導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇運動力學研究，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

關鍵詞 高爾夫 木桿揮桿技術動作 運動力學

高爾夫揮桿技術是高爾夫運動中的重要技術之一，根據球洞的位置將球準確的打入到目標點中，以及最大限度的將球擊向遠處的能力是揮桿技術中的兩個重要組成部分。尤其是每個發球點的一號木桿揮桿技術對整個比賽具有決定性作用[1]。本研究通過對專業、業余高爾夫運動員的木桿揮桿技術動作進行動力學分析，以便為高爾夫運動的愛好者提供更加精準的技術動作。

一、研究資料與方法

（一）研究資料

選取10名專業高爾夫運動員與10名業余運動員，專業運動員平均年齡為（31.2±2.7）歲，平均球齡為（6.8±1.3）年。業余運動員平均年齡為（33.4±3.5）歲，平均球齡為（4.9±1.4）年。所有運動員已明確測試需求及注意事項，沒有運動損傷或不適情況。

（二）方法

1.實驗測試方法

使用2臺日本生產型號為6mmJVC GR-DVL9800高速攝像機，運動員兩側定點同步拍攝。在運動員球桿及各關節安裝19個反光標志點，60格/s拍攝頻率，1/250s曝光時間。在對程序進行分析時使用APAS軟件技術，并從中得出二維坐標值，制作出三維坐標。為了降低實驗誤差，需要通過6HZ對數字進行濾清。將運動員揮桿方向平行移動設計為X軸，將其上下移動設計為Y軸，將其前后垂直移動的設計為Z軸，對其進行運動力學分析。

2.揮桿劃分動作階段的實驗方法

可以將木桿揮桿技術動作（從擊球準備動作到開始擊倒球瞬間）劃分為四個階段：（1）擊球準備動作階段（AD）到上桿階段中球桿與地面半上桿時刻（MB）。（2）半上桿時刻到揮桿頂點時刻（TS）。（3）揮桿頂點到下桿階段中球桿與地面平行半下桿時刻（MD）。（4）半下桿時刻到桿頭擊球瞬間（IM）。

（三）統計學分析

采用SPSS19.0統計軟件對所有數據進行統計分析，計量資料采用X2來檢驗，P

二、結果分析

（一）對揮桿技術動作時間進行分析

專業的高爾夫球運動員揮桿的總用時平均為（1.57±0.43）秒，在第一階段的上桿動作中用時為（0.73±0.24）秒，明顯高于業余運動員的（1.42±0.31）秒、（0.59±0.21）秒，差異顯著（P

（二）身體重心移動對比分析

1.身體重心水平方向的移動

MB階段，所有運動員身體重心向后方移動，后三個階段中，其身體重心均向前移動。從移動幅度分析，在MB階段中，專業運動員身體重心移動幅度為（-5.36±1.12）厘米，明顯大于業余運動員的（-4.29±1.68）厘米，在下桿階段所有運動員身體重心水平移動超過了原點，但在擊球瞬間，專業運動員身體重心與原點的距離（2.82±0.31）厘米明顯低于業余運動員的（3.12±0.34）厘米，差異顯著（P

。

2.運動員身體重心在上下方向的移動情況

在上桿階段及半下桿到擊球瞬間，所有運動員均出現身體重心上移的傾向。在第三階段中，所有運動員身體重心均向下移動，并且比原點低。另外，在第四階段中，尤其是在擊球瞬間，專業運動員的重心與原點的距離為（0.22±0.31）cm，明顯優于業余運動員的（0.46±0.58）cm。差異顯著（P

3.運動員身體重心在垂直方向移動情況

上桿階段，所有運動員身體重心向后移動，第三階段，身體重心超過原點向前移動，第四階段，身體重心移動方向各異。在擊球瞬間，專業運動員身體重心更接近原點后方（-0.17±0.08）cm，業余運動員身體重心更接近原點前方（1.63±0.12）cm，差異顯著（P

三、討論

通過對本研究中的20名高爾夫運動員的木桿揮桿技術動作進行運動力學研究，從結果中可以看出：從揮桿技術動作總體分析，專業運動員在上桿的過程中，尤其是在第一階段中，其后揮桿的速度較慢，在下桿階段中的揮桿動作較快，主要是為了在準備階段中穩定身體的重心，以便為后揮桿到揮桿頂點時避免重心不穩而導致擊球效果不佳。同時，在下桿階段揮桿速度加快，是為了確保擊球的準確率。而業余運動員在第一階段中揮桿的速度較快，容易導致擊球出現偏差。因此，需要掌握良好的節奏與技巧，對時間進行準確的控制，以便確保擊球時，桿頭能夠以最快的速度到達擊球區域。

在高爾夫運動員身體重心移動方面，在水平移動實驗中可以看出，在下桿階段，專業運動員身體重心移動更接近擊球準備動作的原點；在揮桿擊球時上桿階段，運動員雙手通過向后引桿，由于左臂帶動，身體的重心會像后方移動。并且在上桿階段中，會出現與上述相反的動作，從而促使身體重心會經過原點，以便達到擊球的動作。從整體揮桿動作的特點分析，專業運動員在確保身體平衡的狀態下，將身體重心向后移動的距離超過業余運動員，并且在下桿階段中的擊球瞬間，將身體重心與原點緊密貼近。業余運動員通常會過于追求擊球的距離，通常在下桿階段中將身體重心向前移動，從而出現過度擊球動作，降低擊球的準確率。在上下移動分析中，由于在上桿時，運動員需要保持右膝蓋彎曲程度，要將身體重心轉移到右腳內側。在下桿的時候，如果身體重心轉移到右腳外，極有可能造成下半身向目標方向滑移。在下桿階段，需讓曲向內側的左膝朝向正面來擊打高爾夫球，因此，身體的重心需要高于準備階段時的重心原點[2]。另外，在揮桿時，身體重心太低，容易導致擊球瞬間出現閉合與左旋球現象。如果身體重心上移幅度大，容易形成右旋球或削頂球。另外，運動員在木桿揮桿時，需要調節好自身的節奏，并且在身體重心移動方面，應確保移動的合理性與穩定性，以便提高擊球的準確率。

篇2

中圖分類號：TS941.2 文獻標志碼：A

A Study on Protective Cloths Based on Sports Biomechanics

Abstract： Based on introducing sports biomechanics as well as current study on protective equipment and protective clothes， the article draws the conclusion that it is very important to study protective clothes by using sports biomechanics and puts forward the theoretical basis， technical problems and technical route for using sports biomechanics in garment applications.

Key words： sports injury； protective clothes； sports biomechanics； protective model

近年來，我國參與體育運動或日常鍛煉的人口越來越多。在對全國體育人口比例的調查中發現，1996年的體育人口在總人口中所占的比例為31.4%，2000年增加到33.9%，而到2007年又增加到37.1%，短短10多年的時間里增加了5.7個百分點。

但是在運動中，由于人們并未太多地注意保護自己，常常會引起相應的關節、肌肉、韌帶的意外損傷。網球運動常常會導致肘部、肩袖部損傷，范？克拉莫（Von Kramer）對網球運動中出現的損傷進行過調查，結果表明，網球運動中肘關節損傷占全部損傷的41%，是最容易損傷的部位；肩袖損傷占其全部損傷的39%，僅次于網球肘。在跑步運動中，常常會發生小腿肌肉拉傷，有研究顯示，有高達35% ～ 65%的健身者與專業運動員曾經發生過下肢損傷。老年人、小孩以及肢體殘疾人在日常的行走過程中，由于自身缺乏一定的平衡能力，往往會因為磕碰、摔倒等突發狀況而意外導致肌肉和骨骼損傷。有國外學者曾做過相關的研究，該研究揭示了在老年人的摔倒中，將近53%是因為行走、站立的不穩定所導致的。

運動損傷已經給運動員、業余愛好者、老年人、小孩等帶來了傷害，也是人們生命安全的重要隱患之一。也有不少人缺乏自我保護意識，認為在業余的體育鍛煉和比賽中，做準備活動，然后再多加注意一些，受傷的幾率也就小了，其實這種想法是不正確的。因為這種損傷，比如說扭傷、摔傷、各種磕碰傷，在運動損傷里只占到了2%，它的名稱叫做意外傷，而將近98%的損傷是那種運動技術性傷。所以基于運動的生物力學，研制減少骨骼與肌肉損傷的防護性服裝，是一個很大的趨向。

1 運動生物力學的研究

運動生物力學是生物力學的分支學科，是研究體育運動中人體機械運動規律的科學。其主要任務是運用生物學和力學的理論和方法研究人體從事各種運動、活動以及勞動的動作技術，使復雜的人體動作技術奠基于最基本的生物學和力學規律之上，并以數學、力學、生物學以及動作技術原理的形式加以定量描述。運動生物力學的發展與研究，為提高體育運動的成績、預防運動損傷、設計研發防護器材奠定了理論基礎。

