生物力学研究方向范文
时间：2023-11-09 17:54:10
导语：如何才能写好一篇生物力学研究方向，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词：物理教学；生活物理现象；教学方法
随着教学改革的不断深入，高中物理课堂教学逐渐走上改革的道路，教学方法逐渐发生了质的变化，更加注重联系生活实际的有效教学。主要是因为物理现象来源于现实生活，与其有着某种紧密的联系。教师要多角度实现现实生活与物理教学的有机融合，围绕教材内容，根据学生各方面的特点，优化课堂教学方法，不断强化学生的物理学习效果，使其积极、主动地参与到课堂教学中。以此促使新时期高中物理教学更好地践行素质教育提出的客观要求，提高课堂教学的有效性。其有效性主要表现在以下三个方面：
一、有利于激发学生学习物理的兴趣
就高中物理教材而言，其中很多物理现象都来自现实生活。在生活中物理现象的作用下，能够把物理教材中抽象、难懂的物理知识转化为现实生活中易于理解的相关物理现象，引导学生观察生活中的物理现象，激发他们学习新课题的兴趣，激发他们的求知欲望、探索欲望，掌握科学的学习方法。为此，在课堂教学中，教师要围绕章节内容，创设良好的教学情境，积极引导学生发现自己身边的物理现象，根据学生对新知识点的掌握情况，合理安排一些课后作业。以“弹力”为例，在学习该章节知识后，教师可以让学生课后去寻找生活中和“弹力”相关的物理现象，并在下节物理课堂上，分享给班上的其他同学，不断增加物理课堂教学的趣味性、生动性。此外，在讲解物理现象成因的时候，教师也可以借助生活中相关的物理现象，使其和物理课堂有机融合，并向学生演示物理现象的全过程，并借助多媒体向学生解释该物体的现象，强化学生对章节知识的印象，准确把握物理现象与现实生活之间的联系。需要注意的是：在上课之前，教师要让学生准备好新课题学习需要的物理素材，并积极引导学生参与到该物理现象演示的全过程中。
二、有利于培养学生抓住生活现象并联系物理科学知识
在生活中物理现象的作用下，学生能够逐渐意识到物理学科和日常生活紧密相连，学会利用已学的物质知识去解释生活中遇到的物理现象，把知识学“活”，并内化为自己的知识。为此，在高中物理教学中，教师要注重理论与实践的紧密联系，为学生创造生活化的教学情境，使其逐渐意识到学习物理学科的重要性。就“生活化教育”而言，即生活中有物理，物理课堂教学中也有生活的影子。在课堂教学中，教师要根据学生已掌握的理论知识，他们的兴趣爱好、个性特征等，选取他们熟悉而感兴趣的素材，以此为切入点，引出新课题。以“自由落体运动”为例，学生必须正确理解加速度、重力之间的关系。对于这方面，有着这样的生活常识：如果铁块和羽毛从相同高度落下，铁块会比羽毛先着地。针对这一现象，教师可以引导学生进一步思考，利用已学知识分析铁块先着地的原因。还可以根据该问题，进一步创设相关的问题情境，比如，如果是铁钉和小棉球从同一高度落下，还会是铁钉先着地吗？借助生活中的教育资源，合理设置问题情境，能够迅速激发学生学习的兴趣，迅速融入新课题的学习中，思考相关的问题。
三、有利于培养学生的实践素养，进而固化为物理思维
在物理课堂教学中，生活中各种物理现象的应用是非常重要的，在验证生活中物理现象的同时，也能帮助学生了解物理学科和现实生活之间的联系，帮助他们逐渐养成良好的学习习惯，培养他们的实践素养与物理思维。由于长期受应试教育的影响，我国高中生大都不具备较强的发现、探究物理现象的能力，不具备物理思维、发散思维。针对这方面，教师要巧妙地引出生活中的各种物理现象，积极引导学生探讨，培养他们分析、解决问题的能力。以“弹力”为例，在该章节教学中，教师可以把生活中孩子玩耍的皮球作为素材，巧妙地引出新课题，向学生讲解“弹力”的定义。在学生留下直观印象后，教师要进一步引导学生展开讨论，利用生活中常见的道具演示相关的实验，进一步探讨弹力有着怎样的性质。在此过程中，教师还可以合理划分学习小组，引导他们积极讨论，通过亲自操作，解决教师提出的相关问题，不断开拓学生的创新思维，提高他们自主研究的能力，为他们的科学素养提供有力的保障。
总而言之，在高中物理课堂教学中，实现生活现象、课堂教学的有机融合至关重要，能够在一定程度上优化传统教学模式，把课堂还给学生，使其成为整个课堂教学的中心，积极、主动地参与到课堂教学中，注重理论与实践的紧密联系，以生活现象为切入点，积极引导学生观察生活，并运用所学的知识点去解释生活中的物理现象，打破思维定式，培养他们的发散思维、理性思维，不断提高其实践能力，为进入更高阶段的学习做好铺垫。
参考文献：
篇2
关键词： 运动生物力学；骨质疏松症；干预时间
中图分类号： G 804.6 文章编号：1009783X(2012)03028405 文献标志码： A
收稿日期：20100722
作者简介：刘建宇(1978—)，男，湖南岳阳人，硕士，讲师，研究方向为运动医学；刘黎明1955—)，男，重庆人，教授，研究方向为体育教育。
作者单位：重庆三峡学院体育学院，重庆 404000
School of Physical Education,Chongqing Three Gorges University,Chongqing 404000,China. 绝经后骨质疏松症是一种临床上常见的难治性疾病，目前，药物治疗由于价格较昂贵,治疗周期长而副作用多,使用有一定限制[1]。探索安全、方便、经济的治疗方式一直是医学界的一大课题，选用非药物手段预防或延缓骨质丢失越来越受到重视。本实验通过运动干预的方法，观察运动去势大鼠骨质疏松症椎体生物力学性能的影响，验证运动防治原发性骨质疏松症的疗效，并进一步探讨其机理。
1 材料与方法
1.1 实验药物
己烯雌酚片：上海信谊药业有限公司生产，批号：030401。
1.2 实验动物
四川大学实验动物中心提供，共96只3月龄，体重（240±20）g的雌性SD大鼠。
1.3 造模方法
将96只大鼠按体重随机分为A、B 2组，其中A组24只为假手术组（Sham组），B组72只为造模组。各组大鼠均以1%的硫贲妥钠溶液按2.4 mL/kg腹腔注射麻醉。B组大鼠切除双侧卵巢，A组大鼠仅切除卵巢附近一小部分脂肪。术后均给予0.5%碘伏伤口外擦，肌肉注射青霉素钠25万单位/（只/d），连用3 d，以防感染。
1.4 分组
术后1周，将B组72只大鼠按体重随机分为模型组(Model组)、己烯雌酚组(DES组)和运动组(EX组)，每组24只。所有大鼠自由进食、饮水，进食标准饲料由四川大学实验动物中心提供。
1.5 干预措施
己烯雌酚组大鼠每日1次灌胃，按22.5 μg/（kgd）的量给药，质量浓度为2.25 μg/mL，其余各组按体重灌服等量生理盐水。假手术组和模型组仅灌服生理盐水。运动组运动方式参照Bedford[2]的动物负荷标准，运动组大鼠术后第7日起在小动物跑台上开始训练，采取中等强度，即大鼠起始跑速12 m/min，持续时间20 min，隔日增加强度3 m/min，持续时间增加10 min，第2周起跑速达20 m/min，持续60 min将跑台倾斜10°，维持此强度，5 d/w，每天运动分早晚2次。休息日各组照常灌药(水)。
1.6 样品收集及处理
采用不同方式干预各组大鼠后，分别于第8周末、12周末和16周末应用股动脉放血方法随机处死每组大鼠8只，完整取出各组大鼠L3椎体。剪除椎体上下椎间盘、棘突及附件，并用细砂纸打磨成上下平面平行且与纵轴垂直的三棱柱，高度约为60 mm。各标本在制取过程中均用生理盐水纱布包裹。将处理过的骨标本置于-20℃冰箱保存，测试前夜取出解冻。
1.7 观察指标
椎体生物力学测试：椎体压缩试验，将椎体置于Instron万能材料试验机(四川大学高分子材料国家重点实验室提供，美国Instron Co.生产)上，取加载速度1 mm/min进行测试，记录其载荷变形曲线与应力应变曲线；椎体结构力学参数由载荷变形曲线获得，材料力学参数由应力应变曲线获得。
1.8 数据处理
2 实验结果
2.1 第8周各组生物力学参数
2.1.1 第8周各组椎体结构力学参数
2.1.2 第8周各组椎体材料力学参数
3 讨论
应用骨量、骨矿密度及骨质含量（骨矿物质和有机质）的变化来诊断骨质疏松症、评价药物疗效曾被大量采用，并得到了较广泛的公认；但这些指标仅是从“量”的角度描述了骨质的丢失，还不能准确反映骨内在性能的变化，必然存在一定偏差[34]。骨质量则是从“质”的角度对骨骼性能进行描述，它是骨的成分、构筑状态及细微结构的综合性概括[56]；因此，对骨质疏松性症防治和机理研究，必须更加重视骨质疏松骨生物力学变化的影响，本实验即选用骨生物力学性能，如此评价防治骨质疏松症效果更准确，更有说服力。
3.1 雌激素改善椎体生物力学性能的效果
雌激素替代疗法是临床上防治绝经后骨质疏松的主要方法之一，雌激素可抑制骨质疏松的骨转换率[7]，本实验中，各时间段己烯雌酚组大鼠生物力学性能较模型组均有显著变化(P
3.2 运动改善椎体生物力学性能及防治骨质疏松症的效果
运动作为预防骨质疏松的一种手段，在实验及临床研究中已经越来越受到一些学者重视。大量研究证明中等强度的运动有利于骨量、骨强度及骨生物力学性能的提高[811]。本实验结果表明，与假手术组相比，各时间段模型组大鼠椎体结构力学参数明显变化(P
3.3 运动时长对改善椎体生物力学性能的影响
目前，运动时间长短对改善骨质疏松骨生物力学性能的相关报道未查阅到。本实验结果中，随着运动干预时间的延长，运动组多数参数数值上逐渐接近己烯雌酚组，有些参数甚至数值上超过，如破断载荷和破断强度，可部分说明随着运动干预时间的延长，运动对大鼠椎体生物力学性能的影响不断明显，逐渐接近，甚至超过雌激素干预的影响。分析表7和表8可以得出，从第8周到第12周，大鼠椎体结构力学参数和材料力学参数多数数值上有下降趋势，但第16周相比第12周，部分参数数值出现逆转，甚至高于第8周，说明随着时间的延长，去卵巢大鼠椎体的生物力学性能逐渐降低，但随着运动干预时间的延长，大鼠椎体生物力学性能逐渐增强。虽然并无统计学意义，但已经表现出运动对大鼠椎体生物力学性能与时间呈相关关系的趋势，这也为进一步研究运动干预时间的确定提供了方向。
4 结论
1)合理的运动干预能有效抑制去卵巢大鼠椎体生物力学性能下降，减少骨质丢失，减缓骨质量的降低速度。
2)随运动防治骨质疏松症干预时间延长，效果提升，实验结果虽无统计学意义；但明显呈现改善趋势，可能与时长不够有关，有待进一步研究。
3)运动是防治骨质疏松症非药物疗法的重要手段，优势明显，可作为临床防治骨质疏松症的选择。
参考文献：
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篇3
关键词：跳马；落地稳定性；计算机仿真；速度
中图分类号： 文献标识码： A 文章编号：
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
基金项目： 国家自然科学基金（10972062）；国家体育总局科教司项目（2014B036）；重庆三峡学院青年基金项目（14QN16）
作者简介：吴成亮（1984-），男，湖北人，硕士，讲师，研究方向为运动生物力学；向家俊（1965-），男，重庆人，本科，教授，研究方向为体育专业教育；徐波 （1965- ），男， 四川乐山人，博士，教授，研究方向学校体育。
作者单位： 1.重庆三峡学院，重庆 404100；2.浙江体育科学研究所，浙江杭州 310004；3.山东工商学院，山东烟台 264005；4.河北体育科学研究所，河北石家庄 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.
