云手動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與體育教學(xué)啟示

韋偉南，周 娟，楊 震，蔡 菊，李曉鵬

太極拳集中國傳統(tǒng)文化的哲學(xué)理念、中醫(yī)理念、技擊原理為一體，并且具有強(qiáng)身健體、延年益壽、競賽觀賞等功能。[1]國內(nèi)各大高校也紛紛將其設(shè)置為選修或必修大學(xué)體育課程，結(jié)合當(dāng)代大學(xué)生體質(zhì)健康水平下降的現(xiàn)象，“練好、練對(duì)”太極拳對(duì)大學(xué)生身體健康與精神面貌有著不可忽視的作用。但在高校開展太極拳教學(xué)活動(dòng)過程中，時(shí)常會(huì)收到學(xué)生反饋訓(xùn)練后出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)疼痛癥狀。例如許桂芝等[2]對(duì)1302名的大學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)練習(xí)一次24式太極拳出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)達(dá)60.14%、練習(xí)次數(shù)越多膝關(guān)節(jié)疼痛率越高和膝關(guān)節(jié)屈膝角度越大疼痛率越高。趙雙印等[3]對(duì)219名練習(xí)太極拳的大學(xué)生調(diào)查，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤太極拳動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致髕骨、膝關(guān)節(jié)韌帶損傷。因?yàn)橄リP(guān)節(jié)是太極拳運(yùn)動(dòng)承上啟下的重要關(guān)節(jié)，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作后，若無法及時(shí)糾正就可能造成膝關(guān)節(jié)損傷。

云手動(dòng)作是太極拳技術(shù)動(dòng)作的“母勢(shì)”，亦是太極拳運(yùn)動(dòng)必練習(xí)的基本功，同時(shí)能充分展示太極拳“虛實(shí)轉(zhuǎn)換、含胸拔背、節(jié)節(jié)貫穿”等拳理。因此，本文運(yùn)用Vican三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)對(duì)高校大學(xué)生云手動(dòng)作的下肢關(guān)節(jié)進(jìn)行分組對(duì)比，旨在提高師生對(duì)太極拳云手動(dòng)作的認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化練習(xí)云手動(dòng)作的教學(xué)目標(biāo)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

招募5名太極拳國家二級(jí)運(yùn)動(dòng)員以上的學(xué)生作為專業(yè)組；招募10名太極拳選修課出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)疼痛的學(xué)生為初學(xué)組。基本信息如（表1）所示。

表1 受試者基本信息表

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)法

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備：Vicon三維運(yùn)動(dòng)光學(xué)捕捉系統(tǒng)（英國）。

（2）實(shí)驗(yàn)流程：①采集受試者的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)，并輸入Vicon Nexus軟件；②給受試者粘貼Mark骨性標(biāo)志點(diǎn)（圖一）；③采集靜態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)；④采集云手動(dòng)作5次；⑤檢查數(shù)據(jù)采集情況⑥更換受試者，重復(fù)該流程，直至測試結(jié)束。具體見（圖二）。

圖一 39個(gè)Mark骨性標(biāo)志點(diǎn)

（3）數(shù)據(jù)處理：運(yùn)用Origin2019進(jìn)行插值處理；運(yùn)用Spss26進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果以“均值+標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

（4）對(duì)比指標(biāo)：髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的三維運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

圖二 實(shí)驗(yàn)流程圖

2 結(jié)果與分析

2.1 云手動(dòng)作階段劃分

定步云手動(dòng)作具有左右對(duì)稱的運(yùn)動(dòng)特征，以手部動(dòng)作為基點(diǎn)，采集完整周期的左右云手動(dòng)作（如圖三所示），并劃分為起始階段（圖①）、過度階段（圖②）和結(jié)束階段（圖③），且過度階段分為右移和左移。