1.1 運動生物力學的實際應用

對于運動生物力學的研究，特別是在應用上，具有自己的特色，大致可歸結為以下幾點：

（1）在競技體育運動動作的技術方面，根據人體的體態、素質、機能等情況，研究適合個人的最佳運動和活動技術的動作方案，并通過動作技術診斷使之逐步完善；

（2）從預防運動損傷的觀點出發，對各種體育、活動以及生產勞動進行生物力學分析，找出致傷因素，并設計出相應的預防與治療措施；

（3）運動生物力學不僅研究人體，而且也研究與運動相關的器械的運動規律，按照人體形態、結構和機能的生物力學特征，設計和改進運動器材、設施、服裝與用具以及勞動機器、工具等。

1.2 運動生物力學與防護器材

從運動生物力學的角度出發，對體育運動或健身鍛煉中用于防護人身安全、避免運動損傷的器材，提出設計和改進的設想及要求，是一項非常艱巨的學科任務，當前基于運動生物力學研制的防護用品主要有護具、運動鞋。

新型橄欖球頭盔與傳統頭盔相比有著本質的區別，新型頭盔的外層覆蓋了一種新型樹脂吸振緩沖材料，它可以有效地防止運動員以頭盔作為進攻武器沖撞對手。在運動的過程中，人體的各個關節肌肉常常由于過多的運動量或瞬間的揮擊、拉伸發生拉傷或震傷。戴上護具后，就可以對相應部位的肌肉、韌帶加壓舒服，減緩可能的過度拉伸，并協助肌肉動作，對關節部位起到支撐作用。對于關節出現不同程度勞損的老人以及正在發育期的小孩來說，進行遠足郊游或體育鍛煉時，很有必要選擇一定的護具。

國內外一線運動品牌，其運動鞋技術的每一項進步都離不開生物力學研究，結構設計和技術創新都遵循人體運動生物力學原理。國際一線運動品牌都擁有自己的核心技術，如Nike的air氣囊鞋底科技和足跟穩定技術、Adidas的HUG環抱系統和智能芯片技術、李寧新一代單弦弓減震技術等。無論核心技術如何創新變化，結構設計必須遵循運動生物力學的原理，其主要的生物力學原理是緩震減震、能量回歸、足跟控制、模擬踝足和回歸自然。

2 防護服裝的研究

伴隨著運動的普及，傳統的防護服裝基本上從舒適性、結構設計、功能材料等角度出發進行設計研究，通過研究改變或加強面料的性能來達到服裝吸濕排汗透氣、防火、防水等效果，或者從服裝結構設計出發，采用多開口寬松式設計，在前胸、腋下、前后衣片采用連續開口散熱功能設計，設計了一套具有散熱功能的籃球比賽服裝。而在運動過程中能真正地起到對人體防護作用的，往往都是要通過佩戴護具來達到目的，從拳擊的頭盔到籃球的護足，每一個易受傷的關節都有相對應的護具來產生防護的效果。

但是現階段基于運動生物力學研究的運動防護僅限于護具以及運動鞋，而客戶對防護服裝的要求卻逐漸從原來的吸濕排汗等舒適性方面提升到舒適、功能、美觀、防護一體化上來，更多地希望可以通過服裝本身就可以達到防護人體的目的。

所以，有必要從人體出發，通過測量人體各關節點運動的三維坐標數據的變化，將其轉化為人體關節運動的生物力學參數，通過分析生物力學參數數據，建立人體防護模型，明確服裝面料與防護模型相互之間的關系，并結合服裝材料學、服裝結構設計、人體工效學等相關知識，設計具有防護性能的服裝。

3 運動生物力學在服裝上的應用

在體育運動、日?；顒右约吧a勞動中骨骼和肌肉損傷是難以避免的問題，解決這一難題，必須以人體運動為目標，運用人體解剖學、人體生理學、力學的理論與方法來探索人體運動規律，根據骨骼和肌肉的變化，建立外部防護模型，獲取防護服裝所需達到的力學參數，為開發運動防護服裝提供理論依據。

3.1 理論依據

在運動過程中，骨骼及肌肉功能模型的研究比較成熟，是確定肌肉長度、肌肉拉力線、肌力臂、肌力矩、肌力等關鍵因素，但卻沒有明確指出骨骼及肌肉損傷的臨界值，建立外防護模型是解決該問題的關鍵途徑。

基于人體骨骼與肌肉的動力學模型，模擬在外部約束條件下骨骼和肌肉的變化，通過逆向動力學方程式和有限元模擬獲取相關參數，建立外防護機制，即防護模型；在外加反應實驗的作用下，明確服裝材料的性能與外防護模型之間的關系，為研制高質量的運動防護服裝、減少運動過程中骨骼及肌肉的損傷提供理論依據。

3.2 技術問題

（1）建立骨骼及肌肉的模型，需要運用動態捕捉系統捕捉關鍵點的運動信息，測量人體在空間的位置和方向，即人體骨骼、關節的運動軌跡。動態捕捉系統通常分類為 3類：機械式、電磁式和光學式，價格不菲。

（2）結合人體運動軌跡的數據，通過人體建模仿真軟件進行模擬，并推導出骨骼及肌肉的最優化的防護機制。

（3）通過實驗驗證分析，明確防護模型與服裝面料的性能特征之間的關系，為研發防護性能最優的服裝提供依據。

3.3 研究方案

針對一項具體的運動，主要研究內容有以下幾個方面：

（1）運用動態捕捉系統捕捉人體關鍵部位的空間運動軌跡；

（2）借助人體建模仿真軟件，將空間運動軌跡的數據轉化為生物力學參數，如各關節的位移、速度、加速度及肌肉長度、肌力臂、肌力矩等，進而計算出有關人體防護力學參數；

（3）基于骨骼及肌肉模型，運用逆向動力學的方法，建立人體外部防護機制；

（4）根據各種服裝材料的性能，通過有限元的模擬，確定材料的性能與防護模型相互之間的關系，獲取防護服裝所需的防護參數；

（5）人體建模仿真軟件對所獲取的服裝防護參數進行模擬，以進一步獲得最優防護的服裝。

技術路線如圖 1 所示。

4 結語

運動損傷常常給運動員、體育愛好者、老人、小孩等帶來意想不到的身體傷害，然而，傳統的防護服裝基本上從服裝的舒適性角度進行研究，通過改變面料的特性來達到服裝的防濕透氣、吸濕排汗等，或從服裝的結構設計出發，改變服裝衣下間隙、開口特征等來提高服裝的著裝舒適性。國外對于運動防護服及裝備的研究則比較深入，從人體的頭部到腳的各個器官都配有特定的防護用具，所以基于運動生物力學研究防護服裝必將是未來的研究熱門。

外防護模型的建立是運動生物力學應用到服裝領域的關鍵，也是制約防護服裝研發的主要因素。防護模型的研究處于起步階段，只有建立起防護模型，才能進一步明確服裝材料與防護力學參數之間的相互轉化關系，也為研制減少運動損傷的運動裝備奠定技術基礎。

參考文獻

[1] 陸建平，李寧.我國居民參與體育鍛煉的特征研究[J].體育文化導刊，2012（1）：36-39.

[2] 張雷，王少華.網球運動中常見的損傷與防治[J].網球天地，1995（3）：45 - 47.

[3] 王威.對跑步中下肢運動損傷的原因分析[J].運動精品，2011（7）：16-17.

[4] Blake A J， et. al. Falls by elderly people at home： prevalence and associated factors[J].Age Ageing，1988（17）：365-372.

[5] 侯宇.運動護具面面觀[J].文體用品與科技，2009（11）：41.

[6] 全國體育學院教材委員會.運動生物力學[M].北京：人民體育出版社，1990.

[7] 全國體育學院教材委員會.運動生物力學（2版）[M].北京：人民體育出版社，2005：195-198.

[8] 王向東，劉學貞，苑廷剛，等. 運動生物力學方法學研究現狀及發展趨勢[J]. 中國體育科技，2003，39（2）：15-16.

[9] 李世明.運動生物力學理論與方法[M].北京：科學出版社，2006.

[10] 李建設，顧耀東，陸毅琛，等.運動鞋核心技術的生物力學研究[J].體育科學，2009，29（5）：40-49.

[11] 鄭素化，張欣，應柏安.籃球運動服裝舒適性研究[J].西安工程大學學報，2008，22（1）：52-54.

