運(yùn)動生物力學(xué)教學(xué)改革與創(chuàng)新

張津碩

1 前言

運(yùn)動生物力學(xué)是以一門新興學(xué)科的身份融入到了教學(xué)中，因此，運(yùn)動生物力學(xué)的發(fā)展并不長。運(yùn)動生物力學(xué)是一門以生物、物理為基礎(chǔ)的課程，使用先進(jìn)的科學(xué)測量技術(shù)對人體在運(yùn)動中的身體機(jī)能變化進(jìn)行研究，其涉及到的內(nèi)容十分廣泛。隨著運(yùn)動生物力學(xué)發(fā)展的一朝千里，使其成為了各個(gè)國家在運(yùn)動訓(xùn)練中必不可少的分析手段之一，于競技體育的發(fā)展有著巨大的促進(jìn)作用。

2 運(yùn)動生物力學(xué)的應(yīng)用意義

在慣常的物理環(huán)境中，人體都是通過力來獲得靜止或者是激烈的運(yùn)動狀態(tài)。換而言之，人體的任何動作，都與運(yùn)動生物力學(xué)的原理相違背。如果在體育教學(xué)與運(yùn)動訓(xùn)練中將其以應(yīng)用，把各種運(yùn)動、技術(shù)動作看作生物力學(xué)的問題來進(jìn)行剖析，將會讓學(xué)生能夠更加精準(zhǔn)的把握自身的運(yùn)動動作，從而對運(yùn)動質(zhì)量得到有效的提高。在固有的體育教學(xué)中，教師通常是對學(xué)生進(jìn)行動作上的指導(dǎo)，這樣的結(jié)果就是學(xué)生往往只知道需要做什么動作而不明白為什么要這樣做，因此，這種教學(xué)方式對學(xué)生的教育缺乏了其重要的科學(xué)理解性，導(dǎo)致學(xué)生知識在盲目的進(jìn)行訓(xùn)練，未能對訓(xùn)練內(nèi)容以及方式進(jìn)行理解[1]。

運(yùn)動生物力學(xué)是一種對運(yùn)動與身體受力關(guān)系進(jìn)行研究的學(xué)科，這種研究方向存在于每一個(gè)運(yùn)動動作當(dāng)中，然而這種動作可以采用牛頓力學(xué)的方向來對其進(jìn)行分析，從而進(jìn)一步解決傳統(tǒng)教學(xué)與訓(xùn)練過重中對體育科學(xué)知識的傳授不受重視的問題。為了達(dá)到促進(jìn)運(yùn)動訓(xùn)練以及體育教學(xué)由最開始的訓(xùn)練型轉(zhuǎn)換為知識性，可以考慮將運(yùn)動訓(xùn)練以及體育教學(xué)中融入運(yùn)動生物力學(xué)，幫助學(xué)生在體育成績中取得優(yōu)異成績的同時(shí)，還能增加自己的體育水平，使自身的安全性得到最大的保障。

3 體育教學(xué)中對運(yùn)動生物力學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 在徑賽項(xiàng)目教學(xué)中的應(yīng)用

對田徑運(yùn)動進(jìn)行研究分析，其影響運(yùn)動員成績徑賽的關(guān)鍵因素是運(yùn)動員在前進(jìn)過程中的“步伐大小”以及“頻率快慢”。從運(yùn)動生物學(xué)的角度出發(fā)，想對學(xué)生的運(yùn)動成績進(jìn)行提高，就需要精心計(jì)算好相應(yīng)的“落腳點(diǎn)”。所以，在平日訓(xùn)練中，體育教師可以將一些較為簡單的工具，例如皮尺、秒表之類的工具在學(xué)生在運(yùn)動過程中的力學(xué)特征進(jìn)行簡易的衡量，對學(xué)生運(yùn)動的動作、習(xí)慣等方面進(jìn)行科學(xué)的分析評價(jià)[2]。

從百米短跑來說，在對學(xué)生進(jìn)行速度、步伐頻率以及步伐長度進(jìn)行評測，首先需要對百米進(jìn)行五段平分，每段二十米，隨后教師對學(xué)生在每段所使用的時(shí)間以及步數(shù)進(jìn)行計(jì)算，隨后在根據(jù)公式對學(xué)生的步長、平均速度、平均步伐頻率等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。之后還可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)對學(xué)生的落腳點(diǎn)、身體重心在地面的投影以及著地時(shí)長等數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，從而對學(xué)生的支撐水平阻力進(jìn)行有效的解決，并且對腳的著地時(shí)間進(jìn)行有效的減少，實(shí)現(xiàn)增加步伐頻率以及步伐長度。

