生物力學(xué)的研究精選(九篇)

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第1篇：生物力學(xué)的研究范文

關(guān)鍵詞 生物力學(xué) 步態(tài) 最新進(jìn)展 應(yīng)用領(lǐng)域

中圖分類號(hào)：R743 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

步行是人們?cè)谌粘Ｉ钪凶罨镜倪\(yùn)動(dòng)方式，而步態(tài)是指人類步行的行為特征。步態(tài)生物力學(xué)研究是運(yùn)用力學(xué)方法和技術(shù)，并基于人體機(jī)能解剖學(xué)和生理學(xué)的基本理論對(duì)人體行走功能狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量、分析、評(píng)價(jià)的應(yīng)用研究。吳劍等（2002）在“步態(tài)生物力學(xué)研究進(jìn)展”中對(duì)2002年之前的研究進(jìn)展進(jìn)行了論述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和三維步態(tài)分析儀器開發(fā)利用，國內(nèi)外對(duì)步態(tài)研究的進(jìn)程也呈現(xiàn)出逐步加快的趨勢(shì)，但目前在眾多的研究成果中，還沒有對(duì)新時(shí)期步態(tài)生物力學(xué)的研究進(jìn)展進(jìn)行的研究，因此本文通過對(duì)步態(tài)生物力學(xué)的研究進(jìn)行分析，旨在為促進(jìn)步態(tài)生物力學(xué)的研究進(jìn)程，為以后的研究奠定基礎(chǔ)。

1步態(tài)的一般生物力學(xué)研究進(jìn)展

1.1步態(tài)周期

步態(tài)周期是指從一側(cè)足跟著地到該足跟再次著地所構(gòu)成的周期。一個(gè)步態(tài)周期分為支撐相與擺動(dòng)相2個(gè)相位。支撐相在整個(gè)步態(tài)周期中約占60%；擺動(dòng)相約占40%。而跑動(dòng)時(shí)支撐相約占整個(gè)步態(tài)周期的65%，擺動(dòng)相約占35%。一條腿在一個(gè)完整的步態(tài)周期中經(jīng)歷的狀態(tài)依次為：足跟著地、足放平、支撐、足尖離地、腿彎曲擺動(dòng)、腿伸直向外擺動(dòng)、然后足跟著地，進(jìn)入新的步態(tài)周期。前4個(gè)狀態(tài)是支撐相，后3個(gè)狀態(tài)是擺動(dòng)相。步態(tài)周期與身高的差異不顯著。

1.2步長與跨步長

步長是指同側(cè)足跟或足尖到邁步后足跟或足尖之間的距離，正常成人的步長值約為150―160cm?？绮介L是指行走時(shí)一側(cè)足跟到對(duì)側(cè)足跟之間的最大距離，正常成年人的跨步長約為127cm，正常成年人隨著年齡的增長，其跨步長與年齡成負(fù)相關(guān)，與身高成正相關(guān)，另外跨步長與步頻也有相關(guān)關(guān)系。

1.3步頻與步速

步頻是指行走時(shí)每分鐘邁出的步數(shù)，步頻=60（s）/步長平均時(shí)間（s）。步速是指步行的平均速度（m/s）。對(duì)20-39歲、40-59歲、60-79歲三個(gè)年齡段的正常成人進(jìn)行步態(tài)分析表明：20-39歲年齡段的正常成人的步頻為1.9412，步速為1.2616；40-59歲年齡段的步頻為1.8117，步速為1.0514；60-79歲年齡段的步頻為1.7621，步速為0.9524 。

1.4身體質(zhì)心起伏

人起步時(shí)，雖然地面作用于人的腳底的靜摩擦力對(duì)人這一質(zhì)點(diǎn)組不做功，但這一靜摩擦力對(duì)人的質(zhì)心做功，正因?yàn)檫@個(gè)功使人的質(zhì)心動(dòng)能增大，人才得以起步運(yùn)行。另一方面，質(zhì)心動(dòng)能的獲得，是以人體各質(zhì)點(diǎn)克服靜摩擦力相對(duì)于質(zhì)心做功為代價(jià)的。這一代價(jià)來源于人體各質(zhì)點(diǎn)間相互作用的非保守力的功。對(duì)于一個(gè)健康的成人，當(dāng)其正常行走時(shí)，質(zhì)心起伏的幅度約為4.4cm。

1.5關(guān)節(jié)角度

人體下肢步態(tài)運(yùn)動(dòng)可以簡化為一個(gè)四剛體模型（包括軀干）。對(duì)于髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)，圍繞靜止站立位有曲屈和伸展兩個(gè)方向，定義伸展為角度負(fù)向，彎曲為角度正向；對(duì)于踝關(guān)節(jié)有背屈和跖屈兩個(gè)方向，定義背屈為角度負(fù)方向，跖屈為角度正方向。Grabiner等認(rèn)為膝關(guān)節(jié)必須在支撐期完全伸直，在擺動(dòng)期屈曲大約60是教謀匾跫？

2步態(tài)生物力學(xué)研究的應(yīng)用

2.1功能檢測(cè)與評(píng)定

步態(tài)生物力學(xué)的研究對(duì)象為生物體的移動(dòng)狀態(tài)，測(cè)量參數(shù)具有自主控制成分。步行的對(duì)稱性和圓滑性可以根據(jù)步態(tài)分析所得的參數(shù)（包括：運(yùn)動(dòng)學(xué)、步態(tài)時(shí)間―距離參數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)）進(jìn)行推測(cè)，穩(wěn)定性和波動(dòng)性可根據(jù)重心位移和力的作用點(diǎn)進(jìn)行判斷，其速度、節(jié)奏和持久性的判斷則是根據(jù)步速、步頻和步行的持續(xù)距離。從已有的研究中，主要對(duì)妊娠期婦女、老年人、“三癱一截”（腦癱、截癱、偏癱、截肢）的殘疾者、肥胖人群的行走人群進(jìn)行功能檢測(cè)與評(píng)定。

邱紀(jì)方等對(duì)20例痙攣型腦癱患兒及青年，連續(xù)進(jìn)行了步態(tài)的評(píng)測(cè)（包括運(yùn)動(dòng)分析），其測(cè)量指標(biāo)分別為：屈髖畸形（改良托馬斯試驗(yàn)）、膝關(guān)節(jié)伸展、繩肌長度（角）、比目魚肌長度、腓腸肌長度等。其結(jié)果表明：所有指標(biāo)均與CCC具有良好的一致性（0.67～0.96）；觀測(cè)者間一致性隨測(cè)量指標(biāo)的改變而有較大改變，CCC為0.34～0.87。髖外伸展的CCC左髖是0.34，右髖為0.42。

李艷霞等采用比利時(shí)Footscan USB2平板式足底壓測(cè)試系統(tǒng)對(duì)體質(zhì)量指數(shù)>28 kg/m2的肥胖學(xué)生進(jìn)行動(dòng)態(tài)足底壓力測(cè)試，以此探索肥胖人群足底壓力參數(shù)的分布規(guī)律。

周有禮等通過對(duì)的動(dòng)力學(xué)分析，解決了孕婦完整人體檢測(cè)資料缺乏的困境，為發(fā)現(xiàn)妊娠婦女步態(tài)研究奠定了基礎(chǔ)，但是缺乏具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

王琳等采用橫向比較性研究設(shè)計(jì)法對(duì)中國青春期前BMI（體重指數(shù)）小于30 kg/ m2的男性肥胖兒童和體重正常的男性兒童在步態(tài)和姿勢(shì)控制方面是否存在差別進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示：肥胖兒童在步態(tài)的穩(wěn)定性和姿勢(shì)控制上均不如正常兒童的穩(wěn)定。

2.2疾病的預(yù)防

第2篇：生物力學(xué)的研究范文

關(guān)鍵詞 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué) 競(jìng)技體育 現(xiàn)狀 趨勢(shì)