篇3

關鍵詞 生物力學 方法 拳擊

生物力學研究，尤其是運動學、動力學、表面肌電等實驗技術逐步應用于拳擊科學研究中。運動學方法應用在技術改進和規范程度判斷等方面，起到很好的輔導作用。動力學研究對對抗性項目對抗時，力的大小、方向的變化及力作用的效果等進行定量分析，揭示發力原理及規律。表面肌電研究應用于判斷動作過程中，哪些肌肉參與收縮，收縮過程中肌纖維發力長短、順序等，這對科學合理化技術動作和確定不同力量訓練方法手段的科學性非常有意義。

李凌云[1]采用生物力學的測試儀器、方法，試圖尋找運動生物力學的一些原理和方法在武術領域中應用規律，從生物力學的原理應用在武術中的情況。我們可以將這些方法同樣應用于其他同場格斗類項目中，為其他同項群項目的生物力學研究提供理論參考和實踐指導。

運動學研究和表面肌電技術在拳擊生物力學研究中應用較為廣泛。郭峰，張日輝[2]探討拳擊運動員后手直拳動作內部神經肌肉系統協同變化，研究認為后手直拳擊打，上肢拮抗肌發揮著重要作用。從肌肉激活順序判斷，動作符合鞭打動作原理，建議加強上肢拮抗肌訓練。劉海瑞[3]的實驗也得出了相似的結果，分析了拳擊出拳擊打拳速突然減速的成因。二者在突然降速的研究結果是一致的。拮抗肌放電信號較強也能夠在一定意義上解釋這一現象的出現，但二者結論中應該加強拮抗肌訓練值得商榷，拮抗肌與主動肌、協同肌的協調配合時準確、高效完成技術動作的基礎，應該從協調性訓練的角度分析更為準確。

王新坤[4]運用愛捷運動錄像測試分析系統，對參加2004年全國拳擊冠軍賽決賽的部分冠軍前手直拳作進行運動學特征的研究分析。結果顯示：運動員打擊瞬間拳速在擊中目標之前會突然增加，其研究結果前手直拳打擊瞬間是加速的，與劉海瑞，郭峰、張日輝等研究后手直拳擊打前速度突降結果相反，其原因有待進一步探討。岳東升、張翠[5]利用高速攝像與測力臺（Kistler）同步測試的方法，對拳擊運動員直拳技術動作進行測試，該研究是典型的以運動學研究技術路線，對運動員技術改進有一定意義。

有關動力學研究在拳擊中較為少見，相關理論研究中，谷曉紅[6]從擊打過程中的生物力學原理問題、打擊力與作用時間、快速移動與穩定性、鞭打技術與多環節協調運動四個方面對拳擊運動中的有關生物力學問題進行了探討，指出了現存的誤區及不足。蘇彥炬[7]對不同擊打技術的下肢發力特征進行了實驗研究，對拳擊下肢發力原理，影響擊打效果的因素等做了宏觀分析，對相關理論研究具有指導意義。

等速肌力測試關節力量從側面反映肌肉力量，但與動作速度不相符合，存在一定的局限。姜傳銀[8]等運用等速肌力測試的方法，對拳擊、跆拳道散打運動員進行比較研究，發現不同項目，不同肌群在速度力量方面的優勢環節。從側面也反映了不同項目因發力環節不同，不同部位的肌肉力量存在著明顯的項目特征。等速測試數據較為精確，但限于單關節測試，動作路線，幅度、速度存在差異，對于專項力量測試存在局限性。

從拳擊相關生物力學研究綜述可見，以往研究對技術運動學分析較多，主要技術為前、后手直拳，分析其原因，直拳的運動學分析可近似理解為直線運動，相對實驗控制和分析容易把握。而對表面肌電的研究可以對發力順序與肌肉貢獻率進行探討，研究結果顯示出的鮮明的個體化特征，從中提取共性及規律較難。表面肌電技術應用廣泛，尤其是對專項訓練手段和方法的檢測，具有很大發展空間，二者有效結合可以彌補簡單運動學分析帶來的誤差。等速肌力測試可以從側面反映關節力量，但與專項發力方式速度不同。以運動學結合動力學研究在力量訓練相關生物力學研究中是比較成熟的研究手段，對于拳擊速度耐力相關研究應該是今后研究的方向 。

參考文獻：

[1] 李凌云.運動生物力學原理在武術運動中的應用[D].山東師范大學大學.2002：56-58.

[2] 郭峰，張日輝.優秀女子拳擊運動員后手直拳技術動作上肢肌肉表面肌電分析[J].沈陽體育學院學報.2009.28（4）：65-68.

[3] 劉海瑞.上海市優秀男子拳擊運動員后手直拳出拳―擊打環節生物力學特征分析[D].上海體育學院.2010.

[4] 王新坤.我國部分優秀男子拳擊運動員前手直拳技術的運動學特征分析[J].沈陽體育學院學報.2009.28（4）：102-105.

[5] 岳東升，張翠，宋祺鵬等.山東省64公斤級男子拳擊運動員直拳技術動作的運動生物力學分析[J].山東體育科技.2011.33（1）： 14-17.

篇4

關鍵詞 生物力學 運動 控制協調 應用

人體運動需要在多個部分的共同協調配合下完成，而單純運動學角度只針對物體的運動效果以及其他外作用力的影響進行研究，無法對人體肢體運動控制和協調的具體機制作出判斷。生物力學從關節力矩的角度并結合運動動力學方法可以對肢體運動的產生方式和作用機制進行科學合理的分析，推動人體運動控制機制理論研究的發展。

一、生物力學與運動控制的關系分析

肌肉的收縮是人類肢體運動最直接的動力，人體神經系統可以對不同部位的新陳代謝速率和能量釋放方式進行調整，從而起到控制骨骼肌腱可控張力的效果，肌腱又將動力傳給關節、韌帶以及骨骼等，最終實現對各個運動單位的控制。神經肌肉骨骼系統包括肌肉運動單位與神經元之間的突觸連接、運動單位疊加與肌腱上的合力、肌肉骨骼系統的整合以及關節力矩整合協作四個層次。人體的骨骼、肌肉結構都十分復雜，因而神經中樞系統很難直接對每個運動單位進行控制，目前猜測中樞神經系統對運動目標協作實現方式或者是關節水平運動方式進行控制，再由該環節傳達至各個運動單元。

二、運動控制的生物力學研究技術

（一）生物傳感器技術

目前生物傳感器技術在科學研究中的應用已經較為廣泛，包括力量、肌電圖、加速度以及位移傳感器等等，這些技術相關專業的教科書以及很多文獻中都有涉及到。隨著研究的深入和技術的發展三維陀螺儀運動測量技術應運而生，在生物力學測量中可以對物體的運動速度、不同時間點的方位、角度等數據進行測量和記錄，因而可以應用于疾病診斷和治療康復中，該技術在醫療領域的應用也日益廣泛。

（二）生物力學建模與仿真

當人體運動時除了肢體的外部狀態，肌肉狀態、關節連接處軟組織的形狀等也會發生一定的變化，而對這種形變進行觀察和研究的難度較大，因而可以將整個人體作為一個完整的運動系統并以此為基礎建立相應的人類肢體運動動力學研究方程，也可以將其稱為生物力學模型。研究方向以及研究切入點的不同都會對最終的模型構建產生影響，一般來說任意運動的計算機模擬或者仿真需要應用正向動力學知識和技術，而對肢體運動的外力因素進行測量時則需要應用逆向運動學。

（三）運動學影像技術

影像技術在生物力學研究領域的應用由來已久，隨著科技的進步和科研領域投入的提高，更多新型的運動學影像技術開始出現。高速熒光透視技術可以對人體運動狀態下的骨骼、關節的情況進行精確的分析，拍攝速度更快且由于無侵入性對人體的傷害也更小。將該技術應用于人體醫療中將大大提高骨科檢驗的準確性。即時超聲波成像技術可以將人體運動狀態下的肌肉、肌腱等的形態包括肌纖維排列、肌肉羽狀角的情況進行成像。

三、運動控制的生物力學原理

運動控制涉及的生物力學原理較多，本文就其中幾個較為重要的原理進行分析闡述。人們在做出某個動作之前，為了提高動作的完成效果，往往會先做一個跟目標動作方向相反的動作，例如扣籃時先將手臂抬高，一方面下扣動作的幅度更大，另一方面肌肉的彈力也會有所增大，下扣的力量隨之提高，這就是反向動作最佳起始力原理的典型表現。人體神經肌肉系統功能的完善性，以及個體肌肉力量和爆發力量對于體育競賽成績有著重要的影響，在某些體育活動中，人們為了獲取運動速度的最大沖量會采取一些助力措施，例如對于跳遠運動員來說，他們在進行跳遠前都會有助跑，鐵餅投擲運動員在投擲鐵餅時，也會有身體的旋轉運動等等，以上各項體育運動都是通過延長加速度時間和距離來增加力的作用效果，這體現的是運動速度的最大沖量原理。物體之間的碰撞效果一般會受到以下兩方面因素的影響，即物體質量和速度這兩方面的影響，質量與速度的乘積稱之為動量，生物力學中有打擊碰撞動量保持原理，該原理在運動控制中的體現有：網球的擊球、拳擊等等，運動員為了提高碰撞效果在確保撞擊速度時還會提高撞擊的力度。因此，對于運動員來說，一定要掌握運動控制的生物力學原理，進而將其在際運動中得到充分運用，這對提高運動員成績來說起著非常重要的作用。