3.2 在田賽項(xiàng)目教學(xué)中的運(yùn)用

在對學(xué)生進(jìn)行三級跳的過程中，有絕大部分學(xué)生都出現(xiàn)過在第2跳——跨步跳的過程中出現(xiàn)使不上力即使使力也跳不遠(yuǎn)的情景。對于教學(xué)中出現(xiàn)的這種情況，可以采用運(yùn)動生物力學(xué)方面的專業(yè)知識為學(xué)生解惑，從第一跳著地角度、著地距離、支撐腿膝蓋角度、緩沖時(shí)間、大腿夾角等方面進(jìn)行測量，再對第二跳起跳瞬間的水平速度、蹬地角度、騰起角度、蹬伸時(shí)間、蹬伸距離等數(shù)據(jù)進(jìn)行精確測量，以便對學(xué)生第二跳技術(shù)動作進(jìn)行精確的分析。

表1 李**在山西**學(xué)體院第十四屆校運(yùn)會三級跳遠(yuǎn)第二跳技術(shù)運(yùn)動參數(shù)[4]

從表1中我們可以的看到在該學(xué)生第一跳結(jié)束瞬間著地的著地角度是78.6°，在落地的瞬間該運(yùn)動員的支撐腿膝蓋角度為154.4°，大腿間的夾角為50.2°。在最大緩沖階段支撐腿膝蓋角度為150.9°，較落地瞬間的角度相差3.5°，緩沖時(shí)間為0.07s。在蹬離地面的瞬間他的蹬地角度為47.9°，騰起角度為19.1°。因此，從計(jì)算出的數(shù)據(jù)于理想數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，該生在從支撐腿膝蓋著地瞬間到最大緩沖的角度來看，膝關(guān)節(jié)角度過大，導(dǎo)致扒地動作不充分，直接影響二跳起跳的瞬間速度和跳躍的質(zhì)量。在蹬離地面的瞬間他的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及踝關(guān)節(jié)并沒有充分的蹬伸，致使蹬地角度與騰起角度沒有達(dá)到理想的水平，直接影響到第二跳的距離。因此教師可以從運(yùn)動生物學(xué)的角度出發(fā)，針對該生技術(shù)動作存在的問題進(jìn)行分析并糾正，隨后進(jìn)行針對性的訓(xùn)練，從而強(qiáng)化學(xué)生在三級跳中第2跳的基本動作要領(lǐng)，以便提高學(xué)生三級跳的運(yùn)動成績。

4 生物力學(xué)在教學(xué)中的現(xiàn)狀

4.1 生物力學(xué)的原理

運(yùn)動生物力學(xué)在體育教學(xué)中屬于只用必修的課程，該學(xué)科以生物力學(xué)為重點(diǎn)，對人體動作進(jìn)行解剖，分析生物學(xué)角度對人體的影響，并對運(yùn)動中的動作要領(lǐng)的理論與實(shí)際相結(jié)合。運(yùn)動生物力學(xué)是一種更加具有專業(yè)性以及針對性的將生物力學(xué)的知識與運(yùn)動相互結(jié)合，不但能夠使學(xué)生加深對體育的理解，還能夠從更加生動的方式對體育進(jìn)行教學(xué)。

在體育教學(xué)課程中，運(yùn)動生物力學(xué)是教學(xué)的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)課堂素質(zhì)教育的重要方式。學(xué)校教學(xué)中的素質(zhì)教學(xué)對要求學(xué)校老師努力培養(yǎng)學(xué)生的自我創(chuàng)新能力與相應(yīng)的時(shí)間能力，這也對課堂教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容的綜合性以及教學(xué)的實(shí)踐性提出了很高的要求，這就要求教師在進(jìn)行課堂教學(xué)的時(shí)候，不但需要重視其課程的操作性，并且還要求對教學(xué)課程的科學(xué)性以及課程的趣味性。在運(yùn)動生物力學(xué)的教育中，其主要教學(xué)內(nèi)容為以力學(xué)的角度對運(yùn)動中的動作進(jìn)行分析，這種情況很容易導(dǎo)致運(yùn)動生物力學(xué)在體育課堂教學(xué)中出現(xiàn)機(jī)械化的情況，過分的對物理力學(xué)進(jìn)行分析很容易忽略人體的自然生物特征，從而導(dǎo)致課堂與實(shí)際嚴(yán)重偏離[4]。