圖三 云手動(dòng)作階段劃分

2.2 云手動(dòng)作髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

由（圖四）云手動(dòng)作髖關(guān)節(jié)的三維運(yùn)動(dòng)均值曲線可以看出：1.矢狀面上，專業(yè)組與初學(xué)組的左、右髖運(yùn)動(dòng)均值曲線變化情況基本一致，均是以左髖關(guān)節(jié)由“屈曲→伸展→屈曲”和右髖關(guān)節(jié)由“伸展→屈曲→伸展”。2.冠狀面上，專業(yè)組的左、右髖關(guān)節(jié)均呈現(xiàn)“外展→內(nèi)收→外展→內(nèi)收”的曲線軌跡，初學(xué)組的左髖關(guān)節(jié)呈“外展→內(nèi)收”的變化，右髖關(guān)節(jié)與之相反。3.水平面上，專業(yè)組和初學(xué)組的左髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)均值曲線均是呈“外旋→內(nèi)旋→外旋”變化，而兩組的右髖關(guān)節(jié)呈反向變化，但專業(yè)組的髖關(guān)節(jié)以外旋為主，而初學(xué)組以內(nèi)旋為主。

圖四 髖關(guān)節(jié)三維角度變化均值曲線對(duì)比圖

據(jù)（表2）兩組髖關(guān)節(jié)三維關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍比較可得知：專業(yè)組與初學(xué)組在矢狀面的左、右髖關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍不具顯著性差異（P＞0.05）；兩組在冠狀面的左、右髖關(guān)節(jié)均存在顯著性差異（P＞0.05）；而兩組在水平面上，左髖具有顯著性差異、右髖不具有顯著性差異。

表2 髖關(guān)節(jié)三維關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍比較

2.3 云手動(dòng)作膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

由（圖五）云手動(dòng)作膝關(guān)節(jié)的三維運(yùn)動(dòng)均值曲線可以看出：1.矢狀面上，專業(yè)組的左膝關(guān)節(jié)具有較為明顯的“屈曲→伸展→屈曲→伸展”的變化趨勢(shì)，而初學(xué)組的左膝關(guān)節(jié)只有平緩的“伸展→屈曲”。2.冠狀面上，專業(yè)組的左膝關(guān)節(jié)曲線呈“外翻→內(nèi)翻”變化趨勢(shì)，右膝則先“內(nèi)翻→外翻”的變化趨勢(shì)；而初學(xué)組左、右膝關(guān)節(jié)主要處于較為平緩的“內(nèi)翻”階段。3.水平面上，兩組的左、右膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)曲線較為相似，均是左膝“外旋→內(nèi)旋→外旋”、右膝“內(nèi)旋→外旋→內(nèi)旋”的對(duì)稱變化。

圖五 膝關(guān)節(jié)三維角度變化均值曲線對(duì)比圖

據(jù)（表3）兩組膝關(guān)節(jié)三維關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍比較可得知：專業(yè)組的膝關(guān)節(jié)在三維平面的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍大部分大于初學(xué)組，但兩組之間的統(tǒng)計(jì)結(jié)果均不存在顯著性差異。

表3 膝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍比較結(jié)果

2.4 云手動(dòng)作踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

由（圖六）云手動(dòng)作踝關(guān)節(jié)的三維運(yùn)動(dòng)均值曲線可以看出：1.矢狀面上，專業(yè)組的左、右踝表現(xiàn)出較為明顯的對(duì)稱變化趨勢(shì)。如左踝關(guān)節(jié)由“趾屈→背伸→趾屈”的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，右踝關(guān)節(jié)呈“背伸→趾屈→背伸”的相反運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。而初學(xué)組的左、右踝關(guān)節(jié)均處于較為平緩的“背伸”階段。2.冠狀面上，兩組的左、右踝變化均較為且呈對(duì)稱性。3.水平面上，專業(yè)組左踝關(guān)節(jié)呈“外旋→內(nèi)旋→外旋”的變化趨勢(shì)，而初學(xué)組呈平緩的“內(nèi)旋”變化；專業(yè)組與初學(xué)組的右踝關(guān)節(jié)變化趨勢(shì)較為接近，均呈現(xiàn)較為平緩的“內(nèi)旋→外旋→內(nèi)旋”的小變化。

