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我国运动人体科学学科发展的问题反思与展望

段锐, 李跃程

段锐,李跃程.我国运动人体科学学科发展的问题反思与展望[J].上海体育大学学报,2025,49(4):1-8. DOI: 10.16099/j.sus.2024.10.07.0005
引用本文: 段锐,李跃程.我国运动人体科学学科发展的问题反思与展望[J].上海体育大学学报,2025,49(4):1-8. DOI: 10.16099/j.sus.2024.10.07.0005
DUAN Rui, LI Yuecheng. Reflection and Prospect on the Development of Exercise Science Discipline in China[J]. Journal of Shanghai University of Sport, 2025, 49(4): 1-8, 29. DOI: 10.16099/j.sus.2024.10.07.0005
Citation: DUAN Rui, LI Yuecheng. Reflection and Prospect on the Development of Exercise Science Discipline in China[J]. Journal of Shanghai University of Sport, 2025, 49(4): 1-8, 29. DOI: 10.16099/j.sus.2024.10.07.0005

我国运动人体科学学科发展的问题反思与展望

详细信息
    作者简介:

    段锐(ORCID:0000-0001-5035-5633),男,四川达州人,华南师范大学教授,博士,博士生导师;研究方向:运动生理生化,E-mail:duanrui@m.scnu.edu.cn

  • 中图分类号: G804

Reflection and Prospect on the Development of Exercise Science Discipline in China

  • 摘要:

    作为体育学的重要分支,运动人体科学近年来取得了显著进步,但在发展过程中仍面临诸多挑战。从学科发展现状、问题反思及未来展望三个方面系统分析我国运动人体科学面临的主要瓶颈,包括学科归属不明、研究支持不足、研究对象的选择争议及国际化进程滞后等问题。我国尽管在该领域具备独特的学科优势,但仍须进一步提升其国际影响力,结合本土实际需求,围绕中国人群的健康问题展开深入研究,逐步构建具有中国特色的学科体系。未来的发展应关注学科的定位调整,并通过多学科融合和科技创新,尤其是智能技术的应用,优化研究问题和研究范式,并促进研究成果的有效转化。运动人体科学将在科技与创新的推动下,为提升全民健康和实现国家体育战略提供强有力的支持。

    Abstract:

    As an essential branch of sports science, exercise science in China has made remarkable progress in recent years, yet continues to face several significant challenges. This paper systematically examines the current state of the development of the discipline, reflects on the main issues, and outlines the prospective directions for future research in Chinese exercise science. Key bottlenecks include the ambiguous disciplinary positioning, insufficient research support, controversies over the selection of research subjects, and a sluggish pace of international integration. Although China possesses unique strengths in this field, further enhancement of its international influence requires a closer alignment with local needs—particularly through in-depth investigations targeting the health issues faced by the Chinese population—to gradually construct a distinctive, China-specific academic framework. The paper proposes that future development should focus on redefining the discipline's positioning and fostering cross-disciplinary integration along with technological innovation. In particular, the application of intelligent technologies is emphasized as a means to optimize research questions, enhance research methodologies, and accelerate the effective translation of research outcomes. Driven by innovation and technological progress, exercise science is poised to play a pivotal role in promoting public health and supporting the implementation of national sports strategies.

  • “生命在于运动。”早在启蒙时代,法国思想家伏尔泰便洞察到生命与运动密不可分的联系。200多年后的今天,这一论断在运动人体科学研究中得到了更加深入和系统的验证。作为体育学的重要分支,运动人体科学整合生物学、医学、心理学和物理学等多学科理论与方法,系统探讨人体运动规律,为提升竞技体育水平和促进全民健身提供了重要的理论依据与技术支撑。在“体育强国”和“健康中国”国家战略的引领下,运动人体科学作为体育学科基础建设的核心学科,其发展水平直接影响国家体育事业的整体进步和人民健康福祉的实现。

    近年来,我国运动人体科学研究取得了长足进步,学术论文的发表数量和质量持续提升,部分研究领域已达到国际先进水平。然而,与国际顶尖水平相比,在应用基础研究和成果转化效率等方面仍存在一定差距。我国自主创办的英文期刊在国际上的影响力尚待提升,国际学术会议的主办和参与度亦需加强。此外,科研支持体系与评价机制不甚完善、研究周期短、经费支持不足等问题依然制约学科的长期发展。

