运动生物化学理论与实验一体化——以教速学度模素质式的探生讨化基础与训练为例

蓝道忠 翁锡全 元宇 孟艳

(1.江西工业工程职业技术学院基础部 江西萍乡 337000;2.广州体育学院运动生物化学重点实验室广东广州 510500)

模式是指某种事物的标准样式或人们可以参照的标准样式［1］。在教育学中，对于模式，有人认为是一种方法体系，也有人认为是一种教学理论，还有人认为是一种教学设计。《教学论》中的解释是，教学模式是在一定的教学理念指导下，围绕某一教学主题，形成相对稳定的、系统化和理论化的教学范型和活动程序［2］。自20世纪70年代以来，以美国乔以斯为代表的学者将教学模式定义为一种设计或格局，用它来形成课程，设计教学内容及指导班级授课和其他教学环节和形式。因此，教学模式是教学的总体设计，是内容与形式的结合体，是教学过程中实现理论联系实际的中介和桥梁，它以系统论为指导，融课程内容、教学过程、教学方法和手段于一体［3］。针对运动训练专业人才培养的研究成果有很多［4-7］，作为运动训练专业基础课程的运动生物化学经过几十年的发展，形成了包括理论课和实验课2个组成部分的教学模式，主要通过理论知识的讲授及实验课的参与提高学生的能力，但是随着实践性人才培养要求的提高，理论与实验教学相分离的模式不利于激发学生学习的兴趣，教学效果也会受到影响［8］。在理论讲授之后再进行实验操作，存在实验不能很好地结合运动训练实践的情况，这很难达到新形势下对运动训练专门性人才培养的需求。此外，教育部也提出21世纪在教学改革中应以“强化基础、增强能力、提高素质”为指导思想［9］。因此，该文以培养运动训练专业人才为目标，结合专业学生特点，构建模块化教学内容，探索“理论与实验一体化”教学模式，将理论教学和实验教学相结合，达到“学思结合、知行合一”，重点培养学生创新能力［10］。

1 教学对象与教学设计

1.1 教学对象基本情况

该研究教学对象为广州体育学院2016级运动训练专业13班、15班学生，共32人，学生基本情况见表1。

表1 教学对象基本情况一览表

针对运动训练专业人才培养目标，采用“运动素质的生化基础—训练—监控—评定”的教学内容体系及“理论与实验一体化”的教学模式进行教学，教学计划共8 周，每周2 次课共4 学时，学期末安排理论考试评价。

1.2 教学目标与设计

该文的教学目标与设计以“以速度素质的生化基础与训练”教学模块为例，该知识点主要包括速度素质的物质基础、供能过程、供能特点、训练方法及生化分析。“以速度素质的生化基础与训练”由理论部分和实践组成，该模块可加深学生对知识的理解与运用。

1.2.1 教学目标

“理论与实验一体化”即课堂教学融合实验教学。理论课的学习能让学生在了解速度素质运动的供能过程及特点，提高学生设计实践验证性测试的能力；同时，通过实践课的学习，培养学生科学制订训练计划、科学训练监控的能力，以及提高学生发现问题、解决问题的能力。在该教学模式下，学生学会独立分析其训练方法的生化依据，更好地掌握速度素质训练方法的生化原理，并将这种能力运用到运动训练的实践指导中。

1.2.2 教学设计

依据“速度素质的生化基础与训练”基本理论知识，重点需要掌握其能量来源（磷酸原供能系统）及其训练方法生化分析。根据学生专业训练特点布置实验任务，探讨速度素质训练的生化分析。将学生分为若干组，各组课前通过查阅相关资料，分别设计出不同距离全速跑后血乳酸变化、不同间歇休息对速度运动后血乳酸的变化、不同距离组合跑后血乳酸变化的实验方案，提交至教师进行批阅，课中就学生的设计进行反馈，并引导学生进行分工测试。运用所学的理论知识解析其实验结果及对运动训练的意义，具体教学设计如图1所示。

图1 速度素质的生化基础与训练教学设计流程

2 教学组织实施

2.1 问题引入：速度素质的生化基础介绍

当进行速度素质训练时，人体会迅速供能，其供能过程包括ATP水解、CP转化、ADP缩合，磷酸原系统供能时间在10s 以内，最大输出功率是每秒每千克干肌2mmol-P。需要速度素质能力的项目主要有短跑、跨栏、乒乓球、羽毛球等项目，要提高运动能力，主要是提高供能系统的供能能力，即磷酸原供能系统能力。因此，在进行训练时要求要尽全力，且运动时间要求在10s内。

2.2 每次训练时间选择：速度素质训练时间的生化依据

依据速度素质的生化基础，磷酸原供能能力的训练方法据其理论依据，应选择10s 以内的全力跑（以短跑为例），但是在实际操作中换成不同的距离，测试不同距离全力运动后其血乳酸变化，并结合运动所用的时间，可知道个体间的速度训练适宜距离的选择，理论上30～60m是最佳的训练距离，不同的人因为存在个体差异，距离可以适当调整。因此，课堂设计了不同距离全力跑后血乳酸测试实验，结果如表2所示，跑步距离越长，血乳酸值越高。当运动时间10s 内时，运动后血乳酸高于4mmol/L。