圖六 踝關(guān)節(jié)三維角度變化均值曲線對(duì)比圖

據(jù)（表4）兩組踝關(guān)節(jié)三維關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍比較可得知：專業(yè)組在冠狀面和水平面的踝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍較大于初學(xué)組，而初學(xué)組在矢狀面的踝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍較大于專業(yè)組。而兩組只有水平面的右踝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍具有顯著性差異。

表4 踝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍比較結(jié)果

3 分析與討論

3.1 云手動(dòng)作左下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)鏈分析

三個(gè)或三個(gè)關(guān)節(jié)以上環(huán)節(jié)通過關(guān)節(jié)相連，組成運(yùn)動(dòng)鏈，關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)茄芯咳梭w運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，在關(guān)節(jié)康復(fù)治療中具有重要的運(yùn)動(dòng)學(xué)與生物力學(xué)意義，且運(yùn)動(dòng)時(shí)髖、膝、踝等多個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)可形成一個(gè)閉合的環(huán)。[4]且太極拳的運(yùn)動(dòng)也要求各關(guān)節(jié)之間需要協(xié)同運(yùn)動(dòng)，[5]達(dá)到強(qiáng)身健體之效。由圖（四、五、六）的云手動(dòng)作下肢關(guān)節(jié)均值運(yùn)動(dòng)曲線對(duì)比情況可知，專業(yè)組與初學(xué)組的下肢關(guān)節(jié)主要是矢狀面上存在較大的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)差異。因此，以左下肢為例，將專業(yè)組和初學(xué)組的髖、膝和踝進(jìn)行閉環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈對(duì)比。

由（圖七）所示，專業(yè)組和初學(xué)組的云手動(dòng)作起始階段、結(jié)束階段的屈曲角度的大小排序均為髖、膝、踝。專業(yè)組和初學(xué)組的左下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)鏈背伸（平均）峰值出現(xiàn)的順序均為：踝、膝、髖，但專業(yè)組左下肢運(yùn)動(dòng)鏈的聯(lián)動(dòng)表現(xiàn)體現(xiàn)太極拳“節(jié)節(jié)貫穿”的拳理特征。如《太極拳全書》中指出：“其根在腳，發(fā)于腿，主宰于腰，形于手、由腳而腿而腰”的勁力傳遞順序與節(jié)節(jié)貫穿的要求。初學(xué)組與專業(yè)組的左髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)曲線較為相似，而膝、踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)曲線存在較大區(qū)別。整個(gè)云手動(dòng)作過程中，初學(xué)組左膝關(guān)節(jié)的蹬伸幅度較小，處于屈曲階段的時(shí)間較長，且初學(xué)組冠狀面的左、右髖均處于相對(duì)平緩的“內(nèi)收”時(shí)相（見圖四、表2）、左、右膝則處于平緩“外翻”時(shí)相（見圖五）、左、右踝關(guān)節(jié)在矢狀面則處于平緩的“趾屈”時(shí)相。因此，初學(xué)組云手動(dòng)作下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)鏈的聯(lián)動(dòng)變化不符合太極拳的“松腰開胯、襠勁開圓、動(dòng)靜相隨”的拳論特點(diǎn)。

