淺析運動生物力學在舞蹈中的應用,運動生物力學論文

淺析運動生物力學在舞蹈中的應用,運動生物力學論文內(nèi)容摘要：從運動學、動力學、生物學三方面總結(jié)歸納了現(xiàn)有運動生物力學在舞蹈中的應用研究,揭示了將運動生物力學應用于舞蹈研究的重要意義,為下一步深切進入研究的開展提供參考,并對該領(lǐng)域研究的發(fā)展作出瞻望。本文關(guān)鍵詞語：運動生物力學;舞蹈;運動學;動力學;前言舞蹈作為一種非常古老的藝術(shù)形式,無論是在西方還是中國都在幾千年的歷史中伴隨著社會的發(fā)展而不斷被注入新的動力,二十世紀以來受西方文化思潮的影響,西方舞蹈逐步走進我們的視野,直到如今已然成為我們文化生活重要的組成部分。很多研究都證實了舞蹈訓練對目的人群十分是青少年和大學生群體的身體素質(zhì)和心理健康有著特別積極的促進作用[1-5],因而也越來越遭到普通群眾的喜歡。而隨著運動生物力學這一新興學科的迅猛發(fā)展,運用運動生物力學的原理和方式方法測試分析舞蹈技術(shù)動作的研究也呈現(xiàn)逐步上漲的態(tài)勢,GuoXiaoXi[6]等曾采用多種運動生物力學實驗設(shè)備和方式方法對6名芭蕾舞專業(yè)學生的基本舞蹈動作進行了測試分析,得到了重心變化和跳躍速度在舞蹈訓練中有很重要的意義這一結(jié)論。DARanney[7]也指出了通過攝影、肌電、測力板等生物力學技術(shù)手段有助于實現(xiàn)舞蹈運動的物理研究分析。將運動生物力學應用于舞蹈研究中的意義能夠總結(jié)為:(1)系統(tǒng)地研究舞蹈技術(shù)動作對舞蹈演員各身體部位的影響,以用于指導訓練的科學進行;(2)能夠從預防舞蹈損傷的角度出發(fā),找出導致受傷的原因,制定相應的預防和治療措施;(3)及時反應信息,進而高效開展舞蹈教學和訓練任務;(4)通過專用的測試儀器測試分析,建立各種損傷所能承受的載荷極限指標體系;(5)根據(jù)個體的解剖與生理特點確定運動負荷的量以使運動損傷的風險降到最低。因而,本文將分別從運動學、動力學和生物學三種研究方式方法對運動生物力學在舞蹈中的研究現(xiàn)在狀況進行歸納總結(jié),旨在為預防和治療舞蹈損傷提供參考,為舞蹈訓練的科學開展做出指導。1舞蹈的起源和分類人類舞蹈的構(gòu)成源自于類人猿時代的環(huán)舞,而后隨著自然地理條件和文化差異,不同地域的舞蹈衍變自成特色。歐洲中世紀早期舞蹈文化的支撐根基是基督教,這一時期也發(fā)展起來了以法國布朗里舞蹈為代表的民間舞蹈。文藝復興之后,宮廷禮儀舞蹈和芭蕾舞破土而出,芭蕾舞則經(jīng)歷了早期芭蕾、浪漫芭蕾、古典芭蕾、當代芭蕾、現(xiàn)代芭蕾幾個不同的歷史階段。而十二世紀的社交舞則是今天我們所見到的當代體育舞蹈的雛形。中國舞蹈也有著相當悠久的歷史,作為一種文化藝術(shù)的表現(xiàn)形式,其歷史發(fā)展與社會的發(fā)展有著密不可分的關(guān)系[8]。從近代開場,以裕容齡將西方舞蹈引入中國社會為開端,中國傳統(tǒng)舞蹈一步一步吸收交融才有了我們?nèi)缃袼吹降凝嫶蠖始姵实闹袊璧阁w系。中國現(xiàn)有的舞蹈種類,根據(jù)舞蹈的不同的風格特點來劃分,大致可分為芭蕾舞、古典舞、民間舞、當代舞和現(xiàn)代舞五大類[9]。