    面对新时代的发展机遇与挑战,本文以问题为导向,系统梳理我国运动人体科学的学科发展现状,深入剖析学科发展的主要瓶颈,提出相应对策并展望未来发展方向,旨在为推动学科高质量发展及服务国家战略需求提供参考。

    运动人体科学是体育学的重要组成部分。1997年,该学科正式被设立为体育学的二级学科,并沿用至今。体育学作为教育学门类中的一级学科[1],在我国的学科分类体系中被归类于“人文与社会科学门类”,其下设的多个二级学科又分为基础交叉学科和体育本体学科。运动人体科学和体育人文社会学属于基础交叉学科,而体育教育训练学和民族传统体育学更多地属于体育本体学科[2]

    运动人体科学涵盖运动生理学、运动解剖学、运动生物化学、运动生物力学、运动康复与保健学等多个研究领域,是我国独立设立的学科,在国际上并没有统一的专有名称或完全与之对应的学科,存在一定的命名差异与定位偏差。在国际体系中,与运动人体科学类似的学科通常分布于不同的学科。例如,在美国的学科专业目录(Classification of Instructional Programs,CIP)[3]中,运动相关学科分布于生物学、休闲娱乐活动、心理学、卫生学等门类。在“公园、娱乐、健身和运动机能学”中,其二级学科为“运动、运动技能学和体育/健身”,设置接近于国内的“体育学”;“体育教育和教练”在教育学代码下, 但卫生学代码下的“运动和身心疗法和教育”学科也包含多个体育教育相关子学科[4]。 美国国家科学研究委员会(National Research Council,NRC)将“运动机能学”(Kinesiology)纳入“生命科学”项目,其研究范围涵盖训练科学、运动科学以及体育教育等,范围较运动人体科学而言更为广泛。英国曾采用的高等教育学科目录(JACS code)[5]将“运动与锻炼科学”(Sport & Exercise Science)归为生物科学下的学科,其中包括“运动训练学”“体育发展”“运动康复”“体育研究”“运动科技”等子学科。英国现行的高等教育科目分类(HECoS)[6]使用非分层体系,与运动人体科学相关性较高的为“体育发展”(Sports Development)和“体育与运动科学”(Sport and Exercise Sciences)。德国的学科目录主要参照德国联邦统计署公布的统计用学科目录[7],“运动”是独立的一级条目,其二级为“运动、 运动科学”,三级包括“运动教育学/运动心理学”和“运动科学”,“运动科学”的研究内容与我国的“运动人体科学”较为接近,而“体育人文社会学”研究多被归类到其母学科下,不在此分类中。北欧国家使用“运动生物学”(Exercise Biology)命名,重点关注运动对分子与细胞机制的影响,如能量代谢与基因调控等。

    与国际惯例相比,“运动人体科学”这一命名更偏向描述具体研究内容,而未能充分体现其作为自然科学分支的学科属性。在我国,体育学中的自然科学研究主要集中于运动人体科学,学科涵盖了从分子机制到实践应用的多层次研究,这种集中的学科设置体现了我国整合学科资源、推动学术协同发展的特色与优势。然而,现有学科命名与其作为自然科学分支的学科属性定位尚存分歧,亟须在未来发展中进一步明确,以促进以“运动”为核心的自然科学知识体系的构建。

    运动人体科学的核心任务是探索并揭示人体在运动过程中所发生的生理、生化、心理和生物力学等方面的变化及其作用机制。此类研究有助于指导科学化训练,提高竞技体育水平,同时实现运动损伤的预防与康复,促进大众健康和相关疾病的防治。与体育学其他子学科相比,运动人体科学更注重自然科学研究,强调实验设计的严谨性,突出生物学和医学原理的应用。作为体育学一级学科框架下的一个重要分支,运动人体科学始终深深扎根于体育领域,服务于国家战略需求,尤其是在“健康中国”和“体育强国”建设中发挥着不可替代的重要作用。

    运动人体科学的独特价值体现在其对人类健康、体育事业和社会进步的多维贡献。它不仅能够满足竞技体育高水平发展的需求,也能通过科学研究和理论创新推动全民健身活动的广泛开展。此外,针对老龄化、生活方式相关疾病日益突出等社会问题,运动人体科学提供了低成本、高效率的运动干预方案,这对于提升生活质量和减少社会医疗支出具有重要意义。综上所述,运动人体科学不仅是一门专注于人体在运动中的表现与适应机制的学科,更是实现国家战略目标、促进人民健康与推动社会可持续发展的关键力量。