4.2 生物力學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀

在生物力學(xué)的教學(xué)中，其最大的特點(diǎn)為其教學(xué)與傳達(dá)方式，對于這種教學(xué)，其主要的教學(xué)方式分為“逆推法”與“動畫演示法”[5]。

4.2.1 逆推法

這種教學(xué)方式主要是采用學(xué)生通過教師對相關(guān)的動作進(jìn)行詳細(xì)講解，通過對動作的分析，從而達(dá)到對基礎(chǔ)動作的理解，并且在腦海中重現(xiàn)期具體的動作要領(lǐng)以及具體的運(yùn)動形象。據(jù)國外知名心理學(xué)家認(rèn)為，人類的學(xué)習(xí)方式主要通過觀察并模仿他人的行為而進(jìn)行的。因此，采用逆推法進(jìn)行教學(xué)的主要方式，就是強(qiáng)調(diào)學(xué)生在對教師進(jìn)行講解的動作時(shí)的觀察學(xué)習(xí)，通過在學(xué)生腦海中進(jìn)行反復(fù)的動作重現(xiàn)來進(jìn)行學(xué)習(xí)。但是這種方式的缺點(diǎn)在于缺少相應(yīng)的實(shí)踐性，教學(xué)方式僅僅停留在理論的階段。

4.2.2 動畫演示法

這種教學(xué)方式主要是為了響應(yīng)素質(zhì)教育改革而推出的新型教學(xué)方案，這種教學(xué)方式主要是采用對體育動作中所涉及到生物力學(xué)的相關(guān)動作通過聲像等方式進(jìn)行記錄、回放以及講解和分析，以此達(dá)到對每個(gè)動作都生動形象的進(jìn)行精確的分析。在課堂上通過采用對專業(yè)人士以及非專業(yè)人士的動作進(jìn)行對比，從而進(jìn)一步分析其區(qū)別，以便學(xué)生能夠更好的對基本動作要領(lǐng)進(jìn)行掌握，加深學(xué)生的印象，促進(jìn)學(xué)生的成長。但是這種教學(xué)方式過分依賴與影像的回放，缺少相應(yīng)的理論知識[7]。

5 在生物力學(xué)教學(xué)中存在的問題

5.1 教學(xué)方式單一

在進(jìn)行課堂教學(xué)中，體育教師的教學(xué)方式與思維模式不僅是本節(jié)教學(xué)課程的根柢所在，更是體現(xiàn)教師對知識的認(rèn)知所在。在運(yùn)動生物學(xué)的教學(xué)過程中，深受傳統(tǒng)教學(xué)方式以及運(yùn)動方式的影響，教學(xué)方式傳統(tǒng)、單一，難以突破。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前各高校在體育教學(xué)中，單一的對逆推法進(jìn)行教育，但是對動畫演示法的運(yùn)用少之又少，這就造成了在運(yùn)動生物學(xué)這門課程中的教學(xué)方式過于單一。根據(jù)調(diào)查結(jié)果表明，大部分的體育教師年齡為40歲以上，因此，從體育老師的年齡可以看出其對學(xué)生的教育方式。根據(jù)教學(xué)方法的調(diào)查，大部分的教學(xué)方式都是通過室外和講解教學(xué)是體育教學(xué)中的主要方式，很少有教師會采取影像播放等方式將人體解剖學(xué)代入其中[8～9]。