從通俗的角度來講,我們能夠把舞蹈根據(jù)特征劃分為專業(yè)舞蹈、國際標準交誼舞(也稱體育舞蹈)和時髦舞蹈,專業(yè)舞蹈可進一步劃分為古典舞、芭蕾舞、民族舞、民間舞、當代舞、踢踏舞、爵士舞,國際標準交誼舞可進一步劃分為拉丁舞(倫巴、桑巴、恰恰、斗牛、牛仔)和摩登舞(華爾茲、維也納華而茲、探戈、快步、狐步舞),時髦舞蹈則涵蓋了迪斯科、銳舞、街舞、芭啦芭啦、啦啦隊舞、舞蹈勁舞等新興舞蹈。2舞蹈運動生物力學舞蹈運動生物力學以專門研究人體在舞蹈表演經(jīng)過中,所具有的軟度、開度、柔韌性、靈敏度、協(xié)調(diào)性、自性能力、彈跳力、爆發(fā)力、延續(xù)性、襯力、呼吸、重心變化、血流循環(huán)和人體各關(guān)節(jié)、肌肉的生理運動變化極限為主要內(nèi)容[10]。舞蹈運動生物力學的詳細研究內(nèi)容包括:一是舞蹈運動器系的骨、關(guān)節(jié)和肌肉和舞蹈運動器系的載荷、應變和應力;二是舞蹈動作的力學原理[10]。舞蹈動作的生物力學分析從自然科學的角度,應用生物力學的理論和方式方法對舞蹈動作進行科學分析,探究動作的力學特征、規(guī)律與機制,目的在于為舞蹈教學訓練提供科學根據(jù)[11]。怎樣發(fā)展舞蹈生物力學以及怎樣發(fā)揮運動生物力學在舞蹈訓練科學化進程中的重要作用,是今后舞蹈界應予重視的重要課題[12]。十分是國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究起步較晚,尚未構(gòu)成一個系統(tǒng)全面的理論體系,所以亟需更進一步的深切進入研究。3研究對象在運用運動生物力學方式方法研究舞蹈運動的已有研究中,研究對象主要以專業(yè)青少年和成年舞蹈演員為主,而且對女性的研究多于男性,針對老年人和兒童的研究相對較少。AlyciaFongYan等人[13]研究了不同爵士舞鞋對跖屈的影響,測試人員是16名練習舞蹈的女童。AGuzmn-Garca等人[14]通過運動捕捉等測量手段研究發(fā)現(xiàn),老年人在初學舞蹈階段身體平衡能力也得到了明顯的改善。近年來國內(nèi)有關(guān)廣場舞生物力學參數(shù)出現(xiàn)了較多的研究[15-17],主要研究對象均為老年群體。孟昭莉等人[18]通過與普通兒童進行比照發(fā)現(xiàn),業(yè)余練習舞蹈兒童赤足正常行走狀態(tài)下全足支撐時第一第二跖骨受力時間較長,表示清楚舞蹈練習使得兒童足內(nèi)側(cè)縱弓較好的分載體重。同時足弓狀態(tài)的分析測試圖表示清楚練習舞蹈兒童的足底和足跖側(cè)韌帶及軟組織得到了顯著加強,促進了足部骨骼的發(fā)育。4研究舞蹈運動的重要手段運動生物力學分析方式方法運動生物力學研究方式方法能夠劃分為兩類,一是力學理論研究方式方法,二是實驗研究方式方法,實驗研究方式方法可進一步細分為運動學、動力學和生物學研究方式方法[19],華而不實力學理論研究方式方法是采用模擬手段對人體運動進行仿真,主要包括五個步驟:(1)確定運動特征,建立目的函數(shù);(2)選擇模型確定剛體的自由度;(3)建立動力學模型;(4)實測已經(jīng)知道數(shù)據(jù)并求解;(5)根據(jù)求解結(jié)果解釋運動規(guī)律,這一步驟是將求得的數(shù)學規(guī)律化,為體育運動語言對運動技術(shù)進行合理的指導[20]。