生物力学的研究范文

导语：如何才能写好一篇生物力学的研究，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【关键词】 生物力学; 人; 交叉韧带; 移植; 同种异体; 照射; 肌腱

Abstract: [Objective]To explore the change of biomechanics about human tendon with“γ”irradiated which was universal used by domestic and foreign. [Methods]Twenty-four upper limb tendon of human with the same length were pided into two groups，group A(12):nonirradiated group， group B (12):2.5 Mrad gamma irradiated group.Material properties and structural properties were determined with WDW-3020 electron universal testing machine.[Results]The mean length of the tendon was 99.15% of control， the elongation to failure was 93.46%， the linear stiffness was 95.27%， the energy to maximum force was 93.60%， the maximum stress was 84.88%， the strain to failure was 85.82%， the linear modulus was 90.40%， the strain energy density to maximum was 66.73%. Difference was noted after compared hetween group A and B (P

Key words：biomechanics; human; cruciate ligament; transplant; allograft; irradiate; tendon

交叉韧带是膝关节稳定的主要结构，交叉韧带重建术是治疗交叉韧带损伤的主要方法[1]。自1978年Neviaser等人应用冻干保存的同种异体肩袖移植修复大范围的肩袖损伤，1981年Green等人将冷冻保存后的异体阔筋膜用于肌腱、韧带损伤的修复相继成功以来，人们开始了同种异体组织重建膝关节前交叉韧带的临床及基础研究。但同种异体组织移植仍有疾病传播、感染、松弛等诸多问题。为了防止艾滋病、肝炎等疾病的传播，国内外一些学者及组织探讨了一系列的消毒措施，目前最常用的是“γ”射线照射消毒。有研究表明，在2.0Mrad“γ”照射对同种异体组织的最大应力，最大应变等有一定负面影响[2]，本文对国内外普遍采用的2.5Mrad“γ”射线照射消毒法对肌腱生物力学指标的影响进行全面探讨。

1 材料与方法

1.1 实验材料准备

由解放军总医院第一附属医院组织库提供的24条等长肌腱配对分成A、B两组，每一对来自同一供体。A组为对照组，没有经过“γ”射线照射，B组为实验组，经过2.5Mrad“γ”射线照射12 h。普通低温冷冻(-20℃)保存异体肌腱以备进行生物力学检测。

1.2 生物力学测试

将标本取出后室温下融化1 h，生理盐水纱布保湿。用WDW-3020电子万能材料试验机(清华大学航天航空学院工程力学系固体力学实验室提供)做拉伸实验。首先使用专用横截面积测试仪测量肌腱的宽度与厚度，计算出横截面积。为防止直接夹持对肌腱的损伤，特别设计了专用夹具对肌腱进行夹持。使位于两夹持端间实验部分肌腱的长度均为30 mm，将肌腱夹持好，固定于试验机上，调整拉力使其经过肌腱轴线。先行预处理，拉伸速度0.5 mm/s，拉长0.5 mm，共3次。最后加载直至试样被完全破坏，加载速度设为20 mm/min，试验机自动记录载荷-位移曲线，见图1。其中直线段斜率为刚度。

图1载荷-位移曲线

1.3 破坏部位

A、B两组所有实验材料破坏部位均不在夹具夹持肌腱处，避免了在夹持部位破坏造成结果的不准确，如果肌腱是在夹持部位破坏的可能是由于夹具夹持力所造成的。

1.4 统计学处理

采用配对t检验，P

2 结果

对载荷-位移曲线进行修正，根据此曲线计算出生物力学各指标，载荷测量精确到0.001 N，位移精确到0.01 mm。数据用均数±标准差表示。具体结果如下。

2.1 结构力学特性

研究肌腱在外载荷作用下刚度、能量、位移等的变化规律，确定肌腱承受和传递外力的能力。①B组实验组平均最大拉伸长度为A组对照组93.46%，两组之间差异有统计学意义(t=3.45，P

2.2 材料力学特性

研究肌腱在外力作用下所发生应变、应力和刚度等的变化及导致肌腱破坏的极限。①照射组的弹性模量为非照射组的87.66%，减少了12.34%，两组之间比较差异有统计学意义(t=2.53，P

3 讨论

自体BPTP(骨-髌腱-骨)曾经被认为是ACL(前叉韧带)重建的金标准，但不可避免诸多的并发症，如股四头肌、腘绳肌薄弱等，据报道手术后髌骨关节疼痛高达80%，而同种异体组织移植具有无供区症状，材料大小不受限，手术时间和费用少等优点[2]。 Poehling等[3]指出应用同种异体组织重建ACL后疼痛少并且术后1年内关节活动受限少，所以术者倾向于采用同种异体组织进行ACL重建。疾病传播是目前应用同种异体移植物存在的主要问题，为减少疾病的传播，消灭处在“窗口期”的病原微生物，一些组织库先后使用一系列灭菌消毒技术如环氧乙烯薰蒸，“γ”射线照射等。经基础实验和临床实践后，目前国内外最普遍采用的是“γ”射线照射消毒来减少疾病的传播。虽然高剂量的“γ”射线照射消毒能有效的杀灭细菌病毒等微生物，但不可忽视的是对组织具有破坏损伤和灭菌消毒双重作用，“γ”射线照射消毒必须达到两方面的要求，一是必须达到完全灭菌消毒的目的，包括HIV和肝炎病毒，二是必须保证肌腱有足够的强度。目前国内外对2.5 Mrad“γ”射线照射消毒引起肌腱生物力学变化没有很明确的了解，缺少直接对人体肌腱的研究，作者采用照射非照射的人体肌腱进行研究，进一步明确了2.5 Mrad“γ”射线照射对肌腱生物力学参数的影响。

有大量研究表明1.5 Mrad“γ”射线照射能破坏95%的细菌微生物，而使用3.0 Mrad“γ”射线照射就会引起组织较严重的破坏，并且在2.5 Mrad“γ”射线照射后的骨-腱-骨中仍能检测出HIV，建议使用3.6～4.0 Mrad照射，一些学者认为5.0Mrad“γ”射线照射才能杀灭HIV[4]。目前能被接受的剂量是1.5～2.5 Mrad，但从作者的实验数据可以看出2.5 Mrad“γ”射线照射后各生物力学参数明显降低，肌腱强度下降显著，各参数均具有统计学意义，其中参数刚度具有高度统计学意义，刚度是指生物材料对外力作用抗变形能力，肌腱刚度在ACL重建后膝关节早期蜕变有重大影响。有研究表明4.0 Mrad“γ”射线照射后肌腱的刚度和最大应力分别减少30%和21%，本实验2.5 Mrad“γ”射线照射后刚度和最大应力分别减少4.63%和15.12%，与对照组相比有统计学意义，所以肌腱强度降低的趋势基本是一致的，并且从本组实验中可进一步看出“γ”射线照射引起肌腱强度的降低具有剂量依赖性。Curran等研究指出2.0 Mrad“γ”射线照射组强度比非照射组强度减少20%[8]，Filder[9]研究认为2.0 Mrad“γ”射线照射后强度降低15%。有学者指出2.0 Mrad“γ”射线照射后肌腱的弹性模量和最大应力明显下降，本研究中2.5 Mrad“γ”照射后弹性模量和最大应力分别减少9.60%和15.1%。肌腱弹性模量是衡量肌腱产生变形难易程度的指标，在ACL重建后希望肌腱有足够的弹性模量以求重建的膝关节在承受外力时有足够的稳定性，“γ”射线照射后弹性模量减小，所以必须遵循“以强代弱”的原则。本试验材料的选择不能确定供者的年龄使肌腱强度可能有所差异对试验数据会有一定的影响，作者采用同一组肌腱来自同一供体以求尽可能的减小对实验结果的影响。有些学者认为吡啶喏林的含量与肌腱生物力学存在着线性关系，也就是说照射前后生物力学的变化可能是由于照射引起同种异体组织羟基脯氨酸、铰链等生物化学成分改变引起的。