5.2 教學(xué)思維固化

所謂的教學(xué)思維固化通常情況下是指任課教師在進(jìn)行授課的時(shí)候，很難做到對教學(xué)方式進(jìn)行改革更新，依舊采用原有的教學(xué)方式進(jìn)行授課。當(dāng)課老師習(xí)慣自己的教學(xué)方式之后，通常不會再進(jìn)行變動。在體育教學(xué)中與當(dāng)時(shí)的天氣有著很大的關(guān)系，若是天氣泰國炎熱或是寒冷，對學(xué)生進(jìn)行戶外教學(xué)的質(zhì)量不高，但是很多教師由于習(xí)慣了自己的教學(xué)方式，依舊選擇在室外進(jìn)行體育教學(xué)，因此很難做到相應(yīng)的變通。若是教師能夠進(jìn)行變通教學(xué)方式，將這種情況下的教學(xué)改為室內(nèi)進(jìn)行，通過采用動畫演示法進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)，結(jié)合運(yùn)動力學(xué)對學(xué)生的基本動作進(jìn)行分析，這樣不但對學(xué)生進(jìn)行了相應(yīng)的教學(xué)，還加上了學(xué)生對于各種體育動作的理解，還幫助了學(xué)生對物理學(xué)原理進(jìn)行了學(xué)習(xí)。

5.3 教學(xué)環(huán)境與硬件問題

在對生物力學(xué)這門學(xué)科進(jìn)行教學(xué)中，其教學(xué)方式大致與其他學(xué)科一樣，都是建立在分析與實(shí)踐相結(jié)合的方式上，因此未能對人體相關(guān)動作進(jìn)行相應(yīng)的研究并且未能對人體組織進(jìn)行相應(yīng)的了解，就很難使學(xué)生真正認(rèn)識和理解運(yùn)動生物力學(xué)的真正含義與作用。也就很難做到生物力學(xué)與體育教學(xué)相互結(jié)合，因此這門學(xué)科也失去了相應(yīng)的存在意義。所以，建設(shè)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)室開展生物力學(xué)課程講解的首要條件[10]。

對于生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，是開展生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的重要教學(xué)硬件，因此學(xué)校需要加大對教學(xué)的投入，不然會因?yàn)檫^差的教學(xué)環(huán)境而成為制約學(xué)生發(fā)展的阻力。因此，需要學(xué)校在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)拈_展生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，從而進(jìn)一步對教學(xué)方式進(jìn)行改革，完善教學(xué)方案[11]。

5.4 體育學(xué)科體系不健全

運(yùn)動生物力學(xué)作為一門交叉學(xué)科，是生物、物理以及解剖學(xué)的結(jié)合體，因此，生物力學(xué)是一種采用以上三種學(xué)科方式對人體的各種機(jī)械動作進(jìn)行詳細(xì)分析。因此，對生物力學(xué)的教學(xué)必須代入相關(guān)的體育學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)等，由于缺少相關(guān)的學(xué)科交流，因此體育學(xué)科的不健全將導(dǎo)致生物力學(xué)的發(fā)展。經(jīng)過對生物力學(xué)理論的學(xué)習(xí)，再在體育教學(xué)中加以實(shí)踐，這不僅加深了學(xué)生對相關(guān)學(xué)科的理解，且更能拓寬學(xué)生的思路。此外，學(xué)生通過理論與實(shí)踐的相結(jié)合，不但增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的效果，更能開發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與實(shí)踐的能力。

因此，加強(qiáng)各學(xué)科之間的深入交流，完善體育學(xué)科是開展生物力學(xué)課程的重要原因。因此，科任老師應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)自身的相關(guān)理論知識，注重與各科之間的交流，完善出一套科學(xué)合理的教學(xué)體系。老師通過對相關(guān)學(xué)科的講解，準(zhǔn)確的運(yùn)用實(shí)驗(yàn)材料對學(xué)生的個(gè)體情況進(jìn)行因材施教，才能夠促使學(xué)生的全面發(fā)展。通過以上方式，能夠激起學(xué)生對于學(xué)習(xí)的興趣，對學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展有的良好的促進(jìn)作用，對學(xué)生的自我分析能力以及學(xué)生的身體機(jī)能進(jìn)行有效的提高，最終能夠使學(xué)生根據(jù)自身實(shí)際情況，找出最為適合的運(yùn)動方式。

6 生物力學(xué)中的常用教學(xué)方法

6.1 直觀法

在進(jìn)行生物力學(xué)教學(xué)中，學(xué)生自身的邏輯推理能力以及抽象畫的思維能力相對較弱的情況下，教師應(yīng)當(dāng)充分的采用直觀效應(yīng)的形象滋味方式進(jìn)行教學(xué)，簡單來說也就是采用影響方式對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。通過投影的方式以及列表進(jìn)行對比，讓學(xué)生能夠很直觀的對其進(jìn)行理解[12]。

