生物力学论文范文

2022-05-10

想必大家在写论文的时候都会遇到烦恼,小编特意整理了一些《生物力学论文范文(精选3篇)》,仅供参考,希望能够帮助到大家。摘要:采用文献资料法、逻辑分析法,对运动生物力学研究方法及测量手段进行回顾总结。根据现代运动生物力学发展的规律与特点,对现代运动生物力学研究方法及测量手段进行一定层次的归纳分类,并对今后运动生物力学研究方法的发展进行展望。

第一篇:生物力学论文范文

推拿生物力学实验教学团队建设的研究

摘 要:实验教学团队的建设是实验教学中心建设的重要内容。医教一体化背景下探讨推拿生物力学实验教学团队的建设,对于推动国家临床重点专科(推拿科)和国家中医药重点学科(推拿学)建设均有重要意义。通过文献结合专家访谈,结果认为,推拿生物力学实验室必须要整合推拿学、生物力学实验等方面人员,推拿生物力学实验室团队需要包括推拿学专业教学人员、生物力学方向实验教学人员、推拿学专业教辅人员、推拿生物力学实验教学秘书。

关键词:推拿生物力学;教学团队;实验

实验教学的改革,关键是“人”的作用,营造“舒心、舒畅、和谐、发展”的人文环境,才能实现实验教学创新团队建设的目标,才能保证实验教学的效果和质量。实验教学团队的建设是确保实验教学质量的重要保障,也是实验教学改革的重要内容。探索教学团队建设的路径和思路,对于破解实验教学中存在的问题有着至关重要的意义。

一、實验教学团队建设概况、水平、发展趋势

实验教学团队是由实验管理人员、实验技术人员、相关专业的研究员组成。一般而言,实验团队的建成是由学科发展的需要而组建,有时会依据实验教学的具体需要,保障学生在实验过程中遇到的各种不同的难题考虑调整实验团队人员。

实验教学水平的高低取决于教师人才队伍。不言而喻,实验技术队伍建设的必须引起足够重视。如适当改善和解决实验人员的人事编制问题,积极推进实验技术人员的进人计划。根据实验具体工作任务、实验仪器设备数量等,确定实验人员编配的合理比例。注重实验技术人员的培养,鼓励实验技术人员,可以到名校、名企业进行进一步学习深造,提升专业技术的水平。加大实验技术人员继续教育的支持力度,也为实验技术人员国外访学创造条件。

目前,浙江中医药大学附属第三医院推拿科是浙江省内各个医院推拿科中唯一被列为国家临床重点专科的科室。浙江中医药大学第三临床医学院推拿生物力学实验室是在浙江中医药大学附属第三医院(第三临床医学院)国家临床重点专科(推拿科)建设背景下成立的实验室,主要围绕科室专科特色技术开展临床教学和科研的需要而设置。不足的是,建立实验室后,由于医教一体化背景下,由于教师(医师)承担繁重的临床和教学工作,面临教学和医疗双重考核体制,一般难以直接参与实验室建设工作,推拿学实验教学的创新、推拿实验室规划与建设的重要性尚未引起推拿学教师或医师的重视,可谓“力不足”。因而,近年来,推拿学实验教学的改革和水平的提升、推拿学科研的发展受到严重的制约。毋庸置疑,组织、建设好专职推拿实验教学团队是解决目前困境的方法之一。

另一方面,目前我校推拿生物力学实验室团队存在着团队结构不合理的现象。首先,我校推拿生物力学实验室团队是整合团队,不是专职团队。目前整合的推拿生物力学实验团队专业结构过窄,以推拿专业为主,缺少专业技术人员;我校推拿生物力学学历结构层次偏低,具有博士学位的人员较少,具有亲身从事过科研和实验的人员寥寥无几,如同一个工厂的员工,大都没有生产制造经历,那么如何生产产品?可见,目前这样的团队形同虚设。这些问题不能很好的解决,推拿学实验室教学团队自身就得不到健康发展,就无法适应推拿实验教学以及推拿学学科发展的要求,也不适应培养推拿学的创新型人才的要求。因此,加强推拿生物力学实验室团队建设研究是刻不容缓的。

