生物力学研究篇1

关键词：初中；立定跳远；力学；学教法

一、问题的提出

不同阶段，学生的力量、速度、耐力、灵敏和柔韧等身体素质各不相同，为此，教师必须在不同的阶段，根据学生的身体素质情况，选择不同的体育项目，供学生练习、锻炼。初中阶段是学生力量素质发展的敏感期，此时，教师必须增加力量教学和训练比重。各种跳跃运动是发展力量素质的最好方法，立定跳远作为提高学生下肢力量、爆发力的运动项目，没有过多的条件约束、简便易行，是训练学生下肢力量及爆发力的一项重要运动，能够有效地提高学生的身体素质。因此，为了提高学生立定跳远的成绩，本文就利用运动生物力学原理对立定跳远技术进行了分析，以期通过理论指导学生实践，使学生掌握正确的练习方法。

二、研究对象与方法

本文以立定跳远运动为研究对象，从生物力学角度谈起，就其学练法进行了一番梳理，研究过程中运用到了文献法、教学实践法以及总结提炼法等。

三、结果与分析

（一）立定跳远成绩的组成分析

如图1所示，立定跳远的成绩S=S1+S2+S3。S1是双脚起跳离地瞬间身体重心投影点至起跳点之间的距离，S1的大小取决于三个因素：一是身高、腿长，身高腿长在起跳角不变的情况下，重心高则S1增大；二是对于同一练习者，起跳角a的角度越小，S1越大，角度越大，S1越小，但这并不等于说起跳角a的角度越小，立定跳远成绩会越好；三是起跳脚离地瞬间练习者髋、膝、踝三关节及趾关节蹬伸的伸展程度，蹬伸程度越充分则S1越大。S2是起跳脚离地瞬间重心在重心高度水平的抛射距离，根据抛射公式S2=V2×sin2a/g，g为重力加速度是常量，由此可见，S2取决于腾起初速度和抛射角度，腾起初速度越大，则S2也越大，理论上在a=45°时S2最大，但由于空气阻力（可以忽略不计）及考虑S3，实践中a﹤45°，理论证实a=42°时，S2+S3有最大值，这主要是因双脚着地瞬间身体重心低于起跳脚离地瞬间身体重心之故。S3是重心回落到起跳离地重心高度水平线至双脚着地间的距离，它由身高和落地技术动作决定，尽可能收腹举腿、双臂后摆并使双腿较大幅度前伸而又不至于身体后倒的落地技术能获得较大的S3。

（二）立定跳远的生物力学分析

1.起跳技术分析

（1）关节蹬伸速度、幅度。立定跳远的远度主要由髋、膝、踝快速蹬伸及趾关节的末端参与作用而获得，其中各关节的蹬伸速度、蹬伸幅度及协调发力顺序是决定学生立定跳远成绩的关键技术。立定跳远起跳过程可分为下蹲和蹬伸两个环节，前一环节是后一环节的准备和基础，动作质量的好坏对后一环节有着重要的影响。起跳的任务是使人体获得最大腾起初速度及最佳腾起角。根据公式V=2H/t可知，加大起跳时工作距离H，缩短起跳时间t，可以增大腾起的初速度。良好的下蹲动作能为蹬伸创造条件，而下蹲动作能使下肢三关节处于最佳的发力角度，为蹬伸环节做好必要的准备。最大下蹲时下肢三关节角度的不同，会直接影响蹬伸效果，进而影响起跳效果。而最大下蹲过后，下肢关节在短时间内迅速伸展，给地面以爆发性力量蹬离地面的过程称为蹬伸环节。此时，肌肉的工作形式经由下蹲阶段的离心收缩、等长收缩、迅速转变为向心收缩。下蹲阶段伸膝肌群被动拉长，这样，一方面大腿伸展肌群能贮存大量的弹性势能，另一方面肌丝也有了一定的初长度（如果是最适初长度那当然是最好），这就可以使起跳脚对地面施加更大的作用力，从而产生较大的垂直作用力。此外，适宜的下蹲幅度，也能使下肢肌处于最适初长度，产生最快的收缩速度及最大的收缩力量，提高起跳效果。

研究资料证实，120°-140°是膝关节的最佳发力角度，立定跳远准备起跳时，膝关节角度小于最佳发力角度，对于成绩的提高是有利的，一般都从90°左右开始蹬伸发力，且蹬伸过程中，膝关节的角度必须超过135°，有研究显示“膝关节角在135°以上的范围进行发力时，屈膝肌群（股二头肌、半腱肌、半膜肌、腓肠肌）积极参与伸膝活动，其发挥的力量较大，而且随着膝关节角度的增加而增大”。当然，双脚起跳脚离地瞬间，理想的下肢姿势是髋、膝、踝三关节完全伸直，这样既能充分发挥三关节的肌肉力量，使力的作用点通过身体重心，又能增大力的做功距离，使双脚离地瞬间有较高的身体重心。踝关节与髋关节和膝关节相比是小关节，但在立定跳远项目中却有着非常重要的作用。“起跳阶段踝关节的屈伸能力决定起跳阶段的蹬伸程度，踝关节在跳高起跳过程中起着关键作用。”踝关节的柔韧性和肌肉力量是影响立定跳远成绩的两个重要指标，因此在立定跳远练习中我们应对学生的踝关节进行有针对性的柔韧性和力量训练，采用多种方法与手段以提高学生的踝关节力量与伸展幅度。下肢三关节的协调用力能力对立定跳远成绩也起着至关重要的作用。根据大关节先运动原理，立定跳远首先应当是髋关节进行发力，其次是膝关节，最后是踝关节进行用力。这种协调用力能力就如同加速度逐渐减小的变加速运动，加速度逐渐在减小，但速度却不断增大。三关节完全伸直后，就能使作用力通过身体重心，提高力的利用率，进而提高起跳效果。