体操是我国的优势项目，但从伦敦奥运会和近几届世锦赛成绩来看，这个优势在逐渐缩小，与世界强队的差距正在扩大。体操落地技术是影响比赛成绩的关键因素，它不同于其他项目（如跳高、跳远） 的落地动作，它要求落地站稳不动。国际体联会（FIG）在2009年体操落地的评分规则中规定[1]，落地时脚移动一步将导致0.1～0.5的扣分；落地摔倒直接扣1分，而且还存在难度分认定不全风险。在当今的重大国际比赛中，运动员落地能否站稳不动，已成为能否夺冠和取得好成绩的决定性因素之一。跳马落地难度较大，也具有典型性，因此，研究跳马落地稳定性是体育科学工作者们关注的热点问题，并受到广大教练员和运动员的重视。跳马一般由8个动作阶段组成，包括助跑、趋步、踺子、踺子踏跳、第一腾空、推马、第二腾空和落地[2]。如今跳马不断地朝多轴的复合翻转方向发展，这无疑加大了落地稳定性的难度。黄强等[3]对27届奥运会我国男子体操选手落地稳定性进行统计与分析，结果表明落地动作完成较差，落地稳定的仅占43.19%。北京奥运会女子跳马落地稳定性也不乐观，在决赛16次试跳中，无一人能站稳，大部分选手落地会有一小步或中步移动，有4名运动员落地失败。可见，跳马落地稳定与否成为制约跳马成绩的关键因素。
目前，对跳马落地稳定性影响的研究主要集中在跳马落地技术与落地方式、肌肉组织的刚度和力量、心理调控能力等。严波涛等[4]对30人次的跳马落地进行分析，建立跳马落地的运动方程，指出落地的稳定性需要高质量的空中动作，旋翻转体周数尽量提前完成，留有充足的空间和时间展体收臂准备着地。姚吉庆[5]对体操跳马落地技术稳定性中分析指出，第二腾空阶段技术好坏直接影响着落地技术的稳定性；良好的空间、时间知觉和训练比赛中情绪变化也会影响到落地技术的稳定性。杨继美等[6]对体操运动员进行核心力量训练，提高其落地的稳定性。李旭鸿等[7]从人体肌肉骨骼系统具有缓冲减震的功能、落地垫的刚度和阻尼探讨落地的稳定性及下肢损伤风险。魏书涛[8]从人体下肢刚度及落地高度据探讨了落地缓冲特征。Hsiang等[9]研究认为有效地控制股四头肌和小腿肌可以提高落地的稳定性。Khaleghi等[10]对15名健康人进行起跳-落地研究，发现股四头肌的峰值力矩对落地稳定性影响最大。Pedro等[11]对6种落地垫进行研究，发现垫子的力学特性对人体落地稳定性影响较大。这其中大多数研究是运用生物力学原理对落地稳定性进行定性分析，鲜有实验数据作为支撑，且推理过程往往较为繁琐。所以本文在不考虑其它因素的提前下，旨在通过计算机建模与仿真技术，从速度和角度2个方面来分析跳马落地的稳定性。
1研究对象与方法
1.1研究对象
程某，中国体操跳马前世界冠军，1988年出生，身高1.52 m，体重41 kg。
洪某，朝鲜体操跳马前奥运冠军，1986年出生，身高1.54 m，体重42 kg。
1.2研究方法
1.2.1三维运动学分析
对程某和洪某完成的“踺子转体180°前手翻接直体前空翻转体180°”跳马动作，进行三维运动学分析。使用Troubleshooter高速摄像机拍摄，2台摄像机同在跑道一侧，夹角约70°，拍摄频率为250帧/s。采用SIMI Motion软件进行解析，获得人体运动轨迹坐标、速度等运动学数据。
1.2.2计算机仿真技术
基于MSC.ADAMS/ LifeMod运动仿真软件，输入受试对象的性别、年龄、身高和体重等人体形态参数，根据人体模型数据库 GEBOD（Generator of Body Data）中的回归方程计算得到环节长度、围度和人体惯性参数等，建立19环节的人体模型，各环节之间由不同自由度的铰链连接，共有52个自由度 [12]。在此人体模型基础上，对各环节的关节铰链赋予约束，并调整人体模型的初始姿态，使它更接近实际的运动状态；然后进行平衡分析，即将运动学解析得到的2人跳马动作中人体各个关节的三维坐标赋予三维人体模型，其目的是为了使人体模型的关节中心和实际人体关节运动坐标点相匹配。再按国标[13]建立（GB/T 23124-2008）跳马的落地环境，即与人体相接触的体操落地垫，并完成与人体模型的接触。通过逆向动力学分析，记录人体运动轨迹和各个关节力及力矩，再进行正向动力学分析，在关节力及力矩的驱动下，实现跳马运动员落地过程中的人体运动仿真。最后将人在推离马瞬间，身体重心的水平速度（Vx）和垂直速度（Vy）作为输入条件变量，改变该变量值，以100%、105%及110%人体重心水平速度（Vx）和垂直速度（Vy）组合输入，进行仿真实验，如图 1所示。
计算机仿真软件MSC.ADAMS/ LifeMod基于带乘子的拉格朗日方程，并根据人体模型最终建立如下方程[14]：
其中，M为广义质量矩阵，Q为广义外力矩阵，r，p为广义位移矩阵，Γ为广义角动量矩阵。最后需要输出的仿真实验结果为：落地瞬间人体的姿态角和人体重心的水平速度，如图2所示。
2 结果
表1为在推离马时将人体重心的水平速度（Vx）和垂直速度（Vy）作为变量输入仿真模型，通过计算机仿真实验后，得到落地瞬间人体的姿态角和人体重心的水平速度。从表1可以看出，当只增加推离马的水平速度（Vx）时，落地时的水平速度也相应增加，但是人体落地姿态角是先增加后下降的。当只增加推离马的垂直速度（Vy）时，落地时的水平速度没有增加，人体落地姿态角变化暂不显示规律性。当推离马的水平速度（Vx）和垂直速度（Vy）同时增加时，落地时的水平速度和人体落地姿态角都相应增加了。
图3程某推离马时重心不同垂直速度，人体盆骨中心高度-时间变化曲线（左），身体水平位移及第二腾空时间（右）
如图3所示，仅改变程某推离马时身体重心垂直速度，左图的实线表示该动作的实际速度（2.64 m/s，高速摄影解析得到的速度在这里称为实际速度），虚线“- -”表示105%实际速度（2.80 m/s），隔点虚线“-・-”表示110%的实际速度（2.94 m/s）；右图黑色方块和斜线方块分别代表在这3种重心垂直速度下第二腾空所用时间和人体重心水平位移，3条曲线可以明显地看到程某第二腾空阶段盆骨中心的高度随时间的变化情况，身体重心垂直速度越大，人体盆骨中心越高；从柱形图来看，身体重心垂直速度的增加，也带来人体的水平位移和第二腾空所用时间的增加。
图4程某推离马时重心不同水平速度，人体盆骨中心高度-时间变化曲线（左），身体水平位移及第二腾空时间（右）
如图4所示，仅改变程某推离马时身体重心水平速度，左图实线表示该动作的实际速度（3.17 m/s），虚线表示105%的实际速度（3.33 m/s）；右图黑色方块和斜线方块分别代表在这2种重心水平速度下第二腾空所用时间和人体重心水平位移。从曲线图可以看到，2条实线和虚线完全重合，看起来只有一条曲线，所以，身体重心水平速度的改变，对于骨盆中心高度没有变化。从柱形图上看，当身体重心水平速度增加了，人体的水平位移也会增加，但第二腾空所用时间没有增加。图5为程某（左）和洪某（右）跳马第二腾空及落地动作仿真图。
3分析与讨论
体操技术发展迅速，跳马空中动作越来越惊险、复杂，它既要表现出“高飘”，又要表现出舒展大方，最后落地要稳定，给人以美的享受。跳马落地瞬间，通常是决定成败的关键。随着跳马难度增加，落地的稳定性相对下降，如果不注意落地中的技术问题，还容易造成关节损伤，尤其是膝、踝关节[15]。人体运动的计算机仿真是运动生物力学理论方法中较高层次的研究内容[16]，它可以实现人体运动的计算机仿真实验及结果的可视化[17]，为揭示运动技术特点提供直观的素材，为教练员指导跳马训练提供科学的理论依据。
3.1跳马落地技术分析
落地技术是指跳马动作技术环节中，从脚接触体操落地垫，再经过缓冲到身体起立站稳阶段的技术[18]。落地技术稳定性实际上是指运动员根据不同的下法动作充分调整身体姿势，抵消倾倒力矩能力的稳定性。落地技术它包括相互联系的2个阶段：准备阶段、落地缓冲阶段。
准备阶段中，人体在空中完成各种动作难度后，两脚在还未触垫前，身体处于准备落地姿态。这一阶段对落地的稳定性有直接影响，跳马第二腾空动作一般以绕人体横轴较多。根据转动惯量原理：I=MR2 （其中M为人体的质量，R为人体的回转半径）。M不变，I与R2成正比，即R增大到原来的2倍，I就增大到原来的4倍。此外，I与角速度ω成反比（人在腾空之后，只受重力作用，根据动量矩守恒：Iω=常量），所以当R增大时，I随增大，而ω减小，即当人体转动的半径增大时，其转动速度相应减小。因此，在人体完成空翻动作后，身体要做一定的伸展，以减小落地时的角速度，增加落地的稳定性。另外，这样做同时增加肌肉的初长度，使落地时肌肉发挥更大的力量，有助于落地站稳。
落地缓冲阶段，此阶段又包括一个较短的冲击阶段和一个较长的平衡稳定阶段[19] 。在冲击阶段，脚-落地垫间存在较大的地面反作用力（GRF），其峰值随着推离马高度（第二腾空高度）增加而增大，大约是运动员自身体重（BW）的8～14倍，而在较长的平衡稳定阶段，其GRF 约为1BW[20]。落地缓冲技术是稳定的关键，其生物力学特点是落地瞬间的水平分力及翻转力矩，通过合理缓冲使之消失，垂直分力逐渐趋近体重，即人体所受的合外力、合外力矩为零。在缓冲制动过程中，动力矩M主动）必须始终大于破坏平衡的倾倒力矩M倾倒。当制动结束时M主动=M倾倒，此时人体站立不动。所以人体受到的合外力、合外力矩为零，是站稳不动的必要和充分的条件。冲击阶段双腿肌肉用力特点是由积极主动的退让性工作过渡到克制性工作；落地方式由脚尖落地过渡到全脚掌，原因在于足尖落地时足弓等部位较好的变形和缓冲、踝关节处肌肉的预激活等大大降低了脚跟的负荷[11]。双臂需要适度摆动，以保持平衡。
3.2跳马计算机仿真模型的落地速度及角度分析
跳马从推离马之后，人体重心运行的轨迹基本上是一个曲率不同的抛物线，而重心的速度无论从数值大小和方向都时刻在变化，到接触地面的瞬间达到最大值。落地的垂直速度与第二腾空高度有关，对落地发生倾倒的影响不大。落地的水平速度对落地稳定性影响较大，较高或较低的落地水平速度，落地时有可能向前或向后倾倒。在分析跳马落地时，人体与体操垫接触符合动量定理：
F=M（Vt-V0）/t
其中F为冲力（即地面给人体作用力的合力），M为人体质量，Vt为瞬时末速度，V0为瞬时初速度，t为人体接触地面缓冲时间。人体质量M一般短时间内不会改变，人体接触地面缓冲时间t越长，F会越小，落地会越稳定，但t与落地高度、动作控制、下肢神经肌内的控制和协调能力、肌肉组织的刚度和力量、落地方式和落地垫的力学特性等因素都有关[18]，相互关系较为复杂，不作详细讨论。本文假定t不变，只探讨落地的速度和角度对跳马落地稳定性的影响。落地瞬时末速度Vt 一般为零，所以当落地瞬时初速度V0越大时，F越大，人要落地站稳越难。落地垂直速度是由落地高度决定的，落地高度越高，第二腾空的时间越长，运动员有足够的时间完成翻腾和/或转体动作，这就越有利于跳马动作的完成，所以不应该以牺牲落地垂直速度为代价，影响落地高度。因此，减小落地时的水平速度，是增加落地稳定性的很好选择。但是过小的水平速度，可能引起落地阶段的远度不足，造成完成分（E分）被扣[1]。所以，在跳马的计算机仿真实验中，为了不影响落地稳定性，在不减小落地水平速度的情况下，应增加推离马的垂直速度，来增加第二腾空高度，这有利于跳马动作的完成。
本研究通过计算机仿真实验，只增加推离马的垂直速度，对于落地姿态角影响不大，在53～76°内呈不规则变化（见表1）。只增加推离马的水平速度时，落地姿态角先增加后减小，姿态角的减小是为了降低水平速度的增加对落地稳定性的影响。设人体落地时主矢和主矩不为零，主矢量与地面有夹角为 （如图2所示），则相对A点产生动量矩MA，其大小MA=mvrsin（θ- ）（顺时针方向），其中v为O点瞬间线速度（以A为支点，OA为半径r的转动）；重力相对A点产生重力矩M重=mgrcosθ（逆时针方向）。当MA=M重，人体落地站立不动，这是理想结果。当MA>M重或MA
若MA=M重，即mvrsin（θ- ）=mgrcosθ，
那么
在不考虑跳马落地失败的情况，由表1可知，人体落地姿态角θ范围在53°～76°，为锐角，又因为 ≤θ，则
假设当角 =0，即v正好等于人体落地水平速度，则
所以， v=g*cotθ
假设当 =90 °， v为人体落地垂直速度，此时落地无水平速度，落地的稳定性更多与人体落地缓冲能力有关。
通常情况下，运动员跳马落地是既有水平速度又有垂直速度。人体垂直速度给落地带来的不稳定因素更多与运动员的缓冲能力有关，本文不做讨论。而对于跳马中人体落地水平速度与落地姿态角应更多的考虑v=g*cotθ的函数关系，通过计算机仿真获知，人体落地姿态角θ范围在53°～76°，函数在该区间为减函数。所以，人体水平速度与落地姿态角应该呈负相关，即当水平速度增加时，落地姿态角必须减小才能满足落地的稳定性。但是落地姿态角减少，将使人在落地时控制平衡的难度增大，使落地稳定的风险增加。当推离马的水平速度和垂直速度同时增加时，落地姿态角和水平速度都会增加，MA将进一步增加，人体向后倾倒趋势增加，造成落地稳定的难度更大。
