為什么要做這種動(dòng)作，學(xué)生對(duì)體育的學(xué)習(xí)缺乏科學(xué)性理解，增加了訓(xùn)練的盲目性。

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是一種研究運(yùn)動(dòng)與身體受力關(guān)系的學(xué)科，存在于運(yùn)動(dòng)員的每一個(gè)動(dòng)作之中，而運(yùn)動(dòng)員的這種動(dòng)作可通過(guò)牛頓力的數(shù)值和方向來(lái)進(jìn)行定量分析，進(jìn)而解決傳統(tǒng)體育教學(xué)與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過(guò)程中，不注重體育科學(xué)知識(shí)傳授的情況。將運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)應(yīng)用到體育教學(xué)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中將促進(jìn)體育教學(xué)與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練由“訓(xùn)練型”向“知識(shí)型”的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而在實(shí)現(xiàn)學(xué)生體育成績(jī)提高的同時(shí)，讓學(xué)生運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的安全性得到有效保護(hù)，促進(jìn)體育競(jìng)技水平的提高。

2? 體育教學(xué)中運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的應(yīng)用實(shí)踐

2.1 在跑步教學(xué)中的應(yīng)用

通過(guò)對(duì)田徑運(yùn)動(dòng)的研究表明，影響運(yùn)動(dòng)員成績(jī)的關(guān)鍵在于步幅的大小和步頻的高低，以及運(yùn)動(dòng)員腳著地的時(shí)間段。站在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的角度來(lái)看，要想提高學(xué)生的運(yùn)動(dòng)成績(jī)，就必須要計(jì)算好落地時(shí)腳的著地點(diǎn)。為此在實(shí)際的訓(xùn)練中，體育教師可利用一些簡(jiǎn)單的工具（如皮尺、秒表等）對(duì)學(xué)生跑步時(shí)的力學(xué)特征進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)量，從而得出學(xué)生運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)作、運(yùn)動(dòng)時(shí)的習(xí)慣，通過(guò)對(duì)學(xué)生的定量分析科學(xué)地評(píng)價(jià)學(xué)生運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)作姿勢(shì)的規(guī)范性。

以100m短跑為例，要想對(duì)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)速度、步頻、步長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定，首先教師要將100m平均分為5段，每段20m，接著記錄學(xué)生在各段所用的時(shí)間及步數(shù);然后教師再根據(jù)速度、頻率的公式，計(jì)算出學(xué)生每步的步長(zhǎng)，各段的平均速度、平均步頻，以及全程的速度和平均步頻。如此，教師將對(duì)學(xué)生各段的運(yùn)動(dòng)情況有清晰的掌握。此時(shí)教師再利用這些數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生腳的落點(diǎn)、身體重心在地面上投影距離的大小、著地時(shí)間的長(zhǎng)短進(jìn)行分析，進(jìn)而解決學(xué)生支撐反作用的水平阻力問(wèn)題，減少腳的著地時(shí)間，實(shí)現(xiàn)學(xué)生步頻的增加、步長(zhǎng)的增加以及身體向前運(yùn)動(dòng)動(dòng)量的增加。

2.2 在鉛球教學(xué)中的運(yùn)用

在鉛球教學(xué)課程中，大部分學(xué)生都在反映扔球過(guò)程中存在無(wú)法使力或使力也扔不遠(yuǎn)的情況，對(duì)此可運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的知識(shí)對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)分析，比如對(duì)學(xué)生扔鉛球時(shí)的出手高度、出手角度進(jìn)行測(cè)量，再根據(jù)鉛球的落地時(shí)間和最終的距離等測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出鉛球的初速度。以某名學(xué)生扔鉛球的測(cè)量來(lái)看，測(cè)得其出手高度為1.65m，出手角度為35.2°，投擲的距離為9.25m，鉛球在空中的飛行時(shí)間為2.3s，通過(guò)計(jì)算可以得出鉛球的初速度大概是7.8m/s。此時(shí)，體育教師再利用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的相關(guān)知識(shí)得到，此名學(xué)生的最佳出手角度應(yīng)該是42.2°，可以看出學(xué)生的出手角度偏小，故成績(jī)并不是最佳。對(duì)此，教師便可從運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的角度出發(fā)，將這名學(xué)生投擲鉛球的動(dòng)作進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的分解分析，并針對(duì)其需優(yōu)化、改進(jìn)的地方開(kāi)展有針對(duì)性的訓(xùn)練，從而強(qiáng)化學(xué)生對(duì)投擲動(dòng)作要領(lǐng)的掌握，提高學(xué)生的成績(jī)。