2.5 Mrad“γ”射线照射的同种异体组织强度的降低是否会增加临床失败率?在膝关节交叉韧带重建研究中发现移植物在塑型改建过程中其强度有明显下降的过程，所以必须按照“以强代弱”的原则来重建交叉韧带，移植物强度在重建术中的作用已经得到明确[6]。Suggs等[5]通过计算机模拟研究ACL重建后发现：重建后关节早期退变与移植物刚度过大有关，刚度一致时，可以有效恢复膝关节的稳定性且不增加关节面的压力。所以选择结构力学一致的移植物重建ACL可以在恢复稳定性的基础上对膝关节软骨提供良好的保护作用。本研究发现γ射线照射消毒后肌腱的刚度明显下降，所以如何确定照射后刚度一致性使移植物具有相同或接近相同的结构力学，从而达到最好的重建效果需要基础研究和临床观察的进一步探讨。Bach[7]、孙磊[9]等均已经证实了应用非照射的同种异体组织重建ACL的良好的临床效果。国外有通过临床随访发现采用2.0～2.5 Mrad“γ”射线照射后的同种异体肌腱重建ACL的失败率明显高于非照射组的报道，故不主张应用“γ”射线照射消毒的组织来重建ACL。“γ”射线照射的同种异体组织移植后超微结构的变化过程及临床失败率增加的具体机制还没有深入的了解。

目前国内外普遍采用2.5 Mrad“γ”射线照射消毒同种异体组织的方法并不能完全杀灭病原微生物如HIV等，作者直接采用人体肌腱实验后证实照射后各结构力学和材料力学参数降低明显，这种强度的降低可能导致临床失败率的增加，综上所述，是否采用“r”射线照射消毒同种异体肌腱及其生物力学改变是否会导致临床失败率的增加和具体机制有待于进一步研究。

参考文献

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篇2

【摘要】目的：分析总结在骨科患者翻身护理中应用生物力学的方法及效果。方法：选取骨科120例无法自行翻身患者为研究对象，随机分为两组，对照组给予常规翻身护理，观察组采用生物力学翻身，观察比较两组的一般资料、翻身方法对压疮发生率的影响及患者的满意度情况。结果：观察组和对照组在压疮发生率、患者对护理的满意度调查及难以翻身比例差异有统计学意义（P

【关键词】生物力学；骨科；翻身；护理

骨科患者护理工作中，特别是脊柱及下肢骨折患者的护理，不但影响患者的压疮等并发症的发生，同时翻身技巧不当易导致护理工作吃力、患者疼痛，引发医患纠纷，并严重影响患者对护理工作的满意度[1]。结合生物力学在护理工作中的应用针对骨科患者自主翻身困难患者的护理有着重要的临床价值。本文总结分析了我院近年来在骨科患者翻身护理中应用生物力学的方法及效果，现报道如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料：选取我院2008年3月~2010年12月的120例无法自行翻身患者为研究对象，其中男性71人，女性49人，年龄在21~79岁，平均年龄（45.3±7.9）岁。脊柱疾病25人，四肢骨折57例，关节损伤24人，严重软组织损伤10人，多发骨折4人。保守治疗24例，手术治疗96例，住院时间14~59天，平均住院天数（21.2±5.4）天。随机分为两组，观察组和对照组各60例，两组在性别比、年龄、病因、住院时间差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

1.2生物力学翻身方法：对照组采用传统翻身护理，翻身中如遇困难可与另一名护理人员相协作翻身。观察组给予利用生物力学方法的翻身护理，即翻身前先将病床升到护理人员髋关节的高度，便于操作省力，且避免病床过高导致的双臂上提困难或者过低导致的腰部用力困难，协助病人平卧后，护理人员站立于病人转向侧，将病人远侧腿屈曲置放于近侧的腿上，远侧手臂放于病人胸前，护理人员两脚前后分开站立，并将重心放在前脚上，利用双手分别扶在病人的远侧肩部和髋部，前腿向后腿移，使自身的体重力作用于病人的翻转。患者肩背部及骶尾部、膝下各放一小枕，足跟处也放一小水枕，以增加患者的受压面积，使病人的身体处于平衡稳定状态，不易倾倒，以提高病人的舒适和安全感；翻回正卧位时先将病人近侧腿放平，然后患者近身边手放平，摆正病人头部，护理人员轻轻按动病人髋部和肩部，使头、肩、臀在一直线上。根据患者的病情不同，垫枕的放置也不相同，要结合生物力学维持脊柱生理曲线及关节功能位来指导摆放患者，并在患者康复期给予生物力学的腰肌功能锻炼。对于有压疮倾向患者可给予医用喷气气垫，翻身后迅速给予身下环境清理，保持患者身下干爽。

1.3观察指标：观察两组压疮发生几率，患者自述评判翻身中疼痛情况[2]：无痛：翻身过程中及翻身之后髋部无明显疼痛；疼痛轻微：翻身过程中及翻身之后髋部有轻微疼痛，可忍受；疼痛明显：翻身过程中及翻身之后髋部有明显疼痛，需休息片刻可继续翻身；疼痛剧烈：翻身过程中及翻身之后髋部有剧烈疼痛无法忍受。护理满意度评价：满意：翻身技巧熟练度高，无痛或疼痛轻微，态度良好，维持舒适；基本满意：翻身技巧熟练度较高，疼痛轻微或尚可承受，态度良好，可保持维持状态；翻身技巧熟练度差，有剧烈疼痛，态度尚可或稍差，无法长时间维持。翻身护理困难度：困难：两人或两人以上护理人员协助翻身，翻身中患者疼痛剧烈或明显，需不断休息；吃力：一名护理人员可完成翻身，但翻身中出现患者疼痛明显，需休息后二次翻身；轻松：一名护理人员即可轻松翻身，翻身过程中及翻身之后髋部无痛或疼痛轻微。

