人体运动学

人体运动学（精选12篇）

人体运动学 篇1

摘要：人体运动学作为康复治疗专业的基础课程之一, 一直是教学工作中的难点, 其教学效果影响本专业的学生专业素养。本文以某医学院校人体运动学课程教学现状为研究对象, 探析人体运动学课程教材对功能解剖学介绍过于详细;教学形式过于传统, 没有突出康复专业特点;考核方式不够灵活, 没有突出临床实践考核内容。笔者对课程进行反思, 提出整改意见, 建议丰富教学资源, 增加功能解剖学与临床康复专业知识点介绍;课程教学形式突出“以人为本”特点, 增加实验操作课时和实践操作考核, 以期提高教学效果。

关键词：康复治疗专业,人体运动学,课程探析,教学效果

人体运动学内容包括生物力学、运动生物力学、运动生物化学、局部解剖学、生理学等方面的知识, 是一门综合性强、涵盖知识面广的课程[1]。它是康复治疗专业中的基础课程或者是必修课程, 一直是实际教学工作中的难点。该文以某医学院校人体运动学课程教学现状为研究对象, 对课程教学中遇到的问题归纳综合, 对课程教学现状进行反思, 探析课程整改意见, 以期达到最好的教学效果。

1 关于人体运动学课程的思考

1.1 关于人体运动学课程教材的思考

课程目前使用过由人民卫生出版社戴红教授主编的人体运动学教材和黄晓琳教授主编的第2版人体运动学, 对比两本教材, 第2版教材在保留第1版教材的优点的基础之上, 细化人体运动形式、运动与心肺功能的关系[2], 两本教材在功能解剖学知识方面做了详尽的阐述, 由于学生前期基础知识课程功能解剖学已经修完, 人体运动学中建议把解剖学知识与运动康复知识结合讲述, 如:骨骼肌肉系统运动学章节中解剖学课程中骨骼、肌肉、关节的结构特点又做详尽阐述, 知识介绍形成重叠, 人体运动学是一门通过运动治疗、物理治疗以达到最大程度恢复伤残肢体功能恢复的课程, 其中运动方式的选取, 运动强度的控制对治疗起到决定性作用, 建议课程编排增加运动动作解析, 分析动作功能障碍形成的机制, 造成运动动作障碍形成的原因, 把强调临床运动功能障碍解决方法作为运动学课程教学的重点内容。

1.2 关于人体运动学教学形式的思考

良好的教学效果依赖于教师对课程的教学设计, 教学方式、教学手段的选取, 还有教学经验的积累等。目前人体运动学教学实践中, 仍采用传统的教师为主导, 授课教师利用计算机网络制作精美的课件, 仍很难激发学生学习积极性, 课程开展几周以后, 学生上课出现注意力不集中, 教师提出问题学生很少主动回答, 甚至后面几排的学生在玩手机、睡觉, 达不到师生互动的上课氛围。康复治疗专业课程本身是一门实践操作课程, 而人体运动学作为康复治疗专业的基础课程, 它涵盖的知识面相对较广, 是多学科知识的综合运用, 课程理解难度大, 容易形成教师讲解过多, 而学生不能够很好的理解掌握, 久而久之, 在这门课程开设几个学时之后, 学生学习这门课程就会出现倦怠, 学生最终学习兴趣减退, 死记硬背, 应付考试过关, 教学效果甚微。因此结合临床康复治疗专业特点, 教师上课教学模式一定要进行改革, 在教学方法上可以借鉴比如以问题为基础的学习 (PBL) 教学法、循证医学 (EBM) 教学法、以案例为中心的学习 (CBL) 的教学法等[3], 教师起到引导作用, 设置教学重点, 开展多种多样的教学活动, 营造一个自主、合作、讨论、探究的课堂教学环境, 形成师生互动的教学模式。例如人体运动学中的关节运动学这一章节, 包括肩关节、腕关节、肘关节、踝关节、膝关节等, 教材中的讲述很多, 学生接受这些知识比较困难, 这一章节历来是该门课程教学中的重点、难点, 那么教师可以让学生参与到授课当中, 选取不同的学生作为教学模特, 在模特身上演示不同的关节运动形态, 这样提高学生的学习兴趣, 全面调动学生视觉、听觉、触觉, 比较直观的演示教学重点, 学生比较容易的掌握学习内容, 教学效果好。同时适时运用翻转课堂教学模式, 选取教学内容, 选取某一学生下达教学任务, 让学生查资料, 以学生走上讲台教授为中心, 教师辅助教学的方式开展教学, 比如临床上常见的肩周炎这一病例, 学生从诊断、定论、治疗方案制定、治疗方案的实施一步步讲授, 掌握起来更加深刻, 提高学生自主学习兴趣。

该课程教学实践中仅仅采用面授的教学模式过于单调, 应该开展实践教学环节。人体运动学教学目标是培养分析运动功能障碍的原因, 对运动功能障碍进行评定、治疗、恢复, 为建立运动训练处方奠定基础。有些内容需要结合临床实践、有些内容需要在实验室中完成。

1.3 关于人体运动学考核形式的思考

课程现在采用的考核方式是闭卷笔试的方式, 考查主要是对人体运动学理论基础知识的掌握, 而笔者建议在增加操作实践课时的同时, 应把平时实验课的部分作业成绩以一定的比例纳入最终考试成绩, 运用过程性评价, 提高学生实际操作能力。

2 关于人体运动学课程整改建议

2.1 增加教师外出学习进修机会, 丰富课程教学资源

建议授课教师根据课程教学重点、难点编写教学辅助教材、学生学习资料文集, 配备临床案例图片、视频, 合理增加教学资源;为教师提供师资培训发展机会, 鼓励教师外出到国内该专业先进单位研修、交流学习。

2.2 优化教学模式, 增加实验课时分配

根据教学内容合理安排教学模式, 提高学生自主学习能力。建议增加临床案例分析, 掌握患者的病患程度评估步骤制定对患侧肢体进行功能康复锻炼运动处方, 如采用锻炼方式, 每次锻炼时间、锻炼强度等, ;增加操作实验课时, 提高实践操作能力。建立实验教学基地, 学校应建立运动康复模拟训练实验室, 配备实验教学设备, 如做人体平衡测试实验, 最好选取不同体型的学生作为人体模特, 测试验证人体平衡的条件, 这样学生就会产生一种“代入感”, 不至于面对患者一筹莫展。

2.3 丰富考核内容, 增加实践操作考核

人体运动学单纯笔试不能完成考核重点, 运动学除了通过课堂教学增加学生的理性认识外, 更需要实践-感性认识, 加深对理论知识的理解。有些内容需要在实验室内完成, [4]针对该门课程的考核, 可以在原来的基础之上, 适当把实验课以一定的比例纳入最终考核成绩, 提高实践操作能力。

3 结语

人体运动学是一门综合性很强的交叉学科, 教授这门课程的教师应该既具备深厚的临床医学知识又要熟悉运动相关训练知识;教学时数分配进一步优化, 根据教学内容合理安排实验教学时数;教师用心反思、总结、探讨教学模式, 不断提升教学水平, 优化教学方式, 不光靠图文并茂的课件教学, 还要借助于学生自己充当活体人体运动模型, 让学生参与到教学, 充分调动学生学习兴趣, 取得良好的教学效果, 让课堂教学焕发勃勃生机。

参考文献

[1]戴红.人体运动学[M].北京:人民卫生出版社, 2008.

[2]黄晓琳.人体运动学[M].北京:人民卫生出版社, 2013:1-5.

[3]汪宗保, 陈朝晖, 唐巍, 等.关于本科院校人体运动学课程的教学思考[J].生物技术世界, 2014 (4) :134.

[4]阳庆军, 罗治安.高职《运动学》课程教学改革探讨[J].中国康复理论与实践, 2008, 14 (10) :994-995

[5]王元会, 程刚, 孙冰, 等.康复治疗学专业本科培养方案和课程设置探讨[J].西北医学教育, 2015, 23 (2) :260-261.

[6]黄玲, 朱莉静, 李锐娟.康复治疗技术专业学生专业思想调查[J].中国康复理论与实践, 2013, 19 (7) :698-700.

人体运动学 篇2

一、专业介绍

1、概述：

运动人体科学是研究体育运动与人的机体的相互关系及其规律的学科群，它是适应社会对健康的需求和全民健身计划纲要的实施而产生的运动与医学交叉的新型学科，是适应社会发展需要而设置的专业。包括运动解剖学、运动生理学、运动生物力学、运动生物化学、保健康复及运动医学等学科。本专业培养的研究生具备良好的人体科学理论知识和实践能力，是运动人体科学方面的教学、科研、竞技运动及康复指导的专门高级人才。

2、研究方向：

运动人体科学的研究方向主要有：01运动解剖学，02运动生理学，03体育保健学，04运动生物化学，05运动生物力学，06体育统计与测量。(注：各大院校的研究方向有所不同，以北京体育大学为例)

3、培养目标：

本专业培养学生在运动人体科学专业和相关学科上掌握坚实的基础理论、系统的专业知识，掌握本专业从事科学研究所属的实验技能和方法，具有从事本专业为教学、训练、健身等实际工作和从事科学研究的能力，具有创新意识和创业精神。掌握一门外国语，能较熟练地阅读专业外文资料和撰写论文摘要，具备利用计算机、互联网进行中英文文字及数据处理，网上信息检索、查询及学术交流的能力，初步掌握计算机编程知识。

6、课程设置：(以东北师范大学为例)

该学科的必修课主要有：马克思主义理论、基础外国语、体育学原理、体育教学论(必选)、现代体育科研理论与方法、生理运动学、动技术运技能教学与训练(必选)、应用数理基础(必选)、运动生物力学(运动生物力学方向必选)、运动生物力学研究方法(动生物力学方向必选)、运动生理学研究方法(运动生理学方向必选)、电生理技术(运动生理学、运动医学方向必选)、运动创伤及检测方法(运动医学方向)、运动营养学(运动医学方向)、运动系统的生物力学基础(运动生物力学方向必选)、应用数理基础2(运动生物力学方向必选)、大强度训练基础概论(运动生理学方向必选)、药物滥用及其控制(运动医学方向必选)、健康心理学、细胞生物学、非运动创伤医学(运动医学方法)。

二、就业前景

运动人体科学是生命科学研究领域中的一门应用性较强的学科。运动人体科学的产生和发展顺应了人类社会、科学技术的进步和发展。在发达国家，这一专业无论是培养人才的机构还是研究领域都已达到了较高的水准，并且具有广泛的就业口径。目前在我国从事这一学科研究的专业人才还很少，从1990年至今，拥有该专业的院校全国仅达36所。从上世纪80年代以来，随着我国经济建设的发展及人们生活水平的提高，大众体育和竞技体育对这方面人才的需求本应越来越大。但从全国目前的就业情况来看，该专业的就业率不很乐观。主要是因为目前人们对其了解认识都还不够，但随着国家体育事业的发展，全民健身必然成为新世纪的一大主题。

近年来，各种大大小小的俱乐部，健身中心也都应运而生。但是，健身者要取得理想的健身效果，还需要根据体质状况和健身目的选取合适的运动内容、形式，而对于多数减肥者来说，还需要一定的饮食指导。另外，随着我国进入老