本文还对计算机仿真实验结果，进行了理论验证。根据抛物线运动原理，跳马第二腾空到落地过程，属于落地点在抛出点下的抛物线运动。设 为推离马瞬间身体重心速度， 为 与水平夹角，则有，推离马瞬间身体重心水平速度：Vx= ，垂直速度：Vy= 。
所以，⑤、⑦式分别说明在抛物线运动中，物体飞行时间和高度由初速度的垂直分量决定，而不受初速度水平分量的影响（不计空气阻力）。如图3所示，身体重心的垂直速度增加了，第二腾空高度和所用时间都会增加，有更多的时间和空间完成第二腾空动作，提高伸展身体，增加落地的稳定性。而在图4中，只改变了身体重心的水平速度，垂直速度没有改变，所以第二腾空高度和所用时间都没有发生改变，而落地的水平距离增加，这样就增加了落地稳定的难度。以上采用计算机仿真实验所得出的仿真结果，与抛物线运动原理相吻合，这就从抛物线运动原理对本研究中计算机仿真实验结果进行了理论验证。
4结论
本文利用高速摄影这一运动生物力学较为成熟的技术手段，获得人体运动三维坐标，再基于MSC.ADAMS/LifeMod多体动力学仿真软件，对跳马落地进行仿真实验。以跳马推离马时的水平速度和垂直速度作为变量，获得不同条件下的落地水平速度和落地姿态角，并分析它们对落地稳定性的影响。结果表明：在跳马落地的最佳策略为，在保持推离马时人体重心水平速度不减小的情况下，增加其垂直速度，能产生更多的时间和空间完成第二腾空动作，并为落地作积极准备；而在即将落地前，身体要做一定的伸展，以减小落地时的角速度，增大落地时的转动惯量，从而增加落地的稳定性。
诚然，本研究仅从落地速度和角度来评判落地稳定性，不可避免地存在一些局限性。本文将人体简化为多刚体模型，忽略了肌肉和软组织对运动的影响，本身会带来一定误差。尽管如此，但我们可以通过模型评估出很难在人体上测量的结果，从而确定最佳的运动模式。今后的研究方向需要将模型的效度不断提高，将肌肉和软组织引入。综上所述，计算机仿真技术也必将在运动训练指导及运动损伤预防上拥有广泛的应用前景。
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北京工业大学2015年硕士研究生拟招生学科目录
院（所）、学科代码、名称 学科方向 招生人数 考试科目 备注 001 机械工程与应用电子技术学院 223 0801 力学 _ 01动力学与控制 _ 02固体力学 _ 03流体力学 _ 04工程力学 27 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④811理论力学或812材料力学I 080200 机械工程 _ 01数字化设计与制造技术 _ 02精密数控加工与自动化装备 _ 03现代焊接技术与自动化装备 _ 04机电系统控制及自动化 _ 05机构及机器人系统分析与控制 _ 06机械及微机电系统结构设计 78 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④811理论力学或812材料力学I或813电工学 0804 仪器科学与技术 _ 01精密测试技术与仪器 _ 02现代测控技术及方法 _ 03计算机测试与控制技术 _ 04智能仪器与虚拟仪器技术 23 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④803电子技术I或812材料力学I或813电工学 085201 机械工程（专业学位） _01数字化设计与制造及装备 _02现代机械系统设计 _03机电液一体化设计与制造 _04现代测控技术与仪器 _05高端装备强度与动态分析 95 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④809工程力学或813电工学 002 电子信息与控制工程学院 232 0809 电子科学与技术 _ 01信号处理与电路 _ 02数字多媒体信息技术 _ 03信息光电子学与光通信 _ 04超大规模集成电路设计与系统集成 _ 05电子器件、射频和功率集成电路及可靠性 58 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④822信号与系统或823半导体物理 1、01-02方向选822； 2、03-05方向选823。 0810 信息与通信工程 _ 01语音与音频信号处理 _ 02多媒体通信技术 _ 03信号处理理论与通信技术 _ 04图像与视频信号处理 30 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④822信号与系统 0811 控制科学与工程 _ 01自动控制理论及其应用 _ 02测控技术与自动化系统 _ 03智能系统与智能信息处理 _ 04信息融合与自主导航 _ 05计算机控制技术及其应用 63 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④821自动控制原理 085208 电子与通信工程（专业学位） _ 01信号与信息处理及其应用技术 _ 02图像处理与模式识别技术 _ 03多媒体通信技术 _ 04无线通信技术 _ 05嵌入式系统技术 35 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④822信号与系统 085210 控制工程（专业学位） _ 01工业过程的建模、控制与优化 _ 02系统工程（系统优化与决策） _ 03信息管理系统 _04生产过程综合自动化 _ 05智能控制与智能系统 30 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④821自动控制原理 085209 集成电路工程（专业学位） _ 01集成电路设计 _02集成电路制备工艺及相关技术研究 _03微电子器件检测与可靠性评价技术 16 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④823半导体物理 004 建筑工程学院 246 0814 土木工程 _01工程抗震减震与城市综合防灾减灾理论、方法和技术 _02结构新体系与高性能材料 _03结构全寿命设计、健康监测与可持续发展 _04岩土与地下工程安全风险分析、评价方法和技术 _05工程施工技术与风险管理 _06水环境恢复工程及水质处理保障技术 _07建筑环境控制及能源利用技术 119 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③301数学一 ④841结构力学 或833土力学与地基基础 或843钢筋混凝土结构 或 845水分析化学与水力学；或846传热学Ⅰ或867流体力学Ⅱ 1、土木工程（含工民建、道桥等）或相近专业考生报考方向可选01～05，考试科目可选841或833或843； 2、给排水或相近专业考生报考方向可选06，考试科目可选845； 3、暖通或相近专业考生报考方向可选07，考试科目应选846或867。 0823 交通运输工程 _ 01道路与铁道工程 _ 02交通运输规划与管理 _ 03交通信息工程及控制 4 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息与控制 1、01方向选848； 2、02-03方向选849或832。 0815 水利工程 _ 01水文学及水资源 _ 02水力学及河流动力学 _ 03水工结构工程 _ 04水利水电工程 _ 05港口、海岸及近海工程 10 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③301数学一 ④841结构力学或844水力学Ⅱ 085213 建筑与土木工程（专业学位） _01工程抗震减震与城市综合防灾减灾理论、方法和技术 _02结构新体系与高性能材料 _03结构全寿命设计、健康监测与可持续发展 _04岩土与地下工程安全风险分析、评价方法和技术 _05工程施工技术与风险管理 _06工程项目管理及信息化 _07水环境恢复工程及水质处理保障技术 _08建筑环境与能源利用技术 100 ①101思想政治理论 ②204英语二或203日语 ③302数学二 ④841结构力学或833土力学与地基基础或845水分析化学与水力学 或846传热学Ⅰ或867流体力学Ⅱ 1、土木工程（含工民建、道桥等）或相近专业考生报考方向可选01～06，考试科目可选841或833或843； 2、给排水或相近专业考生报考方向可选07，考试科目可选845； 3、暖通或相近专业考生报考方向可选08，考试科目应选846或867。 085222 交通运输工程（专业学位） _01道路交通安全理论与道路工程技术 _02交通规划与交通控制理论及方法 _03智能交通、仿真与可持续发展整合体系 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息与控制 1、01方向选848； 2、02-03方向选849或832。 1256 工程管理（专业学位） _ 00不区分研究方向 8 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 005 环境与能源工程学院 152 070304 物理化学 _01能源材料物理化学 _02催化化学 _03纳米材料物理化学 _04界面物理化学与分离技术 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③684物理化学I ④887无机化学II · 0807 动力工程及工程热物理 _ 01可再生能源利用及先进环境能源理论与技术 _ 02强化传热传质理论与工程应用 _ 03制冷低温系统及其环保节能理论与技术 _ 04车辆及动力系统节能、净化与控制 23 · ①101思想政治理论 · ②201英语一 · ③301数学一 · ④851传热学Ⅱ或852工程热力学 0817 化学工程与技术 _ 01绿色化学与精细有机化工 _ 02工业催化与纳米科学 _ 03膜科学与化工分离技术 _ 04材料化学理论与应用 _ 05先进材料合成及催化应用 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③302数学二 ④814物理化学Ⅲ或820有机化学I或878化工原理 0830 环境科学与工程 _ 01环境规划与污染防治 _ 02污染控制化学 _ 03环境分析与监测 _ 04环境规划与管理 _ 05水污染控制工程 _ 06大气污染控制工程 28 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③302数学二 ④856环境影响评价或857微生物基础I或858环境工程学 1、只有05方向招日语考生； 2、01-04方向，选856； 3、05方向选857； 4、06方向选858。 085206 动力工程（专业学位） _01可再生能源利用与先进环境能源技术 _02能源动力系统优化及工程应用 _03制冷低温系统及其节能环保技术 _04动力机械及车辆动力系统节能、净化与控制 32 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④851传热学Ⅱ或852工程热力学
