生物力學研究方向范文
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篇1
關鍵詞：物理教學；生活物理現象；教學方法
隨著教學改革的不斷深入，高中物理課堂教學逐漸走上改革的道路，教學方法逐漸發生了質的變化，更加注重聯系生活實際的有效教學。主要是因為物理現象來源于現實生活，與其有著某種緊密的聯系。教師要多角度實現現實生活與物理教學的有機融合，圍繞教材內容，根據學生各方面的特點，優化課堂教學方法，不斷強化學生的物理學習效果，使其積極、主動地參與到課堂教學中。以此促使新時期高中物理教學更好地踐行素質教育提出的客觀要求，提高課堂教學的有效性。其有效性主要表現在以下三個方面：
一、有利于激發學生學習物理的興趣
就高中物理教材而言，其中很多物理現象都來自現實生活。在生活中物理現象的作用下，能夠把物理教材中抽象、難懂的物理知識轉化為現實生活中易于理解的相關物理現象，引導學生觀察生活中的物理現象，激發他們學習新課題的興趣，激發他們的求知欲望、探索欲望，掌握科學的學習方法。為此，在課堂教學中，教師要圍繞章節內容，創設良好的教學情境，積極引導學生發現自己身邊的物理現象，根據學生對新知識點的掌握情況，合理安排一些課后作業。以“彈力”為例，在學習該章節知識后，教師可以讓學生課后去尋找生活中和“彈力”相關的物理現象，并在下節物理課堂上，分享給班上的其他同學，不斷增加物理課堂教學的趣味性、生動性。此外，在講解物理現象成因的時候，教師也可以借助生活中相關的物理現象，使其和物理課堂有機融合，并向學生演示物理現象的全過程，并借助多媒體向學生解釋該物體的現象，強化學生對章節知識的印象，準確把握物理現象與現實生活之間的聯系。需要注意的是：在上課之前，教師要讓學生準備好新課題學習需要的物理素材，并積極引導學生參與到該物理現象演示的全過程中。
二、有利于培養學生抓住生活現象并聯系物理科學知識
在生活中物理現象的作用下，學生能夠逐漸意識到物理學科和日常生活緊密相連，學會利用已學的物質知識去解釋生活中遇到的物理現象，把知識學“活”，并內化為自己的知識。為此，在高中物理教學中，教師要注重理論與實踐的緊密聯系，為學生創造生活化的教學情境，使其逐漸意識到學習物理學科的重要性。就“生活化教育”而言，即生活中有物理，物理課堂教學中也有生活的影子。在課堂教學中，教師要根據學生已掌握的理論知識，他們的興趣愛好、個性特征等，選取他們熟悉而感興趣的素材，以此為切入點，引出新課題。以“自由落體運動”為例，學生必須正確理解加速度、重力之間的關系。對于這方面，有著這樣的生活常識：如果鐵塊和羽毛從相同高度落下，鐵塊會比羽毛先著地。針對這一現象，教師可以引導學生進一步思考，利用已學知識分析鐵塊先著地的原因。還可以根據該問題，進一步創設相關的問題情境，比如，如果是鐵釘和小棉球從同一高度落下，還會是鐵釘先著地嗎？借助生活中的教育資源，合理設置問題情境，能夠迅速激發學生學習的興趣，迅速融入新課題的學習中，思考相關的問題。
三、有利于培養學生的實踐素養，進而固化為物理思維
在物理課堂教學中，生活中各種物理現象的應用是非常重要的，在驗證生活中物理現象的同時，也能幫助學生了解物理學科和現實生活之間的聯系，幫助他們逐漸養成良好的學習習慣，培養他們的實踐素養與物理思維。由于長期受應試教育的影響，我國高中生大都不具備較強的發現、探究物理現象的能力，不具備物理思維、發散思維。針對這方面，教師要巧妙地引出生活中的各種物理現象，積極引導學生探討，培養他們分析、解決問題的能力。以“彈力”為例，在該章節教學中，教師可以把生活中孩子玩耍的皮球作為素材，巧妙地引出新課題，向學生講解“彈力”的定義。在學生留下直觀印象后，教師要進一步引導學生展開討論，利用生活中常見的道具演示相關的實驗，進一步探討彈力有著怎樣的性質。在此過程中，教師還可以合理劃分學習小組，引導他們積極討論，通過親自操作，解決教師提出的相關問題，不斷開拓學生的創新思維，提高他們自主研究的能力，為他們的科學素養提供有力的保障。
總而言之，在高中物理課堂教學中，實現生活現象、課堂教學的有機融合至關重要，能夠在一定程度上優化傳統教學模式，把課堂還給學生，使其成為整個課堂教學的中心，積極、主動地參與到課堂教學中，注重理論與實踐的緊密聯系，以生活現象為切入點，積極引導學生觀察生活，并運用所學的知識點去解釋生活中的物理現象，打破思維定式，培養他們的發散思維、理性思維，不斷提高其實踐能力，為進入更高階段的學習做好鋪墊。
參考文獻：
篇2
關鍵詞： 運動生物力學；骨質疏松癥；干預時間
中圖分類號： G 804.6 文章編號：1009783X(2012)03028405 文獻標志碼： A
收稿日期：20100722
作者簡介：劉建宇(1978—)，男，湖南岳陽人，碩士，講師，研究方向為運動醫學；劉黎明1955—)，男，重慶人，教授，研究方向為體育教育。
作者單位：重慶三峽學院體育學院，重慶 404000
School of Physical Education,Chongqing Three Gorges University,Chongqing 404000,China. 絕經后骨質疏松癥是一種臨床上常見的難治性疾病，目前，藥物治療由于價格較昂貴,治療周期長而副作用多,使用有一定限制[1]。探索安全、方便、經濟的治療方式一直是醫學界的一大課題，選用非藥物手段預防或延緩骨質丟失越來越受到重視。本實驗通過運動干預的方法，觀察運動去勢大鼠骨質疏松癥椎體生物力學性能的影響，驗證運動防治原發性骨質疏松癥的療效，并進一步探討其機理。
1 材料與方法
1.1 實驗藥物
己烯雌酚片：上海信誼藥業有限公司生產，批號：030401。
1.2 實驗動物
四川大學實驗動物中心提供，共96只3月齡，體重（240±20）g的雌性SD大鼠。
1.3 造模方法
將96只大鼠按體重隨機分為A、B 2組，其中A組24只為假手術組（Sham組），B組72只為造模組。各組大鼠均以1%的硫賁妥鈉溶液按2.4 mL/kg腹腔注射麻醉。B組大鼠切除雙側卵巢，A組大鼠僅切除卵巢附近一小部分脂肪。術后均給予0.5%碘伏傷口外擦，肌肉注射青霉素鈉25萬單位/（只/d），連用3 d，以防感染。
1.4 分組
術后1周，將B組72只大鼠按體重隨機分為模型組(Model組)、己烯雌酚組(DES組)和運動組(EX組)，每組24只。所有大鼠自由進食、飲水，進食標準飼料由四川大學實驗動物中心提供。
1.5 干預措施
己烯雌酚組大鼠每日1次灌胃，按22.5 μg/（kgd）的量給藥，質量濃度為2.25 μg/mL，其余各組按體重灌服等量生理鹽水。假手術組和模型組僅灌服生理鹽水。運動組運動方式參照Bedford[2]的動物負荷標準，運動組大鼠術后第7日起在小動物跑臺上開始訓練，采取中等強度，即大鼠起始跑速12 m/min，持續時間20 min，隔日增加強度3 m/min，持續時間增加10 min，第2周起跑速達20 m/min，持續60 min將跑臺傾斜10°，維持此強度，5 d/w，每天運動分早晚2次。休息日各組照常灌藥(水)。
1.6 樣品收集及處理
采用不同方式干預各組大鼠后，分別于第8周末、12周末和16周末應用股動脈放血方法隨機處死每組大鼠8只，完整取出各組大鼠L3椎體。剪除椎體上下椎間盤、棘突及附件，并用細砂紙打磨成上下平面平行且與縱軸垂直的三棱柱，高度約為60 mm。各標本在制取過程中均用生理鹽水紗布包裹。將處理過的骨標本置于-20℃冰箱保存，測試前夜取出解凍。
1.7 觀察指標
椎體生物力學測試：椎體壓縮試驗，將椎體置于Instron萬能材料試驗機(四川大學高分子材料國家重點實驗室提供，美國Instron Co.生產)上，取加載速度1 mm/min進行測試，記錄其載荷變形曲線與應力應變曲線；椎體結構力學參數由載荷變形曲線獲得，材料力學參數由應力應變曲線獲得。
1.8 數據處理
2 實驗結果
2.1 第8周各組生物力學參數
2.1.1 第8周各組椎體結構力學參數
2.1.2 第8周各組椎體材料力學參數
3 討論
應用骨量、骨礦密度及骨質含量（骨礦物質和有機質）的變化來診斷骨質疏松癥、評價藥物療效曾被大量采用，并得到了較廣泛的公認；但這些指標僅是從“量”的角度描述了骨質的丟失，還不能準確反映骨內在性能的變化，必然存在一定偏差[34]。骨質量則是從“質”的角度對骨骼性能進行描述，它是骨的成分、構筑狀態及細微結構的綜合性概括[56]；因此，對骨質疏松性癥防治和機理研究，必須更加重視骨質疏松骨生物力學變化的影響，本實驗即選用骨生物力學性能，如此評價防治骨質疏松癥效果更準確，更有說服力。
3.1 雌激素改善椎體生物力學性能的效果
雌激素替代療法是臨床上防治絕經后骨質疏松的主要方法之一，雌激素可抑制骨質疏松的骨轉換率[7]，本實驗中，各時間段己烯雌酚組大鼠生物力學性能較模型組均有顯著變化(P
3.2 運動改善椎體生物力學性能及防治骨質疏松癥的效果
運動作為預防骨質疏松的一種手段，在實驗及臨床研究中已經越來越受到一些學者重視。大量研究證明中等強度的運動有利于骨量、骨強度及骨生物力學性能的提高[811]。本實驗結果表明，與假手術組相比，各時間段模型組大鼠椎體結構力學參數明顯變化(P
3.3 運動時長對改善椎體生物力學性能的影響
目前，運動時間長短對改善骨質疏松骨生物力學性能的相關報道未查閱到。本實驗結果中，隨著運動干預時間的延長，運動組多數參數數值上逐漸接近己烯雌酚組，有些參數甚至數值上超過，如破斷載荷和破斷強度，可部分說明隨著運動干預時間的延長，運動對大鼠椎體生物力學性能的影響不斷明顯，逐漸接近，甚至超過雌激素干預的影響。分析表7和表8可以得出，從第8周到第12周，大鼠椎體結構力學參數和材料力學參數多數數值上有下降趨勢，但第16周相比第12周，部分參數數值出現逆轉，甚至高于第8周，說明隨著時間的延長，去卵巢大鼠椎體的生物力學性能逐漸降低，但隨著運動干預時間的延長，大鼠椎體生物力學性能逐漸增強。雖然并無統計學意義，但已經表現出運動對大鼠椎體生物力學性能與時間呈相關關系的趨勢，這也為進一步研究運動干預時間的確定提供了方向。
4 結論
1)合理的運動干預能有效抑制去卵巢大鼠椎體生物力學性能下降，減少骨質丟失，減緩骨質量的降低速度。
2)隨運動防治骨質疏松癥干預時間延長，效果提升，實驗結果雖無統計學意義；但明顯呈現改善趨勢，可能與時長不夠有關，有待進一步研究。
3)運動是防治骨質疏松癥非藥物療法的重要手段，優勢明顯，可作為臨床防治骨質疏松癥的選擇。
參考文獻：
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篇3
關鍵詞：跳馬；落地穩定性；計算機仿真；速度
中圖分類號： 文獻標識碼： A 文章編號：
Simulation Research on Effect of Landing Velocity and Angle on the Landing Stability of Horse-vaulting
WU Chengliang， XIANG Jiajun， XU Bo， LI Xuhong， XIAO Xiaofei， LIU Jianyu， LIU Zheng， SHI Donglin
Abstract： Objective： To make modeling and simulation experiment researches on landing movements in horse-vaulting of two high-level gymnasts around the world， to explore the relation between landing velocity & angle and landing stability of vault from the perspectives of landing velocity & angle， and to provide scientific basis for landing stability of horse-vaulting. Methods： Firstly， 3D motion analysis is made for the vaulting movement of “Movement-round-off with 1/2 Twist and Forward Handspring and Salto Stretched with 1/2 Twist” completed by the two gymnasts. Then a model of 19 segments of human body is developed by adopting MSC.ADAMS /LifeMod software. The vaulting apparatus， including the jump platform （horse） and a landing mat are all established in the MSC. ADAMS/ LifeMod software. The model is endowed with 3D motion coordinates of human body. Later， the influence of horizontal velocity and human body gesture angle on landing stability at the moment when the simulation model fell to the ground is observed by changing horizontal velocity and vertical velocity of pushing the mode off the jump platform （horse）. Results： When horizontal velocity of pushing the mode off the horse is increased， the horizontal velocity of landing increases correspondingly and the human body gesture angle increases at first and then decreases. When vertical velocity of pushing the mode off the horse is increased， the horizontal velocity of landing do not increase and the change of human body gesture angle do not present any rule. When horizontal velocity and vertical velocity of pushing the mode off the horse are increased at the same time， both horizontal velocity of landing and the human body gesture angle increase correspondingly. Conclusions： If horizontal velocity of the gravity center of human body when pushed off the horse is not reduced and its vertical velocity is increased， the human body will have more time and space to complete the second vault. The body has to stretch to some extent before landing， so as to reduce angular velocity of landing and enhance landing stability.