四、結束語

綜上所述，生物力學的應用可以在對關節力矩和分量進行分析的基礎上研究神經肌肉系統對肌肉收縮力矩的調節模式，主動的肌肉力矩在神經系統的控制之下對運動產生的被動力矩進行對抗，在平衡的狀態之下完成肢體運動動作要求，生物力學的應用大大降低了運動控制協調相關問題的理解難度。

篇5

在機械類課程教學中，往往由于在課堂上沒有機械設備的實物，導致教學缺乏直觀性。由于目前的一線教學條件及場所的限制，各學校也很難在課堂上配備機械設備的實物。鑒于此，我們可以借助現代化多媒體教學手段，充分利用機械設計、仿真等軟件，從而改變現狀。以機械手抓取機構的教學為例，在教學過程中靈活運用機械動力學仿真軟件ADAMS來講解其運動及受力特征，效果很好。

機械手（圖1）是模仿人手工作的機械，它可將工件或工具按預定程序自動地送到所需要的位置。推廣使用機械手，可以提高勞動生產率，保證產品質量。改善工人勞動條件是實現生產自動化的有效途徑之一。抓取機構是機械手的主要部件之一，它直接用來抓取工件或操縱工具［1，2］。

由于工件或工具的形狀、大小、重量等不同，抓取的方式也不同，抓取機構可分為手爪式、真空吸盤式和電磁吸盤式三種類型。本文以手爪式抓取機構作為研究對象，其結構如圖2所示。研究的整體過程可分為力學計算，UG建模、裝配、定義連桿，導入ADAMS，加約束添加驅動，運動仿真及后置處理，優化模型，等等［3］。

1.抓取機構力學分析

整個機構（圖3（a））是沿中心平面對稱的，所以在力學分析過程中取左連桿和左手指為對象（圖3（b））。對左連桿對象而言為二力桿件［4］，如圖3（c）所示，沿桿線力平衡，則有公式：

2.仿真分析

2.1 虛擬樣機技術及ADAMS軟件

虛擬樣機技術（Virtual Prototype Technology）是當前設計制造領域的一門新技術，涉及系統動力學、計算方法與軟件工程學等學科。它利用軟件建立機械設計系統的三維實體模型和力學模型，分析和評估系統的性能，從而為物理樣機的設計和制造提供參數依據。

ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）軟件是美國MDI公司開發的機械系統動力學仿真分析軟件，它使用交互式圖形軟件環境和零件庫、約束庫、力庫，創建完全參數化的機械系統幾何模型，對虛擬機械系統進行靜力學、運動學和動力學分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預測機械系統的性能、運動范圍、碰撞檢測、峰值載荷，以及計算有限元的輸入載荷，等等［5,6］。本文的研究載體即為ADAMS軟件。

2.2 模型建立

ADAMS軟件在動力學分析及后置處理有著非常強大的功能，但其造型能力相對較差。對本文機構可采用專業三維設計軟件完成，考慮和ADAMS做聯合仿真時，優先選擇UG軟件。主要是這兩款軟件都支持Parosolid標準，且在UG的運動仿真模塊任何一步驟均可以直接導出ADAMS的.cmd文件，可做到無縫對接。在做兩者聯合建模仿真時最好均采用英文界面，這樣可大大減少錯誤［7］。

在UG中的抓取機構的造型如圖4所示，導入ADAMS軟件中的模型如圖5所示。采用在UG中造型后，添加連桿（UG中把運動單元稱為連桿）后導入ADAMS中，再在ADAMS中添加約束完成后續的仿真分析。

2.3 仿真分析

對其施加約束，進行動力學分析。首先在大地和機架之間添加固定副，使大地和機架形成一體。然后再分別添加各連桿之間的運動副：在導桿與機架之間添加移動副，導桿分別與左、右連桿之間添加旋轉副，左連桿與左手指添加旋轉副，右連桿與右手指之間添加旋轉副。同時在左右連桿之間添加一個彈簧，實際物理樣機是不存在這個彈簧，在此虛擬樣機中的目的是測量抓取力量。最后在導桿與機架之間添加的移動副上添加驅動力驅動。暫定驅動力取700N。

在ADAMS的Build菜單建立模型中的兩個角度α+β、α隨時間的變化曲線，如圖6所示。為后續的驗證工作做準備。

（b）角度α隨時間的變化曲線

圖6 角度α+β、α隨時間的變化曲線

在ADAMS的后置處理模塊中生成彈簧力隨時間的變化曲線，如圖7所示，通過曲線查找得彈簧力為1663N。

利用ADAMS的Fuction Buider功能建立式（4）的表達式，并生成公式中f力曲線，如圖8所示。通過曲線查找得彈簧力為1650 N。

通過對比發現，公式計算的輸出力值1650N與虛擬樣機仿真實驗的輸出力1663N基本重合，這其中誤差還包含了樣機的本身重力等影響。由此可見，仿真實驗數據的可靠性很高，完全可用仿真分析來代替繁雜的計算過程，節省大量的設計計算時間。

3.優化

通過更改模型中機構的幾何位置、尺寸等來細化模型。但從該虛擬樣機的三維模型中，可清晰地看到機構左右成對稱，若要對其細化，最好是更改沿其對稱軸線上的幾何關系。鑒于此，選擇更改導桿與左右連桿的旋轉副作用點位置，來細化模型。觀察在不同位置時機構輸出力的變化及跟隨的兩個角度α+β、α的變化。

在虛擬樣機中設置導桿與左右連桿的旋轉副作用點的豎直方向Y坐標為變量DV_1，以此來模型細化處理。分別得到五種不同坐標下的角度變化曲線如圖9所示，彈簧力變化曲線如圖10所示。

通過圖10可以發現，隨著坐標值增大輸出力增大，由此可得出在其他條件不變的情況下，將導桿與左右連桿的旋轉副作用點向上提高即可增大輸出力，具體增大量可參照圖10。

4.結語

機械手在工業生產中的運用非常廣泛，所涉及的專業也相當多。本文僅對其中的一小部分抓取機構作虛擬樣機分析，通過分析其理論力學上輸入力與輸出力的關系，在ADAMS中對其進行分析，發現虛擬樣機實驗中的力關系與理論力關系基本吻合，這樣就對后續的研究分析提供了可靠性。在后續的研究開發過程中可對樣機添加材料特性、慣性矩等，進一步與物理樣機靠近。虛擬樣機技術的應用大大縮短了抓取機構的設計研發周期，降低了產品生產成本，為抓取機構的設計提供了一個高效的開發途徑［8］。

參考文獻：

［1］孫恒，陳作模.機械原理［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［2］焦振學.先進制造技術［M］.北京：北京理工大學出版社，2001.

［3］葛曉忠，詹葵華，鐘克.基于UG的平面連桿機構的運動分析與應用［J］.東華大學學報，2008，（6）：332－334.

［4］哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［5］王國強，張進平，馬若丁.虛擬樣機技術及其在ADAMS上的實踐［M］.西安：西北工業大學出版社，2002.

［6］鄭建榮.ADAMS虛擬樣機技術入門及提高［M］.北京：機械工業出版社，2005.

［7］范勤，何麗君.基于ADAMS的臥卷夾鉗虛擬樣機建模及動力學仿真［J］.起重運輸機械，2008，（5）：55－58.