一、前言

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)以其多學(xué)科的交叉應(yīng)用性的研究成果應(yīng)用于指導(dǎo)體育運(yùn)動(dòng)實(shí)踐；特別是競(jìng)技體育的科學(xué)訓(xùn)練的需要，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在測(cè)量技術(shù)上不斷取得新突破，在改進(jìn)和完善動(dòng)作技術(shù)，選擇和設(shè)計(jì)優(yōu)化的動(dòng)作技術(shù)方案等的方面產(chǎn)生了積極的影響。運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在技術(shù)原理方面的研究為運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)診斷和改進(jìn)訓(xùn)練方法的理論依據(jù)。此外，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷的防治、康復(fù)器械的改進(jìn)，仿生機(jī)械等方面也有重要作用；同時(shí)也為運(yùn)動(dòng)員選材提供了依據(jù)。

二、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在競(jìng)技體育中的研究現(xiàn)狀

（一）競(jìng)技體育中運(yùn)動(dòng)裝備、訓(xùn)練器械、測(cè)試儀器的研究現(xiàn)狀

在競(jìng)技體育中對(duì)運(yùn)動(dòng)裝備、訓(xùn)練器械、測(cè)試儀器的研究是直接為提高運(yùn)動(dòng)成績服務(wù)的，這就對(duì)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在競(jìng)技體育中的科研提出了很高的要求。但就目前的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)測(cè)試儀器來說，測(cè)試儀器越來越多樣化、測(cè)試結(jié)果也越來越精確。而且，許多新的現(xiàn)代化的技術(shù)裝備也被應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究上，如運(yùn)動(dòng)器械等的研究如運(yùn)動(dòng)鞋、訓(xùn)練器材等，近些年對(duì)運(yùn)動(dòng)器械、儀器設(shè)備的研發(fā)方面的研究比較少，這類研究有比較好的前景，若利用得當(dāng)，將大大推動(dòng)學(xué)科的發(fā)展，同時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)的增長也有很大作用[1]。

（二）運(yùn)動(dòng)員選材方面的研究現(xiàn)狀

運(yùn)動(dòng)員選材已從單一方面研究深入到全面展示不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員身體形態(tài)、生理機(jī)能、運(yùn)動(dòng)力學(xué)生物力學(xué)等方面的綜合的研究，這些學(xué)科需要多種方法綜合運(yùn)用，以達(dá)到理想的效果。對(duì)于競(jìng)技體育選材的問題，要從多學(xué)科交叉研究才能完成。而運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究更加依賴高新技術(shù)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究，而當(dāng)前競(jìng)技體育中相對(duì)缺乏高科技多學(xué)科的綜合，測(cè)試方法上的局限于現(xiàn)有方法的應(yīng)用，且缺乏較高水平的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在運(yùn)動(dòng)員選材方面研究；在選材內(nèi)容上偏重于以往的儀器測(cè)試，在選材項(xiàng)目上比較局限，展開的項(xiàng)目不多，也沒有進(jìn)行深入研究。

（三）運(yùn)動(dòng)損傷及其康復(fù)的研究現(xiàn)狀

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究競(jìng)技體育中運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練引起損傷機(jī)制，了解與認(rèn)識(shí)其病因、探討預(yù)防、治療及康復(fù)措施一直是運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在競(jìng)技體育研究中要解決的重點(diǎn)問題之一。在競(jìng)技體育中用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的方法研究運(yùn)動(dòng)損傷及康復(fù)的研究也越來越受到重視，而且與運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)結(jié)合更加緊密。運(yùn)動(dòng)損傷相關(guān)研究包括對(duì)正常運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的研究，由于運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷中以韌帶、軟骨的損傷為主，故韌帶與軟骨成為研究的重點(diǎn)，尤其是軟骨，此外對(duì)運(yùn)動(dòng)損傷相關(guān)研究還包括運(yùn)動(dòng)損傷及修復(fù)與重建后相關(guān)組織的生物力學(xué)研究，運(yùn)動(dòng)損傷及修復(fù)與重建后關(guān)節(jié)的整體生物力學(xué)特性研究也是研究重點(diǎn)[2]。

（四）技術(shù)動(dòng)作的研究現(xiàn)狀

競(jìng)技體育項(xiàng)目動(dòng)作的技術(shù)分析研究是目前運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究成果最多的，這些研究成果為運(yùn)動(dòng)成績的提高作了重大的貢獻(xiàn)。但是在技術(shù)動(dòng)作的研究中也出現(xiàn)了一些問題，田徑、武術(shù)等項(xiàng)目研究得比較多，而技術(shù)穩(wěn)定性差，對(duì)抗性及靈活性強(qiáng)的項(xiàng)目研究的比較少，這也許是由于像田徑等穩(wěn)定性強(qiáng)的動(dòng)作技術(shù)容易進(jìn)行分析研究，而技術(shù)穩(wěn)定性弱的項(xiàng)目技術(shù)動(dòng)作不易分析研究而造成的。運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在技術(shù)研究中目前最先要解決的是怎樣將生物力學(xué)的有關(guān)理論盡快地運(yùn)用到體育實(shí)踐中解決技術(shù)訓(xùn)練中存在的具體問題。

（五）人體運(yùn)動(dòng)模型研究及計(jì)算機(jī)模擬與仿真的模擬現(xiàn)狀

經(jīng)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體運(yùn)動(dòng)的模擬仿真，這類研究是目前處于人體運(yùn)動(dòng)研究的最前沿的理論方法，它不僅能用電腦全過程模擬人體各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)并用三維動(dòng)畫方式完整地顯示，而且能對(duì)人體尚未實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)其可能性和技術(shù)要點(diǎn)[3]。這一方法將是今后運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究的重要方面。這些方法在競(jìng)技體育中能得以應(yīng)用將會(huì)對(duì)我國競(jìng)技體育的發(fā)展將會(huì)有著重大的意義。目前我國在這個(gè)方面研究的不是很多主要是應(yīng)用于高難度，高危險(xiǎn)性的技術(shù)的方面的項(xiàng)目，如：跳水項(xiàng)目，郝衛(wèi)平等建立了跳水運(yùn)動(dòng)的三維人體運(yùn)動(dòng)仿真與顯示平臺(tái)――數(shù)字化三維跳水專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的建立可以對(duì)運(yùn)動(dòng)技術(shù)與連接方式進(jìn)行精確的分析研究，有效的指導(dǎo)技術(shù)訓(xùn)練。

（六）運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的理論研究與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)合的研究現(xiàn)狀

目前運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的理論研究成果還比較少，研究成果不夠豐富，從而成為制約我國運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在競(jìng)技體育中發(fā)展的瓶頸。測(cè)試報(bào)告復(fù)雜難懂：通過運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)測(cè)試，我們提供給教練的測(cè)試報(bào)告大多數(shù)都是數(shù)字、曲線等比較抽象的材料，由于教練和運(yùn)動(dòng)員自身的生物力學(xué)知識(shí)水平受限，他們對(duì)科研人員提供的數(shù)據(jù)和材料難以理解，很難將科研成果吸收和消化、時(shí)間長就喪失了對(duì)科研的興趣，科研訓(xùn)練實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)[4]。

三、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在競(jìng)技體育中的發(fā)展趨勢(shì)