085229 环境工程（专业学位） _01水污染控制工程 _02大气污染控制工程 _03环境规划与管理 33 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④856环境影响评价或857微生物基础I或858环境工程学 1、01方向选857； 2、02方向选858； 3、03方向选856。 006 应用数理学院 98 0701 数学 _ 01基础数学 _ 02应用数学 _ 03运筹学与控制论 _ 04科学计算 35 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③663数学分析 ④865高等代数 0714 统计学 _ 01非参数统计与数据分析 _ 02应用统计 _ 03生物统计 _ 04金融工程与应用概率 _ 05经济统计 14 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③663 数学分析 ④865 高等代数 0702 物理学 _ 01理论物理 _ 02凝聚态物理 _ 03光学 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④861量子力学或863光学 1、01方向选861； 2、02方向选861或863； 3、03方向选863。 0803 光学工程 _ 01脉冲激光技术与应用 _ 02信息光学与应用 _ 03微纳光学 _ 04光电传感与检测技术 7 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④828激光原理 0252 应用统计（专业学位） _01生物医学统计 _02精算统计 _03数量金融 _04质量管理统计 17 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③303数学三 ④432统计学 007 计算机学院 151 0812 计算机科学与技术 _ 01 计算机系统结构 _ 02 计算机软件与理论 _ 03计算机应用技术 _ 04 信息安全 68 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④895 计算机学科专业基础 085211 计算机技术（专业学位） _ 01计算机网络技术 _ 02计算机软件技术 _ 03计算机应用技术 _ 04信息安全技术 83 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④896数据结构 009材料科学与工程学院 140 0805 材料科学与工程 _ 01生态环境材料与资源循环技术 _ 02稀土、难熔金属等功能材料 _ 03高性能结构材料技术 _ 04先进材料加工技术 _ 05光电信息与高效能源材料 80 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③302数学二 ④875材料科学基础 085204 材料工程（专业学位） _ 01生态环境材料与资源循环技术 _ 02稀土、难熔金属等功能材料 _ 03高性能结构材料技术 _ 04先进材料加工技术 _ 05光电信息与高效能源材料 60 ①101思想政治理论 ②204英语二或203日语 ③302数学二 ④875材料科学基础 011 经济与管理学院 182 1201 管理科学与工程 _ 01技术与项目管理 _ 02战略管理与社会网络 _ 03信息管理与信息系统 _ 04城市管理 _ 05运作管理与质量管理 _ 06金融工程 25 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③303数学三 ④801管理学或804经济学原理或805数据库技术与应用 0202 应用经济学 _01金融学 _02国际贸易学 _03产业经济学 _04区域经济学 _05数量经济学 _06统计学 _07劳动经济学 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④804经济学原理 1202 工商管理 _ 01会计学 _ 02企业管理 _ 03旅游管理 _ 04技术经济及管理 13 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③303数学三 ④801管理学或804经济学原理 1251 工商管理硕士（专业学位） _ 00不区分研究方向 99 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 1252 公共管理硕士（专业学位） _ 00不区分研究方向 20 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 012 建筑与城市规划学院 60 0833 城乡规划学 _ 01城乡规划理论与方法 _ 02居住区规划与设计 _ 03城市设计与景观规划 _ 04历史城市与街区保护规划 _ 05城市防灾减灾规划 15 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③633城市规划原理 ④503城市规划与设计 接收建筑学、城市规划学(含园林景观)专业的考生报考。 0851 建筑学（专业学位） _01都市建筑设计及理论 _02历史建筑的保护与更新 _03建筑与城市绿色环境技术 _04城市设计方法及理论 40 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③355建筑学基础 ④504建筑快速设计 接收建筑学、城市规划学专业的考生报考。 085237 工业设计工程（专业学位） _ 00不区分研究方向 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③337工业设计基础 ④502产品设计 接收工业设计、产品设计、艺术设计专业等相关专业考生报考。
013 激光工程研究院 66 0803 光学工程 _ 01 激光先进制造技术 _ 02 非金属材料的激光加工技术 _ 03 先进光纤激光技术 _ 04 超短脉冲激光技术 _ 05 高功率固体激光技术 _ 06 高功率半导体激光技术 _ 07 微纳光学与微纳制造 _ 08 生物光子学 30 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④828激光原理或812材料力学I或875材料科学基础或886生物化学 0702 物理学 _ 01 激光与材料相互作用 _ 02 激光光电子学 _ 03 强场与超快光子学 6 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④828激光原理或864光电子学或861量子力学 085202 光学工程（专业学位） _ 01激光先进制造技术与工程 _ 02高功率激光技术与系统 _ 03激光3D打印技术 30 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④828激光原理或875材料科学基础或812材料力学I 014 人文社会科学学院 30 0303 社会学 _ 01社会学 _ 02人口学 _ 03社会工作 _ 04社会建设与社会管理 10 ①101思想政治理论 ②201英语一或202俄语或203日语 ③652社会学理论 ④877社会学方法 0352 社会工作（专业学位） _ 01社区工作与服务 _ 02社会服务管理 _ 03企业社会工作 20 ①101思想政治理论 ②201英语一或202俄语或203日语 ③331社会工作原理 ④437社会工作实务 015 生命科学与生物工程学院 74 0710 生物学 _ 01细胞生物学与基因工程 _ 02化学生物学与分子医学 _ 03天然产物与生物有机化学 _ 04生物信息学与系统生物学 _ 05分子检测与生物芯片 _ 06生物力学与生物电子学 30 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③621细胞生物学或683分析化学或662普通物理I ④854有机化学或886生物化学或806电子技术 1、01、05方向选621和886； 2、02-03方向选683和854或886； 3、04方向选662和854或886； 4、06方向选662和806。 0831 生物医学工程 _ 01生物医学电子与信息处理 _ 02生物力学及医学应用 _ 03化学生物学与分子检测 _ 04分子设计与生物信息学 _ 05药物合成工艺与新技术 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④806电子技术或812材料力学1或886生物化学 1、01方向选806； 2、02方向选806或812； 3、03-05方向选886。 085230 生物医学工程（专业学位） _ 01生物医学电子与医疗仪器 _ 02生物力学及医学应用 _ 03生物制药工程 _ 04分子医学工程 _ 05蛋白质组学与基因组学 33 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④806电子技术或854有机化学或886生物化学 1、01-02方向选806； 2、03-05方向选854或886。 018 外国语学院 8 0502 外国语言文学 _ 01应用语言学 _ 02英美文学 _ 03商务外语 8 ①101思想政治理论 ②261二外日语或262二外法语 ③610基础英语 ④816高级英语 025 软件学院 107 0835 软件工程 _ 01软件工程理论、技术与应用 _ 02嵌入式计算与物联网 _ 03数字媒体技术 15 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④893软件工程学科专业基础 085212 软件工程（专业学位） _ 01 物联网软件与系统 _ 02 软件工程技术与应用 _ 03 数字媒体技术与应用 _ 04 嵌入式软件与系统 _ 05 软件工程服务与应用 92 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④892软件专业基础综合 026 固体微结构与性能研究所 22 0702 物理学 _ 01研究及发展先进“显微学”表征技术、装置及设备 _ 02跨尺度先进材料显微结构与性能关系研究 _ 03研究发展新材料、新器件及新应用 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④862固体物理 0805 材料科学与工程 _ 01研究及发展先进“显微学”表征技术、装置及设备 _ 02跨尺度先进材料显微结构与性能关系研究 _ 03研究发展新材料、新器件及新应用 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③302数学二 ④875材料科学基础 028 高等教育研究所 16 0401 教育学 _ 01高等教育与大学管理 _ 02高等工程教育 _ 03学生事务管理 _ 04大学教学论 _ 05现代教育技术 8 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③630教育学专业基础综合 0451 教育硕士（专业学位） _ 01教育管理 _ 02心理健康教育 _ 03现代教育技术 8 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③333教育综合 ④教育管理与教学论 或 教育技术综合 1、01-02方向选教育管理与教学论； 2、03方向选教育技术综合。 029 循环经济研究院 12 020106 人口、资源与环境经济学 _ 01循环经济理论与模式 _ 02资源经济理论与应用 _ 03环境经济管理与评价 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④810资源经济学 0202J1 资源环境与循环经济（交叉学科） _ 01循环经济理论与模式 _ 02资源经济理论与应用 _ 03“城市矿产”理论与应用 2 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④815生态经济学 0805J2/0830J3 资源环境与循环经济（交叉学科） _ 01资源循环科学与技术 _ 02“城市矿产”开发与应用 _ 03环境污染防治与管理 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③302数学二 ④817环境材料基础 欢迎资源循环、材料、环境、生态类等相关理工科考生报考