    当前,运动人体科学面临着学科从属关系争议和研究支持不足的双重挑战。作为一门综合性交叉学科,在国内现行学科分类体系中运动人体科学的独立性和重要性尚未得到充分体现,其从属于体育学,被归入教育学门类。因此,在各类评审中,运动人体科学往往被视为“大文科”类学科,导致对其的学术评估和资源分配与实际情况不匹配。国际上大多数国家的学科体系将体育教育归入教育学领域,而运动人体科学、体育人文社会学和运动训练学等被纳入研究型学科体系,这与我国现行的分类存在差异。因此,部分学者[2]呼吁,将体育学从教育学下的一级学科提升为独立学科门类;同时,有学者[8]建议,在交叉学科门类下设立“运动科学”一级学科,将与体育相关的自然科学与社会科学研究全面纳入。

    作为运动科学重要的自然科学分支,运动人体科学在推动体育学整体发展的同时,肩负着面向国家体育战略需求与服务大众健康的重任。然而,该学科尚未被列为独立学科,因此,国家自然科学基金体系尚未将运动人体科学作为单独的资助领域予以支持。目前,仅在生命科学部生理学和整合生理学方向下设有“运动生理学”相关的资助代码,更多的则缺乏专属资助方向与代码,如数理学部力学方向的资助领域包括运动生物力学相关内容,但无独立代码。为此,学界呼吁在国家自然科学基金中设立运动人体科学独立的资助方向和代码,以加强对该领域的研究支持,促进学科发展。

    然而,我们必须认识到,运动人体科学的整体研究水平与竞争力仍显不足,与其他学科相比存在明显差距,尚未形成足够的竞争力和话语权。现行的学科分类与科研资助体系在一定程度上制约了学科的发展潜力。尽管提升学科地位的呼声逐渐高涨,但更为关键的是如何从“可为”转向“应为”,并进一步迈向“有为”。学科的长远发展必须依靠扎实的科研工作和研究成果的有效转化,逐步提升学术水平和社会影响力,才能赢得应有的资源与支持,进而在国家战略中占据其应有的重要地位。实现学术与实践的双重提升是推动运动人体科学高质量发展的关键路径。

    在当前运动人体科学研究中,围绕研究对象的选择,即在研究中使用人体还是模式生物(如小鼠、兔子等)的争议备受关注。从学科定义来看,运动人体科学以“人”为核心研究对象,主要研究人在运动过程中的生理、生化及生物力学反应。然而,受伦理和技术限制,人体实验难以在器官和细胞层面开展深入研究。因此,研究者通常依赖模式生物开展实验。这种设计虽然提高了实验的可控性和可重复性,但也引发了一些学者和公众的质疑,认为运动人体科学存在过度依赖动物实验的倾向,并将之戏称为“运动老鼠科学”。

    实际上,动物实验是自然科学研究中的常用研究方法,通过动物模型能够精确控制实验条件,深入探讨运动干预对特定生理系统(如心血管、神经系统、肌肉骨骼系统等)的分子与细胞层面的影响。这类基础研究为后续人体实验及实际应用提供了重要的理论支撑。“运动老鼠科学”这一称谓忽略了动物实验的学科价值,也低估了其在解决实际问题中的贡献。

    尽管如此,动物实验也存在一定的局限性 。模式生物的运动形式较为单一,难以全面模拟人类复杂多样的运动模式。此外,由于物种间的生理差异,动物实验的结果不能完全直接应用于人体研究。因此,在设计实验与解释结果时,研究者需审慎对待,以避免不当推断或过度解读。

    未来,运动人体科学的发展需摆脱“人体实验与动物实验”二元对立的思维,强调动物实验与人体实验的整合研究,逐步推动对运动机制和健康效应的系统性理解,通过多层次研究方法,从分子、细胞到系统、整体水平,全面解析运动效应,进一步强化运动人体科学在提升全民健康和竞技体育水平中的重要作用。