Key words： horse-vaulting； landing stability； computer simulation； velocity
收稿日期：2014-12-22
基金項目： 國家自然科學基金（10972062）；國家體育總局科教司項目（2014B036）；重慶三峽學院青年基金項目（14QN16）
作者簡介：吳成亮（1984-），男，湖北人，碩士，講師，研究方向為運動生物力學；向家?。?965-），男，重慶人，本科，教授，研究方向為體育專業教育；徐波 （1965- ），男， 四川樂山人，博士，教授，研究方向學校體育。
作者單位： 1.重慶三峽學院，重慶 404100；2.浙江體育科學研究所，浙江杭州 310004；3.山東工商學院，山東煙臺 264005；4.河北體育科學研究所，河北石家莊 050011
1. Chongqing Three Gorges University， Chongqing 404100， China； 2. Zhejiang Institute of Sport Science， Hangzhou， Zhejiang 310004， China； 3.Shandong Institute of Business and Technology， Yantai， Shandong 264005， China； 4. Shijiazhuang Institute of Sport Science， Shijiazhuang， Hebei 050011， China.
體操是我國的優勢項目，但從倫敦奧運會和近幾屆世錦賽成績來看，這個優勢在逐漸縮小，與世界強隊的差距正在擴大。體操落地技術是影響比賽成績的關鍵因素，它不同于其他項目（如跳高、跳遠） 的落地動作，它要求落地站穩不動。國際體聯會（FIG）在2009年體操落地的評分規則中規定[1]，落地時腳移動一步將導致0.1～0.5的扣分；落地摔倒直接扣1分，而且還存在難度分認定不全風險。在當今的重大國際比賽中，運動員落地能否站穩不動，已成為能否奪冠和取得好成績的決定性因素之一。跳馬落地難度較大，也具有典型性，因此，研究跳馬落地穩定性是體育科學工作者們關注的熱點問題，并受到廣大教練員和運動員的重視。跳馬一般由8個動作階段組成，包括助跑、趨步、踺子、踺子踏跳、第一騰空、推馬、第二騰空和落地[2]。如今跳馬不斷地朝多軸的復合翻轉方向發展，這無疑加大了落地穩定性的難度。黃強等[3]對27屆奧運會我國男子體操選手落地穩定性進行統計與分析，結果表明落地動作完成較差，落地穩定的僅占43.19%。北京奧運會女子跳馬落地穩定性也不樂觀，在決賽16次試跳中，無一人能站穩，大部分選手落地會有一小步或中步移動，有4名運動員落地失敗?？梢?，跳馬落地穩定與否成為制約跳馬成績的關鍵因素。
目前，對跳馬落地穩定性影響的研究主要集中在跳馬落地技術與落地方式、肌肉組織的剛度和力量、心理調控能力等。嚴波濤等[4]對30人次的跳馬落地進行分析，建立跳馬落地的運動方程，指出落地的穩定性需要高質量的空中動作，旋翻轉體周數盡量提前完成，留有充足的空間和時間展體收臂準備著地。姚吉慶[5]對體操跳馬落地技術穩定性中分析指出，第二騰空階段技術好壞直接影響著落地技術的穩定性；良好的空間、時間知覺和訓練比賽中情緒變化也會影響到落地技術的穩定性。楊繼美等[6]對體操運動員進行核心力量訓練，提高其落地的穩定性。李旭鴻等[7]從人體肌肉骨骼系統具有緩沖減震的功能、落地墊的剛度和阻尼探討落地的穩定性及下肢損傷風險。魏書濤[8]從人體下肢剛度及落地高度據探討了落地緩沖特征。Hsiang等[9]研究認為有效地控制股四頭肌和小腿肌可以提高落地的穩定性。Khaleghi等[10]對15名健康人進行起跳-落地研究，發現股四頭肌的峰值力矩對落地穩定性影響最大。Pedro等[11]對6種落地墊進行研究，發現墊子的力學特性對人體落地穩定性影響較大。這其中大多數研究是運用生物力學原理對落地穩定性進行定性分析，鮮有實驗數據作為支撐，且推理過程往往較為繁瑣。所以本文在不考慮其它因素的提前下，旨在通過計算機建模與仿真技術，從速度和角度2個方面來分析跳馬落地的穩定性。
1研究對象與方法
1.1研究對象
程某，中國體操跳馬前世界冠軍，1988年出生，身高1.52 m，體重41 kg。
洪某，朝鮮體操跳馬前奧運冠軍，1986年出生，身高1.54 m，體重42 kg。
1.2研究方法
1.2.1三維運動學分析
對程某和洪某完成的“踺子轉體180°前手翻接直體前空翻轉體180°”跳馬動作，進行三維運動學分析。使用Troubleshooter高速攝像機拍攝，2臺攝像機同在跑道一側，夾角約70°，拍攝頻率為250幀/s。采用SIMI Motion軟件進行解析，獲得人體運動軌跡坐標、速度等運動學數據。
1.2.2計算機仿真技術
基于MSC.ADAMS/ LifeMod運動仿真軟件，輸入受試對象的性別、年齡、身高和體重等人體形態參數，根據人體模型數據庫 GEBOD（Generator of Body Data）中的回歸方程計算得到環節長度、圍度和人體慣性參數等，建立19環節的人體模型，各環節之間由不同自由度的鉸鏈連接，共有52個自由度 [12]。在此人體模型基礎上，對各環節的關節鉸鏈賦予約束，并調整人體模型的初始姿態，使它更接近實際的運動狀態；然后進行平衡分析，即將運動學解析得到的2人跳馬動作中人體各個關節的三維坐標賦予三維人體模型，其目的是為了使人體模型的關節中心和實際人體關節運動坐標點相匹配。再按國標[13]建立（GB/T 23124-2008）跳馬的落地環境，即與人體相接觸的體操落地墊，并完成與人體模型的接觸。通過逆向動力學分析，記錄人體運動軌跡和各個關節力及力矩，再進行正向動力學分析，在關節力及力矩的驅動下，實現跳馬運動員落地過程中的人體運動仿真。最后將人在推離馬瞬間，身體重心的水平速度（Vx）和垂直速度（Vy）作為輸入條件變量，改變該變量值，以100%、105%及110%人體重心水平速度（Vx）和垂直速度（Vy）組合輸入，進行仿真實驗，如圖 1所示。
計算機仿真軟件MSC.ADAMS/ LifeMod基于帶乘子的拉格朗日方程，并根據人體模型最終建立如下方程[14]：
其中，M為廣義質量矩陣，Q為廣義外力矩陣，r，p為廣義位移矩陣，Γ為廣義角動量矩陣。最后需要輸出的仿真實驗結果為：落地瞬間人體的姿態角和人體重心的水平速度，如圖2所示。
2 結果
表1為在推離馬時將人體重心的水平速度（Vx）和垂直速度（Vy）作為變量輸入仿真模型，通過計算機仿真實驗后，得到落地瞬間人體的姿態角和人體重心的水平速度。從表1可以看出，當只增加推離馬的水平速度（Vx）時，落地時的水平速度也相應增加，但是人體落地姿態角是先增加后下降的。當只增加推離馬的垂直速度（Vy）時，落地時的水平速度沒有增加，人體落地姿態角變化暫不顯示規律性。當推離馬的水平速度（Vx）和垂直速度（Vy）同時增加時，落地時的水平速度和人體落地姿態角都相應增加了。
圖3程某推離馬時重心不同垂直速度，人體盆骨中心高度-時間變化曲線（左），身體水平位移及第二騰空時間（右）
如圖3所示，僅改變程某推離馬時身體重心垂直速度，左圖的實線表示該動作的實際速度（2.64 m/s，高速攝影解析得到的速度在這里稱為實際速度），虛線“- -”表示105%實際速度（2.80 m/s），隔點虛線“-?-”表示110%的實際速度（2.94 m/s）；右圖黑色方塊和斜線方塊分別代表在這3種重心垂直速度下第二騰空所用時間和人體重心水平位移，3條曲線可以明顯地看到程某第二騰空階段盆骨中心的高度隨時間的變化情況，身體重心垂直速度越大，人體盆骨中心越高；從柱形圖來看，身體重心垂直速度的增加，也帶來人體的水平位移和第二騰空所用時間的增加。
圖4程某推離馬時重心不同水平速度，人體盆骨中心高度-時間變化曲線（左），身體水平位移及第二騰空時間（右）
如圖4所示，僅改變程某推離馬時身體重心水平速度，左圖實線表示該動作的實際速度（3.17 m/s），虛線表示105%的實際速度（3.33 m/s）；右圖黑色方塊和斜線方塊分別代表在這2種重心水平速度下第二騰空所用時間和人體重心水平位移。從曲線圖可以看到，2條實線和虛線完全重合，看起來只有一條曲線，所以，身體重心水平速度的改變，對于骨盆中心高度沒有變化。從柱形圖上看，當身體重心水平速度增加了，人體的水平位移也會增加，但第二騰空所用時間沒有增加。圖5為程某（左）和洪某（右）跳馬第二騰空及落地動作仿真圖。
3分析與討論
體操技術發展迅速，跳馬空中動作越來越驚險、復雜，它既要表現出“高飄”，又要表現出舒展大方，最后落地要穩定，給人以美的享受。跳馬落地瞬間，通常是決定成敗的關鍵。隨著跳馬難度增加，落地的穩定性相對下降，如果不注意落地中的技術問題，還容易造成關節損傷，尤其是膝、踝關節[15]。人體運動的計算機仿真是運動生物力學理論方法中較高層次的研究內容[16]，它可以實現人體運動的計算機仿真實驗及結果的可視化[17]，為揭示運動技術特點提供直觀的素材，為教練員指導跳馬訓練提供科學的理論依據。
3.1跳馬落地技術分析
落地技術是指跳馬動作技術環節中，從腳接觸體操落地墊，再經過緩沖到身體起立站穩階段的技術[18]。落地技術穩定性實際上是指運動員根據不同的下法動作充分調整身體姿勢，抵消傾倒力矩能力的穩定性。落地技術它包括相互聯系的2個階段：準備階段、落地緩沖階段。
準備階段中，人體在空中完成各種動作難度后，兩腳在還未觸墊前，身體處于準備落地姿態。這一階段對落地的穩定性有直接影響，跳馬第二騰空動作一般以繞人體橫軸較多。根據轉動慣量原理：I=MR2 （其中M為人體的質量，R為人體的回轉半徑）。M不變，I與R2成正比，即R增大到原來的2倍，I就增大到原來的4倍。此外，I與角速度ω成反比（人在騰空之后，只受重力作用，根據動量矩守恒：Iω=常量），所以當R增大時，I隨增大，而ω減小，即當人體轉動的半徑增大時，其轉動速度相應減小。因此，在人體完成空翻動作后，身體要做一定的伸展，以減小落地時的角速度，增加落地的穩定性。另外，這樣做同時增加肌肉的初長度，使落地時肌肉發揮更大的力量，有助于落地站穩。
落地緩沖階段，此階段又包括一個較短的沖擊階段和一個較長的平衡穩定階段[19] 。在沖擊階段，腳-落地墊間存在較大的地面反作用力（GRF），其峰值隨著推離馬高度（第二騰空高度）增加而增大，大約是運動員自身體重（BW）的8～14倍，而在較長的平衡穩定階段，其GRF 約為1BW[20]。落地緩沖技術是穩定的關鍵，其生物力學特點是落地瞬間的水平分力及翻轉力矩，通過合理緩沖使之消失，垂直分力逐漸趨近體重，即人體所受的合外力、合外力矩為零。在緩沖制動過程中，動力矩M主動）必須始終大于破壞平衡的傾倒力矩M傾倒。當制動結束時M主動=M傾倒，此時人體站立不動。所以人體受到的合外力、合外力矩為零，是站穩不動的必要和充分的條件。沖擊階段雙腿肌肉用力特點是由積極主動的退讓性工作過渡到克制性工作；落地方式由腳尖落地過渡到全腳掌，原因在于足尖落地時足弓等部位較好的變形和緩沖、踝關節處肌肉的預激活等大大降低了腳跟的負荷[11]。雙臂需要適度擺動，以保持平衡。
3.2跳馬計算機仿真模型的落地速度及角度分析
跳馬從推離馬之后，人體重心運行的軌跡基本上是一個曲率不同的拋物線，而重心的速度無論從數值大小和方向都時刻在變化，到接觸地面的瞬間達到最大值。落地的垂直速度與第二騰空高度有關，對落地發生傾倒的影響不大。落地的水平速度對落地穩定性影響較大，較高或較低的落地水平速度，落地時有可能向前或向后傾倒。在分析跳馬落地時，人體與體操墊接觸符合動量定理：
F=M（Vt-V0）/t
其中F為沖力（即地面給人體作用力的合力），M為人體質量，Vt為瞬時末速度，V0為瞬時初速度，t為人體接觸地面緩沖時間。人體質量M一般短時間內不會改變，人體接觸地面緩沖時間t越長，F會越小，落地會越穩定，但t與落地高度、動作控制、下肢神經肌內的控制和協調能力、肌肉組織的剛度和力量、落地方式和落地墊的力學特性等因素都有關[18]，相互關系較為復雜，不作詳細討論。本文假定t不變，只探討落地的速度和角度對跳馬落地穩定性的影響。落地瞬時末速度Vt 一般為零，所以當落地瞬時初速度V0越大時，F越大，人要落地站穩越難。落地垂直速度是由落地高度決定的，落地高度越高，第二騰空的時間越長，運動員有足夠的時間完成翻騰和/或轉體動作，這就越有利于跳馬動作的完成，所以不應該以犧牲落地垂直速度為代價，影響落地高度。因此，減小落地時的水平速度，是增加落地穩定性的很好選擇。但是過小的水平速度，可能引起落地階段的遠度不足，造成完成分（E分）被扣[1]。所以，在跳馬的計算機仿真實驗中，為了不影響落地穩定性，在不減小落地水平速度的情況下，應增加推離馬的垂直速度，來增加第二騰空高度，這有利于跳馬動作的完成。
