生物力学的基本概念范文

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中医学院7年制中西医结合专业的教育目的是培养医科学生能达到硕士学位的高层次中西医结合人才。要求该专业学生在毕业后能掌握临床医学的诊疗技能及在基础医学领域能够进一步深入研究本专业所要求的专业知识。《中医伤科学》［1］作为7年制中西医专业的临床课程，在南京中医药大学的课程设置是该专业学生第5年的学习课程，所使用的教材与5年制的教材是一致的。如何利用有限的学时为7年制学生教好《中医伤科学》，使其能够达到大纲要求的标准―即掌握系统而深厚的中医学基础理论和必要的现代医学知识和诊疗技能,并有一定的科学研究的能力，需要在教学中引入很多现代科技的研究成果。为此，在该临床课程教学过程中积极尝试引入生物力学的理念以引导医科学生在中医骨伤科领域能有一全新的认识。

1生物力学的概念

生物力学是由生理学和工程学的结合来解决生物体相关临床问题的研究学科，强调在临床诊断、治疗和疾病预防为主的应用。其包含的领域相当广泛，微小至细胞，大到组织、器官或是动物体中部分系统的运作功能等，皆为生物力学研究的重要范畴［2］。所谓骨科生物力学，即是应用生物力学的方法来解决骨科所遇到的问题［3］。骨科生物力学将工程原理，特别是机械力学原理应用于临床医学，是需要将医学与工程学结合以跨学科的方式服务于临床与基础研究的学科。

2骨科生物力学的教学方式

既然是以生物力学的方法解决骨科所遇到的问题，那么需要在教学中把握那些内容呢？从工程学角度来说，力学的基本术语有负荷、弯矩、刚度、懦变、懦变位移、自由度、延展性、弹性、平衡、疲劳曲线、模量、力偶等基本概念。如果学校没有专门开设工程力学课程，在有限的学时内让学生掌握如此多的概念及原理是不现实的。如何在有限的课时内让学生理解此概念也是教改的一项重大命题。

2．1采用多媒体方式教学多媒体教学有很强的直观性和交互性，可方便的进行人机双向交流，快捷的在各媒体间进行跳转，亦可作为资料保存，便于学生查询［4］；多媒体的另一大优势是具有大容量、多信息渠道，可有效地开拓医科学生的视野。通过自己制作的CAI(计算机辅助教材)课件以及购置的CAI课件，这种多渠道手段的汇集，能够使原来抽象难懂的内容形象化和具体化，更加生动、直接，使得教学内容重点突出，图文并茂，有效激发学生的学习兴趣，提高教学质量。在多媒体的制作过程中，可以有效地制作关于力学的基本概念的介绍，并以形象化的图片或动画来使得该专业学生能够快速掌握。

2．2授课方式的调整按照《中医伤科学》教材的设置方式，其教学的顺序是：解剖复习、病因病机、诊查要点、治疗。按此教学过程在课堂上讲授，往往显得枯燥沉闷，没有新意。而医科学生在理解采用何种复位手法、为什么要用某一固定予以固定，又为何对某种类型的骨折要采用内固定手段等内容时，却又显得无所适从。这是医科学生初次接触到骨科领域，对生物力学的原理不够了解所致。在教学中，笔者采用在应用解剖复习中增加生物力学的基本概念，如载荷、剪切力、应变等，先使医科学生能有一初步的了解；接着，在固定、手法复位、切开内固定等章节教授时，再以具体病例―问题为中心指导，就能使医科学生知道其所以然。在以具体病例为基础的教学过程中，注意调动学生的主观能动性，要让其能以生物力学的概念来解释、处理骨折、脱位等骨创伤疾患，使之能以科学、精确、具有严密逻辑性来掌握骨科疾病的处理规程，从而达到教学目的。