由于模擬舞蹈演員舞蹈動作并對其進行數(shù)學化描繪敘述比擬困難,所以國內(nèi)在將該方式方法應用于舞蹈領(lǐng)域的研究還非常少,有非常大的發(fā)展空間。國外則有人提出了建立一個多層次模型的舞蹈數(shù)字圖書館,這必將有特別重大的意義[21]。因而,本文將重點總結(jié)分析運動生物力學的三種實驗研究方式方法(運動學研究方式方法、動力學研究方式方法、生物學研究方式方法)在舞蹈領(lǐng)域的研究現(xiàn)在狀況。4.1運動學研究方式方法運用運動學的方式方法對舞蹈進行研究就是從時間和空間的特征來描繪敘述體育舞蹈運動中身體或身體各環(huán)節(jié)的運動狀態(tài)、軌跡及其變化,常用的測量方式方法有平面定機攝影測量方式方法、平面跟蹤攝影攝像測量方式方法、立體定機攝影攝像測量方式方法[22]。MARKETAPROCHAZKOVA等人[23]使用兩米長的壓力測試板對選定受試者進行測試后發(fā)現(xiàn),與非跳舞人員相比,專業(yè)芭蕾舞演員在正常行走經(jīng)過中雙足著地時間更長,十分是后跟部位。同時C.-W.Lung等人[24]通過RSscan和AMTI兩臺足底壓力分布測量設(shè)備對舞蹈系女大學生和普通年輕女性正常行走狀態(tài)下的GRF和CoP進行測試發(fā)現(xiàn),舞者在擺動前期有較大的GRF內(nèi)側(cè)剪切力,前腳掌外翻也更為明顯,這就解釋了在擺動前期前腳掌區(qū)域CoP的軌跡更直這一現(xiàn)象。除此之外,在即將到達支撐相中期時峰值CoP速度出現(xiàn)推延表示清楚這可能是由于天天訓練經(jīng)過中習慣性腳跟走路而導致的重心上移。同樣在腳趾即將離地時也發(fā)現(xiàn)了推延,揣測這可能是由于第一跖骨的支撐減少。因而也就證實了長期的舞蹈訓練確實會對舞蹈演員的下肢造成潛移默化的影響并進一步影響其日常行走經(jīng)過。隨著科技的發(fā)展,運動捕捉技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于電影工業(yè)制作動畫、追蹤和記錄人體動作數(shù)據(jù)、智能人機交互等領(lǐng)域[25]。運動捕捉設(shè)備能夠根據(jù)有無節(jié)點分成基于節(jié)點的運動捕捉系統(tǒng)和無節(jié)點的運動捕捉系統(tǒng)?；诠?jié)點的運動捕捉系統(tǒng)又可根據(jù)節(jié)點的不同如光學節(jié)點、機械節(jié)點和磁節(jié)點進一步分類[26]。如今領(lǐng)先的美國MotionAnalysis系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集分析運動學參數(shù)并以三維動畫的形式進行展示,還能夠與測力臺、外表肌電等輸出模擬信號的設(shè)備進行同步,結(jié)合OrthoTrak、SIMM等軟件,對受試者的步態(tài)、肌肉長度、外表肌電、受力等數(shù)據(jù)進行分析。HLeung等人[27]提出了一種基于運動捕捉和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的舞蹈訓練系統(tǒng)來替代傳統(tǒng)的教授方式,激發(fā)了學生的興趣,使得舞蹈訓練得以高效的進行。