（2）两臂摆动速度及幅度。在起跳阶段，当两臂加速上摆时，身体会产生一个方向向下的作用力，此力通过起跳腿传递到地面，从而增大了人体对地面的垂直作用力，同时地面也会给人体一个大小相等而方向相反的作用力。这样，在起跳结束瞬间，运动员就可获得一个较大的垂直速度，从而跳到更高的高度。在起跳瞬间，手臂的摆动对起跳效果有着非常重要的作用。从生物力学角度来讲，手臂的摆动速度应越大越好，当双腿下蹲缓冲时，两臂由身后较高位置加速向下摆动，可以减小起跳腿对地面的作用力，避免起跳腿受力过大而过度屈曲，影响起跳效果。而在起跳蹬伸阶段，两臂加速向上摆动，会对躯干施加向下的作用力，这种作用力通过起跳腿传至地面，进一步增加了起跳腿对地面的垂直作用力，根据牛顿第三定律，此时地面也会给人体一个大小相等、方向相反的反作用力，与不摆臂或摆臂速度很小相比，将引发地面作用于人体更大的反作用力。这样在运动员起跳结束瞬间，由于力的增加便能产生更大的垂直速度。另外，双臂摆动后上举，也可以提高人体重心的位置。有研究显示，双臂及摆动腿完全向上伸直，可以使重心提高约身高的1/10。当起跳结束瞬间，双臂快速制动，其惯性力的方向是向上的，能对起跳腿起到减压的作用，对起跳腿的三关节快速蹬伸，特别是对力量较弱的踝关节快速大幅度伸展有着重要作用，对快速拔腰、提肩，带动身体重心快速上升有积极作用。理想的手臂动作，应是下蹲结束瞬间，两臂在体后尽可能高的位置；在蹬伸阶段，两臂应该向下、向前和向上快速有力地摆动。在摆动时，肘关节不应太弯曲，理想的角度大约在90°与完全伸直之间。我们可以用双臂向上摆动的平均垂直速度和摆动幅度来评定摆动效果。在起跳过程中，双臂摆动的平均垂直速度当然是越大越好，还应有较大的摆动幅度。这对于提肩拔腰动作和双脚离地瞬间的身体重心高度都有影响。需要注意的是，臂的摆动幅度并非越大越好，但一般双臂的肘关节不应低于肩关节，这样才能形成有力的摆动和制动，提高起跳效果。

2.腾空阶段技术分析

当双脚离地瞬间起跳动作完成，人体便以初速度V进入斜抛的腾空阶段。当人体重心达到最高点开始下降时，上体要积极下压，同时双臂也应迅速向前下方摆动，并同时收腹举腿，同时为落地动作做好积极的准备。这不仅要求学生有积极的落地意识，还要求其有较强的腰腹肌力量。

3.落地阶段技术分析

当双脚与地面接触瞬间，身体各相应关节应进行积极的屈曲缓冲，双臂积极向后下方摆动并积极制动。当人体通过下肢与地面相互作用时，下肢各关节肌肉虽积极收缩，但由于重力的作用，仍被拉长作离心收缩，完成退让工作。由冲量定理可知，Ft=mv，F=mv/t，mg为人体体重是定量，因此若想减小人体落地时对地面的冲击力，就必须延长力的作用时间。这种缓冲动作对于动作的顺利完成及人体保护有重要的作用。

（三）立定跳远的学、练法分析

1.踝关节的力量及柔韧性学、练

通过力学及技术分析，我们可知道踝关节虽然相对于髋关节和膝关节是小关节，但它的力量及柔韧性对立定跳远同样有着非常重要的作用。

（1）僵尸跳：这主要是用来发展踝关节、小腿和足弓肌群的肌肉力量。双手叉腰或自然下垂，髋关节和膝关节伸直，主要以踝关节的屈伸来完成动作。要求：两脚左右开立、平行向前，等于或略小于肩宽，起跳时踝关节尽最大幅度伸展，落地时用前脚掌着地屈踝缓冲，接着再跳起，每次练习50-60次，练习4-5组。

（2）单脚僵尸跳：发展小腿、脚掌和踝关节力量。上体正直，膝部伸直，单脚向上跳起。跳时主要是用踝关节的力量，用前脚掌快速蹬地跳起，离地时脚面绷直，脚尖向下。原地跳时，不规定跳的次数，以踝关节发酸为准，然后换脚。每次练习重复4-5次。