在教學(xué)中對于直觀法的運(yùn)用是在生物力學(xué)教育中十分常見的教學(xué)方式之一，并且在其教學(xué)中有著舉足輕重的地位。這種教學(xué)方式的關(guān)鍵所在就是能夠?qū)⒏唠y度的抽象問題通過簡單的方式進(jìn)行表述出來。因此在進(jìn)行教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)遵循因材施教的原則進(jìn)行教育。

6.2 導(dǎo)學(xué)法

通過將“學(xué)”作為主題部分，“導(dǎo)”作為牽引部分，所施行的自學(xué)方式便是導(dǎo)學(xué)法。讓學(xué)生能夠充分的體現(xiàn)出自己的優(yōu)勢并結(jié)合老師的主導(dǎo)作用。比如，在對學(xué)生進(jìn)行人體運(yùn)動學(xué)講解時(shí)，可以先讓學(xué)生了解機(jī)械、運(yùn)動形式以及人體等相關(guān)知識。讓學(xué)生能夠抓住主要的核心問題，讓學(xué)生能夠充分掌握關(guān)于運(yùn)動學(xué)的特性，并且?guī)椭鷮W(xué)生增強(qiáng)比、算、想、看等四方面學(xué)習(xí)能力，提升學(xué)生的自我修養(yǎng)。從整體的反饋意見中，明確表明學(xué)生從導(dǎo)學(xué)中獲益匪淺。通過導(dǎo)學(xué)法的運(yùn)動，不僅能夠讓學(xué)生自行理解運(yùn)動學(xué)相關(guān)的知識，同時(shí)還能夠舉一反三。比如，通過導(dǎo)學(xué)法的作用，學(xué)生能自行列舉出體育相關(guān)的各種實(shí)例，并且能夠根據(jù)列舉的例子中提出有建設(shè)性的問題。讓老師能夠放手的同時(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的自主能力以及實(shí)踐性?？傮w而言，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)是導(dǎo)學(xué)法的重要核心進(jìn)行指導(dǎo)，最大程度的開發(fā)出學(xué)生的創(chuàng)造性思維和自學(xué)能力。

6.3 答辯法

所謂的答辯法通常情況下是針對于難度比較高的問題，可以讓學(xué)生進(jìn)行分小組式的討論，從而對學(xué)生的積極性進(jìn)行調(diào)動，隨后每組再派出一位代表對討論結(jié)果進(jìn)行闡述，并且進(jìn)行相互辯證，通過學(xué)生自己的相互便利，從而發(fā)現(xiàn)其中的問題，最后再對該問題進(jìn)行解答。通過實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行辯論的過程中，能夠讓學(xué)生積極思考，活躍起風(fēng)，并且還能發(fā)現(xiàn)其中的各種問題，在辯論中極大的發(fā)揮了學(xué)生的主觀性與獨(dú)立思考的能力。教師應(yīng)當(dāng)在學(xué)生今夕積極辯論時(shí)，對學(xué)生的問題進(jìn)行方向把控，防止出現(xiàn)偏題的情況，隨后還需要對學(xué)生分歧較大的問題進(jìn)行解答與分析。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，90%以上的學(xué)生對于答辯方式很有興趣，能夠提升學(xué)生的積極性，對所學(xué)的知識能有起到很好的鞏固作用，還能夠?qū)ζ湔Z言表達(dá)能力進(jìn)行提高，對于開拓學(xué)生思路以及提高其興趣有著很重要的意義[13]。

7 總結(jié)

運(yùn)動生物力學(xué)在新時(shí)代背景下，素質(zhì)教學(xué)的提出對體育教學(xué)的改革起到了推動作用，在進(jìn)行改革的過程中，也遇到了種種難題，例如教師的固定教學(xué)方式、學(xué)校的硬件設(shè)施缺乏等情況，在通過對教學(xué)的改革中，創(chuàng)新出了許多的教學(xué)方式，從而使生物力學(xué)教育在學(xué)校體育中起到了更加重要的作用。雖然我國的生物力學(xué)教育起步較晚，但是由于我國開始了運(yùn)動生物力學(xué)的改革與創(chuàng)新，一定能夠使我國的生物力學(xué)教育后來居上，超越世界平均水平。