（一）運(yùn)動(dòng)裝備、訓(xùn)練器械、測(cè)試儀器設(shè)備的研究日益引起重視

運(yùn)動(dòng)裝備、訓(xùn)練器械、測(cè)試儀器設(shè)備是與競(jìng)技體育的發(fā)展是密不可分的，當(dāng)今競(jìng)技體育的發(fā)展對(duì)裝備、器械、測(cè)試儀器提出了更高的要求。近年來運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)與其它學(xué)科的指標(biāo)進(jìn)行交叉運(yùn)用使測(cè)試儀器的功能、準(zhǔn)確度等不斷的提高。器材與測(cè)試儀器出現(xiàn)專項(xiàng)化，測(cè)試和訓(xùn)練的計(jì)算機(jī)化，專項(xiàng)技術(shù)的專用測(cè)試儀器以及運(yùn)動(dòng)員的服裝，器械的研究不斷的增強(qiáng)。隨著科學(xué)訓(xùn)練的不斷普及化，技術(shù)測(cè)試儀器專項(xiàng)化等在競(jìng)技體育研究中得到充分應(yīng)用并不斷向科學(xué)化和合理化的方向發(fā)展。運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在設(shè)計(jì)、研究、改進(jìn)體育儀器、運(yùn)動(dòng)裝備、訓(xùn)練器械等歷來是研究的一個(gè)重要方面，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在未來的競(jìng)技體育科研中應(yīng)以機(jī)械、電子、材料、計(jì)算機(jī)等的專家積極交流，在競(jìng)技體育的儀器、器材設(shè)備、和設(shè)施的科研、開發(fā)和應(yīng)用方面，發(fā)揮自己的作用。

（二）運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)在運(yùn)動(dòng)員選材中將扮演更加重要的作用

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)中的許多測(cè)試儀器可用來收集、分析和評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員與器材運(yùn)動(dòng)的信息，高速攝影儀，測(cè)力臺(tái)、肌電圖、關(guān)節(jié)測(cè)角儀等這些儀器精確度高，效果好。且這些儀器是科研人員的在競(jìng)技體育研究中的重要研究工具，運(yùn)動(dòng)員選材在競(jìng)技體育中是非常重要的，隨著科學(xué)訓(xùn)練的普及化，有些儀器也被教練員及科研人員使用來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)員選材并且在選材過程中扮演中重要的作用

（三）運(yùn)動(dòng)損傷及康復(fù)的研究將更加的深入

預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷是運(yùn)動(dòng)員取得更好的成績有著重要的意義，并且在實(shí)踐研究中找出導(dǎo)致?lián)p傷的因素及提出預(yù)防措施，使運(yùn)動(dòng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，為運(yùn)動(dòng)員取得最佳成績打下了基礎(chǔ)。近年來我國在運(yùn)動(dòng)損傷及康復(fù)的研究也越來越受到重視且與運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)結(jié)合不斷加強(qiáng)。預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷與康復(fù)的研究要多方法、多學(xué)科結(jié)合的研究，所以加強(qiáng)多學(xué)科的交叉對(duì)預(yù)防運(yùn)動(dòng)員傷病與康復(fù)的研究是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究的發(fā)展趨勢(shì)。

（四）技術(shù)動(dòng)作的分析研究增多

競(jìng)技體育動(dòng)作技術(shù)研究是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)主要研究的領(lǐng)域之一。用運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理優(yōu)化的訓(xùn)練方法與技術(shù)動(dòng)作應(yīng)用在競(jìng)技體育中，可以有效延長運(yùn)動(dòng)壽命還可以預(yù)防運(yùn)動(dòng)的損傷，為運(yùn)動(dòng)員取得理想的成績奠定了基礎(chǔ)。目前研究技術(shù)動(dòng)作最多的項(xiàng)目有田徑、武術(shù)等技術(shù)穩(wěn)定性的項(xiàng)目，而集體項(xiàng)目、對(duì)抗性項(xiàng)目等項(xiàng)目研究的較少。而今后競(jìng)技體育的動(dòng)作技術(shù)研究的發(fā)展趨勢(shì)主要有：從幾個(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的研究向眾多運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的研究擴(kuò)展；從單人項(xiàng)目向集體項(xiàng)目向?qū)剐皂?xiàng)目發(fā)展；從單純技術(shù)研究向戰(zhàn)術(shù)研究發(fā)展；從單項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試研究向多項(xiàng)指標(biāo)的綜合測(cè)試；從單一的運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)測(cè)試研究向運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、生物學(xué)多項(xiàng)指標(biāo)的綜合測(cè)試研究發(fā)展；從單學(xué)科研究向多學(xué)科綜合研究發(fā)展；從單一的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究向生物力學(xué)、運(yùn)動(dòng)生理生化、運(yùn)動(dòng)心理等多學(xué)科的綜合測(cè)試研究方向邁進(jìn)[5]。

（五）人體運(yùn)動(dòng)模型研究及計(jì)算機(jī)模擬與仿真

計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體運(yùn)動(dòng)模型的研究是目前處于人體運(yùn)動(dòng)研究的最前沿的理論方法，此種方法不僅能用電腦全過程模擬人體各種運(yùn)動(dòng)并用三維動(dòng)畫方式完整地顯示出來，而且還能對(duì)人體尚未實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)其可能性和技術(shù)要點(diǎn)，這個(gè)方法是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)今后研究的重要領(lǐng)域之一。但是隨著電子計(jì)算機(jī)在運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究中的普遍利用，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究中很多困難已逐步得到解決，因此，建立各種運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行模擬試驗(yàn)是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究方法的又一發(fā)展趨勢(shì)。在建立人體運(yùn)動(dòng)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行模擬與仿真是目前也是目前運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)探索的難點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)尖端研究課題。國家體育總局科研所郝衛(wèi)亞等[6]研究并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)適合于跳水運(yùn)動(dòng)的三維人體運(yùn)動(dòng)仿真與顯示平臺(tái)――數(shù)字化三維跳水專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，可以對(duì)競(jìng)技體育動(dòng)作技術(shù)進(jìn)行生物力學(xué)的分析且利用三維動(dòng)畫對(duì)運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作技術(shù)進(jìn)行模擬仿真，進(jìn)而促進(jìn)科學(xué)化訓(xùn)練。

（六）運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的基礎(chǔ)理論研究與訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的結(jié)合不斷加強(qiáng)

運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究旨在更好的進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練，目前最先要解決的是怎樣將生物力學(xué)的有關(guān)理論和測(cè)試方法等研究盡快地運(yùn)用到競(jìng)技體育實(shí)踐中解決運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的具體問題，為此根據(jù)目前訓(xùn)練的需要應(yīng)將研究的報(bào)告簡單化、形象化、實(shí)用化，以提高運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的實(shí)效性，幫助運(yùn)動(dòng)員提高運(yùn)動(dòng)成績。

四、小結(jié)

（一）對(duì)運(yùn)動(dòng)技術(shù)研究在今后運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在競(jìng)技體育研究中仍然是研究的重點(diǎn)，競(jìng)技體育動(dòng)作技術(shù)研究是今后運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究的重要領(lǐng)域之一。

（二）運(yùn)動(dòng)裝備、訓(xùn)練器械、測(cè)試儀器設(shè)備的研制增多，且運(yùn)用高新技術(shù)研制生物力學(xué)的測(cè)試儀器是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究者不斷研究的內(nèi)容。

（三）運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在運(yùn)動(dòng)員的選才過程中將扮演中重要的作用，隨著科學(xué)訓(xùn)練的普及化，運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)中的許多測(cè)試儀器經(jīng)常應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)員的選材。

（四）運(yùn)動(dòng)損傷與康復(fù)的研究將更加得到重視，應(yīng)廣泛結(jié)合其它學(xué)科的交叉研究共同解決運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)在競(jìng)技體育研究中的有關(guān)問題，而且與運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)結(jié)合更加緊密的研究以期來減少在訓(xùn)練中的運(yùn)動(dòng)損傷。

（五）加強(qiáng)多學(xué)科的合作，研究與訓(xùn)練實(shí)踐的更好結(jié)合，促進(jìn)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的科研更好地為訓(xùn)練服務(wù)，以提高運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的實(shí)效性，促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員成績的提高。

（六）人體運(yùn)動(dòng)模型及計(jì)算機(jī)模擬仿真等高新技術(shù)使運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究手段得到大幅度提高，適時(shí)運(yùn)用高新技術(shù)來研制測(cè)試儀器是運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究的一個(gè)重要課題。

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[3]華立君.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究現(xiàn)狀與展望[J].牡丹江師范學(xué)院學(xué)報(bào).2006.4:41-42.