本研究通過計算機仿真實驗，只增加推離馬的垂直速度，對于落地姿態角影響不大，在53～76°內呈不規則變化（見表1）。只增加推離馬的水平速度時，落地姿態角先增加后減小，姿態角的減小是為了降低水平速度的增加對落地穩定性的影響。設人體落地時主矢和主矩不為零，主矢量與地面有夾角為 （如圖2所示），則相對A點產生動量矩MA，其大小MA=mvrsin（θ- ）（順時針方向），其中v為O點瞬間線速度（以A為支點，OA為半徑r的轉動）；重力相對A點產生重力矩M重=mgrcosθ（逆時針方向）。當MA=M重，人體落地站立不動，這是理想結果。當MA>M重或MA
若MA=M重，即mvrsin（θ- ）=mgrcosθ，
那么
在不考慮跳馬落地失敗的情況，由表1可知，人體落地姿態角θ范圍在53°～76°，為銳角，又因為 ≤θ，則
假設當角 =0，即v正好等于人體落地水平速度，則
所以， v=g*cotθ
假設當 =90 °， v為人體落地垂直速度，此時落地無水平速度，落地的穩定性更多與人體落地緩沖能力有關。
通常情況下，運動員跳馬落地是既有水平速度又有垂直速度。人體垂直速度給落地帶來的不穩定因素更多與運動員的緩沖能力有關，本文不做討論。而對于跳馬中人體落地水平速度與落地姿態角應更多的考慮v=g*cotθ的函數關系，通過計算機仿真獲知，人體落地姿態角θ范圍在53°～76°，函數在該區間為減函數。所以，人體水平速度與落地姿態角應該呈負相關，即當水平速度增加時，落地姿態角必須減小才能滿足落地的穩定性。但是落地姿態角減少，將使人在落地時控制平衡的難度增大，使落地穩定的風險增加。當推離馬的水平速度和垂直速度同時增加時，落地姿態角和水平速度都會增加，MA將進一步增加，人體向后傾倒趨勢增加，造成落地穩定的難度更大。
本文還對計算機仿真實驗結果，進行了理論驗證。根據拋物線運動原理，跳馬第二騰空到落地過程，屬于落地點在拋出點下的拋物線運動。設 為推離馬瞬間身體重心速度， 為 與水平夾角，則有，推離馬瞬間身體重心水平速度：Vx= ，垂直速度：Vy= 。
所以，⑤、⑦式分別說明在拋物線運動中，物體飛行時間和高度由初速度的垂直分量決定，而不受初速度水平分量的影響（不計空氣阻力）。如圖3所示，身體重心的垂直速度增加了，第二騰空高度和所用時間都會增加，有更多的時間和空間完成第二騰空動作，提高伸展身體，增加落地的穩定性。而在圖4中，只改變了身體重心的水平速度，垂直速度沒有改變，所以第二騰空高度和所用時間都沒有發生改變，而落地的水平距離增加，這樣就增加了落地穩定的難度。以上采用計算機仿真實驗所得出的仿真結果，與拋物線運動原理相吻合，這就從拋物線運動原理對本研究中計算機仿真實驗結果進行了理論驗證。
4結論
本文利用高速攝影這一運動生物力學較為成熟的技術手段，獲得人體運動三維坐標，再基于MSC.ADAMS/LifeMod多體動力學仿真軟件，對跳馬落地進行仿真實驗。以跳馬推離馬時的水平速度和垂直速度作為變量，獲得不同條件下的落地水平速度和落地姿態角，并分析它們對落地穩定性的影響。結果表明：在跳馬落地的最佳策略為，在保持推離馬時人體重心水平速度不減小的情況下，增加其垂直速度，能產生更多的時間和空間完成第二騰空動作，并為落地作積極準備；而在即將落地前，身體要做一定的伸展，以減小落地時的角速度，增大落地時的轉動慣量，從而增加落地的穩定性。
誠然，本研究僅從落地速度和角度來評判落地穩定性，不可避免地存在一些局限性。本文將人體簡化為多剛體模型，忽略了肌肉和軟組織對運動的影響，本身會帶來一定誤差。盡管如此，但我們可以通過模型評估出很難在人體上測量的結果，從而確定最佳的運動模式。今后的研究方向需要將模型的效度不斷提高，將肌肉和軟組織引入。綜上所述，計算機仿真技術也必將在運動訓練指導及運動損傷預防上擁有廣泛的應用前景。
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主要欄目
刊中辟有體育管理學、體育信息學、體育社會學、體育美學、體質研究、運動訓練學、運動醫學、運動心理學、運動生物力學、體育統計學、學校體育和全民健身等欄目。
投稿要求
1.文稿務求論點明確，論據可靠，數據準確，文字精煉，字數在4500字以上；
2.摘要的字數要求在200字左右，要中英文對應。內容包含研究的目的、方法、結果和結論，詳情參見“文摘編寫規則GB 6447—86”；
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4．來稿如獲某種研究基金資助，請列出項目名稱及編號；
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北京工業大學2015年碩士研究生擬招生學科目錄
院（所）、學科代碼、名稱 學科方向 招生人數 考試科目 備注 001 機械工程與應用電子技術學院 223 0801 力學 _ 01動力學與控制 _ 02固體力學 _ 03流體力學 _ 04工程力學 27 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④811理論力學或812材料力學I 080200 機械工程 _ 01數字化設計與制造技術 _ 02精密數控加工與自動化裝備 _ 03現代焊接技術與自動化裝備 _ 04機電系統控制及自動化 _ 05機構及機器人系統分析與控制 _ 06機械及微機電系統結構設計 78 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④811理論力學或812材料力學I或813電工學 0804 儀器科學與技術 _ 01精密測試技術與儀器 _ 02現代測控技術及方法 _ 03計算機測試與控制技術 _ 04智能儀器與虛擬儀器技術 23 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④803電子技術I或812材料力學I或813電工學 085201 機械工程（專業學位） _01數字化設計與制造及裝備 _02現代機械系統設計 _03機電液一體化設計與制造 _04現代測控技術與儀器 _05高端裝備強度與動態分析 95 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④809工程力學或813電工學 002 電子信息與控制工程學院 232 0809 電子科學與技術 _ 01信號處理與電路 _ 02數字多媒體信息技術 _ 03信息光電子學與光通信 _ 04超大規模集成電路設計與系統集成 _ 05電子器件、射頻和功率集成電路及可靠性 58 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④822信號與系統或823半導體物理 1、01-02方向選822； 2、03-05方向選823。 0810 信息與通信工程 _ 01語音與音頻信號處理 _ 02多媒體通信技術 _ 03信號處理理論與通信技術 _ 04圖像與視頻信號處理 30 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④822信號與系統 0811 控制科學與工程 _ 01自動控制理論及其應用 _ 02測控技術與自動化系統 _ 03智能系統與智能信息處理 _ 04信息融合與自主導航 _ 05計算機控制技術及其應用 63 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④821自動控制原理 085208 電子與通信工程（專業學位） _ 01信號與信息處理及其應用技術 _ 02圖像處理與模式識別技術 _ 03多媒體通信技術 _ 04無線通信技術 _ 05嵌入式系統技術 35 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④822信號與系統 085210 控制工程（專業學位） _ 01工業過程的建模、控制與優化 _ 02系統工程（系統優化與決策） _ 03信息管理系統 _04生產過程綜合自動化 _ 05智能控制與智能系統 30 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④821自動控制原理 085209 集成電路工程（專業學位） _ 01集成電路設計 _02集成電路制備工藝及相關技術研究 _03微電子器件檢測與可靠性評價技術 16 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④823半導體物理 004 建筑工程學院 246 0814 土木工程 _01工程抗震減震與城市綜合防災減災理論、方法和技術 _02結構新體系與高性能材料 _03結構全壽命設計、健康監測與可持續發展 _04巖土與地下工程安全風險分析、評價方法和技術 _05工程施工技術與風險管理 _06水環境恢復工程及水質處理保障技術 _07建筑環境控制及能源利用技術 119 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③301數學一 ④841結構力學 或833土力學與地基基礎 或843鋼筋混凝土結構 或 845水分析化學與水力學；或846傳熱學Ⅰ或867流體力學Ⅱ 1、土木工程（含工民建、道橋等）或相近專業考生報考方向可選01～05，考試科目可選841或833或843； 2、給排水或相近專業考生報考方向可選06，考試科目可選845； 3、暖通或相近專業考生報考方向可選07，考試科目應選846或867。 0823 交通運輸工程 _ 01道路與鐵道工程 _ 02交通運輸規劃與管理 _ 03交通信息工程及控制 4 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息與控制 1、01方向選848； 2、02-03方向選849或832。 0815 水利工程 _ 01水文學及水資源 _ 02水力學及河流動力學 _ 03水工結構工程 _ 04水利水電工程 _ 05港口、海岸及近海工程 10 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③301數學一 ④841結構力學或844水力學Ⅱ 085213 建筑與土木工程（專業學位） _01工程抗震減震與城市綜合防災減災理論、方法和技術 _02結構新體系與高性能材料 _03結構全壽命設計、健康監測與可持續發展 _04巖土與地下工程安全風險分析、評價方法和技術 _05工程施工技術與風險管理 _06工程項目管理及信息化 _07水環境恢復工程及水質處理保障技術 _08建筑環境與能源利用技術 100 ①101思想政治理論 ②204英語二或203日語 ③302數學二 ④841結構力學或833土力學與地基基礎或845水分析化學與水力學 或846傳熱學Ⅰ或867流體力學Ⅱ 1、土木工程（含工民建、道橋等）或相近專業考生報考方向可選01～06，考試科目可選841或833或843； 2、給排水或相近專業考生報考方向可選07，考試科目可選845； 3、暖通或相近專業考生報考方向可選08，考試科目應選846或867。 085222 交通運輸工程（專業學位） _01道路交通安全理論與道路工程技術 _02交通規劃與交通控制理論及方法 _03智能交通、仿真與可持續發展整合體系 5 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息與控制 1、01方向選848； 2、02-03方向選849或832。 1256 工程管理（專業學位） _ 00不區分研究方向 8 ①199管理類聯考綜合能力 ②204英語二 005 環境與能源工程學院 152 070304 物理化學 _01能源材料物理化學 _02催化化學 _03納米材料物理化學 _04界面物理化學與分離技術 11 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③684物理化學I ④887無機化學II · 0807 動力工程及工程熱物理 _ 01可再生能源利用及先進環境能源理論與技術 _ 02強化傳熱傳質理論與工程應用 _ 03制冷低溫系統及其環保節能理論與技術 _ 04車輛及動力系統節能、凈化與控制 23 · ①101思想政治理論 · ②201英語一 · ③301數學一 · ④851傳熱學Ⅱ或852工程熱力學 0817 化學工程與技術 _ 01綠色化學與精細有機化工 _ 02工業催化與納米科學 _ 03膜科學與化工分離技術 _ 04材料化學理論與應用 _ 05先進材料合成及催化應用 25 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③302數學二 ④814物理化學Ⅲ或820有機化學I或878化工原理 0830 環境科學與工程 _ 01環境規劃與污染防治 _ 02污染控制化學 _ 03環境分析與監測 _ 04環境規劃與管理 _ 05水污染控制工程 _ 06大氣污染控制工程 28 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③302數學二 ④856環境影響評價或857微生物基礎I或858環境工程學 1、只有05方向招日語考生； 2、01-04方向，選856； 3、05方向選857； 4、06方向選858。 085206 動力工程（專業學位） _01可再生能源利用與先進環境能源技術 _02能源動力系統優化及工程應用 _03制冷低溫系統及其節能環保技術 _04動力機械及車輛動力系統節能、凈化與控制 32 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④851傳熱學Ⅱ或852工程熱力學