二、推拿生物力学实验教学团队建设对实验室改革和发展的作用

在推拿生物力学实验团队建设过程中,组建的团队成员都具有个人特长、优势。每个成员对推拿的手法和功法理解存在差异,每个成员擅长的手法和功法存在差异。对于推拿学实验教学改革来说,个人特长、优势对解决推拿实验教学特定方面的问题必定会带来一定的帮助,对于破解推拿学实验教学改革中的难题,使推拿学实验教学改革和创新向纵深方面进一步发展有正向的促进作用。

依靠团队的工作,突出强调实验室教学团队中成员与成员之间在工作中的密切协作与配合。如此,推拿生物力学实验教学团队可以借助集体的智慧与力量,及时和合理把握推拿学学科发展的前沿和方向,明确适宜自己的教学理念,不断改革推拿学实验教学方法和内容。

实验团队也可以通过内部的沟通交流、优势互补,实现技术、技能、理论的结合,从而大大提高了工作效率。另一方面,推拿实验生物力学教学团队建设过程中,通过全体团队成员共同参与推拿学实验教学工作,可以磨合,并互相虚心学习,共同进步和完善自我。特别是有利于培养实验教学团队成员的团结协作的意识。可见,推拿生物力学实验教学团队建设工作本身是提升推拿学实验教师综合素质和推拿学教育教学质量的工作。

推拿生物力学实验室必须要整合推拿临床、生物力学实验等方面人员,若能通过科学的组建方法进行内部人员的沟通、整合,从效率角度看,在我校推拿学学科师资资源严重不足的情况下能提升推拿学实验教学整体工作效率。同时,加强推拿生物力学实验室团队建设有利于推动国家临床重点专科建设、国家中医药推拿学学科建设。通过实验室团队的建设,将在科室人才培养、科研、教学及学科建设方面发挥重要作用,有利于开展医、教、研一体化的教学。

三、医教一体化背景下国家临床重点专科平台的推拿生物力学实验室团队的合理构成

通过文献资料、专家访谈,结果认为,医教一体化背景下国家临床重点专科平台的推拿生物力学实验室团队需要包括推拿学专业教学人员、生物力学方向实验教学人员、推拿学专业教辅人员、推拿生物力学实验教学秘书。

四、结束语

加强推拿生物力学实验室团队建设有利于推动国家临床重點专科(推拿学)、国家中医药重点学科(推拿学)建设。通过实验室团队的建设,将在科室人才培养、科研、教学及学科建设方面发挥重要作用,有利于开展医、教、研一体化的教学。推拿生物力学实验室必须要整合推拿学、生物力学实验等方面人员,推拿生物力学实验室团队需要包括推拿学专业教学人员、生物力学方向实验教学人员、推拿学专业教辅人员、推拿生物力学实验教学秘书。

参考文献

[1]王移芝,鲁凌云.教学团队建设的实践与体会[J].中国大学教学,2009(12):52-54.

[2]吴振强.高等学校实验技术队伍团队建设的思考[J].实验室技术与管理,2009,26(12):25-28.

[3]徐洲.加强实验技术队伍建设的探索与举措[J].实验室研究与探索,2007,26(3):16-18.

[4]李淑芬.高职院校师资队伍结构优化途径的研究[J].中国职业技术教育,2008(14):37-38.

[5]刘玲.高校教学团队建设的困境与对策:基于团队与群体区别的视角[J].中国农业教育,2011(6):13-15.

[6]薛荔.高校学术团队建设研究[J].理论与研究,2009(10): 91-94.

[7]杨远芬,刘众.高校创新团队建设刍议[J].技术与创新管理, 2005(6):21-22.

[8]赵万鹏.关于高校实验教学队伍建设的思考[J],药学教育,2006,1:46-49.