篇6

中華武術歷史悠久，博大精深，一直深受來自全世界人民的喜愛。隨著現代體育的不斷發展，武術套路也在向世界推廣的潮流中不斷的前進，現如今已逐步發展成為了以現代體育科學為理論指導，以西方競技體育模式為運動方式的現代競技體育項目。在跨學科研究以成為常態的新的背景下，近年來涌現出了很多有關運動生物力學在武術套路中的研究與應用的文章。其中的很多文章多采用運動學的方法對武術套路運動員作運動學的數據測量與分析并得出相應的結論。然而通過表面肌電對武術套路難度動作進行分析和研究的文章卻不多。如何更好地運用表面肌電技術研究武術難度動作，已成為一個新的研究熱點方向。

1.有關運動生物力學的研究內容與方法

運動生物力學是一門邊緣學科，同時也是一門應用性很強的學科。運動生物力學分析不僅在人體運動實踐中起著重要作用，它還是運動員和教練員做為教學和訓練指導的有力工具。近年來它的發展十分迅速。國內的許多理工類、醫學類和體育院校都獨立開設了這門課程，有些院校還開設了相應的專業，國內一些學者同時出版了許多相應的教材和專著，在該學科上取得一些居國內外先進水平的成果。對人體與物體的運動分析是運動生物力學的重要研究內容，其中對運動位移軌跡的分析是描述運動的重要方面。

運動生物力學主要通過它的分析應用系統進行研究。并運用運動圖像分析法、三維測力臺法、步態分析法、肌電分析等研究方法對所要研究內容作出測數與分析。第23屆國際運動生物力學年會報告上發現國際生物力學應用技術研究和競技體育研究仍占主流，研究方法不斷得到突破，三維攝像和肌電實現同步測量。各高校還相繼研發出新的測試儀器和研究系統，這使得運動生物力學研究不斷向前發展。

2.運動生物力學在武術難度動作中的研究

在武術套路中指定難度動作分為A、B、C三個難度等級，武術比賽中指定難度動作因其難度大、扣分重、不易完成使其逐漸成為整個套路的核心。提高指定難度動作的訓練質量對提高運動成績至關重要。

2.1 運動生物力學在武術難度動作中的研究過程

通過運動生物力學研究長拳難度動作，一般先把難度動作進行階段劃分，以旋風腳動作為例：旋風腳可以劃分為助跑、起跳、空中擊響及轉體、落地等四個階段，之后用高速攝像機拍攝或用肌電測試儀進行實驗測量，或者兩者同時進行，實驗結束后，用三維影像分析系統和肌電數據分析系統對所得數據進行處理。最后利用QToolS軟件和Excel軟件對獲得的數據指標進行計算和統計，從而得出想要的結論。

2.2運動生物力學在武術難度動作中的研究發展趨勢

通過運動生物力學對武術難度進行研究經歷了運動學、動力學、以及多角度分析等三個階段。

運動學分析階段主要是通過攝像得出有關難度動作在旋轉角度、各關節夾角、以及動作擺動幅度等相關數據并進行分析，這在一定程度上可以對動作進行分析，但不夠全面。動力學階段主要是對武術難度動作進行運動學肌電兩方面或多方面測量，不僅從單一運動的角度，更從運動與肌肉發力等多角度進行綜合考慮，使研究成果更有價值。多角度分析階段已不僅僅是再對武術難度動作進行測量分析，將對動作從技術本身從發結合攝像肌電等手段，在運動生理學和運動解剖學等多學科的支持下再對難度動作進行研究，使得研究成果更具說服力。

3.運用表面肌電技術研究武術難度動作

運用表面肌電技術對武術難度動作進行研究，主要是通過使用肌電測試儀對做難度動作的運動員進行肌電測量，獲得數據以后在對數據進行處理，其中比較重要的數據指標有積分肌電，它是計量肌肉放電水平的以單位面積放電量為單位，可以初步了解肌肉在做武術難度動作所做的貢獻。還有就是放電的時序，即做武術難度動做過程中各個肌肉的放電順序，我們可以通過這些方面了解各肌肉在做動作中協調工作的情況，從而實現研究目的。在運用表面肌電技術對武術難度動作進行研究中，時程也是非常重要的，它反映了各肌肉放電所持續的時間，使得我們在研究武術難度動作和安排相關肌肉訓練上能得到很多借鑒。運用表面肌電技術研究武術難度動作已成為武術套路難度動作研究的新方向。

4.小結

關于運動生物力學在武術套路中難度動作的研究的文章有很多，通過閱讀和整理相關資料，可以把這些所研究文章大致分為以下三個方面。

1.對某一難度動作或組合難度動作的運動學分析，即主要運用三維攝像手段進行拍攝，再運用相關運動分析系統對所拍攝圖像進行解析。

2.對某一武術套路難度動作的表面肌電分析。

3.運動生物力學在武術中應用的綜述類文章。其中由以前兩方面的文章居多。如何使用表面肌電去分析和研究武術套路中的難度動作將會成為未來很好的一個研究方向。

【參考文獻】

[1]盧德明.運動生物力學測量方法[M].北京：北京體育大學，2003，347

篇7

分類號B849

運動心理學是心理學的一個分支，它主要研究體育運動中心理活動的規律。20世紀70、80年代以來，運動心理學的研究不斷發展，特別是在研究手段上越來越先進。眼動儀在運動心理學研究中的廣泛應用就具體體現了這一趨勢。本文主要介紹國內外在這個領域的一些研究成果。

在許多團體體育項目中，都存在著瞬息變化的比賽局面，這就要求運動員能夠迅速地搜尋到有用的視覺信息，同時做出相應的動作反應。許多研究發現，專家運動員比新手運動員的視覺搜索策略更恰當和更有效率[1,2]。視覺搜索策略是指在搜索相關的信息時眼睛的移動方式。運動員在比賽中的視覺搜索及注視情況，可以通過眼動儀來進行研究。

1對籃球運動員的眼動研究

在籃球運動中，一個運動員在做出動作反應（傳球、運球或投籃，跑位等等）之前，必須從賽場上選擇和分析有用的視覺信息。

在一項研究中，對專家運動員和新手運動員進行了考察。實驗結果發現：（1）視覺搜索并不是窮盡賽場上所有的刺激。無論是專家運動員還是新手運動員，都是傾向于選擇特定的信息，一旦獲得足夠的信息，就馬上做出反應。不過，專家運動員傾向反復注視成對的進攻――防守隊員，新手運動員則不注視防守隊員，而只注視自己的同伴隊員；（2）專家運動員注視重要的空當較多（空當是指從控制球的隊員到籃筐之間無對方防守隊員的區域），這說明專家運動員能夠注意到比較重要的關鍵信息；（3）專家運動員經驗豐富，比賽場景的一般變化對他們影響不大[3]。

預程序運動控制（preprogrammed motor control）假說是關于運動員在瞄準遠距離藍筐時視覺搜索的假說，該假說認為相關視覺信息在最終的投籃運動之前就被檢測到了。Oudejans等人研究了籃球運動員灌籃時的視覺控制[4]，其研究結果支持了上述假說。

張運亮研究了我國不同訓練年限青年男子籃球后衛運動員的專項認知眼動特征[5]。結果表明：（1）籃球后衛運動員的訓練年限明顯影響其對籃球比賽圖片信息的加工效率；（2）在注視籃球比賽實景圖片時，不同訓練年限的運動員具有不同的注視分配；（3）不同訓練年限的籃球后衛運動員具有不同的注視模式。

2對冰球運動員的眼動研究

在冰球運動中，運動員快速理解和處理比賽中的進攻和防御是非常關鍵的，但是對進攻和防御的處理，不同的運動員之間存在差異。

在一項實驗中，讓一個進攻隊員在帶球1秒、2秒或4秒鐘后進行掃射，記錄守門員的眼動情況。守門員的注視分配情況如下：兩組守門員都是集中注視曲棍和冰球。新手守門員對冰球的注視次數比專家守門員多。實驗表明：專家守門員對外界刺激反應較快，他們可以根據曲棍的位置和速度來判斷和預測進攻運動員的擊球情況，并對冰球注視次數較少。新手守門員則不能象專家守門員那樣有效地判斷進攻隊員的擊球情況[6]。

Martell等人使用眼動儀對專家組（國際奧林匹克水平的運動員）和普通組（國家級水平的運動員）的運動員在冰球防御戰術中的注視特點進行了研究[7]。專家組和普通組的女運動員分別與專家組和普通組的男運動員進行比賽，實驗檢查了運動員的注視和追蹤，在對冰球運動早期注視和追蹤的過程中，如果冰球在空中的運動方向是可預期的，那么運動員就能在冰球來臨之前有所準備，而在后期注視和追蹤過程中，如果物體的運動是不可預期的，那么注視只能根據冰球后期的變化而進行調節。結果表明，在專家組中早期注視和追蹤的時間顯著短于后期的注視和追蹤的時間，并且相對于普通組來說，在成功的比賽中，專家組在尋找最佳位置時更迅速。

3對足球運動員的眼動研究

Helsen等人以眼動為指標，對有比賽經驗的足球運動員（專家組）和沒有比賽經驗的足球隊員（新手組）進行研究[8]。通過對眼動數據的分析表明，專家組由于長期的比賽經驗，其視覺搜索模式是十分經濟有效的，與新手組比，專家組的注視次數少，平均注視持續時間短，反應時短。

William等人認為，專家運動員使用豐富的知識來控制眼動模式，這種知識對尋找和提取重要信息資源是必要的[9]。專家足球運動員會在不同比賽情境下，如小型對抗（如1人對3人，3人對3人時）和大型比賽（如11人對11人時），使用不同的搜索策略，這表明不同情境的比賽對所使用的搜索類型有重要影響。