[4]華立君.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究現(xiàn)狀與展望[J].牡丹江師范學(xué)院學(xué)報(bào).2006.4:41-42.

第3篇：生物力學(xué)的研究范文

[關(guān)鍵詞] 丹參酚酸B；后處理；組織工程；心臟瓣膜；形態(tài)學(xué)；生物力學(xué)

[中圖分類號(hào)] R318.08 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)]1673-9701（2011）22-13- 02

Effect of Salviaolic Acid B Postconditioning on Morphology and Biomechanics in Decellularized Porcine Aortic Valve

TAO Rancen GUO Guangwei

Department of Cardiothorocic Surgery，the Second Affiliated Hospital of Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China

[Abstract] Objective To observe the effect of salviaolic acid B postconditioning on morphology and biomechanics of decellularized pocine aortic valve，providing theoretical support for tissue engineering. Methods Porcine aortic valve leaflets were theated by two different proticols. Control group1 involved treatment with Triton-x100，sodium deoxycholate，DNase and RNase. And group 2 were treated by Triton-x100，sodium deoxycholate，DNase and RNase， then using salviaolic acid B post-processing. Eath samples were observered by microscopy and scanning electron microscope； Biomechanics characteristics measured by biomechanics properties-maximum deflection，elongation rate and max tensile stress. Statistical analysis was performed to compare the thickness. Results There was no significant difference in tissue thickness was found between two methods，Tx-sal method can protect the heart valve three-dimensional structure，biomechanics properties-maximum deflection ， max load and elongation rate were increased significantly in the group with salviaolic acid B. Conclusion Salviaolic acid B post-processing can effectively protect the collagen and elastic fibers and improve the biomechanical properties of decellularized pocine aortic valve.

[Key words] Salviaolic acid B； Postconditioning；Tissue engineering；Heart valves； Morphology；Biomechanics

理想的組織工程異種生物瓣膜支架應(yīng)徹底去除細(xì)胞成分、最大限度地保存彈性纖維和膠原纖維，才能最大程度地減低免疫原性，較好地保留細(xì)胞黏附所需的三維微環(huán)境，進(jìn)而更好地避免在瓣膜置換術(shù)后瓣膜的鈣化和腐敗，提高瓣膜耐久性[1-2]。目前，國內(nèi)外所采用的酶或/和去垢劑脫細(xì)胞豬心臟瓣膜仍存在血栓形成、力學(xué)和免疫反應(yīng)等方面的問題。因此本研究通過建立傳統(tǒng)的曲拉通法脫細(xì)胞模型、應(yīng)用丹參酚酸B后處理的方法，比較兩組瓣膜形態(tài)學(xué)及生物力學(xué)性能的差別，探討其在組織工程心臟瓣膜（TEHV）的應(yīng)用前景。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

豬心購自太原屠宰場(chǎng)，選取6～7月齡的豬宰殺后取出心臟，PBS液沖洗后，放入無菌袋中立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，在處死1h內(nèi)取主動(dòng)脈瓣膜。

1.2 藥品、試劑和儀器

丹參酚酸B（四川廣漢市本草植化有限公司）、脫氧膽酸鈉、Triton-x100、EDTA、核糖核酸酶（RNaseⅠ）和脫氧核糖核酸酶（DNaseⅠ）購自美國Sigma公司；水浴恒溫震蕩儀，Olympus雙目顯微鏡，掃描電子顯微鏡（H-8000），HD-10型厚度儀（中國鄭州），拉力試驗(yàn)機(jī)（Instron Company，SE08-292，USA）。

1.3 實(shí)驗(yàn)分組及試驗(yàn)方法

按隨機(jī)數(shù)字法，將120片瓣葉隨機(jī)分為三組：曲拉通組、曲拉通-丹參酚酸B組和正常組（新鮮豬主動(dòng)脈瓣葉）。每組40片，曲拉通-丹參酚酸B作為實(shí)驗(yàn)組，曲拉通和正常組作為對(duì)照。

①曲拉通（Triton-x100，Tx）組[3]：消毒處理好的瓣葉，PBS液反復(fù)沖洗后置入含0.25%的脫氧膽酸鈉（sodium deoxycholate）、0.25%Triton-x100、0.02%的DNA酶、RNA酶和EDTA溶液恒溫37℃持續(xù)震蕩48h，用PBS液洗滌至清澈，后在4℃Hanks液中保存。②曲拉通-丹參酚酸B（Triton-x100 +salvianolic-acid B，Tx-sal）組：消毒處理好的瓣葉，PBS液反復(fù)沖洗后置入含0.25%的脫氧膽酸鈉、0.25%Triton-x100、0.02%的DNA酶、RNA酶和EDTA溶液恒溫37℃持續(xù)震蕩48h，后置于0.5%的丹參酚酸B溶液中4℃恒溫震蕩48h，用PBS液洗滌至清澈，后在4℃Hanks液中保存。

1.4 觀察指標(biāo)

1.4.1 光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察 取各組瓣葉，常規(guī)4%甲醛固定，石蠟包埋，切片，從各組取5張石蠟切片， 二甲苯脫蠟，HE染色、Masson染色，光學(xué)顯微鏡下觀察。分別觀察脫細(xì)胞程度、兩組對(duì)膠原纖維的影響。兩組各取5片瓣葉，用3%戊二醛預(yù)固定，用1%的四氧化鋨再固定，乙醇梯度脫水，離子濺射噴金，掃描電鏡觀察。

1.4.2 組織厚度 每組各取10片瓣葉，分別應(yīng)用 HD-10型厚度儀測(cè)量瓣膜組織厚度。

1.4.3 生物力學(xué)特性 用拉力試驗(yàn)機(jī)（Instron Company，SE08-292，USA）將瓣葉沿瓣膜長軸進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，標(biāo)距為20mm，以10 mm/ min速度牽拉瓣葉至斷裂，計(jì)算拉伸強(qiáng)度、最大變形量、斷裂伸長比。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所有數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（χ±s）表示，應(yīng)用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件。組間差異性判斷應(yīng)用單因素方差分析，兩兩比較采用t檢驗(yàn)，P ＜ 0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 標(biāo)本觀察結(jié)果

新鮮組瓣葉呈淡紅色，基本保持正常形態(tài)結(jié)構(gòu)。經(jīng)曲拉通脫細(xì)胞處理后瓣葉呈白色半透明，實(shí)驗(yàn)組經(jīng)丹參酚酸B處理后瓣葉為乳白色。三組瓣葉均柔軟，富有彈性。

2.2 光鏡觀察結(jié)果

HE染色顯示，正常組可見大量間質(zhì)細(xì)胞和藍(lán)染的內(nèi)皮細(xì)胞核，瓣膜結(jié)構(gòu)緊密，Tx組和Tx-sal組脫細(xì)胞較完全，內(nèi)皮細(xì)胞無殘留，見封三圖1、2、3。Masson染色顯示，正常組膠原纖維排列整齊、無斷裂現(xiàn)象。Tx組膠原纖維結(jié)構(gòu)改變明顯，纖維走向模糊，排列松散，波浪狀結(jié)構(gòu)消失；Tx-sal組膠原纖維三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)完整存在，波浪狀規(guī)則排列，纖維走向自然清晰，見封三圖4、5、6。

2.3 電鏡觀察結(jié)果

掃描電鏡顯示兩組去細(xì)胞瓣膜內(nèi)皮細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞清除徹底，無殘留。Tx組可見瓣膜支架結(jié)構(gòu)明顯改變，膠原纖維輕度斷裂，形成深淺不一的溝。相比之下，Tx-sal組瓣膜三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)規(guī)則、清晰，超微結(jié)構(gòu)改變不明顯。

2.4 組織厚度

組織厚度Tx組與加Tx-sal組分別為（0.73±0.03）mm和（0.75±0.05）mm，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05 ）。