2．3理论与实践相结合无论医科学生在课堂上对于基础理论掌握得是多么的扎实，但归根结底是要求医科学生能够在临床实践中准确地把握疾病。而对于中医骨伤科来说，基本的动手操作的内容有伤口包扎、手法复位、小夹板固定、石膏托固定、骨牵引操作等内容。对于动手实践的操作不应是带教老师手把手教会就可以了，如何把生物力学的理念融入到实践操作中去才是关键。如在肩关节前脱位复位的操作过程中，虽然书本上提到又牵引推拿法、手牵足蹬法、拔伸拖入法、牵引回旋法、椅背复位法、悬吊复位法等方法，作为学生究竟应该如何掌握复位的手法呢？是不是所有手法都应掌握呢？各种手法是否都具有良好的安全性呢？手法间有无区别呢？在实践课教学时，如果不加分析地填鸭式灌输给学生的话，日后在临床上，他们仍将无法快速地胜任该工作。在教学中引入杠杆原理后就可以总结出肩关节所有手法的基本原则是：以腋窝为支点，以肩关节弹性固定位顺势外展外旋、内收内旋即可复位。但是，做完一个小实验―支点的面积与载荷之间的关系，医科学生很快明白如果腋窝的支点面积很小将可能在支点处发生骨折现象，所以他们能够总结出以牵引推拿法复位法是一种相对安全的手法。

2．4结合临床，引入新进展当医科学生在临床课程的教学过程中，对生物力学的概念有了基础的认识后，对于生物力学方面的一些新进展的介绍就会有全新的认识，也乐于接受这样的理念。针对7年制的学科特点，注意引入关于骨骼系统研究的方法，如有限元素法。这种新进展的研究方法一般是以讲座的形式予以介绍的。如讲述有限元素法的基本思想时，先将研究对象的连续求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。按单元以不同的联结方式进行组合,且单元本身又可以有不同形状，因此可以模拟成不同几何形状的求解小区域；然后对单元(小区域)进行力学分析，最后再整体分析［5］。引入这种分析方法，一者可以使7年制的医科学生能够了解生物力学的一种科学研究方法，还能使其在整体性分析中牢固地确立以中医科学整体观为基础的思维方式。

3引入生物力学理念在教学中的意义

3．1以生物力学理念认识问题生物力学是涉及生物学、解剖学、生理学、临床医学、力学、数学、工程学等多学科的一门具有应用基础性、交叉性边缘学科。如能在临床课教学中引入此概念，可以更有效地了解人体的运动、研究骨科方面的疾病、能够设计出并能逐步改进各种人工关节、脊柱假体乃至义肢。教导医科学生以生物力学理念认识骨骼、肌肉、关节方面的结构与疾患，能够使其在临床方面如何处置病患有进一步地提高，也使其在基础医学研究领域能有进一步作为，逐步引领医科学生踏入更高要求的专业领域中。

3．2培养学生形成良好的知识链和创新思维的能力我国的教学方式和学生以往的养成的学习习惯，常常造成学生们遇到的问题照搬课文，纵向思维较多，横向联系不够［6］。生物力学是沟通临床各科及基础医学的交叉学科。在理解与掌握生物力学的概念同时，要求学生能够将基础课重新认识，而且要求不仅仅是掌握骨骼系统就足够了，是要求在内、外、妇、儿等临床课程中能与骨科疾病相联系，以完整的知识链结构走上临床工作岗位。在临床课的实验教学中还能以此为契机，探索临床研究的热点内容，目的是为在临床实习和临床工作中能及时发现、独立分析、解决临床问题，为开展临床工作打下坚实的基础；在将来的基础研究中能横向联系各学科，打下优良的科学素养基础。

总之，通过在《中医伤科学》教学过程中生物力学概念的引入，并非仅仅让中西医7年制医科学生理解这样的概念就足够了，更重要的是通过概念形成思考、观察、处理临床实际问题的生物力学理念，以科学的方式训练学生达成临床医学的完整知识链，能从多角度、多方面横向联系学科基础，为能深入研究医学问题做好科学素养准备。

参考文献

1王和鸣.中医伤科学.中国中医药出版社,2002:369.

2郑诚功.骨科生物力学的研究进展.中华创伤骨科杂志,2004,6(1):43-45.

3郑诚功.骨科生物力学的进展.中华创伤骨科杂志,2005,7(10):901-902.

4陈平波,吕刚.医学教育新模式下骨科教学改革的几点思考.新疆中医药,2005,23(5):71-72.

