運動生物力學教學改革與創新

張津碩

1 前言

運動生物力學是以一門新興學科的身份融入到了教學中，因此，運動生物力學的發展并不長。運動生物力學是一門以生物、物理為基礎的課程，使用先進的科學測量技術對人體在運動中的身體機能變化進行研究，其涉及到的內容十分廣泛。隨著運動生物力學發展的一朝千里，使其成為了各個國家在運動訓練中必不可少的分析手段之一，于競技體育的發展有著巨大的促進作用。

2 運動生物力學的應用意義

在慣常的物理環境中，人體都是通過力來獲得靜止或者是激烈的運動狀態。換而言之，人體的任何動作，都與運動生物力學的原理相違背。如果在體育教學與運動訓練中將其以應用，把各種運動、技術動作看作生物力學的問題來進行剖析，將會讓學生能夠更加精準的把握自身的運動動作，從而對運動質量得到有效的提高。在固有的體育教學中，教師通常是對學生進行動作上的指導，這樣的結果就是學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，這種教學方式對學生的教育缺乏了其重要的科學理解性，導致學生知識在盲目的進行訓練，未能對訓練內容以及方式進行理解[1]。

運動生物力學是一種對運動與身體受力關系進行研究的學科，這種研究方向存在于每一個運動動作當中，然而這種動作可以采用牛頓力學的方向來對其進行分析，從而進一步解決傳統教學與訓練過重中對體育科學知識的傳授不受重視的問題。為了達到促進運動訓練以及體育教學由最開始的訓練型轉換為知識性，可以考慮將運動訓練以及體育教學中融入運動生物力學，幫助學生在體育成績中取得優異成績的同時，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 體育教學中對運動生物力學的實踐應用

3.1 在徑賽項目教學中的應用

對田徑運動進行研究分析，其影響運動員成績徑賽的關鍵因素是運動員在前進過程中的“步伐大小”以及“頻率快慢”。從運動生物學的角度出發，想對學生的運動成績進行提高，就需要精心計算好相應的“落腳點”。所以，在平日訓練中，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生在運動過程中的力學特征進行簡易的衡量，對學生運動的動作、習慣等方面進行科學的分析評價[2]。

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

3.2 在田賽項目教學中的運用

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

表1 李**在山西**學體院第十四屆校運會三級跳遠第二跳技術運動參數[4]

從表1中我們可以的看到在該學生第一跳結束瞬間著地的著地角度是78.6°，在落地的瞬間該運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，從計算出的數據于理想數據進行比對，該生在從支撐腿膝蓋著地瞬間到最大緩沖的角度來看，膝關節角度過大，導致扒地動作不充分，直接影響二跳起跳的瞬間速度和跳躍的質量。在蹬離地面的瞬間他的髖關節、膝關節以及踝關節并沒有充分的蹬伸，致使蹬地角度與騰起角度沒有達到理想的水平，直接影響到第二跳的距離。因此教師可以從運動生物學的角度出發，針對該生技術動作存在的問題進行分析并糾正，隨后進行針對性的訓練，從而強化學生在三級跳中第2跳的基本動作要領，以便提高學生三級跳的運動成績。

4 生物力學在教學中的現狀

4.1 生物力學的原理

運動生物力學在體育教學中屬于只用必修的課程，該學科以生物力學為重點，對人體動作進行解剖，分析生物學角度對人體的影響，并對運動中的動作要領的理論與實際相結合。運動生物力學是一種更加具有專業性以及針對性的將生物力學的知識與運動相互結合，不但能夠使學生加深對體育的理解，還能夠從更加生動的方式對體育進行教學。

在體育教學課程中，運動生物力學是教學的基礎，也是實現課堂素質教育的重要方式。學校教學中的素質教學對要求學校老師努力培養學生的自我創新能力與相應的時間能力，這也對課堂教學中教學內容的綜合性以及教學的實踐性提出了很高的要求，這就要求教師在進行課堂教學的時候，不但需要重視其課程的操作性，并且還要求對教學課程的科學性以及課程的趣味性。在運動生物力學的教育中，其主要教學內容為以力學的角度對運動中的動作進行分析，這種情況很容易導致運動生物力學在體育課堂教學中出現機械化的情況，過分的對物理力學進行分析很容易忽略人體的自然生物特征，從而導致課堂與實際嚴重偏離[4]。

4.2 生物力學教學的現狀

在生物力學的教學中，其最大的特點為其教學與傳達方式，對于這種教學，其主要的教學方式分為“逆推法”與“動畫演示法”[5]。

4.2.1 逆推法

這種教學方式主要是采用學生通過教師對相關的動作進行詳細講解，通過對動作的分析，從而達到對基礎動作的理解，并且在腦海中重現期具體的動作要領以及具體的運動形象。據國外知名心理學家認為，人類的學習方式主要通過觀察并模仿他人的行為而進行的。因此，采用逆推法進行教學的主要方式，就是強調學生在對教師進行講解的動作時的觀察學習，通過在學生腦海中進行反復的動作重現來進行學習。但是這種方式的缺點在于缺少相應的實踐性，教學方式僅僅停留在理論的階段。

4.2.2 動畫演示法

這種教學方式主要是為了響應素質教育改革而推出的新型教學方案，這種教學方式主要是采用對體育動作中所涉及到生物力學的相關動作通過聲像等方式進行記錄、回放以及講解和分析，以此達到對每個動作都生動形象的進行精確的分析。在課堂上通過采用對專業人士以及非專業人士的動作進行對比，從而進一步分析其區別，以便學生能夠更好的對基本動作要領進行掌握，加深學生的印象，促進學生的成長。但是這種教學方式過分依賴與影像的回放，缺少相應的理論知識[7]。

