运动力学研究模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇运动力学研究，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

关键词 高尔夫 木杆挥杆技术动作 运动力学

高尔夫挥杆技术是高尔夫运动中的重要技术之一，根据球洞的位置将球准确的打入到目标点中，以及最大限度的将球击向远处的能力是挥杆技术中的两个重要组成部分。尤其是每个发球点的一号木杆挥杆技术对整个比赛具有决定性作用[1]。本研究通过对专业、业余高尔夫运动员的木杆挥杆技术动作进行动力学分析，以便为高尔夫运动的爱好者提供更加精准的技术动作。

一、研究资料与方法

（一）研究资料

选取10名专业高尔夫运动员与10名业余运动员，专业运动员平均年龄为（31.2±2.7）岁，平均球龄为（6.8±1.3）年。业余运动员平均年龄为（33.4±3.5）岁，平均球龄为（4.9±1.4）年。所有运动员已明确测试需求及注意事项，没有运动损伤或不适情况。

（二）方法

1.实验测试方法

使用2台日本生产型号为6mmJVC GR-DVL9800高速摄像机，运动员两侧定点同步拍摄。在运动员球杆及各关节安装19个反光标志点，60格/s拍摄频率，1/250s曝光时间。在对程序进行分析时使用APAS软件技术，并从中得出二维坐标值，制作出三维坐标。为了降低实验误差，需要通过6HZ对数字进行滤清。将运动员挥杆方向平行移动设计为X轴，将其上下移动设计为Y轴，将其前后垂直移动的设计为Z轴，对其进行运动力学分析。

2.挥杆划分动作阶段的实验方法

可以将木杆挥杆技术动作（从击球准备动作到开始击倒球瞬间）划分为四个阶段：（1）击球准备动作阶段（AD）到上杆阶段中球杆与地面半上杆时刻（MB）。（2）半上杆时刻到挥杆顶点时刻（TS）。（3）挥杆顶点到下杆阶段中球杆与地面平行半下杆时刻（MD）。（4）半下杆时刻到杆头击球瞬间（IM）。

（三）统计学分析

采用SPSS19.0统计软件对所有数据进行统计分析，计量资料采用X2来检验，P

二、结果分析

（一）对挥杆技术动作时间进行分析

专业的高尔夫球运动员挥杆的总用时平均为（1.57±0.43）秒，在第一阶段的上杆动作中用时为（0.73±0.24）秒，明显高于业余运动员的（1.42±0.31）秒、（0.59±0.21）秒，差异显著（P

（二）身体重心移动对比分析

1.身体重心水平方向的移动

MB阶段，所有运动员身体重心向后方移动，后三个阶段中，其身体重心均向前移动。从移动幅度分析，在MB阶段中，专业运动员身体重心移动幅度为（-5.36±1.12）厘米，明显大于业余运动员的（-4.29±1.68）厘米，在下杆阶段所有运动员身体重心水平移动超过了原点，但在击球瞬间，专业运动员身体重心与原点的距离（2.82±0.31）厘米明显低于业余运动员的（3.12±0.34）厘米，差异显著（P

。

2.运动员身体重心在上下方向的移动情况

在上杆阶段及半下杆到击球瞬间，所有运动员均出现身体重心上移的倾向。在第三阶段中，所有运动员身体重心均向下移动，并且比原点低。另外，在第四阶段中，尤其是在击球瞬间，专业运动员的重心与原点的距离为（0.22±0.31）cm，明显优于业余运动员的（0.46±0.58）cm。差异显著（P

3.运动员身体重心在垂直方向移动情况

上杆阶段，所有运动员身体重心向后移动，第三阶段，身体重心超过原点向前移动，第四阶段，身体重心移动方向各异。在击球瞬间，专业运动员身体重心更接近原点后方（-0.17±0.08）cm，业余运动员身体重心更接近原点前方（1.63±0.12）cm，差异显著（P

三、讨论

通过对本研究中的20名高尔夫运动员的木杆挥杆技术动作进行运动力学研究，从结果中可以看出：从挥杆技术动作总体分析，专业运动员在上杆的过程中，尤其是在第一阶段中，其后挥杆的速度较慢，在下杆阶段中的挥杆动作较快，主要是为了在准备阶段中稳定身体的重心，以便为后挥杆到挥杆顶点时避免重心不稳而导致击球效果不佳。同时，在下杆阶段挥杆速度加快，是为了确保击球的准确率。而业余运动员在第一阶段中挥杆的速度较快，容易导致击球出现偏差。因此，需要掌握良好的节奏与技巧，对时间进行准确的控制，以便确保击球时，杆头能够以最快的速度到达击球区域。

在高尔夫运动员身体重心移动方面，在水平移动实验中可以看出，在下杆阶段，专业运动员身体重心移动更接近击球准备动作的原点；在挥杆击球时上杆阶段，运动员双手通过向后引杆，由于左臂带动，身体的重心会像后方移动。并且在上杆阶段中，会出现与上述相反的动作，从而促使身体重心会经过原点，以便达到击球的动作。从整体挥杆动作的特点分析，专业运动员在确保身体平衡的状态下，将身体重心向后移动的距离超过业余运动员，并且在下杆阶段中的击球瞬间，将身体重心与原点紧密贴近。业余运动员通常会过于追求击球的距离，通常在下杆阶段中将身体重心向前移动，从而出现过度击球动作，降低击球的准确率。在上下移动分析中，由于在上杆时，运动员需要保持右膝盖弯曲程度，要将身体重心转移到右脚内侧。在下杆的时候，如果身体重心转移到右脚外，极有可能造成下半身向目标方向滑移。在下杆阶段，需让曲向内侧的左膝朝向正面来击打高尔夫球，因此，身体的重心需要高于准备阶段时的重心原点[2]。另外，在挥杆时，身体重心太低，容易导致击球瞬间出现闭合与左旋球现象。如果身体重心上移幅度大，容易形成右旋球或削顶球。另外，运动员在木杆挥杆时，需要调节好自身的节奏，并且在身体重心移动方面，应确保移动的合理性与稳定性，以便提高击球的准确率。

篇2

中图分类号：TS941.2 文献标志码：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

近年来，我国参与体育运动或日常锻炼的人口越来越多。在对全国体育人口比例的调查中发现，1996年的体育人口在总人口中所占的比例为31.4%，2000年增加到33.9%，而到2007年又增加到37.1%，短短10多年的时间里增加了5.7个百分点。

但是在运动中，由于人们并未太多地注意保护自己，常常会引起相应的关节、肌肉、韧带的意外损伤。网球运动常常会导致肘部、肩袖部损伤，范？克拉莫（Von Kramer）对网球运动中出现的损伤进行过调查，结果表明，网球运动中肘关节损伤占全部损伤的41%，是最容易损伤的部位；肩袖损伤占其全部损伤的39%，仅次于网球肘。在跑步运动中，常常会发生小腿肌肉拉伤，有研究显示，有高达35% ～ 65%的健身者与专业运动员曾经发生过下肢损伤。老年人、小孩以及肢体残疾人在日常的行走过程中，由于自身缺乏一定的平衡能力，往往会因为磕碰、摔倒等突发状况而意外导致肌肉和骨骼损伤。有国外学者曾做过相关的研究，该研究揭示了在老年人的摔倒中，将近53%是因为行走、站立的不稳定所导致的。

运动损伤已经给运动员、业余爱好者、老年人、小孩等带来了伤害，也是人们生命安全的重要隐患之一。也有不少人缺乏自我保护意识，认为在业余的体育锻炼和比赛中，做准备活动，然后再多加注意一些，受伤的几率也就小了，其实这种想法是不正确的。因为这种损伤，比如说扭伤、摔伤、各种磕碰伤，在运动损伤里只占到了2%，它的名称叫做意外伤，而将近98%的损伤是那种运动技术性伤。所以基于运动的生物力学，研制减少骨骼与肌肉损伤的防护性服装，是一个很大的趋向。