作者:王晓东 应晓明 杨苏骏 李世龙 叶鑫 周健

第二篇:运动生物力学研究方法综述

摘要:采用文献资料法、逻辑分析法,对运动生物力学研究方法及测量手段进行回顾总结。根据现代运动生物力学发展的规律与特点,对现代运动生物力学研究方法及测量手段进行一定层次的归纳分类,并对今后运动生物力学研究方法的发展进行展望。

关键词:运动生物力学;研究方法;测量手段

一、运动生物力学的发展过程

1.运动生物力学的启蒙阶段。公元前384—322年,古希腊的哲学家和科学家亚里士多德就注意观察在日常生活中人和动物运动的力学问题。15世纪末,意大利科学家列奥纳尔德·达·芬奇(LeonaardoDavid)用人的尸体研究解剖学,并在此基础上借助力学研究人体的各种姿势和运动,指出人体的运动服从于力学定律,运动生物力学的雏形。

2.运动生物力学的初步形成。20世纪,德国的布拉温(Braune)和菲舍尔(Fisher)利用解剖尸体的实验方法测定人体各部分相对重量和重心位置,并开始用动力学的方法研究人体运动。20世纪30年代,英国生理学家希尔(Hill)取青蛙的离体缝匠肌进行实验,得出著名的Hill方程,即肌肉收缩的力速方程,并由此获得诺贝尔奖,从而奠定了肌肉力学的基础。

3.运动生物力学的快速发展阶段。1972在美国宾夕法尼大学召开的第四届国际生物力学会议上将运动生物力学从生物力学中划分出来。近三十年运动生物力学得到了迅速的发展,20世纪80年代到达鼎盛时期。运动生物力学除了与解剖学、生理学结合较多外,与医学、康复结合也逐渐密切,研究成果的水平有了很大的提高。现在摄影测量已发展到三维高速录像(如美国Pea5系统),测力系统已发展到6分量测力台(如瑞士Kistler系统)、关节肌力矩测量系统(如美国Cybex系统)等,已基本形成了相对完善并互相支持的运动学、动力学和肌电测量三大系统[1-2]。研究内容已经由为奥运战略服务向竞技体育上扩展,对人体的研究,已由对人体整体运动的研究,逐渐发展到不同环节和结构的深入研究;由对人体运动的描述性研究,发展到探讨运动时神经肌肉的控制以及运动系统和感觉系统的整合。

二、运动生物力学研究方法的分类

从研究的形式上,可分为理论研究方法和实验研究方法两大类,实验研究方法又分实验室测量法和运动测量法。从研究的领域上,可分为物理学研究方法、生物学研究方法和系统研究方法。从研究材料的来源上可分为原始资料数据的采集整理和资料分析方法。研究运动项目主要以运动学和动力学研究方法为主,生物学的研究方法为辅,综合运用多种实验手段[3]。

美国的理查德·C.尼尔森把运动生物力学的研究方法大致概括为如下五种:(1)研究特定的运动项目或其中的某一环节的生物力学,这种主要对于运动员、尤其是只对某一运动专项感兴趣的教练员非常有用。(2)研究多个运动项目中共同包含的运动动作(如着地、起跑等动作)的生物力学。最大好处是建立一种一般性的理论,这个理论是建立在经典力学定律之上,或是建立在共同的神经控制模式之上。(3)被称为运动生物力学的评定方法,如从能耗观点去评价运动技术的优劣等。(4)指对某一专项运动所涉及的生理学、运动学、动力学以及专项特点等有关方面进行综合考虑。(5)讨论在运动中人体器官的生物力学。

中国的周里将研究的方法分为高速摄影(二维与三维)、录像、测力、肌电、肌力测试系统、同步测试、理论分析和CT、核磁共振其他方法[4]。

三、运动生物力学研究方法的现状分析

1.理论研究方法。运动生物力学理论研究方法的关键是建立人体运动的力学模型。理论研究方法主要是探索人体运动的规律,它的研究对象、研究目的、研究方法和研究成果均不同于实验方法。理论研究方法的研究对象是抽象的人体模型,目的是揭示运动规律,核心是经典数学力学的推导运算,结论是揭示运动的内在机理。人体运动数学模型方法是理论研究常用的主要方法。自20世纪80年代后,数学模型方法有了许多新的突破和进展,但人体运动数学模型方法在中国尚未得到广泛应用[5]。

