运动生物力学对学校体育课中技术动作影响研究

李延安 吉林体育学院研究生处 白如雪 沂南县第二人民医院

一、前言

我国对青少年的身体素质培养一直都是体育教学任务的重中之重。当前学校体育教学中，主要目的是使学生正确了解并掌握各项体育运功的动作技术要领，而对各项体育运动的动作的生物力学的研究和在教学过程中对人体的生理特性和身体组织结构的分析少之又少。最终使学生因不正确的运动习惯导致不好的身体姿势，学生在课上和课下进行身体锻炼时对身体各个关节部位造成不同程度的损伤。在体育锻炼中，无论是静止状态还是运动状态下都会受力的影响，每个技术动作都涉及一个或多个关节角度，如果不能科学的调整动作，不仅锻炼效果差，而且会伤及身体。因此，将运动生物力学知识运用到中小学体育课堂中，科学的指导学生锻炼身体，制定正确的技术动作，确定合理关节角度，能有效的避免学生在进行体育运动时造成运动损伤，以及养成正确的运动习惯和良好的身体姿势。[1]

二、运动生物力学对各体育项目技术动作影响

（一）运动生物力学对田径技术动作研究

在田径体育教学中，运动生物力学对学生身体受力情况、步幅长度、步数频率和关节角度等都有先进指导作用。因此，体育教师在进行田径体育教学中将运动生物力学知识穿插其中，对不同身体素质的同学进行运动生物力学特征分析，制定科学有效的技术动作，并对后续练习评价，做好错误动作的预防。

1.运动生物力学在田径课堂100米跑练习中的应用

在田径课堂中100米跑是极其重要的一环。如果在练习过程中不能科学计算每个阶段的关节运动的范围大小和脚着地时间长短，百米运动员则不能达到最佳状态。为此，利用运动生物力学知识，准确分析身体重心投影距离和落脚点的距离，在途中跑过程中，通过调整关节角度活动幅度范围，进而增加步数频率，增大步幅长度，减少脚着地时间，提高途中跑速度。[2]从而达到将运动生物力学融入田径百米教学中。

2.运动生理力学在田径课堂掷铅球练习中的应用

“用劲掷不远，有劲使不上”是在掷铅球课堂上最普遍的现象，通过运用运动生物力学对掷铅球动作的合理分析，根据学生身高测得投掷时的出手高度，并利用秒表和皮尺等工具测出铅球落地时间及投掷距离，计算出铅球投掷出运动的初速度，再根据运动生物力学原理，合理的制定投掷铅球时的最佳出手角度，并让学生熟练掌握投掷技巧的动作要领，通过长期练习和科学纠正，加强投掷类项目的能力[3]。从而达到运动生物力学与投掷类项目相结合，提高学生投掷类项目的成绩。

（二）运动生物力学对足球技术动作研究

1.足球体育课堂中与运动生物力学相关联问题

足球是全球最受欢迎、参与度最高的运动项目之一。随着参与足球运动的人数不断增多，足球技术动作的改善、运动损伤预防问题越来越突出。根据资料显示足球运动员下肢受伤的概率远大于上肢，尤其是足部、踝关节、膝关节以及大腿和小腿的损伤。特别是膝关节前交叉韧带（Anterior Cruciate Ligament简称ACL）和踝关节损伤。ACL损伤对膝关节稳定性和膝盖软组织及半月板都有很大影响，当运动员需要进行急速降低重心并伴随转向、起跳和落地动作时，可能会发生非触发性ACL损伤。所谓非触发性ACL损伤是指在进行体育运动过程中两者之间没有身体接触和碰撞时产生的ACL损伤，此类动作通常出现在篮球、足球和排球运动项目的技术动作中，而足球中行进间变向动作是导致非接触性ACL损伤的高危动作。疲劳也是产生运动损伤的重要因素，特别是足球这种长时间、高强度、对抗性强的运动，后半场体能的下降伴随疲劳产生，但对抗依旧不减弱，运动损伤产生的概率增大。

2.运动生物力学在足球课堂中的应用

在足球变向动作练习中，可将非预期性练习纳入足球变向练习体系。通过非预期条件下变向动作练习，选择性的调整身体姿势，通过长期训练，提高身体在变向动作的姿势调整能力，减少各个关节部位的压力，特别是膝关节的负荷，降低膝关节前交叉韧带损伤的概率。主要练习方法以增强相关肌群肌肉力量为主，可以改善关节出现活动幅度过大等问题；稳定性平衡练习可以缩短腿部肌肉自主反应时间及提高膝关节的本体感觉，促进膝关节稳定；灵敏训练是速度与协调以及柔韧的结合，过人的灵敏素质能增强突然变向和快速反应的能力，并且减少运动中的对抗，进而降低运动损伤的概率。[4]另外，客观的判断和掌握学生疲劳程度，通过运动负荷的调节将学生疲劳现象降到最小。对待学生要因材施教，有差别学生要有不同的训练强度，不同的运动负荷。在足球课堂中，将疲劳现象和非预期条件协调配合，达到运动生物力学与传统足球教学相融合。