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一、力量的概念

力量素质是指人体神经肌肉系统在工作时克服或对抗阻力的能力，是肌肉紧张或收缩时表现出来的一种能力。随着体育运动科学的不断发展进步，人们愈发认识到改善神经---肌肉系统的功能，增强肌肉收缩时产生的力量是提高运动成绩最直接和有效的途径，因此，几乎所有的竞技体育项目，无论是以力量为依托的体能类项目，还是以技术和灵巧为主的非体能类项目，以及那些以技、战术配合为特点的集体项目的教练员，均加大了对力量训练的重视程度。

二、力量素质的分类

力量素质的分类，根据不同的角度与标准，可以分为多种类型。依力量素质与运动专项的关系，力量素质可分为一般力量与专项力量。依据力量素质与运动员体重，可分为绝对力量和相对力量，依据完成不同体育活动所需力量素质的不同特点，可分为最大力量、快速力量和力量耐力等。

三、力量训练的方法

力量训练的方法，就是指为了提高肌肉工作的能力，而对人体的运动系统所实施的一系列的专门性生物改造的方法和手段。从众多的研究中来看，在力量训练方法的概念上是基本趋于一致的。

1.静力性力量练习方法。当身体在固定情况下，许多肌肉在一定时间内，为了试图克服相当大的阻力，表现出高度的肌紧张，而在用力过程中，肌纤维没有缩短，肌肉在这种情况下进行收缩，称之为等长收缩、也称“静力性工作”，采用这种方法来发展肌肉力量，即成为静力性训练法。

2.动力性力量练习方法。所谓动力性力量训练方法，就是指在力量训练时，肌肉经常改变拉力的强度和方向，同时改变着骨杠杆的位置，从而完成机械动作。在动力性的力量过程中，肌肉的长度因其收缩而发生变化，当肌肉克服阻力时，身体朝肌肉收缩的方向移动，肌肉做向心收缩运动。动力性力量训练方法能有效地发展动力性的力量。能更好的发展神经、肌肉间的协调关系。可以有效的改变原动肌、协同肌和对抗肌之间的协调性。同时这种训练方法有利于提高肌肉的收缩速度，训练中能使训练部位的肌肉工作达到最大幅度。动力性训练方法最突出的一个优点是可根据不同专项的需要，采用不同结构的负荷去发展不同性质的力量，更利于对力量训练的专项化控制。

四、力量训练的注意事项

力量素质训练不仅应该注意运动训练学中一般的训练原则，也应格外注意力量训练中，运动生理学，运动生物力学等相关的科学原则。注意大小肌群的协调发展，主动肌与被动肌的协调发展等。

1.注意针对项目需求。要注意发展对本项目最有影响的肌群力量，这要求对具体得项目和动作进行分析，即项目需要什么样的力量，就着重发展什么样的力量。专项力量练习时，原动肌的定点和动点只有与专项一致，训练获得的力量在专项动作中才能发挥效力。

2.注意针对个体需求。要注意根据每个运动员的特点，有针对性地发展其弱肌群，即对于这个项目而言，该运动员缺少哪个肌群的力量，就注意发展什么肌群的力量；缺少什么类型的力量，就注意发展什么类型的力量。

3.教练员应对本项目进行认真的分析，即注意分析哪些动作动员哪些肌群，以及这些肌群的发力特点、发力方向、动作类型等，然后在实际进行力量练习时，注意按照这些特点进行训练。同时，直接完成运动的肌肉群协调发展，肌肉发力的条件要一致。

4.注意一般力量与专项力量的衔接。专项力量训练不能“单打一”的训练。还要注意薄弱的肌肉群力量的发展，应在一般力量训练的基础上协调发展专项所需力量，避免造成局部运动量过大，引起肌肉损伤。

5.注意循序渐进，力量的发展是一个长期、缓慢的过程，千万不可急于求成。按照力量发展的规律，缓慢增长的力量，将来到达的最大力量水平较高，而且保持的时间也较长。

6.注意处理好负荷与恢复的关系。在一个训练阶段中，负荷安排应大中小结合。在每组重复练习中，注意组间的休息。力量训练后，要特别注意使肌肉放松。

五、结论与建议

结论：竞技体育的目标是提高运动员的竞技能力，获取比赛优胜，提高运动员的力量素质，可以有效地提升运动员竞技能力，提高竞技水平，获得比赛优胜。因此，力量训练是实现竞技目标必要而高效的途径。进行科学的力量训练，要充分了解运动训练学、运动生理学和运动生物力学的相关科学知识，采用与本专项需求相符合的训练方法。力量训练的方法是实现力量训练目标的载体，围绕“专项力量”的力量训练核心，贯彻运动训练学的基本原则，采用科学合理的负荷和方式，提升运动员力量素质水平，进而配合技术、战术和其他体能因素，提高整体的竞技水平，创造更加优异的比赛运动成绩。

建议：科学的力量训练，应遵循运动训练学的一般原则，符合人体生理学和生物力学的构造原理。紧密结合专项特点，采用科学和适宜的训练方法，采用合理的负荷强度，循序渐进，提升运动员的力量素质能力。

参考文献：

[1]陈小平，黎涌明.核心稳定力量的训练[J].体育科学，

2007，（9）：99.