085229 環境工程（專業學位） _01水污染控制工程 _02大氣污染控制工程 _03環境規劃與管理 33 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④856環境影響評價或857微生物基礎I或858環境工程學 1、01方向選857； 2、02方向選858； 3、03方向選856。 006 應用數理學院 98 0701 數學 _ 01基礎數學 _ 02應用數學 _ 03運籌學與控制論 _ 04科學計算 35 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③663數學分析 ④865高等代數 0714 統計學 _ 01非參數統計與數據分析 _ 02應用統計 _ 03生物統計 _ 04金融工程與應用概率 _ 05經濟統計 14 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③663 數學分析 ④865 高等代數 0702 物理學 _ 01理論物理 _ 02凝聚態物理 _ 03光學 25 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③662普通物理I ④861量子力學或863光學 1、01方向選861； 2、02方向選861或863； 3、03方向選863。 0803 光學工程 _ 01脈沖激光技術與應用 _ 02信息光學與應用 _ 03微納光學 _ 04光電傳感與檢測技術 7 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④828激光原理 0252 應用統計（專業學位） _01生物醫學統計 _02精算統計 _03數量金融 _04質量管理統計 17 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③303數學三 ④432統計學 007 計算機學院 151 0812 計算機科學與技術 _ 01 計算機系統結構 _ 02 計算機軟件與理論 _ 03計算機應用技術 _ 04 信息安全 68 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④895 計算機學科專業基礎 085211 計算機技術（專業學位） _ 01計算機網絡技術 _ 02計算機軟件技術 _ 03計算機應用技術 _ 04信息安全技術 83 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④896數據結構 009材料科學與工程學院 140 0805 材料科學與工程 _ 01生態環境材料與資源循環技術 _ 02稀土、難熔金屬等功能材料 _ 03高性能結構材料技術 _ 04先進材料加工技術 _ 05光電信息與高效能源材料 80 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③302數學二 ④875材料科學基礎 085204 材料工程（專業學位） _ 01生態環境材料與資源循環技術 _ 02稀土、難熔金屬等功能材料 _ 03高性能結構材料技術 _ 04先進材料加工技術 _ 05光電信息與高效能源材料 60 ①101思想政治理論 ②204英語二或203日語 ③302數學二 ④875材料科學基礎 011 經濟與管理學院 182 1201 管理科學與工程 _ 01技術與項目管理 _ 02戰略管理與社會網絡 _ 03信息管理與信息系統 _ 04城市管理 _ 05運作管理與質量管理 _ 06金融工程 25 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③303數學三 ④801管理學或804經濟學原理或805數據庫技術與應用 0202 應用經濟學 _01金融學 _02國際貿易學 _03產業經濟學 _04區域經濟學 _05數量經濟學 _06統計學 _07勞動經濟學 25 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③303數學三 ④804經濟學原理 1202 工商管理 _ 01會計學 _ 02企業管理 _ 03旅游管理 _ 04技術經濟及管理 13 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③303數學三 ④801管理學或804經濟學原理 1251 工商管理碩士（專業學位） _ 00不區分研究方向 99 ①199管理類聯考綜合能力 ②204英語二 1252 公共管理碩士（專業學位） _ 00不區分研究方向 20 ①199管理類聯考綜合能力 ②204英語二 012 建筑與城市規劃學院 60 0833 城鄉規劃學 _ 01城鄉規劃理論與方法 _ 02居住區規劃與設計 _ 03城市設計與景觀規劃 _ 04歷史城市與街區保護規劃 _ 05城市防災減災規劃 15 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③633城市規劃原理 ④503城市規劃與設計 接收建筑學、城市規劃學(含園林景觀)專業的考生報考。 0851 建筑學（專業學位） _01都市建筑設計及理論 _02歷史建筑的保護與更新 _03建筑與城市綠色環境技術 _04城市設計方法及理論 40 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③355建筑學基礎 ④504建筑快速設計 接收建筑學、城市規劃學專業的考生報考。 085237 工業設計工程（專業學位） _ 00不區分研究方向 5 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③337工業設計基礎 ④502產品設計 接收工業設計、產品設計、藝術設計專業等相關專業考生報考。
013 激光工程研究院 66 0803 光學工程 _ 01 激光先進制造技術 _ 02 非金屬材料的激光加工技術 _ 03 先進光纖激光技術 _ 04 超短脈沖激光技術 _ 05 高功率固體激光技術 _ 06 高功率半導體激光技術 _ 07 微納光學與微納制造 _ 08 生物光子學 30 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④828激光原理或812材料力學I或875材料科學基礎或886生物化學 0702 物理學 _ 01 激光與材料相互作用 _ 02 激光光電子學 _ 03 強場與超快光子學 6 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③662普通物理I ④828激光原理或864光電子學或861量子力學 085202 光學工程（專業學位） _ 01激光先進制造技術與工程 _ 02高功率激光技術與系統 _ 03激光3D打印技術 30 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④828激光原理或875材料科學基礎或812材料力學I 014 人文社會科學學院 30 0303 社會學 _ 01社會學 _ 02人口學 _ 03社會工作 _ 04社會建設與社會管理 10 ①101思想政治理論 ②201英語一或202俄語或203日語 ③652社會學理論 ④877社會學方法 0352 社會工作（專業學位） _ 01社區工作與服務 _ 02社會服務管理 _ 03企業社會工作 20 ①101思想政治理論 ②201英語一或202俄語或203日語 ③331社會工作原理 ④437社會工作實務 015 生命科學與生物工程學院 74 0710 生物學 _ 01細胞生物學與基因工程 _ 02化學生物學與分子醫學 _ 03天然產物與生物有機化學 _ 04生物信息學與系統生物學 _ 05分子檢測與生物芯片 _ 06生物力學與生物電子學 30 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③621細胞生物學或683分析化學或662普通物理I ④854有機化學或886生物化學或806電子技術 1、01、05方向選621和886； 2、02-03方向選683和854或886； 3、04方向選662和854或886； 4、06方向選662和806。 0831 生物醫學工程 _ 01生物醫學電子與信息處理 _ 02生物力學及醫學應用 _ 03化學生物學與分子檢測 _ 04分子設計與生物信息學 _ 05藥物合成工藝與新技術 11 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④806電子技術或812材料力學1或886生物化學 1、01方向選806； 2、02方向選806或812； 3、03-05方向選886。 085230 生物醫學工程（專業學位） _ 01生物醫學電子與醫療儀器 _ 02生物力學及醫學應用 _ 03生物制藥工程 _ 04分子醫學工程 _ 05蛋白質組學與基因組學 33 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④806電子技術或854有機化學或886生物化學 1、01-02方向選806； 2、03-05方向選854或886。 018 外國語學院 8 0502 外國語言文學 _ 01應用語言學 _ 02英美文學 _ 03商務外語 8 ①101思想政治理論 ②261二外日語或262二外法語 ③610基礎英語 ④816高級英語 025 軟件學院 107 0835 軟件工程 _ 01軟件工程理論、技術與應用 _ 02嵌入式計算與物聯網 _ 03數字媒體技術 15 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④893軟件工程學科專業基礎 085212 軟件工程（專業學位） _ 01 物聯網軟件與系統 _ 02 軟件工程技術與應用 _ 03 數字媒體技術與應用 _ 04 嵌入式軟件與系統 _ 05 軟件工程服務與應用 92 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④892軟件專業基礎綜合 026 固體微結構與性能研究所 22 0702 物理學 _ 01研究及發展先進“顯微學”表征技術、裝置及設備 _ 02跨尺度先進材料顯微結構與性能關系研究 _ 03研究發展新材料、新器件及新應用 11 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③662普通物理I ④862固體物理 0805 材料科學與工程 _ 01研究及發展先進“顯微學”表征技術、裝置及設備 _ 02跨尺度先進材料顯微結構與性能關系研究 _ 03研究發展新材料、新器件及新應用 11 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③302數學二 ④875材料科學基礎 028 高等教育研究所 16 0401 教育學 _ 01高等教育與大學管理 _ 02高等工程教育 _ 03學生事務管理 _ 04大學教學論 _ 05現代教育技術 8 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③630教育學專業基礎綜合 0451 教育碩士（專業學位） _ 01教育管理 _ 02心理健康教育 _ 03現代教育技術 8 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③333教育綜合 ④教育管理與教學論 或 教育技術綜合 1、01-02方向選教育管理與教學論； 2、03方向選教育技術綜合。 029 循環經濟研究院 12 020106 人口、資源與環境經濟學 _ 01循環經濟理論與模式 _ 02資源經濟理論與應用 _ 03環境經濟管理與評價 5 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③303數學三 ④810資源經濟學 0202J1 資源環境與循環經濟（交叉學科） _ 01循環經濟理論與模式 _ 02資源經濟理論與應用 _ 03“城市礦產”理論與應用 2 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③303數學三 ④815生態經濟學 0805J2/0830J3 資源環境與循環經濟（交叉學科） _ 01資源循環科學與技術 _ 02“城市礦產”開發與應用 _ 03環境污染防治與管理 5 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③302數學二 ④817環境材料基礎 歡迎資源循環、材料、環境、生態類等相關理工科考生報考