表2 不同距离全速跑后心率、血乳酸变化

2.3 每次间歇休息时间选择：速度素质训练间歇时间的生化依据

ATP在体内的含量有限，供能时间很短，持续的全力运动主要是依靠CP的快速转化，也就是CP的储量或转化越快，其运动能力就越强，一次10s 左右的全力运动，CP消耗很大，ATP、CP恢复到一半的至少需要30s，为了不影响下次运动的强度，每次运动间歇休息时间不能低于30s，因此，课堂设计了1组3次60m全速跑两种时间间歇（30s、60s）的血乳酸变化，作为间歇休息时间的依据。依据速度训练每次间歇时间要求，如果间歇时间过短，ATP、CP不能很好地恢复，未能满足机体高强度的供能需要，而转向糖酵解进行供能，乳酸逐渐偏高。如表3所示，5号学生间歇时间短于6号学生间歇时间，当运动3次后5号学生的血乳酸值高于6号学生。

表3 不同间歇休息对60m跑后血乳酸、心率的变化

2.4 每组间歇休息时间的选择：速度素质成组训练间歇时间的生化依据

速度素质成组训练间歇时间的生化依据为ATP、CP，其在体内超代偿完全恢复需要3min，所以成组速度训练后间歇时间应控制在3min 以上。针对400m 跑专项的训练任务，以速度为基础培养速度耐力，训练开始先进行短跑，之后进行400m 专项跑。从表4 可以看出，两次200m 跑后的血乳酸值为14.2mmol/L，400m 跑后血乳酸值比200m跑后更低。分析原因：其一可能是数据采集有误差；其二可能是跑400m没有尽全力。因此，在实际的实验监控操作过程中，要根据实际情况分析问题。

表4 不同距离组合跑后血乳酸、心率变化

在理论讲授中，运用所学的理论知识结合具体的训练实践进行生化数据采集和分析，每组数据都具有一定的规律，如何分析这些数据可以锻炼学生的数据分析能力及运用理论指导实践的能力。

3 讨论与分析

3.1 传统教学模式的弊端

理论教学与实验教学尽管在性质及功能上具有较大的差别，但并不是对立的，理论教学与实验教学有着密切的内在联系，二者相辅相成，互相促进［11］。传统的运动生物化学教学模式是“理论教学+实验教学”，即学生在教室进行运动生物化学理论学习，理论学习之后在实验室进行运动生物化学实验。实验时，需要利用课堂上所讲的理论知识，结合仪器等培养学生实验操作、观察、分析数据及处理数据的综合能力［12］。其是运动生物化学课程教学不可或缺的一部分，故运动生化的课程教学不能没有实验操作，而如今，在很长一段时间的教学过程中，大部分的高校运动生物化学课程都采用“理论教学+实验教学”模式，理论教学与实验教学是相互分离脱节的。一方面，该课程理论知识“全、大、深”且实践运用性强，针对基础较为薄弱的运动训练专业学生采用传统的模式，较为深奥的理论知识势必难以理解和掌握；另一方面，理论教师和实验教师可能分别由不同的教师担任，教师的注重点不同，就存在理论注重原理、方法，而忽视实验课的教学，实验教师的教学重点则在仪器的使用、操作流程、分析处理数据等实验环节上，且大部分的实验都是一些静态性实验，缺少动态性或综合性探究性的实验，导致学生仅仅是完成规定的实验内容，缺乏创新思维能力及理解实验原理的方法，未达到实验课的教学目的，不利于激发学生学习的主动性和积极性［13］。

一般情况下，教师通过多媒体课件讲授理论知识内容，学生被动接受知识，这种传统的学习方式不利于学生对于知识的理解和掌握，学生的学习兴趣不高，很多学生因听不懂教学内容，很可能“开小差”。有研究表明［14，15］，对于传统的以讲授为主的单一教学模式，采用分组教学、案例教学、探究性教学等新颖的方法更能调动学生的积极性，引导学生参与课堂深入思考，实现更多的互动，活跃课堂气氛，并且，理论与实验结合，实现理论知识积极转化为实践能力，有利于激发学生的创造力，提升分析、解决问题的能力。

传统实验教学模式大都是按部就班，很少真正地贴近实际运动训练情况，然而对于培养运动训练专门性人才的需求，仅进行验证性实验是不全面的，未能达到学生实践运用能力的培养及掌握相应的运动生物化学知识的能力。该文在“速度素质的生化基础与训练”的模块教学中，由教师发布教学任务并组织学生分组后，课前各组学生进行实验设计、任务安排，课中教师进行讲解及测验。该设计可以帮学生拓展思维，激发学习兴趣，锻炼学生灵活使用实验技术、完成实验及分析、解决问题的能力。结合实验来提炼和巩固理论知识，提升教学效果。