Geert等人使用了一個新穎的方法來考察在足球罰球過程中，不同水平的運動員在預測罰球方向和視覺搜索行為上的差異[10]。參加實驗的被試為14名運動員，專家組由7名平均年齡為29.9歲，至少在荷蘭打過10年半職業聯賽的運動員組成，新手組由7名平均年齡為21.3歲的被試組成，這些人很少參加專門的比賽。在一個屏幕上給專家組和新手組守門員觀看罰球動作，要求他們移動操縱桿來做出反應。使用應用科學實驗室生產的4000SU眼動儀記錄視覺搜索行為。結果表明：（1）通常專家守門員預測罰球方向時更準確；（2）專家守門員使用了更有效的搜索策略。新手花費更長的注視在罰球運動員軀干、手臂和臀部，而專家注視罰球運動員腿部(罰球腿和非罰球腿)和球這些信息量大的區域，特別是腳將要接觸足球的時候；（3）兩組被試在觀看成功的和不成功的罰球場景時，在視覺搜索行為方面沒有差異。

4對網球教練員觀看網球動作時的眼動研究

網球教練員通常能夠通過視覺搜索找到隊員動作的關鍵因素，并給予運動員及時準確的反饋，要做到這一點，教練員應該知道如何進行有效的視覺觀察。Ward等人檢驗了專家網球運動員和新手網球運動員在預期一個地面擊球時在視覺搜索上的眼動特征[11]。Petrakis對網球教練員觀看網球運動員發球時的眼動進行了研究[12]。被試有12名，6名是沒有教練員經驗但是有平均6年的打網球的經驗（稱新手組），6名是平均有11年經驗的網球教練員（稱專家組），且平均15年以上的打網球經驗。被試坐在離網球運動員4.3米遠的對方，要求被試現場觀看該運動員的5次正手擊球和6次發球，用眼動儀記錄其眼動情況。結果發現：（1）兩種不同動作在總注視次數上沒有顯著差異。兩種不同動作在注視持續時間上有差異。兩組被試在注視持續時間上沒有差異，說明專業水平不影響注視持續時間；（2）在觀看正手擊球和發球時，兩組被試的注視位置存在較大差異。正手擊球時，對注視位置的卡方檢驗顯著；發球時，對注視位置的卡方檢驗也顯著。具體表現為，專家組對運動員身體的中間部位（臀部和胸部）注視次數較多，新手組對運動員身體的靠上部位注視次數較多。在觀看發球時，專家組被試注視次數主要集中在運動員的頭部、肩部和球拍，新手組則主要集中在運動員的頭部和球拍。

5觀看體操運動的眼動研究

Bard等人對體操裁判員觀看體操運動員平衡木項目時的眼動進行研究[13]。裁判員分為兩組，一組是由經驗豐富的老裁判員組成（專家組），另一組是由沒有經驗的新裁判員組成（新手組）。兩組被試在觀看運動員在平衡木上的動作時，注視的位置存在差異。專家組對運動員身體的上部（頭部和臂部）注視較多，而新手組對運動員的腿部注視較多。研究者還發現，專家組和新手組在觀看體操錄像時，他們之間的注視次數沒有差異。而動作類型則顯著地影響兩組被試的注視次數。兩組裁判員在觀看運動員的自選動作時，注視次數較多，而在觀看規定動作時，注視次數較少。

在另一項實驗中，當體操運動員和非體操運動員注視體操動作時，注視區域主要集中在運動員的頭部和身體的中間部位，體操運動員的眼動軌跡較非體操運動員的眼動軌跡更為緊湊、集中[14]。

蔡庚等人通過對不同等級裁判員評分過程中注視的次數、注視的時間進行分析，探究裁判員眼球運動和女子跳馬運動評分客觀性之間的關系[15]。該實驗采用耐克公司生產的EMR-600角膜反射眼動儀對被試進行測試，被試均為女性。根據裁判等級，將被試分為3組，國際級裁判2名（高水平裁判組），一級裁判2名（中等水平裁判組），二級裁判和三級裁判各2名（低水平裁判組）。運用角膜反射技術，測定了被試觀看1995年世界杯體操比賽女子跳馬團體的錄像時注視點停留次數、注視時間、停留時間以及移動速度等指標，揭示女子跳馬運動評分時，裁判員的注視運動特征及不同等級裁判員注視運動的變化規律。結果表明，隨著裁判水平的提高，評分趨向于更接近運動員的實際得分，驗證了高水平的裁判員評分比低水平裁判員的評分更準確，客觀性更強。但在注視次數和注視時間方面，新手和專家之間沒有顯示出明顯的差異。

6對乒乓球運動員的眼動研究

在乒乓球運動中，假如一個運動員能在每一時刻都注視到適當位置，就能夠更準確地預測乒乓球的運動軌跡以及球下落的時間。Sergio等人對正手擊球時運動員的頭部、眼睛及手臂的運動情況通過眼動分析進行了研究[16]。16個成年自愿者參與實驗，將他們分為經驗豐富的專家組和缺乏經驗的新手組，專家組平均年齡為27.9歲，新手組平均年齡為26.6歲。被試的對手是一個經驗豐富的乒乓球運動員，他每次以同樣的方向與速度給被試發球，然后要求被試在三種情形下將球擊回到發球人球案的左方或右方區域。實驗者通過一個激光發射裝置給予被試擊球方向的提示線索，線索光線的給予分為四種情況，一是前線索，在被試的對手發球前用激光光線告知被試將球擊回的區域；二是初期線索，球在空中飛行的早期告知被試；三是晚期線索，球在空中飛行的晚期告知被試。結果表明，在前線索和初期線索情形下，專家組和新手組的視線都能當球在空中時就追蹤到球，并且能在球與球拍接觸前將注視點保持在球之前某個穩定的位置。但專家組比新手組追蹤到球的時間更早，而且記錄下的結果比新手組更準確。

7自行車運動員專項認知水平眼動特征的研究

張忠秋等人使用眼動儀，對競技自行車運動的專家運動員和新手運動員的眼動特征進行實驗對比研究[17]，探討專家組和新手組在自行車專項認知水平特征方面的差異。專家組為10名具有6年以上專業自行車訓練和比賽經驗的優秀自行車運動員，新手組為10名專項自行車初學者。使用美國應用科學實驗室（ASL）生產的4200R型眼動儀。實驗材料是6組運動員的對比比賽錄像。實驗時，每次在顯示器上呈現一對不同專項技術水平的自行車運動員的騎行動作圖像，讓受試者判斷是左邊還是右邊的運動員為最好的騎行動作時，當被試做出判斷后，眼動儀停止記錄。結果表明：（1）在實驗條件下，專項騎行技術動作知識經驗的多少明顯影響被試對騎行技術動作的判斷過程；（2）專項騎行技術動作知識經驗較多者，對專項騎行動作技術動作的注視時間比較少者顯著要長，但是注視頻率則相反，表明專項騎行技術動作經驗較多者對每個騎行動作的加工更為細致；（3）無論是專項騎行動作知識經驗多者還是較少者，對判斷為最好騎行動作的注視時間均比對判斷為較差的騎行動作的注視時間要長；（4）專家組被試注視點注視主要信息區次數明顯比新手組多，在注視軌跡方面，專家組的注視軌跡比新手組更加緊湊、集中，而新手組相對比較散亂，表現出專家組對視覺信息搜索的有效性更強。

8對職業國際象棋選手的眼動研究

Rayner對象棋大師的眼動進行了研究[18]，結果發現，他們通常只成對地注視與進攻或防守有關的棋子。

在另一項實驗中發現，國際象棋名家在短暫地觀察系統的而非隨機擺放的棋子的位置后，重新擺放這些棋子時比經驗不足的新手更準確[19]。結合使用窗口隨眼睛注視點移動（gaze-contingent window paradigm）等技術發現，國際象棋名家在觀察系統而非隨機的棋子位置時具有非常大的視野范圍。另外，在一項觀看一個3×3的小型棋盤過程中，專家組都比新手組的注視少，而且大部分的注視集中在個別棋子之間，而不是散亂的棋子上。

9對臺球運動員的眼動研究

William等人在研究中使用了專家臺球運動員和新手臺球運動員各12人作為被試，以靜止注意時間為指標，分別進行了兩個實驗[20]?！办o止注意時間”（quiet eye duration）被定義為先于運動開始之前對目標的最后一次注視。實驗中使用應用科學實驗室生產的4000SU眼動儀記錄被試的靜止注意時間。在實驗一中，與新手運動員相比，專家運動員在動作的準備過程中有更長的靜止注意時間。靜止注意時間的增長和擊中難度有函數關系，所有被試對成功擊球的靜止注意時間比對失敗擊球的靜止注意時間長。在實驗二中，參與者在三種時間限制的條件下擊球，在這個過程中研究者操縱靜止注意時間。結果發現，靜止注意時間越短則操作成績越差，這與參與者的技術水平無關。