1 运动生物力学的研究

运动生物力学是生物力学的分支学科，是研究体育运动中人体机械运动规律的科学。其主要任务是运用生物学和力学的理论和方法研究人体从事各种运动、活动以及劳动的动作技术，使复杂的人体动作技术奠基于最基本的生物学和力学规律之上，并以数学、力学、生物学以及动作技术原理的形式加以定量描述。运动生物力学的发展与研究，为提高体育运动的成绩、预防运动损伤、设计研发防护器材奠定了理论基础。

1.1 运动生物力学的实际应用

对于运动生物力学的研究，特别是在应用上，具有自己的特色，大致可归结为以下几点：

（1）在竞技体育运动动作的技术方面，根据人体的体态、素质、机能等情况，研究适合个人的最佳运动和活动技术的动作方案，并通过动作技术诊断使之逐步完善；

（2）从预防运动损伤的观点出发，对各种体育、活动以及生产劳动进行生物力学分析，找出致伤因素，并设计出相应的预防与治疗措施；

（3）运动生物力学不仅研究人体，而且也研究与运动相关的器械的运动规律，按照人体形态、结构和机能的生物力学特征，设计和改进运动器材、设施、服装与用具以及劳动机器、工具等。

1.2 运动生物力学与防护器材

从运动生物力学的角度出发，对体育运动或健身锻炼中用于防护人身安全、避免运动损伤的器材，提出设计和改进的设想及要求，是一项非常艰巨的学科任务，当前基于运动生物力学研制的防护用品主要有护具、运动鞋。

新型橄榄球头盔与传统头盔相比有着本质的区别，新型头盔的外层覆盖了一种新型树脂吸振缓冲材料，它可以有效地防止运动员以头盔作为进攻武器冲撞对手。在运动的过程中，人体的各个关节肌肉常常由于过多的运动量或瞬间的挥击、拉伸发生拉伤或震伤。戴上护具后，就可以对相应部位的肌肉、韧带加压舒服，减缓可能的过度拉伸，并协助肌肉动作，对关节部位起到支撑作用。对于关节出现不同程度劳损的老人以及正在发育期的小孩来说，进行远足郊游或体育锻炼时，很有必要选择一定的护具。

国内外一线运动品牌，其运动鞋技术的每一项进步都离不开生物力学研究，结构设计和技术创新都遵循人体运动生物力学原理。国际一线运动品牌都拥有自己的核心技术，如Nike的air气囊鞋底科技和足跟稳定技术、Adidas的HUG环抱系统和智能芯片技术、李宁新一代单弦弓减震技术等。无论核心技术如何创新变化，结构设计必须遵循运动生物力学的原理，其主要的生物力学原理是缓震减震、能量回归、足跟控制、模拟踝足和回归自然。

2 防护服装的研究

伴随着运动的普及，传统的防护服装基本上从舒适性、结构设计、功能材料等角度出发进行设计研究，通过研究改变或加强面料的性能来达到服装吸湿排汗透气、防火、防水等效果，或者从服装结构设计出发，采用多开口宽松式设计，在前胸、腋下、前后衣片采用连续开口散热功能设计，设计了一套具有散热功能的篮球比赛服装。而在运动过程中能真正地起到对人体防护作用的，往往都是要通过佩戴护具来达到目的，从拳击的头盔到篮球的护足，每一个易受伤的关节都有相对应的护具来产生防护的效果。

但是现阶段基于运动生物力学研究的运动防护仅限于护具以及运动鞋，而客户对防护服装的要求却逐渐从原来的吸湿排汗等舒适性方面提升到舒适、功能、美观、防护一体化上来，更多地希望可以通过服装本身就可以达到防护人体的目的。

所以，有必要从人体出发，通过测量人体各关节点运动的三维坐标数据的变化，将其转化为人体关节运动的生物力学参数，通过分析生物力学参数数据，建立人体防护模型，明确服装面料与防护模型相互之间的关系，并结合服装材料学、服装结构设计、人体工效学等相关知识，设计具有防护性能的服装。

3 运动生物力学在服装上的应用

在体育运动、日常活动以及生产劳动中骨骼和肌肉损伤是难以避免的问题，解决这一难题，必须以人体运动为目标，运用人体解剖学、人体生理学、力学的理论与方法来探索人体运动规律，根据骨骼和肌肉的变化，建立外部防护模型，获取防护服装所需达到的力学参数，为开发运动防护服装提供理论依据。

3.1 理论依据

在运动过程中，骨骼及肌肉功能模型的研究比较成熟，是确定肌肉长度、肌肉拉力线、肌力臂、肌力矩、肌力等关键因素，但却没有明确指出骨骼及肌肉损伤的临界值，建立外防护模型是解决该问题的关键途径。

基于人体骨骼与肌肉的动力学模型，模拟在外部约束条件下骨骼和肌肉的变化，通过逆向动力学方程式和有限元模拟获取相关参数，建立外防护机制，即防护模型；在外加反应实验的作用下，明确服装材料的性能与外防护模型之间的关系，为研制高质量的运动防护服装、减少运动过程中骨骼及肌肉的损伤提供理论依据。

3.2 技术问题

（1）建立骨骼及肌肉的模型，需要运用动态捕捉系统捕捉关键点的运动信息，测量人体在空间的位置和方向，即人体骨骼、关节的运动轨迹。动态捕捉系统通常分类为 3类：机械式、电磁式和光学式，价格不菲。

（2）结合人体运动轨迹的数据，通过人体建模仿真软件进行模拟，并推导出骨骼及肌肉的最优化的防护机制。

（3）通过实验验证分析，明确防护模型与服装面料的性能特征之间的关系，为研发防护性能最优的服装提供依据。

3.3 研究方案

针对一项具体的运动，主要研究内容有以下几个方面：

（1）运用动态捕捉系统捕捉人体关键部位的空间运动轨迹；

（2）借助人体建模仿真软件，将空间运动轨迹的数据转化为生物力学参数，如各关节的位移、速度、加速度及肌肉长度、肌力臂、肌力矩等，进而计算出有关人体防护力学参数；

（3）基于骨骼及肌肉模型，运用逆向动力学的方法，建立人体外部防护机制；

（4）根据各种服装材料的性能，通过有限元的模拟，确定材料的性能与防护模型相互之间的关系，获取防护服装所需的防护参数；

（5）人体建模仿真软件对所获取的服装防护参数进行模拟，以进一步获得最优防护的服装。

技术路线如图 1 所示。

4 结语

运动损伤常常给运动员、体育爱好者、老人、小孩等带来意想不到的身体伤害，然而，传统的防护服装基本上从服装的舒适性角度进行研究，通过改变面料的特性来达到服装的防湿透气、吸湿排汗等，或从服装的结构设计出发，改变服装衣下间隙、开口特征等来提高服装的着装舒适性。国外对于运动防护服及装备的研究则比较深入，从人体的头部到脚的各个器官都配有特定的防护用具，所以基于运动生物力学研究防护服装必将是未来的研究热门。

外防护模型的建立是运动生物力学应用到服装领域的关键，也是制约防护服装研发的主要因素。防护模型的研究处于起步阶段，只有建立起防护模型，才能进一步明确服装材料与防护力学参数之间的相互转化关系，也为研制减少运动损伤的运动装备奠定技术基础。

参考文献

[1] 陆建平，李宁.我国居民参与体育锻炼的特征研究[J].体育文化导刊，2012（1）：36-39.

[2] 张雷，王少华.网球运动中常见的损伤与防治[J].网球天地，1995（3）：45 - 47.

[3] 王威.对跑步中下肢运动损伤的原因分析[J].运动精品，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.运动护具面面观[J].文体用品与科技，2009（11）：41.

[6] 全国体育学院教材委员会.运动生物力学[M].北京：人民体育出版社，1990.

[7] 全国体育学院教材委员会.运动生物力学（2版）[M].北京：人民体育出版社，2005：195-198.

[8] 王向东，刘学贞，苑廷刚，等. 运动生物力学方法学研究现状及发展趋势[J]. 中国体育科技，2003，39（2）：15-16.

[9] 李世明.运动生物力学理论与方法[M].北京：科学出版社，2006.