1.4统计学方法：数据均用SPSS17.0统计分析软件包进行处理。计量数据以±s表示， 采用t检验，计数数据采用χ2检验。且P

2结果

2.1压疮发生率：观察组住院期间发生压疮0例，对照组住院期间发生压疮6例（10.0%），两组在压疮发生几率差异有统计学意义（χ2=3.984，P

2.2满意度情况：两组患者疼痛情况及护理中翻身难易度情况比较见表1、2，由此可见观察组无痛率较对照组要高（χ2=4.659，P

3 讨论

骨科患者特别是脊柱及下肢骨折患者中长期卧床、难以自行翻身患者较多，传统护理需要护理人员有较强的力量支持或两人配合翻身，不但费时费力，一旦配合不好，则容易导致患者疼痛剧烈，甚至再发生发生骨折、脱位，导致医患纠纷发生。而护理人员多为女性，其体力较难承担传统的硬性翻身护理方法，常须两人配合完成，即便这样依然感觉身心疲劳，这已成为考验骨科护理人员体力与耐心的问题。近些年来对于生物力学应用于护理中的应用情况[3]可以看出，在患者翻身护理中拥有生物力能够有效的减少护理人员的能量消耗，减少体力劳动付出，缓解了骨科护理人员的身心疲惫，提高护理工作的效率[4]。

生物力学中认为机体运动多为骨骼肌牵拉骨骼的杠杆原理，以关节为支点和枢轴[5,6]。骨科护理翻身中应用生物力学原理，既可以节省护理人员的力量输出，又能简单而又便捷的实现无痛翻身，有效地减少了骶尾部的受压，减少了翻身中组织与床面的硬性摩擦，因而压疮发生几率有了明显的降低。同时将病床升至合适位置能够增加护理人员双臂的正常发力，翻身护理仅一人即可完成，大大减少了护理中的人力资源消耗[7]。翻身之后护理人员给予患者身下的污物及潮湿环境快速清除，长时间处于紧张状态的肌肉也得到了休息，患者舒适度明显增高，配合康复期生物力学的功能锻炼，可以有效减少压疮等并发症的发生[8]。

综上所述，本文通过分析总结我院近年来在骨科患者翻身护理中应用生物力学的方法及效果，可以看出，骨科患者中长期卧床，难以自行翻身患者较多，采用生物力学翻身护理不仅能够便于护理人员轻松帮助患者翻身，还能增加患者的舒适度，减少压疮的发生，为骨科护理中值得推广使用的翻身方法。

参考文献

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篇3

网球是一项技术性很强的体育项目，它不仅需要大肌肉群的参与，而且还需要诸多小肌肉群的参与以及全身各部位的协调配合，所以只有掌握科学的技术指导才能有效、高质的学好网球。正手击球是最常用的网球基本技术，球场上80%的击球全部都是由正手击球来完成的。正手击球一般分为准备姿势、后摆引拍、击球以及随挥四部分。本文将从生物力学的角度出发，通过运用生物力学的规律，根据人体协调链的原理对正手击球过程中触球环节的动作进行研究，希望能够有效地帮助网球练习者分析错误动作产生的原因，从而提出科学的指导依据。

二、网球运动的生物力学原理

网球运动中所蕴含的生物力学原理主要包括平衡、惯性、作用力与反作用力、动量定理、弹性能和协调链等几方面。

（一）平衡。平衡是指身体保持静态（一种稳定状态）或动态均衡的能力，可分为静态平衡和动态平衡。网球的每一击球都是在动态条件下完成的，所以它对动态平衡有着特殊的要求，因此在所有击球动作中头部和上体必须保持稳定，髋、躯干部分和肩部保持在一条直线对于保持动态平衡是至关重要的。

（二）惯性。在受到某种外力作用之前，人体将一直处于静止或原来的运动状态。网球场上的快速启动、改变方向以及急停等，首先需要克服的是惯性的阻碍，所以在对来球做出反应时，我们需要降低重心和蹬地来克服静止的惯性。

（三）作用力与反作用力。在网球运动中，基本姿势是双腿分开和降低重心，目的均是为了在启动和击球时能屈膝蹬地，从而获得地面传来的反作用力，这样就能更好的完成技术动作。

（四）动量。动量是物体速度与质量的乘积，包括线动量和角动量两种，网球绝大部分的技术动作都需要较高的速度和一定的角度，这就需要更多的身体移动以及腰部、肩部的转动，从而获得更大的动量，从而高质量的完成击球。

（五）弹性能。肌有弹性，收缩的肌有巨大的能量，弹性能就是由肌纤维的牵张而产生的，所以在击球前的准备活动具有重要的意义，这将有助于在击球过程中能有效的获得更多的能力。此外，肌有可塑性，所以击球结束后的放松也很重要。

（六）协调链。网球的击球过程中，高质量、优美的击球动作是由大肌肉群和小肌肉群协调配合一起来完成的，不只是单单靠手臂的力量，还必须借助于全身的协调用力才能击出理想的球。有效地利用身体的协调链，在克服惯性后达到的动态平衡中，充分利用反作用力、动量和弹性能，把握好击球时机和节奏，从而打出一记高质量的回球。人体协调链是指“体节的作用就像由一个环或身体的一部分产生的力量转换成一环套一环的链条系统”（格罗佩尔，1984）。通过屈膝蹬地、转腰转肩、鞭打，将地面的反作用力全部传递到球拍，球拍将用全部累积的力对来球做最大限度地加速。人体协调链是击出漂亮回球的基础，它能使人体产生最大的爆发力、增强控球能力、延缓疲劳以及预防损伤。

三、触球时错误动作的生物力学分析

网球正手击球技术中，腿部、髋部、上体、头肩和拍面五个主要环节的相互协调，构成了触球时的关键因素，把握好这几个技术环节就可以击出漂亮的球。

（一）上体的动作技术分析

1.正确利用身体的各部分。根据生物力学、人体协调链原理，通过蹬地、转腰转肩、盯球、鞭打才能击出漂亮的回球。不少人在击球的过程中只是用力抡臂去击球，不能击出理想的回球，就是因为没有使用全身的力量。另外一个是转动惯量，其大小与转动体所绕的转轴有关。根据正手击球动作的特点，在击球的过程中髋部要与肩关节在一条直线上，这样才能将地面的反作用更好的向上传递；其次是手臂的伸展，不能太过早伸直，要在击球前在伸直，否知会影响肢体摆动的速度；最后是肘关节的角度，在摆动的启动阶段肢体不应过分伸展，肘关节角度保持在 120左右为宜，随着肢体摆动的速度加快，肘关节角度逐渐减小到60左右，若启示阶段角度太小不会很好的蓄力，而在击球阶段，角度太大会将多余的力量消耗，不能集中于击球上。

2.触球时手腕保持适度紧张。很多人在击球的时候拍面会失去控制，致使回球下网或出界，主要原因是握拍的手腕用力不当。击球时手腕应锁紧，便于发力的同时既可以保证爆发力全部传到球体上，又使手腕不易松动。但是在非击球阶段，手腕可以适当放松，这样可以使得在下次击球时能很好的用力。

3.触球时腋部适度夹紧。从生物力学角度讲，触球时球拍尽量靠近身体，这样才能将全身蓄的力全部传到球拍，有效的击球，避免力的白白浪费。一种参考标准是在击球前将一个网球夹与腋下，在击球结束后网球落地。

（二）头肩的动作分析

1.头肩保持一条直线。触球时眼睛必须注视来球，头肩保持在一条直线上。这样才能保持身体的稳定性，击球漂亮的回球。同时也可以更为准确的测定球与身体的距离和位置，保证每次的击球效果。