    与其他自然学科分支,特别是生物医学相比,运动人体科学的竞争优势尚未得到充分体现,主要表现为对“运动”本身研究深度的不足以及特色知识体系尚未建立。许多运动人体科学研究者具有生物医学背景,在研究中往往直接套用生物医学的研究框架和成果,这种做法虽然在一定程度上能够加速研究进展,但从长远来看,运动人体科学的核心发展应围绕 “运动”展开,而不仅是将其视为一种生物医学研究中的非药物干预手段[9]

    与药物相比,运动是多系统协同的复杂身体活动,涉及运动形式、强度和频次等要素。这种复杂性常与科学研究中变量控制的要求相矛盾,导致基础研究对运动内在机制的探讨不够深入,难以完全揭示运动的本质。许多基础研究仅将运动视为一种输入变量,通过调节特定基因或信号通路以探讨其对疾病进程的影响,而较少关注运动参数对这些机制的差异化影响。例如,在运动抗癌的研究中,通常重点放在运动是否能够调控某一癌症相关基因的表达,而较少探讨不同运动类型、强度或频次,如何差异性地调控这些基因。在更深入的机制探讨层面,大量研究更关注某些已知的癌症关键基因是否在运动抗癌中起作用,而忽略了运动如何从本质上影响这些关键基因或蛋白的表达、调节或信号通路的激活。这类基础研究不仅限制了对运动生物效应的全面理解,也制约了学科核心知识体系的形成。

    应用研究虽聚焦于运动本身的各项参数,但受实际条件限制,多数实验周期较短,缺乏长期跟踪及系统性数据支持,导致研究成果较多依赖经验观察,其可靠性和普适性仍待进一步验证。数据不足及实验设计对长期效应考察不充分,使得应用研究难以从根本上揭示运动对机体调控的内在机制,从而直接制约了学科特色知识体系的构建。许多科研人员和学生常因难以确定具有深入探讨价值的研究问题而感到困扰,然而,仔细回顾经典教材(如《运动生理学》)的内容可发现,学科中仍存在诸多空白领域,许多早期研究成果因方法学进步或新发现而存在争议,亟须重新审视。更为严峻的是,在当前科研环境下,研究者面临快速产出成果的压力,往往倾向于重复性和短期探索,缺乏深入挖掘运动内在调控机制的动力。这种短视性研究模式不仅制约了学科独特理论和系统知识体系的形成,也最终限制了运动人体科学的长远发展。

    运动人体科学的未来发展应更加聚焦于揭示运动的独特生物效应。例如:不同运动形式如何特异性激活不同组织中的代谢途径?运动的记忆效应是否仅限于神经系统?骨骼肌是否具备类似记忆的功能,其与表观遗传调控的关系是什么?对这些问题的探索不仅能够为学科研究开辟新方向,也有助于保持运动人体科学研究的独立性和创新性,避免陷入其他学科研究框架的同质化局限,真正展现学科的竞争优势。

    运动人体科学涵盖多个研究领域,部分院校在专业设置或研究方向划分中依据相关母学科进行了细化,如运动生理学、运动生物化学、运动康复医学、运动生物力学等。这种划分可能在学科内部形成无形的边界,从而限制知识的交叉整合。例如,在研究“如何提高短跑运动员的成绩”这一问题时,仅依赖运动生物化学的理论和方法是不够的,还需要结合运动生物力学、运动生理学等学科的视角与工具。因此,运动生理学、运动生物力学或运动生物化学等分支学科均应被视为研究方法的来源,用以解决运动相关的科学问题。

    我国医学类专业在研究方向设置上提供了可借鉴的经验,其研究主题往往基于重大现实问题而制定,例如“儿童慢性病流行与防控”、“老年人失能的影响因素及干预策略”和“女性盆底疾病发病机制”等。研究方向并非局限于某一理论或方法,而是跨领域的系统性探索。这一导向性问题设置有效破除了学科内部边界的无形藩篱,使研究更具现实性与应用性。类似地,在英国的高等教育科目分类系统(HECoS)[6]中,涉及体育的学科分类也体现了这种导向性。例如,“体育发展”(Sports Development)和“运动与锻炼科学”(Sport and Exercise Sciences)体现了问题导向的研究设计,前者专注于体育活动的规划与提升,后者则通过整合解剖学、生理学、生物力学与心理学,寻求优化运动表现的科学途径。这样的分类方式突破了单一研究方向的局限,强调了解决核心问题的必要性和多学科协作的价值。

