我国运动生物力学研究热点与影响力变化——基于2000—2020年体育类核心期刊文献数据//刘国辉，等

《上海体育学院学报》2023年第4期 

论文导读

     利用文献计量学方法对2000—2020年体育类核心期刊刊发的运动生物力学文献进行数据挖掘，揭示文献刊发数量、关键词组和引证文献年限等参数，探索该学科的刊文数量、研究热点和文献影响力等方面的特点和规律。发现：①体育基础科学类刊文量总体呈逐年下降的趋势。运动生物力学刊文量占体育基础科学类刊文量的百分比呈“几”字形，高百分比（19.62±0.44）%出现在2008—2014年。这一阶段刊文量维持在较高水平，得益于科研设备性能的提升和研究的交叉融合。②运动学、运动学分析、运动技术和优秀运动员等关键词持续高频出现，对高水平运动员进行动作技术分析与诊断一直是该学科的主流研究热点，且近年来该学科的研究呈现多元化和热点弱化的趋势。③直接引证文献最大持续年限的均值呈现“前期平缓，后期下降”的趋势，间接引证文献最大持续年限的均值呈下降趋势，该两项年限的标准差呈减小趋势。近些年运动生物力学文献的引证关系变得更加松散，文献的影响力逐年下降，且难以产出相对高影响力的学术论文。

第一作者简介

    刘国辉，工学博士，成都体育学院运动医学与健康学院讲师，硕士毕业于成都体育学院运动人体科学专业，博士毕业于北京航空航天大学人机与环境工程专业。主要研究方向为运动生物力学和人机工效学。在北大中文核心期刊和SCI收录期刊发表论文多篇，主持和参与国家级、省部级课题5项。

通信作者简介

     周继和，成都体育学院运动医学与健康学院教授，博士生导师，四川省八一康复中心康复生物力学首席专家。曾任中国体育科学学会理事、运动生物力学分会副主任委员，现任亚洲运动生物力学学会执委、多个国家队的科研服务专家。主要研究方向为运动损伤康复与健康促进、运动项目教学训练理论与实践。主持并完成国家和省部委重点科研课题20余项，目前承担科技部重点研发计划“科技冬奥”专项子课题2项。

  本文引用格式

刘国辉，王帅，李宁，等.我国运动生物力学研究热点与影响力变化——基于2000—2020年体育类核心期刊文献数据[J].上海体育学院学报,2023, 47(4):71-82

我国运动生物力学研究热点与影响力变化——基于2000—2020年体育类核心期刊文献数据

     运动生物力学是体育学领域的重要分支，其研究内容和成果为竞技体育、大众体育、康复医学和人机工效学等提供了重要的理论支撑和技术支持。运动生物力学的研究由来已久，从古希腊科学先贤对人体运动的观察，到19世纪美国摄影师麦布里奇（Eadweard Muybridge）拍摄马奔跑时的动作，再到现今研究的百花齐放，该学科取得了诸多成果。

     学科的持续发展既要紧随主流研究（如大数据、人工智能、物联网和元宇宙等研究）的步伐，也要服务于时代的需求（如“奥运争光计划”“全民健身计划”“主动健康”理念等），运动生物力学也不例外。科学文献的重要功能之一是反映科学研究的趋势和前沿，而文献计量学和图书情报学的重要任务即对科学文献信息的梳理和研究，从而有效和准确地掌握科学研究的动态、热点和演变等信息。然而，目前有研究对运动生物力学的一些研究方向进行了综述性阐述，对运动生物力学文献进行定量和大范围的研究鲜有报道。基于此，本文利用文献计量学、图书情报学、数据挖掘的方法和指标，较为全面地（大样本量）对我国运动生物力学学科的文献进行梳理和研究，以期厘清其发展历程、研究热点的演变和文献影响力的变化等，为促进该学科的研究发展提供参考。

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样本数据来源及归纳整理

1.1  期刊样本来源

     以2000—2020年为时间节点（考虑到各年份数据的完整性），以北京大学图书馆发布的《中文核心期刊要目总览》（2000—2020版）收录的体育类期刊（G804）（以下简称“体育类核心期刊”）作为总体考察对象。另外，考虑后续的“运动生物力学刊文量与同类学科刊文量的比较”，需要期刊综合性地收录体育学所辖各学科的学术论文，因此，排除收录范围具有明显偏向性和书写体例不同的期刊，包括主要收录医学类学术论文的《中国运动医学杂志》，以及主要收录体育人文社科类学术论文的《体育学研究》和《体育文化导刊》。