[2]于红妍，李敬勇，张春合，等.运动员体能训练的新思路-

核心稳定性训练[J].天津体育学院学报，2008，（2）：

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中图分类号:G642.0　文献标志码:A　文章编号:1673-291X(2010)03-0247-01

一、前言

随着计算机技术的普及和网络技术的迅速发展,多媒体教学已被高等院校广泛采用,并深受广大师生的欢迎。因此,利用多媒体教学手段开发学习资源,构建新的教学模式,达到最佳教学效果,成为国内外提高教学质量、改革教学方式的重要手段。

本文通过工程流体力学教学实践,探讨多媒体教学在授课过程中产生的效果。提出了在工程流体力学教学活动中将多媒体技术与传统教学手段相结合,活跃课堂气氛,提高学生学习的积极性和主动性。达到优化教学效果的目标。

二、传统教学模式的利与弊

传统教学模式历史悠久,教育理论成熟,已经积累了丰富的经验。在传统教学中,通过教师的形象、生动的讲述,学生易于接受,师生之间可以面对面地探讨疑难问题。对于工程流体力学而言,教学内容不可避免地会涉及到数学公式的推导,传统的板书教学方式即可以留给学生更多的思考时间,同时又可以加深学生对公式推导过程的理解,加强记忆。然而传统式教学主要依靠粉笔与黑板的教学条件,是以教师为主体的教学模式,从而大大降低了教学效率,也扼杀了学生个性的发挥和创意的产生。

三、多媒体教学的特点

多媒体教学以其鲜明的教学特点,丰富的教学内容,形象生动的教学情景,在教学过程中发挥了重要的作用:

第一,激发学习兴趣,有利于提高课堂效率。兴趣是学生获取知识、拓宽视野、丰富心理活动最主要的推动力。多媒体技术综合应用文字、图片、动画和视频等资料来进行教学活动,激发学生的学习兴趣,从根本上改变了传统教学模式的单调性。而且多媒体教学可以充分发挥学生听觉、视觉等器官对信息的接收,对学生的眼、耳等器官进行多重刺激,从而活跃学生的思维,增强学生记忆力,提高课堂效率。第二,直观、易懂,有利于提高教学质量。流体力学是从力学的观点出发,主要研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间的相互作用规律的科学,在日常生活和各种工程实际中具有广泛的应用领域,是动力工程和流体机械专业一门重要的专业基础课。与固体的运动规律相比,流体在运动过程中存在诸如激波、接触面间断、两相流体之间相互掺混等复杂现象。多媒体教学手段能够通过图片、动画和视频资料等直观、清晰地观看复杂的流动现象,使学生较容易地掌握相关内容,提高教学质量。第三,增加教学容量,节约空间和时间。工程流体力学研究内容较多,涉及范围较广,在有限的课时内传授给学生的信息量较大。传统教学中知识的传播主要靠教师的口授与黑板板书,在一定程度上限制了课堂信息的含量,多媒体教学充分地利用了电脑能够存贮大量信息的优势,授课的信息量明显增多,教学内容更加丰富,使学生在有限的时间内接收更多的知识,开阔了学生视野,增加课堂知识的容量,提高了教学的效率。

四、多媒体教学手段与传统教学方式相结合

多媒体教学的发展并不意味着摒弃一切传统的教学方法和手段,而是将多媒体教学与传统教学方式相结合,扬长避短,发挥各自的优势,更好地服务于教学工作。

工程流体力学教学内容主要包括两大部分,理论教学和流体力学实验教学。

工程流体力学理论教学部分包含大量流体力学的基本概念、基本方程和一些复杂的流动现象。例如在教学过程中,流体静力学基本方程的推导过程依然使用传统教学中的板书,这样既可以留给学生足够的思考时间,又可以加深学生对公式推导过程的理解,加强学生的记忆能力。而对于某些基本概念和特定的流动现象,可以通过多媒体教学手段,加深学生对基本概念和流动现象的理解。