3? 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的應(yīng)用實(shí)踐

3.1 靜力學(xué)分析

從力學(xué)的角度來(lái)看，當(dāng)人處于靜止?fàn)顟B(tài)下時(shí)，所受到的合力為零，合外力矩也為零。從靜力學(xué)的角度來(lái)看，人站在起跑線準(zhǔn)備起跑的動(dòng)作是人體由靜止?fàn)顟B(tài)向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的準(zhǔn)備動(dòng)作，能夠讓人體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)狀態(tài)。利用靜力學(xué)知識(shí)來(lái)研究運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，可使教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的身體平衡問(wèn)題、肌肉的工作狀態(tài)等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生針對(duì)性的訓(xùn)練，強(qiáng)化薄弱環(huán)節(jié)。

在一次跳遠(yuǎn)訓(xùn)練中，教師利用JVC高速攝像機(jī)和三維測(cè)力臺(tái)將兩名學(xué)生的跳遠(yuǎn)過(guò)程拍攝下來(lái)，并利用APAS系統(tǒng)對(duì)起跳瞬間的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)甲起跳時(shí)膝關(guān)節(jié)的角度為155°，乙起跳時(shí)膝關(guān)節(jié)的角度為145°，也就是說(shuō)甲起跳時(shí)膝關(guān)節(jié)的角度明顯大于乙，而從跳遠(yuǎn)的距離來(lái)看，甲大于乙。通過(guò)對(duì)甲乙二人跳遠(yuǎn)擺動(dòng)動(dòng)作的回放來(lái)看，乙擺動(dòng)并不積極，且由于放腿時(shí)下壓不快造成了膝關(guān)節(jié)角度變小，這反映出了乙起跳時(shí)腿部力量不足的問(wèn)題。為此，教師就要針對(duì)乙腿部力量的不足，加強(qiáng)腿部收縮能力的訓(xùn)練，從而提高其跳遠(yuǎn)成績(jī)。

3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

所謂的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析其實(shí)指的是利用各種先進(jìn)儀器、科學(xué)方法、測(cè)量技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的身體或其在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的身體情況進(jìn)行記錄，并通過(guò)分析得出運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的初速度、角速度、加速度等各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，以供教師或教練員訓(xùn)練方法的調(diào)整。在一次針對(duì)某拳擊選手的訓(xùn)練中，利用高速攝影機(jī)和力量測(cè)量?jī)x器分別對(duì)其擺拳、勾拳、橫踢、側(cè)踢等各種動(dòng)作的角度、角速度、力量等進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，這名拳擊運(yùn)動(dòng)員的肩膀、肘等在擺動(dòng)過(guò)程中所獲得的最大速度與自身踝關(guān)節(jié)的最大速度間有明顯關(guān)系。通過(guò)進(jìn)一步對(duì)擺動(dòng)過(guò)程的回看發(fā)現(xiàn)，這名拳擊運(yùn)動(dòng)員上肢的快速擺動(dòng)，以及軀干朝進(jìn)攻方向的快速扭轉(zhuǎn)能夠幫助下肢動(dòng)作的完成，并且在這一系列動(dòng)作中還能獲得一定的速度，增強(qiáng)自身的攻擊力量。同時(shí)，若上臂的快速擺動(dòng)時(shí)間越早，拳擊運(yùn)動(dòng)員越能在短時(shí)間內(nèi)完成動(dòng)作，而下肢獲得的速度也將進(jìn)一步加大?？梢?jiàn)，在訓(xùn)練過(guò)程中，就要加強(qiáng)對(duì)上臂擺動(dòng)的訓(xùn)練，以增強(qiáng)攻擊速度。

4? 結(jié)語(yǔ)

從上文的分析中可以發(fā)現(xiàn)，將運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到體育教學(xué)與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的實(shí)踐中，不僅可以使學(xué)生逐步探索出一套適宜自身身體機(jī)能的運(yùn)動(dòng)技巧和訓(xùn)練方法，還將帶動(dòng)體育教師自身綜合素質(zhì)的提升。而除了獲得更高、更快、更強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)成績(jī)外，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)所帶來(lái)的康復(fù)醫(yī)療、預(yù)防運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷的技術(shù)與方法也將促進(jìn)體育教學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，在實(shí)現(xiàn)體育教學(xué)質(zhì)量提高的同時(shí)，促使體育教學(xué)的合理化、科學(xué)化。

參考文獻(xiàn)

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