[10] 李建设，顾耀东，陆毅琛，等.运动鞋核心技术的生物力学研究[J].体育科学，2009，29（5）：40-49.

[11] 郑素化，张欣，应柏安.篮球运动服装舒适性研究[J].西安工程大学学报，2008，22（1）：52-54.

篇3

关键词 生物力学 方法 拳击

生物力学研究，尤其是运动学、动力学、表面肌电等实验技术逐步应用于拳击科学研究中。运动学方法应用在技术改进和规范程度判断等方面，起到很好的辅导作用。动力学研究对对抗性项目对抗时，力的大小、方向的变化及力作用的效果等进行定量分析，揭示发力原理及规律。表面肌电研究应用于判断动作过程中，哪些肌肉参与收缩，收缩过程中肌纤维发力长短、顺序等，这对科学合理化技术动作和确定不同力量训练方法手段的科学性非常有意义。

李凌云[1]采用生物力学的测试仪器、方法，试图寻找运动生物力学的一些原理和方法在武术领域中应用规律，从生物力学的原理应用在武术中的情况。我们可以将这些方法同样应用于其他同场格斗类项目中，为其他同项群项目的生物力学研究提供理论参考和实践指导。

运动学研究和表面肌电技术在拳击生物力学研究中应用较为广泛。郭峰，张日辉[2]探讨拳击运动员后手直拳动作内部神经肌肉系统协同变化，研究认为后手直拳击打，上肢拮抗肌发挥着重要作用。从肌肉激活顺序判断，动作符合鞭打动作原理，建议加强上肢拮抗肌训练。刘海瑞[3]的实验也得出了相似的结果，分析了拳击出拳击打拳速突然减速的成因。二者在突然降速的研究结果是一致的。拮抗肌放电信号较强也能够在一定意义上解释这一现象的出现，但二者结论中应该加强拮抗肌训练值得商榷，拮抗肌与主动肌、协同肌的协调配合时准确、高效完成技术动作的基础，应该从协调性训练的角度分析更为准确。

王新坤[4]运用爱捷运动录像测试分析系统，对参加2004年全国拳击冠军赛决赛的部分冠军前手直拳作进行运动学特征的研究分析。结果显示：运动员打击瞬间拳速在击中目标之前会突然增加，其研究结果前手直拳打击瞬间是加速的，与刘海瑞，郭峰、张日辉等研究后手直拳击打前速度突降结果相反，其原因有待进一步探讨。岳东升、张翠[5]利用高速摄像与测力台（Kistler）同步测试的方法，对拳击运动员直拳技术动作进行测试，该研究是典型的以运动学研究技术路线，对运动员技术改进有一定意义。

有关动力学研究在拳击中较为少见，相关理论研究中，谷晓红[6]从击打过程中的生物力学原理问题、打击力与作用时间、快速移动与稳定性、鞭打技术与多环节协调运动四个方面对拳击运动中的有关生物力学问题进行了探讨，指出了现存的误区及不足。苏彦炬[7]对不同击打技术的下肢发力特征进行了实验研究，对拳击下肢发力原理，影响击打效果的因素等做了宏观分析，对相关理论研究具有指导意义。

等速肌力测试关节力量从侧面反映肌肉力量，但与动作速度不相符合，存在一定的局限。姜传银[8]等运用等速肌力测试的方法，对拳击、跆拳道散打运动员进行比较研究，发现不同项目，不同肌群在速度力量方面的优势环节。从侧面也反映了不同项目因发力环节不同，不同部位的肌肉力量存在着明显的项目特征。等速测试数据较为精确，但限于单关节测试，动作路线，幅度、速度存在差异，对于专项力量测试存在局限性。

从拳击相关生物力学研究综述可见，以往研究对技术运动学分析较多，主要技术为前、后手直拳，分析其原因，直拳的运动学分析可近似理解为直线运动，相对实验控制和分析容易把握。而对表面肌电的研究可以对发力顺序与肌肉贡献率进行探讨，研究结果显示出的鲜明的个体化特征，从中提取共性及规律较难。表面肌电技术应用广泛，尤其是对专项训练手段和方法的检测，具有很大发展空间，二者有效结合可以弥补简单运动学分析带来的误差。等速肌力测试可以从侧面反映关节力量，但与专项发力方式速度不同。以运动学结合动力学研究在力量训练相关生物力学研究中是比较成熟的研究手段，对于拳击速度耐力相关研究应该是今后研究的方向 。

参考文献：

[1] 李凌云.运动生物力学原理在武术运动中的应用[D].山东师范大学大学.2002：56-58.

[2] 郭峰，张日辉.优秀女子拳击运动员后手直拳技术动作上肢肌肉表面肌电分析[J].沈阳体育学院学报.2009.28（4）：65-68.

[3] 刘海瑞.上海市优秀男子拳击运动员后手直拳出拳―击打环节生物力学特征分析[D].上海体育学院.2010.

[4] 王新坤.我国部分优秀男子拳击运动员前手直拳技术的运动学特征分析[J].沈阳体育学院学报.2009.28（4）：102-105.

[5] 岳东升，张翠，宋祺鹏等.山东省64公斤级男子拳击运动员直拳技术动作的运动生物力学分析[J].山东体育科技.2011.33（1）： 14-17.

篇4

关键词 生物力学 运动 控制协调 应用

人体运动需要在多个部分的共同协调配合下完成，而单纯运动学角度只针对物体的运动效果以及其他外作用力的影响进行研究，无法对人体肢体运动控制和协调的具体机制作出判断。生物力学从关节力矩的角度并结合运动动力学方法可以对肢体运动的产生方式和作用机制进行科学合理的分析，推动人体运动控制机制理论研究的发展。

一、生物力学与运动控制的关系分析

肌肉的收缩是人类肢体运动最直接的动力，人体神经系统可以对不同部位的新陈代谢速率和能量释放方式进行调整，从而起到控制骨骼肌腱可控张力的效果，肌腱又将动力传给关节、韧带以及骨骼等，最终实现对各个运动单位的控制。神经肌肉骨骼系统包括肌肉运动单位与神经元之间的突触连接、运动单位叠加与肌腱上的合力、肌肉骨骼系统的整合以及关节力矩整合协作四个层次。人体的骨骼、肌肉结构都十分复杂，因而神经中枢系统很难直接对每个运动单位进行控制，目前猜测中枢神经系统对运动目标协作实现方式或者是关节水平运动方式进行控制，再由该环节传达至各个运动单元。

二、运动控制的生物力学研究技术

（一）生物传感器技术

目前生物传感器技术在科学研究中的应用已经较为广泛，包括力量、肌电图、加速度以及位移传感器等等，这些技术相关专业的教科书以及很多文献中都有涉及到。随着研究的深入和技术的发展三维陀螺仪运动测量技术应运而生，在生物力学测量中可以对物体的运动速度、不同时间点的方位、角度等数据进行测量和记录，因而可以应用于疾病诊断和治疗康复中，该技术在医疗领域的应用也日益广泛。

（二）生物力学建模与仿真

当人体运动时除了肢体的外部状态，肌肉状态、关节连接处软组织的形状等也会发生一定的变化，而对这种形变进行观察和研究的难度较大，因而可以将整个人体作为一个完整的运动系统并以此为基础建立相应的人类肢体运动动力学研究方程，也可以将其称为生物力学模型。研究方向以及研究切入点的不同都会对最终的模型构建产生影响，一般来说任意运动的计算机模拟或者仿真需要应用正向动力学知识和技术，而对肢体运动的外力因素进行测量时则需要应用逆向运动学。

（三）运动学影像技术

影像技术在生物力学研究领域的应用由来已久，随着科技的进步和科研领域投入的提高，更多新型的运动学影像技术开始出现。高速荧光透视技术可以对人体运动状态下的骨骼、关节的情况进行精确的分析，拍摄速度更快且由于无侵入性对人体的伤害也更小。将该技术应用于人体医疗中将大大提高骨科检验的准确性。即时超声波成像技术可以将人体运动状态下的肌肉、肌腱等的形态包括肌纤维排列、肌肉羽状角的情况进行成像。