036 学院 10 010108 科学技术哲学 _ 01科学技术与社会研究 _ 02工程伦理学 _ 03生态哲学与可持续发展问题研究 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③620科学技术史 ④825哲学 0305 理论 _ 01基本原理 _ 02中国化研究 _ 03思想政治教育 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③651基本原理 ④883思想政治教育基本原理 035 艺术设计学院 22 1305 设计学 _ 01 产品设计 _ 02 环境设计 _ 03 服装与服饰设计 _ 04 工艺美术 _ 05 数字媒体艺术 _ 06 视觉传达设计 7 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③622设计史论 ④505快题设计 505考试为6小时。 1351 艺术（专业学位） _ 01 产品设计 _ 02 环境设计 _ 03 服装与服饰设计 _ 04 工艺美术 _ 05 数字媒体艺术 _ 06 视觉传达设计 _ 07 动画 _ 08 绘画 _ 09 雕塑 8 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③622设计史论 或 619美术史论 ④505快题设计 或 506专业创作 1、01-04方向选622和505。 2、05-09方向选619和506。 3、506和505考试时间为6小时。 085237 工业设计工程 _01 工业设计 _02 设计管理 _03 交互设计 7 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③337工业设计基础 ④502产品设计 报考02设计管理的考生须有两年以上工作经验，专业不限。 039 城市交通学院 87 0823 交通运输工程 _ 01交通规划理论与方法 _ 02道路与交通工程设计方法 _ 03交通安全理论与技术 _ 04智能交通控制与信息处理 _ 05路基路面结构与材料 _ 06道路养护与运营管理 23 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息与控制 1、01-04方向选849或832； 2、05-06方向选848。 085222 交通运输工程（专业学位） _01交通规划技术 _02交通管理与工程设计 _03交通信息与控制技术 _04道路设施设计与施工技术 _05道路养护与管理 23 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息与控制 1、01-03方向选849或832； 2、04-05方向选848。 0812 计算机科学与技术 _ 01智能交通信息处理 _ 02虚拟现实与交通仿真 _ 03物联网信息感知与智能处理 _ 04智能人机交互与多媒体技术 _ 05交通大数据智能处理技术 21 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④895 计算机学科专业基础 085211 计算机技术（专业学位） _ 01智能交通信息处理 _ 02虚拟现实与交通仿真 _ 03物联网信息感知与智能处理 _ 04智能人机交互与多媒体技术 _ 05交通大数据智能处理技术 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④896数据结构 0811 控制科学与工程 _ 01智能交通系统控制 _ 02自主车辆与车路协同 _ 03交通图像与视频信号处理与分析 _ 04交通信息智能化处理 8 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④821自动控制原理 085210 控制工程（专业学位） _ 01智能交通系统管理与控制技术 _ 02智能车辆与车路协同控制技术 _ 03交通信息处理方法与应用 _ 04交通图像与视频信号处理技术 7 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④821自动控制原理
篇6
关键词:斜坡跑;超速训练;同步测试;生物力学参数;机制
中图分类号:G822.12
文献标识码:A
文章编 号: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
从1896年第一届现代奥运会,美国运动员伯克以11.8 s夺得 100 m跑桂冠,到2008年牙买 加 人博尔特创造了9.69 s的世界记录,100 m跑成绩提高了2.1 s,究其原因一方面是源于短 跑 实践技术理论的不断完善和发展,另一方面是科学化训练及场地器械的更新等因素。“超速 训练”在短跑训练中较为流行,它是通过让运动员完成超出他能力水平的练习来增加步长和 步频,通过这种训练方法使神经和肌肉系统逐渐适应较高的收缩频率。
查阅相关文献,国外对短跑运动员的超速训练十分重视,并采用了多种手段,如下坡跑 、高速自行车练习、橡皮筋牵引跑、短跑控制器、跑步机训练及固定跑台及斜坡跑道等。我 国对这方面训练与研究相对薄弱。2001年12月,国家体育总局科教司批准立项之课题《短跑 技术原理及训练方法研究》,课题组成员经反复论证,吸取了过去国内超速训练用的斜坡跑 道坡度大,距离长,既影响运动员跑的动作技术结构又容易造成损伤的缺陷,并参照国外资 料,在北京体育大学东田径场修建了四条跑道,这是目前我国唯一的较完善的斜坡训练跑道 ,跑道的开始部分都是20 m长的水平跑道,接着分别是坡角为1°、2°、3°和4°而坡面 长为15 m的斜坡跑道,坡面下沿紧接的是正常的平地跑道(图1)。实践证明,斜坡训练对 提高短跑速度是很有效的,但这种训练模式对提高速度的机制问题至今少有报道。本研究运 用摄像、肌电及三维力同步测试了四种不同斜坡跑,并引入近年来国际上生物力学的研究热 点――下肢刚度(Lower Extremity Stiffness)这一重要参数指标,根据解剖、生理及生
投稿日期:2010-03-08
作者简介:罗炯,副教授,博士,研究方向运动技术诊断与全民健身。 物 力学原理与方法揭示斜坡超速训练提高短跑速度的生物力学机制,意为改善运动训练方法、 提高运动成绩、减少运动损伤的发生以及丰富健身运动理论提供重要参考,限于论文篇幅, 本文只对研究结果的部分内容进行报道。
l 研究对象与方法
1.1 研究对象
北京体育大学竞技体校短跑队员12名,运动等级均为2级。成绩为(10.85±0.37)s,平均 年龄为15岁,身高为(1.73±0.03)m,体重(58±3.51)kg。受试者在测试前均未进行过斜 坡训练。
1.2 研究方法
1.2.1 文献资料法
查阅国内外有关文献资料,邀请了上海体科所冯敦寿研究员,原国家体育总局体科所副 所长高大安来校开会研究咨询;走访部分国家队、北京市队的短跑教练员,征求他们的意见 ,确定实验方案。
1.2.2 运动学参数测试
两台JVC9800高速摄像机,拍摄频率100帧/s,曝光时间为1/250 s,两机固定在距跑道16 m
处,主光轴与助跑道垂直。其中A机镜头高出地面1.6 m(机高1.2,台高0.4 m),定点拍 摄运动员从水平跑道转入斜坡跑道着地腿踩上测力台的全过程;B机镜头高为1.1 m,定点 拍摄运动员离开斜坡跑道进入水平跑道着地腿踩上测力台的全过程;为了提高图像解析的精 度,实验对象被要求穿深色紧身短裤、赤膊,并在身体两侧跖趾关节、踝、膝、髋、肩、肘、 腕、耳屏等关节、环节点上贴放反光膜标志(美国3M公司出品),测试现场见图1。
图1 北京体育大学东田径场斜坡训练基地测试布置 图2 实验中各运动学参数的定义
1.2.3 动力学参数测试
四台国产JP4060WP测力平台(先测两道,运动员休息时换成另外两道),对受试者处于 平道及坡道着地腿着地缓冲及蹬伸的三维力进行监测,采样频率为500 Hz。调整安放在斜坡 道上的测力台下面的四脚螺旋按钮,并在测力台平面上铺设与水平道及斜坡面相同的塑胶, 使测力台平面与助跑道及斜坡坡面保持在同一水平面高。同步信号由测力台触发,通过发光 二极管与高速摄像机及肌电测试同步。
1.2.4 肌电参数测试
国产八通道无线表面肌电仪(TB-0810)对监测着地腿的臀大肌(GM)、股直肌(RF)、 股二头肌(BF)、股外肌(VL)、胫骨前肌(TA)、腓肠肌(GAS)共六块肌肉肌电活动。选 取6块肌肉为测试标准的理由是:1) 所选肌肉都是与跨过下肢三关节(髋、膝、踝)有关 的肌肉;2) 所选肌肉代表的是跨过每个关节的单关节和双关节肌对抗肌组;3) 所选六块 肌肉是所查阅到的关于短跑技术研究文献中最普遍且最有代表性肌肉。
1.2.5 腿刚度(leg stiffness)计算方法
运用McMahon[1,2]腿刚度(Leg Stiffness)计算方法(图3)。在跑步过程中,腿 以一个角度接触地面,身体的重心并不是位于足部的正上方。此时腿刚度Kleg=Fmax/ΔL, 其中Fmax为最大垂直力,ΔL为小腿长度的垂直变化,ΔL =Δy+L0×(1-cosθ0), θ 0=arcsin(utc/2L0);Δy =身体重心的最大垂直位移;L0=站立时的腿长;θ0=刚 度 角(腿跨过的弧形的半角);u=重心水平速度;tc=着地时间。弹簧――质量模型见图3所 示,本研究中的θ0直接由运动学图像解析获得。
图3 步时下肢刚度的计算模型 1.2.6 实验的安排
实验要求受试者先进行试跑,通过调整起始点找准各自的步长以便能踩上测力台,同时 要求受试者“无视”测力台的存在,不减速、不调整,在进入斜坡及离开斜坡跑道时尽最大 努力完成15 m长斜坡跑。记录所有数据,并以成绩最好的2次有效测试(指前后踩上两块测 力台的有效区域)为分析样本,以便做相关指标的重复性分析。
1.2.7 数据处理
由于运动摄像100帧/s,测力台采样频率为500 Hz,为了比较不同运动员在平道与坡道每个单 步全过程相关参数间的差异,本研究对所有研究对象下肢各关节和环节的角运动、支撑反作 用力及肌电参数均进行了时间标准化处理:取支撑过程时间为100%,对所有的数据进行样条插 值,然后取1%标准化时刻的数值(图像解析使用扎齐奥尔斯基模型),采用低通数字滤波法 对插值后原始数据进行平滑,截止频率为20 Hz。然后再对不同水平运动员标准化的相关指标 值分别进行叠加拟合、进行比较。使用spss13.0分析模块,选择单因素、双因素方差分析 、相关及变异系数等统计分析方法对相关参数数据进行处理,所有统计检验的显著水平设 置为a=0.05。
2 结果与分析
2.1 重复性测量结果检验
表1所列的19种重要参数在两次有效采样中的相关系数及变异度,其结果显示:相关系数都 在0.8以上,且都达到显著水平(p
支撑时间r
C.V支撑距离r
C.V腾空时间r
C.V膝角r
C.V躯干角r
C.V剪绞速度r
C.V膝点速度r
C.V 扒地速度r
C.V质心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%支腿刚度压心移动Fmax垂直力-Fmax水平力+Fmax水平力冲量增量 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:本表各参数含义在下文分析中均有定义或解释,主要角度定义见图2,在此不加说明。
表2 平道与坡道单步时间及空间参数统计
缓冲t1(ms)后蹬t2(ms)支撑T1(ms)缓冲距(cm)后蹬离(cm)支撑距(cm)腾空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检对t1的检验: P31*\P21*\P20*\P24* \P 30*\P34*; 对T1的检验:P20*\P24*\P30* \P 34*;对后蹬距的检验P20*\P24*\P30*\P34* ;对 支撑距的检验:P20*\P21*\P24*\P30*\P31 *\P 34*;对腾空时间的检验:P20*\P30*
注:LSD检意旨单因素方差分析中使用多重比较,用于各斜坡间及斜坡与平道间差异比较 ,检验结果中只例出具有显著意义者,无统计学差异者不例出,如P12*表示1°与2 °斜坡间该参数有统计学意义,以下各表含义相同。
2.2 斜坡超速跑单步时间及空间变化特征分析
据短跑技术经典理论[3～5],一个单步由支撑与腾空两部分构成,而支撑阶段又可 分为缓冲与后蹬两部分。本研究缓冲段的划分是由着地腿从着地瞬刻至膝关节角处于最小时 相止,后蹬段指从着地腿膝关节角处于最小时相至着地腿离地时相止,以此为界定确定缓冲 时间、缓冲距离,后蹬时间与后蹬距离。
表2数据提供如下信息:
与平道跑相比:1°斜坡相关参数变化较小,四种时间参数、三种空间参数,两个比值参数 的变化均无统计学意义(p>0.05)。2°、3°斜坡变化较大,其中缓冲时间明显缩短 (P20*、P30*),后蹬时间上无差异,故支撑时间的缩短(P20* 、P30*)显然是由于缓冲时间引起的;后蹬距及支撑距均显著延长(P20* 、P30*),腾空时间却显著缩短(P20*、P30*),两个时间比值 明显增大。4°斜坡的支撑时间虽然与平道没有显著差异,但其缓冲时间/后蹬时间比值明显 变小,说明4°斜坡明显改变了支撑时间的分配关系。
各斜坡中比较分析显示:四种时间参数、三种空间参数及两个比值,2°与3°斜坡之间没 什么差异;4°斜坡与1°斜坡的差异与4°斜坡与平道间差异类同;在缓冲距、后蹬距、支 撑距3方面差异集中体现在支撑距上和后蹬距,4°斜坡后蹬距及支撑距明显缩小(P24 *、P34*),同时在两个时间比值显著偏小。