國內(nèi)的很多學者通過運動捕捉技術(shù)對少數(shù)民族舞蹈進行數(shù)據(jù)記錄并爭取進一步建立起完備的數(shù)據(jù)庫,這對我們國家少數(shù)民族舞蹈文化的傳承和發(fā)揚有非常重要的意義[28-30]。影像解析法作為運動生物力學研究中常用的方式方法之一,是通過攝像機來記錄人體運動的數(shù)據(jù),并對畫面數(shù)值化,進而獲得運動經(jīng)過的各種運動學參數(shù),進一步進行定量分析研究[31]。在分析舞蹈動作技術(shù)時由于其復雜性一般采用多臺攝像機進行三維立體攝像分析?，F(xiàn)如今,運動影像解析系統(tǒng)的測量已經(jīng)發(fā)展到以三維高速影像、三維動態(tài)測力、多道肌電測量同步的新進程[32]。NorikoNagata等人[33]運用三維影像和運動捕捉技術(shù)手段相結(jié)合發(fā)現(xiàn)了肩部和臀部運動是相互孤立的這一拉丁舞運動的重要特征。國內(nèi)等人[11]采用了三維錄像對芭蕾基本動作一位跳進行測試,得到了相應的力學參數(shù),為跳躍動作的科學訓練提供了理論根據(jù)。李博等人[34]采用美國ARIEL三維圖像解析系統(tǒng)對古典芭蕾舞揮鞭腿轉(zhuǎn)難度動作中擺動腿的基本特點進行研究找到了華而不實的規(guī)律。4.2動力學研究方式方法動力學方式方法主要包含兩種方式方法:三維測力臺測試方式方法和等速測力儀測試方式方法。華而不實足底壓力的測量方式方法較為常見[22]。主要參數(shù)有力、力矩、沖量、動量、轉(zhuǎn)動慣量等[35]。由于實驗儀器相對容易采購以及實驗測試方式方法較為簡單等原因,國內(nèi)在關(guān)于舞蹈演員足底壓力參數(shù)方面的研究還相對較多。根據(jù)榮明和李建設(shè)等人的研究[36],女性拉丁舞運發(fā)動在visk舞步中身體重心會向前傾使得足底壓力集中至前掌,同時特征性旋轉(zhuǎn)動作導致外側(cè)跖骨壓力顯著增大,跖趾關(guān)節(jié)處肌腱也承受較大拉力。除此之外,他們的研究[37]還表示清楚隨著鞋跟高度的增加,女性在進行拉丁舞典型基本動作時前足各區(qū)域最大壓力、峰值壓強和沖量均隨跟高的增加而增大,外側(cè)跖骨區(qū)的峰值壓強和最大壓力增速都非?？?沖量也為裸足正常步態(tài)下的14倍左右,以及雙足峰值壓強和最大沖量均出如今穿10cm拉丁舞鞋跳舞時的右腳內(nèi)側(cè)跖骨區(qū)。彭曉倩等[38]從足底壓力中心軌跡、足底壓強曲線、腳底各個分區(qū)的壓強峰值和壓強峰值時相五個方面研究了拉丁舞不同舞種足底壓力動態(tài)分布特征并總結(jié)出它們的異同點,姜麗言[39]、程吟[40]、姜蘭瓊[41]、王天祥[42]等的實驗也得到了與之類似的結(jié)論。吳禮劍[43]在對初學體育舞蹈和有經(jīng)歷體驗的專業(yè)體育舞蹈女運發(fā)動常速行走時的足底動力學參數(shù)進行比照后發(fā)現(xiàn)專業(yè)舞蹈運發(fā)動足底壓力線短于初學者的足底壓力線,兩組受試者的足底壓強平均值在左足大拇指區(qū)、中間跖骨區(qū)和足跟區(qū)存在顯著性差異,峰值壓強也在左足跖骨區(qū)、足跟區(qū)以及右足足跟區(qū)存在顯著性差異。而國外的研究人員則更側(cè)重于研究鞋的構(gòu)造造成的影響以及運動損傷和治療等方面,這可能給我們國內(nèi)學者帶來新的思路。