三、运动控制的生物力学原理

运动控制涉及的生物力学原理较多，本文就其中几个较为重要的原理进行分析阐述。人们在做出某个动作之前，为了提高动作的完成效果，往往会先做一个跟目标动作方向相反的动作，例如扣篮时先将手臂抬高，一方面下扣动作的幅度更大，另一方面肌肉的弹力也会有所增大，下扣的力量随之提高，这就是反向动作最佳起始力原理的典型表现。人体神经肌肉系统功能的完善性，以及个体肌肉力量和爆发力量对于体育竞赛成绩有着重要的影响，在某些体育活动中，人们为了获取运动速度的最大冲量会采取一些助力措施，例如对于跳远运动员来说，他们在进行跳远前都会有助跑，铁饼投掷运动员在投掷铁饼时，也会有身体的旋转运动等等，以上各项体育运动都是通过延长加速度时间和距离来增加力的作用效果，这体现的是运动速度的最大冲量原理。物体之间的碰撞效果一般会受到以下两方面因素的影响，即物体质量和速度这两方面的影响，质量与速度的乘积称之为动量，生物力学中有打击碰撞动量保持原理，该原理在运动控制中的体现有：网球的击球、拳击等等，运动员为了提高碰撞效果在确保撞击速度时还会提高撞击的力度。因此，对于运动员来说，一定要掌握运动控制的生物力学原理，进而将其在际运动中得到充分运用，这对提高运动员成绩来说起着非常重要的作用。

四、结束语

综上所述，生物力学的应用可以在对关节力矩和分量进行分析的基础上研究神经肌肉系统对肌肉收缩力矩的调节模式，主动的肌肉力矩在神经系统的控制之下对运动产生的被动力矩进行对抗，在平衡的状态之下完成肢体运动动作要求，生物力学的应用大大降低了运动控制协调相关问题的理解难度。

篇5

在机械类课程教学中，往往由于在课堂上没有机械设备的实物，导致教学缺乏直观性。由于目前的一线教学条件及场所的限制，各学校也很难在课堂上配备机械设备的实物。鉴于此，我们可以借助现代化多媒体教学手段，充分利用机械设计、仿真等软件，从而改变现状。以机械手抓取机构的教学为例，在教学过程中灵活运用机械动力学仿真软件ADAMS来讲解其运动及受力特征，效果很好。

机械手（图1）是模仿人手工作的机械，它可将工件或工具按预定程序自动地送到所需要的位置。推广使用机械手，可以提高劳动生产率，保证产品质量。改善工人劳动条件是实现生产自动化的有效途径之一。抓取机构是机械手的主要部件之一，它直接用来抓取工件或操纵工具［1，2］。

由于工件或工具的形状、大小、重量等不同，抓取的方式也不同，抓取机构可分为手爪式、真空吸盘式和电磁吸盘式三种类型。本文以手爪式抓取机构作为研究对象，其结构如图2所示。研究的整体过程可分为力学计算，UG建模、装配、定义连杆，导入ADAMS，加约束添加驱动，运动仿真及后置处理，优化模型，等等［3］。

1.抓取机构力学分析

整个机构（图3（a））是沿中心平面对称的，所以在力学分析过程中取左连杆和左手指为对象（图3（b））。对左连杆对象而言为二力杆件［4］，如图3（c）所示，沿杆线力平衡，则有公式：

2.仿真分析

2.1 虚拟样机技术及ADAMS软件

虚拟样机技术（Virtual Prototype Technology）是当前设计制造领域的一门新技术，涉及系统动力学、计算方法与软件工程学等学科。它利用软件建立机械设计系统的三维实体模型和力学模型，分析和评估系统的性能，从而为物理样机的设计和制造提供参数依据。

ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）软件是美国MDI公司开发的机械系统动力学仿真分析软件，它使用交互式图形软件环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷，以及计算有限元的输入载荷，等等［5,6］。本文的研究载体即为ADAMS软件。

2.2 模型建立

ADAMS软件在动力学分析及后置处理有着非常强大的功能，但其造型能力相对较差。对本文机构可采用专业三维设计软件完成，考虑和ADAMS做联合仿真时，优先选择UG软件。主要是这两款软件都支持Parosolid标准，且在UG的运动仿真模块任何一步骤均可以直接导出ADAMS的.cmd文件，可做到无缝对接。在做两者联合建模仿真时最好均采用英文界面，这样可大大减少错误［7］。

在UG中的抓取机构的造型如图4所示，导入ADAMS软件中的模型如图5所示。采用在UG中造型后，添加连杆（UG中把运动单元称为连杆）后导入ADAMS中，再在ADAMS中添加约束完成后续的仿真分析。

2.3 仿真分析

对其施加约束，进行动力学分析。首先在大地和机架之间添加固定副，使大地和机架形成一体。然后再分别添加各连杆之间的运动副：在导杆与机架之间添加移动副，导杆分别与左、右连杆之间添加旋转副，左连杆与左手指添加旋转副，右连杆与右手指之间添加旋转副。同时在左右连杆之间添加一个弹簧，实际物理样机是不存在这个弹簧，在此虚拟样机中的目的是测量抓取力量。最后在导杆与机架之间添加的移动副上添加驱动力驱动。暂定驱动力取700N。

在ADAMS的Build菜单建立模型中的两个角度α+β、α随时间的变化曲线，如图6所示。为后续的验证工作做准备。

（b）角度α随时间的变化曲线

图6 角度α+β、α随时间的变化曲线

在ADAMS的后置处理模块中生成弹簧力随时间的变化曲线，如图7所示，通过曲线查找得弹簧力为1663N。

利用ADAMS的Fuction Buider功能建立式（4）的表达式，并生成公式中f力曲线，如图8所示。通过曲线查找得弹簧力为1650 N。

通过对比发现，公式计算的输出力值1650N与虚拟样机仿真实验的输出力1663N基本重合，这其中误差还包含了样机的本身重力等影响。由此可见，仿真实验数据的可靠性很高，完全可用仿真分析来代替繁杂的计算过程，节省大量的设计计算时间。

3.优化

通过更改模型中机构的几何位置、尺寸等来细化模型。但从该虚拟样机的三维模型中，可清晰地看到机构左右成对称，若要对其细化，最好是更改沿其对称轴线上的几何关系。鉴于此，选择更改导杆与左右连杆的旋转副作用点位置，来细化模型。观察在不同位置时机构输出力的变化及跟随的两个角度α+β、α的变化。

在虚拟样机中设置导杆与左右连杆的旋转副作用点的竖直方向Y坐标为变量DV_1，以此来模型细化处理。分别得到五种不同坐标下的角度变化曲线如图9所示，弹簧力变化曲线如图10所示。

通过图10可以发现，随着坐标值增大输出力增大，由此可得出在其他条件不变的情况下，将导杆与左右连杆的旋转副作用点向上提高即可增大输出力，具体增大量可参照图10。

4.结语

机械手在工业生产中的运用非常广泛，所涉及的专业也相当多。本文仅对其中的一小部分抓取机构作虚拟样机分析，通过分析其理论力学上输入力与输出力的关系，在ADAMS中对其进行分析，发现虚拟样机实验中的力关系与理论力关系基本吻合，这样就对后续的研究分析提供了可靠性。在后续的研究开发过程中可对样机添加材料特性、惯性矩等，进一步与物理样机靠近。虚拟样机技术的应用大大缩短了抓取机构的设计研发周期，降低了产品生产成本，为抓取机构的设计提供了一个高效的开发途径［8］。

参考文献：

［1］孙恒，陈作模.机械原理［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［2］焦振学.先进制造技术［M］.北京：北京理工大学出版社，2001.

［3］葛晓忠，詹葵华，钟克.基于UG的平面连杆机构的运动分析与应用［J］.东华大学学报，2008，（6）：332－334.

［4］哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［5］王国强，张进平，马若丁.虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践［M］.西安：西北工业大学出版社，2002.

［6］郑建荣.ADAMS虚拟样机技术入门及提高［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［7］范勤，何丽君.基于ADAMS的卧卷夹钳虚拟样机建模及动力学仿真［J］.起重运输机械，2008，（5）：55－58.