（3）跪膝：此项练习在游泳初级训练中较为多用，主要用来发展踝关节柔韧性。要求双膝、双踝靠拢跪于地面，臀部坐于双脚后跟之上。每次练习3-5分钟。

2.膝关节技术、力量及摆臂配合学、练

膝关节是人体大关节，其力量的强弱直接影响着学生的立定跳远成绩。

（1）蹲跳起：主要发展腿部肌肉和踝关节肌肉力量。双脚左右开立，脚尖平行，等于或略小于肩宽，屈膝向下半蹲（膝关节角度最好等于90°），肘关节角度约120°，两臂自然后摆，起跳时两臂迅速有力地向前上摆，肘关节不低于肩关节，当脚尖等离地面时迅速制动，起跳时两腿迅速蹬伸，使髋、膝、踝三个关节充分伸展，身体成一直线，最后用脚尖蹬离地面向上跳起，落地时用前脚掌着地屈膝、曲踝缓冲，接着再跳起。每次练习25—30次，重复3—4组。

（2）连续蛙跳：主要发展下肢肌肉力量、起跳技术及上下肢的协调蹬摆能力。双脚左右开立，脚尖平行，等于或略小于肩宽，屈膝向下半蹲，当膝关节下蹲至90°时开始蹬伸发力准备起跳，肘关节角度约120°，下蹲时两臂自然后摆，起跳时两臂迅速有力地向前上摆，摆动幅度为肘关节不低于肩关节，当脚尖蹬离地面时迅速制动，起跳时两腿迅速蹬伸，使髋、膝、踝三个关节充分伸展，身体成一直线，最后用脚尖蹬离地面向上跳起，落地时用全脚掌着地屈膝、曲踝缓冲，当膝关节缓冲到90°时，双臂摆至身体后下方，接着再跳起。每次练习10跳，重复3组。开始对远度不提出过多要求，主要以练习上下肢的协调技术为主，因为动作技能的形成是一个复杂的、链锁的、本体感受的过程，只有在技能形成后，才能逐渐提高强度，打破动作平衡，重新建立动作平衡。

（3）跳伸练习：主要发展大腿肌肉退让性工作能力。双脚平行站立于约50cm的台阶上，向前下方跳出，双脚落于小垫子上屈膝缓冲，当膝关节被动屈曲至90°时双臂由前上方摆至身体后下方，同时快速蹬伸、摆臂向前上方跳出，要求下肢三关节完全伸直，肘关节摆至肩关节上方，突然制动。每次练习6—8次，重复3—4组。膝关节这种退让性工作能力增强，可以提高起跳时下蹲的速度，使退让性工作肌群产生更大的弹性势能，缩短起跳时间，从而获得更大的初速度，提高学生立定跳远成绩。

（4）哑铃摆臂：主要发展上肢及肩带力量。手持哑铃肘关节成120°，双脚成左右前弓步前后摆臂，要求摆动幅度要大，每组练习50—60次，重复4—5组；两脚尖平行等于或略小于肩宽左右开立，双手持哑铃从体侧至双臂水平再至两臂肩上举，每组练习30次，重复3组。

（5）手持哑铃双脚左右开立跳：主要发展踝关节、肩带力量及上下肢协调能力。两脚开立至少大于肩宽，开立时双臂摆至水平，并拢时摆至体侧，要求动作连贯，节奏感强。每次练习30—40次，重复3—4组。

3.起跳角度及落地技术练习

图2

实践中我们发现，学生起跳角度几乎没有过大而都是偏小，为了纠正学生的这一错误动作，教师可利用小垫子来提高学生的起跳角度，如图2所示。小垫子斜面与地面成42°角，要求起跳时身体成一直线与垫子平面平行，当身体重心达到最高点时收腹举腿，积极准备落地动作。为了能够更好地完成收腹举腿动作及意识，我们应尽量让学生采用跳远中的滑坐式落地方式，有小垫子的保护，这种落地方式已成为可能。

四、结语

通过立定跳远的生物力学分析，我们得知影响立定跳远成绩的主要因素是下肢三关节肌肉力量及蹬伸幅度、起跳角度及上肢摆臂技术。有了理论指导，我们便可以有针对性地进行学、练，从而提高练习效果。

参考文献：

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生物力学研究篇2

【关键词】生物药剂学与药物动力学；PBL教学法；教学改革

【中图分类号】G640

生物药剂学与药物动力学是药学类专业的主要专业课程之一，由生物药剂学和药物动力学两门学科组成。其中生物药剂学通过研究药物及其剂型在体内的吸收、分布、代谢与排泄过程，阐明药物的剂型因素、机体生物因素和药物疗效之间的相互关系；而药物动力学则是应用动力学的原理与数学处理方法，定量描述药物通过各种途径进入机体的吸收、分布、代谢和排泄过程的动态变化规律。它的研究原理与方法在新药设计、新剂型新制剂开发、药物质量评价、提高医疗治疗水平和药品管理等方面应用广泛。

近几年，在《生物药剂学与药物动力学》教学和实践过程中，发现学生在分析问题、试验操作和数据处理等方面的能力稍显不足。为提高该课程的教学水平，我们进行了相应的教学改革，以下就我教研室在该课程的教学改革方面浅谈几点体会。

1、优化教法

1.1适当应用PBL教学法

PBL教学法即“以问题为基础的学习”，是一个注重理解和解决问题的学习过程，其实施方法为：提出问题收集资料小组讨论总结汇报。这种教学方法通过提出问题来引导学生的学习兴趣，调动自主学习的能力，克服了传统教学法的弊端，并在解决问题的过程中学习知识和技能，是提高学生综合运用所学知识的一种新型教学模式。

