运动生物力学教学改革与创新

张津硕

1 前言

运动生物力学是以一门新兴学科的身份融入到了教学中，因此，运动生物力学的发展并不长。运动生物力学是一门以生物、物理为基础的课程，使用先进的科学测量技术对人体在运动中的身体机能变化进行研究，其涉及到的内容十分广泛。随着运动生物力学发展的一朝千里，使其成为了各个国家在运动训练中必不可少的分析手段之一，于竞技体育的发展有着巨大的促进作用。

2 运动生物力学的应用意义

在惯常的物理环境中，人体都是通过力来获得静止或者是激烈的运动状态。换而言之，人体的任何动作，都与运动生物力学的原理相违背。如果在体育教学与运动训练中将其以应用，把各种运动、技术动作看作生物力学的问题来进行剖析，将会让学生能够更加精准的把握自身的运动动作，从而对运动质量得到有效的提高。在固有的体育教学中，教师通常是对学生进行动作上的指导，这样的结果就是学生往往只知道需要做什么动作而不明白为什么要这样做，因此，这种教学方式对学生的教育缺乏了其重要的科学理解性，导致学生知识在盲目的进行训练，未能对训练内容以及方式进行理解[1]。

运动生物力学是一种对运动与身体受力关系进行研究的学科，这种研究方向存在于每一个运动动作当中，然而这种动作可以采用牛顿力学的方向来对其进行分析，从而进一步解决传统教学与训练过重中对体育科学知识的传授不受重视的问题。为了达到促进运动训练以及体育教学由最开始的训练型转换为知识性，可以考虑将运动训练以及体育教学中融入运动生物力学，帮助学生在体育成绩中取得优异成绩的同时，还能增加自己的体育水平，使自身的安全性得到最大的保障。

3 体育教学中对运动生物力学的实践应用

3.1 在径赛项目教学中的应用

对田径运动进行研究分析，其影响运动员成绩径赛的关键因素是运动员在前进过程中的“步伐大小”以及“频率快慢”。从运动生物学的角度出发，想对学生的运动成绩进行提高，就需要精心计算好相应的“落脚点”。所以，在平日训练中，体育教师可以将一些较为简单的工具，例如皮尺、秒表之类的工具在学生在运动过程中的力学特征进行简易的衡量，对学生运动的动作、习惯等方面进行科学的分析评价[2]。

从百米短跑来说，在对学生进行速度、步伐频率以及步伐长度进行评测，首先需要对百米进行五段平分，每段二十米，随后教师对学生在每段所使用的时间以及步数进行计算，随后在根据公式对学生的步长、平均速度、平均步伐频率等数据进行计算。之后还可以根据这些数据对学生的落脚点、身体重心在地面的投影以及着地时长等数据进行比对分析，从而对学生的支撑水平阻力进行有效的解决，并且对脚的着地时间进行有效的减少，实现增加步伐频率以及步伐长度。

3.2 在田赛项目教学中的运用

在对学生进行三级跳的过程中，有绝大部分学生都出现过在第2跳——跨步跳的过程中出现使不上力即使使力也跳不远的情景。对于教学中出现的这种情况，可以采用运动生物力学方面的专业知识为学生解惑，从第一跳着地角度、着地距离、支撑腿膝盖角度、缓冲时间、大腿夹角等方面进行测量，再对第二跳起跳瞬间的水平速度、蹬地角度、腾起角度、蹬伸时间、蹬伸距离等数据进行精确测量，以便对学生第二跳技术动作进行精确的分析。

表1 李**在山西**学体院第十四届校运会三级跳远第二跳技术运动参数[4]

从表1中我们可以的看到在该学生第一跳结束瞬间着地的着地角度是78.6°，在落地的瞬间该运动员的支撑腿膝盖角度为154.4°，大腿间的夹角为50.2°。在最大缓冲阶段支撑腿膝盖角度为150.9°，较落地瞬间的角度相差3.5°，缓冲时间为0.07s。在蹬离地面的瞬间他的蹬地角度为47.9°，腾起角度为19.1°。因此，从计算出的数据于理想数据进行比对，该生在从支撑腿膝盖着地瞬间到最大缓冲的角度来看，膝关节角度过大，导致扒地动作不充分，直接影响二跳起跳的瞬间速度和跳跃的质量。在蹬离地面的瞬间他的髋关节、膝关节以及踝关节并没有充分的蹬伸，致使蹬地角度与腾起角度没有达到理想的水平，直接影响到第二跳的距离。因此教师可以从运动生物学的角度出发，针对该生技术动作存在的问题进行分析并纠正，随后进行针对性的训练，从而强化学生在三级跳中第2跳的基本动作要领，以便提高学生三级跳的运动成绩。