篇6

中华武术历史悠久，博大精深，一直深受来自全世界人民的喜爱。随着现代体育的不断发展，武术套路也在向世界推广的潮流中不断的前进，现如今已逐步发展成为了以现代体育科学为理论指导，以西方竞技体育模式为运动方式的现代竞技体育项目。在跨学科研究以成为常态的新的背景下，近年来涌现出了很多有关运动生物力学在武术套路中的研究与应用的文章。其中的很多文章多采用运动学的方法对武术套路运动员作运动学的数据测量与分析并得出相应的结论。然而通过表面肌电对武术套路难度动作进行分析和研究的文章却不多。如何更好地运用表面肌电技术研究武术难度动作，已成为一个新的研究热点方向。

1.有关运动生物力学的研究内容与方法

运动生物力学是一门边缘学科，同时也是一门应用性很强的学科。运动生物力学分析不仅在人体运动实践中起着重要作用，它还是运动员和教练员做为教学和训练指导的有力工具。近年来它的发展十分迅速。国内的许多理工类、医学类和体育院校都独立开设了这门课程，有些院校还开设了相应的专业，国内一些学者同时出版了许多相应的教材和专著，在该学科上取得一些居国内外先进水平的成果。对人体与物体的运动分析是运动生物力学的重要研究内容，其中对运动位移轨迹的分析是描述运动的重要方面。

运动生物力学主要通过它的分析应用系统进行研究。并运用运动图像分析法、三维测力台法、步态分析法、肌电分析等研究方法对所要研究内容作出测数与分析。第23届国际运动生物力学年会报告上发现国际生物力学应用技术研究和竞技体育研究仍占主流，研究方法不断得到突破，三维摄像和肌电实现同步测量。各高校还相继研发出新的测试仪器和研究系统，这使得运动生物力学研究不断向前发展。

2.运动生物力学在武术难度动作中的研究

在武术套路中指定难度动作分为A、B、C三个难度等级，武术比赛中指定难度动作因其难度大、扣分重、不易完成使其逐渐成为整个套路的核心。提高指定难度动作的训练质量对提高运动成绩至关重要。

2.1 运动生物力学在武术难度动作中的研究过程

通过运动生物力学研究长拳难度动作，一般先把难度动作进行阶段划分，以旋风脚动作为例：旋风脚可以划分为助跑、起跳、空中击响及转体、落地等四个阶段，之后用高速摄像机拍摄或用肌电测试仪进行实验测量，或者两者同时进行，实验结束后，用三维影像分析系统和肌电数据分析系统对所得数据进行处理。最后利用QToolS软件和Excel软件对获得的数据指标进行计算和统计，从而得出想要的结论。

2.2运动生物力学在武术难度动作中的研究发展趋势

通过运动生物力学对武术难度进行研究经历了运动学、动力学、以及多角度分析等三个阶段。

运动学分析阶段主要是通过摄像得出有关难度动作在旋转角度、各关节夹角、以及动作摆动幅度等相关数据并进行分析，这在一定程度上可以对动作进行分析，但不够全面。动力学阶段主要是对武术难度动作进行运动学肌电两方面或多方面测量，不仅从单一运动的角度，更从运动与肌肉发力等多角度进行综合考虑，使研究成果更有价值。多角度分析阶段已不仅仅是再对武术难度动作进行测量分析，将对动作从技术本身从发结合摄像肌电等手段，在运动生理学和运动解剖学等多学科的支持下再对难度动作进行研究，使得研究成果更具说服力。

3.运用表面肌电技术研究武术难度动作

运用表面肌电技术对武术难度动作进行研究，主要是通过使用肌电测试仪对做难度动作的运动员进行肌电测量，获得数据以后在对数据进行处理，其中比较重要的数据指标有积分肌电，它是计量肌肉放电水平的以单位面积放电量为单位，可以初步了解肌肉在做武术难度动作所做的贡献。还有就是放电的时序，即做武术难度动做过程中各个肌肉的放电顺序，我们可以通过这些方面了解各肌肉在做动作中协调工作的情况，从而实现研究目的。在运用表面肌电技术对武术难度动作进行研究中，时程也是非常重要的，它反映了各肌肉放电所持续的时间，使得我们在研究武术难度动作和安排相关肌肉训练上能得到很多借鉴。运用表面肌电技术研究武术难度动作已成为武术套路难度动作研究的新方向。

4.小结

关于运动生物力学在武术套路中难度动作的研究的文章有很多，通过阅读和整理相关资料，可以把这些所研究文章大致分为以下三个方面。

1.对某一难度动作或组合难度动作的运动学分析，即主要运用三维摄像手段进行拍摄，再运用相关运动分析系统对所拍摄图像进行解析。

2.对某一武术套路难度动作的表面肌电分析。

3.运动生物力学在武术中应用的综述类文章。其中由以前两方面的文章居多。如何使用表面肌电去分析和研究武术套路中的难度动作将会成为未来很好的一个研究方向。

【参考文献】

[1]卢德明.运动生物力学测量方法[M].北京：北京体育大学，2003，347

篇7

分类号B849

运动心理学是心理学的一个分支，它主要研究体育运动中心理活动的规律。20世纪70、80年代以来，运动心理学的研究不断发展，特别是在研究手段上越来越先进。眼动仪在运动心理学研究中的广泛应用就具体体现了这一趋势。本文主要介绍国内外在这个领域的一些研究成果。

在许多团体体育项目中，都存在着瞬息变化的比赛局面，这就要求运动员能够迅速地搜寻到有用的视觉信息，同时做出相应的动作反应。许多研究发现，专家运动员比新手运动员的视觉搜索策略更恰当和更有效率[1,2]。视觉搜索策略是指在搜索相关的信息时眼睛的移动方式。运动员在比赛中的视觉搜索及注视情况，可以通过眼动仪来进行研究。

1对篮球运动员的眼动研究

在篮球运动中，一个运动员在做出动作反应（传球、运球或投篮，跑位等等）之前，必须从赛场上选择和分析有用的视觉信息。

在一项研究中，对专家运动员和新手运动员进行了考察。实验结果发现：（1）视觉搜索并不是穷尽赛场上所有的刺激。无论是专家运动员还是新手运动员，都是倾向于选择特定的信息，一旦获得足够的信息，就马上做出反应。不过，专家运动员倾向反复注视成对的进攻――防守队员，新手运动员则不注视防守队员，而只注视自己的同伴队员；（2）专家运动员注视重要的空当较多（空当是指从控制球的队员到篮筐之间无对方防守队员的区域），这说明专家运动员能够注意到比较重要的关键信息；（3）专家运动员经验丰富，比赛场景的一般变化对他们影响不大[3]。

预程序运动控制（preprogrammed motor control）假说是关于运动员在瞄准远距离蓝筐时视觉搜索的假说，该假说认为相关视觉信息在最终的投篮运动之前就被检测到了。Oudejans等人研究了篮球运动员灌篮时的视觉控制[4]，其研究结果支持了上述假说。

张运亮研究了我国不同训练年限青年男子篮球后卫运动员的专项认知眼动特征[5]。结果表明：（1）篮球后卫运动员的训练年限明显影响其对篮球比赛图片信息的加工效率；（2）在注视篮球比赛实景图片时，不同训练年限的运动员具有不同的注视分配；（3）不同训练年限的篮球后卫运动员具有不同的注视模式。

2对冰球运动员的眼动研究

在冰球运动中，运动员快速理解和处理比赛中的进攻和防御是非常关键的，但是对进攻和防御的处理，不同的运动员之间存在差异。

在一项实验中，让一个进攻队员在带球1秒、2秒或4秒钟后进行扫射，记录守门员的眼动情况。守门员的注视分配情况如下：两组守门员都是集中注视曲棍和冰球。新手守门员对冰球的注视次数比专家守门员多。实验表明：专家守门员对外界刺激反应较快，他们可以根据曲棍的位置和速度来判断和预测进攻运动员的击球情况，并对冰球注视次数较少。新手守门员则不能象专家守门员那样有效地判断进攻队员的击球情况[6]。