年化社会，通过体育锻炼来增强老年人体质也成为当务之急，这就需要在体质监测的基础上开启运动处方来使老年人口的体育锻炼更加科学化。因而，各健身中心配备具有专门知识的健康指导就是必不可少的。而以目前状况来看，各健身中心健身设备先进完备，健身教练也不少，健康指导却十分缺乏。因而运动人体科学专业将会得到较大的发展，毕业生的就业率也将得到改善。

三、就业方向

就业方向主要为教学单位、体育科研机构、运动训练基地、保健康复和健身俱乐部、体育器材公司等部门，从事运动人体科学方面的教学、科学研究，以及指导运动训练、保健康复和全民健身、器械推广等工作。

四、推荐院校

运动人体科学专业硕士全国招生较强的招生单位有：

北京体育大学、上海体育学院、天津体育学院、成都体育学院、首都体育学院、广州体育学院、华南师范大学、沈阳体育学院、华东师范大学、曲阜师范大学、东北师范大学、山东体育学院。

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五、为什么要考研

人体运动学 篇3

摘 要 生命在于运动，但过量运动会对人体造成极大的危害。而适量的运动可以使生活、学习和工作充满活力，保持轻松愉快的心情，改善睡眠质量，从而能够保证充足的休息，提高工作效率，提高人体的适应和代谢机能，增强对疾病的抵抗能力等等。总之，运动可以健全体魄、强身健骨、防病防老、延长寿命，是生命健康的源泉。但是，我们也应该认识到，只有适量的运动，才是有利于健康的。在谈论过量运动对人体造成的危害前，我们先认识适宜运动的健身作用和人体缺乏运动的危害。

关键词 适宜运动 过量运动 人体器官

一、适宜运动对人体的影响

（一）运动对心肺功能的作用

专家认为，心脏功能的强弱是决定人类健康与否和寿命长短的重要因素。经常从事有氧代谢运动的人，由于心肌等得到了锻炼，心肌细胞能获得更加充足的氧气和营养，心脏的容积增加，搏动更加有力，每搏输出量增多，心力贮备增大。安静时心跳次数减少，一般人的心率平均为75次/分，而经常运动的人其心率可减少到50-60次/分甚至50次/分以下。心跳的减慢能使心脏获得更多的休息时间，这对心脏的保护和功能的储备都非常有利。研究表明长期坚持锻炼会使心脏“老化”现象得到缓解。

人的生命活动一刻也离不开氧，吸入新鲜氧气，呼出二氧化碳。衡量机体呼吸机能健康的重要标志是肺活量和最大通气量。适量的运动可以使呼吸肌发达，收缩有力，胸廓增大。经常运动的人其胸围呼吸差有9-16厘米，而很少锻炼的人，胸围呼吸差只有5-8厘米。一般人的肺活量是女性为2500毫升左右，男性为3500毫升左右，经常锻炼的人，由于肺脏弹性大大增加，呼吸机力量也增大，故肺活量比常人大1000毫升左右。此外，运动可使呼吸加深，提高呼吸效率。一般人由于呼吸浅，每次呼吸量只有300毫升左右，而运动员可达600毫升。经常锻炼的人呼吸频率为8-12次/分，而一般人为12-18次/分，呼吸频率的降低能使呼吸机有较多的休息时间。另外，运动锻炼可增强机体适应气候变化的能力，有助于呼吸道疾病的预防。

（二）运动对消化系统的作用

适量的运动可以促进胃肠道蠕动，促进消化，增进食欲，加快排泄。因为运动时，肌肉活动明显增强，血液循环加快，需要充足的能量供应，从而使得肠胃功能得以加强和改善。当然，在运动时一定要掌握科学性，合理安排运动时间、内容、强度和方法。

（三）运动对神经系统的作用

大脑是人体最重要的器官之一，整个大脑皮质共分成了几十个不同功能的区域，他们之间有相互诱导的作用。运动能诱发大脑皮质中的运动区域兴奋，同时抑制与脑力工作有关的区域，从而使与脑力工作有关的神经细胞得以休息而受到保护。运动可加速大脑的血液循环，改善大脑细胞的氧气和营养供应，延缓中枢神经细胞的衰老过程，提高工作效率。如果长期进行合理的体育锻炼，可使血液循环加快，保证脑对氧气和糖的需要，进而维持和促进脑的功能。另外，体育锻炼还可以促使脑释放脑啡呔，这些物质由此促进智力和帮助记忆的作用。他们可使身体更加灵活，思维更加敏捷。

（四）运动对心理健康的作用

近年来，神经心理学家通过实验已经证明，肌肉紧张与人的情绪状态有密切关系，大多数沮丧者是起因于缺乏运动，不愉快的情绪，通常和骨骼肌及内脏肌绷紧的现象同时产生。所以，运动能消除人的沮丧心理，减少不良情绪的发生。另外，运动还能分散注意力，产生新的感觉，从而消除因沮丧引起的不适。

二、缺乏运动对人的危害

运动同健康存在着密切的关系，人体的各种器官在运动中会得到锻炼和加强，长期运动不足会对健康带来严重的影响，在生理上主要表现有：心肺功能显著减弱和下降，血液供应和摄入氧气明显减少；肌纤维变细，肌肉萎缩，骨骼缺乏硬度与弹性，骨质疏松，骨盐丢失严重，关节灵活性下降等等。

近年来，肥胖症，高血压，糖尿病，高血脂，焦虑症的人越来越多，发生的危险越来越大，并有向低龄化发展的趋势，这些病的发生与运动不足有着直接的关系，一方面是营养的过剩，另一方面是运动的严重缺乏。

三、过量运动对人体的危害

适宜的运动对健康有着积极的作用，但过量的运动对身体存在着严重的危害。运动量的大小同运动强度，运动频率，运动时间有着密切关系。运动过度时常有以下表现：运动中觉得非常疲劳，运动速度减慢，面部潮红，大量出汗，心慌，气短，头晕，肌肉僵硬，或伴有器官疼痛，活动时肢体不协调，体温升高，极度口渴等等。正常人运动量合适时会感到工作，学习和劳动时精力充沛，锻炼后虽有肌肉轻度疼痛四肢较沉重及疲劳感觉，但不影响正常的睡眠和食欲等，经过休息后，次晨即可消失。如果运动后感到极度疲劳，饮食和睡眠不好，对锻炼有厌倦和冷炎的感觉，说明运动量过大需要适当调整。

（一）过量运动对心血管系统的影响

过量运动时，冠状动脉的供血不能满足心脏做功的需要，就会引起心肌缺血，从而诱发心功能不全，心绞痛，甚至引起猝死。另外，运动过量还可使血液代谢产物堆积，温度升高，红细胞破坏增加而导致贫血发生；过量运动还可引起植物神经功能紊乱，交感神经兴奋性增高，出现运动性高血压。

（二）过量运动对骨骼的影响

长期超大强度运动会使骨组织所受压力过大，容易致使骨折，如胫骨的疲劳性骨折。长期大运动量的训练会使关节软骨经常受到细微损伤，软骨正常弹性改变，造成软骨营养障碍，导致软骨病变的发生，如髌骨劳损，软骨溃疡等。

（三）过量运动对血液的影响

剧烈运动时血液发生重新分配，胃肠道循环血量大大减少胃肠黏膜血管痉挛，黏膜通透性改变，从而引起胃肠道出血，表现为运动中或运动后出现胃痛，呕血，下腹部痉挛性疼痛，黑便等症状。持续运动强度过高或运动量过大，可使锻炼者出现植物神经功能紊乱的症状，造成胃肠功能障碍，如食欲下降、恶心、呕吐、腹痛、腹泻等。

（四）过量运动对泌尿系统的影响

运动强度太大或运动量过大时，由于机体的内环境剧烈变化，如酸碱平衡改变，体温，渗透压改变等，可出现运动性蛋白尿、运动性血尿，运动性管型尿等。

四、如何合理安排运动量

一般可以用客观生理指标的测定和锻炼者的主观感觉来分析，在检查运动量是否适宜时，把上述两种方法结合起来使用，便可知道运动量安排是否合适，客观生理指标目前常用的有锻炼前后及安静时的脉搏、血压、体重、肺活量、心电图、尿蛋白、血色素等指标。

那么，运动量怎样掌握才算合适呢？对于正常成年人的运动量，以每分钟心率增加至140次为宜；而对于老年人的运动量，以每分钟增加至120次为宜。一般运动时的心率应保持在“（最大心率—运动前安静时心率）÷2+运动前心率”范围内。正常血压变动范围应在10毫米汞柱以内，体重不超过0.5千克。如血压明显升高，肺活量显著下降，体重持续减轻，且减轻幅度超过正常体重的1/30时，说明运动量有可能安排不当，要引起注意。

无论是体育锻炼还是运动训练，都必须合理安排运动量。如果运动量过小，起不到很好锻炼身体的效果；相反，如果运动量过大，就会超过人体生理负荷的极限，也达不到增强体质的锻炼目的，并且还会对锻炼者的健康带来不利影响，并对学习或工作造成影响。

参考文献：

[1] 刘梅.运动性疲劳恢复的方法[J].吉林体育学院学报.2000（2）.

[2] 吕荣，姜文凯.神经—肌肉疲劳的生理学研究进展[J].2001（3）.

人体运动学 篇4

关键词：人体运动学,人体测量,数据处理,平滑技术

在人工关节的产品开发中,根据亚洲人的典型运动行为习惯,通过运动捕捉系统通过监视跟踪粘附于各个人体部位的标记点来测量人体的下肢运动,进而得到人体上相关标记点的坐标数据。但是对传统的大量相关行为标记点的坐标数据进行统计和分析会浪费大量的时间,同时也是对人力、财力和物力的消耗,因此,探索出一种对大量人体运动学数据进行准确高效的批量处理的处理方法非常关键。该文在MATLAB基础上,探索出了一种可以通过对运动捕捉系统所测量的人体相关部位的运动坐标数据进行成批读取的方法。为人体测量学、人机工程学等提供了分析工具。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取了50名测试志愿者,其中男性30人,女性20人,年龄22~27岁,身高150~185cm,平均身高167 cm,体重40~90 kg,平均体重65 kg。

1.2 仪器

采用运动捕捉系统对人体相关的下肢运动进行捕捉。

1.3 测量过程

读下肢与运动相关的7个部位:骨盆、左右大腿和小腿、左右脚,分别制作针 对4个部位带有四 个标记的刚 体,对紧邻的标记点进行互相垂直 连线,并进行7个部位的定义。因为,人体在运动过程中,下肢的某些部位如大腿和小腿在下蹲时肌肉会挤压和收缩而发生变 形,所以,刚体黏贴在粘 贴时要应该 贴在运动变形 较小的部位,避免贴在关节 变形和肌肉收 缩膨胀的地 方,不会影响运动,有利于减小测量 误差。对于摄像头无 法采集或者标记 点不方便黏贴的 部位可以运 用专业的 虚拟标记点 工具在刚 体上设定特点的虚 拟标记点。首先要确 定虚拟标记点在 人体的相关位置,然后系统就 会根据刚体 坐标对改 点相对于刚 体的空间 进行自动计算,从而保持该点 会随着刚体 的运动而不会 产生坐标改 变,提前对系统进行设置,要求刚体与虚拟标记点的位置固定不会发生其他变化,因此要设置12个虚拟标记点,他们分别是左右踝关节内 外髁、左右膝关节内 外髁、左右股骨大转 子和骨盆两侧髂 前上棘。然后根据各个标记点的位置定义它们的名称,使得MATLAB读写更方便[2]。