在讲授口服药物的吸收时，以1968年澳大利亚发生的暴发性“苯妥英钠胶囊中毒事件”为原型设计问题。先介绍事件的过程，并由此引出以下问题：患者服用苯妥英钠胶囊后，怎么会出现上述症状?苯妥英钠胶囊产生毒性反应的原因是什么?哪些因素会影响口服药物的吸收?为什么临床常常出现同种药物不同药效？这些问题的提出，可使学生带着疑问思考，对所要学习的内容更易产生兴趣。在讲授药物代谢内容时，以多巴胺为例将PBL教学法引入课堂。这种教学法，问题是PBL教学法的核心，如何精心设计问题是运用PBL教学法的关键。问题的选择必须与教学内容紧密相关，应该具有一定的复杂性并与日常生活相关。同时，所举案例应具有典型性、启发性、真实性。

1.2多种教学手段的运用

单一的教学手段用于教学往往导致课堂气氛沉闷，学生难以提高甚至产生学习兴趣。因此，在教学过程中应注重采用多种教学手段，吸引学生的注意力。

1.2.1多媒体教学。多媒体教学主要借助于文字、图像、图形、动画、声音等传输手段进行教学。比如我们在讲授药物在体内的转运过程、肾脏的生理结构等知识点时，应用多媒体课件制作的图片、动画等将抽象复杂的理论概念直观形象地表现出来，使得教学内容更为充实具体、生动形象，进而激发学生的学习兴趣。

1.2.2板书教学。多媒体虽然有诸多优势，也是教学改革的发展趋势。但对于这门课程，在药物动力学部分由不少公式的推导与应用，采用板书的形式对公式进行推导更为直观，并结合相关例题进行讲授，以加强学生对公式的理解和实际运用能力。

2、注重实践环节

生物药剂学与药物动力学是一门实践性很强的课程，实验课是培养学生将理论运用于实践的重要教学环节，注重加强实践教学是培养实用型人才教育的重点。在现有实践教学中，教学仪器和实验动物往往不能满足课程的需求，使得实验教学模式比较单调，以验证性实验为主，缺少综合性、探索性的实验，为此本教研室在实际工作中采用了以下方法。

2.1转变实验教学模式

长期以来，学生上实验课往往按照老师给的实验讲义进行操作，很少去思考问题的原因，同时存在对实验现象观察不自信，态度不端正等问题。

2.1.1验证性实验。主要是经典的基本实验方法和操作技能。针对上述现象，我们对于验证性实验采用启发式教学，教师先根据实验内容提出问题，让学生带着问题预习，熟悉实验原理和步骤。实验课开始时，由教师进行提问，促使学生在实验前认真预习，提高学生的参与意识。

2.1.2综合性实验。在实验教学中应分层次教学，既要有基本实验的训练，也要适当开展综合性实验，这样有助于提高学生的综合能力和创新能力。对于综合性的实验需要学生查阅相关文献，在验证性实验的基础上，根据老师的指导进行实验活动。同时，教师应指导学生在整个实验环节中学会规范实验操作、科学记录实验数据、正确处理实验结果，最后规范的完成实验报告的书写。

2.2指导学生处理数据、绘制图表

药物动力学部分经常需要进行大量而繁琐的数据处理，目前常用的计算软件有DAS、3P87/3P97、WinNolin等，可以进行线性和非线性药物动力学模型的拟合与计算。在教学过程中让学生应用上述软件处理自己的实验数据，得到相关药动学参数及各种图表信息。这一方面缩短了理论和实践的距离，加深了学生对药动学基本概念的理解和对公式的运用，另一方面也能给学生今后的学习及工作打下良好的基础。

3、改革考核方式

在教学改革中，我们对学生的评价方式也应从单一的笔试逐步转变为多种形式。以往评价学生的学习成绩往往是平时成绩或期中考试占30％，期末考试占70％，这样就容易存在学生为应付考试考前突击背课本、背讲义的现象，使得考试成绩并不能完全反应学生的学习能力。

现在我们对学生多方位考察，将期末考试、实验教学、实习报告、平时成绩等进行综合评定，提高实践环节所占的比例，进而确定学生的最终成绩，很大程度上促进教学质量的提高。对学生在历次PBL过程中以及在综合性实验中的相关表现，如主动性、积极性、对问题的分析和解决能力、创新能力等进行适当的评分，并在总成绩中占适当的比例，尤其是在这些过程中有突出表现、独到见解的学生给与适当的加分鼓励。

总之，生物药剂学与药物动力学这门课程，本教研室尝试着进行一些教学改革以促进教学水平的提高，经过几年的教学实践，虽然取得了一点成绩，但也认识到教学过程中的存在的不足，今后会不断加深对教学方法、课程体系的探讨，提高教学水平，培养高素质的药学专业实用型人才。

参考文献

[1]印小星，杨帆.《生物药剂学与药物动力学》[M]，科学出版社：2009

生物力学研究篇3

[关键词]月骨;关节;韧带;生物力学

月骨居近侧列腕骨中线,在腕不稳定中起着非常重要的作用。与月骨相连韧带是维系月骨及相邻腕骨间正常解剖关系的重要结构。其韧带损伤后引起的月骨及相邻腕骨不稳定正逐渐被人们认识并受到重视,目前特别是舟月不稳定的治疗,为手外科医师所感兴趣[1,2]。为了手外科学的发展需要,对与月骨相连韧带进行了生物力学特性的测定。