例如StephenJ.Pearson等[44]對青少年女性古典芭蕾舞演員穿著四種類型鞋進行足底壓力測試后,指出尖頭芭蕾舞鞋對青少年芭蕾舞演員足部發(fā)育存在很大的弊端,同時也提出了相應的建議。M.Prochzkov等人[45]在對芭蕾舞者進行針對性康復干涉后發(fā)現(xiàn)芭蕾舞者第二、第三跖骨峰值壓力顯著增大,這表示清楚針對性干涉導致體重分布更接近腳軸的位移,使得腳更好地發(fā)揮作用。可見,制定適宜的康復訓練計劃有利于舞者矯正由于長期舞蹈訓練造成的足部不健康使用習慣,同時也建議設(shè)計人員在設(shè)計拉丁舞鞋時要考慮在趾骨區(qū)域尤其是內(nèi)外側(cè)和大拇指區(qū)選擇高回彈性材料,且具備輕質(zhì)、柔軟等特性,考慮使用局部起點來減小壓強,并且鞋跟設(shè)計的不宜過高,鞋跟底部的接觸面積也應該盡量增加等[46]。結(jié)論綜上能夠看出,將運動生物力學研究方式方法應用于舞蹈領(lǐng)域已經(jīng)得到了國內(nèi)外的熱切關(guān)注,總的來講,關(guān)于芭蕾舞和拉丁舞的研究數(shù)量最多,也有少部分研究針對牛仔舞等在世界范圍內(nèi)群體相對較少的舞種,關(guān)于拉丁舞和芭蕾舞的某一特定技術(shù)動作的足底壓力分布,正常行走狀態(tài)下的步態(tài)特征等的結(jié)論大體一致,存在的問題就是研究的舞種、測試的動作參數(shù)還特別不全面,沒有構(gòu)成一個完好的體系。除此之外國內(nèi)在研發(fā)并運用一些先進的生物力學測試儀器進行研究還有很大的缺乏,急需迎頭趕上。而在運用生物學研究方式方法這個方面,整體來看都需要很大的提高,現(xiàn)有的肌電測試在運用上也只是測定了個別部位點,沒能全面反映舞者在跳舞經(jīng)過中的生物力學參數(shù)水平。運動生物力學研究方式方法運用于舞蹈領(lǐng)域的瞻望:(1)研發(fā)在競技舞蹈比賽現(xiàn)場及時反應測試分析結(jié)果并提供具體報告的儀器設(shè)備和方式方法;(2)對采集的數(shù)據(jù)進行模型模擬,進而對舞蹈技術(shù)動作做出預測,為預防舞蹈損傷、選擇康復手段提供方案;(3)在人體機能代償能力范圍內(nèi)確定發(fā)生損傷的極限指標最大力、最大加速度、最大力矩、最大力梯度以及沖量、角沖量和它們的持續(xù)時間等,進而為預防舞蹈損傷提供參考;(4)測量技術(shù)、遙測技術(shù)和肌肉動力學測量技術(shù)將成為今后發(fā)展的重點,主要趨向是遙測無線部分數(shù)據(jù)發(fā)射與數(shù)據(jù)采集裝置的小型化和測量經(jīng)過及結(jié)果分析的快速化;(5)通過與醫(yī)學和康復科學的溝通合作將會對舞蹈損傷的治療到達史無前例的新的高度?？傊?運用運動生物力學的方式方法對舞蹈進行的現(xiàn)有研究都沒能構(gòu)成一套系統(tǒng)的理論體系,十分是國內(nèi)在該領(lǐng)域的已有研究還不夠深入,以及在關(guān)于中國古典舞和中國民族民間舞等中國傳統(tǒng)舞蹈的運動生物力學研究比擬匱乏,所以更深切進入全面的研究被等待以促進我們國家體育事業(yè)的發(fā)展。以下為參考文獻[1]吳盼爾雅.淺談舞蹈藝術(shù)與人生塑造[J].藝術(shù)教育,2021,(12):177.[2]王匯源.普及舞蹈教育對青少年身心健康的作用[J].大舞臺,2018