2.5 生物力學(xué)性能測(cè)定

Tx-sal組心臟瓣膜的抗拉強(qiáng)度、最大變形量、斷裂伸長比明顯高于Tx組（P＜0.05）。見表1。

表1 各組生物力學(xué)性能測(cè)定結(jié)果（χ±s， n=10）

組別 抗拉強(qiáng)度（MPa） 最大變形量（mm） 斷裂伸長比（λ）

正常組 2.32±0.34 7.89±0.24 1.66±0.33

Tx組 2.21±0.37 8.15±0.77 1.25±0.18

3 討論

近年來，隨著組織工程學(xué)科的發(fā)展，組織工程心臟瓣膜（TEHV）能更好地解決人工瓣膜置換術(shù)后諸多的并發(fā)癥，已成為目前瓣膜領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)[4，5]。理想的去細(xì)胞方法要求完全去除瓣膜細(xì)胞，降低免疫原性，又能保留天然瓣膜的膠原纖維、彈力纖維等細(xì)胞外基質(zhì)成分，保持足夠的機(jī)械強(qiáng)度以滿足心臟瓣膜的功能需求[6，7]。Bodnar[8]用Triton-x100和脫氧膽酸鈉去細(xì)胞法處理瓣膜較為理想，細(xì)胞去除徹底，血液相容性好，是兩種良好的組織工程瓣膜支架的制作方法。但是兩者都存在鈣化和衰敗以及黏附較為困難的問題。有研究表明[9]，機(jī)械應(yīng)力變化是直接引起異種生物瓣膜腐敗的重要因素之一，且承受應(yīng)力大的部位也最容易發(fā)生鈣化，長期的機(jī)械應(yīng)力不僅導(dǎo)致瓣膜膠原纖維機(jī)械性損毀，還可使瓣膜變形產(chǎn)生間隙，大量的離子和血漿進(jìn)入組織間隙聚集引起血栓發(fā)生，導(dǎo)致瓣膜衰敗。因此，研究如何提高支架機(jī)械性能、減低移植物免疫原性、減少瓣葉鈣化，具有重要臨床意義。

丹參酚酸B（Salviaolic acid B）是丹參提取物的重要組成成分，為一種縮酚酸多羥基化合物，由一分子咖啡酸與三分子丹參素縮合而成，分子式C36H30O16。大量研究表明，salB能捕捉超氧陰離子；清除氧自由基；減低內(nèi)皮細(xì)胞間黏附因子（ICAM-1）的表達(dá)，減少白細(xì)胞浸潤；還可避免細(xì)胞內(nèi)的鈣超載，降低鈣化[10]。本研究結(jié)果顯示，經(jīng)丹參酚酸B改性處理脫細(xì)胞豬心臟瓣膜的彈性纖維、膠原纖維等細(xì)胞外基質(zhì)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的曲拉通法，此外，拉力力學(xué)檢測(cè)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)組脫細(xì)胞豬心臟瓣膜抗拉強(qiáng)度、最大變形量、斷裂伸長比明顯高于對(duì)照組，顯示了優(yōu)良機(jī)械性能，提高瓣膜抗疲勞性，有助于延長置換術(shù)后瓣膜的使用壽命。

綜上所述，經(jīng)丹參酚酸B后處理的心臟瓣膜內(nèi)皮細(xì)胞去除徹底，膠原纖維保存完整，機(jī)械性能較為穩(wěn)定，是制備組織工程心臟瓣膜支架的優(yōu)良方法，并顯示可觀的臨床應(yīng)用前景。

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第4篇：生物力學(xué)的研究范文

【摘要】 目的 通過應(yīng)用解剖型股骨粗隆鎖定鉤板內(nèi)固定系統(tǒng)（ALHP）固定股骨粗隆間不穩(wěn)定性骨折的生物力學(xué)研究，探討老年性股骨粗隆間骨折ALHP的生物力學(xué)性能和臨床應(yīng)用。方法 8具國人新鮮股骨標(biāo)本進(jìn)行ALHP和動(dòng)力髖螺釘（DHS）固定后的生物力學(xué)對(duì)比測(cè)試。結(jié)果 兩者載荷應(yīng)變、載荷位移、強(qiáng)度和剛度、扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能、極限載能等統(tǒng)計(jì)學(xué)顯示有顯著性差異（P＜0.05）。結(jié)論 生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明ALHP在抗張、抗壓、抗彎、抗剪切方面明顯優(yōu)于DHS。ALHP設(shè)計(jì)合理，立體固定，整體穩(wěn)定性高，有利于老年患者早期功能鍛煉，防止各種并發(fā)癥的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】 股骨骨折；股骨粗??；內(nèi)固定；生物力學(xué)；鋼板

Abstract： Objective To study the biomechanics of anatomical locked hookplate(ALHP) for treating instable intertrochanteric fracture for providing the basis of clinical application.Methods Eight pairs of fresh mature femor specimen were respectively fixed with anatomical locked hookplate system and DHS (dynamic hip screw)，and then biomechanical results of both were compared.Results The biomechanical comparison showed that there was significant statistical difference between the anatomical locked hookplate and DHS in loadstrain，loaddisplacement，strength and rigidity，the ability of antitorsion and ultimate bearing capacity（P＜0.05）.Conclusion ALHP has remarkable advantages over DHS in the ability of antitension，anticompression，antibending and anticut.ALHP has better design and stronger stability.It can make aged patients exercise early and reduce the incidence of complication.

Key words:femoral fracture；femoral trochanter;internal fixation;biomechanics;plate

股骨粗隆間骨折多發(fā)于骨質(zhì)疏松的老年人，近年來其發(fā)病率呈顯著上升趨勢(shì)。其保守治療需長期臥床，容易導(dǎo)致墜積性肺炎、泌尿系統(tǒng)感染及褥瘡等嚴(yán)重并發(fā)癥。國外文獻(xiàn)報(bào)道老年股骨粗隆間骨折患者保守治療的死亡率高達(dá)50%［1］，也有報(bào)告老年股骨粗隆間骨折非手術(shù)治療組的死亡率要比手術(shù)治療組高4.5倍［2］，而采用手術(shù)切開復(fù)位器械固定，則效果更佳［3］。作者于2006年開始研制解剖型股骨粗隆鎖定鉤鋼板內(nèi)固定系統(tǒng)（anatomical locked hook-plate internal fixation system，ALHP），經(jīng)臨床應(yīng)用療效滿意，極大地降低了髖內(nèi)翻畸形、肢體短縮和髖部疼痛等并發(fā)癥的發(fā)病率。為了進(jìn)一步論證本器械在治療股骨粗隆不穩(wěn)定骨折的優(yōu)點(diǎn)，本文通過生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)論證動(dòng)力髖螺釘（DHS）和ALHP的生物力學(xué)性能，為臨床提供科學(xué)的基礎(chǔ)理論依據(jù)。

材料與方法

1 一般資料

采集老年骨質(zhì)疏松標(biāo)本8具，男性5例，女性3例；平均年齡70歲，體重68kg。標(biāo)本先行剝離軟組織，經(jīng)X射線證實(shí)無病理缺陷、畸形、骨折或腫瘤病患者。標(biāo)本封裝儲(chǔ)存于-40℃冰柜內(nèi)保存。實(shí)驗(yàn)時(shí)逐級(jí)解凍。

2 標(biāo)本的實(shí)驗(yàn)力學(xué)模型制作

所有標(biāo)本用NORLAND公司生產(chǎn)的XR36型雙能X線吸收骨質(zhì)密度儀測(cè)定股骨粗隆間的骨質(zhì)密度值。本文取骨質(zhì)密度值0.76g/cm2以下者為骨質(zhì)疏松標(biāo)本，仿Evans股骨粗隆間骨折類型人工形成Ⅳ型骨折。將標(biāo)本隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組（ALHP）和對(duì)照組（DHS）。模擬單足站立負(fù)重，考慮外展肌參與作用，在股骨頭部及股骨干部布置應(yīng)變片6枚（見圖1）。