1材料与方法

1.1材料成人新鲜腕关节标本14侧,右侧7例,左侧7例,供体年龄18～40岁,身高160～180cm,双侧腕关节均未受外伤,经X线检查证实标本无骨性异常。标本冷冻保存,使用前充分解冻至关节、软组织柔软。

1.2解剖观察与生物力学测定切开14个标本腕关节囊,观察舟月骨间韧带、月三角骨间韧带、桡月韧带、尺月韧带和桡舟月韧带的形态、结构。然后进行生物力学测定,首先对桡月韧带、尺月韧带和桡舟月韧带的远侧端月骨附着处不做处理,近侧端桡尺骨相应部位锯断,保证韧带的起止点完整。再对舟月骨间韧带掌侧部、舟月骨间韧带背侧部和月三角骨间韧带进行处理和测量。对所测韧带的远、近端附着骨用3.5mm骨钻分别钻1骨孔,然后插入1根3.5mm粗的斯氏针;放在SWD10型材料试验机上以5mm/min的定速率拉伸至韧带断裂,并测定断裂时韧带承受的最大断裂强度和刚度。

2结果

2.1韧带的解剖学观察舟月骨间韧带和月三角骨间韧带呈“C”形,半环形分布于舟、月骨和月、三角骨的掌、背侧以及近侧,分为掌侧部、近侧部和背侧部。其中背侧部分较厚实、坚韧,以致密纤维结构为主,掌侧部较宽、薄。近侧部显示有纤维软骨样成份。桡月韧带、尺月韧带、桡舟月韧带由纵形排列的纤维组成,并与腕关节囊相移行。

2.2韧带的生物力学测定与月骨相连韧带的断裂强度和刚度测试结果见表1。舟月骨间韧带和月三角骨间韧带为腕骨内在韧带,断裂强度和刚度均很大,且月三角骨间韧带则更大。舟月骨间韧带背侧部的断裂强度明显大于其掌侧部,而刚度却掌侧部较大。尺月韧带、桡月韧带和桡舟月韧带为腕骨外在韧带,其中尺月韧带和桡月韧带的断裂强度和刚度都较大,而桡舟月韧带最小。月三角骨间韧带的断裂强度和刚度最大,与其他各韧带比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。

3讨论

3.1月骨与月骨相连韧带的解剖学特性月骨位于腕关节负荷传导通道的中心。月骨外形比较规则,掌面观为四方形,侧面观为半月形,近侧凸面与桡骨下关节面构成关节,远侧凹面与舟骨共同拥抱头状骨。月骨与舟骨之间有坚强的舟月骨间韧带相连。在尺侧月骨与三角骨形成关节,其内有最大断裂强度的月三角骨间韧带相连。对舟骨、月骨与三角骨及骨间关节起稳定性作用。月骨与桡骨之间有桡月韧带、尺月韧带和桡舟月韧带,为外在韧带。桡月韧带和尺月韧带坚韧,加强了月骨及相邻腕骨的稳定性。

3.2生物力学特点与生理功能骨的运动幅度和韧带生物力学特点均与其承载的生理功能状态密切相关。正常腕关节运动学进行过研究,发现在近排腕骨中,相对于桡尺骨而言,舟骨的运动幅度最大,三角骨次之,月骨最小;但相对于月骨,则舟骨的运动幅度较三角骨大[3]。这些都和韧带的断裂强度和断裂形变有关,即骨与骨之间韧带的断裂强度和刚度越大,两骨之间的相对运动幅度则越小。这与笔者研究结果相符,舟月骨间关节和月三角骨间关节运动幅度小,而舟月骨间韧带和月三角骨间韧带的断裂强度和断裂形变都很大,其中月三角骨间韧带的断裂强度最大。在所研究的韧带中,断裂强度最小的是桡舟月韧带,它主要由疏松结缔组织组成,其间血管丰富,胶原纤维束少。尺月韧带和桡月韧带为桡骨远端与月骨连接的韧带,断裂强度和刚度也较大,但不及舟月骨间韧带和月三角骨间韧带。由此可看出近排腕骨内在韧带断裂强度和断裂形变相对较大,这可能与近排腕骨的活动度较大、其承受的应力负荷较大有关。

3.3月骨及韧带与腕不稳定性在腕不稳定中,月骨起着重要作用。月骨由强韧的尺月韧带和桡月韧带在掌侧成倒V形固定,背侧又有背侧桡尺三角韧带限制,所以在近排腕骨中月骨的运动幅度最小。手背伸是一种防御性姿势,跌倒时,手掌着地,腕呈强有力的背伸位。在此过程中,首先引起桡舟头韧带、桡舟韧带紧张,继而引起桡舟月韧带和尺月韧带紧张。由于桡舟韧带,桡舟月韧带比较薄弱,易发生断裂。舟月骨间韧带与月三角骨间韧带相比其强度要小一些,在腕关节极度背伸和尺偏时,舟月骨间韧带的力臂较月三角骨间韧带的要长,故容易引起舟月骨间韧带断裂,造成舟月骨间分离。如果腕背伸尺偏再继续,则会引起月三角骨间韧带断裂,造成月三角骨间分离,这些都是临床上常见的腕关节不稳定的原因[46]。月骨是腕骨中唯一掌侧宽而背侧窄的骨,当腕关节极度背伸位着地时,月骨受头状骨与桡骨的挤压被迫沿腕的额状轴急剧向侧旋转而致脱位,脱位时月骨背侧的韧带、舟月骨间韧带和月三角骨间韧带背侧部会同时断裂。

