高建新

引言

“關節(jié)角效應”(Joint angle effect)是指在骨骼肌收縮引起人體關節(jié)運動的過程中，由于人體骨骼肌多為單關節(jié)肌或多關節(jié)肌，骨骼肌的起止點一般位于不同的骨骼上，骨骼肌在收縮牽引骨骼運動時，不同骨骼所形成的骨杠桿會形成一定的角度，由于受到外界阻力的影響與骨杠桿的共同影響，骨骼肌收縮的力學特征與數(shù)值也會隨著骨杠桿角度的變化而發(fā)生變化，為了方便體育教學與科研，我們把這一現(xiàn)象叫做肌肉力學的“關節(jié)角效應”。從該定義的文字解釋上可以看出，“關節(jié)角效應”涉及到人體解剖學、肌肉力學等學科知識，理解起來比較復雜，因此“關節(jié)角效應”是高校體育專業(yè)《運動生理學》課程的教學難點之一。在該知識點的教學中會遇到以下問題：首先，涉及到《運動解剖學》的關節(jié)構造與運動環(huán)節(jié)，骨骼肌起止點方面的知識；其次，涉及到《運動生物力學》中的骨骼杠桿物理受力分析；第三，在高等教育出版社出版的《運動生理學》教材中P23肌肉收縮形式章節(jié)與P215力量素質章節(jié)給出的肱二頭肌“關節(jié)角效應”的肌肉最大力量結果是不一樣的，前面一章的角度是115度到120度，而后一章給出的是100度，因此，該教材出現(xiàn)前后矛盾的現(xiàn)象。為了讓學生對肌肉力學的“關節(jié)角效應”進行深入理解與掌握，對后續(xù)《運動生物力學》、《運動訓練學》的學習打下基礎，文章以肱二頭肌為例對肌肉力學的“關節(jié)角效應”從以下方面進行分析。

1 肘關節(jié)構造與肱二頭肌功能分析

1.1 肘關節(jié)構造分析

在《運動解剖學》的知識中，肘關節(jié)是人體中比較復雜的一個關節(jié)，由肱骨、尺骨和橈骨構成，按不同的供能分為肱尺關節(jié)、肱橈關節(jié)和橈尺關節(jié)。其中肱尺關節(jié)為滑車關節(jié)可圍繞人體的冠狀軸做屈和伸的運動；肱橈關節(jié)為球窩關節(jié)，由于尺骨鷹嘴特殊形狀的限制，不能圍繞人體的矢狀軸做收和展的運動，但是可以圍繞人體的冠狀軸做屈和伸的運動；橈尺關節(jié)為車軸關節(jié)，可以圍繞人體的垂直軸做旋內和旋外的運動。肘關節(jié)各個關節(jié)中不同的運動形式都是由不同功能的肌群收縮發(fā)力完成。

1.2 肱二頭肌功能分析

肱二頭肌位于上臂前面，呈梭形，為雙關節(jié)肌，跨越肩關節(jié)和肘關節(jié)，有長短兩個頭，長頭起點在肩胛骨盂上結節(jié)，短頭起點在喙突上，止點是橈骨粗隆。一般情況下，我們認為肱二頭肌的作用可以完成屈肘運動，但實際上肱二頭肌收縮的作用有三種：第一，可以使肩關節(jié)圍繞人體的冠狀軸做屈的運動；第二，可以使肘關節(jié)中的肱尺關節(jié)圍繞人體的的冠狀軸做屈的運動；第三，可以使肘關節(jié)中的橈尺關節(jié)圍繞人體的的垂直軸做旋內的運動。其中，第二種和第三種功能是肱二頭的主要作用，文章主要圍繞肱二頭肌收縮的第二種作用進行研究。

2 肱二頭肌力量“關節(jié)角效應”力學特點與教學反思

2.1 肱二頭肌力量“關節(jié)角效應”費力杠桿分析

在完成肘關節(jié)屈的運動過程中，參與收縮的主要肌肉有肱二頭肌、肱肌、肱橈肌和旋前圓肌，這些肌肉共同作用完成了肘關節(jié)屈的運動形式。為了使分析受力的簡單化，文章主要對肱二頭肌收縮力量和上臂(肱骨)、前臂(尺骨和橈骨)組成的肘關節(jié)骨杠桿夾角進行研究。研究發(fā)現(xiàn)：肱二頭肌在參與完成肘關節(jié)屈的運動時，與上臂、前臂組成了一個費力骨杠桿，由于肱二頭肌止點在橈骨粗隆上，距離鷹嘴非常近，動力矩小，所以形成費力杠桿。文章以100度、90度和60度的關節(jié)角度進行說明。