（三）运动生物力学对武术技术动作的研究

武术是符合人体发展规律和生物力学规律的健身类体育运动项目。当前对武术中的运动生物力学的研究首要集中在动作速度、身体重心变化、躯干的倾斜角度、胸椎曲度的变化、下肢三关节（髋关节、膝关节、踝关节）角度变化以及演练过程中足底压力分布的变化，膝关节是维持身体平衡的主要关节，也是最繁琐、受伤概率最大的关节。在武术的技术动作当中也是最重要的关节之一。以太极拳为例，太极拳中的野马分鬃、倒卷肱、云手分别代表了太极拳动作中的前进、后退和侧向移动，并且这三个动作的重复次数更是达到了三次以上，可见其在太极拳中的重要性。倒卷肱代表了太极拳中的后退，动作要点主要为摆动脚的脚尖、先着地，然后慢慢过渡到全脚掌，直至重心移动到摆动脚和支撑脚之间完成整个动作。在此过程中，膝关节主要目的是维持身体姿势平衡，而完成倒卷肱主要动作的是髋关节的伸屈和旋转；野马分鬃代表太极拳中的前进，主要动作要领为上体左转左脚向左前方上步，脚跟轻着地，重心保持在右腿，两脚保持约20厘米。在完成这一动作时，下肢需要不断调节下肢肌肉力量维持身体姿势；云手在太极拳中代表侧向移动，动作要点为以腰为轴带动双手在体前翻转拧裹、立圆云拨，手高不过眉，重心不可忽高忽低，且云手的主要受力点在膝关节和踝关节。[5]中小学生在练习太极拳时要时刻注意下肢各个关节肌肉群的锻炼，加强肌肉力量，保证关节稳定性，还要注意髋关节的旋转。

（四）运动生物力学对羽毛球技术动作的研究

“三分手，七分步”是羽毛球场上不变的真理，所谓三分手是指击球手法占三分，七分步是指身体步法占七分。在此类运动中步法是最基础也是最重要的技能，步法的好坏不仅决定击球动作的完整程度，还影响了正常节奏。因此，要想练好非接触式挥拍类运动，首要任务是把基本步法应用自如。蹬跨步法是羽毛球基本步法中最常用的，跨步距离与膝关节角度有极其显著地关系。其技术要领为右脚用力蹬地，左脚借助右脚的蹬力蹬跨出一大步，实现身体的快速移动，左脚同理。根据运动生物力学分析，不正确的膝关节角度不仅达不到蹬跨的最大距离，反而对膝盖有所损伤。利用运动生物力学的知识制定相关对策以保证动作的正确和减少膝盖的损伤。在运动过程中膝盖不能超过脚尖，跨步时要蹬地；脚跟先着地，脚尖要外展，降低重心；后腿跟进的同时要拖地，前小腿与大腿的角度不能小于九十度。[6]而在连续蹬跨时，要注意大腿的发力方向和膝盖、脚尖的方向在一个竖立面上，不能边蹬伸边拧转膝关节。

（五）运动生物力学对篮球技术动作的研究

跳跃在篮球运动中是积极重要的一环，而小段距离助跑后进行单脚跳跃（Running single-leg jump）简称RSJ技术则是篮球运动员最为常用的技术动作。RSJ技术对运动员下肢具有一定的伤害，大部分篮球运动员在进行RSJ技术时通常使用惯用脚，而这种动作一定程度上增加了身体的不对称性。另外，篮球的各种变向动作、高速行进间的急停动作都是导致下肢关节损伤的主要原因。无论水平、横向、垂直跳管用脚的表现都是明显高于非惯用脚。虽然RSJ技术有一定的伤害风险，但是由于能明显提高跳跃优势，大部分篮球运动员依然选择这一技术。RSJ技术主要包括：着地前期、下蹲期、蹬伸期三个部分。[7]着地前期主要是小腿肌群的预激活工作，是促进弹性能的储存和释放最关键的因素。下蹲期又称离心工作期，主要进行制动作用，在这一阶段下肢主要缓冲和承受下落过程的力，并为后期跳跃蓄能。蹬伸期又称向心工作期，主要工作为跳跃，而在RSJ技术中小段助跑后跳跃相对于原地跳跃在高度上有明显优势。通过对篮球运动员RSJ技术的运动生物力学分析，在跳跃之前的一小段助跑的蓄力工作之后，能够更加有效的激活下肢肌肉群的肌肉力量，起到对关节一定的维护和支持作用。而在进行RSJ训练时，注意控制助跑速度，只有在合适的助跑速度下，才能爆发出最大的肌肉力量。

三、总结

综上所述，运动生物力学在中小学体育课堂中已经扮演了极其重要的角色，其在指导动作技能和预防损伤等方面的作用不容小觑。通过对各项体育运动动作结构的剖析，找到高效率、低风险的练习步骤，并与传统体育教学模式相融合，提升体育课堂效率，提高体育课堂中的知识性和趣味性，寓教于乐，使学生对体育运动和体育与健康知识产生兴趣，提高学生进行体育学习的动力。运动生物力学的渗入使各项体育项目的技术动作和战术安排更加详细和具体，让学生能一目了然，并通过重复加强练习，熟练运用，强化学生身体素质和各项基本能力。当今传统体育教学模式正随着社会发展和科技进步而不断进化，创新无时不在，无处不有。在学生进行有运动生物力学融入的体育课堂后，能正确的了解并实践科学的技术动作，能在练习过程中进行自我与他人的调整，能在发生激烈碰撞后在第一时间保证自身安全，能在自我练习时进行运动损伤的预防，能正确认识体育这一门综合性学科。