2.肩部带动手臂转动。在击球时，击球的力量是由下肢通过蹬地、转腰转肩传递到上肢，最后由肩部带动手臂转动产生“鞭打”，形成一定的击球速度将球击出。

（三）髋部的动作技术

在击球的过程中，髋部充当着较为重要的角色，来自地面的反作用力是通过髋部向上传递，最后到达手臂将球击出。所以要保证髋关节和肩关节是要在一条直线上，这样在才能保证力量的顺利和高质量的传递。

（四）腿部的动作技术

网球是一项全身的运动，在身体各个环节中，腿部又是最为重要的一个环节。很多网球爱好者在击球过程中，不能打出较高质量的球，这都是因为他们在击球的过程中，没有将膝关节弯曲，没有获得较大的反作用力，只是通过自己的手臂的力量将球击出的，所以告诫一些网球爱好者，在击球的过程中要将自己的膝关节适度弯曲，这样将会获得较大的反作用力，才可打出较有力量的回球。

（五）拍面的角度

许多网球朋友在击球过程中，击出的球不是过高就是下网，这是因为拍面没有打开合理的角度。球飞的过高是因为拍面打开的大多，不能很好地包裹球；而球下网，是因为拍面打开的太前倾，不能将球很好的推打，所以在击球的过程中要将拍面打开适度的角度，这样才能击出理想的回球。

四、总结

综上所述，本文从生物力学的角度对网球正手击球的每个技术环节进行了较为全面的分析，只有科学的运用身体部位才能击出漂亮的球，又不损害身体健康。所以在击球的过程中一定要充分利用人体的协调链，即屈膝蹬地转腰转肩盯球手臂伸直击球，身体部位要有序用力，克服惯性，保持身体平衡，利用作用力与反作用力，最后击出自己理想的球。（作者单位：杭州师范大学体育与健康学院）

参考文献：

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关键词：生理学基础；解剖学基础；生物化学基础；生物力学基础

力量素质是肌肉力量的综合反应，无论是绝对力量还是相对力量，都离不开人体神经肌肉系统完全被激活时所释放出的力量，而肌肉全部力量的总和在实践中又称为最大力量，最大力量的激发，是生理、解剖学、生物化学和生物力学共同作用的结果。

1.肌肉力量训练的生理学基础

肌肉力量是机体依靠肌肉收缩克服和对抗阻力来完成运动的能力。从生理学角度来看，肌肉力量的大小取决于肌纤维的类型、肌肉的体积、肌肉的长度和收缩速度三方面。

1.1肌纤维的类型

肌纤维通常由慢肌和快肌组成，也称为Ⅰ型和Ⅱ型，其中快肌又分为快缩无氧糖解肌纤维即Ⅱa型和快缩有氧糖解肌纤维即Ⅱb型两个亚型。这两类肌纤维具有完全不同的形态、结构和机能特征，主要特征见表1。对处于自然生长发育中的青少年来说，肌纤维类型所占的百分比处于动态的发展，男性的Ⅰ型纤维从出生到35岁呈倒“U”型变化，9岁前Ⅰ型纤维的百分率显著增加，19岁后则显著减少；青春期男性的Ⅰ型纤维百分率比青春期女性的高，青春期女性的Ⅱ型纤维百分率比青春期男性的高，但20-29岁年龄段女性的Ⅰ型纤维百分率比男性高，Ⅱ型纤维在青春期后期达到成年人的百分率。

表1 肌纤维类型的主要特征

1.2肌肉的体积

肌肉的绝对力量与该肌肉的生理横断面积呈正相关，而肌肉的生理横断面积由肌纤维的数量和大小决定。肌纤维数量的增加是指肌纤维在运动训练中表现出的肌纤维分裂或生成现象，增加的是肌肉中的蛋白质，主要表现为肌凝蛋白的增加，其含量的增加可以使肌肉收缩的力量和速度得到提高；肌纤维的大小表现为肌纤维的增粗，当运动时，通过肌肉不断收缩与放松，促使毛细血管增加，结缔组织变厚，能量储备增加，横断面也随之增大。

对于青少年来说，肌纤维的大小从童年早期到青春期是呈线性、连续增加的。男性的平均肌纤维面积一直增长到25岁，男女肌纤维直径在16岁时达到峰值。青春期男性的平均肌纤维面积和增长速度比女性大，女性平均增长约3.5倍，男性平均增长约4.5倍，且男性的Ⅱ型纤维尤其是Ⅱb型纤维的大小增加更多。下肢肌纤维面积增长约20倍，而上肢肌纤维面积在同时期增加7-12倍。

1.3肌肉长度和收缩速度

肌肉在收缩时的初长度与肌纤维中每个肌节的长度有关，肌肉收缩产生的张力大小很大程度上取决于活化的横桥数目。肌肉收缩前初长度的增加可以通过运动训练来达到。在训练中通过增加用力距离来改进技术动作并积极发展身体各部位关节的柔韧性来增加肌肉收缩前的初长度，使粗肌丝和细肌丝处于最佳叠加状态，使得肌凝蛋白丝和肌纤蛋白丝发生横桥数目最多，致使肌肉的张力最大。

肌肉收缩速度与肌肉力量存在一定的关系，当肌肉做向心收缩的速度线性增加的时，肌肉力量表现出非线性下降，而肌肉做离心收缩的速度线性增加时，肌肉力量表现出相应的增加。

2.肌肉神经系统的解剖学基础

肌肉力量并不完全由肌肉的性质决定，神经控制能力也起着很大的关系，神经肌肉系统的抑制机能及自生抑制可以有效的阻止肌肉力量超出骨骼和关联组织的承受范围，力量训练反过来又可以减低或抵消机体的自生抑制机制以保证肌肉能够产生更大的力量。而神经肌肉系统对肌肉力量的影响主要表现在牵张反射、腱梭、中枢神经系统的机能状态和肌肉工作的协调能力四个方面。

力量训练可使运动中枢产生强而集中的兴奋过程，发放高频率兴奋冲动，募集更多的运动单位参与工作。运动单位的招募形式分为两类，一是由激发频率作为归类向度，通过增加激活频率，把多次牵拉叠加以产生较大的力量；另一种是由运动单位被激活的数量作为归类向度，募集的运动单位越多，则产生的力量越大。当动员的运动单位数量不变时，中枢神经系统发出的神经冲动越高，肌肉收缩力量越大。因此，肌肉收缩的最佳效果是由神经冲动的合理频率的提高，即运动兴奋性提高，而引起调动肌肉工作能力的较多肾上腺素、去甲肾上腺素、乙酰胆碱及其生理活性物质的释放，使力量增大的。因此，中枢神经系统的功能状态可以直接影响肌肉的力量，并对力量素质的发展和发挥起着极为重要的作用。

3.肌肉力量训练的生物化学基础

ATP是一种存在于细胞内（胞浆和核浆内）、由自身合成并课迅速分解被直接利用的一种自由存在的化学能形式，提供肌肉收缩的能量而产生人体动作。ATP在人体中的贮量极其有限，远不能满足身体活动的需要。所以，必须边分解、边合成，才能不断的供应肌肉活动的需要。ATP再合成所需的能量来自三条途径：（1）磷酸原系统； （2）糖酵解系统 （3）有氧系统。见图1

5.小结

生理学是肌肉量训练的微观理论基础，可以较深层次的认识肌肉的内部构造、类型和特点；肌肉神经系统的解剖学将应激反射性原理引入肌肉力量训练，解释了肌肉运动的神经机制原理；生物化学的能量学理论基础结合能量低些的特点解释了肌肉在不同强度下共作的机理；生物力学则将数学和物理学的知识引入肌肉力量训练中，便于数学化、精确化、科学化的解析肌肉动作技术，探寻最合理、最有效的动作方法。

参考文献

[1] 邓树勋，王健，乔德才.运动生理学[M].高等教育出版社，2009.