圖七 矢狀面左下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)鏈變化曲線對(duì)比圖

太極拳練習(xí)過程中膝關(guān)節(jié)經(jīng)常處于半蹲狀態(tài)，而下肢經(jīng)常進(jìn)行虛實(shí)倒轉(zhuǎn)，在虛實(shí)轉(zhuǎn)換過程中，膝關(guān)節(jié)起到承上啟下的作用，其表現(xiàn)出來的屈膝、扣膝、跪膝等動(dòng)作，都會(huì)使膝關(guān)節(jié)受到很大杠桿應(yīng)力或沖擊力，進(jìn)而加速膝關(guān)節(jié)損傷的出現(xiàn)。[6]綜上，從云手動(dòng)作下肢髖、膝、踝的單關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和左下肢運(yùn)動(dòng)鏈多關(guān)節(jié)分析可以推斷，造成初學(xué)組出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)疼痛現(xiàn)象的原因是：1.初學(xué)組對(duì)太極拳關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)順序和拳理認(rèn)識(shí)不足；2.初學(xué)組在練習(xí)云手（太極拳）時(shí)，無法主動(dòng)放松髖關(guān)節(jié)，使整個(gè)下肢呈現(xiàn)“夾髖翹臀”的錯(cuò)誤姿勢(shì)，加劇膝關(guān)節(jié)的壓力；3.初學(xué)組的髖關(guān)節(jié)的內(nèi)收與踝關(guān)節(jié)的趾屈聯(lián)合限制膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，造成初學(xué)組在云手動(dòng)作時(shí)表現(xiàn)出“屈膝外翻”即跪膝現(xiàn)象，跪膝造成髖、膝、踝形成下肢“弓勁”在膝關(guān)節(jié)處中斷，導(dǎo)致斷勁產(chǎn)生的分力作用于膝關(guān)節(jié)，[3]長此以往便容易造成膝關(guān)節(jié)損傷事件的發(fā)生。

3.2 太極拳在高校體育課程的教學(xué)啟示分析

太極拳對(duì)大學(xué)生的靜態(tài)平衡能力、情緒睡眠調(diào)節(jié)、身心健康等方面具有積極作用，且能夠提高大學(xué)生體質(zhì)健康，預(yù)防大學(xué)生進(jìn)入亞健康狀態(tài)。與此同時(shí)，諸多研究均指出錯(cuò)誤的太極拳姿勢(shì)會(huì)導(dǎo)致大學(xué)生出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)損傷現(xiàn)象，尤其是在初學(xué)階段。[2][3]因?yàn)樘珮O拳在練習(xí)過程始終要求下肢保持微屈姿勢(shì)，并配合下肢肌肉進(jìn)行大量的向心和離心轉(zhuǎn)換，一旦出現(xiàn)準(zhǔn)備活動(dòng)不充分、錯(cuò)誤動(dòng)作等情況均有可能造成膝關(guān)節(jié)損傷的出現(xiàn)。由于太極拳輕靈、緩慢的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，使得大學(xué)生在體育課堂上均能比較快速的學(xué)習(xí)和掌握太極拳動(dòng)作的表象，但要真正練好太極拳，深入了解太極拳文化精髓和達(dá)到最佳鍛煉效果卻還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。結(jié)合本文膝關(guān)節(jié)疼痛現(xiàn)象的初學(xué)組學(xué)生與專業(yè)組的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析結(jié)果，對(duì)高校太極拳課程教學(xué)環(huán)節(jié)提出3點(diǎn)注意事項(xiàng)：

1.教師在教授太極拳內(nèi)容前要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行充分的準(zhǔn)備活動(dòng)

有研究指出，練習(xí)者在準(zhǔn)備活動(dòng)做得不充分或不做準(zhǔn)備活動(dòng)的情況下，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)動(dòng)往往是造成膝關(guān)節(jié)損傷的主要原因。[7]且太極拳是具有“一動(dòng)無不動(dòng)，一動(dòng)百骸隨”的運(yùn)動(dòng)特征，需要練習(xí)者全身關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)配合，才能真正體悟太極拳運(yùn)動(dòng)精髓。因此，需要教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行充分的準(zhǔn)備活動(dòng)，以減少因準(zhǔn)備活動(dòng)不充分而導(dǎo)致的膝關(guān)節(jié)損傷現(xiàn)象發(fā)生。