据短跑运动生物力学原理,支撑阶段人体质心水平速度得以保持和增加是由肢体各环节,尤 其是下肢各环节通过复杂而有序的协同运动实现的。本研究认为:2°、3°斜坡跑道引起 支撑时间、腾空时间均有明显缩短,而支撑时间的缩短主要体现在缓冲时间缩短,后蹬时间 变化较小,其直接获益是增加了后蹬距,这对提高或维持跑速是有益的,也与相关文献资料 提供的结论相吻合(据相关文献[5,6],国外优秀短跑运动员后蹬距离比我国优秀 选手长0.07 m,但是后蹬时间却不比我们长)。其次,1°斜坡所带来的影响与平道差异较 小,而4°斜坡引起的差异非常大,这似乎提醒我们4°斜坡可能引起受试者的技术动作结构 发生了明显的改变。最后,斜坡道改变了单步“缓冲时间/后蹬时间”及“支撑时间/腾空时 间”比值,其中2°、3°斜坡的两个比值依次为1:1.19、1:1.21及1:1.18、1:1.20 ,这两个值与美国优秀百米运动员“缓冲时间/后蹬时间”(11.11)及“支撑时间/腾空 时间”(1:1.2)很接近[5,6]。
2.3 斜坡超速跑支撑腿与摆动腿关节角度变化特征分析
表3数据显示:1°斜坡与平道相比,无论是支撑腿还是摆动腿,髋、膝、踝着地角与离地角 均变化不大,波动值无统计学意义。4°斜坡与平道及1°斜坡相比,支撑腿与摆动腿的髋 角及踝角在着地与离地时没什么影响,主要差异集中在支撑腿的膝角、踝角及躯干角的变化 上(P41*、P40*),其中4°斜坡的着地膝角明显偏大(162.2°对155. 5°),而离地时则明显 偏小,从而导致膝角变化值为负值(-4.36°);另一方面,4°斜坡引起离地躯干角显著 高于 着地时的躯干角,从而导致躯干角的变化值为负(-5.12°)。2°与3°斜坡之间,9种角 度参数值无显著差异,但2°、3°斜坡与平道及1°斜坡相比,前者引起支撑腿着地髋角显 著减小(P20*、P21*、P30*、P31*),而离地髋角没什 么变化,而摆动腿的变化则相反,着地时髋角没什么变化,而离地髋角明显减小(P20 *、P21*、P30*、P31*);就支撑腿膝角而言,着地 膝角明显减小(P20*、P21*、P30*、P31*),而“膝 角”无差异,间接说明蹬离时膝角亦 呈减小趋势;在躯干角的变化上,2°、3°斜坡与平道及1°斜坡没什么变化。2°、3°斜 坡与4°斜坡相比,前者支撑腿着地髋角、膝角、踝角及摆动的离地髋角显著小于后者(P 24*、 P34*)而膝角“蹬地改变”及“躯干角变化值”两者存有显著差异( P24*、 P34*)。表3 平道跑与斜坡跑支撑腿与摆动腿关节角度变化统计
着地瞬刻髋角(°)支撑腿β1
摆动腿β2离地瞬刻髋角(°)支撑腿β3
摆动腿β4支撑腿膝角(°)着地瞬刻φ
膝角支撑腿踝角(°)着地瞬刻θ
踝角躯干角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检验对β1的检验P20*\P21*\P24*\P30* \P31*\P34*;对β2的检验P20*\P30*\P24 *\P34*;对β4的检验P20*\P21*\P24*P30 *\P31*\P34*;对φ的检验P20*\P21*\P24 *P30*\P34*\P34*P40*\P41*;对膝 角检验P40*\P41*\P42*P43*;对θ的检验P20 *\P21*\P24*P30*\P31*\P34*P40 *\P41*;对躯干角检验P40*\P41*\P42*P43 *
说明:支撑腿膝角“膝角”意旨离地时膝角与着地时膝角之差;支撑腿踝角的“踝角 ”意旨着地时踝角与支撑腿最大缓冲瞬刻踝角之差,“躯干角”意旨着地时躯干角与离地 时的躯干角之差。
进一步分析揭示:4斜坡道缓冲距离和缓冲时间较短(表2),导致摆动腿幅度小且效 果差(据表3可计算出五种跑道摆动腿的摆动幅度依次为58.3°、58.5°、65.9°、65. 2°、58.7°),因而不能发挥最佳的摆腿作用,2°、3°斜坡摆动腿有较大摆动幅度(65 .9°、65 .2°),而离地时髋角亦较小(108.1°、110.2°)。据相关生物力学文献[4,5 ],摆动腿屈髋幅度 大,更有利于有效地带动身体重心向前,并进而增加支撑距离,使摆动腿的小腿有更充裕的时 间完成前摆及下次着地前的回扒。另一方面,短跑运动生物力学原理认为离地时的躯干角大 于着地时的躯干角,说明身体有向后倾的现象;离地时的膝角明显小于着地时的膝角,表明 运动员在离地时膝关节没有充分伸直反而比着地时缓冲更大。据此,笔者认为4°斜坡引起 躯干角、膝角的明显改变,两个负值(-5.12°、-4.36°)充分说明运动员在4°斜坡上 跑可能引起了动作结构的变形。通过对受试者个体的技术动作诊断,参与本实验的12名运动 员中,有9名运动员在4°斜坡上跑,躯干角的变化不符合跑步的生物力学特征;有10名运动 员在4°斜坡上跑,膝角的变化不符合跑步的生物力学特征。图4 支撑腿髋、膝、踝标准化角度变化MA 线
图4显示了不同斜坡跑与平道跑支撑腿髋、膝、踝角度变化特征,从中不难 发现:平道、1°及4°斜坡跑,着地腿在着地时存在明显的缓冲,即髋角呈下降趋向,其 中4°斜坡 最为明显,下降幅度最大,2°、3°斜坡几乎没有这个趋势,在整个支撑时期的髋角均值最 小,且在着地及整个支撑过程,支撑腿的伸髋后展是一个连续的过程, 不存在髋的“缓冲”。 其次,与平道跑相比,2°、3°斜坡跑,运动员在整个支撑过程中支撑腿膝角、踝角均值较 小,即支撑腿似乎表现出一种低支撑趋向,这意味着运动员支撑过程重心更低些。
2.4 斜坡超速跑支撑腿、摆动腿角速度与人体重心水平速度变化特征分析
表4数据显示:1) 2°、3°斜坡摆动腿与支撑腿的髋角速度均值显著高于平道、1°、4° (P20*、P21*、P24*、P30*、P31*、P34 *)。据支撑腿处于最大缓冲时刻摆动腿髋角大小可以算出其完成百分率,整个支撑阶 段, 2°、3°斜坡超速跑摆动腿摆动动作在缓冲过程完成率最高(排序依次为61.5%、61. 9%、67.4%、66.9%、58.8%),而支撑腿完成率五种跑道差异不明显。2) 2°、3°斜坡 跑大腿剪绞速度均值显著高于平道、1°、4°(P20*、P21*、P24 *、P30*、P31*、P34*)。通过分析图5,在摆动腿积极前摆的 配合下,支撑腿在着地后便开始积极地伸展髋关节,但2°、3°斜坡在整个支撑过程中,其 瞬时角速度都比其它三种跑道大。此外,无论支撑腿还是摆动腿,其大腿运动过程均呈加速 ――减速状态,因而,剪绞―制动是支撑阶段髋的工作特征,从剪绞速度曲线看,2°、3° 跑道最高。许多学者[7～9]认为“产生较高跑速的原因是有力的摆腿而不是快速的 蹬地”,因而提出[10]“大腿运动的角速度及摆动幅度是衡量短跑技术的最好尺度 ”。综合众多学者的研究结论,笔者认为2°、3°斜坡最有利于人体质心提速。3)2°、3 °斜坡摆动腿膝关节中心速度、着地腿“扒地”速度均显著高于平道、1°、4°(五种跑道 对应均值依次为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)。据查文献[4,5],优秀运动员 有较快的屈髋前摆速度,其摆动腿的膝点水平速度、垂直速度在整个支撑摆动过程中均较大 ,且多数选手是通过较大的小腿回扒角速度来实现着地脚水平速度的尽可能下降。本研究发 现2°、3°斜坡跑膝关节点速度显著高于平道、1°、4°,而着地腿“扒地”速度却明显低 于平道、1°、4°。据短跑运动生物力学原理,加快大腿回扒角速度,可以为着地时拥有较 小的支 撑腿膝角、髋角,从而使运动员在着地时下肢肌群处于一种较有利的发挥工作效率的状态,更 有利于人体重心的快速前移[10]。因此,“扒地”速度表明,2°、3°斜坡超速训 练效果应优于平道、1°、4°。4)2°、3°斜坡人体质心的着地速度及离地速度亦明显高 于平道、1°、4° (P20*、P21*、P24*、P30*、P31*、P34 *)。进一步分析显示,1°、2°、3°斜坡跑都能增加跑速,但2°、3°增加的数值大 ,4°斜坡不增反减,其速度小于平道速度(10.15 m/s
摆动腿髋角速度均值Χ1
完成%支撑腿髋角速度均值Χ2
完成%髋剪绞速度V1摆动腿膝点速度V2着地腿扒地速度V3人体重心(质心)进入斜坡V4
离开斜坡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检验对X1的检验: P20*\P21*\P24* P30 *\P31*\P34*;对X2的检验P20*\P21*\P24 * P30*\P31*\P34*;对V1的检验P20*\P21 *\P24* P30*\P31*\P34*;对V2的检验P2 0*\P21*\P24* P30*\P31*\P34*;对V 3的检验P20*\P21*;对V4的检验P20*\P21*\P 24* P30*\P31*\P34*;对V5的检验P20*\P 21*\P24* P30*\P31*\P34*
说明“完成%”意旨缓冲阶段支撑腿及摆动腿所完成的髋角变化幅度占离地瞬刻与着地瞬刻 支撑腿与摆动腿髋角变化总幅度的百分比;“髋剪绞速度”是指支撑腿与摆动腿髋角速度绝 对值之和;“摆动腿膝点速度”是指摆动腿膝关节点水平速度与垂直速度的合速度。
图5 不同跑道上支撑腿及摆动腿髋角速度及剪绞速度曲线
2.5 斜坡超速跑支撑过程中压力中心变化特征分析
压力中心(压心)是支撑反作用力合力的作用点,它作用于支撑脚上的某位置,通过分析压 心在脚上相对位置的变化,可以更准确地判断不同斜坡上跑支撑脚的着地和支撑的方式的细 微变化,从而揭示出斜坡跑对提高短跑成绩的重要机制。图6 不同斜坡跑支撑腿压力中心随运动方向变化拟合曲线
图6是标准化后4种斜坡与平道跑支撑过程压心于运动方向的变化规律。这些曲线有一共 同的变化规律,即都有四个特别时相。其中A点实际代表运动员着地脚的趾指关节恰好落在 测力台中心瞬刻,由于着地之初的巨大冲击力,压心随着踝关节的屈曲缓冲先向后移至B点( 即向踝关节点靠近);随着缓冲继续,后又快速移回趾指关节C点附近;离地时,压心移至脚 尖,也就是着地时趾指关节前D点位置。
进一步研究发现:1) 平道与斜坡跑压力中心轨迹的变化趋势几乎接近,但下坡跑的 后移幅度大且后移速度相对较快,在大约占支撑时间的11%左右达到最大后移(10 cm左右) ;从C点的波峰值看,运动员的支撑脚压力中心几乎又回到趾指关节,再结合摄像慢放发现 ,下坡跑运动员着地脚跟均跟测力台面有瞬间接触(占100%),而平道跑中有7名运动员后 脚跟与测力台没有接触(占58.3%);2)3°与4°斜坡压力中心轨迹后移幅度几乎接近, 1 °、2°斜坡与平道后移幅度相对较小且后移速度相对慢些,在大约在占支撑时间13%左右达 到最大后移(7 cm左右)。
2.6 斜坡超速跑支撑腿刚度及地面支反力变化特征分析
“刚度 (Stiffness)”一词,起源于物理学,为“虎克定律”的一部分,有时又翻译成“ 劲度”,其含义与物理学上的“模量”相近,指物体在受载时抵抗变形的能力,刚度大则变形 小,刚度小则变形大。当短跑运动员下肢着地时,刚度可增加支持组织的强度,抵抗地面对人 体施加的反作用力。从运动表现角度看,支撑腿刚度值决定于肌肉、肌腱、韧带、软骨和骨 骼的整体[11,12],一定水平的刚度表现可以有效发挥肌肉的拉长-缩短循环(Stre tch-Sho rtening Cycle,即SSC)功能,进而可以在运动着地过程中有效释放贮存在肌肉骨骼系统中的 弹性能[13,14]。
图7 不同斜坡跑支撑腿刚度变化特征 从图7可以看出,高速下坡跑支撑腿刚度值普遍高于平道跑,随着坡角的增加,腿刚度值呈 戏剧性增加(P
3 结 论
1) 斜坡超速跑引起着地腿支撑时间明显变短,这种变化是通过缩短缓冲时间实现的;缓冲 距离相对变化较小,而蹬伸距离明显增长,缓冲时间/后蹬时间及支撑时间/腾空时间两个比 值更趋加合理。
2) 斜坡超速跑引起着地腿着地髋角显著减小,离地髋角相对不变,而摆动腿则呈现相反的 规律,同时,摆动腿摆幅增加,离地时髋角较小,摆动腿屈髋幅度大,这有利于身体重心前 移,并进而增加蹬伸距离。
3) 斜坡超速跑引起摆动腿与支撑腿的髋角速度均值显著增加,大腿剪绞速度显著高于平道 ,因而有利于人体质心提速;斜坡跑引起摆动腿膝关节速度、着地腿“扒地”速度均显著高 于平道,因而使运动员着地时拥有较小的支撑膝角与髋角,从而更有利于SSC功能的发挥。4) 斜坡超速跑引起着地腿压力中心后移幅度相对较大且后移速度相对较快,运动员着地脚 跟与测力台面存在广泛接触;斜坡坡度大小对支撑腿的刚度有显著变化,在一定范围内,坡 角增加,刚度增加,而刚度增加的主要原因是斜坡超速跑改变了运动员支撑脚着地方式,由 平道跑的脚尖(指跖关节)――脚中部型向指跖关节――后脚跑触地型转变。