做完准备 活动之后 , 通过运动 捕捉系统 对志愿者 的行为动作 以及虚拟 标记点的 三维空间 坐标的数 据进行保 存 , 方便后期处 理 [3]。

1.4 批量读取文件

通过MATLAB与Excel的宏关联插件,使用数据读取函数,对下肢行为运动的数据进行读写,MATLAB与Excel通过宏关联实现数据读取与处理的无缝连接,从而使数据处理变得更快、更方便、更高效[4]。

1.5 数据处理

数据处理要分成两步进行,在数据预处理阶段,主要是对运动捕捉系统中,在测量过程中由于遮挡或者其它原因造成的部分标记点坐标数据的缺失而造成的曲线断开现象进行数据插值修补,从而保证数据的完整。要注意插值获得的曲线要二阶连续可导,保证通过这种计算得到的角速度、角位移和加速度随时间的变化曲线能够准确连续。在对数据进行预处理后,就要根据虚拟点坐标来计算下肢骨骼解剖学参数[5]。

在计算关节运动学时,可以将这种算法等同于相对刚体之间的空间运动学来进行计算。比如,右小腿刚体相对于右大腿的运动学计算可以等效为右膝关节运动学计算,右踝关节运动学计算可以等效为右小腿刚体相对于右足刚体的运动学计算。右大腿刚体相对于骨盆刚体的运动学计算可以等效于右髋关 节运动学计算。在人体运动过程中,粘附于人体上的刚体也会随着人体运动,也就是刚体的空间一般运动,这种方法适用于对人体各个关节的运动学计算。以刚体的位形坐标阵来表示对刚体姿态的描述,根据空间几何学知识和欧拉角定义可以对,髋关节在运动中的关节角度,关节内外展角度,关节内外旋角以及关节屈伸角进行一阶求导和二阶求导,进入计算出,髋关节的屈/伸、内外旋角速度、内外展和角加速度[6]。

2 结果

通过以上的方法,可以对运动捕捉系统获得的数据进行几次函数插值处理之后,可以构建出黏贴于骨盆和右大腿的相邻的刚体连接基,并将它作为关节运动学计算的连体基和参考基;在刚体运动学基础上,通过对刚体姿态的基本描述,计算出人体行为运动下,人体各个关节的屈伸,内外展,内外旋角度,角速度以及角加速度。另外,通过应用MATLAB对大量人群人体运动学数据进行批量处理的方法,对人体日常生活中下肢关节运动进行统计学分析计算,运用这个方法对50名志愿者在蹲坐时的关节曲展极限角度的平均值进行计算。

3 讨论

对人体运动的控制,一直是计算机动画制作领域中的具有挑战性的研究热点,尤其是近年来,随着虚拟的显示技术发展的快速推进,人们对人体运动生成的实时性和效果的逼真性提出了更加迫切的要求。科学技术的快速发展,推动了人体测量学和人体工程学在工业、医疗卫生、服装以及国防领域的广泛应用和发展。这些设计的前提都要对人的行为运动和姿态进行很好的分析。虽然,随着经济的发展,各种对人体运动学数据处理的软件都被开发利用,但是它们只能一个一个的进行手工操作处理,浪费大量人力和时间,不方便对大量数据的批量处理。因此,该文通过在MATLAB的基础上,对人体运动学数据的批量处理方法的开发,这种系统可以对运动捕捉系统读取的标记点的坐标数据,然后通过这些数据构建连体基用来进行关节运动的相关计算,通过连体基和参考基来通过刚体运动学对刚体的姿态进行描述,为计算机对髋关节内外展、内外 角 / / 屈伸角速 度和加速 度的计算 。并且通过 应用MATLAB的大量人群人体运动学数据批量处理的方法,对人体日常生活中下肢关节运动进行统计学分析计算,运用这个方法对五十名志愿者在蹲坐时的关节曲展极限角度的平均值进行计算。这种方法能够对大批量的人体运动学数据进行高效、准确的处理和分析,提高了海量人体运动学统计分析的效率。

人体运动学 篇5

运动中人体震动对运动及健康的影响研究

人体在运动中,经常的反复的技术动作要求或非动作技术,导致人体与运动场地、器材、器械相互作用产生人体震动.当震动在一定方向和频率、幅度内达到一定强度时,会导致人体产生较严重的生理不良反应.某些运动项目的人体震动对视力的影响导致运动者的动作控制产生负面效应.这种运动中人体震动对运动及人体健康的`影响必须引起体育工作者和科研人员的重视.

作 者：栗涛 LI Tao 作者单位：怀化学院教育系,湖南,怀化,418008刊 名：北京体育大学学报 PKU CSSCI英文刊名：JOURNAL OF BEIJING SPORT UNIVERSITY年，卷(期)：200629(5)分类号：Q98关键词：人体健康 人体震动 不良反应 视力减弱 动作控制

人体运动学 篇6

关键词：遗传；竞技能力；发育；运动员选材

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2016）07-003-02

一、遗传与运动员选材

1、竞技能力的遗传及其规律

无论是身体形态、机能还是素质等，绝大多数都受多基因控制。竞技能力的遗传和变异有以下特征：

（1）相关性

现代遗传学认为：基因形状控制的多效性。促使基因和性状之间纵横相关，它们之间既能相互促进、又能相互制约。在选材工作中，只有对运动员竞技能力作出综合的评价，才能比较准确反映出各种遗传性状之间的相关性。

（2）阶段性

由于遗传有显性遗传和隐形遗传之分，遗传性状往往需要再生长发育的特定阶段上才表现出来。

2、运动能力的遗传度

人类各种性状的表现均是基因和遗传环境相互作用的结果，大多数性状（如生理机能、身体素质等）均不同程度地受到环境因素的干扰而发生变异。所以，为了评估遗传和环境对某一个特定性状所起作用的相对比重，就要计算这个性状的遗传度。遗传度是指某一个特定性状在总的变异中，有多大比例决定于遗传，有多大比例决定于环境因素，对于运动员选材有较高的指导作用。

二、竞技能力构成要素的选材特性

1、身体形态

身高是各项目选拔运动员的一个重要指标，受遗传因素影响较大，在选拔体能主导类项群时，身高是重要指标。

在运动实践中，还应当重视肢体长度，比如下肢长度H（髂嵴点）来反应下半身的总长度，下肢长A（髂前上棘点）来反应大腿摆动起来的最高点，如果A点与H点高度相等或越接近的话，那么下肢动作幅度越大；反之，如果A点明显低于H点，常会表现大腿与臀部在运动过程中不能协调摆动，且送髋动作比较困难，下肢运动幅度也会受到影响。

2、生理机能

生理机能是运动员体能形成的重要条件，也受遗传因素的影响。神经、循环、呼吸等系统机能水平的评价和预测也是选拔运动员中不可忽视的问题。

神经系统在生命活动中处于支配地位，其机能的强弱常常用大脑皮层细胞的强度、均衡性和灵活性来表示。强度是指皮层细胞的工作能力和这种能力所能达到的极限承受程度；均衡性是指皮层细胞兴奋和抑制过程对比是否平衡；灵活性是指神经过程转变难易程度或速度的快慢。神经系统对于形成良好的动作技能十分重要，也是选拔运动员必须考虑的重要特征。

循环系统会影响人体运动能力，同样也是运动员形成良好体能的基础。如最大心率、运动后心率恢复速度、血压、心输出量、心搏量等，是选材的重点。

呼吸系统的机能是完成人体与外界的气体交换，会直接影响有氧和无氧能力的增长，并最终影响运动能力。通常选用的指标有肺活量、最大吸氧量等。

3、身体素质：身体形态、生理机能是身体素质的物质基础，而身体素质是生理机能的外在表现。

力量素质与肌肉系统有密切的关系，是身体素质的基础。因此在选材中不必过分强调青少年运动员绝对肌力的大小。

速度素质的遗传度较高，主要与神经系统的反应性、灵敏性以及肌纤维类型等有关。有研究表明：儿童少年60米跑的步频不随年龄的增长而变化，因此，在选材中，要尽量选拔那些高步频的青少年从事竞速项目。

耐力素质反应人体长时间持续工作和抵抗疲劳的能力，与人体循环、呼吸、肌肉和神经系统等技能水平有密切的关系。

综上所述，在三大身体素质中，只有力量素质可以通过后天科学训练提高幅度较大，其次为耐力，最难改变的是速度，速度素质在青春期发育后，仅仅有5%左右的可能性能够在后天训练中得以提高。

4、技能

技能是指完成技术动作的方法，是运动员竞技能力水平的重要决定因素。影响运动技术的主要因素主要包括身体形态特征、中枢神经系统的控制与协调能力、感知觉能力等。从生理学角度分析，运动技术的形成是条件反射的建立和巩固，中枢神经对肌肉系统之间暂时性神经联系的建立对学习和完成技术动作至关重要，由此可见，人体解剖和生理特征对运动员完成技术动作十分重要，在选拔青少年运动员时，应该特别重视考察候选运动员的身体形态特征和生理机能。

5、心理

运动员的比赛成绩取决于其竞技表现，而竞技表现取决于运动员现实的竞技水平，即赛前的体能、技战术和心理状态；比如著名的“克拉克”现象，即优秀选手在大赛中发挥失常，运动员的心理状态与遗传有关系，因此心理选材必不可少。

三、运动员发育程度的鉴别

1、骨龄

骨龄是根据骨化中心出现的时间与数量，骨骺与骨干愈合的时间、程度来判断骨骺的发育程度，是目前鉴别发育程度最为准确的方法。

骨龄在运动员选材中主要用于发育类型的判定。分为早熟（骨龄大于实际年龄1岁以上者）、正常发育（骨龄与实际年龄的差值在±1之间者）和晚熟（骨龄小于实际年龄1岁以上者），三个不同发育类型的儿童少年在形态、机能、智力和心理方面都有各自生长发育和成熟规律。不同运动项目均对发育类型有不同的要求。

2、第二性征

青春期是儿童少年形态、机能、素质和心理活动发生突变的重要时期，其经历了生长水平的突增、性发育等重要阶段。其中性发育是青春其中最重要的特征之一，它的出现预示着少年机体内部激素水平发生明显的改变。

发育类型有9种，早发育（发育高潮持续时间缩短型、正常型、延长型），正常发育（发育高潮持续时间缩短型、正常型、延长型）和晚发育（发育高潮持续时间缩短型、正常型、延长型）。

基于视觉的人体运动捕捉技术研究 篇7

近年来, 运动捕捉技术在体育分析、虚拟现实、工业操作、游戏动画等领域被广泛应用, 成为运动分析和机器视觉领域的研究热点, 引起了专家学者的极大关注。人体运动捕捉技术主要应用于以下几个方面: 动画制作;体育训练、杂技训练和舞蹈训练;虚拟现实系统;互动式游戏设计;提供新的人机交互手段;机器人遥控等。

但现有的运动捕捉技术因其自身的一些特点和现实条件 (如捕捉设备价格昂贵) 等原因, 制约了该技术的进一步推广和应用。为了解决这一问题, 本文研究一种从视频中捕捉运动信息, 重现人体运动轨迹的方法, 希望能快速便捷获取人体运动数据。

人体运动捕捉由Eadweard Muybridge在1887年的著名实验中首次提出。1973年, 心理学家Johansson[1]做了著名的Moving Light Display实验检测生物运动的可视化感知。Johansson将小的、具有反射性的标记点固定在人体的关节点上, 并记下人体的运动。在展示了标记点的轨迹后, 让表演者辨别已知的运动。这些初步的探讨性实验开创了人类对运动捕捉技术研究的先河。