10其它運動項目的眼動研究

10．1觀看鉛球運動員動作時的眼動研究

Mockel和Heemsoth在1984年對鉛球項目進行了眼動研究[21]。被試分為三組，第一組是新手組，第二組是中等水平組，第三組是專家組。實驗前，另外請三名鉛球教練員觀看這部投擲鉛球的示范教學片，并記錄其眼動，然后標出運動員做每一個動作時應該觀察的重要身體部位一兩個。當被試注視的位置與教練員注視位置相同時，則計為擊中一次。結果表明，隨著選手對投擲鉛球知識了解水平的不同，擊中的頻率也不同，知識水平高，擊中頻率就高。

10．2對拳擊運動員觀看拳擊時眼動的研究

Ripoll等人研究了不同水平拳擊運動員觀看拳擊錄像時的眼動情況[22]。實驗結果表明：（1）被注視次數較多的身體部位大都是總注視時間和平均注視時間較長的部位；（2）注視模式與被試的專業水平有緊密的關系。每組被試都有自己認為重要的視覺線索。他們都有著不同的注視模式；（3）專家組的注視模式與其他兩組被試比，有著比較經濟的注視特點，如注視次數少等；（4）專家組在注視時，常常在被他們認為重要的幾個部位之間反復注視，形成了一個環形的注視模式，即在身體重要的部位之間反復循環注視，而新手組注視時則是一種線性注視模式，而沒有形成一個環形的注視模式。

10．3對板球運動員的眼動研究

Michael等人發現，在板球運動中，擊球手觀察投手投出的球，當球高速飛來并在不確定硬度的地上反彈的時候，盡管他觀察板球飛行軌道的時間幾乎不到半秒，但他能準確地判斷球將在什么時間到達和到達什么位置。并且不同水平的板球運動員的眼動策略不同[23]。

以上回顧了眼動分析技術在運動心理學研究中的應用，從上述研究中可以發現，運動心理學的研究有以下幾個特點和發展趨勢：

（1）運動心理學領域眼動研究繁榮時期的即將來臨。隨著眼動記錄技術與計算機技術的完美結合，加之其它相關技術的飛速發展，眼動儀的造價已經大幅度下降，這為運動心理學眼動研究的廣泛開展提供了可能性。同時，眼動儀的性能也有了很大的改善，如眼動數據記錄精度和速度較之以前已經有了較大的提高；再如，目前的許多眼動儀，既可以研究靜態的體育運動圖片，也可以研究動態的圖像。這一切吸引著眾多的運動心理學家和認知心理學家的研究興趣，也預示著運動心理學領域的眼動研究的繁榮時期即將到來。

（2）眼動理論模型的建立。從運動心理學的眼動研究歷史可以看出，盡管在這一領域有一些研究成果，但是尚沒有發現一些共同的規律，這與缺乏相應的理論探索有關。到目前為止，雖然有一些解釋閱讀過程的眼動理論模型，但是還沒有一個認知加工的眼動理論模型來解釋和預測運動員在運動時的認知過程。然而已經有一些心理學家認識到這個問題，他們已經開始在這個方向進行了初步的探索。筆者相信，加強這個領域的理論探索將是今后研究的一個重要趨勢。

（3）生態學效度的提高。生態學效度就是指研究的外部效度。這些實驗都盡力使實驗情境與真實情境二者更加接近，特別是便攜式眼動儀的問世，使得眼動研究可以在實際的比賽場景中進行，運動心理學研究的生態學效度得到了實質性的提高，這樣獲得的實驗結果更具有實際意義。

（4）新手―專家范式的使用。在新近的一些考察視覺觀察模式的研究中，大多采用新手―專家范式。這種研究范式主要是考察專家和新手之間在進行視覺觀察時，他們在注視次數、注視持續時間和掃描軌跡之間的差異。這種研究范式有利于找到一種高效、實用的注視模式。對于培養和提高新手的業務水平具有重要的實際意義。

參考文獻

1 Williams A M, Davids K, Bvurwitz L, et al. Visual search and sports performance, Australian Journal of Science and Medicine in Sport, 1993, 22: 55~56

2 Williams A M, Davids K, Bvurwitz L, et al. Visual Perception and Action in Sport, London：E&FN Spon, 1999

3 Bard C, Fleury M. Considering Eye Movement as a Predictor of Attainment. In: Cockerrill I M, & McGillivary W. W. (Eds.), Vision and Sport. Stanley Thorne Publishers, Ltd., 1981. 28~41

4 Oudejans R D, van de Langenberg R W, Hutter R I. Aiming at a far target under different viewing conditions: Visual control in basketball jump shooting, Human Movement Science, 2002, 21: 457~480

5 張運亮. 我國不同訓練年限青年男子籃球后衛運動員專項認知眼動特征研究, 天津體育學院碩士研究生畢業學位論文, 2004

6 Bard C, Fleury M. Considering Eye Movement as a Predictor of Attainment. In: Cockerrill I M, & McGillivary W. W. (Eds.), Vision and Sport. Stanley Thornes Publishers, Ltd., 1981. 28~41

7 Martell S G, Vickers J N. Gaze characteristics of elite and near-elite athletes in ice hockey defensive tactics. Human Movement Science, 2004, 22: 689~712

8 Helsen W, Pauwels J. A Cognitive Approach to Skilled Performance and Perception in Sport. In G. d＇Ydewalle and J. van Rensbergen (Eds.), Perception and Cognition: Advances in Eye Movement Research. North-Holland: Elsevier Science Publishers, 1993. 127~139

9 William A M. Perceptual skill in soccer: Implication for talent identification and development. Journal of Sports Sciences, 2000, 18: 737~750

10 Geert et al. Visual search, anticipation and expertise in soccer goalkeeper. Journal of Sports Sciences, 2002, 20: 279~287

11 Paul W, Williams A M, Simon J B. Visual search and biological motion perception in tennis. Research Quarterly for Exercise & Sport 2002, 73: 107~113

12 Petrakis E. Analysis of visual search patterns of tennis teachers. In: G.d＇Ydewalle and J.van Rensbergen (Eds.), Perception and cognition: Advances in eye movement research. North-Holland: Elsevier Science Publishers, B. V., 1993. 159~168

13 Bard C, Fleury M, Carriere L, et al. Analysis of gymnastics judges＇ visual search .Research Quarterly for Exercise and Sport, 1980, 51: 267~273

14 [蘇]別列戈沃伊, 扎娃洛娃等著. 薛勝, 張彪等譯. 航空航天實驗心理學. 北京: 人民軍醫出版社, 1985, 90~109

15 蔡庚, 豬俁公宏, 季瀏. 女子跳馬運動評分過程中裁判員的眼動研究. 山東體育學院學報, 2001, 17(4): 45~46

16 Rodrigues S T, Vickers J N, Williams A M. Head, eye and arm coordination in table tennis. Journal of Sports Sciences, 2002, 20: 187~200

17 張忠秋, 閻國利, 吉承恕. 自行車運動員專項認知水平眼動特征的實驗研究. 中國體育科技, 2001, 37(8): 6~8

18 Rayner K. Eye movements in reading and information processing. Psychological Bulletin, 1978, 85(3): 618~660

19 Reingold E M, Charness N, Pomplun M, et al. Visual span in expert chess players: Evidence from eye movements. Psychological Science, 2001, 12: 19~23

20 William A M, Singer R N, Frehlich S G. Quiet eye duration, expertise, and task complexity in near and far aiming tasks. Journal of Motor Behavior, 2002, 34(2): 197~207

篇8

老師在教學摩擦力這一科學概念時，遷移了語文學習的方

法。先讓學生朗讀測量摩擦力的方法，并讓他們找出其中的關鍵詞。學生略作思考就能找到“水平、剛好”這兩個關鍵詞。師生共同復習了使用彈簧測力計的注意事項，然后看老師為學生準備的測力計，讓學生說它的測量范圍，一大格和一小格分別表示多少？之后，教師先示范操作測量摩擦力，再讓學生自己動手，學生興趣盎然。此時，摩擦力這個抽象的概念已經被學生牢牢地記住了。

二、自主探究影響因素

（一）大膽猜測

學生通過動手測量摩擦力后會發現不同物體的摩擦力大小不同。教師不失時機地拋出一個問題：摩擦力的大小與什么因素有關呢？通過剛才的活動，學生學習興趣很濃，積極大膽猜測：因為物體重量不同、接觸面光滑程度不同、接觸面積不同、拉動速度不同……

（二）小心求證

1.挑選實驗器材

這一環節，老師打破“教師給學生現成的實驗器材”這一常規，而是將兩個活動的實驗器材混合在一起，讓學生進行選擇并說明你選擇它的理由。學生磕磕絆絆在老師的引導下總算選出了本次實驗器材。通過這一環節，學生充分了解了這個實驗的變量，并提高了自身的科學素養。