目前运动生物力学主要是研究人体内部运动器系和表现于外部的人体整体机械运动特征。为了便于研究,运动生物力学理论方法的关键是建立人体运动的模型来描述运动。大体有两种方法:第一种方法是人体系统仿真研究方法,其代表人物是南非的力学专家Haze;第二种方法是应用多刚体系统动力学理论建立力学模型,代表人物是美国力学专家Kane。在运动生物力学研究中,大多数力学系统的运动都受牛顿运动定律控制,所以建立的模型都是牛顿力学系统的数学形式。但牛顿力学对于活体显然是不适合或不完全适合,这已被理论或实践所证实。因而牛顿力学对肌肉、骨骼、关节系统的力学特征及在解决人体运动器系和整体运动之间的因果关系,把握人体运动行为生物力学规律的体质方面还有相当困难。模型建构是指对数学力学分析所研究问题的模型建构。建构模型的基本标准是代表性、简单性和实效性。模型按其功能可分三个层次:描述性模型、解释性模型和预测性模型[5]。数学模型目前有(1)Hanavan的人体测量数学模型;(2)Santschiw L等的环节集合分布模型;(3)Zatsiorsky的数学模型;(4)中国人体模型;(5)邱亚君和李建设建立的人体二维转动惯量数学模型。

2.实验研究方法。比较成熟的测量方法有两种:一种是在实验室条件下,采用各种类型的测力计和先进的多功能肌力测量系统,对与运动有关的主要肌群进行定量测量,此法可简称为“实验室测量法”。另一种是在运动场上通过训练器械或反映运动员专项力量的训练手段,测定运动员的专项力量训练水平,此法可称为“运动测量法”。实验研究方法与理论研究方法相比较略显成熟,主要有以下特点:(1)在检测手段上随着工程技术的进步,手段越来越多样化。从“传统”的摄影技术发展到三维立体摄影,已经能更精确反映事物的运动特征,而且许多新的现代化技术装备也被应用到运动生物力学研究上,例如激光瞄准测试分析系统、爱捷运动图像分析系统、六维测力平台SAEMS-T、四导遥测肌电仪、万能材料试验机等。(2)实验室测量方法与运动场测量方法相结合[6]。

四、运动生物力学研究方法的发展趋势

未来数年运动生物力学的研究方法发展趋势可归纳为:

1.竞技体育技术测试研究方法的发展趋势,是向着适合于各个运动项目需要的、能现场及时反馈测试分析结果的仪器设备与方法和提供详细测试分析报告的仪器设备与方法两条并行的途径发展。(1)三维跟踪摄像、摄影测量方法的推广;(2)摄像、摄影精度逐步提高;(3)三维摄像、摄影测量逐步普及;(4)影像测量点识别、采集的自动化;(5)足底压力分布测试三维化;(6)运动技术测试仪器专项化、反馈快速化;(7)数学力学模型和人体运动仿真使用化等[6];以后主要是对经典力学分析、力学模型研究、运动技术最佳化、人体运动仿真、肌肉力学模型等方面进行重点研究,使研究方法和测量手段进一步向科学化和合理化发展[7]。

2.关于模型参数的选择和确定,取决于参数的功能,即区分敏感参数和常规参数,并且使这些参数定量化和具有可比性。关于数据采集,首先是数据采集的标准化,然后是对数据进行力学分析和评价,更重要的是对所采集的数据进行模型模拟,因为模型模拟可以产生有关自变量对应变量影响的系列信息,并建立两类变量之间的数—力关系,从而为技术分析、技术控制和技术最佳化提出预测,为运动损伤、康复手段的选择提供方案[8~9]。