人体运动分析的挑战性和广泛的需求前景, 使欧、美、日等发达国家的大学与科研院所纷纷投入财力、人力开展研究。IEEE与一些国际期刊也将其作为专题研究内容, 并定期举办专题会议, 以便为该领域的科研人员提供更多交流机会。

目前国内哈尔滨工业大学、浙江大学、中国科学院计算技术研究所等单位开展了相关研究工作, 其尚属一个新兴研究领域。哈尔滨工业大学基于体育视频进行人体运动分析;浙江大学基于运动视频研究人体动画生成技术;中国科学院计算技术研究所开展了手势识别技术的研究。

1 视觉运动捕捉的原理和分类

运动捕捉技术是借助运动捕捉系统对运动物体的三维运动轨迹进行捕捉和数字解析的一种高新技术。运动捕捉系统是一种用于准确测量运动物体在三维空间运动状况的高技术设备, 它基于计算机图形学, 通过排布在空间中的多个视频捕捉设备将运动物体 (跟踪器) 的运动状况以图像的形式记录下来, 经计算机处理, 得到不同时间上, 不同物体 (跟踪器) 的空间坐标[2]。

现有的人体运动捕捉系统从原理上可分为:电磁式、机械式和光学式, 如图1所示。电磁式捕捉系统对捕捉场景中的金属物非常敏感, 演员表演复杂的运动比较困难, 运动数据采样率低, 难以满足快速的运动分析需求, 且这种设备非常昂贵;机械式运动捕捉依靠机械装置跟踪和测量运动轨迹, 机械结构对表演者的动作阻碍和限制很大, 使用不方便;光学运动捕捉系统的捕捉镜头价格昂贵, 虽然可捕捉实时运动, 但后期处理的工作量较大。

运动捕捉系统由传感器、信号捕捉、数据传输、数据处理等部分构成, 软、硬件配合负责跟踪与处理。

(a) 电磁式运动捕捉 (b) 机械运动捕捉 (c) 光学运动捕捉

2 人体运动跟踪方法

人体运动分析首先需要对人体进行跟踪, 即在连续的图像帧之间进行特征匹配 (形态、速度、位置等) , 以得到人体的运动数据。常用的数学方法有动态贝叶斯网络、卡尔曼滤波及粒子滤波等。按所跟踪的不同特征分类, 主要有模型跟踪方法、区域跟踪方法、活动轮廓线跟踪方法、特征跟踪方法等。

在模型跟踪法[3]中, 线图模型、二维模型和三维模型是传统的3种人体表达方法;区域跟踪方法[4]分整体跟踪和部分跟踪;活动轮廓线跟踪方法是利用封闭的曲线轮廓来表示运动体, 随运动体的移动该轮廓线实现自动更新, 最新的轮廓线跟踪算法是在 (x, y, t) 空间构造一个曲面, 设置水平初始曲线并构造该曲线的能量函数, 包围运动体区域, 该能量函数依运动物体区最小化使曲线逼近运动物体区, 完成对运动物体的跟踪;特征跟踪法[5]包括特征提取和匹配, 从图像中提取人体特征, 再在序列图像间匹配这些特征, 实现跟踪。

3 视觉运动捕捉技术难点

虽然很多研究者都在进行视频运动分析的研究, 但从最新的研究成果来看, 各种客观因素使从视频中直接获取人体运动数据仍然面临着诸多困难, 其中主要的困难是来自于人体自身及其运动的复杂性和摄像机成像过程中固有的信息丢失。

研究中面临的主要困难包括:1) 人体的非刚性结构和非刚体运动;2) 人体的高维表示, 在跟踪和重建人体运动时, 应该如何表示人体, 即人体模型的建立问题;3) 在视频中, 人体可能被周围物体遮挡或自身部分遮挡, 造成部分人体信息的缺失, 从而影响到准确定位和跟踪;4) 从3D到2D投影造成的深度歧义, 3D物体投影到2D图像会丢失深度信息, 尤其是从单个摄像机拍摄的视频推导人体的三维信息, 这种问题的研究是逆向问题, 研究人员不得不通过各种办法来简化问题或采取不同的先验知识来帮助解决问题。

4 视觉捕捉系统设计

本文选择适合跟踪的杆状人体骨架模型和便于进行视觉处理的HSI色彩模型, 把人体看成是由不同关节点连接而成的刚体集合, 一个刚体以一条线段来描述, 这样运动就简化为骨架运动。人体模型共包含18个人体关节点, 本文称它们为特征点, 如图2所示。

特征点之间的线段代表刚体, 因此它们在任何时刻都不会形变, 而且各个线段 (即人体骨架) 之间的长短比例关系作为先验知识可以从解剖学中获得。

RGB是一种广泛采用的模型, 易于硬件实现。但同一种颜色在强弱不同的光照下RGB值相差较大, 而在利用颜色特征进行跟踪时, 常常只需要颜色信息, 希望去掉亮度的干扰, 所以本文采用HSI模型, H表示色调, S表示饱和度, I表示亮度。

本文采用Kalman滤波与Camshift相结合的跟踪算法, 场景中的目标在每一帧图像中的位置构成了目标运动的轨迹, Kalman滤波根据以往的目标位置信息预测本帧图像中目标的可能位置, 然后运用Camshift算法就可以在这个位置的邻域内找到目标的真实位置。

进行运动捕捉首先通过一个或多个摄像机获取视频数据流, 利用二维跟踪技术计算出关节点的二维运动序列, 之后通过摄像机标定及三维重建完成运动捕捉。运动捕捉系统过程图如图3所示, 系统设计结构图如图4所示。

视觉捕捉系统包括视频采集、跟踪、重建和显示4个模块。

1) 视频采集:用普通摄像头拍摄人体运动视频, 在人体关节点处用不同的色块标记 (色块是与背景色不同的任意三种颜色的物体) , 对拍摄的背景无要求。

2) 跟踪模块:采用基于模型和特征同时结合预测机制减少遮挡影响, 即基于Kalman预测与Camshift相结合, 并根据色块颜色信息跟踪。提取各帧色块中心的图像坐标, 即生成色块 (即关节点) 的运动序列。

3) 重建模块:完成2D坐标向3D坐标的映射。先进行摄像机标定, 再利用人体生理约束和摄像机成像原理将二维数据映射到三维空间上。

4) 显示模块:在OpenGL中显示关节点的三维坐标, 实现人体运动的再现。

为了验证本文方法的效果, 采用普通摄像头拍摄了一段手臂运动视频做实验。系统对视频进行分析, 在OpenGL中恢复出手臂的三维坐标, 在200多帧的跟踪中, 在大部分情况下得到了良好的实验结果, 标定的平均误差在一个像素以内, 利用重建后得到的三维坐标可以正确地恢复出人体手臂的运动状态。

5 小结

基于视觉的人体运动捕捉技术, 在跟踪与捕捉的精确度、快速性及可靠性方面具有很大的挑战性和重要的意义。本文介绍了运动捕捉技术研究进展、分类和常用的几种基于视觉的人体运动跟踪方法, 提出利用普通的摄像头拍摄人体运动视频, 通过标记关节点进行运动捕捉的流程和框架, 并采用基于Camshift和Kalman滤波的自动跟踪算法。实验结果验证了系统的有效性, 改变了传统运动捕捉的方式, 在捕捉效果达到要求的条件下, 将使得捕捉的过程更方便。由于单目视频捕捉技术本身的缺陷和不完善性, 本系统还需要在系统自动化标注、提高跟踪鲁棒性等方面进行深入研究和实践。

参考文献

[1]G Johansson.Visual motion perception[J].Scientific American, 1975 (14) :76-78.

[2]王士华, 赵伟峰.MOTION CAPTURE运动捕捉高级教程[M].北京:北京希望电子出版社, 2002:112.

[3]I A Karaulova, P M Hall.A hierarchical model of dynamics for tracking people with a single video camera[J].Ln:Proc British Machine Vision Conference, Bristol, UK, 2000:352-361.

[4]Stephen J McKenna.Tracking groups of people[J].Computer Vision and Image Under-stangding, 2000, 80 (1) :42-56.

人体运动学 篇8

1. 运动人体科学实验考试的现状

1.1 实验教学考试缺失

有些院校实验课不独立考试, 不占学分, 实验课考核仅以实验报告为准, 而实验成绩在最终的考试成绩中所占比例很低, 甚至没有, 仅看卷面成绩, 致使不少学生将完成实验报告作为上实验课的目的, 忽视了实验教学的真正意义。

1.2 考试内容单一

由于对实验教学大多依附于理论教学而存在, 对于大多数学校来讲, 实验考试内容只是理论课的补充, 有的甚至是基本知识的复述和再现, 重复理论课的考核内容。这样的考核只是记忆型知识的积累, 学生只要能顺利背出来, 就能得高分, 与素质教育人才培养目标的要求相去甚远。实验教学失去了它所具有的将知识转化为能力的功能, 既没有提高学生的实际操作能力和动手能力, 又没有培养学生创新能力和科研能力。

1.3 缺乏考核标准

运动人体科学实验教学没有建立完善的实验教学综合测试指标体系和衡量标准及方法。实验考核指标及其标准具有随意性, 在不同的教师之间, 考核的方法和标准可能不相同, 这种混乱、不统一、不具有科学性的考核方法不能做到全面地统筹安排, 导致考试缺乏全面性、公平性、合理性及科学性, 运动人体科学实验教学的考核结果不能将实验教学的真实效果和真实的水平表现出来。

1.4 成绩评定不规范

有些院校评定实验成绩时是根据学生在实验过程中的态度、技能、实验报告、劳动卫生和设备维护情况等进行的, 不考查学生的运用知识的能力, 也不考查学生的创新能力和动手能力, 这样培养出来的学生一般只会教条不会分析问题, 只知道理论知识不会实际操作, 出现了很多动手动脑能力差的高分低能学生, 这与培养创新型、综合型人才的初衷是相悖的。

1.5 考核体系不完善

实验考核体系和实验教学质量监控体系不完善, 操作性、科学性不够, 实验教学缺乏完整的行之有效的考核办法, 对实验指导教师与学生的激励和约束功能都不足, 不能反映学生的操作动手能力, 更难以反映学生的综合思维能力、创新创造能力和团队合作精神。

2. 建立实验考试与成绩评价体系的必要性

我国高校的实验室大多是沿袭20世纪50年代的苏联模式, 按课程设置依附于教研室。实验都是和课程配套设置, 实验课一直都是作为理论课的补充。实验课的成绩没有一个独立的评价体系, 只是在理论课考试中包含一些实验内容, 因此学生对实验课不重视。相当多的学生做实验只是为了应付了事。在长期的实验教学中, 我们发现很多学生实验预习报告照抄书本, 做实验时看别人的, 实验结束后实验报告抄同学的。自己动手做实验的学生大部份只是“照方抓药”, 按部就班地照老师说的做, 知其然而不知其所以然。因此, 传统的实验教学方法不利于培养学生的实验能力和创新精神, 必须建立一个科学的实验考试与成绩评价体系, 加大平时成绩的比例, 促使学生重视每次实验, 激发学生做实验的兴趣, 提高学生做实验的主动性和积极性, 强化实验教学效果。[3]