5) 斜坡训练对提高速度是很有效的,但斜坡的坡度大小对训练效果影响较大;坡角太小(1 0或以下)或坡角太大(40或以上),训练效果较差,20、30斜坡既能增大运动员的跑速, 又不影响运动员跑的动作技术结构,因而被确定为本次实验对象的最佳坡角。
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【关键词】 有限元；腰椎旋转手法；椎间盘；腰椎；应力
冯天有所创立的坐位腰椎定点旋转手法是临床上常用的、有效的手法之一。目前，推拿学的教材以及相关文献在介绍该旋转手法时，对该手法操作的描述都比较简略，比如对手法作用时患者前屈、侧弯、旋转的角度究竟多大并没有具体说明，这使初学者难以掌握，只能靠个人在临床治疗时自己体会，这样就具有相当大的主观性，治疗效果受医生个人的经验、知识和习惯的影响较大，缺少客观的科学分析与比较。实际操作时，如果对腰椎的前屈角度无法做到精确控制，是否会造成医源性损伤，这些问题，由于医学技术发展水平的限制，很少有人对此进行过研究。近年来，随着计算机技术的发展，将有限元法分析法与传统的中医推拿相结合，为推拿手法这门传统的学科注入了新的活力。本文利用三维有限元技术，对三种前屈状态下坐位腰椎旋转手法作用时，椎间盘内部的应力、位移进行了分析，来研究该手法的作用机理、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具急性脑死亡的男性新鲜尸体的腰椎做标本，使用螺旋CT，以1mm的间隔，沿轴向进行断层扫描，以jpg格式将其断面图像输入计算机。利用三维重建软件Mimics建立腰椎三维计算机模型，再经过自由造型Free Form系统修改。该有限元模型由20 781个结点，12 632个立体单元，9个缆索式单元组成。包括2个椎体、2个终板、2个腰椎小关节和7条相关韧带。纤维、关节囊和韧带假设成为只承受张力。椎间盘的纤维环看成由包埋在基质内的交叉同心层纤维所构成。松质骨和椎间盘定义为多孔弹性结构，而皮质骨、后部结构、纤维环和韧带定义为线形弹性材料。腰椎小关节处理为接触模型[1]。腰各结构的材料性质（弹性模量、泊松比）来自文献[2,3]。将各结构的材料性质导入Anasys 7.0进行计算和分析。
退变腰椎L4-5运动节段有限元模型材料性质（表1）。
1.2 坐位腰椎旋转手法的模拟和加载
1.2.1 手法的模拟本次试验模拟向右侧进行坐位腰椎旋转手法。根据中国人上半身的体重，计算出L4椎体上缘的轴向压缩载约为300 N。向右侧旋扳手法作用下出现“咔哒”声响时，拇指推顶腰椎棘突的推扳力为（5.070±1.30）kg[4]。乘以L4椎间盘中央至棘突的长度6 cm，算出L4棘突在旋扳手法作用时所受力矩约为3 Nm。测量拇指推顶腰椎棘突的方向为向左偏前方30°。
1.2.2 对有限元模型进行模拟手法的加载模型加载条件：① L5椎体终板固定。②L4椎体上端垂直向下压缩载荷300 N。③模拟手法治疗前的前屈、侧弯、旋转的准备阶段：Z轴向右侧弯6°；Y轴定轴顺时针方向旋转2°；X轴在三种状态下分别前屈6°、9°、12°。④L4棘突上予以3 Nm的向左偏前方30°的旋转力矩。⑤L4椎体上缘予以15 Nm的向右旋转力矩[5]。⑥时间0.25 s[5]。
2 结果
正常腰椎（图1，2）：①手法过程中，椎间盘右侧前缘和左侧后缘的应力和位移不断增加。②椎间盘左侧后缘的应力随着腰椎前屈角度增大而增大，前屈角度的变化对位移的影响相对较小，椎间盘无明显向后突出。
退变腰椎（图3，4）：①手法过程中，右侧椎间盘的应力和位移不断增加，右侧前缘的应力和位移始终最大，并呈弧形向左侧后缘递减；左侧后缘应力和位移较小。②腰椎前屈角度从小至大，椎间盘右侧、后缘和前缘的应力和位移越来越大，左侧后缘的应力和位移越来越小；在12°状态下，椎间盘右侧后缘明显向后突出。
3 讨论
3.1 有限元分析法在中医推拿学中的应用 腰椎各结构的力学特征非常复杂，很难通过传统的试验方法进行研究。脊柱生物力学试验受标本来源的限制；试验费时、费钱、费力；是无法在活体上进行的损伤性的试验；并且使用人体标本还有被一些疾病如肝炎、AIDS等感染的可能[6]。有限元法在20世纪70年代被引入医学研究，现在被大量应用于脊柱生物力学的研究[7,8]。近年来，将计算机技术和有限元法分析法与传统的中医推拿相结合，利用有限元法分析法研究脊柱推拿手法，也是进几年来的一条新的研究方向[9-12]。利用有限元分析法可以计算获取手法作用下脊柱模型的任意部位的变形、应力分布、应变等情况，并且可以使用图像、图形等手段对计算数据和结果进行直观地表达，这些数据（特别是模型内部应力变化、位移和变形）是其他传统实验方法无法得到的。
3.2 手法的合理性及安全性 从手法诞生的那一天起，失误一直伴随着手法。如何减少手法的失误，优化手法的操作一直是推拿科医师面临的难题。从本试验来看，手法进行时，椎间盘纤维环确实受至旋转剪切力。椎间盘所能承受的最大扭转力距为45.1 Nm，本试验的扭转力距为18 Nm，对于正常椎间来说，本试验所设定的载荷对正常腰椎间盘不会造成损伤。对于退变椎间盘，提取9°状态下的应力峰值：椎间盘右侧前缘为340 162 Pa，远小于正常椎间盘的的最大应力1.887×107 Pa，同样也远小于小关节的8.767×106 Pa。这是由于退变的椎间盘在手法作用时塌陷，从而使纤维相对松弛，这样就有了缓冲余地；并且后部结构承受了大部分的旋转剪切力，因而坐位腰椎旋转手法不会造成椎间盘损伤。
一直以来，进行坐位手法操作时都是向左、右各旋转一次。由于对坐位腰椎旋转手法的作用机制不是很明了，究竟是应该向健侧还是应该向患侧旋转，从来没有人考虑过。本试验结果显示：对于正常椎间盘，旋转对侧后部是应力作用的主要位置，并出现拉伸，导致椎间孔上下径增宽；同时，椎间盘旋转对侧后部出现向前移位，形成一个向内的小的弧形，也间接的增加了椎间孔的面积、旋转对侧椎管的空间体积以及椎间盘与相邻的神经根之间的相对位移。这些因素在一定程度上缓解了突出物对神经根的压迫，也松解了无菌性炎症所导致的刺激和粘连。对于退变椎间盘，手法作用使旋转侧椎间盘向后侧突出，有加大对神经根压迫程度的可能。因而从手法疗效和安全性两方面来讲，向椎间盘突出的对侧旋转更为合理。
值得注意的是，由于手法时椎间盘向后的突出，对于缓冲余地较小的腰椎椎管狭窄的病人来说，不宜用本手法。
3.3 手法作用时的患者的研究 在坐位腰椎旋转手法的三个主要运动方向中，由于旋转运动的幅度出现咔嗒声为限的，而咔嗒声则是关节旋转运动至极限的标志[13]。因此我们把旋转角度定义为最大值。侧弯是在旋转的基础上发生的，所以，我们把这个角度也定义为最大。那么前屈的角度就成了最难确定的因素，因此我们就把前屈的角度分为6°、9°、12°三种状态进行研究。
手法治疗腰椎间盘突出症的机理目前主要有回纳学说及解除黏连学说。至于腰椎旋转手法能使突出的椎间盘回纳，目前大量的试验证明是一种不正确的推测而已。解除粘连学说主要是指通过手法使受压的神经根与椎间盘及周围组织发生相对的位移，从而解除粘连达到治疗目的。本试验可以看出，对于退变腰椎，一方面，左侧后缘的旋转位移随着腰椎前屈角度增大而减小。另一方面，随着前屈角度从小至大，椎间盘右侧后缘的后突越来越大，特别是在12°状态下，椎间盘右侧后缘明显向后突出，也有可能加重对神经根压迫。因此以较小的前屈角度进行坐位腰椎旋转手法比较合理。
本文使用有限元的方法探讨了坐位腰椎旋转手法在三种腰椎前屈状态下对椎间盘的内在应力及位移的变化。初步分析了坐位腰椎旋转手法的优化问题，从理论上认为，坐位腰椎旋转手法时，腰椎弯曲度不宜太大，手法向健侧旋转比向患侧旋转有利。至于临床上是否如此，需要进一步的研究证明。
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生物医学工程(biomedicalengineering,BME)是20世纪50年代形成的一门独立的边缘科学，现代医疗器械则是这一新兴学科的产品形式。它是工程技术向医学科学渗透的必然结果。20世纪50年代以来，心脑血管疾病、癌症、糖尿病等现代文明流行病开始威胁人类健康。因此，医学科学的进一步完善和发展不是以定性观察、现象归纳为方法学特征的医学本身所能解决的，它必须和以定量观测、系统分析为方法学特征的工程科学相结合，并综合运用各种已有的和正在发展的高新技术，才有可能逐步解决这些问题。生物医学工程学科应运而生。当前生物医学工程已成为生命科学的重要支柱，是21世纪最具有潜在发展优势的领先科技之一[1]。
1、什么是生物医学工程？
1.1含义
生物医学工程是一个新兴的多学科交叉领域，其内涵是：工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合以认识生命运动的“定量”规律，并用以维持、改善、促进人的健康。“生物医学工程”这个词汇蕴含了三个专业领域的相互影响：生物学、医学和工程学。生物医学工程是综合生命科学和工程技术的理论、方法、手段,研究人类及其他生命现象结构功能的理、工、医相结合的新兴交叉学科，是多种工程技术学科向生命科学渗透和相互交叉的结果,并已成为生命科学的重要支柱。生物医学工程是应用基础科学，主要服务于人类疾病的诊断、预防、监护、治疗及保健、康复等方面；生物医学工程的主要研究任务是利用工程技术手段解决医学诊断、治疗和信息化管理等问题，为医学提供高技术含量的现代医疗装备。
1.2内容与领域
生物医学工程的研究内容可分为基础研究和应用研究两个方面。基础研究，包括生物力学、生物控制、生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信息的提取与处理、生物材料学、生物系统的建模与仿真、各种物理因子的生物效应等;应用研究，直接为医学服务，包括生物医学信号检测与传感技术,生物医学信息处理技术,医学成像与图像处理技术,人工器官、医用制品和仪器,康复与治疗工程技术等。后者是医学工程研究领域中最主要的内容之一，它的成果直接推动医疗卫生事业的发展，效果最明显、最迅速,所以特别受医学工程人员和医生的重视。
2课程安排
根据我国《生物产业发展“十一五”规划》，生物医学工程高技术专项将按照当代生物医学工程技术和产业发展的方向，重点发展医疗影像设备、医疗监护系统及设备、肿瘤物理治疗设备等11大类产品,强化新型医用植入器械和人工器官、数字化与智能化医疗装备、可生物降解医用高分子及药物控释载体、医疗监护和远程诊疗系统等领域的创新能力。针对这一方向，我们将设定14次课，分别介绍各项技术产品或领域的现状和发展，让学生对生物医学工程学科有个整体的了解和认识。课程设置如下[2]：
1.生物医学工程概况：介绍生物医学工程学科概况、发展历程、学科内容、工程分支，以及国内外高校建设发展生物医学工程学科的情况。
2.组织工程学：应用细胞生物学和工程学的原理,吸收现代细胞生物学、分子生物学、材料与工程学等学科的科研精华,在体内或体外构建组织和器官,以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能,是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一新的里程碑,标志着医学将走出器官移植的范畴,步入制造组织和器官的新时代。目前组织工程已经成为再生医学研究和发展的核心与主要方向。
3.生物材料学：研究与生物体（特别是人体）组织、血液、体液相接触或作用时，不凝血、不溶血、不引起细胞突变、畸变和癌变，不引起免疫排异和过敏反应,无毒、无不良反应的特殊功能材料。许多重点院校和科研单位都成立了相应的研究机构，从事生物材料及制品的开发研究，在天然高分子和合成高分子、无机和金属生物材料研究方面均取得了举世公认的成果。
4.人工器官：主要研究人体组织与器官的再生、修复与替代。人工器官在临床上的应用，挽救了不少垂危的生命，为临床医学的发展开拓了新途径。目前人工器官的研究和应用已基本遍及人体全身。
5.生物传感器技术:使用固定化的生物分子结合换能器,用来侦测生物体内或体外的环境化学物质或与之起特异互作用后产生响应的技术。目前,生物传感器正朝着以下几个方面发展:①向高性能、微型化、一体化方向发展；②生化检测的智能化系统；③仿生生物学的发展。
6.生物系统的建模与仿真：对生物体在细胞、器官和整体等各层面的参数及其相互关系建立数学模型，并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态。研究领域涵盖生物力学、复杂生物医学系统的建模与仿真等领域，主要采用计算力学、图形图像分析和数学建模等方法，对生物医学中的科学问题进行计算机建模和分析。
7.生物医学信号检测与处理技术：生物医学信号的检测与处理几乎成为了生物医学工程学科共同的研究方向。从生物体中获取各种生物医学信息，并将其转换为易于检测和处理的电信号。