3.运动器系的力学负荷、负荷分布和负荷能力以及运动器官、组织和系统的材料力学是预防生物力学的基础。重力、支持力、相互作用力、介质阻力以及摩擦力可作为对运动器系的负荷。通常使用但并未充分证明是否可靠的指标有最大力、最大加速度、最大力矩、最大力梯度以及冲量、角冲量和它们的持续时间。所谓“最大”值也只是相对极限值。人体机能代偿能力的储备性决定了绝对最大值是不可计测的。近年来关于运动器械,包括鞋、服装方面的生物力学研究已引起人们的重视,这将是一个很有吸引力且富有商业价值的领域[10]。

4.测量技术、遥测技术和肌肉动力学测量技术(包括离体或在体肌肉动力学测量过程)将成为今后发展的重点,实验方法与理论模型相结合的综合研究日趋增加,主要趋向是遥测无线部分数据发射与数据采集装置的小型化和测量过程及结果分析的快速化。

5.运动损伤的研究将是生物力学新的研究领域。成都体育学院周继和教授针对运动性急性损伤或慢性损伤的腕关节,采用INSTRON 8874生物力学测试系统进行人体腕关节软骨盘“压缩—扭转”试验,观察其组织结构的变化,有助于了解损伤的机制,并提出有效的防治方法。南京体育学院钱竞光教授撰写的“股骨颈受载的计算机模拟及其骨折的生物力学机理研究”通过计算机模拟方法研究不同颈干角在相同骨质条件、相同载荷下,其股骨颈的应力变化规律,探讨颈干角、骨密度与股骨颈骨折的关系。

随着运动竞技水平和运动训练科学化程度的提高,运动生物力学研究的方向也将从简单的对人体动作技术分析深入到对内在机理的探讨,随着医学科学和康复科学的发展骨科生物力学、临床生物力学、康复生物力学以及生物工程中的生物力学等将得到迅速发展,逐渐成为国际运动生物力学的主要研究领域。

参考文献:

[1]郑秀瑗.现代运动生物力学[M].北京:国防科技出版社,2002:2-4.

[2]周思红.运动生物力学研究的回顾与21世纪展望[J].山西师大体育学院学报,2000,(1):73-77.

[3]刘海斌.从三维体育观看运动生物力学研究[J].吉林体育学院学报,2004,(2):74-75.

[4]周里.中国运动生物力学研究现状分析[J].上海体育学院学报,1997,(1):23-26.

[5]赵焕彬.中国运动生物力学的研究现状与发展趋势[J].河北师范大学学报,2001,(3).

[6]武汉体育学院.第六届全国体育科学大会论文摘要汇编[G],2000.

[7]卡斯达斯.第二十届国际运动生物力学会议论文集[C].阿根延:阿根延大学,2002.

[8]李建设.运动生物力学学科发展的几个理论问题[J].体育科学,1997,(6):77-80.

[9]R·Ballreich.Sports sciencein Germany verlag Karl Holfmann[J].Journal of Biomechanics Online,1992,(2):14-15.

[10]王今越.国内运动生物力学发展现状思考[J].天津体育学院学报,2003,(4):33-36.[责任编辑 王晓燕]

作者:杨进昌,刘玉娥

第三篇:用生物力学知识突破难点提高体育课质量

摘要:人体的运动技术动作的功能和效率都应遵循运动生物力学原理。本文简单探讨在体育教学中,面对各种简单和复杂的运动技术动作时,如何运用生物力学的基本原理,理论联系实际,引导学生准确认识和把握动作,调动学生的学习兴趣和主动性。

关键词:生物力学 体育教学 健康第一

一、运用生物力学知识,提高教学效率

我们以排球扣球动作为例来讲述: 首先,做出扣球动作示范,然后讲述扣球技术的鞭打原理:一端先做加速运动,在制动过程中其动量向游离端传递,使末端产生极大的运动速度。鞭打动作的关键技术首先是大环节带动小环节的快速运动,然后是大环节至小环节依次突然制动。扣球时,当腾空到最大高度时,身体成反弓姿势,同时开始做相向运动。这一动作包括收腹褶体和屈曲大腿的动作,更重要的是以肩关节为轴,以上臂带动前臂和手,向前上方伸臂的击球动作,这就是鞭打式的击球动作。