2.1 改革考试模式可以促进教学模式和教学方法的改进

实验教学的目的是通过实验加深学生对理论知识的理解和运用, 学会分析问题, 学会把知识应用于运动实践。在传统的实验教学过程中, 实验项目和内容以验证性实验占大多数。随着教学改革的进行, 实验项目增大了综合性、设计性实验项目类别的比例, 为了适应实验教学改革, 其实验考试应当同步增加综合性、设计性实验的成分。传统的考试方式不利于学生学习主动性的发挥, 也不利于学生很好地掌握和应用知识。如果在考试过程中体现出与运动实践相结合的理念, 真正考核学生的分析问题、解决问题的能力, 加入综合能力和设计能力、创新能力内容的考核。学生就会主动把所学的知识运用到运动实践中, 实验教师在授课过程中更注重其与运动实践相结合方面知识的传授。这有利于促进实验教师教学模式和教学方法的改进, 增强实验效果。因此, 实验考试不仅可以评价学生对实验基本理论和实验操作技能掌握的程度, 反映学生的学习态度、分析问题和解决问题的能力, 还可以增强实验教学效果, 提高教学质量。[4]

2.2 改革考试模式可以提高学生的学习积极性和创新能力

体育院系学生专业成绩较好而文化基础较差, 所以要求直观、形象、生动, 并充分与运动实践相结合地进行实验教学。我们有时会将实验课延伸到运动场所, 营造自主、直观学习的良好环境, 重视培养学生综合运用知识的能力。这样不仅调动了学生的学习积极性、主动性和学习热情, 而且培养了学生的创新能力。通过综合设计性及研究探索性实验的训练, 学生在独立工作能力、知识运用能力、实验设计能力、科研能力、创新意识能力等方面都得到了极大的提高, 有效地培养了查阅文献、实验设计、数据统计、论文写作等方面的科学素质。

3. 运动人体科学实验考试改革策略及建议

3.1 增加实验考试在课程考核中的权重

增加实验考试在课程考核中的权重, 各院校的处理方法不尽相同。由于部分学校实验考试缺失, 建议将学生的实验成绩按照一定的百分比计算在理论课的总成绩中, 各校可根据自身的办学特点合理设计权重。[5]据了解, 有部分学校实验考试占课程总成绩的30%, 如此大的权重, 必然呈现出教师对待实验教学思想上的重视, 学生学习主动性的提高。有的学校甚至严格规定实验考试不及格者, 不允许参加本学科的理论考试。有的学校进一步深化实验教学改革, 单独设立实验课程, 不隶属于任何一门理论课, 并单独排列实验教学成绩, 从根本上改变了高等教育中重理论轻实践的现状, 充分调动了学生上实验课的积极性。

3.2 合理安排实验教学与实验考试内容

3.2.1 合理安排实验教学内容

合理安排实验教学, 应从实验课教学目标、教学内容、教学手段、教学方法等各个方面重新设计。针对运动人体科学各学科之间的关系, 对实验教学内容进行优化、重组, 精选实验教学内容, 整合分属于不同学科的实验教学内容, 减少单纯的验证实验, 增加按系统、按方法有机组合的综合性实验、设计性实验及研究性实验内容。将教学内容按照难易程度, 由简到繁依次合理安排, 即基本理论→基础实验→综合性实验→设计性实验。[6]使学生在一系列的实验活动中掌握基本的实验方法和技能, 并逐步提高动手能力和综合运用知识的能力, 培养分析问题和解决问题的能力, 增强创新意识, 激发对实验课学习的兴趣和信心。

3.2.2 加强预习报告的考核

每次实验前的预习至关重要, 主要考核学生的设计能力和查阅资料能力。学生在实验前一周将预习报告提交给指导教师评阅考核, 并预约实验。指导教师根据预习报告的完成情况决定是否同意学生进入实验室进行实验。未同意进行实验的学生要进一步完善预习报告直到达到要求, 并补做实验。每次实验要求学生提前15分钟进实验室, 根据预习报告进行实验仪器的准备和清点工作, 保障实验的顺利进行。

3.2.3 增加综合性、设计性实验的考核

实验考试增加了对综合性、创新性实验的考试成分, 主要考查其独立工作、分析解决问题能力、科研思维能力及创新能力, 这样使考试由传统的对知识点的考核向新的对知识的掌握、运用和综合能力的考核转变。

3.2.4 拓宽考试渠道

为了改变仅靠实验课培养操作能力、分析解决问题能力的教学缺陷, 还可以开辟第二课堂。教师出一批拔高的实验题目, 或是实验课题中扩展的项目, 广泛征集最佳方案, 将实验场地延伸至实验室外, 密切地和运动实践相结合。还可以组织以学生为主体的问题讨论和经验交流, 把一些较有新意的问题集中起来进行讨论。具体做法如下:在学生完成设计后, 将其组织起来进行答辩。通常在一学期基本实验做完后进行, 这样对学生的吸引力极大。我们对有创新的同学给予较明显的成绩奖励。[7]

3.2.5 更新实验考试手段

随着多媒体技术的发展和应用, 在教学各环节已广泛使用多媒体技术, 针对考试这一环节的研究和应用已经展开。[8]利用多媒体进行考试, 进行计算机模拟实验、仿真和网络技术开发实验平台, 放映显微结构图片及各器官图片, 用电脑动画模拟体育动作等, 加强新技术在实验中的应用, 使实验成为可以激发学生理论联系实际的结合点, 为学生思维能力培养和发展提供条件。[9]

3.3 构建合理实验教学考核评估体系

实验教学在高等教学中起着举足轻重的作用, 它是培养创新型人才的关键。在实验教学的各个阶段实现规范化的量化管理, 在具体实施过程中, 使量化的内容和考核的措施逐步达到完善、更趋合理, 将考试评价变为更准确、公正、合理的过程, 具体分为实验前预习、实验过程的表现、实验分析的深度、实验设计创新能力等方面。采用合理、科学的考试方法, 全面把握实验教学的目的和教学内容, 重点培养学生的专业水平和创新思维能力, 为评估学生自我素质和学校教学水平提供客观的参考。实验考核评价体系的逐步完善能够更加全面地反映学生对本门课程的掌握程度, 并且加强学生信息反馈制度, 有利于使课程改革更具针对性。

4. 小结

通过对运动人体科学实验考试的改革, 将进一步推动教学改革的进行, 激励学生树立开拓创新精神, 提高实验能力和创造能力, 锻炼学生的意志, 全面提高学生的综合素质, 提高实验教学质量。

摘要：本文分析了运动人体科学实验课程考试的现状, 发现其存在实验考试缺失、考试内容单一、缺乏考核标准、成绩评定不规范、考核体系不完善等问题, 结合目前教学改革形势, 提出改革考试的对策:增加实验考试在课程考核中的权重、合理安排实验教学与实验考试内容、构建合理的实验教学考核评估体系, 希望通过对实验考试的全面改革, 促进教学模式和教学方法的改进, 提高学生的创新能力和学习主动性。

关键词：运动人体科学,实验考试,现状,改革策略

参考文献

[1]谢奇.运动人体科学实验教学的现状与对策研究[J].陕西教育.高教, 2013, 4:41.

[1]周学兰, 张新定, 吴华.高师体育院系运动人体科学实验教学改革与思考[J].中国现代教育装备, 2012, 141 (5) :75-77.

[3]蔡丽玲, 葛志刚.建立实验成绩评定体系提高实验教学质量[J].嘉兴学院学报, 2002, 14 (6) :62-64.

[4]宋卫红, 张劲松, 邹秋英.运动解剖学实验考核模式改革探讨[J].内江科技, 2011, 11:80-81.

[5]赵彩霞.体育院校实验教学的现状与对策研究[J].菏泽学院学报, 2010, 32 (2) :139-142.

[6]姜涛, 黄海, 高新友, 马艳.运动人体科学实验教学改革与思考[J].西安体育学院学报, 2008, 25 (2) :116-119.

[7]张双德.改革电子实验考试方法推进电子实验教学改革[J].电气电子教学学报, 2001, 23 (5) :106-107.

[8]程志清, 孙国生.关于改革运动解剖学成绩评定方法的研究[J].沈阳体育学院学报, 2002, 1:66.

人体运动学 篇9

运动目标的追踪在计算机视觉领域有着非常重要的应用。其中,人体骨架的追踪提取技术更是在医疗,游戏,电影等方面有着非常重要的应用。颜色直方图是一种较好的描述目标信息的方式,因其对目标的平移,旋转和尺度变化具有不变性以及对遮挡的不敏感性,基于颜色直方图的目标跟踪方法引起了许多研究者的关注。Mean Shift算法是Fukanaga等人[1]提出的一种非参数密度梯度估计算法。Comaniciu等人[2]提出了一种加权直方图建模目标的颜色概率分布,然后通过bhattacharrya距离来度量颜色模型之间的相似度,距离极小化的过程就是搜索目标位置的过程。由于Mean shift算法在数学上已被证明是收敛的[3],所以通常经过较少的迭代次数就可以收敛到真实的位置。这样,Mean Shift算法运算速度较快,适合实时地进行目标追踪。不过原始Mean Shift算法没有结合空间信息,因此会出现跟踪不稳定的情况,Yang[4],Collins[5]等人提出多种方法进行改进。

针对Mean Shift算法的一些缺点进行改进,提出一种新的方法进行运动人体骨架的重构。首先,在初始帧将待跟踪的部分肢体的进行标识,然后利用人体的肤色模型和运动信息对Mean Shift算法进行改进,并最终进行准确的跟踪和骨架的重构。

1 经典Mean Shift算法

Mean Shift算法是一种半自动的跟踪方法,在初始帧需要手工确定搜索区域来选择待跟踪的对象。计算搜索区域内加权核函数的直方图,以此作为待跟踪目标的目标模型。然后在后续帧中用同样的方法计算搜索区域的直方图,采用Bhattacharyya系数作为相似度量的标准,以两个模型相似度最大为原则,使搜索区域沿着密度增加最大的方向移动,并最终收敛到真实的位置。

1.1 初始帧的模型

首先,将RGB颜色空间以一定的间隔(取bin=16)分为多个特征值。在初始帧中,以x0为中心的搜索区域中,第u个特征值的概率为

其中xi为第i个像素的坐标;n为窗内像素个数;k(‖x‖)为核函数;h为窗口宽度的一半,δ为Kronecker delta函数;b为将像素点映射到特征bin的函数,C为归一化常量。

1.2 当前帧模型

当前帧模型计算方式与初始帧方法类似,如第u个特征值的概率为

y0为窗口中心坐标,Ch为归一化常量。

1.3 相似性度量

相似度度量定义为d(y)=槡1-ρ[p(y),q],其中ρ[p(y),q]为Bhattacharyya系数,如果要d(y)最小,就是让Bhattacharyya系数最大化。通过Taylor展开,并忽略极小项,可得如下线性近似公式,

其中:式中第一部分为常量,要使距离最小相当于使第二部分最大即可。所以可以得出Mean Shift迭代公式采用Epanechniko核函数,迭代次数最大值设为10。

2 改进的Mean Shift算法

2.1 利用边缘信息

颜色直方图是图像的重要特征,但是它完全丢弃了颜色的空间分布,所以可以利用空间的信息加强对图像特征的描述,图像的边缘就是图像很重要的信息,所以首先采用canny算法将属于边缘的点提取出来,然后将边缘的点映射到高一维的空间,因此每一个颜色特征空间的特征值u为(e,r,g,b),其中e的取值为0,1,当像素属于边缘点时,取值1;否则,取值0。