[2] 徐振海，胡德平.儿童少年的解剖生理特点与体育运动[J].杭州教育学院学报，1996（2）：35-41.

[3] 胡玉洲.少年儿童生理特点与训练中应注意的问题[J].体育成人教育学刊，2006，22（6）：94.

[4] 秦素荣.试论儿童少年的生长发育规律与体育运动[J].山西师范大学体育学院学报，1995（2）：91-94.

篇5

【关键词】 跟骨骨折；跟骨解剖；骨板加压栓；传统AO接骨板；骨板固定；生物力学

跟骨骨折是目前足部最常见的骨折症状， 占成人全身骨折的2.5%， 占足部骨折的62.5%， 大多数的骨折属于关节内骨折， 就目前的统计来看， 致残率达到18%以上[1]。但是， 随着医学技术的发展， 对跟骨骨折的治疗办法也越来越新颖了， 本文通过跟骨解剖接骨板加压螺栓固定跟骨骨折与传统的AO接骨板固定跟骨骨折的生物力学进行对比研究后发现， 跟骨解剖接骨板加压螺栓固定跟骨骨折的方式比传统AO接骨板的生物力学性能好， 显示出了传统AO接骨板对于固定跟骨骨折的稳定性以及牢固性， 对于骨折来说， 不仅要使跟骨关节面解剖复位以及恢复跟骨的形状， 还要对跟骨做好固定， 保证其恢复的有效性[2]。为了更好的对跟骨解剖接骨板加压螺栓与传统AO接骨板固定跟骨骨折的生物力学进行对比研究， 现选取20例患者作为分析对象， 详细报告如下。

1 资料与方法

1. 1 一般资料 选取本院在2012年1月～2012年9月收治的20例患者作为分析研究对象， 包括12例车祸受伤患者以及8例血管损伤患者， 年龄在20～50岁之间， 平均年龄为35岁， 这些患者经过检查无其他并发症存在。

1. 2 方法 选用跟骨解剖接骨板以及加压螺栓内固定系统和生物力学试验机对患者进行跟骨的解剖， 把跟骨部位的软组织掀起并保留好跟骨周围的韧带以及关节囊的完整性， 接着可以将跟骨解剖接骨板放置于跟骨的外侧面， 然后将接骨板调整至合适的位置， 然后用专业的电钻从跟骨外侧壁跟骨的丘部经后关节面下方斜向内上方向载距突方向进行钻孔， 接着可以将一枚易断加压螺栓通过接骨板固定到载突距上， 然后再将第二枚易断加压栓也固定在相应的位置， 固定好后， 对跟骨骨折的详细情况做分析。同时， 对选取的患者要进行生物力学测试， 并记录传统AO接骨板跟骨骨折的固定情况。并对两组患者在固定中不可逆位移以及最大位移和弹性位移以及最大负荷数据和最终位移等进行对比分析， 可以采用SPPS13.0统计学软件对实验的数据进行t检验。

2 结果

通过对跟骨解剖接骨板加压螺栓与传统AO接骨板固定跟骨骨折的生物力学对比研究发现， 在不可逆位移方面无显著差异， 但是在最大位移以及弹性位移和最大负荷方面存在较大差异， 具有统计学意义， 两组间的最终位移无明显差异。

随着医学水平的发展， 人们对跟骨关节内骨折的关注度也越来越高， 对跟骨骨折的固定治疗也越来越受到重视， 寻找出一个固定跟骨骨折的办法是当务之急。虽然现在对于跟骨骨折的固定办法很多， 但是要选用一个安全有效的办法仍是目前面临的问题， 通过对跟骨解剖接骨板加压螺栓与传统AO接骨板固定跟骨骨折的生物力学对比研究发现， 现在对于跟骨骨折的固定中， 应用最为广泛的手术就是在跟骨外侧置入一块AO接骨板及相应的松质骨螺钉。

近年来， 随着科学技术的发展， 人们对于跟骨关节内骨折采用微创小切口、间接复位以及跟骨解剖接骨板加压螺栓内固定方法越来越信任了。

3 讨论

通过对跟骨解剖接骨板加压螺栓与传统AO接骨板固定跟骨骨折的生物力学对比研究发现， 传统的AO接骨板固定跟骨骨折的固定主要依靠的是钢板和跟骨外侧壁的摩擦力、螺钉与接骨板的力学交锁、松质骨螺钉的螺纹和骨质的力学交锁， 相比较传统的AO接骨板固定跟骨骨折的生物力学办法具有以下几个特点：跟骨解剖加压螺栓增加了钢板和骨质之间的压力， 从而增大了摩擦力， 使得内侧加压螺帽基底部周径加大了， 紧跟在跟骨内侧壁， 使得跟骨宽度的恢复得到了较好的保证， 同时， 它还增大了固定系统的接触面积， 提高了摩擦力度， 增加了跟骨骨折固定的稳定性[3]。

参考文献

[1] 朱建民，金宗达，王萍花.骨折愈合的一些新概念.中华创伤杂志， 2010，12（4）：268-270.

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当前，很多地区已经开始实施新课程，但在初中物理教学中还存在着“重讲解、轻实验”，“重结论、轻过程”，“重知识、轻方法”的错误倾向。有些教师甚至经常在黑板上画实验，让学生在本子上练实验。而如今实施的新课程，目的是要提高全体学生的科学素质，注重科学探究的过程和方法，故对学生实验能力的要求提高了。如果再不重视实验教学，将无法适应现在的教学。因此，要想培养学生的能力，提高物理教学质量，我们物理教师必须重视每一个实验。

一、重视演示实验，培养学生规范的实验操作技能

初中学生学习物理时首先接触到的实验就是演示实验。整个中学物理教材中贯穿着各种各样的演示实验。这些实验大多数准备方便，操作简单，而现象非常明显，具有很强的示范性，学生也很感兴趣。因此，教师要上好物理课，提高物理教学质量，一定要重视演示实验的开展，争取做好每一个演示实验。而且学生的实验操作技能基本来自于教师的言传身教，故教师演示时的一举一动都将成为学生独立操作时的依据，对学生有耳濡目染的作用。因此我们必须从实验方法的设计、器材的选择、操作的顺序、观察的方法、结论的归纳等方面精心备课，并在课前反复演练，力求操作演示规范、熟练。例如，在演示用温度计测量温水的温度时应提出具体操作的步骤是：估测温度，选择温度计（看清量程和分度值），充分接触，正确读数（视线与温度计内液面齐平）。这些操作要准确无误，这对培养学生的实验操作技能，具有十分重要的意义。如果教师在演示实验时马马虎虎，错误百出，不注意规范操作，那么，一来要求学生注意规范操作就没有说服力，二来学生看在眼里记在心里，即使他记住了规范操作的要求，到具体操作时也不一定会做到。所以，我认为，教师在重视演示实验的同时，还应该注意提高自身的实验素养，做学生的好榜样。