036 學院 10 010108 科學技術哲學 _ 01科學技術與社會研究 _ 02工程倫理學 _ 03生態哲學與可持續發展問題研究 5 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③620科學技術史 ④825哲學 0305 理論 _ 01基本原理 _ 02中國化研究 _ 03思想政治教育 5 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③651基本原理 ④883思想政治教育基本原理 035 藝術設計學院 22 1305 設計學 _ 01 產品設計 _ 02 環境設計 _ 03 服裝與服飾設計 _ 04 工藝美術 _ 05 數字媒體藝術 _ 06 視覺傳達設計 7 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③622設計史論 ④505快題設計 505考試為6小時。 1351 藝術（專業學位） _ 01 產品設計 _ 02 環境設計 _ 03 服裝與服飾設計 _ 04 工藝美術 _ 05 數字媒體藝術 _ 06 視覺傳達設計 _ 07 動畫 _ 08 繪畫 _ 09 雕塑 8 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③622設計史論 或 619美術史論 ④505快題設計 或 506專業創作 1、01-04方向選622和505。 2、05-09方向選619和506。 3、506和505考試時間為6小時。 085237 工業設計工程 _01 工業設計 _02 設計管理 _03 交互設計 7 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③337工業設計基礎 ④502產品設計 報考02設計管理的考生須有兩年以上工作經驗，專業不限。 039 城市交通學院 87 0823 交通運輸工程 _ 01交通規劃理論與方法 _ 02道路與交通工程設計方法 _ 03交通安全理論與技術 _ 04智能交通控制與信息處理 _ 05路基路面結構與材料 _ 06道路養護與運營管理 23 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息與控制 1、01-04方向選849或832； 2、05-06方向選848。 085222 交通運輸工程（專業學位） _01交通規劃技術 _02交通管理與工程設計 _03交通信息與控制技術 _04道路設施設計與施工技術 _05道路養護與管理 23 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息與控制 1、01-03方向選849或832； 2、04-05方向選848。 0812 計算機科學與技術 _ 01智能交通信息處理 _ 02虛擬現實與交通仿真 _ 03物聯網信息感知與智能處理 _ 04智能人機交互與多媒體技術 _ 05交通大數據智能處理技術 21 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④895 計算機學科專業基礎 085211 計算機技術（專業學位） _ 01智能交通信息處理 _ 02虛擬現實與交通仿真 _ 03物聯網信息感知與智能處理 _ 04智能人機交互與多媒體技術 _ 05交通大數據智能處理技術 5 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④896數據結構 0811 控制科學與工程 _ 01智能交通系統控制 _ 02自主車輛與車路協同 _ 03交通圖像與視頻信號處理與分析 _ 04交通信息智能化處理 8 ①101思想政治理論 ②201英語一 ③301數學一 ④821自動控制原理 085210 控制工程（專業學位） _ 01智能交通系統管理與控制技術 _ 02智能車輛與車路協同控制技術 _ 03交通信息處理方法與應用 _ 04交通圖像與視頻信號處理技術 7 ①101思想政治理論 ②204英語二 ③302數學二 ④821自動控制原理
篇6
關鍵詞:斜坡跑;超速訓練;同步測試;生物力學參數;機制
中圖分類號:G822.12
文獻標識碼: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年第一屆現代奧運會,美國運動員伯克以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 實踐技術理論的不斷完善和發展,另一方面是科學化訓練及場地器械的更新等因素?！俺?訓練”在短跑訓練中較為流行,它是通過讓運動員完成超出他能力水平的練習來增加步長和 步頻,通過這種訓練方法使神經和肌肉系統逐漸適應較高的收縮頻率。
查閱相關文獻,國外對短跑運動員的超速訓練十分重視,并采用了多種手段,如下坡跑 、高速自行車練習、橡皮筋牽引跑、短跑控制器、跑步機訓練及固定跑臺及斜坡跑道等。我 國對這方面訓練與研究相對薄弱。2001年12月,國家體育總局科教司批準立項之課題《短跑 技術原理及訓練方法研究》,課題組成員經反復論證,吸取了過去國內超速訓練用的斜坡跑 道坡度大,距離長,既影響運動員跑的動作技術結構又容易造成損傷的缺陷,并參照國外資 料,在北京體育大學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)。實踐證明,斜坡訓練對 提高短跑速度是很有效的,但這種訓練模式對提高速度的機制問題至今少有報道。本研究運 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的研究熱 點――下肢剛度(Lower Extremity Stiffness)這一重要參數指標,根據解剖、生理及生
投稿日期:2010-03-08
作者簡介:羅炯,副教授,博士,研究方向運動技術診斷與全民健身。 物 力學原理與方法揭示斜坡超速訓練提高短跑速度的生物力學機制,意為改善運動訓練方法、 提高運動成績、減少運動損傷的發生以及豐富健身運動理論提供重要參考,限于論文篇幅, 本文只對研究結果的部分內容進行報道。
l 研究對象與方法
1.1 研究對象
北京體育大學競技體校短跑隊員12名,運動等級均為2級。成績為(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行過斜 坡訓練。
1.2 研究方法
1.2.1 文獻資料法
查閱國內外有關文獻資料,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研究咨詢;走訪部分國家隊、北京市隊的短跑教練員,征求他們的意見 ,確定實驗方案。
1.2.2 運動學參數測試
兩臺JVC9800高速攝像機,拍攝頻率100幀/s,曝光時間為1/250 s,兩機固定在距跑道16 m
處,主光軸與助跑道垂直。其中A機鏡頭高出地面1.6 m(機高1.2,臺高0.4 m),定點拍 攝運動員從水平跑道轉入斜坡跑道著地腿踩上測力臺的全過程;B機鏡頭高為1.1 m,定點 拍攝運動員離開斜坡跑道進入水平跑道著地腿踩上測力臺的全過程;為了提高圖像解析的精 度,實驗對象被要求穿深色緊身短褲、赤膊,并在身體兩側跖趾關節、踝、膝、髖、肩、肘、 腕、耳屏等關節、環節點上貼放反光膜標志(美國3M公司出品),測試現場見圖1。
圖1 北京體育大學東田徑場斜坡訓練基地測試布置 圖2 實驗中各運動學參數的定義
1.2.3 動力學參數測試
四臺國產JP4060WP測力平臺(先測兩道,運動員休息時換成另外兩道),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行監測,采樣頻率為500 Hz。調整安放在斜坡 道上的測力臺下面的四腳螺旋按鈕,并在測力臺平面上鋪設與水平道及斜坡面相同的塑膠, 使測力臺平面與助跑道及斜坡坡面保持在同一水平面高。同步信號由測力臺觸發,通過發光 二極管與高速攝像機及肌電測試同步。
1.2.4 肌電參數測試
國產八通道無線表面肌電儀(TB-0810)對監測著地腿的臀大肌(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。選 取6塊肌肉為測試標準的理由是:1) 所選肌肉都是與跨過下肢三關節(髖、膝、踝)有關 的肌肉;2) 所選肌肉代表的是跨過每個關節的單關節和雙關節肌對抗肌組;3) 所選六塊 肌肉是所查閱到的關于短跑技術研究文獻中最普遍且最有代表性肌肉。
1.2.5 腿剛度(leg stiffness)計算方法
運用McMahon[1,2]腿剛度(Leg Stiffness)計算方法(圖3)。在跑步過程中,腿 以一個角度接觸地面,身體的重心并不是位于足部的正上方。此時腿剛度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=著地時間。彈簧――質量模型見圖3所 示,本研究中的θ0直接由運動學圖像解析獲得。
圖3 步時下肢剛度的計算模型 1.2.6 實驗的安排
實驗要求受試者先進行試跑,通過調整起始點找準各自的步長以便能踩上測力臺,同時 要求受試者“無視”測力臺的存在,不減速、不調整,在進入斜坡及離開斜坡跑道時盡最大 努力完成15 m長斜坡跑。記錄所有數據,并以成績最好的2次有效測試(指前后踩上兩塊測 力臺的有效區域)為分析樣本,以便做相關指標的重復性分析。
1.2.7 數據處理
由于運動攝像100幀/s,測力臺采樣頻率為500 Hz,為了比較不同運動員在平道與坡道每個單 步全過程相關參數間的差異,本研究對所有研究對象下肢各關節和環節的角運動、支撐反作 用力及肌電參數均進行了時間標準化處理:取支撐過程時間為100%,對所有的數據進行樣條插 值,然后取1%標準化時刻的數值(圖像解析使用扎齊奧爾斯基模型),采用低通數字濾波法 對插值后原始數據進行平滑,截止頻率為20 Hz。然后再對不同水平運動員標準化的相關指標 值分別進行疊加擬合、進行比較。使用spss13.0分析模塊,選擇單因素、雙因素方差分析 、相關及變異系數等統計分析方法對相關參數數據進行處理,所有統計檢驗的顯著水平設 置為a=0.05。
2 結果與分析
2.1 重復性測量結果檢驗
表1所列的19種重要參數在兩次有效采樣中的相關系數及變異度,其結果顯示:相關系數都 在0.8以上,且都達到顯著水平(p
支撐時間r
C.V支撐距離r
C.V騰空時間r
C.V膝角r
C.V軀干角r
C.V剪絞速度r
C.V膝點速度r
C.V 扒地速度r
C.V質心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 平道與坡道單步時間及空間參數統計
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: P31*\P21*\P20*\P24* \P 30*\P34*; 對T1的檢驗:P20*\P24*\P30* \P 34*;對后蹬距的檢驗P20*\P24*\P30*\P34* ;對 支撐距的檢驗:P20*\P21*\P24*\P30*\P31 *\P 34*;對騰空時間的檢驗: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 ,檢驗結果中只例出具有顯著意義者,無統計學差異者不例出,如P12*表示1°與2 °斜坡間該參數有統計學意義,以下各表含義相同。
2.2 斜坡超速跑單步時間及空間變化特征分析