通过上面对图像特征空间的扩展,图像的特征空间包含了更多的信息,因此目标跟踪的也会更加准确。

2.2 模板更新

由于光照等原因,跟踪目标的颜色直方图可能发生缓慢的变化,此时如果仍然使用初始帧确定的特征模板,可能会因为候选目标的变化而造成跟踪失效。因此有必要在当前跟踪的模板和目标模板相似度十分高时,进行目标模板的更新。

仍以Bhattacharyya系数ρ[p(y),q]来度量模板的相似程度,可认为当相似度达到90%时,则进行目标特征模板的更新。

2.3 利用肤色模型

在YUV色彩空间的肤色模型中,Y代表亮度,U和V是相互正交的彩色分量,表示色差。RGB与YUV之间的转换关系如下:

其中,色度信号(即U和V之和)是一个二维矢量,称之为色度信号矢量。每种颜色对应一个色度信号矢量,它的饱和度由模表示,色调有相位角θ=tan-1|U/V|来表示。

利用文献[6]的结果,认为人脸模型的色调范围是105°到150°之间,当像素点满足上述条件,则可认为是肤色点,并映射到目标模板空间的高维中。

3 人体骨架重构

3.1 初始帧的处理

在初始帧中,首先需要圈出部分肢体的位置(头,左手,右手,左脚,右脚),这部分的处理对于人体骨架提取是非常重要的,直接影响到运动跟踪的效果。这种方法对初始帧要求比较严格,必须人体是正对摄像机,并且待标记的运动区域都没有遮挡,否则会由于初始跟踪模板建立不完全,而造成后续跟踪失败。

3.2 后续帧的处理

在初始帧的处理之后,已经得到了5个运动区域分别对应头部,手部和脚部。然后运用Mean Shift算法在后续帧中进行运动区域的跟踪,每个运动区域设定一定阈值,如果当前帧中预测的区域中心距人体中心(各个区域中心的加权平均值)距离大于一定的阈值时,则用运动信息进行对运动区域的预测。

3.3 骨架重构结果

选取的视频分辨率为320×240,帧率为24 fps。实验平台为visual studio 2008,CPU为双核2.4 GHz,内存为2 GB。视频处理效果如图1,处理速度为每秒24帧。从骨架重构结果来看,方法效果实时、稳定,对运动人体骨架重构的效果较好。

4 结论

提出一种基于Mean Shift的运动人体骨架重构方法。首先,手动地圈出待跟踪的部分肢体作为Mean Shift跟踪模板。然后通过结合边缘信息和肤色模型改进Mean Shift来精确的对各个运动部分进行跟踪。最后,结合运动信息对人体的骨架进行重构。

由于方法是一种半自动跟踪提取算法,所以对初始帧的要求非常高。对于目标被遮挡,运动速度过快的目标跟踪效果也不是很好,而且重构的骨架模型十分简陋。因此,如何更有效地自动跟踪目标,以及建立更加精确的人体骨架结构是下一步需要研究的方向。

参考文献

[1] Fukanaga K.Hostetler the estimation of the gradient of a density func-tion,with applications in pattern recognition.IEEE Trans on Informa-tion Theory,1975;21(1):32—40

[2] Comaniciu D,Ramesh V,Meer P.Real-time tracking of non—rigidobjects using Mean-Shift.Proc of IEEE International Conference OnComputer Vision and Pattern Recognition,2000:142—149

[3] Comaniciu D,Ramesh V,Meer P.Kernel-base object tracking.IEEETrans on Pattern Analysis and Machine Intelligence,2003;25(5):564—577

[4] Yang Changjiang,Duraiswami R,Davis L.Efficient Mean-Shift track-ing via a new similarity measure.IEEE Computer Society Conferenceon Computer Vision and Pattern Recognition,2005;1:176—183

[5] Collins R T.Mean-shift blob tracking through scale space,IEEE Com-puter Society Conference on Computer Vision and Pattern Recogni-tion,2003;2:234—240

人体运动学 篇10

人体运动姿态分析引起了动作捕捉技术领域中越来越多学者的关注, 成为研究的热点, 其应用涵盖了教育教学、医学研究、动画制作、智能监控和虚拟现实等领域。目前, 学者们在人体运动姿态方面的研究主要包括对人体上肢[1]、下肢[2]的运动分析 (步态分析) , 还有人体表情[3]的运动分析等, 并将其实验结果应用于医学、教学和动画制作当中。

本文利用惯性动作捕捉设备3D Suit获取数据, 利用最小二乘法, 从运动学和时空学角度对人体运动姿态进行分析, 得出人体运动姿态曲线参数, 从而为后期的人体运动姿态模拟分析系统、编辑人体运动姿态提供依据。

1 人体运动姿态特征参数

人体运动姿态参数[4]主要包括运动学参数、时空参数、动力学参数和人体测量学参数。通过对这些参数进行分析以达到对人体运动姿态的分析。本文主要从运动学参数和时空学参数两方面对人体运动姿态进行分析。

1.1 运动学参数

运动学[5]是通过描述和研究物体的位置随时间变化的规律的一门学科。运动学分为正向运动学 (Forward Kinematics, 简称FK) 和逆向运动学 (Inverse Kinematics, 简称IK) 。

1.1.1 正向运动学 (Forward Kinematics)

正向运动学使用的是自上而下的方法, 通过给定父对象的位置、旋转角度、位移和速度等相关参数, 计算出子对象的位置和相关信息。例如, 根据肘关节的旋转角度和平移量, 利用正向运动学原理, 腕关节的旋转角度和平移量等信息就可以计算出来。

1.1.2 逆向运动学 (Inverse Kinematics)

逆向运动学通过子节点或叶子节点的旋转角度和位移量信息来计算父节点的相关参数, 在求解的过程中, 根据人体运动规律, 逐步求出中间节点的相关信息, 进而得出所需父节点的相关信息。

1.2 时空参数

时空参数[6]是指物体运动时的时间和距离参数, 通过时空参数的变化能够监测人体运动姿态变化的异常。时空参数主要包括: (1) 步频:每分钟行走的步数。 (2) 步行速度:每秒行走的距离。 (3) 步长:行走时左右脚跟或脚尖先后着地时两点间的纵向距离。 (4) 跨步长:指同一侧脚跟前后连续两次着地点间的纵向直线距离。 (5) 步宽:指左右两脚间的横向距离。 (6) 足偏角:指贯穿过一侧脚底的中心线与前进方向所成的夹角。

根据这些时空参数之间的定义, 绘出人体运动时的时空关系如图一所示。

2 数据分析

人体运动姿态参数处理的过程就是从.bvh文件中提取各关节点的偏移量和旋转角度信息, 从时空学和运动学角度, 利用最小二乘法拟合曲线, 分析人体的运动姿态, 得出人体运动参数, 进而得到人体运动规律。

2.1 数据提取

通过惯性动作捕捉设备3D Suit获取到的数据, 是以.bvh格式进行存储, 而.bvh格式文件数据是按树形结构形式存储, 所以人体运动姿态的分析转换为对.bvh关节数据的分析。因此, 在对人体运动姿态进行分析前需提取所需的人体关节数据, 即人体运动姿态参数数据提取的思路为:首先, 从.bvh文件中分别提取人体四肢关节点数据, 根据自己的需要选择合理的保存方式。本实验将捕捉的人体运动姿态数据以全局形式, 即各关节相对于根节点的信息形式进行保存;再分别取人体运动过程中坐标位置信息及旋转角度信息, 利用Matlab绘出人体四肢关节点离散数据的运动轨迹、线速度曲线、线加速度曲线、角速度曲线、角加速度曲线;利用最小二乘法分别拟合曲线以重现人体四肢关节点的连续运动轨迹;最后, 通过数学方法来计算, 即通过对多项式的连续运动轨迹进行求导获得人体运动姿态参数。该人体运动姿态参数提取流程图如图二所示。

2.2 曲线拟合

.bvh文件数据主要是关于人体关节旋转角度和偏移量信息的一个文件, 通过提取关节数据对人体运动姿态进行分析, 从人体运动姿态时空学和运动学参数对人体运动姿态进行分析。动作捕捉设备3D SUIT获取人体各关节点数据是一系列离散的变化数据, 并不能良好地描述人体各关节的运动变化规律, 因此, 需用数学方法对人体运动姿态进行描述。本文主要采用最小二乘法来实现数据的分析。

2.2.1 最小二乘法

对给定数据 (xi, yi) (i=0, 1, …, m) , 在取定的函数类φ中, 求p (x) ∈φ, 使误差ei=p (xi) -yi (i=0, 1, …, m) 的平方和最小, 即:

从几何意义上讲, 就是寻求与给定点 (xi, yi) (i=0, 1, …, m) 的距离平方和为最小的曲线y=p (x) 。

函数p (x) 称为拟合函数或最小二乘解, 求拟合函数p (x) 的方法称为曲线拟合的最小二乘法。如图三所示。

2.2.2 曲线拟合

通过.bvh文件获得一系列离散数据 (xi, yi, zi) , 这些离散的数据随时间的变化而变化。一般情况下, 需要求得这些数据点与时间的一个近似关系, 我们采用曲线拟合的方法来实现。

假设已经知道f (x) 的具体形式, 知道在一些节点x0, x1, x2, …, xm处对应的函数值f (x0) , f (x1) , …, f (xm) , 进而知道了f (x) 对应曲线的大致趋势。假设函数系φ0 (x) , φ1 (x) , …φn (x) 所产生的空间φ=span{φ0 (x) , φ1 (x) , …φn (x) }中的函数曲线较适合f (x) , 现期望从φ中找一个最适合的f (x) 的函数s (x) =a0φ0 (x) +a1φ1 (x) +…anφn (x) 。所谓最适合就是曲线的δi=s (ti) -f (ti) (i=1, 2, 3, …, n) 在每一点Xi都很小, 采用“偏差的平方和为最小”的原则选择f (x) 的近似函数s (x) 。

根据上述运动轨迹曲线拟合的思路, 绘制曲线拟合的流程图如图四所示。

2.3 实验结果

.bvh数据是一些离散点数据, 使用Matlab工具绘制三维点后, 利用曲线拟合的方法重现人体各关节点的运动轨迹, 并用函数表示, 找出各关节不同运动姿态的连续运动变化规律。从保存的人体动画文件中提取所需关节的运动数据, 一个关节的.bvh格式文件如下:

提取出来的数据包括各关节相对于父节点偏移量数据及相对于父节点的旋转角度数据, 通过求导运算, 计算人体运动的线加速度和角加速度, 从而提取出人体的运动姿态参数。本实验人体运动姿态参数主要采取的是人体四肢运动数据, 将其分为上半身运动和下半身运动两部分。上半身关节点主要包括左右腕关节、左右肘关节、左右肩关节六个关节点的坐标位置数据信息, 对于上半身的运动从运动学参数进行分析, 以肘关节为例。下半身运动从时空参数以踝关节为例进行分析。

2.3.1 肘关节运动轨迹分析

(1) 每一关节点数据用X、Y、Z轴三个方向上的偏移量和旋转角度表示, .bvh文件数据可以保存为全局数据和局部数据2种形式, 全局数据是相对于初始位置的变化量, 而局部数据则是相对于父节点的信息。因此, 在将数据保存为局部数据信息时发现其偏移量并没有变化。全局数据的偏移量和旋转角度数据信息随着人体运动姿态的变化而变化, 包括的主要内容为Xposition、Yposition、Zposition、Zrotation、Xrotation、Yrotation。本实验采取将数据保存为全局数据信息形式。