1.2  期刊样本内容的整理、筛选和分类

     纳入期刊的刊载内容由4组人员完成整理、筛选和分类工作。在开展工作前，由成都体育学院图书馆情报学领域的专家为4组人员进行了有关科学论文撰写规范和中国图书分类法等相关内容的讲解和培训。成都体育学院运动医学与健康学院体育基础科学领域的2位教授与第3组、第4组成员参考相关资料，共同商讨确定体育基础科学以及所属学科的定义、研究内容或范畴（表1），并作为文献分类的依据。具体工作流程如图1所示。

     （1）整理筛选工作。第1组人员利用中国知网（CNKI）的“出版物检索”功能，对纳入期刊的刊载内容进行逐一下载和甄别。工作要求：①剔除撤稿和增刊刊出的文献，以及学术前沿介绍、科技通报、学术短讯等与常见学术论文撰写体例不同或不具有学术意义的载文，同时利用万方数据库的“期刊”和维普数据库的“期刊大全”搜索功能验证和核实CNKI数据库收录文献的内容和数量，并查漏补缺，由此初步保留的文献数量为51887篇。②在保留文献中，按照文字重复比例≥20%，查找和认定雷同文献并处理。保留较早发表的文献并进行计数，剔除后续发表的雷同文献（共165篇）。③在同样范围内查找连载文献并处理。刊出的首部分内容按1篇计入当期期刊，剔除后续的连载部分（共22篇）。由此，纳入研究的文献数量为51700篇。

     （2）第1次分类工作。第2组人员以“体育基础科学”的研究范畴为分类依据，从纳入研究的文献中筛选出体育基础科学类（G804）文献，共计14091篇。

     （3）第2次分类工作。第3组人员以表1给定的体育基础科学所属学科的研究方向和范畴为依据，将体育基础科学类文献进一步分类。需要说明的是，若被分类的体育基础科学类文献的内容存在多学科交叉的情况，文献遵循“分入其研究目的或结论更加侧重的学科”的原则，如文献[28]和[29]被分入“运动生物力学”、文献[30]和[31]分别被分入“运动医学”和“运动生理生化”。共分类13590篇文献，另有501篇文献因不满足分类规则（表2，“未分入数量”）不进行分类，占体育基础科学类文献总量的3.56%。由此，得到运动生物力学（G804.6）文献2371篇，其中包含3篇英文文献。第2次分类的具体情况如表2所示。

     在2轮次的分类工作中，当分类人员对文献存疑时，则将存疑文献随机分配给同组其他4名人员，并独立进行甄别。当甄别结果同一性≥3时，存疑文献将按分类规则进行分类；当甄别结果同一性<3时，将不做分类。

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文献信息收集与数据处理

2.1  文献信息收集

     按照实验设计，为了更好地归纳和总结数据的规律性，第4组成员对第2次分类获得的运动生物力学文献的多项信息进行收集、甄别和分类。当文献信息分类存疑时，则将存疑信息分配给第4组另外2名人员，并独立进行甄别。当二者甄别结果一致时，则分入结果所对应的类别；反之，则不分入。信息整理、分类和统计工作具体步骤如下：

     （1）掌握该学科文献不同研究类型的比例情况。前述的体育基础科学领域教授和第4组成员查阅相关资料，讨论和定义了研究类型，后者按定义类型进行整理、分类和统计（表3）。

     （2）掌握该学科文献使用科研设备的情况。第4组成员对“数据直接采集类”文献采用的科研设备进行分类和统计，重点关注传统型运动解析系统和红外型动作捕捉系统的使用情况。

     （3）掌握该学科文献研究方向交叉融合的情况。前面提及的体育基础科学领域教授和第4组成员根据自身的科研经验和分类过程中的观察，结合表1对运动生物力学的研究方向进行了划分（表4）；后者对“数据直接采集类”单篇文献包含不同数量研究方向的情况进行分类和统计，重点关注单篇文献包含1个或多个研究方向文献数量百分比的变化情况。