2.運(yùn)用高架教授太極拳動(dòng)作，講解太極拳運(yùn)動(dòng)機(jī)制與解析拳理特征

許桂芝等[2]研究指出，膝關(guān)節(jié)屈膝度越小，產(chǎn)生關(guān)節(jié)疼痛的機(jī)會(huì)明顯減少。因此，教師可以通過站樁功、太極拳步法或云手等基礎(chǔ)動(dòng)作的練習(xí)引導(dǎo)學(xué)生體悟太極拳的運(yùn)動(dòng)表象，運(yùn)用較高的拳架教授學(xué)生太極拳動(dòng)作。在結(jié)合部分學(xué)生出現(xiàn)的錯(cuò)誤動(dòng)作展開集中講解分析，如本文中初學(xué)組的髖關(guān)節(jié)呈內(nèi)收、內(nèi)旋的運(yùn)動(dòng)特征（見圖四），踝關(guān)節(jié)在矢狀面上呈平穩(wěn)的背屈特征（見圖六），限制膝關(guān)節(jié)的屈曲伸展變化，無法實(shí)現(xiàn)“虛實(shí)轉(zhuǎn)換、動(dòng)靜結(jié)合”的拳理特征，進(jìn)而增加膝關(guān)節(jié)壓力或造成膝關(guān)節(jié)損傷。所以，在太極拳初學(xué)階段，教師理因運(yùn)用高架教學(xué)與分析錯(cuò)誤的動(dòng)作或者姿勢(shì)形成的原因，降低初學(xué)者出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)損傷現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)。

3.增加學(xué)生下肢力量等輔助練習(xí)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練后肌肉、關(guān)節(jié)放松

候永來[7]研究指出，練習(xí)太極拳的過程中，股四頭肌力量不足是造成膝關(guān)節(jié)疼痛的又一重要原因。膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性主要依靠股四頭肌和膝關(guān)節(jié)周圍韌帶的牽張力維持。在太極拳訓(xùn)練課中可增加適當(dāng)?shù)南轮∪饬α亢秃诵牧α康木毩?xí)，如：靠墻靜蹲、太極拳升降樁、仰臥兩頭起等輔助性練習(xí)，以便提高膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性與身體的協(xié)調(diào)性，避免膝關(guān)節(jié)力量不足出現(xiàn)關(guān)節(jié)損傷。整堂太極拳訓(xùn)練課結(jié)束前，教師應(yīng)組織學(xué)生進(jìn)行肌肉、關(guān)節(jié)的放松，避免運(yùn)動(dòng)疲勞形成損傷堆積的誘因。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

1.在云手動(dòng)作中，初學(xué)組與專業(yè)組在冠狀面的髖關(guān)節(jié)和矢狀面的膝、踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)變化存在較明顯的區(qū)別，尤其是矢狀面膝、踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。

2.通過左下肢運(yùn)動(dòng)鏈分析，專業(yè)組左下肢的髖、膝、踝關(guān)節(jié)的變化趨勢(shì)更加符合太極拳“其根在腳，發(fā)于腿，主宰于腰，形于手、節(jié)節(jié)貫穿”的拳理特征。

3.初學(xué)組在練習(xí)云手時(shí)，髖關(guān)節(jié)的“相對(duì)內(nèi)收”與踝關(guān)節(jié)的“平緩趾屈”聯(lián)合限制膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，使下肢呈“夾髖翹臀”的錯(cuò)誤姿勢(shì)，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)壓力增大，進(jìn)而可能引起膝關(guān)節(jié)疼痛現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2 建議

1.教師在教授太極拳內(nèi)容前要引導(dǎo)進(jìn)行充分的準(zhǔn)備活動(dòng)，提高學(xué)生肌肉與關(guān)節(jié)的生理活性，為太極拳學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)做好充分準(zhǔn)備。

2.運(yùn)用高架教授太極拳動(dòng)作，講解太極拳運(yùn)動(dòng)機(jī)制與解析拳理特征，提高大學(xué)生對(duì)太極拳運(yùn)動(dòng)特征的理解和太極拳練習(xí)的質(zhì)量。

3.設(shè)置下肢、核心力量等輔助練習(xí)，并指導(dǎo)大學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練后肌肉、關(guān)節(jié)放松，以便提高身體的協(xié)調(diào)性和下肢穩(wěn)定性。