據短跑技術經典理論[3～5],一個單步由支撐與騰空兩部分構成,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節角處于最小時 相止,后蹬段指從著地腿膝關節角處于最小時相至著地腿離地時相止,以此為界定確定緩沖 時間、緩沖距離,后蹬時間與后蹬距離。
表2數據提供如下信息:
與平道跑相比:1°斜坡相關參數變化較小,四種時間參數、三種空間參數,兩個比值參數 的變化均無統計學意義(p>0.05)。2°、3°斜坡變化較大,其中緩沖時間明顯縮短 (P20*、P30*),后蹬時間上無差異,故支撐時間的縮短(P20* 、P30*)顯然是由于緩沖時間引起的;后蹬距及支撐距均顯著延長(P20* 、P30*),騰空時間卻顯著縮短(P20*、P30*),兩個時間比值 明顯增大。4°斜坡的支撐時間雖然與平道沒有顯著差異,但其緩沖時間/后蹬時間比值明顯 變小,說明4°斜坡明顯改變了支撐時間的分配關系。
各斜坡中比較分析顯示:四種時間參數、三種空間參數及兩個比值,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*),同時在兩個時間比值顯著偏小。
據短跑運動生物力學原理,支撐階段人體質心水平速度得以保持和增加是由肢體各環節,尤 其是下肢各環節通過復雜而有序的協同運動實現的。本研究認為:2°、3°斜坡跑道引起 支撐時間、騰空時間均有明顯縮短,而支撐時間的縮短主要體現在緩沖時間縮短,后蹬時間 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,也與相關文獻資料 提供的結論相吻合(據相關文獻[5,6],國外優秀短跑運動員后蹬距離比我國優秀 選手長0.07 m,但是后蹬時間卻不比我們長)。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動作結構 發生了明顯的改變。最后,斜坡道改變了單步“緩沖時間/后蹬時間”及“支撐時間/騰空時 間”比值,其中2°、3°斜坡的兩個比值依次為1:1.19、1:1.21及1:1.18、1:1.20 ,這兩個值與美國優秀百米運動員“緩沖時間/后蹬時間”(11.11)及“支撐時間/騰空 時間”(1:1.2)很接近[5,6]。
2.3 斜坡超速跑支撐腿與擺動腿關節角度變化特征分析
表3數據顯示:1°斜坡與平道相比,無論是支撐腿還是擺動腿,髖、膝、踝著地角與離地角 均變化不大,波動值無統計學意義。4°斜坡與平道及1°斜坡相比,支撐腿與擺動腿的髖 角及踝角在著地與離地時沒什么影響,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°),而離地時則明顯 偏小,從而導致膝角變化值為負值(-4.36°);另一方面,4°斜坡引起離地軀干角顯著 高于 著地時的軀干角,從而導致軀干角的變化值為負(-5.12°)。2°與3°斜坡之間,9種角 度參數值無顯著差異,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,而擺動腿的變化則相反,著地時髖角沒什么變化,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腿關節角度變化統計
著地瞬刻髖角(°)支撐腿β1
擺動腿β2離地瞬刻髖角(°)支撐腿β3
擺動腿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檢驗對β1的檢驗P20*\P21*\P24*\P30* \P31*\P34*;對β2的檢驗P20*\P30*\P24 *\P34*;對β4的檢驗P20*\P21*\P24*P30 *\P31*\P34*;對φ的檢驗P20*\P21*\P24 *P30*\P34*\P34*P40*\P41*;對膝 角檢驗P40*\P41*\P42*P43*;對θ的檢驗P20 *\P21*\P24*P30*\P31*\P34*P40 *\P41*;對軀干角檢驗P40*\P41*\P42*P43 *
說明:支撐腿膝角“膝角”意旨離地時膝角與著地時膝角之差;支撐腿踝角的“踝角 ”意旨著地時踝角與支撐腿最大緩沖瞬刻踝角之差,“軀干角”意旨著地時軀干角與離地 時的軀干角之差。
進一步分析揭示:4斜坡道緩沖距離和緩沖時間較短(表2),導致擺動腿幅度小且效 果差(據表3可計算出五種跑道擺動腿的擺動幅度依次為58.3°、58.5°、65.9°、65. 2°、58.7°),因而不能發揮最佳的擺腿作用,2°、3°斜坡擺動腿有較大擺動幅度(65 .9°、65 .2°),而離地時髖角亦較小(108.1°、110.2°)。據相關生物力學文獻[4,5 ],擺動腿屈髖幅度 大,更有利于有效地帶動身體重心向前,并進而增加支撐距離,使擺動腿的小腿有更充裕的時 間完成前擺及下次著地前的回扒。另一方面,短跑運動生物力學原理認為離地時的軀干角大 于著地時的軀干角,說明身體有向后傾的現象;離地時的膝角明顯小于著地時的膝角,表明 運動員在離地時膝關節沒有充分伸直反而比著地時緩沖更大。據此,筆者認為4°斜坡引起 軀干角、膝角的明顯改變,兩個負值(-5.12°、-4.36°)充分說明運動員在4°斜坡上 跑可能引起了動作結構的變形。通過對受試者個體的技術動作診斷,參與本實驗的12名運動 員中,有9名運動員在4°斜坡上跑,軀干角的變化不符合跑步的生物力學特征;有10名運動 員在4°斜坡上跑,膝角的變化不符合跑步的生物力學特征。圖4 支撐腿髖、膝、踝標準化角度變化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 發現:平道、1°及4°斜坡跑,著地腿在著地時存在明顯的緩沖,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°斜坡幾乎沒有這個趨勢,在整個支撐時期的髖角均值最 小,且在著地及整個支撐過程,支撐腿的伸髖后展是一個連續的過程, 不存在髖的“緩沖”。 其次,與平道跑相比,2°、3°斜坡跑,運動員在整個支撐過程中支撐腿膝角、踝角均值較 小,即支撐腿似乎表現出一種低支撐趨向,這意味著運動員支撐過程重心更低些。
2.4 斜坡超速跑支撐腿、擺動腿角速度與人體重心水平速度變化特征分析
表4數據顯示:1) 2°、3°斜坡擺動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 *)。據支撐腿處于最大緩沖時刻擺動腿髖角大小可以算出其完成百分率,整個支撐階 段, 2°、3°斜坡超速跑擺動腿擺動動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節,但2°、3°斜坡在整個支撐過程中,其 瞬時角速度都比其它三種跑道大。此外,無論支撐腿還是擺動腿,其大腿運動過程均呈加速 ――減速狀態,因而,剪絞―制動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。許多學者[7～9]認為“產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]“大腿運動的角速度及擺動幅度是衡量短跑技術的最好尺度 ”。綜合眾多學者的研究結論,筆者認為2°、3°斜坡最有利于人體質心提速。3)2°、3 °斜坡擺動腿膝關節中心速度、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)。據查文獻[4,5],優秀運動員 有較快的屈髖前擺速度,其擺動腿的膝點水平速度、垂直速度在整個支撐擺動過程中均較大 ,且多數選手是通過較大的小腿回扒角速度來實現著地腳水平速度的盡可能下降。本研究發 現2°、3°斜坡跑膝關節點速度顯著高于平道、1°、4°,而著地腿“扒地”速度卻明顯低 于平道、1°、4°。據短跑運動生物力學原理,加快大腿回扒角速度,可以為著地時擁有較 小的支 撐腿膝角、髖角,從而使運動員在著地時下肢肌群處于一種較有利的發揮工作效率的狀態,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 練效果應優于平道、1°、4°。4)2°、3°斜坡人體質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°增加的數值大 ,4°斜坡不增反減,其速度小于平道速度(10.15 m/s
擺動腿髖角速度均值Χ1
完成%支撐腿髖角速度均值Χ2
完成%髖剪絞速度V1擺動腿膝點速度V2著地腿扒地速度V3人體重心(質心)進入斜坡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檢驗對X1的檢驗: P20*\P21*\P24* P30 *\P31*\P34*;對X2的檢驗P20*\P21*\P24 * P30*\P31*\P34*;對V1的檢驗P20*\P21 *\P24* P30*\P31*\P34*;對V2的檢驗P2 0*\P21*\P24* P30*\P31*\P34*;對V 3的檢驗P20*\P21*;對V4的檢驗P20*\P21*\P 24* P30*\P31*\P34*;對V5的檢驗P20*\P 21*\P24* P30*\P31*\P34*
說明“完成%”意旨緩沖階段支撐腿及擺動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”是指支撐腿與擺動腿髖角速度絕 對值之和;“擺動腿膝點速度”是指擺動腿膝關節點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,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,可以更準確地判斷不同斜坡上跑支撐腳的著地和支撐的方式的細 微變化,從而揭示出斜坡跑對提高短跑成績的重要機制。圖6 不同斜坡跑支撐腿壓力中心隨運動方向變化擬合曲線
圖6是標準化后4種斜坡與平道跑支撐過程壓心于運動方向的變化規律。這些曲線有一共 同的變化規律,即都有四個特別時相。其中A點實際代表運動員著地腳的趾指關節恰好落在 測力臺中心瞬刻,由于著地之初的巨大沖擊力,壓心隨著踝關節的屈曲緩沖先向后移至B點( 即向踝關節點靠近);隨著緩沖繼續,后又快速移回趾指關節C點附近;離地時,壓心移至腳 尖,也就是著地時趾指關節前D點位置。
進一步研究發現: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,在大約占支撐時間的11%左右達到最大后移(10 cm左右) ;從C點的波峰值看,運動員的支撐腳壓力中心幾乎又回到趾指關節,再結合攝像慢放發現 ,下坡跑運動員著地腳跟均跟測力臺面有瞬間接觸(占100%),而平道跑中有7名運動員后 腳跟與測力臺沒有接觸(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,在大約在占支撐時間13%左右達 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,為“虎克定律”的一部分,有時又翻譯成“ 勁度”,其含義與物理學上的“模量”相近,指物體在受載時抵抗變形的能力,剛度大則變形 小,剛度小則變形大。當短跑運動員下肢著地時,剛度可增加支持組織的強度,抵抗地面對人 體施加的反作用力。從運動表現角度看,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可以有效發揮肌肉的拉長-縮短循環(Stre tch-Sho rtening Cycle,即SSC)功能,進而可以在運動著地過程中有效釋放貯存在肌肉骨骼系統中的 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 論
1) 斜坡超速跑引起著地腿支撐時間明顯變短,這種變化是通過縮短緩沖時間實現的;緩沖 距離相對變化較小,而蹬伸距離明顯增長,緩沖時間/后蹬時間及支撐時間/騰空時間兩個比 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,而擺動腿則呈現相反的 規律,同時,擺動腿擺幅增加,離地時髖角較小,擺動腿屈髖幅度大,這有利于身體重心前 移,并進而增加蹬伸距離。
3) 斜坡超速跑引起擺動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 ,因而有利于人體質心提速;斜坡跑引起擺動腿膝關節速度、著地腿“扒地”速度均顯著高 于平道,因而使運動員著地時擁有較小的支撐膝角與髖角,從而更有利于SSC功能的發揮。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,運動員著地腳 跟與測力臺面存在廣泛接觸;斜坡坡度大小對支撐腿的剛度有顯著變化,在一定范圍內,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動員支撐腳著地方式,由 平道跑的腳尖(指跖關節)――腳中部型向指跖關節――后腳跑觸地型轉變。