本实验获取的数据是从一个23岁男性学生, 无病史, 在室内正常行走的一段数据进行分析, 从运动学上分析人体肘关节的运动。

惯性动作捕捉3D Suit获取的数据采样频率为0.0333333, 旋转角度和位置信息是通过动作捕捉设备直接获取得到, 其是跟随时间的变化而变化, 加速度和角加速度是对偏移量和旋转角度变化曲线的求导获得。

人体肘关节运动轨迹如图五所示。

对获取的数据进行求导运算, 绘制曲线如图六所示。6个曲线图分别表示的是x、y、z线加速度和x、y、z角加速度。

从肘关节旋转角度在X、Y、Z三个方向上的分量来看, 他们的运动是周期性的。从肘关节的运动轨迹来看, 它的曲线规律并不明显, 但从中可以看出, 肘关节做的是曲线运动, 而且在做运动过程中, 还存在一些不流畅。

(2) 肘关节最小二乘拟合结果

本实验将人体运动姿态参数设置为多项式:

设定n为10, 通过Matalb绘制曲线如图七所示, 计算得出系数结果如表一所示。

2.3.2 踝关节运动轨迹分析

人体下肢的分析在运动学上的分析和人体上肢的分析是一致的, 因此, 对于下肢的分析选取踝关节, 从时空学上对惯性动作捕捉获取的数据进行分析。人体时空学参数主要有:步速、步频、步长、步宽、跨步长和足偏角等。从保存的动画文件.fbx分别获取leftfoot和rightfoot关节数据, 以.bvh文件形式保存。 (1) 步频:计算1秒内yposition与起始位置相同的次数。 (2) 步速:计算在yposition与起始位置相同的情况下, 计算xposition相差的距离dx, 利用距离除以时间就是行走的速度。 (3) 步长:在yposition与起始位置相同的情况下, 计算xposition相差的距离dx。 (4) 步宽:在yposition与起始位置相同的情况下, 计算zposition相差的距离dz。通过Matlab绘制出曲线, 这样更直观地计算出时空参数。如图八所示。

从图八中可以看出, 人体的运动是周期性运动, 横坐标代表采取数据的帧数, 将每一帧的数据分离出xpostion, yposition, zposition., 计算出时空参数, 左脚的dx=28.6359, dy=20.8046, dz=47.8499, 右脚的dx=35.2851, dy=19.2189, dz=35.3078。图八表明, 人体进行的是周期性运动, 刚开始的数据为直线, 表明物体开始处于静止状态。将这些数据与人体正常范围进行对比, 可以判断此人的步态是否需要调整。综合考虑人体的时空参数, 此人的运动正常。

3 结论与展望

人体运动姿态分析是人体运动姿态模拟的前期工作, 只有人体运动姿态分析得到了较好的成果, 模拟出来的动画才够逼真。惯性运动捕捉设备获取数据应用到人体运动姿态分析中具有效率高、操作简便等特点, 因而人体运动姿态分析和模拟等领域获得了广泛的应用。本论文介绍了人体运动姿态常用的特征参数, 从.bvh文件中提取了人体的相关数据信息, 根据最小二乘法理论, 利用Matlab仿真了人体的运动姿态曲线, 计算了人体关键节点的线速度、加速度、角速度和角加速度, 并利用Matlab绘制出了线速度、线加速度、角速度和角加速度的曲线轨迹图, 从运动学参数和时空参数分析人体运动姿态。在此研究基础上, 可以对采用其他的函数来拟合人体曲线, 如指数曲线, 提高人体运动曲线拟合的精度。这也将是作者在今后要进一步研究的内容。

摘要：人体运动姿态编辑的自由性是以人体运动规律为依据, 利用最小二乘法数学理论对获取到的动画数据.bvh格式文件, 从运动学和时空学两方面进行分析, 通过拟合人体运动曲线, 得到人体运动规律参数。实验证明, 该方法可以精确地分析人体的三维运动姿态, 并可将其结果应用于医学研究、视频监控和体育教学研究等领域。

关键词：惯性动作捕捉,运动学参数,时空学参数,最小二乘法,曲线拟合,人体运动姿态分析

参考文献

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[7]徐跃良.数值分析[M].成都:西南交通大学出版社, 2005.

人体运动出版社衍生产品开发述评 篇11

关键词：HumanKinetics；商业模式；开发；

随着信息技术的发展、移动终端的普及，全球的出版社都在寻找能够应对电子阅读冲击的良方。人体运动出版社作为目前世界最大的体育出版社，积极顺应时代需求，在巩固和扩大体育出版印刷等传统主业的同时，在体育远程教育、开放教育和职业培训等领域也进行了大胆的“跨界”探索。笔者通过对其专业资源和衍生产品开发状况进行梳理和评述，以期对我国专业出版社的品牌化、数字化、市场化和国际化生存提供借鉴。

一、人体运动出版社概述

总部设在美国伊利诺斯州香槟城的人体运动出版社，成立于1974年，是全球最大的体育书刊出版公司。人体运动出版社创始人和社长雷纳·马滕斯（RainerMartens）是伊利诺斯大学的人体运动学教授，国际知名的运动心理学家，多年从事体育科学研究，曾执教过青少年、中学和大学运动队，还是美国最大的教练教育计划——美国运动教育计划（AmericanSportEducationProgram）发起人，美国人体运动和体育教育学会（AmericanAcademyofKinesiologyandPhysicalEducation）前主席。

20世纪70年代，雷纳·马滕斯在出席北美的一次体育学术会议后，想要出版会议论文，没想到竟然找不到感兴趣的出版商。他认为这是一个商机，于是就和他的妻子在1974年注册成立了公司，并在当年出版了他们的第一本书。之后，他根据市场需要，不断拓展与体育专业相关和与运动健康相关的业务范围，并成功兼并另一家体育类出版社。1990年时人体运动出版社营业收入为600万美元，2000年已经超过2000万美元。人体运动出版社现已在美国本土之外的加拿大、欧洲、澳大利亚、新西兰等地设立多家分支机构，在上海也建立了办事处。其业务范围涵盖图书、教材、杂志、光盘、录影带、课程培训等诸多领域，全球年销售额高达3700万美元，成为体育专业出版社中当之无愧的“龙头老大”。

二、人体运动出版社的衍生产品

雷纳·马滕斯在创业后不久发现，专业出版社的经营难度很大，因为进行专业化学习的受众面比较狭窄，单纯出版体育学术类的图书和期刊并不能带来更多的市场。他敏锐地将出版范围拓宽到体育职业培训和健康教育领域，为出版社早期的发展打下了良好的基础。

近年来，“数字化危机”成为整个传统新闻出版业的行业性焦虑，人体运动出版社也不得不在商业运作方面进行新的变革。一方面，他们继续拓展专业领域，现在已经涵盖学校体育、运动医学、抗衰老、舞蹈、水上运动、力量训练、营养与健康饮食、体育组织、教练员与裁判培训、体育管理与营销、户外运动、体育娱乐等方方面面，许多与体育相关的边缘和交叉学科都已成为他们的出版兴趣所在。另一方面，他们积极通过技术更新改造，升级他们主营产品的提供方式，借助网络信息技术开发了相当多的远程培训项目和数字化增值服务业务。简单来说，以前是单纯的“卖书”，现在则是“卖书”的同时更“卖服务”。

譬如，“积极生活每一天”（ActiveLivingEveryDay）项目就是专门为那些“宅男”“宅女”设计的一个为期12周的健身活动计划。与以往死板的教科书式的标准化运动健身处方不太一样的是，该项目充分考虑到了现代人对体育健身活动的懒惰和畏难心理，参与者可以根据自己的起居习惯和个人喜好自主选择健身活动方式和编排适合自己的健身计划。在计划实施过程中遇到困难时，学员既可参考配套的纸质教科书，也可在互联网上获得专家指导或者听听其他遇到同类问题学员的建议。当学员一步步按部就班地完成计划后，他们惊喜地发现，通过他们自身的努力和互相帮助，可以找到能给自己带来持久改变的健身方法。

为了满足学生、专业进修和考证人士的需求，人体运动出版社还开发运营了包涵47门课程的网络教育中心项目，主要涉及体育教育、体适能与健康管理、运动康复医学等专业领域。这些课程已实现模块化，在网上详细地标明了课程代码、合作认证组织、课程预览及订购流程。特别是合作认证组织这一栏的信息，可以清楚地告知学员，完成此课程的学习可以被哪些行业协会、专业组织和高校承认。因此，这些课程不仅能满足备考相关职业资格认证学员的需要，也能满足专业人士岗位培训和继续教育的需要，更能满足很多体育类高校在校学生学分认证的需要。

此外，体育相关产业的从业人员也成为他们的业务开发对象。譬如有一个叫做“水技术”（AquaTech）的项目是专门培训游泳池及与水相关的运动娱乐设施的经营者和从业者的。考虑到他们的文化基础可能比较低，该项目的学习资料既包括图文并茂的教科书，也包括网上虚拟的场景实践教学，还包括便学易用的、有大量换算公式和图表的工具卡片等，确保培训对象能通过从业资格认证并按照相关行业标准来安全运营、保养和维护水上运动场所。

类似的新开发的产品还有很多，如青年体质健康测试项目，与美国体育教育计划（ASEP）合作的重点培训专业教练员和志愿者教练员的项目，关注k一12年龄段学生体育教育和教师培训的项目，关注普通人日常饮食习惯的项目以及高级水上救护培训项目等等。这种将传统纸质书籍、音像资料和教育服务完美结合的衍生项目，完全是为迎合市场需求而推出的，自然就容易赢得市场的承认。

三、人体运动出版社衍生产品开发经验

人体运动出版社作为一个专业的体育出版商，能够在传统出版行业的“逆市”中将自己传统的、经典的出版主题重新包装整合后做强做大，其实并非无规律可循。笔者总结后认为主要有以下一些经验。

1打造特色鲜明的专业品牌

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人体运动出版社几乎是体育学术的“专业孵化器”，多年来一直锲而不舍地专注于体育学科。他们的成功之道在于能集中力量，形成优势，不断突破。他们现在每年新出版120种以上的体育专业图书，23种纸质体育学术期刊和1份体育学术电子期刊，囊括了《运动心理学家》《体育社会学杂志》《探索》《运动神经控制》《体育哲学杂志》《体育教学杂志》《运动机能康复杂志》《应用生物力学杂志》等体育学术圈的顶级学术期刊，23种期刊中有13种为SCI、SSCI收录期刊，其雄厚的体育专业背景可见一斑。

正是凭借其雄厚的体育专业学术出版背景，人体运动出版社开发的衍生产品专业特色鲜明，内容详实，重点突出，指导方向感强，效果实实在在。他们的专业出版理念就是要把体育做专、做精、做强、做大。