2.2 對《運動生理學》教材的教學反思

在我國師范類院校和綜合性大學的體育專業(yè)理論專業(yè)課教學中，《運動生理學》是必修教材，有的體育院系甚至開兩個學期的該課程。在目前使用的是高等教育出版社的鄧樹勛、王健主編的2015版《運動生理學》。該教材對肌肉力學的“關節(jié)角效應”的文字解釋并不多，也不盡詳細，只有在教材中P23肌肉收縮形式章節(jié)與P215力量素質章節(jié)提及到了這一知識點，沒有給出受力分析與詳細的計算推理過程，只是配合給出了一幅插圖，并且兩個章節(jié)對肱二頭肌“關節(jié)角效應”的肌肉最大力量結果是不一樣的，前面一章的肌肉力量最大值角度是115度到120度，而后一章給出的是100度，出現(xiàn)了前后矛盾的現(xiàn)象。上述問題是文章研究的主要問題，同時這一問題也讓學生理解“關節(jié)角效應”更加困難，也給《運動生理學》的教學帶來諸多不便。

為了弄清《運動生理學》教材這一問題出現(xiàn)前后矛盾的現(xiàn)象，筆者進行了教學反思，提出出現(xiàn)上述情況的原因可能會有以下方面：首先，在教學時要知道教材不是萬能的，沒有不錯的書，就連一些詞典、字典工具書也會出現(xiàn)錯誤，所以不要盲目迷信教材，出現(xiàn)矛盾在所難免；其次，肌肉力量的“關節(jié)角效應”的受力分析比較難，肘關節(jié)的夾角不是理想化的杠桿，是由骨杠桿組成，角度測量時非常困難，難免會出現(xiàn)誤差；第三，使肘關節(jié)屈伸的肌群比較復雜，肱肌、肱橈肌和旋前圓肌等其他肌肉參與會影響肱二頭肌的力量大小，從而影響了“關節(jié)角效應”最后的測量數(shù)值；第四，《運動生理學》教材中只給出了肱二頭肌力量“關節(jié)角效應”的最后數(shù)值，沒有給出分析原理、計算過程、實驗手段、測量方法等得出數(shù)據(jù)的方法?？傊谏鲜鏊伎?，筆者認為肌肉力量的“關節(jié)角效應”涉及杠桿原理、角度測量、實驗手段等方面的內容，是一個非復雜的肌肉力學問題，值得同行的學者、專家、教師和科研人員去研究。

3 “關節(jié)角效應”教學的對策與建議

3.1 讓學生認識肌肉力量“關節(jié)角效應”的重要性

有些體育專業(yè)的學生在學習肌肉力量的“關節(jié)角效應”時，認為對這一知識點是一個可有可無的環(huán)節(jié)，并沒有對“關節(jié)角效應”進行深入的學習與了解。其實，這一觀點是不正確的，肉力量的“關節(jié)角效應”與人體力量素質、不同關節(jié)構造與功能、原動肌和肌肉力量訓練以及體育專業(yè)后續(xù)課程《運動訓練學》《運動生物力學》的學習是非常有幫助的。作為一名專業(yè)體育理論教師，筆者認為學生應當對肌肉力量的“關節(jié)角效應”進行深入的學習，教師應當采用與不同教學方法與手段對這一問題進行講解與教學。

3.2 重視物理、生物等學科的理論基礎教學

《運動生理學》是我國大專院校體育專業(yè)的必修課程，因為涉及到生物、物理、化學和醫(yī)學等多門學科的知識，筆者認為也是最難掌握的一門課程，學生學習起來是非常吃力的。由于注重體育成績的提高，大部分體育教育專業(yè)學生的自然科學理論基礎差，這就給《運動生理學》的教學帶來了困難。為了讓學生徹底對肌肉力量的“關節(jié)角效應”進行理解與掌握，建議重視物理、生物理論基礎的教學，這樣才能從理論基礎上對學生學習肌肉力量的“關節(jié)角效應”提供幫助。

3.3 進行“關節(jié)角效應”的實驗研究

《運動生理學》是一門實驗科學，只進行理論教學是不夠的，在整個教學的過程中要進行教學實驗設計與教學模型設計。在肌肉力量的“關節(jié)角效應”教學時，教師可以采用杠桿原理對教學內容進行設計。主要用到的教學針器材有測力架、電子能力計、滑輪、砝碼、游標萬能角度尺等。

3.4 將肌電圖引入到“關節(jié)角效應”的教學中

結束語

肌電圖(EMS)是將肌肉興奮時的電變化經過引導、放大和記錄所得到的電壓變化圖形的過程，肌電圖在肌肉力量測定和臨床醫(yī)學中得到廣泛的應用。筆者建議在有條件師范和綜合性大學的體育院系中，可以將肌電圖應用到肌肉力量的“關節(jié)角效應”的教學中來，通過對不同角度時肌電信號的強弱的收集得出肱二頭肌“關節(jié)角效應”數(shù)值的大小。

由于肌肉力量的“關節(jié)角效應”涉及影響因素較多，存在測量誤差大、動態(tài)變化等特點，所以肌肉力量的“關節(jié)角效應”是《運動生理學》教材中較難理解與掌握的一個知識點。文章從肘關節(jié)構造、理想化骨杠桿受力分析和教材數(shù)據(jù)對“關節(jié)角效應”進行了教學反思，不足之處就是沒有給出肱二頭肌“關節(jié)角效應”受力與相對應角度確切的數(shù)值。