4 生物力学在教学中的现状

4.1 生物力学的原理

运动生物力学在体育教学中属于只用必修的课程，该学科以生物力学为重点，对人体动作进行解剖，分析生物学角度对人体的影响，并对运动中的动作要领的理论与实际相结合。运动生物力学是一种更加具有专业性以及针对性的将生物力学的知识与运动相互结合，不但能够使学生加深对体育的理解，还能够从更加生动的方式对体育进行教学。

在体育教学课程中，运动生物力学是教学的基础，也是实现课堂素质教育的重要方式。学校教学中的素质教学对要求学校老师努力培养学生的自我创新能力与相应的时间能力，这也对课堂教学中教学内容的综合性以及教学的实践性提出了很高的要求，这就要求教师在进行课堂教学的时候，不但需要重视其课程的操作性，并且还要求对教学课程的科学性以及课程的趣味性。在运动生物力学的教育中，其主要教学内容为以力学的角度对运动中的动作进行分析，这种情况很容易导致运动生物力学在体育课堂教学中出现机械化的情况，过分的对物理力学进行分析很容易忽略人体的自然生物特征，从而导致课堂与实际严重偏离[4]。

4.2 生物力学教学的现状

在生物力学的教学中，其最大的特点为其教学与传达方式，对于这种教学，其主要的教学方式分为“逆推法”与“动画演示法”[5]。

4.2.1 逆推法

这种教学方式主要是采用学生通过教师对相关的动作进行详细讲解，通过对动作的分析，从而达到对基础动作的理解，并且在脑海中重现期具体的动作要领以及具体的运动形象。据国外知名心理学家认为，人类的学习方式主要通过观察并模仿他人的行为而进行的。因此，采用逆推法进行教学的主要方式，就是强调学生在对教师进行讲解的动作时的观察学习，通过在学生脑海中进行反复的动作重现来进行学习。但是这种方式的缺点在于缺少相应的实践性，教学方式仅仅停留在理论的阶段。

4.2.2 动画演示法

这种教学方式主要是为了响应素质教育改革而推出的新型教学方案，这种教学方式主要是采用对体育动作中所涉及到生物力学的相关动作通过声像等方式进行记录、回放以及讲解和分析，以此达到对每个动作都生动形象的进行精确的分析。在课堂上通过采用对专业人士以及非专业人士的动作进行对比，从而进一步分析其区别，以便学生能够更好的对基本动作要领进行掌握，加深学生的印象，促进学生的成长。但是这种教学方式过分依赖与影像的回放，缺少相应的理论知识[7]。

5 在生物力学教学中存在的问题

5.1 教学方式单一

在进行课堂教学中，体育教师的教学方式与思维模式不仅是本节教学课程的根柢所在，更是体现教师对知识的认知所在。在运动生物学的教学过程中，深受传统教学方式以及运动方式的影响，教学方式传统、单一，难以突破。通过调查发现，目前各高校在体育教学中，单一的对逆推法进行教育，但是对动画演示法的运用少之又少，这就造成了在运动生物学这门课程中的教学方式过于单一。根据调查结果表明，大部分的体育教师年龄为40岁以上，因此，从体育老师的年龄可以看出其对学生的教育方式。根据教学方法的调查，大部分的教学方式都是通过室外和讲解教学是体育教学中的主要方式，很少有教师会采取影像播放等方式将人体解剖学代入其中[8～9]。

5.2 教学思维固化

所谓的教学思维固化通常情况下是指任课教师在进行授课的时候，很难做到对教学方式进行改革更新，依旧采用原有的教学方式进行授课。当课老师习惯自己的教学方式之后，通常不会再进行变动。在体育教学中与当时的天气有着很大的关系，若是天气泰国炎热或是寒冷，对学生进行户外教学的质量不高，但是很多教师由于习惯了自己的教学方式，依旧选择在室外进行体育教学，因此很难做到相应的变通。若是教师能够进行变通教学方式，将这种情况下的教学改为室内进行，通过采用动画演示法进行相应的教学，结合运动力学对学生的基本动作进行分析，这样不但对学生进行了相应的教学，还加上了学生对于各种体育动作的理解，还帮助了学生对物理学原理进行了学习。

5.3 教学环境与硬件问题

在对生物力学这门学科进行教学中，其教学方式大致与其他学科一样，都是建立在分析与实践相结合的方式上，因此未能对人体相关动作进行相应的研究并且未能对人体组织进行相应的了解，就很难使学生真正认识和理解运动生物力学的真正含义与作用。也就很难做到生物力学与体育教学相互结合，因此这门学科也失去了相应的存在意义。所以，建设生物力学实验室开展生物力学课程讲解的首要条件[10]。