圖1 股骨粗隆間骨折Evans分型及內(nèi)固定

生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D標(biāo)本在WE5生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上加載，載荷級(jí)別分別為0、600、1200、1800N，加載速度為1.4mm/min。測(cè)量股骨粗隆部位及股骨干上應(yīng)力分布及頭部移位情況，以比較不同器械固定的生物力學(xué)性能。所有的標(biāo)本模型、結(jié)構(gòu)、材料力學(xué)性能、加載及手術(shù)創(chuàng)傷和固定方法盡量保持一致，以提高測(cè)量精度，并事先對(duì)股骨頭的機(jī)械力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)量。

3 ALHP結(jié)構(gòu)

在深入研究股骨近端解剖、復(fù)雜受力特征和治療股骨粗隆間骨折各種內(nèi)固定物優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，筆者設(shè)計(jì)了ALHP（見圖2）。其結(jié)構(gòu)包括：鉤板、拉力螺釘、壓定螺釘、鎖定螺釘、加壓螺釘。鉤板主體為鉤板體和粗隆鉤，粗隆鉤設(shè)有2個(gè)，以解剖形態(tài)鉤抱粉碎的骨折塊，壓定螺釘可防止拉力螺釘松動(dòng)退出。拉力螺釘為3枚空心螺釘，遠(yuǎn)端設(shè)置外螺紋，具有自攻功能。組合螺釘孔設(shè)有3～5個(gè)。本內(nèi)固定系統(tǒng)特點(diǎn)為3根拉力螺釘固定于股骨頭頸，把持力強(qiáng)，具有明顯的分散應(yīng)力的作用，防止螺釘應(yīng)力集中對(duì)股骨頭頸的切割。兩個(gè)股骨粗隆鉤固定股骨大粗隆粉碎性骨塊，復(fù)位理想，固定堅(jiān)強(qiáng)。股骨外側(cè)鋼板具有張力帶作用，有效對(duì)抗剪切和旋轉(zhuǎn)應(yīng)力。各部分鎖定裝置維系整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止骨折移位導(dǎo)致髖內(nèi)翻畸形，有利于早期功能鍛煉，防止各種并發(fā)癥。

4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 10.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)最小二乘法處理、t檢驗(yàn)和方差分析，設(shè)顯著性水平為P＜0.05。

結(jié) 果

1 載荷應(yīng)變變化

股骨上的正常組（N）、ALHP固定組和DHS固定組載荷應(yīng)變變化經(jīng)生物力學(xué)測(cè)量（見表1）結(jié)果表明：（1）股骨張力側(cè)（OS）ALHP系統(tǒng)固定比DHS系統(tǒng)平均應(yīng)變小12%，統(tǒng)計(jì)顯示具有顯著性差異（P＜0.05）；（2）在股骨壓力側(cè)（IS）平均應(yīng)變兩者比較同樣小11%，統(tǒng)計(jì)顯示具有顯著性差異（P＜0.05）；（3）股骨上壓力側(cè)的應(yīng)變明顯比張力側(cè)大26%。

2 載荷位移變化

股骨粗隆間骨折在髖載荷作用下引起的位移為股骨頭的下沉位移u和水平位移μ，測(cè)量結(jié)果見表2。

結(jié)果表明：（1）ALHP的下沉位移比DHS的位移小17%，水平位移小21%，并接近于正常組N，統(tǒng)計(jì)顯示具有顯著性差異（P＜0.05）；（2）粗隆間骨折斷面張開角α，即使在1800N力作用下，ALHP系統(tǒng)只有2.31°，而DHS要產(chǎn)生3.36°，兩者相差31%（P＜0.05）。

3 股骨粗隆間骨折固定的強(qiáng)度和剛度

股骨粗隆間骨折固定后的強(qiáng)度和剛度變化結(jié)果見表3。強(qiáng)度指股骨抵抗破壞能力的大小，剛度指股骨抵抗變形能力的大小。結(jié)果表明：（1）股骨粗隆間骨折固定后在髖載荷P=1200N力的作用下在股骨的外側(cè)應(yīng)力強(qiáng)度，ALHP系統(tǒng)比DHS高14%，內(nèi)側(cè)強(qiáng)度高13%，統(tǒng)計(jì)顯示具有顯著性差異（P＜0.05）；（2）從股骨粗隆間骨折固定后的軸向剛度（EF）和彎曲剛度（EJ）來比較，ALHP內(nèi)固定系統(tǒng)比DHS分別高17%和23%，統(tǒng)計(jì)顯示具有顯著性差異（P＜0.05）。

4 剪斷（cutout）試驗(yàn)結(jié)果

股骨粗隆間骨折固定最大的危險(xiǎn)是在髖關(guān)節(jié)剪切應(yīng)力作用下往往會(huì)產(chǎn)生剪斷的危險(xiǎn)，即在剪切力作用下產(chǎn)生剪切破壞、骨折部塌陷現(xiàn)象。根據(jù)所有樣本在髖關(guān)節(jié)力500N時(shí)的剪斷試驗(yàn)結(jié)果（見表4）表明：（1）ALHP剪切應(yīng)力、粗隆間界面剪切力高于DHS的15%，統(tǒng)計(jì)顯示具有顯著性差異（P＜0.05）；（2）在相同載荷作用下，從股骨粗隆界面剪切位移來看，ALHP的移位與DHS的移位相差29%，即前者剪切剛度高于后者約40%。

5 抗扭強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

股骨由于前傾角的存在，會(huì)產(chǎn)生髖內(nèi)翻、旋轉(zhuǎn)松動(dòng)和移位，根據(jù)所有標(biāo)本的試驗(yàn)結(jié)果得到粗隆間骨折內(nèi)固定的扭矩-扭角關(guān)系（見表5）。結(jié)果表明：（1）采用ALHP內(nèi)固定系統(tǒng)其最大破壞扭矩為4.11N.M，相應(yīng)扭角為3.45°，而采用DHS內(nèi)固定系統(tǒng)其最大破壞扭矩為3.48N.M，相應(yīng)扭角為4.10°，統(tǒng)計(jì)顯示具有顯著性差異（P＜0.05）。表1 股骨粗隆間骨折兩種不同內(nèi)固定載荷應(yīng)變變化關(guān)系表2 股骨粗隆間骨折兩種不同內(nèi)固定載荷位移、轉(zhuǎn)角變化關(guān)系表3 股骨粗隆間骨折兩種不同內(nèi)固定的強(qiáng)度 和剛度(P=1200N) 表4 股骨粗隆間骨折固定剪斷(cutout)試驗(yàn)結(jié)果（髖關(guān)節(jié)力P=500N時(shí)，±s）

6 極限力學(xué)性能試驗(yàn)

股骨粗隆間骨折采用兩種不同內(nèi)固定后，按Evans分型進(jìn)行極限力學(xué)性能試驗(yàn)。

結(jié)果表明：（1）股骨粗隆間不穩(wěn)定性骨折，若以最嚴(yán)重的一種Evans IV型股骨粗隆間粉碎性骨折比較，采用ALHP內(nèi)固定的極限能力為2160N，極限位移10.48mm，相對(duì)應(yīng)DHS內(nèi)固定的極限承載能力1768N，相應(yīng)位移為11.32mm。兩者比較相差18%，具有顯著性差異（P＜0.05）。（2）按股骨粗隆間Evans分型不穩(wěn)定性骨折分別試驗(yàn)結(jié)果為：Ⅱ型AALHP為3628N，DHS為2924N；Ⅲ型分別為2916N和2300N；Ⅳ型分別為2160N和1768N，均顯示具有顯著性差異（P＜0.05）。表5 股骨粗隆間骨折兩種不同內(nèi)固定扭矩扭角關(guān)系