     （4）对纳入的2368篇文献（剔除3篇英文文献）所列的关键词进行整理。①剔除无效关键词（如“运动生物力学”、国家和省份名称、赛事名称和运动员姓名等），剩余9846个关键词。②第4组成员对词义相同和相近的关键词进行讨论和合并，得到3422个关键词组。③对每年不同频数的关键词组的数量进行统计和分析，重点关注词频≥10（高频）、≥5和=1（低频）关键词组的数量百分比变化情况。选取词频≥5 的原因是2016、2018 和 2020 年关键词组的最高频数和统计年份内最高频数的最小值均为5，该频数曲线能全面反映统计年份内关键词组的变化情况。另外，还关注了关键词组在统计年份内的分布情况。

     （5）通常采用学术论文直接/间接影响力的阶段持续性来反映文献的影响力，用“直接/间接引证文献持续年限”表示，研究中采用“直接/间接引证文献最大持续年限”表示文献影响力的最大持续性。直接引证文献（一级引证文献）是指当某篇学术论文因其学术或应用价值等被引证时，引证它的文献；当一级引证文献同样因学术或应用价值等被引证时，引证这些一级引证文献的文献被称为二级引证文献，即间接引证文献。直接/间接引证文献（最大）持续年限是指某篇学术论文自发表以后持续且不间断存在直接/间接引证文献的（最大）年份数。

     利用CNKI的引文网络统计纳入的2357篇文献（14篇在CNKI未检索到）的直接和间接引证文献存在的年份和持续年限，重点关注每篇文献的直接/间接引证文献最大持续年限及其变化情况。考虑到引证文献的动态变化，规定该部分数据纳入研究的截止年份为2021年（2022年数据不完整），收集数据时间为2022年1月20日—30日。

2.2  数据处理

     为了更好地展示数据的规律性，保证数据具有更好的可比性，数据计算或处理方式如下：

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结果与讨论

3.1  刊文量的总体状况与同类学科的比较

3.1.1  运动生物力学刊文量与体育基础科学类刊文量的关系

     经过整理和分类得到2000—2020年体育类核心期刊刊载体育基础科学类文献总量及其所含各学科文献数量。由图2可知，2001—2017年体育基础科学类刊文量百分比保持相对稳定，占每年刊文总量的（27.52±1.00）%，而2018—2020年占每年刊文总量的（22.8±1.80）%，说明这3年体育基础科学类刊文量百分比呈下降趋势（下降5%左右）。另外，统计发现2010—2020年体育类核心期刊刊文总量呈逐年递减的趋势。在纳入期刊的刊文总量减少和体育基础科学类刊文量百分比下降的双重影响下，形成了自2017年以后体育基础科学类文献刊载数量逐年减少的情形。针对近年来体育类核心期刊刊文总量减少的情况，有学者认为由于研究深度和质量的提升，单篇论文字数显著增加，且期刊一般页码相对固定，进而导致论文数量减少，且预测论文刊发数量减少的趋势依然没有改变，这一预测与2010—2020年体育类核心期刊刊文量逐年减少的情况保持一致。针对体育基础科学类文献刊载数量逐年减少的情况，尚未见有文献资料进行研究和讨论，这可能与文献数据挖掘的研究方法有关。文献数据挖掘研究通常是直接利用学术搜索引擎配合关键词获取某个研究方向的文献数据，这样的方法往往很难得到关于体育基础科学类文献总体数量的可靠数据。第3组和第4组成员就这一情况展开了讨论，并访问了体育领域的相关学者，认为体育基础科学类文献刊载数量逐年减少可能与近年来体育类核心期刊因自身的发展和需求转变论文收录的学科方向有关。比较典型的是《体育科学》，2015年以后该期刊刊发体育基础科学类论文的比例逐步下降，而体育人文社科类论文的比例逐步上升。