二、重视探究实验，培养学生的探究能力

以前的物理教材中，安排了许多学生实验。这些实验要求学生在教师的指导下自己完成并得出结论。这里比较重视实验的操作和得出的结论。自从实施了课程改革，我们的教材中所出现的已不再是以往的学生实验，而代之以科学探究。科学探究是学生参与式的学习活动。通过科学探究，可以使学生经历基本的科学探究过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力。作为一名物理教师，要想提高学生的学习兴趣，让学生主动参与到教学活动中去，我认为一定要重视科学探究的开展与实施，尤其要重视探究过程的开展。要让学生充分体验探究的过程，要让学生大胆的猜想，大胆的设计，不要为了赶进度而在学生还没有进行足够的思考时草率得出结论，我们还要安排足够的时间让学生讨论和交流自己的观点和想法。例如，在研究了电流的强弱和串联电路以后，我向学生提出了这样的问题：两个灯串联时，这两个灯中的电流有没有什么规律？学生就进行了思考和讨论，有些学生回忆起串联电路电的路径只有一条，就猜想两个灯当中的电流相等；另外一些学生则根据连接串联电路时两个灯的亮暗程度不一样，就猜想两个灯当中的电流不相等。根据他们的猜想，我再让他们选择器材，设计电路来证明自己的猜想，并且设计了记录数据的表格。最后通过实验，他们发现，不管灯的亮暗程度是否相同，串联电路每个灯当中的电流都是相等的。有的学生还指出，两灯串联时，不论亮暗，总是同时亮同时灭，没有先后之分，这更加深了学生对串联电路的认识。做完实验，我又让学生讨论本次活动，他们学到了什么，有的说学到了知识，有的说学到了电流表的正确使用，有的说学到了互相合作的精神……整个活动中学生们兴致昂然，讨论激烈，学习热情很高，连平时不太爱学习的学生也能投入到这样的活动中去，极大地提高了学生的学习积极性。由此可见，学生对这样的探究活动是比较欢迎的。作为物理教师，一定要重视每一个探究实验的开展，尤其要重视让学生体验探究的过程，这不仅能培育学生的思维能力、动手能力、观察能力，还可以提高学生的学习兴趣，让学生由被动学习变为自主学习，同时还提高了学生的自信心，学习成绩自然也就提高了。

三、重视课外小实验，培养学生的创新能力

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思想是意识和行为的先导，想要培养大学生的创新能力，教育者需要具备工匠精神，要将教育事业视为能精心雕琢的工艺品，以打磨工艺品的态度去更新教学理念，进而打破传统教育教学的束缚，营造良好的教学环境。1.多措并举开展教学。为了最大限度地提升大学物理的教学水平和教学效率，大学教师必须转变传统的教学观念，在教学过程中以学生为教学主体，完成相关基础理论知识教学和实验教学，加强与学生之间的沟通交流。这样能在塑造良好师生关系的同时，更好地了解学生的实际学习情况，从而有目的地对教学方案、教学模式进行优化和调整。此外，大学教师还要改进传统的死记硬背、机械训练的教学模式，摒弃填鸭式的教学模式，充分利用多媒体教学设备和各种丰富的教学资源进行教学。在教学过程中，还要积极鼓励学生参与到物理问题讨论和物理实验中，巧妙地引导每一个学生进行独立思考，潜移默化地培养学生的创新意识和创新能力。2.营造良好教学环境。在良好的环境中进行教学，能取得事半功倍的教学效果。因此，大学物理教师必须根据实际教学内容，有目的地为大学生营造良好的教学环境，最大限度地提升大学物理教学的效率和质量。例如，在进行牛顿定律教学时，大学教师可以利用多媒体设备和课件，向学生展示牛顿在物理方面的卓越贡献和牛顿的生平轶事，通过具有较强动感的录像和色彩鲜明的图片，搭配相应的解说独白和悦耳的音乐背景，为学生营造轻松活跃的学习氛围。通过该方法，不仅能有效拓展大学生的视野和知识领域，同时还能使大学生更快地进入物理学习状态，从而提升教学效果。

二、通过精心设计问题全面培养大学生的创新意识

学起于思，思源于疑。思考问题有益于激发学生的创新思维，对全面培养大学生的创新意识亦能发挥出积极的作用。1.设置创新性的问题。在大学物理教学过程中，大学教师可以结合教材内容设计一系列具有创新性的问题。通过对这些问题进行分析和探讨，能有效提升学生的创新意识和创新能力。在物理教学过程中全面培养大学生的创新能力和创新精神并非一蹴而就的，因此，大学教师必须对学生的学习情况进行一定的分析和研究。然后，根据现阶段的学习情况设置一系列的开放性问题，并在学生学习不断深入的同时，调整问题的难度。在设置开放性问题时，教师必须保证问题的条件开放、问题开放、策略开放。也就是说，教师不能以固定的问题解决模式束缚学生的思维，需要引导学生从多方面、不同角度思考问题。这样，学生能通过讨论分析和资料查询得出不同的策略，进而学习到不同的知识。此外，教师还要保证问题的结论开放，即针对同一个问题，可以有各种不同的知识结构组合答案。教师在设置问题时，还需要从学生感兴趣的方面入手，尽量选择学生熟悉的问题，还需要注意问题的难度，提出学生现阶段的知识水平能够解决的问题。2.鼓励学生提问。教师应在课堂上鼓励学生积极提问，对学生提出的问题给予客观公正的评价，并引导学生采用正确的方法解决问题。教师在培养学生提出问题的能力的同时，还需要在教学过程中巧妙地运用教学方法和教学手段，培养学生分析问题和解决问题的能力。通过将提出问题贯彻到大学物理教学中的每一个环节，进而有效渗透大学物理问题教学，从而达到全面培养大学生创新意识的目的。另外，在学生掌握了一定的提出问题的方法和技巧之后，教师还应巧妙地设置疑问，引导学生主动对问题进行思考和分析。在学生解决问题的过程中，教师可以给予一定的协助和正确的引导，使学生能利用开放性思维和创新型思维解决各种问题。