8.医学成像与图像处理技术：研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式，或对已有的医学图像进行分析处理，为疾病的早期诊断和治疗提供了可能性,也为临床诊断引入了新的概念。
9.数字化X射线影像技术及设备：数字化X射线影像技术现已成为临床诊断的最主要手段。涉及的关键技术包括:直接数字化平面X射线影像技术;数字化X射线三维影像技术;低剂量CT、容积CT等。
10.磁共振影像技术及设备：磁共振影像是检测人体解剖、生理和心理信息的多因素、多层面和多对比度成像设备。
11.核医学成像技术及设备：核医学成像是对放射性核素标记化合物的体内生化过程成像的装备,是目前能够在临床应用的最主要的分子成像手段。涉及的关键技术：单光子断层成像(SPECT)技术和系统、正电子发射(PET)影像技术和系统、PET与CT融合技术等。
12.数字化超声波成像技术及设备：超声成像设备在四大影像设备中使用最为广泛。目前重点发展技术包括：多波束成像技术、谐波成像技术、多角度复合成像技术、三维成像技术、电容式微机械超声换能器、彩色超声成像设备系统、数字黑白超声影像设备等。#p#分页标题#e#
13.医学纳米技术和纳米材料：可运载肿瘤标志物分子的特异性抗体、肿瘤治疗药物以及造影剂等新的高效药物(基因)载体；发展纳米尺度的显微探针成像技术；发展用于组织再生修复的纳米生物材料；建立用于纳米材料健康与安全评价的技术与方法，都是当前重点发展方向。
14.康复工程技术:重点发展假肢仿生智能控制技术、低成本假肢矫形、适应不同功能障碍者工作和学习的环境控制系统与远程交流、认知功能康复、人工电子耳蜗汉语识别、电子助视、老年人室内安全监护等技术。
3教学模式的探索
针对课程本身的特点和学生认知的特点，设想从以下几个方面探索课程的教学：
3.1多媒体教学
多媒体教学具有直观、生动、易于理解的特点，并可节约教学时间，提高效率。由于每次课针对的是某项技术领域相关理论知识和行业动态的介绍，涉及的知识点多且泛，采用多媒体教学课件进行教学，形象直观，趣味性强，可以使学生印象深刻，降低了抽象知识的理解难度和记忆难度，激发了学生的学习兴趣。
3.2优化课程内容，加强实践教学
在教学中注意把握课程的整体体系，强调课程知识点和适用性。教学重点清晰，适当补充行业最新动态作为课外知识。课堂授课的重点应放在概念的理解和相关模型的建立。同时，应创造条件充实参观和实验内容，让复杂的理论实物化、形象化、简单化。跟有教学合作基础的医院联系，安排学生到相应科室参观相关设备和操作系统，开展现场教学和尽可能多的实验课，提高学生的学习兴趣。如果条件允许，还可以让学生参与到实际操作中。通过这种实践教学，使学生觉得取得临床上的应用成就并不是遥不可及，从而增强他们对理论知识学习的兴趣。
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一、体育学院简介
山东师范大学是全国高师院校中最早设立体育系的二十所院校之一。山东师范大学体育学院的前身是山东师范大学体育系，始建于1950年。建系初至1962年面向全国20个省市自治区招生，60多年来为我国尤其是山东省的体育事业培养了一大批优秀人才，在国内外享有较高知名度。
学院下设体育教育系、武术与民族传统体育系、社会体育指导与管理系、艺术体育系和公共体育教学部，另有学院办公室以及基础理论实验中心、运动损伤研究所、资料室、电教室、微机室。学院根据学科发展要求，设有田径、各种球类、体操、武术、运动人体科学、体育人文社会学、公共体育教学等课程教研组。学院的基础理论实验中心，设有运动解剖学、运动生理学、运动生物化学、运动保健学、运动生物力学、体育心理学等六个实验室。
学院教学训练设施完善，现有标准塑胶田径场 2个、足球场3个、综合体育馆2个、篮球场60个、排球场50个、手球场1个、塑胶网球场9个。另有体操房、乒乓球房、健身房、简易训练房、50米游泳池等场馆设施。有18个省级规范化学校作为教学实习基地和10多个人文条件好、地理优越的专业实践场所。
体育学院自成立以来，坚持以教学、科研、训练为中心。在教学、科研、训练等方面取得了显著成绩。体育教育训练学学科是山东省九五和十一五的重点学科。体育教育专业是山东省的品牌专业。学院目前在校本科生近1600人;学院的研究生教育有体育学一级学科硕士受权点;另有学科教学论(体育)、教育硕士和体育专业硕士受权点，也是在职人员申请硕士学位的培养单位。招收十几个研究方向的硕士研究生，现在校全日制研究生241人。公共体育部承担全校3万余学生的大学体育课教学、竞赛及群体活动。学校办高水平运动队已有近30年的历史，现招收田径、女子排球、乒乓球和健美操高水平运动员，尤其是女子排球队，近几年在全国大学生排球比赛中，屡获冠军。
二、招生专业简介
舞蹈学(体育舞蹈方向-体育舞蹈)
培养目标：培养适应我国社会主义现代化建设需要，系统掌握体育舞蹈的基本理论、知识、技能，具有创新精神和较强的实践能力，具有从事体育表演、体育竞赛、舞蹈教学及社会体育指导等活动的能力，集体育与艺术、教学与科研于一体的复合型人才。
主要基础课程：体育舞蹈概论、音乐理论基础、体育舞蹈史论、舞蹈编导、舞蹈美学、芭蕾基本功训练、舞蹈基本训练、舞蹈表演、现代流行健身舞蹈等。
主要选修课程：舞蹈专业英语、舞蹈音乐欣赏、中国民族民间舞、形象指导与设计、综合创编技能与实践、舞蹈素质技巧课、计算机音乐制作等。
招生条件：符合国家招生条件，考生须五官端正，形象好、身体比例协调，舞蹈基本功好。身高：男1.70米以上、女1.60 米以上。
舞蹈表演(体育舞蹈方向-健美操)
培养目标：培养适应我国社会主义现代化建设需要，系统掌握健美操的基本理论、知识、技能，具有创新精神和较强的实践能力，具有从事体育表演、体育竞赛、健美操教学及社会体育指导等活动的能力，集体育与艺术、教学与科研于一体的复合型人才。
主要基础课程：健美操概论、音乐理论基础、健美操编导、啦啦操、体育心理学、舞蹈表演、现代流行健身舞蹈等。
主要选修课程：专业英语、音乐欣赏、现代舞、技巧运动、形象指导与设计、综合创编技能与实践、舞蹈素质技巧课、计算机音乐制作等。
招生条件：符合国家招生条件，考生须五官端正，形象好、身体比例协调，舞蹈基本功好。身高：男1.70米、女1.60 米以上。
三、考试时间及考试科目
舞蹈学(体育舞蹈方向-体育舞蹈)
报名时间： 实行网上报名3月7日中午12点截止。
考试时间：初试(3月10-11日)复试(3月13日)。
考试科目：
初试：
自编成套动作(100分)
摩登舞(华尔兹)和拉丁舞(恰恰)。每支舞蹈的时间为一分半钟左右。
复试：
1、专项素质(30分)
形体气质、连续5次平转、一位小跳(连续两组,每组3次)
2、自编成套动作(70分)
摩登舞(华尔兹、探戈、快步)和拉丁舞(伦巴、恰恰、牛仔)各跳一支舞，测试时由考点随机抽取，每支舞蹈的时间为二分钟左右。
备注:
1、2016年起舞蹈学(体育舞蹈方向-体育舞蹈)只招收艺术文考生。
2、考生不允许化妆，须穿训练服，不允许穿比赛服。
舞蹈学(体育舞蹈方向-健美操)
报名时间：实行网上报名3月7日中午12点截止。
考试时间：初试(3月8-9日)复试(3月12日)。
考试科目：
初试：
自编成套动作(100分)
自编竞技健美操套路，测试时间为一分半钟左右。
复试：
1、专项素质(30分)
形体气质、三面叉、屈体分腿跳(连续2个)
2、自编成套动作(70分)
自编竞技健美操套路，测试时间为二分钟左右。
备注:
1、2016年起舞蹈学(体育舞蹈方向-健美操)只招收艺术文考生。
2、考生不允许化妆，须穿比赛服。
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摘 要 体育科研具有自身许多复杂的特点，高校中体育科研工作是我国体育事业发展的中坚力量，而高水平的体育院校更是我国体育科研事业前行的风向标。高校体育科研事业在短短几十年的时间有了很大进步，且已经成为促进体育事业发展的重要推动力量，但同时产生许多问题，这种问题只有进一步加强高校体育科研工作者的伦理规范管理，才能真正使我国体育事业科学发展。
关键词 高校 体育科研工作者 伦理规范
后奥运时期，我们想方设法为了提高全民参与体育质量而努力，想方设法以竞技体育带动学校体育、以学校体育推动全民健身、以全民健身鼓励经济体育发展的模式，而体育科研又是引领各项体育事业前行的理论基础。目前，中国体育科学研究水平有了长远的进步，已经成为促进体育事业发展的重要力量，但仍存在体育事业发展的强烈需求与体育科技自身实力不足的矛盾。体育科研具有自身许多复杂的特点，高校中体育科研工作是我国体育事业发展的中坚力量，而高水平的体育院校更是我国体育科研前行的风向标。高校体育科研事业在短短几十年的时间有了很大进步，且已经成为促进体育事业发展的重要推动力量，但同时产生许多问题，这种问题只有进一步加强高校体育科研工作者的伦理规范管理，才能真正使我国体育事业科学发展。
一、高校体育科研工作的主要研究方向介绍
目前，高水平的体育院校，或是综合类大学下设的体育学院（系）都具有完备的体育条件，包括完善的教学设备（理论课教学设备、运动生理生化实验室等、各种项目训练场馆）、全面的体育课程、优秀的运动训练队伍等，这些体育条件与高校体育科研工作相互推动相互促进，推动我国高校体育事业的科学发展。我国高水平的体育院校从事的科研领域主要有体育人文社会学方向（休闲体育、城市体育、体育产业、少数民族传统体育遗产传承等），运动人体科学方向（运动生理学、运动生物力学、运动生物化学等），体育教育训练学（学校体育学、训练理论、高水平运动队训练理论与方法），民族民间体育，体育信息技术此几个大研究方向，另外经过不断发展，又出现许多新的研究方向，在这里不做赘述。
二、高校体育科研工作的特征矛盾、有悖伦理规范行为
（一）高校体育科研选题方面
选题是从事科学研究的第一步，往往直接影响到以后科学研究的成败、利弊。根据体育科研选题特征与现状可知，高校体育科研选题方向存在的最大矛盾之一在于自身的发展与教学、训练、科研的着重，高校体育科研发展是整体抓还是偏重于某一方面，不断被业内人员提及。于此，很多高校体育科研人员学者脱离实际，夸大学校体育的作用，将学校中的运动队和专业训练队伍相比较研究，也不尊重高水平队伍的发展，将学校运动队伍理念用于高水平的专业运动队，混为一谈有悖于实事求是的原则。
（二）研究方法选用方面
在当今体育科学研究膨胀化发展的趋势下，体育科学研究的研究方法也存在着纵向延伸和横向发展的特点。纵向情况，体育科学研究一方面追根溯源向不断向古代体育，甚至是远古时期的原始人类的狩猎、迁徙、肢体活动等；另一方面，为未来的体育事业不断运筹帷幄，使体育科研现状造福于人类长久的生存。从横向发展来看，体育科学研究不断借助于各种学科的研究成果用于武装自己，发展到了今天就成为我们业内人士所声称的交叉学科理论、多学科理论，即使用计算机应用技术、软件开发技术、数学物理学化学经典理论、管理学、经济学理论等等，集各学科之所长于体育，使体育集百家之所长于一体[2]。
（三）研究成果运用阶段
由以上得出的结论，体育科学研究具有复杂性，其中选题和研究方法都具有一定的特殊性，导致体育科学研究涉足领域可以向社会科学领域不断扩大，也可以向自然科学不断延伸，两种情况的成果是完全不同的两种形式。社会科学类往往用事实说话，重视理论方面的研究成果，以理论指导实践；自然科学类往往注重用数字说话，重视数据的真实可靠性，以实验数据反映现实情况。两种选题背景不同，对体育科学研究领域以及社会贡献方面就不可同一界定，但是，经长期的调查研究，高校体育科研工作虽然是我国体育事业的中坚力量，却并未担当相应的责任。大部分科研成果还停留在理论化的水平，仅能纸上谈兵，不能将研究的成果运用到实践当中去，不能结合与当前我国体育事业的发展而提供实际性的价值，造成劳民伤财、研究水平低下等恶劣影响[3]。
三、结论与建议
体育科研中有悖伦理规范的学术行为，不仅背离了科学研究的内在规律，而且也严重违反了学术伦理和学术道德，同时也亵渎了科学研究的求真精神。如果任其发展下去，必将彻底葬送了体育科研的创新精神，使刚刚起步的体育科学研究走向夭折，整治体育研究中的学术不端行为已经到了刻不容缓的危急关头。与此笔者提出相应的对策与建议，以供参考。体育科研工作应加强对体育科研工作者的伦理规范教育，体育科研工作者应承担相应的伦理责任。各单位应建立完善的伦理责任奖惩机制并成立伦理监督委员会，加大监督力度。在公众方面，鼓励新闻媒体对于学术不端行为的舆论监督，另外各学术刊物和出版社应加强学术审查力度。
参考文献：
[1] 丁月兰.体育科研创新团队管理和运行机制建设研究[J].内蒙古体育科技.2011（24）：32-35.
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