Martell等人使用眼动仪对专家组（国际奥林匹克水平的运动员）和普通组（国家级水平的运动员）的运动员在冰球防御战术中的注视特点进行了研究[7]。专家组和普通组的女运动员分别与专家组和普通组的男运动员进行比赛，实验检查了运动员的注视和追踪，在对冰球运动早期注视和追踪的过程中，如果冰球在空中的运动方向是可预期的，那么运动员就能在冰球来临之前有所准备，而在后期注视和追踪过程中，如果物体的运动是不可预期的，那么注视只能根据冰球后期的变化而进行调节。结果表明，在专家组中早期注视和追踪的时间显著短于后期的注视和追踪的时间，并且相对于普通组来说，在成功的比赛中，专家组在寻找最佳位置时更迅速。

3对足球运动员的眼动研究

Helsen等人以眼动为指标，对有比赛经验的足球运动员（专家组）和没有比赛经验的足球队员（新手组）进行研究[8]。通过对眼动数据的分析表明，专家组由于长期的比赛经验，其视觉搜索模式是十分经济有效的，与新手组比，专家组的注视次数少，平均注视持续时间短，反应时短。

William等人认为，专家运动员使用丰富的知识来控制眼动模式，这种知识对寻找和提取重要信息资源是必要的[9]。专家足球运动员会在不同比赛情境下，如小型对抗（如1人对3人，3人对3人时）和大型比赛（如11人对11人时），使用不同的搜索策略，这表明不同情境的比赛对所使用的搜索类型有重要影响。

Geert等人使用了一个新颖的方法来考察在足球罚球过程中，不同水平的运动员在预测罚球方向和视觉搜索行为上的差异[10]。参加实验的被试为14名运动员，专家组由7名平均年龄为29.9岁，至少在荷兰打过10年半职业联赛的运动员组成，新手组由7名平均年龄为21.3岁的被试组成，这些人很少参加专门的比赛。在一个屏幕上给专家组和新手组守门员观看罚球动作，要求他们移动操纵杆来做出反应。使用应用科学实验室生产的4000SU眼动仪记录视觉搜索行为。结果表明：（1）通常专家守门员预测罚球方向时更准确；（2）专家守门员使用了更有效的搜索策略。新手花费更长的注视在罚球运动员躯干、手臂和臀部，而专家注视罚球运动员腿部(罚球腿和非罚球腿)和球这些信息量大的区域，特别是脚将要接触足球的时候；（3）两组被试在观看成功的和不成功的罚球场景时，在视觉搜索行为方面没有差异。

4对网球教练员观看网球动作时的眼动研究

网球教练员通常能够通过视觉搜索找到队员动作的关键因素，并给予运动员及时准确的反馈，要做到这一点，教练员应该知道如何进行有效的视觉观察。Ward等人检验了专家网球运动员和新手网球运动员在预期一个地面击球时在视觉搜索上的眼动特征[11]。Petrakis对网球教练员观看网球运动员发球时的眼动进行了研究[12]。被试有12名，6名是没有教练员经验但是有平均6年的打网球的经验（称新手组），6名是平均有11年经验的网球教练员（称专家组），且平均15年以上的打网球经验。被试坐在离网球运动员4.3米远的对方，要求被试现场观看该运动员的5次正手击球和6次发球，用眼动仪记录其眼动情况。结果发现：（1）两种不同动作在总注视次数上没有显著差异。两种不同动作在注视持续时间上有差异。两组被试在注视持续时间上没有差异，说明专业水平不影响注视持续时间；（2）在观看正手击球和发球时，两组被试的注视位置存在较大差异。正手击球时，对注视位置的卡方检验显著；发球时，对注视位置的卡方检验也显著。具体表现为，专家组对运动员身体的中间部位（臀部和胸部）注视次数较多，新手组对运动员身体的靠上部位注视次数较多。在观看发球时，专家组被试注视次数主要集中在运动员的头部、肩部和球拍，新手组则主要集中在运动员的头部和球拍。

5观看体操运动的眼动研究

Bard等人对体操裁判员观看体操运动员平衡木项目时的眼动进行研究[13]。裁判员分为两组，一组是由经验丰富的老裁判员组成（专家组），另一组是由没有经验的新裁判员组成（新手组）。两组被试在观看运动员在平衡木上的动作时，注视的位置存在差异。专家组对运动员身体的上部（头部和臂部）注视较多，而新手组对运动员的腿部注视较多。研究者还发现，专家组和新手组在观看体操录像时，他们之间的注视次数没有差异。而动作类型则显著地影响两组被试的注视次数。两组裁判员在观看运动员的自选动作时，注视次数较多，而在观看规定动作时，注视次数较少。

在另一项实验中，当体操运动员和非体操运动员注视体操动作时，注视区域主要集中在运动员的头部和身体的中间部位，体操运动员的眼动轨迹较非体操运动员的眼动轨迹更为紧凑、集中[14]。

蔡庚等人通过对不同等级裁判员评分过程中注视的次数、注视的时间进行分析，探究裁判员眼球运动和女子跳马运动评分客观性之间的关系[15]。该实验采用耐克公司生产的EMR-600角膜反射眼动仪对被试进行测试，被试均为女性。根据裁判等级，将被试分为3组，国际级裁判2名（高水平裁判组），一级裁判2名（中等水平裁判组），二级裁判和三级裁判各2名（低水平裁判组）。运用角膜反射技术，测定了被试观看1995年世界杯体操比赛女子跳马团体的录像时注视点停留次数、注视时间、停留时间以及移动速度等指标，揭示女子跳马运动评分时，裁判员的注视运动特征及不同等级裁判员注视运动的变化规律。结果表明，随着裁判水平的提高，评分趋向于更接近运动员的实际得分，验证了高水平的裁判员评分比低水平裁判员的评分更准确，客观性更强。但在注视次数和注视时间方面，新手和专家之间没有显示出明显的差异。

6对乒乓球运动员的眼动研究

在乒乓球运动中，假如一个运动员能在每一时刻都注视到适当位置，就能够更准确地预测乒乓球的运动轨迹以及球下落的时间。Sergio等人对正手击球时运动员的头部、眼睛及手臂的运动情况通过眼动分析进行了研究[16]。16个成年自愿者参与实验，将他们分为经验丰富的专家组和缺乏经验的新手组，专家组平均年龄为27.9岁，新手组平均年龄为26.6岁。被试的对手是一个经验丰富的乒乓球运动员，他每次以同样的方向与速度给被试发球，然后要求被试在三种情形下将球击回到发球人球案的左方或右方区域。实验者通过一个激光发射装置给予被试击球方向的提示线索，线索光线的给予分为四种情况，一是前线索，在被试的对手发球前用激光光线告知被试将球击回的区域；二是初期线索，球在空中飞行的早期告知被试；三是晚期线索，球在空中飞行的晚期告知被试。结果表明，在前线索和初期线索情形下，专家组和新手组的视线都能当球在空中时就追踪到球，并且能在球与球拍接触前将注视点保持在球之前某个稳定的位置。但专家组比新手组追踪到球的时间更早，而且记录下的结果比新手组更准确。

7自行车运动员专项认知水平眼动特征的研究

张忠秋等人使用眼动仪，对竞技自行车运动的专家运动员和新手运动员的眼动特征进行实验对比研究[17]，探讨专家组和新手组在自行车专项认知水平特征方面的差异。专家组为10名具有6年以上专业自行车训练和比赛经验的优秀自行车运动员，新手组为10名专项自行车初学者。使用美国应用科学实验室（ASL）生产的4200R型眼动仪。实验材料是6组运动员的对比比赛录像。实验时，每次在显示器上呈现一对不同专项技术水平的自行车运动员的骑行动作图像，让受试者判断是左边还是右边的运动员为最好的骑行动作时，当被试做出判断后，眼动仪停止记录。结果表明：（1）在实验条件下，专项骑行技术动作知识经验的多少明显影响被试对骑行技术动作的判断过程；（2）专项骑行技术动作知识经验较多者，对专项骑行动作技术动作的注视时间比较少者显著要长，但是注视频率则相反，表明专项骑行技术动作经验较多者对每个骑行动作的加工更为细致；（3）无论是专项骑行动作知识经验多者还是较少者，对判断为最好骑行动作的注视时间均比对判断为较差的骑行动作的注视时间要长；（4）专家组被试注视点注视主要信息区次数明显比新手组多，在注视轨迹方面，专家组的注视轨迹比新手组更加紧凑、集中，而新手组相对比较散乱，表现出专家组对视觉信息搜索的有效性更强。