第一,根据动量定理:F.ΔT=M(V2一V1) ①

由①得出V2-VI=FT/M ②

这时通过②式得知要获得最快速度V,一是我们打击球的力量F要大,二是击球时间T要快。获得最大击球力量F,因为我们是以肩关节为轴进行扣球,根据转动力学:

转动定律M=Iβ ③

M=RF ④

由③、④式得F=Iβ/R。要想获得最大力——F,就得减小半径R,这就是我们扣球时先曲臂的原因。

第二,讲清楚这个问题之后,开始讲述扣球时为什么边挥臂边伸肘。根据V线=ωR,在转动角速度ω保持较大值的条件下,加大半径R从而增大上肢末端手掌的线速度V线。上臂甩的越直,挥动半径越大,线速度越快,扣球越有力。

第三,利用动量矩的转移。由于是以肩关节为轴转动,因此,按动作的要求可以通过调节各环节的运动形式,实现动量矩的传递和转移。动量矩在身体内的传递主要是利用身体环节的突然制动,从而使这些环节原有的动量矩向相邻环节传递和转移。

至此,学生已经明白了各个环节突然制动是为了获得最大的动量矩,使手指及碗关节产生最大的运动速度。

通过以上力学方面的讲解、分析,把这一较难掌握的技术动作在学生头脑中建立起来清晰的概念。加上合理的引导与适当的鼓励,消除了他们对扣球的心理障碍,增加了信心,提高了学习兴趣,从而使教学质量得到提高。

二、有利于学生理解并掌握技术动作

运用生物力学原理分析动作技术特征,突出动作环节的难点和重点,学生很容易理解,并能有意识地按力学原理完成动作练习,这样掌握动作既快又规范。

例如,在讲解篮球原地投篮技术动作时,按照教学步骤——蹬伸、顶肘、压碗、拨球这四个环节讲授完后,练习时学生为了尽快进球,大部分都是用力向前推球,而忽略了向上顶肘。这时可以简单地进行力学分析:抛物线与入篮角投篮的球出手后,在空间飞行过程中受重力影响,成弧形运行轨迹,通常称之为抛物线。所谓入篮角,是球进入篮圈前一瞬间,运行轨迹的曲线合在该点的切线与平面形成的夹角。抛物线的高与低,决定球入篮角的大小,而入篮角是否适宜,则是影响投篮命中率的关键。抛物线过高,球在空间飞行的时间和路线过长,容易受重力和空气阻力影响,使球飞行的方向改变,从而影响命中率。抛物线过低,球飞行入篮的弧线接近水平,篮圈暴露在球下的范围较小,就不易取得应有的入篮角,也难以命中。实践表明,中等抛物线是比较理想的,容易投篮命中。经过这样简单的讲解,突出顶肘的重要性,学生就能很快地掌握投篮技术动作。

三、促使学生完成体育技术动作的规范化

运用生物力学原理,能帮助学生区分正确动作与错误动作,明确动作完成的顺序,使动作规范化。在教学中,常常发现学生自以为已掌握了动作,其实并没有。教师运用运动生物力学分析正确动作和错误动作的区别,能强化学生对正确动作的理解,从而及时纠正自己的错误。

四、提高学生的学习能力

如果上课时经常运用生物力学知识讲解动作的要点与难点,经常提问学生某一动作为什么这样做,学生就会养成积极思考的好习惯。教师在指导分析技术动作的基础上,可以选择一些较简单的动作,让学生独立思考。这样学生即掌握了运用生物力学原理分析动作的方法,又学会了动作,从而达到提高学习能力的目的。

五、让学生深刻认识体育的科学性

“体育是科学”,其科学性不仅体现为教学手段的不断改进,更体现在运用基础理论知识、体育技术理论和先进的体育思想进行宣传。这样才能转变学生对体育与体育教师的认识,更新观念,进而更好地投入锻炼与学习中。

(作者单位:河南省南阳市宛东中等专业学校)

作者:杜广坡

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