5) 斜坡訓練對提高速度是很有效的,但斜坡的坡度大小對訓練效果影響較大;坡角太小(1 0或以下)或坡角太大(40或以上),訓練效果較差,20、30斜坡既能增大運動員的跑速, 又不影響運動員跑的動作技術結構,因而被確定為本次實驗對象的最佳坡角。
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【關鍵詞】 有限元；腰椎旋轉手法；椎間盤；腰椎；應力
馮天有所創立的坐位腰椎定點旋轉手法是臨床上常用的、有效的手法之一。目前，推拿學的教材以及相關文獻在介紹該旋轉手法時，對該手法操作的描述都比較簡略，比如對手法作用時患者前屈、側彎、旋轉的角度究竟多大并沒有具體說明，這使初學者難以掌握，只能靠個人在臨床治療時自己體會，這樣就具有相當大的主觀性，治療效果受醫生個人的經驗、知識和習慣的影響較大，缺少客觀的科學分析與比較。實際操作時，如果對腰椎的前屈角度無法做到精確控制，是否會造成醫源性損傷，這些問題，由于醫學技術發展水平的限制，很少有人對此進行過研究。近年來，隨著計算機技術的發展，將有限元法分析法與傳統的中醫推拿相結合，為推拿手法這門傳統的學科注入了新的活力。本文利用三維有限元技術，對三種前屈狀態下坐位腰椎旋轉手法作用時，椎間盤內部的應力、位移進行了分析，來研究該手法的作用機理、安全性及合理性。
1 材料和方法
1.1 建立第4腰椎和第5 腰椎（L4-5）的有限元模型取1具急性腦死亡的男性新鮮尸體的腰椎做標本，使用螺旋CT，以1mm的間隔，沿軸向進行斷層掃描，以jpg格式將其斷面圖像輸入計算機。利用三維重建軟件Mimics建立腰椎三維計算機模型，再經過自由造型Free Form系統修改。該有限元模型由20 781個結點，12 632個立體單元，9個纜索式單元組成。包括2個椎體、2個終板、2個腰椎小關節和7條相關韌帶。纖維、關節囊和韌帶假設成為只承受張力。椎間盤的纖維環看成由包埋在基質內的交叉同心層纖維所構成。松質骨和椎間盤定義為多孔彈性結構，而皮質骨、后部結構、纖維環和韌帶定義為線形彈性材料。腰椎小關節處理為接觸模型[1]。腰各結構的材料性質（彈性模量、泊松比）來自文獻[2,3]。將各結構的材料性質導入Anasys 7.0進行計算和分析。
退變腰椎L4-5運動節段有限元模型材料性質（表1）。
1.2 坐位腰椎旋轉手法的模擬和加載
1.2.1 手法的模擬本次試驗模擬向右側進行坐位腰椎旋轉手法。根據中國人上半身的體重，計算出L4椎體上緣的軸向壓縮載約為300 N。向右側旋扳手法作用下出現“咔噠”聲響時，拇指推頂腰椎棘突的推扳力為（5.070±1.30）kg[4]。乘以L4椎間盤中央至棘突的長度6 cm，算出L4棘突在旋扳手法作用時所受力矩約為3 Nm。測量拇指推頂腰椎棘突的方向為向左偏前方30°。
1.2.2 對有限元模型進行模擬手法的加載模型加載條件：① L5椎體終板固定。②L4椎體上端垂直向下壓縮載荷300 N。③模擬手法治療前的前屈、側彎、旋轉的準備階段：Z軸向右側彎6°；Y軸定軸順時針方向旋轉2°；X軸在三種狀態下分別前屈6°、9°、12°。④L4棘突上予以3 Nm的向左偏前方30°的旋轉力矩。⑤L4椎體上緣予以15 Nm的向右旋轉力矩[5]。⑥時間0.25 s[5]。
2 結果
正常腰椎（圖1，2）：①手法過程中，椎間盤右側前緣和左側后緣的應力和位移不斷增加。②椎間盤左側后緣的應力隨著腰椎前屈角度增大而增大，前屈角度的變化對位移的影響相對較小，椎間盤無明顯向后突出。
退變腰椎（圖3，4）：①手法過程中，右側椎間盤的應力和位移不斷增加，右側前緣的應力和位移始終最大，并呈弧形向左側后緣遞減；左側后緣應力和位移較小。②腰椎前屈角度從小至大，椎間盤右側、后緣和前緣的應力和位移越來越大，左側后緣的應力和位移越來越小；在12°狀態下，椎間盤右側后緣明顯向后突出。
3 討論
3.1 有限元分析法在中醫推拿學中的應用 腰椎各結構的力學特征非常復雜，很難通過傳統的試驗方法進行研究。脊柱生物力學試驗受標本來源的限制；試驗費時、費錢、費力；是無法在活體上進行的損傷性的試驗；并且使用人體標本還有被一些疾病如肝炎、AIDS等感染的可能[6]。有限元法在20世紀70年代被引入醫學研究，現在被大量應用于脊柱生物力學的研究[7,8]。近年來，將計算機技術和有限元法分析法與傳統的中醫推拿相結合，利用有限元法分析法研究脊柱推拿手法，也是進幾年來的一條新的研究方向[9-12]。利用有限元分析法可以計算獲取手法作用下脊柱模型的任意部位的變形、應力分布、應變等情況，并且可以使用圖像、圖形等手段對計算數據和結果進行直觀地表達，這些數據（特別是模型內部應力變化、位移和變形）是其他傳統實驗方法無法得到的。
3.2 手法的合理性及安全性 從手法誕生的那一天起，失誤一直伴隨著手法。如何減少手法的失誤，優化手法的操作一直是推拿科醫師面臨的難題。從本試驗來看，手法進行時，椎間盤纖維環確實受至旋轉剪切力。椎間盤所能承受的最大扭轉力距為45.1 Nm，本試驗的扭轉力距為18 Nm，對于正常椎間來說，本試驗所設定的載荷對正常腰椎間盤不會造成損傷。對于退變椎間盤，提取9°狀態下的應力峰值：椎間盤右側前緣為340 162 Pa，遠小于正常椎間盤的的最大應力1.887×107 Pa，同樣也遠小于小關節的8.767×106 Pa。這是由于退變的椎間盤在手法作用時塌陷，從而使纖維相對松弛，這樣就有了緩沖余地；并且后部結構承受了大部分的旋轉剪切力，因而坐位腰椎旋轉手法不會造成椎間盤損傷。
一直以來，進行坐位手法操作時都是向左、右各旋轉一次。由于對坐位腰椎旋轉手法的作用機制不是很明了，究竟是應該向健側還是應該向患側旋轉，從來沒有人考慮過。本試驗結果顯示：對于正常椎間盤，旋轉對側后部是應力作用的主要位置，并出現拉伸，導致椎間孔上下徑增寬；同時，椎間盤旋轉對側后部出現向前移位，形成一個向內的小的弧形，也間接的增加了椎間孔的面積、旋轉對側椎管的空間體積以及椎間盤與相鄰的神經根之間的相對位移。這些因素在一定程度上緩解了突出物對神經根的壓迫，也松解了無菌性炎癥所導致的刺激和粘連。對于退變椎間盤，手法作用使旋轉側椎間盤向后側突出，有加大對神經根壓迫程度的可能。因而從手法療效和安全性兩方面來講，向椎間盤突出的對側旋轉更為合理。
值得注意的是，由于手法時椎間盤向后的突出，對于緩沖余地較小的腰椎椎管狹窄的病人來說，不宜用本手法。
3.3 手法作用時的患者的研究 在坐位腰椎旋轉手法的三個主要運動方向中，由于旋轉運動的幅度出現咔嗒聲為限的，而咔嗒聲則是關節旋轉運動至極限的標志[13]。因此我們把旋轉角度定義為最大值。側彎是在旋轉的基礎上發生的，所以，我們把這個角度也定義為最大。那么前屈的角度就成了最難確定的因素，因此我們就把前屈的角度分為6°、9°、12°三種狀態進行研究。
手法治療腰椎間盤突出癥的機理目前主要有回納學說及解除黏連學說。至于腰椎旋轉手法能使突出的椎間盤回納，目前大量的試驗證明是一種不正確的推測而已。解除粘連學說主要是指通過手法使受壓的神經根與椎間盤及周圍組織發生相對的位移，從而解除粘連達到治療目的。本試驗可以看出，對于退變腰椎，一方面，左側后緣的旋轉位移隨著腰椎前屈角度增大而減小。另一方面，隨著前屈角度從小至大，椎間盤右側后緣的后突越來越大，特別是在12°狀態下，椎間盤右側后緣明顯向后突出，也有可能加重對神經根壓迫。因此以較小的前屈角度進行坐位腰椎旋轉手法比較合理。
本文使用有限元的方法探討了坐位腰椎旋轉手法在三種腰椎前屈狀態下對椎間盤的內在應力及位移的變化。初步分析了坐位腰椎旋轉手法的優化問題，從理論上認為，坐位腰椎旋轉手法時，腰椎彎曲度不宜太大，手法向健側旋轉比向患側旋轉有利。至于臨床上是否如此，需要進一步的研究證明。
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13李義凱,趙衛東,鐘世鎮.兩種頸部旋轉手法“咔嗒”聲的比較研究[J].中醫正骨，1998，10(6):9-10
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生物醫學工程(biomedicalengineering,BME)是20世紀50年代形成的一門獨立的邊緣科學，現代醫療器械則是這一新興學科的產品形式。它是工程技術向醫學科學滲透的必然結果。20世紀50年代以來，心腦血管疾病、癌癥、糖尿病等現代文明流行病開始威脅人類健康。因此，醫學科學的進一步完善和發展不是以定性觀察、現象歸納為方法學特征的醫學本身所能解決的，它必須和以定量觀測、系統分析為方法學特征的工程科學相結合，并綜合運用各種已有的和正在發展的高新技術，才有可能逐步解決這些問題。生物醫學工程學科應運而生。當前生物醫學工程已成為生命科學的重要支柱，是21世紀最具有潛在發展優勢的領先科技之一[1]。
1、什么是生物醫學工程？
1.1含義
生物醫學工程是一個新興的多學科交叉領域，其內涵是：工程科學的原理和方法與生命科學的原理和方法相結合以認識生命運動的“定量”規律，并用以維持、改善、促進人的健康。“生物醫學工程”這個詞匯蘊含了三個專業領域的相互影響：生物學、醫學和工程學。生物醫學工程是綜合生命科學和工程技術的理論、方法、手段,研究人類及其他生命現象結構功能的理、工、醫相結合的新興交叉學科，是多種工程技術學科向生命科學滲透和相互交叉的結果,并已成為生命科學的重要支柱。生物醫學工程是應用基礎科學，主要服務于人類疾病的診斷、預防、監護、治療及保健、康復等方面；生物醫學工程的主要研究任務是利用工程技術手段解決醫學診斷、治療和信息化管理等問題，為醫學提供高技術含量的現代醫療裝備。
1.2內容與領域
生物醫學工程的研究內容可分為基礎研究和應用研究兩個方面。基礎研究，包括生物力學、生物控制、生物效應、生物系統的質量和能量傳遞、生物醫學信息的提取與處理、生物材料學、生物系統的建模與仿真、各種物理因子的生物效應等;應用研究，直接為醫學服務，包括生物醫學信號檢測與傳感技術,生物醫學信息處理技術,醫學成像與圖像處理技術,人工器官、醫用制品和儀器,康復與治療工程技術等。后者是醫學工程研究領域中最主要的內容之一，它的成果直接推動醫療衛生事業的發展，效果最明顯、最迅速,所以特別受醫學工程人員和醫生的重視。
2課程安排
根據我國《生物產業發展“十一五”規劃》，生物醫學工程高技術專項將按照當代生物醫學工程技術和產業發展的方向，重點發展醫療影像設備、醫療監護系統及設備、腫瘤物理治療設備等11大類產品,強化新型醫用植入器械和人工器官、數字化與智能化醫療裝備、可生物降解醫用高分子及藥物控釋載體、醫療監護和遠程診療系統等領域的創新能力。針對這一方向，我們將設定14次課，分別介紹各項技術產品或領域的現狀和發展，讓學生對生物醫學工程學科有個整體的了解和認識。課程設置如下[2]：
1.生物醫學工程概況：介紹生物醫學工程學科概況、發展歷程、學科內容、工程分支，以及國內外高校建設發展生物醫學工程學科的情況。
2.組織工程學：應用細胞生物學和工程學的原理,吸收現代細胞生物學、分子生物學、材料與工程學等學科的科研精華,在體內或體外構建組織和器官,以維持、修復、再生或改善損傷組織和器官功能,是繼細胞生物學和分子生物學之后,生命科學發展史上又一新的里程碑,標志著醫學將走出器官移植的范疇,步入制造組織和器官的新時代。目前組織工程已經成為再生醫學研究和發展的核心與主要方向。
3.生物材料學：研究與生物體（特別是人體）組織、血液、體液相接觸或作用時，不凝血、不溶血、不引起細胞突變、畸變和癌變，不引起免疫排異和過敏反應,無毒、無不良反應的特殊功能材料。許多重點院校和科研單位都成立了相應的研究機構，從事生物材料及制品的開發研究，在天然高分子和合成高分子、無機和金屬生物材料研究方面均取得了舉世公認的成果。
4.人工器官：主要研究人體組織與器官的再生、修復與替代。人工器官在臨床上的應用，挽救了不少垂危的生命，為臨床醫學的發展開拓了新途徑。目前人工器官的研究和應用已基本遍及人體全身。
5.生物傳感器技術:使用固定化的生物分子結合換能器,用來偵測生物體內或體外的環境化學物質或與之起特異互作用后產生響應的技術。目前,生物傳感器正朝著以下幾個方面發展:①向高性能、微型化、一體化方向發展；②生化檢測的智能化系統；③仿生生物學的發展。
6.生物系統的建模與仿真：對生物體在細胞、器官和整體等各層面的參數及其相互關系建立數學模型，并用計算機求解該模型以分析和預測各種條件下生物系統運行的機制和狀態。研究領域涵蓋生物力學、復雜生物醫學系統的建模與仿真等領域，主要采用計算力學、圖形圖像分析和數學建模等方法，對生物醫學中的科學問題進行計算機建模和分析。