3.2 构建模块化知识

“速度素质的生化基础与训练”模块主要包括速度素质的生化基础、速度素质训练方法及其生化分析、速度素质训练适应性变化的生化特点。构建模块化知识：第一知识内容，注重学科间分类，其中速度素质分为反应速度、动作速度、位移速度；第二影响因素，速度素质的影响因素包括神经激素、肌纤维类、初长度型，其中供能能力是最重要的影响因素，为了让学生更好地理解运动生化与其他学科间的联系区别及整体知识内容符合系统性，在构建知识内容时要兼顾到；第三核心概念和理论，“速度素质的生化基础与训练”中最核心的内容就是速度素质的能量来源（磷酸原供能系统），围绕该供能系统构建知识内容，但分析具体的运动项目时应结合多个供能系统，如100m、200m 跑等项目，会涉及糖酵解供能系统，需突出重点知识构建内容，所以应重点讲解磷酸原供能系统。其目的在于在教学中能有针对性地讲解速度素质的核心知识，方便学生的识记与理解。

3.3 教学效果改变

理论知识若不转化为实践就不会有现实意义，而实践得不到理论知识的指导就会失去方向，因此，理论与实践是相辅相成、相互促进的［16］。在运动生物化学课程的教学中，采用“理论与实验一体化”教学模式，能够将理论知识及时地转化为实践能力，当理论教学应用于运动中时，教师讲授一段理论知识后，进行运动现场实验测试，学生就可以马上通过实验操作，检验理论知识。课前教师将学生分成若干组进行实验，实验内容包括实验的设计、实验测试任务分配、实验数据采集、分析与处理、实验报告等环节。学生可把自己的实验想法和创新设计运用到实验安排中，用理论知识进行实验指导，提高创新性。此外，如果学生设计的实验存在问题，教师就可以及时地进行指导，帮助学生及时发现并纠正问题，或者最后在分析数据或实验报告时提出合理的建议。将典型性问题进行统一汇总并动员全员参与，不仅能够提高学生实验课的参与度，而且能锻炼学生分析问题和解决问题的能力。在以往的实验中，大多数学生是为了完成任务而做实验，只进行简单的实验操作。但“理论与实验一体化”教学能够让学生主动地发现问题，积极思考并与教师进行讨论，达到实验教学与理论教学的良好互动。

运动生物化学课程的重要性决定了要把该课程学好，学生应有探究精神，关键在于学生有足够的兴趣，“理论与实验一体化”教学模式的重大改变就是将理论教学直接安排到运动现场，教师在讲授理论知识的同时进行运动现场实验，学生根据教师任务安排，探究“不同距离全速跑后心率和血乳酸变化、不同间歇休息对60m 跑后血乳酸和心率的变化、不同距离组合跑后血乳酸和心率变化”，获得知识的同时提高自身实践能力。“理论与实验一体化”教学模式从根本上改变了理论教学与实验教学相分离或一门课程、一个实践环节单独操练的情况，突出理论知识转化为实践能力。并且，模拟真实的运动现场训练的实验，在实验测试中发现问题、分析问题、解决问题，最后总结提升，整个教学过程中体现学生的主体和教师主导作用，有利于学生加深对知识的理解和掌握，提高实践能力和创新能力，并能充分调动学生学习的积极性及主动性。课程教学评价结果显示，74.2%的学生积极性提高，9.7%的学生积极性提高较大；在课程兴趣度方面，45.2%的学生有所提高，38.7%的学生提高较大。由此可见，这种模式易于激发学生的求知欲望，转变学生被动学习的状况，使学生由“要我学”转变为“我要学”，大大提高了学习效率，深受学生的欢迎。“理论教学+实验教学”的教学模式可以激发学生学习的积极性，调动学生自主学习的兴趣，让教师和学生从枯燥的课堂教学中走出［17］。“理论与实验一体化”教学模式，可以使理论与实践互相促进，提升教学效果及学生的兴趣度。

教学改革不是教育的最终目标，而是通过教学改革引导、激发学生的学习兴趣及主动学习的内生原动力，教学改革永远在路上［18］。在今后的教学实践与改革中，为适应新型运动训练复合型人才培养的需要，应在教学内容、教师队伍、教学方法和手段等方面继续加强建设，不断提升运动生物化学的教学质量。

4 结语

“理论与实验一体化”的教学模式打破了传统教学中理论与实验相分离的状况，将理论与实验密切结合起来。在课中，教师讲解理论后学生随即开展实践，使理论在实践中得以消化，激发了运动训练专业学生的学习兴趣，提升了运动生物化学教学效果及教学质量。教学改革是一项系统改革，运动生物化学课程改革应以学生为中心，以提高学生综合能力为目的，不断探索和完善“理论与实验一体化”的教学模式，以满足运动训练专业复合型人才培养需求。