3.1.2  运动生物力学刊文量与同类学科刊文量的比较

     从同类学科之间的比较可知，运动生物力学的刊文量多于运动人体测定、运动医学、运动保健、运动卫生和运动解剖学（图3），后两者的刊文量与其他学科相比差距悬殊（表2），说明二者始终不是体育基础科学的研究热点，这与二者涵盖的知识性质有关。相较于其他学科，运动解剖学涵盖的多为成熟的人体形态学知识，运动保健、运动卫生涵盖的多为科普性知识。值得注意的是，2012年以后，运动医学的刊文量呈逐年递增趋势，其2020年的刊文量与运动生物力学基本持平（图3）。另外，运动生物力学的刊文量明显低于运动心理学和运动生理学/运动生物化学。运动生理学和运动生物化学合并的刊文量百分比占体育基础类刊文量的比例最高，但从对第3组分类人员的调查反馈得知，运动生物化学的刊文量要远多于运动生理学，前者与后者的刊文量比约为4∶1。因此，结合表2可得，体育基础科学类所含学科的文献数量依次为运动生物化学、运动心理学、运动生物力学、运动人体测定和运动医学或运动生理学等，尽管前人研究中的分类方法和学科称谓有所不同，但这一排序结果与前人的部分研究结论保持一致。值得注意的是，运动生物力学刊文量在体育基础类刊文量占比相当大，但从体育类核心期刊整体刊文量看，该学科的研究明显有待进一步加强。

3.1.3  运动生物力学文献刊文量特点的成因

     从图3可知，运动生物力学文献的数量百分比大体呈“几”字形分布，可分为3个阶段（2000—2007年、2008—2014年和2015—2020年），对应占比的均值和标准差分别为（16.41±1.68）%、（19.62±0.44）%和（15.64±2.00）%。其中，2008—2014年的刊文量百分比与2000—2007年和2015—2020年相比，高3%以上，体现在数量上依次是（146.00±18.40）篇、（115.88±17.63）篇和（70.33±14.26）篇。2008—2014年文献数量明显增加，从采用运动解析设备或系统（图4）和单篇文献包含研究方向的数量（图5）两方面可见端倪。

     由图4可知：①相比于其他研究方法（测力台、肌电和等速肌力测试等），运用解析系统和运动捕捉系统的文献一直保持较大的数量，说明动作或运动技术解析与分析始终是运动生物力学主流的研究手段和方向，因此，对采用动作解析方法文献的基本信息进行分析，得到的证据或规律将能更好地证明“2008—2014年文献数量明显增多”的情况。②传统型运动解析系统由品牌众多趋向于更为专业的几大主流系统（SIMI Motion、Ariel和Dartfish等），这反映了实验设备的性能不断提升。③除2000年上海体育学院3位学者国内首次报道了将红外型动作捕捉系统用于研究外，2004年以后采用该类型系统的文献比例不断升高，并在2008年、2013年和2019年出现3次大幅增长，而采用传统型运动解析系统的文献比例在统计年份内总体呈下降趋势，二者的比例曲线于2019年形成交叉，且2020年形成了差异明显的翻转。红外型动作捕捉系统（Vicon、Qualysis和Motion Analysis等）的使用简化了以往需要人工标记环节点的繁琐过程，缩短了解析时间，也提升了数据解析的精度。由此得知，运动生物力学研究采用设备或系统性能的不断提升，以及工作原理和算法升级换代式的改变，特别是红外型动作捕捉系统的大量使用，都为运动生物力学学科增加学术论文的产出和刊发（2008—2014年）创造了条件。

     从图5可知，单篇文献含1个研究方向的文献数量百分比总体呈下降趋势，多研究方向（2个及以上）的文献数量百分比总体呈上升趋势，且在2005年、2013年和2018年出现大幅增加。多研究方向文献的增加得益于多设备的联合研究和其他研究成果的借鉴。统计分析发现，多设备联合研究主要集中在2005年以后的动作捕捉系统与测力台的联合，这与图5中“2个研究方向”的文献数量在2005年出现大幅增加的情况吻合。2013年以后的动作捕捉系统、测力台与肌电测试仪器的联合，与图5中“3个及以上研究方向”的文献数量在2013年出现增加的情况吻合。“其他研究成果的借鉴”典型地体现在逆动力学的应用上，即利用实验获得的运动学和动力学数据，计算得到关节力矩，这样单篇文献本来包括2个研究方向（运动学和动力学）就变为了3个研究方向（运动学、动力学和关节力学），这种研究方式和算法在2015年及以后被大量采用。图5部分数据反映出随时间的推进，运动生物力学研究交叉融合的程度越高，这为产出高质量论文创造了一定的条件。