8对职业国际象棋选手的眼动研究

Rayner对象棋大师的眼动进行了研究[18]，结果发现，他们通常只成对地注视与进攻或防守有关的棋子。

在另一项实验中发现，国际象棋名家在短暂地观察系统的而非随机摆放的棋子的位置后，重新摆放这些棋子时比经验不足的新手更准确[19]。结合使用窗口随眼睛注视点移动（gaze-contingent window paradigm）等技术发现，国际象棋名家在观察系统而非随机的棋子位置时具有非常大的视野范围。另外，在一项观看一个3×3的小型棋盘过程中，专家组都比新手组的注视少，而且大部分的注视集中在个别棋子之间，而不是散乱的棋子上。

9对台球运动员的眼动研究

William等人在研究中使用了专家台球运动员和新手台球运动员各12人作为被试，以静止注意时间为指标，分别进行了两个实验[20]。“静止注意时间”（quiet eye duration）被定义为先于运动开始之前对目标的最后一次注视。实验中使用应用科学实验室生产的4000SU眼动仪记录被试的静止注意时间。在实验一中，与新手运动员相比，专家运动员在动作的准备过程中有更长的静止注意时间。静止注意时间的增长和击中难度有函数关系，所有被试对成功击球的静止注意时间比对失败击球的静止注意时间长。在实验二中，参与者在三种时间限制的条件下击球，在这个过程中研究者操纵静止注意时间。结果发现，静止注意时间越短则操作成绩越差，这与参与者的技术水平无关。

10其它运动项目的眼动研究

10．1观看铅球运动员动作时的眼动研究

Mockel和Heemsoth在1984年对铅球项目进行了眼动研究[21]。被试分为三组，第一组是新手组，第二组是中等水平组，第三组是专家组。实验前，另外请三名铅球教练员观看这部投掷铅球的示范教学片，并记录其眼动，然后标出运动员做每一个动作时应该观察的重要身体部位一两个。当被试注视的位置与教练员注视位置相同时，则计为击中一次。结果表明，随着选手对投掷铅球知识了解水平的不同，击中的频率也不同，知识水平高，击中频率就高。

10．2对拳击运动员观看拳击时眼动的研究

Ripoll等人研究了不同水平拳击运动员观看拳击录像时的眼动情况[22]。实验结果表明：（1）被注视次数较多的身体部位大都是总注视时间和平均注视时间较长的部位；（2）注视模式与被试的专业水平有紧密的关系。每组被试都有自己认为重要的视觉线索。他们都有着不同的注视模式；（3）专家组的注视模式与其他两组被试比，有着比较经济的注视特点，如注视次数少等；（4）专家组在注视时，常常在被他们认为重要的几个部位之间反复注视，形成了一个环形的注视模式，即在身体重要的部位之间反复循环注视，而新手组注视时则是一种线性注视模式，而没有形成一个环形的注视模式。

10．3对板球运动员的眼动研究

Michael等人发现，在板球运动中，击球手观察投手投出的球，当球高速飞来并在不确定硬度的地上反弹的时候，尽管他观察板球飞行轨道的时间几乎不到半秒，但他能准确地判断球将在什么时间到达和到达什么位置。并且不同水平的板球运动员的眼动策略不同[23]。

以上回顾了眼动分析技术在运动心理学研究中的应用，从上述研究中可以发现，运动心理学的研究有以下几个特点和发展趋势：

（1）运动心理学领域眼动研究繁荣时期的即将来临。随着眼动记录技术与计算机技术的完美结合，加之其它相关技术的飞速发展，眼动仪的造价已经大幅度下降，这为运动心理学眼动研究的广泛开展提供了可能性。同时，眼动仪的性能也有了很大的改善，如眼动数据记录精度和速度较之以前已经有了较大的提高；再如，目前的许多眼动仪，既可以研究静态的体育运动图片，也可以研究动态的图像。这一切吸引着众多的运动心理学家和认知心理学家的研究兴趣，也预示着运动心理学领域的眼动研究的繁荣时期即将到来。

（2）眼动理论模型的建立。从运动心理学的眼动研究历史可以看出，尽管在这一领域有一些研究成果，但是尚没有发现一些共同的规律，这与缺乏相应的理论探索有关。到目前为止，虽然有一些解释阅读过程的眼动理论模型，但是还没有一个认知加工的眼动理论模型来解释和预测运动员在运动时的认知过程。然而已经有一些心理学家认识到这个问题，他们已经开始在这个方向进行了初步的探索。笔者相信，加强这个领域的理论探索将是今后研究的一个重要趋势。

（3）生态学效度的提高。生态学效度就是指研究的外部效度。这些实验都尽力使实验情境与真实情境二者更加接近，特别是便携式眼动仪的问世，使得眼动研究可以在实际的比赛场景中进行，运动心理学研究的生态学效度得到了实质性的提高，这样获得的实验结果更具有实际意义。

（4）新手―专家范式的使用。在新近的一些考察视觉观察模式的研究中，大多采用新手―专家范式。这种研究范式主要是考察专家和新手之间在进行视觉观察时，他们在注视次数、注视持续时间和扫描轨迹之间的差异。这种研究范式有利于找到一种高效、实用的注视模式。对于培养和提高新手的业务水平具有重要的实际意义。

参考文献

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 张运亮. 我国不同训练年限青年男子篮球后卫运动员专项认知眼动特征研究, 天津体育学院硕士研究生毕业学位论文, 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 [苏]别列戈沃伊, 扎娃洛娃等著. 薛胜, 张彪等译. 航空航天实验心理学. 北京: 人民军医出版社, 1985, 90~109

15 蔡庚, 猪俣公宏, 季浏. 女子跳马运动评分过程中裁判员的眼动研究. 山东体育学院学报, 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 张忠秋, 阎国利, 吉承恕. 自行车运动员专项认知水平眼动特征的实验研究. 中国体育科技, 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

老师在教学摩擦力这一科学概念时，迁移了语文学习的方

法。先让学生朗读测量摩擦力的方法，并让他们找出其中的关键词。学生略作思考就能找到“水平、刚好”这两个关键词。师生共同复习了使用弹簧测力计的注意事项，然后看老师为学生准备的测力计，让学生说它的测量范围，一大格和一小格分别表示多少？之后，教师先示范操作测量摩擦力，再让学生自己动手，学生兴趣盎然。此时，摩擦力这个抽象的概念已经被学生牢牢地记住了。

二、自主探究影响因素

（一）大胆猜测

学生通过动手测量摩擦力后会发现不同物体的摩擦力大小不同。教师不失时机地抛出一个问题：摩擦力的大小与什么因素有关呢？通过刚才的活动，学生学习兴趣很浓，积极大胆猜测：因为物体重量不同、接触面光滑程度不同、接触面积不同、拉动速度不同……

（二）小心求证

1.挑选实验器材

这一环节，老师打破“教师给学生现成的实验器材”这一常规，而是将两个活动的实验器材混合在一起，让学生进行选择并说明你选择它的理由。学生磕磕绊绊在老师的引导下总算选出了本次实验器材。通过这一环节，学生充分了解了这个实验的变量，并提高了自身的科学素养。

2.师生共同探讨并制订研究计划，明确实验步骤和注意事项，并汇总分析

科学课常规的数据汇总方式是：（1）让每一组组长起立汇报他

们这一组的数据，教师记录每一组的数据，在进行数据分析得出结论。（2）让其中一组的组长上台用实物投影仪展示实验数据，并分析数据得出结论。而这节课老师对这一环节进行了创新：让先完成的小组率先上台将他们组的数据填入老师的汇总表格中。只有六个名额先到先得。这一小小环节的实际，改变了这个课的节奏。组与组之间产生了竞争意识，都想第一个上台汇报本组的实验数据，实验速度大大提高。