    因此,运动人体科学各领域的内部分界不应成为学科发展的限制性因素。只有从实际科学问题出发,突破学科间的无形边界,才能建立具有特色的运动人体科学知识体系,并实现研究成果的有效转化,为学术创新与社会实践提供更大的支撑。

    提出科学问题是科研工作的起点,而高质量研究的完成通常需要通过科研论文、研究报告或实践方案等形式的严谨呈现。然而,现行的科研资助与管理制度对研究周期的限制可能抑制深度科学问题的探索与长期项目的开展。例如,大多数科研资助项目的周期通常只有4年,部分研究甚至需要在更短时间内完成,以满足按时提交成果与结项的要求。同样,高校普遍采用的“预聘转长聘”制度也对青年学者提出了较高的时间要求。预聘期通常为3~6年,能否被长期聘用主要取决于其在此期间的科研业绩表现。考虑到学术论文从撰写到正式发表通常需要较长的周期,留给青年学者用于长期性研究的时间并不充裕。此外,许多学术头衔和项目资助对申请者的年龄设定上限(35岁或40岁以下),这也进一步压缩了科研人员专注于长期研究的时间窗口。

    科研论文与项目基金作为衡量学术能力的主要标准,前者是学术成果的凝练与共享的有效形式,后者则是学术研究顺利开展的重要保障。然而,过度依赖这些考核标准有可能限制研究人员提出深度科学问题的积极性,尤其是在运动人体科学领域,这种影响尤为明显。

    运动人体科学是一门实践性极强的学科。例如,运动防护学通过研究运动损伤的发生机制,优化技术或训练负荷,以预防运动损伤的发生。然而,这类研究通常需要长期的跟踪数据才能对其防护效果进行科学评估。类似的问题也广泛存在于流行病学研究以及大型抽样调查等领域,这些研究通常需要较长时间的数据积累、多样化的研究设计与评价方法,才能得到科学的研究成果。因此,学术考核的时间要求和单一的评价标准容易成为研究人员深入挖掘有意义问题的阻碍。运动人体科学的发展需要更加多元且长期的支持机制,不仅需要更多的时间进行探索和验证,还需要多样化的成果评价机制,才能更好地支持长期研究工作,避免时间压力和考核标准成为阻碍学术创新的“高山”。

    学术话语体系是学术成果传播的重要途径,也是体现学科前沿性和生命力的关键标志。学术期刊与国际学术会议是学术交流的主要平台,对于提升学科话语权具有重要意义。

    根据2024年科睿唯安发布的《期刊引证报告》[10],运动科学领域的Web of Science核心合集收录了127种运动科学领域的期刊,其中影响因子超过5分的期刊有5种,包括British Journal of Sports Medicine(11.8分,英国)、Journal of Sport and Health Science(9.7分,上海体育大学主办)、Sports Medicine(9.3分,英国)、Qualitative Research in Sport, Exercise and Health(8.0分,英国),以及Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy(6.0分,美国)。这反映出我国在运动科学领域的学术影响力持续攀升。在前20名的期刊中,多数聚焦于运动人体科学的主要研究内容,显示了该学科在全球范围内的研究热度与重要性。

    近年来,国内体育院校和研究机构在推动英文期刊发展方面取得了一定成效,例如,由上海体育大学主办的Journal of Sport and Health Science、成都体育学院与中国体育科学学会联合主办的Sports Medicine and Health Science,以及北京体育大学主办的Journal of Science in Sport and Exercise等,均展现了我国体育学科的国际影响力。与此同时,国内高校和科研机构也创办了多个尚未被国际核心数据库收录的期刊,如Asian Journal of Sport and Exercise Psychology(天津体育学院主办)、Physical Activity and Health(宁波大学主办)、Advanced Exercise and Health Science(武汉体育学院主办)以及Translational Exercise Biomedicine(上海交通大学与广州体育学院联合主办)。这些期刊的迅速发展共同推动我国构建运动人体科学的国际话语体系。