3.4韧带断裂与修复舟月骨间韧带撕裂引起的不稳定最为常见,次之为月三角骨间的不稳定。在舟月骨间韧带中,背侧部较厚,断裂强度最大,它在防止舟、月分离方面起最重要作用。所以在临床治疗舟、月分离时,应优先修复重建舟月骨间韧带背侧部[7,8]。由于骨与骨间的愈合效果优于骨与韧带间的愈合效果,且自体移植物不会出现排异反应,所以常选用自体骨韧带骨结构进行舟月骨间韧带的替代[9,10]。韧带替代物的选择,由于解剖学及操作技术等原因,不可能对全部舟月骨间韧带进行重建,因此目前对舟月骨间韧带中相对重要且手术操作方便的背侧部进行替代的研究较多。理想的韧带供体应在大小、外形、结构、力学特性上与舟月骨间韧带背侧部尽可能相似,且较易获取,术后对供区的功能不会产生明显影响。临床上常采用的供体有头钩背侧韧带、小多角骨第2掌骨背侧韧带、头状骨第3掌骨背侧韧带等。

参考文献

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生物力学研究篇4

关键词生物力学步态最新进展应用领域

中图分类号：R743文献标识码：A

步行是人们在日常生活中最基本的运动方式，而步态是指人类步行的行为特征。步态生物力学研究是运用力学方法和技术，并基于人体机能解剖学和生理学的基本理论对人体行走功能状态进行测量、分析、评价的应用研究。吴剑等（2002）在“步态生物力学研究进展”中对2002年之前的研究进展进行了论述，随着科学技术的发展和三维步态分析仪器开发利用，国内外对步态研究的进程也呈现出逐步加快的趋势，但目前在众多的研究成果中，还没有对新时期步态生物力学的研究进展进行的研究，因此本文通过对步态生物力学的研究进行分析，旨在为促进步态生物力学的研究进程，为以后的研究奠定基础。

1步态的一般生物力学研究进展

1.1步态周期

步态周期是指从一侧足跟着地到该足跟再次着地所构成的周期。一个步态周期分为支撑相与摆动相2个相位。支撑相在整个步态周期中约占60%；摆动相约占40%。而跑动时支撑相约占整个步态周期的65%，摆动相约占35%。一条腿在一个完整的步态周期中经历的状态依次为：足跟着地、足放平、支撑、足尖离地、腿弯曲摆动、腿伸直向外摆动、然后足跟着地，进入新的步态周期。前4个状态是支撑相，后3个状态是摆动相。步态周期与身高的差异不显著。

1.2步长与跨步长

步长是指同侧足跟或足尖到迈步后足跟或足尖之间的距离，正常成人的步长值约为150―160cm。跨步长是指行走时一侧足跟到对侧足跟之间的最大距离，正常成年人的跨步长约为127cm，正常成年人随着年龄的增长，其跨步长与年龄成负相关，与身高成正相关，另外跨步长与步频也有相关关系。

1.3步频与步速

步频是指行走时每分钟迈出的步数，步频=60（s）/步长平均时间（s）。步速是指步行的平均速度（m/s）。对20-39岁、40-59岁、60-79岁三个年龄段的正常成人进行步态分析表明：20-39岁年龄段的正常成人的步频为1.9412，步速为1.2616；40-59岁年龄段的步频为1.8117，步速为1.0514；60-79岁年龄段的步频为1.7621，步速为0.9524。

1.4身体质心起伏

人起步时，虽然地面作用于人的脚底的静摩擦力对人这一质点组不做功，但这一静摩擦力对人的质心做功，正因为这个功使人的质心动能增大，人才得以起步运行。另一方面，质心动能的获得，是以人体各质点克服静摩擦力相对于质心做功为代价的。这一代价来源于人体各质点间相互作用的非保守力的功。对于一个健康的成人，当其正常行走时，质心起伏的幅度约为4.4cm。

1.5关节角度

人体下肢步态运动可以简化为一个四刚体模型（包括躯干）。对于髋关节和膝关节，围绕静止站立位有曲屈和伸展两个方向，定义伸展为角度负向，弯曲为角度正向；对于踝关节有背屈和跖屈两个方向，定义背屈为角度负方向，跖屈为角度正方向。Grabiner等认为膝关节必须在支撑期完全伸直，在摆动期屈曲大约60是教谋匾跫？

2步态生物力学研究的应用

2.1功能检测与评定

步态生物力学的研究对象为生物体的移动状态，测量参数具有自主控制成分。步行的对称性和圆滑性可以根据步态分析所得的参数（包括：运动学、步态时间―距离参数和动力学参数）进行推测，稳定性和波动性可根据重心位移和力的作用点进行判断，其速度、节奏和持久性的判断则是根据步速、步频和步行的持续距离。从已有的研究中，主要对妊娠期妇女、老年人、“三瘫一截”（脑瘫、截瘫、偏瘫、截肢）的残疾者、肥胖人群的行走人群进行功能检测与评定。