討 論

股骨粗隆間骨折尤其是老年人不穩(wěn)定骨折手術(shù)后常常會(huì)出現(xiàn)髖內(nèi)翻、下肢短縮及外旋畸形的并發(fā)癥，究其原因大多為內(nèi)固定器械不理想。如以前常用的鵝頭三翼釘術(shù)后并發(fā)癥高達(dá)30%～40%，角鋼板釘也有不少并發(fā)癥，髖內(nèi)翻、松動(dòng)移位時(shí)有發(fā)生［4］。國內(nèi)常常將DHS動(dòng)力髖螺釘視作為金標(biāo)準(zhǔn)，DHS通過股骨頸的拉力螺釘固定骨折近端，另一端為板狀結(jié)構(gòu)固定骨折遠(yuǎn)端，具有靜力加壓與動(dòng)力加壓的雙重功效，能保持良好的股骨頸干角，結(jié)構(gòu)牢固，抗彎能力強(qiáng)，治療穩(wěn)定性粗隆間骨折成功率達(dá)95%，因此臨床上較為常用。但是對(duì)于粉碎性不穩(wěn)定股骨粗隆間骨折，由于股骨頸后內(nèi)側(cè)皮質(zhì)缺損，應(yīng)力難以通過股骨距傳導(dǎo)，內(nèi)置物上應(yīng)力增大，螺釘切割股骨頭易導(dǎo)致鋼板疲勞斷裂、骨折不愈合或畸形愈合等并發(fā)癥的發(fā)生，尤其是DHS有難以抗旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)，對(duì)骨折累及大粗隆、嚴(yán)重粉碎性粗隆下骨折，骨折線位于DHS進(jìn)釘處時(shí)則更不適用。Simpson等［5］通過回顧性研究證實(shí)DHS的并發(fā)癥為15%，尤其對(duì)于骨質(zhì)疏松Evans IV型骨折的老年患者失敗率更高。對(duì)此也有人采用改良型的雙釘DHS，但有手術(shù)復(fù)雜，難度大，在同一股骨頭頸內(nèi)難以固定的缺點(diǎn)。

為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了ALHP，有效地克服了上述DHS的不足，發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)優(yōu)勢(shì)，形成幾何不變的內(nèi)固定系統(tǒng)，以拉力螺釘-鎖定螺釘-鉤板形成立體框架結(jié)構(gòu)，加上鎖定系統(tǒng)，堅(jiān)強(qiáng)有力地構(gòu)成了三維立體內(nèi)固定系統(tǒng)。三根前傾10°、仰角135°松質(zhì)骨拉力螺釘固定在股骨近端張力側(cè)，恢復(fù)了張力骨小梁的連續(xù)性，靜力加壓使骨折斷端嵌緊錨固，發(fā)揮了抗張力作用，相當(dāng)于DHS動(dòng)力髖優(yōu)點(diǎn)，斜孔旋入尾端鎖定的拉力螺釘使其緊貼股骨距，發(fā)揮了它的抗壓作用，同時(shí)兩鉤合抱股骨大粗隆能提高抗彎能力達(dá)7～8倍之多，所以在這個(gè)意義上ALHP形成了立體錨固結(jié)構(gòu)，發(fā)揮了股骨張力骨小梁、壓力骨小梁、彎曲骨小梁的各自抗張、抗壓、抗彎的作用。鉤、板、釘共同承重使整個(gè)內(nèi)固定系統(tǒng)達(dá)到了最優(yōu)的重建力學(xué)體系。載荷應(yīng)變和載荷位移變化實(shí)驗(yàn)證明ALHP內(nèi)固定應(yīng)力、應(yīng)變分布均勻合理，而且固定牢固，對(duì)抗張應(yīng)力、抗剪切、防止旋轉(zhuǎn)的能力較強(qiáng)，并接近正常組，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，有效防止了股骨頭旋轉(zhuǎn)位移和髖內(nèi)翻。加上我們?cè)O(shè)計(jì)了壓定螺釘，有效地防止了退釘、松動(dòng)、滑移的弊端。而在釘板的近端增加了兩個(gè)錨鉤，將不穩(wěn)定骨折碎片牢牢合抱，發(fā)揮了整體力學(xué)優(yōu)勢(shì)，完整地重建了承重力學(xué)體系。股骨粗隆間骨折固定的強(qiáng)度和剛度以及抗扭強(qiáng)度試驗(yàn)證明ALHP維持股骨粗隆間骨折內(nèi)固定的穩(wěn)定性是有保證的，抗扭強(qiáng)度接近于正常組，明顯高于DHS內(nèi)固定系統(tǒng)。由于整體結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)、牢固，尤其防止股骨粗隆間骨折剪力cut－out的破壞，發(fā)揮了積極的對(duì)抗作用，剪斷（cutout）試驗(yàn)結(jié)果說明ALHP抗剪能力強(qiáng)于對(duì)照組，有明顯優(yōu)勢(shì)。極限力學(xué)性能試驗(yàn)證明使用ALHP內(nèi)固定系統(tǒng)整體力學(xué)性能有較大的提高，充分證明使用本內(nèi)固定系統(tǒng)具有整體力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)，對(duì)股骨粗隆間骨折穩(wěn)定性具有很好的支撐作用。ALHP立體固定結(jié)構(gòu)有效地防止了髖內(nèi)翻和旋轉(zhuǎn)畸形并發(fā)癥的發(fā)生。

ALHP上述一系列的整體結(jié)構(gòu)經(jīng)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)優(yōu)于DHS，符合“AO”堅(jiān)強(qiáng)固定原則，保障了老年性股骨粗隆間骨折術(shù)后的穩(wěn)定性，使得老年性骨質(zhì)疏松患者能早期功能鍛煉，恢復(fù)肢體功能，有效地防止各種并發(fā)癥的發(fā)生，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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第5篇：生物力學(xué)的研究范文

1 學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣特點(diǎn)

中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣狀況大體上有四種情況.第一種情況是有些學(xué)生對(duì)物理只有直覺興趣.表現(xiàn)是：這部分學(xué)生只滿足于被新奇的物理現(xiàn)象所吸引，他們很希望看到鮮明的、生動(dòng)的、不平常的物理現(xiàn)象和物理實(shí)驗(yàn)，但并沒有產(chǎn)生探索這些物理現(xiàn)象的原因，不關(guān)心為什么，只是希望看.一般來講，初二學(xué)生的水平常常是這樣.這個(gè)階段叫有趣階段.第二種情況是有操作性的興趣.這種興趣的特點(diǎn)是：總是要求通過自己的活動(dòng)對(duì)自然現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象施加影響.他的興趣點(diǎn)在于直接操作，而忽視對(duì)現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，一旦他把這個(gè)現(xiàn)象重復(fù)出來了他就滿足了.這是一部分人對(duì)物理的興趣表現(xiàn).一般來看初中學(xué)生處于這種水平的較多，有的高中學(xué)生也是這個(gè)水平.這個(gè)階段我們給它取個(gè)名字叫樂趣階段.第三種情況是具有因果認(rèn)識(shí)的興趣.表現(xiàn)：不僅要求了解怎么改變現(xiàn)象而且對(duì)于現(xiàn)象發(fā)生的原因更有興趣，很想了解它的物理實(shí)質(zhì)，老問“為什么？”多數(shù)高中學(xué)生學(xué)習(xí)物理大致是這個(gè)階段，叫致趣階段.第四種情況是有概括認(rèn)識(shí)的興趣.這種興趣的再現(xiàn)是：他們要求運(yùn)用因果聯(lián)系來掌握整個(gè)物理學(xué)的一般規(guī)律，他們最感興趣的是一般規(guī)律，很喜歡分析綜合這種思維活動(dòng).比如，老師給他講了一個(gè)物理現(xiàn)象，并做了解釋，他會(huì)問：“就是這樣嗎？不這樣能不能解釋？”比如你給他講了平面上的問題，他會(huì)想：這只限于平面嗎？斜面行不行？……總想得到一個(gè)普遍的規(guī)律.他們很喜歡分析綜合.學(xué)習(xí)物理比較好的一部分學(xué)生開始有這種興趣.他們?cè)谧鲱}的題，喜歡多種概念、多種規(guī)律的綜合交叉，難度不夠引不起興趣來.這個(gè)階段也叫致趣階段，只不過是高一級(jí)的致趣階段.第一、第二階段的興趣是直接興趣；第三、第四階段的興趣是間接興趣.一般的，興趣狀況都是從對(duì)物理現(xiàn)象本身的認(rèn)識(shí)開始，轉(zhuǎn)向?qū)λ膬?nèi)部規(guī)律的認(rèn)識(shí)這樣一個(gè)過程.所以引起興趣不能停在一個(gè)水平，一種模式上，必須隨著學(xué)生的興趣的轉(zhuǎn)移而改變教學(xué)方法和教學(xué)過程，否則就達(dá)不到目的.