对于生物力学实验室的建设，是开展生物力学实验室的重要教学硬件，因此学校需要加大对教学的投入，不然会因为过差的教学环境而成为制约学生发展的阻力。因此，需要学校在进行教学时，应当适当的开展生物力学实验课程，将理论与实践相结合，从而进一步对教学方式进行改革，完善教学方案[11]。

5.4 体育学科体系不健全

运动生物力学作为一门交叉学科，是生物、物理以及解剖学的结合体，因此，生物力学是一种采用以上三种学科方式对人体的各种机械动作进行详细分析。因此，对生物力学的教学必须代入相关的体育学、数学、生物学、物理学等，由于缺少相关的学科交流，因此体育学科的不健全将导致生物力学的发展。经过对生物力学理论的学习，再在体育教学中加以实践，这不仅加深了学生对相关学科的理解，且更能拓宽学生的思路。此外，学生通过理论与实践的相结合，不但增强了学习的效果，更能开发出学生学习的兴趣与实践的能力。

因此，加强各学科之间的深入交流，完善体育学科是开展生物力学课程的重要原因。因此，科任老师应当加强自身的相关理论知识，注重与各科之间的交流，完善出一套科学合理的教学体系。老师通过对相关学科的讲解，准确的运用实验材料对学生的个体情况进行因材施教，才能够促使学生的全面发展。通过以上方式，能够激起学生对于学习的兴趣，对学生的个性化发展有的良好的促进作用，对学生的自我分析能力以及学生的身体机能进行有效的提高，最终能够使学生根据自身实际情况，找出最为适合的运动方式。

6 生物力学中的常用教学方法

6.1 直观法

在进行生物力学教学中，学生自身的逻辑推理能力以及抽象画的思维能力相对较弱的情况下，教师应当充分的采用直观效应的形象滋味方式进行教学，简单来说也就是采用影响方式对学生进行教学。通过投影的方式以及列表进行对比，让学生能够很直观的对其进行理解[12]。

在教学中对于直观法的运用是在生物力学教育中十分常见的教学方式之一，并且在其教学中有着举足轻重的地位。这种教学方式的关键所在就是能够将高难度的抽象问题通过简单的方式进行表述出来。因此在进行教学中，应当遵循因材施教的原则进行教育。

6.2 导学法

通过将“学”作为主题部分，“导”作为牵引部分，所施行的自学方式便是导学法。让学生能够充分的体现出自己的优势并结合老师的主导作用。比如，在对学生进行人体运动学讲解时，可以先让学生了解机械、运动形式以及人体等相关知识。让学生能够抓住主要的核心问题，让学生能够充分掌握关于运动学的特性，并且帮助学生增强比、算、想、看等四方面学习能力，提升学生的自我修养。从整体的反馈意见中，明确表明学生从导学中获益匪浅。通过导学法的运动，不仅能够让学生自行理解运动学相关的知识，同时还能够举一反三。比如，通过导学法的作用，学生能自行列举出体育相关的各种实例，并且能够根据列举的例子中提出有建设性的问题。让老师能够放手的同时，增强学生的自主能力以及实践性。总体而言，学生通过自主学习是导学法的重要核心进行指导，最大程度的开发出学生的创造性思维和自学能力。

6.3 答辩法

所谓的答辩法通常情况下是针对于难度比较高的问题，可以让学生进行分小组式的讨论，从而对学生的积极性进行调动，随后每组再派出一位代表对讨论结果进行阐述，并且进行相互辩证，通过学生自己的相互便利，从而发现其中的问题，最后再对该问题进行解答。通过实践可以发现，在进行辩论的过程中，能够让学生积极思考，活跃起风，并且还能发现其中的各种问题，在辩论中极大的发挥了学生的主观性与独立思考的能力。教师应当在学生今夕积极辩论时，对学生的问题进行方向把控，防止出现偏题的情况，随后还需要对学生分歧较大的问题进行解答与分析。通过调查发现，90%以上的学生对于答辩方式很有兴趣，能够提升学生的积极性，对所学的知识能有起到很好的巩固作用，还能够对其语言表达能力进行提高，对于开拓学生思路以及提高其兴趣有着很重要的意义[13]。

7 总结

运动生物力学在新时代背景下，素质教学的提出对体育教学的改革起到了推动作用，在进行改革的过程中，也遇到了种种难题，例如教师的固定教学方式、学校的硬件设施缺乏等情况，在通过对教学的改革中，创新出了许多的教学方式，从而使生物力学教育在学校体育中起到了更加重要的作用。虽然我国的生物力学教育起步较晚，但是由于我国开始了运动生物力学的改革与创新，一定能够使我国的生物力学教育后来居上，超越世界平均水平。