三、通过改革教学方法全面培养大学生的创新能力

1.有效运用模拟法。大学物理教师可以充分利用模拟法来进行物理教学，在教学过程中，引导学生积极地发现和探索重点知识、难点知识的形成过程。教师还要引导学生在探索和寻求答案的过程中，有效掌握问题的关键所在和各方面的解决要素。通过对一些抽象化、复杂化的概念进行模拟之后，学生就能在探究过程中更好地理解概念中“只可意会，不可言传”的知识和理论，进而取得好的教学效果。教师还要有目的地对重要规律和重要概念进行模拟，然后引导学生分析相关物理资料，在其掌握了相关的规律和重要概念后，再引导学生以科学发现的思路来思考问题，并结合规律和概念提出的时代背景，进一步分析和思考科学家是在什么情况下、什么环节、用了什么方法进行思考的。2.有效运用假说法。在学生掌握了一定的物理基础知识理论和实验操作技能之后，教师需要组织学生进行创新强化训练，这样才能不断提升学生的创新能力和创新实力。在这个过程中，教师可以充分地利用假说法来进行创新训练。第一，对一定的客观事实和科学理论进行分析，在此基础上推测某些规律和未知世界的某些现象，并假定地提出相关命题和说明。第二，教师引导学生运用大量知识理论和实践来验证这些命题和说明，从而得出这些命题和说明是否准确、科学。例如，在对光的本性进行讲解的过程中，教师就可以引导学生分析牛顿所提出的光的本性理论，引导学生分析高速微粒流和光的类比，使学生得出光具有反射、直线传播、空间运动等特点，高速微粒流也具有反射、直线传播、空间运动等特点。由此，学生就可以得出光有可能就是高速微粒流的假设。通过相关研究和分析，学生还能够了解光的本性的假说和各种研究都是在不断交替更新的，从而根据实验中的某些现象和理论来进行一系列创新。通过利用假说法来进行大学物理教学，不仅能有效激发学生的物理学习兴趣和创造性思维，同时还能赋予学生想象的翅膀，使学生真正地放开思维进行思考。这种方法具有假定性和科学性，通过展开一系列相关训练，能够有效地达到全面培养大学生创新思维和创新能力的目的。

四、结语

在未来的发展过程中，创新能力是决定国家或者企业在市场竞争中占据有利地位的重要竞争因素，这就意味着，社会和市场对创新型人才的需求将不断增加。在该背景下，大学物理教学就必须要采取一系列有效的方法，全面培养大学生的创新能力。在结合社会发展和市场对人才需求的基础上，有目的地对大学物理教学进行一系列的优化创新，充分利用各方面的教学资料，有效激发大学生对物理学习和物理实验的兴趣。从大学生感兴趣的方面入手，对传统教学模式和教学方法进行一系列改进，使之能更好地培养大学生的综合能力和创新思维。

作者:潘琳 单位:铜仁职业技术学院

参考文献：

[1]黄雄辉.大学物理实验教学中培养学生创新能力的研究[J].教育教学论坛,2014(35):54-55.

[2]王文华,陈春雷,石友彬,等.大学物理教学中培养学生创新能力的研究[J].中国电力教育,2014(23):90-91.

[3]吴小林.基于大学物理实验教学培养学生创新能力的策略[J].遵义师范学院学报,2015(2):112-114.

[4]李震.探究物理教学中培养学生创新能力的有效途径[J].学周刊,2016(16):162-163.

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一、观察

在学习物理之前，学生在生活和学习中已经有了观察的经验和训练，物理课应该使他们掌握得更好一些，应该重视培养学生观察物理现象的兴趣。很多孩子是怀着深切的期望开始学物理的，他们从日常观察中积累了许多问题，期待在物理课中找到答案。能及时给学生满意的解答，会有利于保持和发展学生的观察兴趣。学生的观察兴趣，最初是出于好奇，特别是年龄小的孩子，遇到新鲜东西、新奇现象舍不得走，要看个究竟，但这种出于好奇的观察兴趣是不稳定的，只满足于表面了解。物理课应该把出于好奇的观察提高到有目的的观察。所谓有目的的观察，不只是有明确具体的观察对象和要求，更重要的是引导学生懂得观察是人类研究客观世界规律的一种基本方法，再在观察中注意分析、比较，寻找各有关因素之间的联系。总之，应该培养学生成为乐于观察、善于观察的有心人，防止形成漫不经心、视而不见的粗率作风。

二、实验

“实验”是人们根据研究的目的，利用仪器、设备，人为地控制或模拟自然现象，排除干扰，突出主要因素，在有利的条件下研究自然规律。“实验”在物理学的发展和物理教学中的基础作用，无需赘述。在科学研究中，实验的每一步都离不开理论的指导（虽然从总体来看，实验是理论的基础），在中学的学生实验中也应该注意引导学生手脑并用，把实验跟理论紧密结合起来。这不只要求学生明确实验目的和结果跟所学理论的关系，懂得实验设计所论据的物理原理，而且实验过程中的每一项操作都应该联系已有知识考虑应该怎样做，而不是不动脑子机械地照书上写的去做，或者盲目地去试。

三、抽象和理想化

中学物理要学习力、质量、功、能……等概念。一切科学概念都是抽象的成果。所以物理课有条件让学生在学习这些物理概念的过程中，领会什么叫抽象和怎样抽象。反过来，懂得了抽象是怎么回事，也有利于概念的形成。理想化的方法，是科学抽象的一种形式。在中学物理中可以使学生认识的理想化方法，主要有两种：一种是把物体本身理想化或者把物体所处的条件理想化；另一种是理想实验。由于这些理想化方法在物理教学中经常用到，所以有必要使学生认识它们的本质、必要性和局限性。

四、类比、假说、模型

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但是，随着课程改革的深入，由于硬件条件的限制、教师水平的良莠不齐，在探究教学中如何组织学生进行有意义的探究成了如今的瓶颈问题，有些教师生怕学生活跃起来，“节外生枝”而完不成教学进度，生怕知识与基本技能水平的下降，于是随着时间的推移，为了“保险”起见，就走到了习惯的老路上来。这样一来，课程改革就有可能无法继续深入或有名无实。为真正意义地引导学生进行科学探究，“体验生成式”物理教学模式是一种大胆的尝试。

一、“体验生成式”物理教学模式研究的背景与意义

新课程理念倡导“课程要通过参与者的行为和相互作用而形成”“教学应该考虑知识的不确定性，鼓励个性化的、富有创造性的学习，而不是把知识及共同学习作为预定目标”“课堂教学不只是一种特殊的认识过程，而且是人生中的一种很重要的经历，它必须是真实的，体现学生主体地位的”“探究教学应该让学生像科学家研究问题一样进行”的观点。综合这些教学新思维、新理念，我们提出的“体验生成式”物理教学模式是指教师在课堂中预设、再现物理情境，让学生充分体验，循着学生思维的起伏、情感的波澜及时引导、调整教学，让学生动态自主生成知识的一种教学方法。在这种教学方法中，一方面，通过课堂的预设与再现，突出教学是有目的、有计划的育人活动；另一方面，通过学生体验与动态的生成，促使教师在教学过程中关注变化着的人的整个生命，使探究教学真正体现以人为本、以学生为主体。

二、“体验生成式”物理教学模式研究的理论依据

1.多元智能理论。多元智能理论认为，每个人至少有语言、数理逻辑、音乐、身体运动、空间、人际关系和自我认识七种智能，这些智能之间既是相互渗透的，又是相对独立的。教育的任务在于开发学生的潜能，使他们得到满意的发展。突出多元化、强调差异性、重视实践性、注重开发性是该理论的主要特征，可以说多元智能理论为课堂教学模式的建立提供了一种全新的理论视角。