3.引导处理错误数据

由于有丁前面的学习铺垫，不管是挑选实验器材还是制订研究计划都轻车熟路，这时组间竞争意识更高了，前面获得机会的小组想保持自己的荣誉，而没有得到机会的小组想上台展示自己小组的实力。如果遇到有的组数据和其他组相差较大时，老师可以不慌不忙地说：“同学们，当我们遇到这种和其他差别很大的数据时，要谨慎对待。这有可能是正确的特殊数据，也有可能是错误的数据。所以这个时候我们应当多做几次，排除误差。”老师春风化雨般的短短的几句话，马上就能使学生的科学素养得到了大大的提升。

两次活动，学生积极参与，大胆讨论，轻松地记住了本节课的重点。从他们脸上洋溢的笑容可以看出每个人都全身心地投入到本节课堂上，并从中获得了巨大的幸福和满足。

三、拓展科学概念

（一）错误前概念，建立科学概念

老师课内做了一个调查：摩擦力是阻碍运动的，摩擦力都是有害的吗？大部分学生是赞同的，究其原因就是学生认为阻碍运动就是不好的，而且整个活动中摩擦力确实在起副作用。老师让学生观看一个视屏，一辆汽车在结冰的路边上车轮一直打滑，怎

么也不能前进。问其原因，学生：因为路面太光滑了，路面与车轮之间的摩擦力很小。老师：那么我们就需要增大摩擦力。学生恍然大悟，构建出原来既存在有害的摩擦力也存在有益的摩擦力这一正确的科学概念。

（二）深入探讨科学概念

老师反问：你有没有办法帮助他？引导学生根据本节课所学的知识说说怎么增大摩擦力。学生七嘴八舌地说：可以增加车子的重量、可以在路上铺煤渣使接触面粗糙……教师继续追问：那么，如果我们不需要摩擦力时，你有什么办法减小摩擦力？学生：减轻物体重量、使摩擦力变光滑……

（三）联系生活，巩固科学概念

老师：单杠运动员在比赛前会在手上涂镁粉是为什么？在不好拉的拉链上涂蜡烛是为什么？在锁孔里涂油是因为什么？同时，结合书本上的四张图片，让学生体会生活中的智慧，进一步巩固了本节课的知识。老师还布置了一个课外作业，让学生根据本节课所学内容设计一双雪天的防滑鞋。让学生彻底走出书本，走进生活。

篇9

一、问题的提出

教育部在2008年提出的加强大学本科教育的12项措施，其中，要求各高校在三年内开设5%～10%的双语课程，每年建设100门双语教学示范课程，并引进原版教材和提高师资水平。双语教学在我国主要指的是同时应用英语和汉语作为教学语言的教学。与传统的英语教学相比，双语教学更重视英语与专业学科的渗透，不仅让学生以英语为工具获取知识，更重要的在于引进国外先进的教育理念和教学模式、教学方法，促进学生对两种不同文化的积极适应与沟通，在提高学生英语应用能力和专业能力的基础上培养学生的创新性思维。

二、研究对象与方法

1.研究对象

应用心理学（运动心理学方向）专业2009级本科生28人、2010级本科生32人。

2.研究方法

在传统讲授教学的基础上，运用建构主义教学观，结合本课程各个章节的内容，按照“抛锚式”教学的五个步骤：创设问题情境、确定问题、自主学习、协作学习、效果评价来设计辅助教学方式，在辅助教学中坚持以学生为主体，教师作为学生学习的辅助者的教学理念。对两届本科生进行两轮的教学实验。教学实验时间为9周，每周2个学时。对学生的学习结果以课堂表现、平时作业、结业论文、结业考试多途径对学生进行考核评定。

3.研究结果

抛锚式教学方法由五个环节组成，创设情境、确定问题、自主学习、协作与讨论学习、效果评价。在创设问题情境时，给学生提供了一个情境材料，同一情境材料可以产生多个研究问题，学生根据自己的兴趣确定一个问题作为自己的研究课题。由于抛锚式教学方法的五个环节是一个前后关联的系统，所以，在选择问题情境时一定要考虑在校大学生进行实践研究的现实性与可行性。

（1）创设情境

材料：目前中国大学生的心理健康问题颇受各界关注，据报告，有12%的大学生存在心理抑郁，21%的大学生……但是，在体育院校，大学生的心理健康问题似乎不成问题，他们大多乐观积极……

根据你平时在学校的观察体验，结合心理学知识，选择一个你感兴趣的心理学课题，进一步研究体育院校大学生与非体育院校学生出现这种差异的原因。

（2）确定问题

确定问题指的是在创设的情境中找出要研究的问题，确定的问题一定要紧密结合情境，能确保问题的研究结果能解释情境所反映出的现实情况。本课程创设的问题情境总结为体育与非体育院校大学生在心理健康方面表现出的差异性。在确定问题时，引导学生查阅有关文献资料，找出影响心理健康的种种因素。经过教师指导，学生查阅资料，最终确定了5个问题，把全班学生平均分成5个研究小组。

（3）自主学习与协作讨论学习

自主学习不占用课堂学习时间，一般安排在课后由学生独立完成。协作讨论学习安排在课堂学习，一次协作讨论学习时间不超过25分钟，本课程要求学生课后进行自主学习，并在课堂进行协作讨论学习。自主学习的内容包括复习课堂讲授知识，阅读教师指定的中英文材料，同时要完成对确定的待研究的问题的相关作业。

（4）效果评价

对于抛锚式教学方法的效果评价，主要采用教师评价与学生自评相结合的方法。教师评价，一方面，采用课堂观察评价，即观察学生在抛锚式教学过程中学生的积极性、创造性、认真性；另一方面，从学生自主学习完成作业的质量来评价。学生自评主要在学生学习小组内进行，采用“头脑风暴法”，在小组内对每个同学的自主学习阶段的学习结果进行评价，最后形成一份完善的学习结果报告。

三、结论及建议

1.本课程抛锚式教学方法的五个环节，采用教师评价与学生自评相结合的方法进行评价，结果显示此教学方法能够培养学生解决现实问题的能力，教学效果良好。

2.在学生学习结果评价中，有74%的学生成绩达到良好及以上。在教学过程评价中的各个指标分数均高于中间值，说明本课程的双语教学效果是比较好的。

3.双语教学的目标应该包括专业知识目标、语言目标和文化目标。采用能充分发挥学生主动性与创造性的教学方式是双语教学能否达到教学目标的关键。

参考文献：

[1]张幼斌.高等学校专业课程层级化双语教学模式探索[J].外国语文：双月刊，2011.

[2]谈多娇.高等学校双语教学的关键环节[J].教育研究，2010.

篇10

中学生在学习新知识尤其是自然科学知识的时候，在概念的掌握上，总是试图以自有的知识体系和思维模式来解构它，这样就会产生新旧知识的冲突，进而形成所谓的“相异构想”，形成科学概念习得的根本．因此，教学设计的目的就是要合理利用策略，有效转变相异构想，以纠正学生前概念的错误，实现科学概念的形成．实验教学法是迄今为止被证明最有效的教学方法．因此，以核心概念贯穿典型的力与运动的物理实验，并融入相应的教学目标，这就是笔者经多年教学总结出的有效设计，接下来将详细论加以论述．

2教学目标

2．1知识与技能1）力的作用产生的2个效果：形变与运动状态的改变；2）力与运动的关系．2．2过程与方法利用实验方法引导学生认识力与运动的关系，根本目的在于教会学生使用物理实验探究问题，培养学生通过观察实验现象，总结归纳实验结论的能力．2．3情感态度与价值观激发学生的求知欲和学习动力，培养其探索欲望和探索能力．培养学生发现问题、解决问题的科学素养．

3教学重难点

重点：力的作用效果，分析和判断力与运动的具体关系．难点：分析实验现象，归纳总结力与运动的关系．