7.生物醫學信號檢測與處理技術：生物醫學信號的檢測與處理幾乎成為了生物醫學工程學科共同的研究方向。從生物體中獲取各種生物醫學信息，并將其轉換為易于檢測和處理的電信號。
8.醫學成像與圖像處理技術：研究如何將人體有關生理、病理的信息提取出來并顯示為直觀的圖像、圖形方式，或對已有的醫學圖像進行分析處理，為疾病的早期診斷和治療提供了可能性,也為臨床診斷引入了新的概念。
9.數字化X射線影像技術及設備：數字化X射線影像技術現已成為臨床診斷的最主要手段。涉及的關鍵技術包括:直接數字化平面X射線影像技術;數字化X射線三維影像技術;低劑量CT、容積CT等。
10.磁共振影像技術及設備：磁共振影像是檢測人體解剖、生理和心理信息的多因素、多層面和多對比度成像設備。
11.核醫學成像技術及設備：核醫學成像是對放射性核素標記化合物的體內生化過程成像的裝備,是目前能夠在臨床應用的最主要的分子成像手段。涉及的關鍵技術：單光子斷層成像(SPECT)技術和系統、正電子發射(PET)影像技術和系統、PET與CT融合技術等。
12.數字化超聲波成像技術及設備：超聲成像設備在四大影像設備中使用最為廣泛。目前重點發展技術包括：多波束成像技術、諧波成像技術、多角度復合成像技術、三維成像技術、電容式微機械超聲換能器、彩色超聲成像設備系統、數字黑白超聲影像設備等。#p#分頁標題#e#
13.醫學納米技術和納米材料：可運載腫瘤標志物分子的特異性抗體、腫瘤治療藥物以及造影劑等新的高效藥物(基因)載體；發展納米尺度的顯微探針成像技術；發展用于組織再生修復的納米生物材料；建立用于納米材料健康與安全評價的技術與方法，都是當前重點發展方向。
14.康復工程技術:重點發展假肢仿生智能控制技術、低成本假肢矯形、適應不同功能障礙者工作和學習的環境控制系統與遠程交流、認知功能康復、人工電子耳蝸漢語識別、電子助視、老年人室內安全監護等技術。
3教學模式的探索
針對課程本身的特點和學生認知的特點，設想從以下幾個方面探索課程的教學：
3.1多媒體教學
多媒體教學具有直觀、生動、易于理解的特點，并可節約教學時間，提高效率。由于每次課針對的是某項技術領域相關理論知識和行業動態的介紹，涉及的知識點多且泛，采用多媒體教學課件進行教學，形象直觀，趣味性強，可以使學生印象深刻，降低了抽象知識的理解難度和記憶難度，激發了學生的學習興趣。
3.2優化課程內容，加強實踐教學
在教學中注意把握課程的整體體系，強調課程知識點和適用性。教學重點清晰，適當補充行業最新動態作為課外知識。課堂授課的重點應放在概念的理解和相關模型的建立。同時，應創造條件充實參觀和實驗內容，讓復雜的理論實物化、形象化、簡單化。跟有教學合作基礎的醫院聯系，安排學生到相應科室參觀相關設備和操作系統，開展現場教學和盡可能多的實驗課，提高學生的學習興趣。如果條件允許，還可以讓學生參與到實際操作中。通過這種實踐教學，使學生覺得取得臨床上的應用成就并不是遙不可及，從而增強他們對理論知識學習的興趣。
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一、體育學院簡介
山東師范大學是全國高師院校中最早設立體育系的二十所院校之一。山東師范大學體育學院的前身是山東師范大學體育系，始建于1950年。建系初至1962年面向全國20個省市自治區招生，60多年來為我國尤其是山東省的體育事業培養了一大批優秀人才，在國內外享有較高知名度。
學院下設體育教育系、武術與民族傳統體育系、社會體育指導與管理系、藝術體育系和公共體育教學部，另有學院辦公室以及基礎理論實驗中心、運動損傷研究所、資料室、電教室、微機室。學院根據學科發展要求，設有田徑、各種球類、體操、武術、運動人體科學、體育人文社會學、公共體育教學等課程教研組。學院的基礎理論實驗中心，設有運動解剖學、運動生理學、運動生物化學、運動保健學、運動生物力學、體育心理學等六個實驗室。
學院教學訓練設施完善，現有標準塑膠田徑場 2個、足球場3個、綜合體育館2個、籃球場60個、排球場50個、手球場1個、塑膠網球場9個。另有體操房、乒乓球房、健身房、簡易訓練房、50米游泳池等場館設施。有18個省級規范化學校作為教學實習基地和10多個人文條件好、地理優越的專業實踐場所。
體育學院自成立以來，堅持以教學、科研、訓練為中心。在教學、科研、訓練等方面取得了顯著成績。體育教育訓練學學科是山東省九五和十一五的重點學科。體育教育專業是山東省的品牌專業。學院目前在校本科生近1600人;學院的研究生教育有體育學一級學科碩士受權點;另有學科教學論(體育)、教育碩士和體育專業碩士受權點，也是在職人員申請碩士學位的培養單位。招收十幾個研究方向的碩士研究生，現在校全日制研究生241人。公共體育部承擔全校3萬余學生的大學體育課教學、競賽及群體活動。學校辦高水平運動隊已有近30年的歷史，現招收田徑、女子排球、乒乓球和健美操高水平運動員，尤其是女子排球隊，近幾年在全國大學生排球比賽中，屢獲冠軍。
二、招生專業簡介
舞蹈學(體育舞蹈方向-體育舞蹈)
培養目標：培養適應我國社會主義現代化建設需要，系統掌握體育舞蹈的基本理論、知識、技能，具有創新精神和較強的實踐能力，具有從事體育表演、體育競賽、舞蹈教學及社會體育指導等活動的能力，集體育與藝術、教學與科研于一體的復合型人才。
主要基礎課程：體育舞蹈概論、音樂理論基礎、體育舞蹈史論、舞蹈編導、舞蹈美學、芭蕾基本功訓練、舞蹈基本訓練、舞蹈表演、現代流行健身舞蹈等。
主要選修課程：舞蹈專業英語、舞蹈音樂欣賞、中國民族民間舞、形象指導與設計、綜合創編技能與實踐、舞蹈素質技巧課、計算機音樂制作等。
招生條件：符合國家招生條件，考生須五官端正，形象好、身體比例協調，舞蹈基本功好。身高：男1.70米以上、女1.60 米以上。
舞蹈表演(體育舞蹈方向-健美操)
培養目標：培養適應我國社會主義現代化建設需要，系統掌握健美操的基本理論、知識、技能，具有創新精神和較強的實踐能力，具有從事體育表演、體育競賽、健美操教學及社會體育指導等活動的能力，集體育與藝術、教學與科研于一體的復合型人才。
主要基礎課程：健美操概論、音樂理論基礎、健美操編導、啦啦操、體育心理學、舞蹈表演、現代流行健身舞蹈等。
主要選修課程：專業英語、音樂欣賞、現代舞、技巧運動、形象指導與設計、綜合創編技能與實踐、舞蹈素質技巧課、計算機音樂制作等。
招生條件：符合國家招生條件，考生須五官端正，形象好、身體比例協調，舞蹈基本功好。身高：男1.70米、女1.60 米以上。
三、考試時間及考試科目
舞蹈學(體育舞蹈方向-體育舞蹈)
報名時間： 實行網上報名3月7日中午12點截止。
考試時間：初試(3月10-11日)復試(3月13日)。
考試科目：
初試：
自編成套動作(100分)
摩登舞(華爾茲)和拉丁舞(恰恰)。每支舞蹈的時間為一分半鐘左右。
復試：
1、專項素質(30分)
形體氣質、連續5次平轉、一位小跳(連續兩組,每組3次)
2、自編成套動作(70分)
摩登舞(華爾茲、探戈、快步)和拉丁舞(倫巴、恰恰、牛仔)各跳一支舞，測試時由考點隨機抽取，每支舞蹈的時間為二分鐘左右。
備注:
1、2016年起舞蹈學(體育舞蹈方向-體育舞蹈)只招收藝術文考生。
2、考生不允許化妝，須穿訓練服，不允許穿比賽服。
舞蹈學(體育舞蹈方向-健美操)
報名時間：實行網上報名3月7日中午12點截止。
考試時間：初試(3月8-9日)復試(3月12日)。
考試科目：
初試：
自編成套動作(100分)
自編競技健美操套路，測試時間為一分半鐘左右。
復試：
1、專項素質(30分)
形體氣質、三面叉、屈體分腿跳(連續2個)
2、自編成套動作(70分)
自編競技健美操套路，測試時間為二分鐘左右。
備注:
1、2016年起舞蹈學(體育舞蹈方向-健美操)只招收藝術文考生。
2、考生不允許化妝，須穿比賽服。
篇10
摘 要 體育科研具有自身許多復雜的特點，高校中體育科研工作是我國體育事業發展的中堅力量，而高水平的體育院校更是我國體育科研事業前行的風向標。高校體育科研事業在短短幾十年的時間有了很大進步，且已經成為促進體育事業發展的重要推動力量，但同時產生許多問題，這種問題只有進一步加強高校體育科研工作者的倫理規范管理，才能真正使我國體育事業科學發展。
關鍵詞 高校 體育科研工作者 倫理規范
后奧運時期，我們想方設法為了提高全民參與體育質量而努力，想方設法以競技體育帶動學校體育、以學校體育推動全民健身、以全民健身鼓勵經濟體育發展的模式，而體育科研又是引領各項體育事業前行的理論基礎。目前，中國體育科學研究水平有了長遠的進步，已經成為促進體育事業發展的重要力量，但仍存在體育事業發展的強烈需求與體育科技自身實力不足的矛盾。體育科研具有自身許多復雜的特點，高校中體育科研工作是我國體育事業發展的中堅力量，而高水平的體育院校更是我國體育科研前行的風向標。高校體育科研事業在短短幾十年的時間有了很大進步，且已經成為促進體育事業發展的重要推動力量，但同時產生許多問題，這種問題只有進一步加強高校體育科研工作者的倫理規范管理，才能真正使我國體育事業科學發展。
一、高校體育科研工作的主要研究方向介紹
目前，高水平的體育院校，或是綜合類大學下設的體育學院（系）都具有完備的體育條件，包括完善的教學設備（理論課教學設備、運動生理生化實驗室等、各種項目訓練場館）、全面的體育課程、優秀的運動訓練隊伍等，這些體育條件與高校體育科研工作相互推動相互促進，推動我國高校體育事業的科學發展。我國高水平的體育院校從事的科研領域主要有體育人文社會學方向（休閑體育、城市體育、體育產業、少數民族傳統體育遺產傳承等），運動人體科學方向（運動生理學、運動生物力學、運動生物化學等），體育教育訓練學（學校體育學、訓練理論、高水平運動隊訓練理論與方法），民族民間體育，體育信息技術此幾個大研究方向，另外經過不斷發展，又出現許多新的研究方向，在這里不做贅述。
二、高校體育科研工作的特征矛盾、有悖倫理規范行為
（一）高校體育科研選題方面
選題是從事科學研究的第一步，往往直接影響到以后科學研究的成敗、利弊。根據體育科研選題特征與現狀可知，高校體育科研選題方向存在的最大矛盾之一在于自身的發展與教學、訓練、科研的著重，高校體育科研發展是整體抓還是偏重于某一方面，不斷被業內人員提及。于此，很多高校體育科研人員學者脫離實際，夸大學校體育的作用，將學校中的運動隊和專業訓練隊伍相比較研究，也不尊重高水平隊伍的發展，將學校運動隊伍理念用于高水平的專業運動隊，混為一談有悖于實事求是的原則。
（二）研究方法選用方面
在當今體育科學研究膨脹化發展的趨勢下，體育科學研究的研究方法也存在著縱向延伸和橫向發展的特點。縱向情況，體育科學研究一方面追根溯源向不斷向古代體育，甚至是遠古時期的原始人類的狩獵、遷徙、肢體活動等；另一方面，為未來的體育事業不斷運籌帷幄，使體育科研現狀造福于人類長久的生存。從橫向發展來看，體育科學研究不斷借助于各種學科的研究成果用于武裝自己，發展到了今天就成為我們業內人士所聲稱的交叉學科理論、多學科理論，即使用計算機應用技術、軟件開發技術、數學物理學化學經典理論、管理學、經濟學理論等等，集各學科之所長于體育，使體育集百家之所長于一體[2]。
（三）研究成果運用階段
由以上得出的結論，體育科學研究具有復雜性，其中選題和研究方法都具有一定的特殊性，導致體育科學研究涉足領域可以向社會科學領域不斷擴大，也可以向自然科學不斷延伸，兩種情況的成果是完全不同的兩種形式。社會科學類往往用事實說話，重視理論方面的研究成果，以理論指導實踐；自然科學類往往注重用數字說話，重視數據的真實可靠性，以實驗數據反映現實情況。兩種選題背景不同，對體育科學研究領域以及社會貢獻方面就不可同一界定，但是，經長期的調查研究，高校體育科研工作雖然是我國體育事業的中堅力量，卻并未擔當相應的責任。大部分科研成果還停留在理論化的水平，僅能紙上談兵，不能將研究的成果運用到實踐當中去，不能結合與當前我國體育事業的發展而提供實際性的價值，造成勞民傷財、研究水平低下等惡劣影響[3]。
三、結論與建議
體育科研中有悖倫理規范的學術行為，不僅背離了科學研究的內在規律，而且也嚴重違反了學術倫理和學術道德，同時也褻瀆了科學研究的求真精神。如果任其發展下去，必將徹底葬送了體育科研的創新精神，使剛剛起步的體育科學研究走向夭折，整治體育研究中的學術不端行為已經到了刻不容緩的危急關頭。與此筆者提出相應的對策與建議，以供參考。體育科研工作應加強對體育科研工作者的倫理規范教育，體育科研工作者應承擔相應的倫理責任。各單位應建立完善的倫理責任獎懲機制并成立倫理監督委員會，加大監督力度。在公眾方面，鼓勵新聞媒體對于學術不端行為的輿論監督，另外各學術刊物和出版社應加強學術審查力度。
參考文獻：
[1] 丁月蘭.體育科研創新團隊管理和運行機制建設研究[J].內蒙古體育科技.2011（24）：32-35.