2寻求国际化的权威合作伙伴

人体运动出版社作为体育专业领域一流学术信息提供商，与遍布世界各地的最具权威与最受尊敬的专业人士和专业团体合作，是其成功的重要原因之一。目前，与人体运动出版社合作的专家，有超过25％来自美国以外的国家，包括来自世界各大名校的大学教授，培养出世界冠军的教练员和体能训练员，国际知名的体育研究者和在某一体育领域有资深专业素养的人士等。与他们合作的专业团体则包括在业内最受人尊敬的一些官方和民间体育组织、单项体育协会、体育康复机构、学术机构、奥林匹克组织等，同时还包括与一些历史悠久的体育教育项目和体育基金项目的合作，如预防医学领域最著名的库珀研究院（TheCooperInstitute）、美国篮球教练员协会、美国足球教练员协会、美国网球协会、澳式足球联盟、国际衰老与身体活动联盟（ICAPA）、美国运动和体育教育协会（NASPE）、美国体育教育计划（ASEP）等等。仅在人体运动出版社官方网站上公布的紧密合作的组织就达57个之多，遍布美洲、澳洲和欧洲。与这些资深专家学者、掌握前沿讯息的科研机构、注重推广应用的专业团体合作，确保了人体运动出版社开发的衍生产品的质量与吸引力。

3服务平易近人

俗话说，细节决定成败。人体运动出版社开发的各类产品的服务均体贴周到，每个项目、每门课程均有权威的教材、参考书或电子出版物与之相配套，有权威的专家释疑解惑，有经典、丰富和规范的教学音像辅助资料可供参考，极大地提高了学员的学习效率。尤其是他们的网站设计、课程设置、教学互动、报名结课等服务措施非常到位，与当下风行的网络购物非常相似，使用简便，即使是文化基础非常低的受教育者也能轻松上手。譬如，他们的在线学习资料并不是机械地将传统的纸质教学资料转化为电子形式，而是有机地将学习目的、学习方法、学习内容、学习效果的检验等步骤制作成一整套可供学生自学、自查、互动的电子教案。电子教案可以实时地对给出错误答案的学员提出直观的建议，类似于“请您再去好好地阅读书中的某某页中的某个问题”，让学员马上就能找到症结所在。同时，他们的衍生产品价格也很公道，单价一般在15美元（不含教材）到34美元（多数已含教材）之间。譬如，前面提到的为期12周的“积极生活每一天”项目，本来该产品的同名配套教材售价为37．95美元，但报名人数超过25人的话，该网络课程学费加教科书的售价一共才21美元。由于人体运动出版社已同国际上的多家专业院校和相关团体建立合作关系，所以即使是远在加拿大、欧洲、澳大利亚、新西兰等地的学生，也可以在足不出户的情况下参与课程学习并获得学分，实在是方便至极。

4创新永不止步

以前人体运动出版社可能只考虑要做一本优秀的书，现在则会考虑更多。他们会把一本好书改造成电子书、迷你电子书、在线课程、多媒体教学辅助材料、以及混合视讯产品的增强电子书等，使其更具备移动阅读和开放教育特色。现在他们已经开发出超过500册的电子图书和更多的教学辅助材料，其网络教育中心绝大多数课程的版本也已经升级换代，变成了1．1版、1．2版或者2．0版。另外，考虑到现在许多大学已出现大规模使用iPad的趋势，他们已开始为iPhone和iPad设计专用教学应用程序。目前已经设计成功的7款应用程序，已经被成千上万的“苹果迷”下载使用，今后还会有更多的程序投入使用。

四、对我国专业出版社的若干启示

众所周知，对专业出版社来说，专业特色是兴社之本、品牌之根、精品之源。但如果墨守成规，不在内容和提供方式上实现创新，专业特色的路就会越走越窄。我国专业出版社要想经得起市场考验，必须开拓视野，深入学习总结国内外同行在服务提供和衍生产品开发方面的成功经验。

正如人体运动出版社，作为一个较冷门的体育类专业出版商，为什么它总能知道什么体育图书最畅销？什么体育培训最热门？什么体育资讯最抢手？一方面得益于他们创业过程中持久追求的市场敏感度，不断开发新的盈利模式；另一方面得益于与全球各类体育行业资源之间的有效合作与信息沟通。开放的合作伙伴，开放的信息渠道，为他们创造了更加开放的市场空间。他们深深懂得，专业资讯的开发和使用具有非常显著的规模经济性，即使早期开发需要投入不小的固定资本，一旦用户达到相当规模后，其经济效益和社会效益就相当可观。其实，面对纷繁复杂的社会需求，数字化只是一个技术问题，更关键的在于着力建设一个特色鲜明、种类齐全、内容丰富、权威专业的合作平台。

因此，笔者认为，传统专业出版社转型升级为“出版+教育服务+生活服务”，不仅是大势所趋，也是生存之道。人体运动出版社作为经过市场检验的“强者”，其“跟着市场走、强强搞联手、批发兼零售”的品牌化、数字化、市场化、专业化和国际化的经营思路已经为我们提供了重要启示。无论是他们兼容学校教育与社会职业教育的开放态度，还是以质量求生存的市场服务意识，都是值得我们认真研究和借鉴的。我们欣喜地看到，国内某些专业出版社已经在积极地尝试改变。由旅游教育出版社与新网互联合作开发的旅行资讯应用“好吃好玩”已经上线。在海量信息时代，该应用充分体现了旅游教育出版社所具有的专业信息筛选能力，为用户提供了精当的、有新意的生活资讯，解决了用户大海捞针般信息搜寻的烦恼。

当前，人们的阅读方式和购买方式正在发生革命性的变化，给传统专业出版带来了不小的挑战，但人体运动出版社和旅游教育出版社的实践已经让我们看到了曙光。我们有理由相信，在不远的将来，随着移动学习和智能学习的发展，会有越来越多的专业出版社给消费者提供标准的、专业的、务实的、便捷的文化学习与信息资讯服务，那时就可以说是真正实现了专业出版的大发展和大繁荣。

（作者系上海体育学院思政部副教授、硕士生导师教育学博士）

出版知识

象形文字：最早的一种书面交流形式，以象形图形或象形符号为基础创制。自大约公元前5000年起为埃及人广泛使用。

（摘编自[英]戴维·芬克尔斯坦、阿利斯泰尔·麦克利里著，何朝晖译：《书史导论》，商务印刷馆2012年版）

人体运动学 篇12

1 分子生物学及其主要研究内容

分子生物学是从分子水平研究生命的现象、生命本质、生命活动及其规律的科学。分子生物学的价值体现在将各种生物分子 (蛋白质、核酸等) 的特性联系起来, 从分子角度阐释生命科学的最基本问题, 诸如生命的稳态、生命的存活与死亡、生命的繁殖、生命的发生及进化的机制等[1]。

1.1 核酸分子生物学

核酸分子生物学主要研究核酸的结构与功能。分子遗传学是其主要组成部分。该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术, 是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究的内容主要包括核酸与基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译, 核酸存储的信息修复与突变, 基因工程技术的发展和应用和基因表达调控的调控等。

1.2 蛋白质分子生物学

蛋白质分子生物学研究蛋白质的结构与功能。其研究难度较大, 比核酸分子生物学发展缓慢。近年来虽然对于蛋白质的结构以及其与功能关系方面取得了一些进展, 但是对于它的基本规律的认识缺乏突破性的进展。

1.3 细胞信号转导分子生物学

细胞信号转导分子生物学主要研究细胞内及细胞间的信息传递分子基础。其研究的目标是阐明这些传递机制的分子机理, 明确每一种信号转导与传递的途径及参与该途径的所有分子的作用和调节方式以及认识各种途径间的网络控制系统, 是当前分子生物学发展最迅速的领域之一。

2 分子生物学在运动人体科学研究中的应用

2.1 进行科学的运动选材

运动员的科学选材是取得优异成绩、攀登世界冠军宝座的最强有力的因素。运动选材是竞技体育、科学训练必须首先解决的重要问题。运动员的运动成绩取决于其运动能力, 运动能力包括体能、技能、智能和心理能力等, 可以分为先天性的和后天性的两个部分。其中运动员生来就具有的一些特性, 即遗传性, 就是先天性部分。科学的运动员选材就是对少年儿童的运动能力的遗传性做出准确的预测[2]。

限制性片段长度多态性 (RFLT) , 多聚酶链式反应 (PCR) , 随机扩增多态性DNA (RAPD) 以及卫星DNA等技术已经应用到运动员的科学选材中, 因为运动员的一些运动能力, 形态技能具有很大的遗传性, 所以将分子生物学技术应用于运动员选材上将更准确、更加的科学[3]。

2.2 运动对肌肉影响的分子生物学机制

由于分子生物学对蛋白质以及核酸的研究优势, 其理论与方法已经应用到肌细胞的一些功能蛋白与相应基因及其表达调控的研究中。其中对于不同的运动条件下的肌纤维的膜受体蛋白、膜载体蛋白、膜脂质, 与收缩相关的蛋白、构成细胞骨架的蛋白、相关基因及其表达调控, 肌肉细胞凋亡的适应性变化特征与机制进行了比较系统的研究[4,5,6]。

2.3 运动疲劳的分子生物学机制研究

运动疲劳一直以来都是体育科学界非常重视的课题。关于运动疲劳研究的机制正向分子甚至原子水平发展, 找出引发运动疲劳的最终机制, 就很容易研究出避免疲劳或尽快消除疲劳的方法和手段, 从而指导运动训练[7]。

目前分子生物学对运动性疲劳的研究可以分为以下四个部分: (1) 引起运动性疲劳的细胞内分子, 如酶、基因、信号传导因子、连接蛋白等; (2) 细胞外分子, 如神经递质、激素、转运蛋白、细胞因子、免疫球蛋白、补体分子等; (3) 细胞膜分子, 如受体、膜转运蛋白等; (4) 细胞内外广泛存在的分子, 如葡萄糖、脂肪酸、水、无机盐和氨基酸等。其中, 对于细胞内外广泛存在的分子的运动性疲劳机制已较为明朗[8,9]。

2.4 运动减肥分子生物学机制研究

随着人类社会物质文明的高度发展, 人们的生活水平不断提高, 肥胖作为一种营养代谢紊乱疾病, 对人类的健康造成了越来越大的影响。运动对于减肥有着极其显著的作用, 目前关于有氧运动促进甘油三酯水解的分子生物学机制研究正在展开。目前对于运动减肥的分子生物学机制主要是研究各种信号转导系统对脂滴包被蛋白 (Perilipin) 的影响, 进而对脂肪分解产生作用。其中主要的信号转导系统包括肾上腺素-c AMP-PKA途径, 胰岛素-c AMP-PKA途径以及TNF-a途径等[10]。

2.5 运动影响学习与记忆能力的分子生物学机制研究

越来越多的研究表明, 长期科学有规律的运动有助于提高学习记忆能力。运动对学习记忆的影响机制十分复杂, 一直以来都是研究的热点。目前大量的研究主要集中在运动对神经元质膜受体、细胞内信号传导以及核内基因表达转录调控上。主要包括对BDNF、NMDA受体、AP21及转录因子CREB等影响因素的研究[11]。可以预见, 经过分子生物学的不断发展, 如PT-PCR技术、蛋白质质谱技术、基因芯片及蛋白质芯片技术的广泛应用, 将使得运动对于学习记忆能力产生影响的分子生物学机制的研究将更加的深入。

2.6 运动与生物节律分子生物学机制研究

人体的运动能力呈现一定的周期性变化, 这种变化与生物节律有关。运动中能够有效的利用生物节律指导训练比赛具有重要的意义。我们已经了解了生物节律的规律, 但是它的运行机制还没有完全被认知。目前生物钟机制的研究从三个方面展开: (1) 由振荡器所组成的震荡环; (2) 生物钟与外界环境保持同步的机制: (3) 位于节律输出通道上的基因[12,13]。

3 结语