    然而,随着我国英文期刊数量的迅速增加,也出现了关键词重叠和名称定位模糊的问题,许多期刊的核心主题集中在“运动/体育/体力活动”和“健康/科学”等领域。尽管国内期刊现今已迈出扩大国际影响力的第一步,但如何进一步明确期刊的定位与侧重点,通过协同效应形成合力,提升整体学术影响力,仍是在构建中国体育科学国际话语权过程中亟须解决的问题。

    国际学术会议是提升国际话语权的另一重要途径。在运动人体科学研究领域,多个重要国际学术会议(如国际运动生物化学学会、国际运动生物力学学会主办的会议)广泛覆盖了运动相关基础研究。然而,由于会议举办地分布于全球各地,国内研究人员的参与度相对有限。近年来,国内学术机构和高校逐步增加国际学术会议的组织与参与度,努力推动国际交流与合作。尽管我国组织国际会议的数量逐步增加,但会议的国际化程度和影响力仍需进一步提升,以提升我国学者在全球议题中的话语权。

    综上所述,我国在运动人体科学的学科管理制度和学术话语体系建设方面已具备了一定的国际优势,尤其是在学术成果的数量和质量上表现突出。未来,运动人体科学的发展应注重发挥其在全球学术体系中的独特优势,通过创新和深化基础研究,服务于国家的健康与体育战略。

    运动人体科学自1997年成为体育学的二级学科以来,在知识体系构建、研究方法提升及科研成果转化方面取得了显著进展,并逐步迈向国际前沿。然而,随着全球科技的快速发展与社会需求的日益变化,运动人体科学不仅面临现有挑战,也迎来了全新的机遇。在此背景下,明确学科定位与优化命名已成为推动其向更高层次发展的关键。

    当前,“运动人体科学”这一名称更偏重对研究内容的描述,未能充分彰显其自然科学属性,限制了其在国家自然科学体系中的融入度与国际学术体系中的辨识度。结合国际学术惯例(如Exercise Science、Kinesiology、Human Movement Science等)和本土实际需求,建议将学科名称调整为“运动科学”或“人体运动科学”,有助于统一学术认知、提升其国际话语权和在国家科研资助中的优先级与支持力度。同时,学科发展应聚焦“运动”这一核心议题,并将之贯穿于基础研究与应用实践,推动科学研究与社会需求的深度融合,从而为“健康中国”与“体育强国”战略提供有力的学术支撑。

    可喜的是,部分高校如上海交通大学将“运动科学”增列为一级学科博士学位授权点,成为全国首个将“运动科学”设置为一级学科的高校。这一举措为推动体育学从教育学门类中独立出来作出了重要贡献。然而,若“运动科学”作为一级学科存在,而“运动人体科学”依然隶属于体育学的二级学科,将导致一些潜在问题的出现。若两者长期并列存在,两者在研究领域和学术归属上存在较高重合度, 可能导致学科边界混乱,需要重新定义现有的研究内容与人才培养目标。若高校普遍采用“运动科学”作为一级学科名称,则可能逐步取代“运动人体科学”这一名称,使后者的学科属性转移至“运动科学”框架下。无论两学科间的关系是并列、包含还是替代,必须通过学术共识和政策指导明确“运动科学”与“运动人体科学”的研究范畴、学科属性及协同机制,避免学科定位模糊,以及由于学科边界的频繁调整而削弱社会对该领域学术研究的信任度,限制研究成果的转化与应用。

    学科定位直接影响资源分配和研究范畴等方面,当前“运动人体科学”隶属于体育学的二级学科,如果体育学没有上升为学科门类,“运动人体科学”转变为“运动科学”一级学科,将不可避免地引发与体育学关系的再定义,还涉及学科体系内部可能存在的资源配置、边界划分及协同发展等结构性挑战。不可否认的是,运动科学来源于体育学,研究成果也反哺体育学,学科的分离可能造成研究方向的分散化和资源的重复投入,弱化原有格局的整体协同作用,削弱体育学整体发展的综合性优势。此外,独立后的“运动科学”如何在体育学整体框架中保持互动与融合,避免形成学术“孤岛”,则是亟须深入思考的核心问题。