邱纪方等对20例痉挛型脑瘫患儿及青年，连续进行了步态的评测（包括运动分析），其测量指标分别为：屈髋畸形（改良托马斯试验）、膝关节伸展、绳肌长度（角）、比目鱼肌长度、腓肠肌长度等。其结果表明：所有指标均与CCC具有良好的一致性（0.67～0.96）；观测者间一致性随测量指标的改变而有较大改变，CCC为0.34～0.87。髋外伸展的CCC左髋是0.34，右髋为0.42。

李艳霞等采用比利时FootscanUSB2平板式足底压测试系统对体质量指数>28kg/m2的肥胖学生进行动态足底压力测试，以此探索肥胖人群足底压力参数的分布规律。

周有礼等通过对的动力学分析，解决了孕妇完整人体检测资料缺乏的困境，为发现妊娠妇女步态研究奠定了基础，但是缺乏具体的评价指标。

王琳等采用横向比较性研究设计法对中国青春期前BMI（体重指数）小于30kg/m2的男性肥胖儿童和体重正常的男性儿童在步态和姿势控制方面是否存在差别进行了研究，结果显示：肥胖儿童在步态的稳定性和姿势控制上均不如正常儿童的稳定。

2.2疾病的预防

生物力学研究篇5

关键词：高中生物；实验教学；创新能力；培养

随着社会经济的不断发展，当代市场对于人才的要求更加苛刻，其已经将创新能力当作现代化人才必备的重要素质。因此，教师需要转变自身的认识，需要更加重视高中生物实验教学，并从中有意识地培养学生的创新能力。

基于此，本文在此对高中生物实验教学与学生创新能力的培养进行研究，旨在推动高中生物教学的改革，并落实素质教育理念。

一、引导学生自主设计实验

在当前的高中生物实验教学中，因为教学资源的束缚以及教师意识的限制，导致大部分教师为学生制定严格标准的实验步骤，要求学生严格按照实验步骤开展教学。在这种背景下，学生所提高的只是最基本的动手能力，根本无法体现学生的思维和意识，其根本仍旧是一种灌输式的教学模式。

因此，教师应该在高中生物实验教学中引导学生自主设计实验。以观察叶绿体的实验为例，学生在没有教师限制的情况下可能改变观察的步骤，即先使用高倍镜后使用低倍镜。同时，学生在临时装片时可能会使用盐水而不是清水。

学生设计的实验体现了学生的主体意识，并且会在学生的实验中印证自己的设计，让学生在实验中不断观察与改进。基于此，学生的思维才得以活跃，才能从不同的角度思考与分析问题，使学生的创新能力得到提高。

二、注重对学生的鼓励

在高中生物实验教学中，部分教师发现，学生对自己没有信心，没有敢于质疑和创新的勇气。因此，教师虽然要求学生进行自主实验，但学生为了保证实验的准确性而打开书本按照书本中的步骤进行实验，失去了自主实验的效力。

例如，在检测CO2的实验中，一名学生提出可以尝试使用盐水、双氧水等进行检测。但是，其他学生担心这样的操作无法获得直观的认识，进而导致实验的错误。因此，学生在交流后显得犹豫，最终决定放弃这一选择并按照教材中的指示进行实验操作。此时，教师应该给予学生足够的肯定，要鼓励学生在没有安全威胁的情况下喜爱大胆地创新和设计。

在高中生物实验教学中培养学生的创新能力符合时展的需求，也迎合了素质教育理念。教师应该在实践中不断总结和反思，提出更有效的教学策略，使学生的创新能力得到进一步提升。

生物力学研究篇6

关键词：生物实验探究能力培养策略

生物学首先是一门实验学科，因此，《普通高中生物课程标准（实验）》强调发展生物实验和科学探究能力[1]，《普通高等学校招生全国统一考试大纲（理科・课程标准实验版）》也将实验与探究能力[2]作为四大能力要求之一。虽然师生重视，但学生掌握依然不佳。笔者通过构建“建模―仿模―强模―总结―迁移”的课堂教学模式，使学生的生物实验探究能力得到提升。

1.建模―仿模―强模策略

在高考实验设计题中，学生认为最难得分的地方通常是实验步骤的设计，如教师在日常实验复习中为学生提供常见的、可操作的得分要点，让学生模仿并坚持长时间训练，条件反射地自动生成“实验步骤设计模型”，从而使学生轻松走出“得零分”的不利境地。

1.1建立模型

真正的实验步骤千变万化，但是在教学过程中教师可以预先给出理想化的实验步骤，将每一步的本质特征与得分要点明细化，建立答题模型并训练学生。下面为活体培养类实验答题模型：第一步：分组（采分点：随机、适量、均分、生理状态一致；一般要有对照组和实验组）；第二步：初步处理（采分点：前测、施加自变量等）；第三步：培养（采分点：一定时间、条件相同且适宜；控制无关变量）；第四步：观察、记录（采分点：因变量表达形式）；第五步：结果分析与结论（采分点：结果是“看”到的实事，结论是响应实验目的、经逻辑分析得来的理论化的结语）。

1.2模仿模型

在学生已经充分接受以上实验步骤模型并完全了解后，学生就会对该类问题的结构形式和解决方法形成特定的解题模式。此时，教师就可精心编写一些难度逐渐加大、形式相近的题目让学生模仿。

例1.现有如下材料，请设计实验说明当动物出现低血糖晚期症状时，静脉注射葡萄糖可缓解症状。材料：身体状况相同的健康小白鼠数只、1mL注射器、50%葡萄糖水溶液（每次用量0.01mL/g）、用酸性生理盐水配成的胰岛素溶液（2U/mL）（每次用量0.1mL/10g）、酸性生理盐水。实验步骤：