     综上，科研设备的升级换代、研究方向和方法的交叉融合提升了运动生物力学学术论文的质量，然而其刊文量从2015年至今整体呈下降趋势（图3）。出现这一现象的原因与“体育基础科学类刊文量整体呈下降趋势”一样，主要是体育领域各科学研究水平和学术论文质量的提升或期刊收录方向的改变导致竞争愈加激烈，势必会挤压包括运动生物力学在内的体育基础科学类学术论文发表的空间。

3.2  研究热点的演变

     在文献计量学领域，通常利用关键词的数量、时间分布和聚集程度反映某个领域或学科的研究热点和演变过程。对关键词组进行整理和统计得到每年不同频数关键词组的数量百分比（图6）和各年份频数排名前10的关键词组的情况（表5）。从图6可知：2000—2020年词频≥10（高频）和词频≥5关键词组数量百分比的特点是“占比少且总体呈下降趋势”，特别是2015—2020年词频≥10（高频）的占比为0；而词频=1（低频）关键词组数量百分比的特点是“占比多且总体呈上升趋势”。此外，通过观察原始数据发现，其他高频和低频关键词组的数量百分比的变化分别与词频≥10和词频=1的变化趋势大体相同。概言之，2000—2020年呈现“高频关键词组减少，低频关键词组增多”的特点，由此反映出运动生物力学研究呈发散、多元化和热点弱化的发展趋势，特别是在2014—2020年更加明显。

     由表5可知：①运动学、运动学分析、运动技术、优秀运动员和起跳动作是运动生物力学研究的重点。该学科的研究主要通过运动解析（动作捕捉）设备或系统对运动技术展开运动学方面的研究，此情况在2010年之前更为突出；研究对象主要以优秀和高水平运动员为主，这类运动员的技术动作具有较高的研究价值，此情况也是在2010年之前更为突出；运动项目及动作的相关研究主要涉及跳高、跳远和三级跳远的起跳动作，且这一情况主要出现在2016年之前。②关键词组的横向分布反映了研究热点的演变过程，例如表面肌电的相关研究集中在2010—2018年，膝关节的相关研究主要集中在2012—2019年。通过查阅膝关节相关的文献得知，该方面的研究主要是测量膝关节的等速肌力表现。因此该2项研究热点的显现得益于科研设备的引入和多设备的联合，并且时间上与多研究方向文献增长的时间（图5）基本吻合。除上述研究热点外，表5还反映出其他研究内容的变迁和分布情况。关键词组反映出的研究热点和内容与一些研究结论类似，又与一些研究结论存在差异，这一情况主要是由于不同作者对数据解读不同造成的。

     综上，2010—2020年我国运动生物力学研究致力于利用“三大设备”（动作捕捉系统、肌电测试仪和测力台）服务于竞技体育，不足之处是与当下科学主流和前沿结合不够密切，科研产出较少，例如将计算机视觉技术用于动作捕捉、将智能穿戴设备用于人体参数测量和将神经网络技术用于人体行为识别等。表5也反映出该学科学者对基础理论和方法学的研究和探讨相对薄弱，这不利于学科的发展和进步。

3.3  文献影响力的变化

     利用单篇学术文献影响力指标—学术论文的直接/间接引证文献最大持续年限，对运动生物力学文献影响力（文献生命力）进行考察。图7反映了纳入研究的文献从其发表时间到数据纳入研究的截止时间内（“发表—截止时间跨度”）各年份文献的直接/间接引证文献最大持续年限的均值和标准差的变化情况。