    在解决学科宏观定位问题的同时,基础研究的突破是推动学科发展的核心动力。作为体育学中的重要基础研究领域,运动人体科学承载着揭示运动科学原理的关键任务。近年来,分子技术在运动人体科学中的广泛应用已揭示多条关键的代谢通路和分子机制,这些研究解释了骨骼肌、心血管系统等多个器官在运动过程中的急性与长期适应性反应。传统的单分子、单路径研究虽取得了一定进展,但仍难以全面把握不同器官与系统间复杂动态的整合过程[11]。因此,未来的运动科学研究需从孤立的分子机制探讨转向系统性、整合性的研究框架,以更全面地揭示运动效应的基础机制及其在健康促进中的应用价值。

    运动是一个涉及全身多个系统协同运作的复杂生理过程,包括神经系统、内分泌系统、肌肉骨骼系统和免疫系统等。每种运动形式(如耐力运动、抗阻运动)通过激活独特的信号通路,触发广泛的分子反应。例如,耐力训练促进线粒体生物发生,增强机体能量代谢能力,抗阻训练则通过激活肌肉蛋白合成途径促进力量增长[12]。这些运动类型尽管路径不同,但在健康效应上表现出一致的改善效果,如提高血糖稳态和增强免疫功能等。我国国家自然科学基金委员会生命科学部已设立专门学科支持整合生物学领域的发展,在其“十三五”战略发展规划中将“整合运动生理学:运动健康效应的系统调控机制研究”列为优先发展领域之一,国家自然科学基金委员会在其“十四五”发展规划中也将运动生理学作为需要重点加强的研究方向[1314]

    未来的研究需要从单一分子水平或特定信号通路的研究扩展至整合性分析,整合基因、蛋白质、代谢路径、器官协作及全身层面的综合视角,全面解析运动在系统层面上的调控机制与生物学效应。此外,这种整合视角将助力研究多种运动形式的适应性差异,并揭示其在个体化健康干预中的潜在作用机制。

    近年来,随着组学技术的快速发展,运动科学的研究已从孤立的分子水平分析逐步转向大规模整合研究框架。整合组学技术(如基因组学、代谢组学、蛋白质组学及转录组学)的广泛应用为系统解析运动在多层次生物学层面上的影响提供了强有力的工具。此外,功能性医学成像和分子标志物技术的进步也进一步增强了研究者在全身和器官系统层面的观察能力。例如,美国国立卫生研究院于2016年启动了“人类身体活动分子传感器计划”(MoTrPAC)[15],旨在筛选和分类人体在运动过程中以及长期运动后受影响的生物分子,建立这些分子在运动响应过程中的变化图谱[1617]。该计划为全球研究人员提供了便捷的数据库,以供访问和分析。这一计划展现了基础研究如何为全球运动科学研究提供数据支持与创新动力。同时,为了捕捉复杂运动效应的整合动态,未来研究需加强多中心合作,通过共享标准化数据和技术平台,实现大规模队列研究。例如,结合我国正在逐步推进的国家级健康队列研究,探索运动对特定人群(如老年人、慢性疾病患者)的长期健康效应,并通过整合国内外资源,推动更高质量的基础与应用研究。

    运动科学研究不仅局限于整合运动生物学领域,还涉及运动生物力学与运动心理学等多个研究方向的交叉融合,从而更全面地揭示运动背后的科学原理和机制。未来,运动科学研究将以这些领域的深度交叉为核心,通过多维度的综合性研究拓展学科边界,深化对运动效应的理解。例如:在运动生物力学方面,未来研究将进一步聚焦人体在运动过程中的动力学和运动学特征,以揭示运动模式对效率提升、损伤预防的具体影响;在运动心理学领域,运动对认知功能改善、情绪调节及心理健康促进的机制已成为热点议题,未来研究应系统揭示不同运动形式在压力管理、专注力提升及运动竞赛心理变化中的具体作用机制。通过运动生物力学、运动心理学与整合运动生物学等多方向的交叉融合,未来的运动科学研究将更精准地解构运动效应在不同层面的综合表现。这些交叉领域的研究不仅能丰富运动科学的理论体系,还能推动基于多学科视角的健康干预方案设计,进一步拓展运动科学在健康管理和个体化运动处方开发中的应用前景。

    学科的发展不仅依赖宏观定位与研究方向的优化,更需要在具体研究方法与技术应用层面不断突破,从而实现从宏观战略到微观实践的全面提升。新兴技术如人工智能(AI)、大数据、可穿戴设备及虚拟现实(VR)等,正在深刻地重塑研究范式,拓展数据采集的广度与深度,加速科研成果的转化与应用。