流体力学实验是流体力学教学中的重要组成部分之一,贯穿于课程始终。现行流体力学教学实验多为验证性实验,实验方法单一,同时,还受实验老师较少、实验课时有限以及设备等多种因素的影响,学生选择的范围极小,在很大程度上制约了学生思考问题、分析问题、解决问题的能力,不能很好地达到流体力学实验教学的要求。然而引入多媒体教学手段以后,学生可以灵活地改变实验条件,演示各种实验现象。

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一、前言

随着计算机技术的普及和网络技术的迅速发展，多媒体教学已被高等院校广泛采用，并深受广大师生的欢迎。因此，利用多媒体教学手段开发学习资源，构建新的教学模式，达到最佳教学效果，成为国内外提高教学质量、改革教学方式的重要手段。

本文通过工程流体力学教学实践，探讨多媒体教学在授课过程中产生的效果。提出了在工程流体力学教学活动中将多媒体技术与传统教学手段相结合，活跃课堂气氛，提高学生学习的积极性和主动性。达到优化教学效果的目标。

二、传统教学模式的利与弊

传统教学模式历史悠久，教育理论成熟，已经积累了丰富的经验。在传统教学中，通过教师的形象、生动的讲述，学生易于接受，师生之间可以面对面地探讨疑难问题。对于工程流体力学而言，教学内容不可避免地会涉及到数学公式的推导，传统的板书教学方式即可以留给学生更多的思考时间，同时又可以加深学生对公式推导过程的理解，加强记忆。然而传统式教学主要依靠粉笔与黑板的教学条件，是以教师为主体的教学模式，从而大大降低了教学效率，也扼杀了学生个性的发挥和创意的产生。

三、多媒体教学的特点

多媒体教学以其鲜明的教学特点，丰富的教学内容，形象生动的教学情景，在教学过程中发挥了重要的作用:

第一，激发学习兴趣，有利于提高课堂效率。兴趣是学生获取知识、拓宽视野、丰富心理活动最主要的推动力。多媒体技术综合应用文字、图片、动画和视频等资料来进行教学活动，激发学生的学习兴趣，从根本上改变了传统教学模式的单调性。而且多媒体教学可以充分发挥学生听觉、视觉等器官对信息的接收，对学生的眼、耳等器官进行多重刺激，从而活跃学生的思维，增强学生记忆力，提高课堂效率。第二，直观、易懂，有利于提高教学质量。流体力学是从力学的观点出发，主要研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间的相互作用规律的科学，在日常生活和各种工程实际中具有广泛的应用领域，是动力工程和流体机械专业一门重要的专业基础课。与固体的运动规律相比，流体在运动过程中存在诸如激波、接触面间断、两相流体之间相互掺混等复杂现象。 多媒体教学手段能够通过图片、动画和视频资料等直观、清晰地观看复杂的流动现象，使学生较容易地掌握相关内容，提高教学质量。第三，增加教学容量，节约空间和时间。工程流体力学研究内容较多，涉及范围较广，在有限的课时内传授给学生的信息量较大。传统教学中知识的传播主要靠教师的口授与黑板板书，在一定程度上限制了课堂信息的含量，多媒体教学充分地利用了电脑能够存贮大量信息的优势，授课的信息量明显增多，教学内容更加丰富，使学生在有限的时间内接收更多的知识，开阔了学生视野，增加课堂知识的容量，提高了教学的效率。

四、多媒体教学手段与传统教学方式相结合

多媒体教学的发展并不意味着摒弃一切传统的教学方法和手段，而是将多媒体教学与传统教学方式相结合，扬长避短，发挥各自的优势，更好地服务于教学工作。

工程流体力学教学内容主要包括两大部分，理论教学和流体力学实验教学。

工程流体力学理论教学部分包含大量流体力学的基本概念、基本方程和一些复杂的流动现象。例如在教学过程中，流体静力学基本方程的推导过程依然使用传统教学中的板书，这样既可以留给学生足够的思考时间，又可以加深学生对公式推导过程的理解，加强学生的记忆能力。而对于某些基本概念和特定的流动现象，可以通过多媒体教学手段，加深学生对基本概念和流动现象的理解。

流体力学实验是流体力学教学中的重要组成部分之一，贯穿于课程始终。现行流体力学教学实验多为验证性实验，实验方法单一，同时，还受实验老师较少、实验课时有限以及设备等多种因素的影响，学生选择的范围极小，在很大程度上制约了学生思考问题、分析问题、解决问题的能力，不能很好地达到流体力学实验教学的要求。然而引入多媒体教学手段以后，学生可以灵活地改变实验条件，演示各种实验现象。