2.建构主义学习理论。建构主义学习理论提倡在教师指导下的、以学习者为中心的学习。也就是说，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用，教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。体验生成式课堂教学模式的建立正是强调学生在学习过程中要主动去学习、探索，通过主动的学习培养各种能力，教师仅起指导作用，而不是主体地位作用。通过教师的引导，培养创新意识。

3.认知主义学习理论。认知主义学习理论认为学习过程就是一个对信息的接受和使用的信息加工过程，即学习者对来自环境刺激的信息进行内在的认知加工的过程，学习是主体与环境相互作用的结果；强调学习过程中是一个主动地接受信息和创造性的思维过程，强调学生知识表征的方式的重要性，一种良好的认知结构比获得零散知识更重要。这种理论关注的是学生如何以认知模式选择和处理信息并做出适当的反应，偏重信息的选择、记忆和操作以解决问题，重视个人的知识过程，因此在学习方法上，主张指导学习，主张给学生以最充分的指导，使学习沿着仔细规定的学习程序进行。这些思想影响着课堂教学模式的构建。

4.人本主义学习理论。人本主义学习理论认为学习是个人潜能的充分发展，是人格的发展，是自我的发展，学习的实质在于意义学习。这种意义学习，不仅是指理解记忆的学习，而是指学习者所做出的一种自主、自觉的学习，要求学习者能够在相当大的范围内自行选择学习材料，自己安排适合于自己的学习情境。这种意义学习包含了价值、情绪的色彩，涉及到的是整个的人而不是单纯认知成份的参与，而且这种学习以个体的积极参与和投入为特征，是一种自发、自觉的学习，是从自我实现的倾向中产生的一种学习，学习者可以自由地去实现自己的潜能，求得更充分的发展。这对于“体验生成式”课堂教学模式中，学生人格的充分发挥、意义学习环境的创设、良好师生关系的建立等都具有极好的启示。

三、“体验生成式”物理教学模式研究的构思与假设

后现代思想是主导当代各国课程改革的基本教育思想之一，它崇尚混沌与确定、崇尚过程、崇尚非阶段性的情感和体验的价值，试图使教育、教学、课程的内涵变得更加丰富，使学生感受、体验丰富而复杂的过程和经历。“体验生成式”物理教学模式运用这种后现代的课程与教学观，确立“教学是动态自主生成的”“课程是学生体验生成”的构思，提出用真实的、变化的、动态的观点看待课堂教学。

根据以上的这些假设，我们把“体验生成式”物理教学模式初步构思如下：

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1实验目的

本研究旨在通过运用案例教学方法(实验班)与非案例教学方法(对照班)所产生的学习效果的比较，来探讨在生物学教学中实施案例教学法的价值，为生物学教材的编写和教学方法的改革提供依据。

2实验对象

样本来自浙江省奉化中学高二年级水平接近的两个理科实验班(一个实验班和一个对照班)和水平接近的高二普通侧理班二个班(一个实验班和一个对照班)的学生。

3实验内容

人民教育出版社出版(经全国中小学教材审定委员会2004年初审通过)的普通高中课程实验教科书教材第一册(必修1)中的第五章，即“能量的供应和利用”。

4具体方法

本实验采用准实验法，即采用对照实验的方法，水平接近的两个理科实验班(一个实验班和一个对照班)和水平接近的高二普通侧理班二个班(一个实验班和一个对照班)，分别由同一教师执教，实验班采用已编制的教学案例进行教学，运用案例教学方法(即案例引入分析案例案例讨论案例拓展概括总结)，对照班以常规的生物学教学方法(谈话法、讲授法、验证实验法等)进行教学。学习效果检验根据美国耶格在衣阿华大学设置的STS课程模式研究中，提出的五个评价指标(即科学概念、过程技能、科学知识应用、创造性和情感态度)，并编制成测试题和评分标准，采用一套测试题(前四个领域各20分)来检验实验班与对照班的学习效果，并对结果进行差异性检验，情感态度领域采用一套调查问卷并进行统计分析。

4.1生物学概念领域

此部分包括传统生物学课程中的大部分内容，如事实、概念、信息、原理、定理、理论等。该领域主要包括两个层次，即识记和理解，主要考查学生对生物学概念的识记和理解的程度。

【例1】组成酶的基本组成单位是(

)

A.氨基酸

B.核苷酸

C.葡萄糖

D.A或B

4.2生物学过程领域

教师应该强调用探究过程式教学方法寻求答案而不是直接把答案告诉学生，这些探究过程式的教学方法主要有：观察，分类，归类，量化，测量，交流，推理，预测，控制和识别变量，解释数据，形成假设，界定，实验等。这就要求教师从学生的兴趣、生活环境和社会环境出发，在一种更宽阔的背景中引导学生去体验、探究科学的兴趣。此领域主要考查学生对生物学知识的理解和分析综合能力。

【例2】为了认识酶作用的特性，以20％过氧化氢溶液为反应底物的一组实验结果如表1所示。通过分析实验结果，能够得出相应的结论。在下列有关结论的描述中，从表1中得不到实验依据的一项是(

)

A.从催化反应条件看，酶有温和性

B.从催化活性看，酶变性后就失活

c.从催化底物范围看，酶有专一胜

D.从催化反应效率看，酶有高效性

4.3生物学知识的应用领域

此部分包括将所学的生物学知识及各种抽象概念应用于新的具体情景中；能解释新问题新现象或解释日常生活中和生产上的生物现象；运用科学的方法解决周围的问题；对自己的身体状况、营养摄入及生活方式作出科学的决策；融生物科学于其他学科中去解决问题；对当地、地区、国家甚至对国际事务提出建议等。

【例3】某生物学兴趣小组进行了“加酶洗衣粉最适温度的测定”实验。表2中记录的是不同温度条件下除去各种污渍所需时间，请依据表中数据作答。

(1)使用加酶洗衣粉洗涤衣物时最好将水温调到__________左右，因为在此温度左右__________，洗涤效果好。80℃时水温时，加酶洗衣粉酶的活性会降低，原因是__________。

(2)在适宜温度范围内，这种加酶洗衣粉只对衣物上某些污渍的清除有比较好的效果，其中对

的洗涤效果最佳。对此现象的合理解释是：__________

4.4　创造性领域

创造性领域包括想象、设计模型；预测可能的结果；用新的观点考察生物体及其生命现象；改进实验方法和步骤；创新思维；鉴别；发散等。其中创造性思维和创造性想象是人们创造活动的两个重要因素。这个领域主要考查学生生物学知识学习中的创造性思维和创造性想象能力。

4.5态度领域

态度领域包括积极地看待生物科学及其发展；学生学习兴趣和自信心的培养；关心他人，关心社会，关心国家利益，关心地球的生存条件，关心生态平衡，并作出一定的科学决策等。

通过科学量表测定和学科考试研究学生的素质提高情况，即生物学案例教学对学生科学概念、过程技能、科学知识应用、创造性和态度领域等领域的影响。

5　实验结果和分析

(1)通过案例教学，实验班学生在生物学概念领域与对照班无明显差异(表3)。