①获取实验材料并分组：取数只身体状况相同的健康小白鼠平均分成甲、乙两组，同时注入等量的？摇？摇？摇？摇溶液，当？摇？摇？摇？摇时，备用。②实验组：甲组小鼠及时从静脉注入？摇？摇？摇？摇。③对照组：乙组小鼠同时注入等量的？摇？摇？摇？摇。④培养观察：在相同培养条件下培养，观察小白鼠情况。

通过此类模仿训练，学生会更深刻地体会所建模型，尤其是具体化使用的经验，将其化为己有，从而增强自己解决此类试题的信心与能力。

1.3强化模型

模仿是一种机械的使用过程，如果只模仿，学生就只会照搬“模型”而不懂得灵活运用。要真正提高学生的能力，让学生多得分，还要求学生多联想、多迁移、多探究，主动去实验室动手实践，强化自己的思维，从而拥有“个性化”的实验步骤模型。

例2.现有小白鼠4只，1mL注射器、鼠笼、胰岛素溶液（酸性生理盐水配制）、酸性生理盐水、50%葡萄糖溶液。已知注射了胰岛素的动物最好放在30℃～37℃环境中保温。请设计观察胰岛素增高时出现惊厥现象的相关实验步骤。

步骤一：将四只小白鼠饥饿18―24小时。通过这个完全由自己独立完成的实验步骤的设计，学生真正明白每个实验步骤的真实意义，如如何控制好无关变量、如何合理施加自变量、何时前测与后测等。从逻辑思维与实践操作两个层面上完全同化“实验步骤解题模型”，提高自己的实验探究能力。

2.总结实验规律策略

高考实验题的考法千变万化，但万变不离其宗。教师在实验教学过程中必须引导学生从纷繁复杂的题目中走出来，找出其中的变化规律，并逐一击破。例如，实验考试中关于实验目的和变量的考法十分常见，教师可引导学生从以下几方面寻找规律。

2.1根据实验目的确定变量

实验的变量有自变量、无关变量与因变量，是高考中“变量分析”的常考内容，这些变量的确认既可使学生更容易把握实验，又可让学生找到实验步骤设计的突破点。这些变量或以隐性内容或以显性内容存在，并服务于实验目的，只要稍加分析就可以找到。

例3.某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。该实验的目的是：？摇？摇？摇？摇。分析：自变量：？摇？摇？摇？摇；无关变量：？摇？摇？摇？摇；因变量：？摇？摇？摇？摇。

解析：这道题有一个明显的特征就是本实验的目的已经很清晰，那么教师完全可以引导学生直接从实验目的――“探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响”出发，分析出三大变量，从而提高学生找准其他变量的能力。

2.2根据实验步骤确定变量

实验步骤是为实验目的服务的，它直接关系实验结果的科学性与准确性。因此，在实验步骤中必须严格控制好无关变量，充分体现单一变量原则，完全展现因变量。只要抓住自变量，就容易突破对各种变量的分析。

例4.某同学按以下顺序进行实验操作：第一步：取3支试管，分别加入2ml淀粉，编号甲、乙、丙；第二步：将甲乙丙3支试管分别放入37℃、沸水、冰块处理；第三步：分别先加入1ml唾液淀粉酶，后加入1滴碘液并观察。

分析：自变量：3.迁移应用突破策略

广东高考考试说明将29个实验定为高考必考实验[3]，要求学生独立完成，包括理解实验目的、原理，掌握相关操作，并将这些实验涉及的方法和技能综合运用，也就是要求学生形成实验思维。

例5.（2013广东）某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉讲解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件。（节选）

（3）检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和PH值适宜，但酒精含量（+）比预期低，我们展开了讨论，认为还有其他影响因素，请设计试验对此因素进行探究并预测实验结果（用表格形式呈现；用“+”表示酒精量，最高含量为“+++++”）。

（4）请对预测的结果进行分析，并得出结论。

解析：此题高考平均分才6.24分，得分率才0.39。给新高三的学生做，得分更低，尤其是第（3）问学生更无从下手，因为学生找不到自变量与无关变量。因此，讲解此题时，老师可引导学生先解决如下问题。

（1）回忆与酵母菌相关的实验知识：①探究酵母菌的呼吸方式；②探究培养液中酵母菌数量的动态变化；③利用微生物发酵生产特定的产物及微生物在其他方面的应用。（2）利用所学理论知识解决如下问题：①酵母菌的哪种呼吸方式可产生酒精？②淀粉量一定时，产生酒精的量取决于哪些因素（要求从酵母菌自身特点、培养时间及环境条件方面思考）？③淀粉和酵母数量一定时，产生酒精的量取决于哪些因素？（3）完成2011江苏卷节选题：下图为不同培养阶段酵母菌种各数量，葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，请回答下列问题：

①曲线BC段酵母呼吸的方式为4.结语

当前生物实验教学困难重重，主要是实验内容多、学生动手机会少，学生缺少实验逻辑思维能力。但只要老师们肯想、肯钻研，办法总比困难多。在日常实验教学中，教师要把生物实验教学放到真正重要的位置并与生活相结合，开齐、开足、开好生物实验课程，提高学生实验探究能力的目的肯定能达到。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003：3.