2.師生共同探討并制訂研究計劃，明確實驗步驟和注意事項，并匯總分析

科學課常規的數據匯總方式是：（1）讓每一組組長起立匯報他

們這一組的數據，教師記錄每一組的數據，在進行數據分析得出結論。（2）讓其中一組的組長上臺用實物投影儀展示實驗數據，并分析數據得出結論。而這節課老師對這一環節進行了創新：讓先完成的小組率先上臺將他們組的數據填入老師的匯總表格中。只有六個名額先到先得。這一小小環節的實際，改變了這個課的節奏。組與組之間產生了競爭意識，都想第一個上臺匯報本組的實驗數據，實驗速度大大提高。

3.引導處理錯誤數據

由于有丁前面的學習鋪墊，不管是挑選實驗器材還是制訂研究計劃都輕車熟路，這時組間競爭意識更高了，前面獲得機會的小組想保持自己的榮譽，而沒有得到機會的小組想上臺展示自己小組的實力。如果遇到有的組數據和其他組相差較大時，老師可以不慌不忙地說：“同學們，當我們遇到這種和其他差別很大的數據時，要謹慎對待。這有可能是正確的特殊數據，也有可能是錯誤的數據。所以這個時候我們應當多做幾次，排除誤差?！崩蠋煷猴L化雨般的短短的幾句話，馬上就能使學生的科學素養得到了大大的提升。

兩次活動，學生積極參與，大膽討論，輕松地記住了本節課的重點。從他們臉上洋溢的笑容可以看出每個人都全身心地投入到本節課堂上，并從中獲得了巨大的幸福和滿足。

三、拓展科學概念

（一）錯誤前概念，建立科學概念

老師課內做了一個調查：摩擦力是阻礙運動的，摩擦力都是有害的嗎？大部分學生是贊同的，究其原因就是學生認為阻礙運動就是不好的，而且整個活動中摩擦力確實在起副作用。老師讓學生觀看一個視屏，一輛汽車在結冰的路邊上車輪一直打滑，怎

么也不能前進。問其原因，學生：因為路面太光滑了，路面與車輪之間的摩擦力很小。老師：那么我們就需要增大摩擦力。學生恍然大悟，構建出原來既存在有害的摩擦力也存在有益的摩擦力這一正確的科學概念。

（二）深入探討科學概念

老師反問：你有沒有辦法幫助他？引導學生根據本節課所學的知識說說怎么增大摩擦力。學生七嘴八舌地說：可以增加車子的重量、可以在路上鋪煤渣使接觸面粗糙……教師繼續追問：那么，如果我們不需要摩擦力時，你有什么辦法減小摩擦力？學生：減輕物體重量、使摩擦力變光滑……

（三）聯系生活，鞏固科學概念

老師：單杠運動員在比賽前會在手上涂鎂粉是為什么？在不好拉的拉鏈上涂蠟燭是為什么？在鎖孔里涂油是因為什么？同時，結合書本上的四張圖片，讓學生體會生活中的智慧，進一步鞏固了本節課的知識。老師還布置了一個課外作業，讓學生根據本節課所學內容設計一雙雪天的防滑鞋。讓學生徹底走出書本，走進生活。

篇9

一、問題的提出

教育部在2008年提出的加強大學本科教育的12項措施，其中，要求各高校在三年內開設5%～10%的雙語課程，每年建設100門雙語教學示范課程，并引進原版教材和提高師資水平。雙語教學在我國主要指的是同時應用英語和漢語作為教學語言的教學。與傳統的英語教學相比，雙語教學更重視英語與專業學科的滲透，不僅讓學生以英語為工具獲取知識，更重要的在于引進國外先進的教育理念和教學模式、教學方法，促進學生對兩種不同文化的積極適應與溝通，在提高學生英語應用能力和專業能力的基礎上培養學生的創新性思維。

二、研究對象與方法

1.研究對象

應用心理學（運動心理學方向）專業2009級本科生28人、2010級本科生32人。

2.研究方法

在傳統講授教學的基礎上，運用建構主義教學觀，結合本課程各個章節的內容，按照“拋錨式”教學的五個步驟：創設問題情境、確定問題、自主學習、協作學習、效果評價來設計輔助教學方式，在輔助教學中堅持以學生為主體，教師作為學生學習的輔助者的教學理念。對兩屆本科生進行兩輪的教學實驗。教學實驗時間為9周，每周2個學時。對學生的學習結果以課堂表現、平時作業、結業論文、結業考試多途徑對學生進行考核評定。

3.研究結果

拋錨式教學方法由五個環節組成，創設情境、確定問題、自主學習、協作與討論學習、效果評價。在創設問題情境時，給學生提供了一個情境材料，同一情境材料可以產生多個研究問題，學生根據自己的興趣確定一個問題作為自己的研究課題。由于拋錨式教學方法的五個環節是一個前后關聯的系統，所以，在選擇問題情境時一定要考慮在校大學生進行實踐研究的現實性與可行性。

（1）創設情境

材料：目前中國大學生的心理健康問題頗受各界關注，據報告，有12%的大學生存在心理抑郁，21%的大學生……但是，在體育院校，大學生的心理健康問題似乎不成問題，他們大多樂觀積極……

根據你平時在學校的觀察體驗，結合心理學知識，選擇一個你感興趣的心理學課題，進一步研究體育院校大學生與非體育院校學生出現這種差異的原因。

（2）確定問題

確定問題指的是在創設的情境中找出要研究的問題，確定的問題一定要緊密結合情境，能確保問題的研究結果能解釋情境所反映出的現實情況。本課程創設的問題情境總結為體育與非體育院校大學生在心理健康方面表現出的差異性。在確定問題時，引導學生查閱有關文獻資料，找出影響心理健康的種種因素。經過教師指導，學生查閱資料，最終確定了5個問題，把全班學生平均分成5個研究小組。

（3）自主學習與協作討論學習

自主學習不占用課堂學習時間，一般安排在課后由學生獨立完成。協作討論學習安排在課堂學習，一次協作討論學習時間不超過25分鐘，本課程要求學生課后進行自主學習，并在課堂進行協作討論學習。自主學習的內容包括復習課堂講授知識，閱讀教師指定的中英文材料，同時要完成對確定的待研究的問題的相關作業。

（4）效果評價

對于拋錨式教學方法的效果評價，主要采用教師評價與學生自評相結合的方法。教師評價，一方面，采用課堂觀察評價，即觀察學生在拋錨式教學過程中學生的積極性、創造性、認真性；另一方面，從學生自主學習完成作業的質量來評價。學生自評主要在學生學習小組內進行，采用“頭腦風暴法”，在小組內對每個同學的自主學習階段的學習結果進行評價，最后形成一份完善的學習結果報告。

三、結論及建議

1.本課程拋錨式教學方法的五個環節，采用教師評價與學生自評相結合的方法進行評價，結果顯示此教學方法能夠培養學生解決現實問題的能力，教學效果良好。

2.在學生學習結果評價中，有74%的學生成績達到良好及以上。在教學過程評價中的各個指標分數均高于中間值，說明本課程的雙語教學效果是比較好的。

3.雙語教學的目標應該包括專業知識目標、語言目標和文化目標。采用能充分發揮學生主動性與創造性的教學方式是雙語教學能否達到教學目標的關鍵。

參考文獻：

[1]張幼斌.高等學校專業課程層級化雙語教學模式探索[J].外國語文：雙月刊，2011.

[2]談多嬌.高等學校雙語教學的關鍵環節[J].教育研究，2010.

篇10

中學生在學習新知識尤其是自然科學知識的時候，在概念的掌握上，總是試圖以自有的知識體系和思維模式來解構它，這樣就會產生新舊知識的沖突，進而形成所謂的“相異構想”，形成科學概念習得的根本．因此，教學設計的目的就是要合理利用策略，有效轉變相異構想，以糾正學生前概念的錯誤，實現科學概念的形成．實驗教學法是迄今為止被證明最有效的教學方法．因此，以核心概念貫穿典型的力與運動的物理實驗，并融入相應的教學目標，這就是筆者經多年教學總結出的有效設計，接下來將詳細論加以論述．

2教學目標

2．1知識與技能1）力的作用產生的2個效果：形變與運動狀態的改變；2）力與運動的關系．2．2過程與方法利用實驗方法引導學生認識力與運動的關系，根本目的在于教會學生使用物理實驗探究問題，培養學生通過觀察實驗現象，總結歸納實驗結論的能力．2．3情感態度與價值觀激發學生的求知欲和學習動力，培養其探索欲望和探索能力．培養學生發現問題、解決問題的科學素養．

3教學重難點

重點：力的作用效果，分析和判斷力與運動的具體關系．難點：分析實驗現象，歸納總結力與運動的關系．