     从图7可知，随“发表—截止时间跨度”的缩短，直接引证文献最大持续年限的均值呈前期平缓、后期下降趋势，间接引证文献最大持续年限的均值呈下降趋势，这一特点主要与直接和间接引证文献最大持续年限及其动态变化有关。①2000—2010年运动生物力学学科文献的直接引证文献最大持续年限（持续影响力）为6~7年。由于该阶段对应的“发表—截止时间跨度”为11~21年，大大超过了文献被持续引证的最大年限，因此直接引证文献持续最大年限的均值曲线前期趋于平缓。基于“持续影响力为6~7年”的情况，至少在2016年之前直接引证文献最大持续年限的均值曲线应维持在这一水平。反观图7可知，后续的2011—2016年最大持续年限的均值范围为4~5年，说明这一阶段文献的持续影响力下降。2017—2020年文献的“发表—截止时间跨度”较短，处于初期引证的活跃期，加之数据统计截止时间（2021年）以后的两类引证年限数据是动态增加的，且无法获得其最大持续年限的数据，因此，该阶段内直接引证文献最大持续年限的均值曲线呈下降趋势，然而这并不能说明该阶段内文献的影响力下降。为此，观察该阶段引证年限的原始数据并与2000—2010年的数据进行对比可以预测2017—2020年文献影响力也呈下降趋势。综上，自2016年以后，体育类核心期刊刊发的运动生物力学相关学术论文的影响力呈下降趋势，这可能与研究方向和热点多元化、引用文献的“马太效应”等因素有关。②从引证文献的特点看，相较于直接引证文献，间接引证文献最大持续年限要长得多。观察数据可知，很多文献的间接引证持续年限从发表后的第1年连续贯穿至数据收集截止年份（2021年），所以间接引证文献最大持续年限的均值逐年下降符合引证规律。

     标准差的大小反映了最大持续引证年限的离散程度，即标准差越大，出现高持续影响力文献的概率也就越大。从图7可知，除2002年的直接引证文献最大持续年限标准差和2020年的间接引证文献最大持续年限标准差外，二者的标准差都随“发表—截止时间跨度”的缩短呈减小趋势，这种情况在2017年以后尤为显著。这反映出文献的影响力年限更加趋于统一，产出相对高影响力文献的概率在减小。

     图7反映出随“发表—截止时间跨度”的缩短，间接引证文献最大持续年限与直接引证文献最大持续年限的差值在不断缩小，并且2016年以后出现了翻转的情况，即直接引证文献最大持续年限大于间接引证文献。按照定义可知，间接引证文献的出现和持续年限有赖于直接引证文献的情况，且通常情况下二者具有较高的一致性，即直接引证文献最大年限越长，间接引证文献同样越长，反之亦然。不难看出，出现“翻转”的情况反映出有些文献间接引证减少，甚至不会被间接引证，究其原因是研究的多元化使文献之间的引证关系变得松散。

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结论与展望

4.1  结 论

     （1）运动生物力学的研究水平和论文质量不断提升，体育学领域其他各学科和各方向也呈现类似特征，在刊发上的竞争愈加激烈。体育基础科学类刊文量逐年下降，连锁性地引起运动生物力学刊文量在经历2008—2014年的高水平后呈现下降趋势。

     （2）得益于科研设备的精进和研究方法的融合，近年来运动生物力学的研究热点呈现多元化的局面。运动学、运动学分析和运动技术诊断等一直是研究的热点，说明该学科的学者注重传统的应用性研究。同时，倡议该学科的学者既要多关注科学前沿，并将最新的理念、方法和技术应用于本学科的研究，也要注重基础理论和方法学的研究。

     （3）近年来，运动生物力学文献之间的引证关系变得更加松散，文献影响力不断下降，产出相对高影响力文献的概率也在下降。

4.2  展 望

     本文还存在一定的局限性，体育类核心期刊刊发的运动生物力学文献并不能覆盖所有运动生物力学学者的研究，且该学科的学者并不仅限于在体育类中文核心期刊发表学术论文，因此获得的数据和结论只能代表大部分学者的研究情况。今后可通过扩大样本范围或采用新的挖掘方法，提升数据的覆盖范围，以获得更为全面的研究结论。面对刊文量和文献影响力下降的现状，运动生物力学的科研人员应深挖本学科的科研潜力，与其他领域交叉融合，助推自身研究打开新的局面，从而巩固运动生物力学在体育学领域的地位，进一步提升其贡献度和影响力。

本文刊于《上海体育学院学报》2023年第4期。为方便阅读，此处删去原文注释，如果其他媒体或机构转载，请标明文章出处。

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