    人体是一个由多种复杂因素构成的冗余系统,在运动过程中,神经、代谢、肌肉、骨骼[18]等多系统协同作用,共同完成运动的反应与适应性变化[19]。面对这些多系统的复杂动态关系,传统的研究方法已经难以全面把握其中的复杂性与多维度性。为此,借助大数据和人工智能技术进行多维动态关系建模,能够为学科研究提供全新的视角。这些技术能够分析海量数据,构建复杂系统间的关联模型,从而实现多因素综合效应的研究。同时,通过机器学习算法,可从数据中挖掘潜在规律,独立于传统的因果关联分析,基于数据模式对未来的研究问题进行精准预测和优化。

    传统的数据采集方式通常为间歇式收集,研究者往往在实验室的标准化环境下选择特定的时间点进行数据收集。然而,随着智能传感器和可穿戴设备的日益便捷和普及,研究者如今能够实时、持续地采集受试者的数据,这不仅提升了研究的时效性,也极大地丰富了数据的广度和深度。此外,运动表现与运动心理学研究常面临难以完全还原真实比赛或运动场景的困境,而VR和增强现实(AR)技术的应用能够在高度还原的虚拟环境中研究运动员在高压环境下的决策过程和心理变化,从而更好地理解其内在机制。

    新兴科技的发展不仅为运动人体科学的研究带来了新的机遇,也为研究成果的转化提供了更加多样化和便捷的途径。首先,通过可穿戴设备、机器学习和归因算法等技术的综合运用,研究者能够采集、识别并分析个体复杂的运动数据,进而生成个性化和精准化的运动管理方案。这种技术可以实现运动负荷监控、运动营养与心理状态监控的系统化管理,为训练管理的创新赋能。其次,新材料、VR和AR设备为实验研究与日常训练提供了新的平台与工具,极大地丰富了传统的训练方式。例如,实时反馈的传感设备能够与实验室研究实时对接,增强研究成果在训练过程中的即时应用性。最后,机器学习与人工智能技术的应用也为个性化运动处方的开发提供了新思路。通过分析个体的基因信息、健康数据和运动历史,智能系统可以自动生成个性化的训练计划或康复方案,满足更广泛的人群在运动和健康管理方面的需求。

    伴随着新兴技术的不断涌入,运动人体科学迎来了更多的生机与活力。新技术不仅拓展了已有研究的范围,也加深了对运动背后机制的理解和应用能力。然而,在积极拥抱技术革新的同时,也必须警惕其带来的潜在伦理和安全问题。例如,个体隐私、数据安全和技术滥用等问题可能对未来的研究实践和应用带来挑战。过度依赖人工智能模型可能导致“黑箱”问题,即模型的复杂性使得研究者难以解释其预测的具体机制。所以,在应用AI时,必须确保模型的透明度与解释性,避免过度依赖“黑箱”模型,进而损害研究的可靠性。因此,在推动技术创新的同时,必须始终保持对伦理、安全和技术革新局限性的关注,在此基础上推动运动人体科学领域的深刻变革与发展。

    本文从学科现有发展定位、突出问题、未来发展三个维度对我国运动人体科学的结构性瓶颈与转型方向进行了剖析。提出需以“运动”为核心,重建具有学科独立性与原创性的学术体系;学科的研究发展应与技术革新(如AI、大数据、可穿戴设备等)同步和同频;运动作为一种全身协同过程,运动机制研究范式应从孤立走向整合运动生物学视角,通过多学科跨领域交叉,构建具有中国特色和国际影响力的运动科学学科体系。未来,运动人体科学将以科技创新为驱动,以国家战略需求为导向,深入探索人体运动的规律和机制,通过多学科融合和技术创新,推动学科的持续发展,服务于全民健康和体育事业的高质量发展。我们期待运动人体科学取得突破性进展,为建设健康中国和体育强国作出更大贡献。

    致谢 谨向天津体育学院张勇教授在日常讨论中给予的交流与启发致以诚挚感谢,他为本文的成稿提供了宝贵思路。

    作者贡献声明:
    段锐:提出论文主题,设计框架,撰写论文;
    作者贡献声明:
    李跃程:调研文献,整理资料,撰写论文。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-10-06
  • 修回日期:  2025-02-19
  • 刊出日期:  2025-04-14

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