5 在生物力學教學中存在的問題

5.1 教學方式單一

在進行課堂教學中，體育教師的教學方式與思維模式不僅是本節教學課程的根柢所在，更是體現教師對知識的認知所在。在運動生物學的教學過程中，深受傳統教學方式以及運動方式的影響，教學方式傳統、單一，難以突破。通過調查發現，目前各高校在體育教學中，單一的對逆推法進行教育，但是對動畫演示法的運用少之又少，這就造成了在運動生物學這門課程中的教學方式過于單一。根據調查結果表明，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生的教育方式。根據教學方法的調查，大部分的教學方式都是通過室外和講解教學是體育教學中的主要方式，很少有教師會采取影像播放等方式將人體解剖學代入其中[8～9]。

5.2 教學思維固化

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

5.3 教學環境與硬件問題

在對生物力學這門學科進行教學中，其教學方式大致與其他學科一樣，都是建立在分析與實踐相結合的方式上，因此未能對人體相關動作進行相應的研究并且未能對人體組織進行相應的了解，就很難使學生真正認識和理解運動生物力學的真正含義與作用。也就很難做到生物力學與體育教學相互結合，因此這門學科也失去了相應的存在意義。所以，建設生物力學實驗室開展生物力學課程講解的首要條件[10]。

對于生物力學實驗室的建設，是開展生物力學實驗室的重要教學硬件，因此學校需要加大對教學的投入，不然會因為過差的教學環境而成為制約學生發展的阻力。因此，需要學校在進行教學時，應當適當的開展生物力學實驗課程，將理論與實踐相結合，從而進一步對教學方式進行改革，完善教學方案[11]。

5.4 體育學科體系不健全

運動生物力學作為一門交叉學科，是生物、物理以及解剖學的結合體，因此，生物力學是一種采用以上三種學科方式對人體的各種機械動作進行詳細分析。因此，對生物力學的教學必須代入相關的體育學、數學、生物學、物理學等，由于缺少相關的學科交流，因此體育學科的不健全將導致生物力學的發展。經過對生物力學理論的學習，再在體育教學中加以實踐，這不僅加深了學生對相關學科的理解，且更能拓寬學生的思路。此外，學生通過理論與實踐的相結合，不但增強了學習的效果，更能開發出學生學習的興趣與實踐的能力。

因此，加強各學科之間的深入交流，完善體育學科是開展生物力學課程的重要原因。因此，科任老師應當加強自身的相關理論知識，注重與各科之間的交流，完善出一套科學合理的教學體系。老師通過對相關學科的講解，準確的運用實驗材料對學生的個體情況進行因材施教，才能夠促使學生的全面發展。通過以上方式，能夠激起學生對于學習的興趣，對學生的個性化發展有的良好的促進作用，對學生的自我分析能力以及學生的身體機能進行有效的提高，最終能夠使學生根據自身實際情況，找出最為適合的運動方式。

6 生物力學中的常用教學方法

6.1 直觀法

在進行生物力學教學中，學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，教師應當充分的采用直觀效應的形象滋味方式進行教學，簡單來說也就是采用影響方式對學生進行教學。通過投影的方式以及列表進行對比，讓學生能夠很直觀的對其進行理解[12]。

在教學中對于直觀法的運用是在生物力學教育中十分常見的教學方式之一，并且在其教學中有著舉足輕重的地位。這種教學方式的關鍵所在就是能夠將高難度的抽象問題通過簡單的方式進行表述出來。因此在進行教學中，應當遵循因材施教的原則進行教育。

6.2 導學法

通過將“學”作為主題部分，“導”作為牽引部分，所施行的自學方式便是導學法。讓學生能夠充分的體現出自己的優勢并結合老師的主導作用。比如，在對學生進行人體運動學講解時，可以先讓學生了解機械、運動形式以及人體等相關知識。讓學生能夠抓住主要的核心問題，讓學生能夠充分掌握關于運動學的特性，并且幫助學生增強比、算、想、看等四方面學習能力，提升學生的自我修養。從整體的反饋意見中，明確表明學生從導學中獲益匪淺。通過導學法的運動，不僅能夠讓學生自行理解運動學相關的知識，同時還能夠舉一反三。比如，通過導學法的作用，學生能自行列舉出體育相關的各種實例，并且能夠根據列舉的例子中提出有建設性的問題。讓老師能夠放手的同時，增強學生的自主能力以及實踐性。總體而言，學生通過自主學習是導學法的重要核心進行指導，最大程度的開發出學生的創造性思維和自學能力。

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，可以讓學生進行分小組式的討論，從而對學生的積極性進行調動，隨后每組再派出一位代表對討論結果進行闡述，并且進行相互辯證，通過學生自己的相互便利，從而發現其中的問題，最后再對該問題進行解答。通過實踐可以發現，在進行辯論的過程中，能夠讓學生積極思考，活躍起風，并且還能發現其中的各種問題，在辯論中極大的發揮了學生的主觀性與獨立思考的能力。教師應當在學生今夕積極辯論時，對學生的問題進行方向把控，防止出現偏題的情況，隨后還需要對學生分歧較大的問題進行解答與分析。通過調查發現，90%以上的學生對于答辯方式很有興趣，能夠提升學生的積極性，對所學的知識能有起到很好的鞏固作用，還能夠對其語言表達能力進行提高，對于開拓學生思路以及提高其興趣有著很重要的意義[13]。

7 總結

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