2 學(xué)生學(xué)習(xí)物理的思維特點(diǎn)

2.1 學(xué)生學(xué)物理有這么一種傾向――很容易憑“想當(dāng)然”去看問題

我們物理教學(xué)需要引導(dǎo)學(xué)生思考、判斷，就是要嚴(yán)格的以概念和邏輯關(guān)系作依據(jù)這是物理教學(xué)的要求.可是學(xué)生剛一學(xué)物理時(shí)不習(xí)慣于這套辦法，他習(xí)慣于“想當(dāng)然”.因?yàn)閷W(xué)生不是從學(xué)物理那天才開始接觸物理的，在學(xué)習(xí)物理之前已經(jīng)接觸到了大量的物理現(xiàn)象.他對(duì)物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)不可能從本質(zhì)去認(rèn)識(shí)的.他是根據(jù)生活中的感受去作判斷.如“物體受力就運(yùn)動(dòng).不受力不動(dòng)” .而我們物理學(xué)的要求 則是先建立力的概念，再根據(jù)要領(lǐng)作判斷、分析.我們的任務(wù)是要把學(xué)生的認(rèn)識(shí)納入到學(xué)習(xí)物理的軌道上來，這就需要訓(xùn)練和引導(dǎo).所以經(jīng)過訓(xùn)練，養(yǎng)成正確的分析問題的習(xí)慣是很重要的，形成這樣的習(xí)慣了，物理學(xué)就好學(xué)了.

2.2 學(xué)生學(xué)物理時(shí)往往表現(xiàn)出強(qiáng)烈的思維獨(dú)立性和批判性

因?yàn)槲锢韺W(xué)科是一種思維學(xué)科，沒有思維物理學(xué)就沒法展開，不是背一些定義就行的，得形成一個(gè)概念環(huán).建立概念的目的不是背出來就完了，是要運(yùn)用概念形成一個(gè)新的東西，再推理形成新的，一環(huán)一環(huán)地向前發(fā)展，這是物理學(xué)的特點(diǎn).所以思維在物理學(xué)中占有突出的作用.因此，思維就必然帶有獨(dú)立性.特別是物理現(xiàn)象和物理規(guī)律不一致的時(shí)候，這時(shí)的思維的獨(dú)立性和批判性表現(xiàn)得尤為突出.一個(gè)學(xué)得好的學(xué)生都要經(jīng)過這么一個(gè)過程.經(jīng)過思維的獨(dú)立性、批判性，慢慢地摸索，得到了主客觀的統(tǒng)一，幫納入了正確的軌道.這就需要引導(dǎo).如拿這樣一個(gè)問題問學(xué)生：“夏天在太陽曝曬下，木質(zhì)雙杠和鐵質(zhì)雙杠的溫度是否一樣高？”多數(shù)學(xué)生都認(rèn)為木質(zhì)的溫度低，鐵質(zhì)的溫度高.為什么呢？因?yàn)殍F的湯手，木質(zhì)的不湯手.這個(gè)觀念很牢固，你說溫度一樣高，他很不容易接受.這樣的例子很多，這種“獨(dú)立性”和“批判性”是很強(qiáng)的，在這個(gè)問題上解決了，在另一個(gè)問題上又會(huì)顯露出來.這是學(xué)生思維的一種特點(diǎn).

3 學(xué)生學(xué)習(xí)物理的思維障礙和它形成的原因

物理難學(xué)是一種世界性的現(xiàn)象，這是由這個(gè)學(xué)科的特點(diǎn)決定的.究其根本還是在思維過程中某個(gè)環(huán)節(jié)出了障礙了，學(xué)不下去了.因此，從心理傾向和思維規(guī)律來著手研究這個(gè)問題，可能會(huì)得到一些結(jié)果.這樣做對(duì)于提高物理教學(xué)的質(zhì)量，進(jìn)行物理教學(xué)改革提供依據(jù).

3.1 先入為主，錯(cuò)誤的生活經(jīng)驗(yàn)在起作用，造成思維障礙

學(xué)生在學(xué)物理以前已經(jīng)接觸到了大量的物理現(xiàn)象.我們?cè)谖锢斫虒W(xué)中既要借助這些現(xiàn)象，又要克服錯(cuò)誤的現(xiàn)象，這是我們的雙重任務(wù).學(xué)生對(duì)物理教學(xué)之前的那些都是先入為主的，是缺乏引導(dǎo)的，多數(shù)是自然而然形成的.其中也有些概念是本質(zhì)和現(xiàn)象一致的，是有利于要領(lǐng)建立的.但很多要領(lǐng)是不反映物理本質(zhì)的，妨礙了正確要領(lǐng)的建立，這些就造成了思維障礙.比如我問學(xué)生這樣一個(gè)問題：“人站在前進(jìn)的火車上，跳起來后能不能落在原地？”學(xué)生回答：“如果跳得不高，基本上能落在原地，跳高了就不成了.”有這種想法的學(xué)生不是一兩個(gè).因?yàn)樗麤]有做過這個(gè)實(shí)驗(yàn).你要建議他做做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，他會(huì)覺得可笑.你問他：“那么請(qǐng)你站在火車上跳一天，看能不能從第一節(jié)車箱跳到第三節(jié)去.”你這么一說，他才會(huì)想到，自己的想法是不對(duì)的.所以，對(duì)于學(xué)生腦子里的這類錯(cuò)誤概念，當(dāng)你把它極端化了的時(shí)候，學(xué)生才開始認(rèn)識(shí)到了，不極端化他認(rèn)識(shí)不到.再比如跟高中學(xué)生談這么一個(gè)問題：“自行車停下來是靠什么力？”他們卻說是閘皮和瓦圈的摩擦力使車停下來的.相當(dāng)多的學(xué)生這么認(rèn)為.閘還得靈才行，閘不靈車停不下來，能以閘皮和瓦圈的摩擦力是造成車停的原因.牛頓定律學(xué)過了，還有這種問題.因?yàn)樯罱?jīng)驗(yàn)就是這樣，就是控閘車停嘛，生活里很難分內(nèi)力、外力，誰是研究對(duì)象，力是誰給誰的.生活里不做這樣的分析，只考慮客觀結(jié)果.物理學(xué)就不行，首先應(yīng)確定研究對(duì)象，不確定對(duì)象就沒法研究，一旦對(duì)象確定了，就分內(nèi)、外了.那么閘皮和瓦圈間的力是內(nèi)力還是外力？牛頓第二定律里講的是內(nèi)力還是外力？這一系列的問題就來了.所以對(duì)于前面這類錯(cuò)誤概念的排除就不是件容易的事.在本質(zhì)和現(xiàn)象不統(tǒng)一的時(shí)候，他還相信現(xiàn)象.這時(shí)我們的作法是即要重視實(shí)驗(yàn)，又要重視概念規(guī)律要點(diǎn)的掌握和正確的推理方法，要經(jīng)過長時(shí)期訓(xùn)練才能解決的，不是一朝一夕能解決的.

3.2 隱蔽因素的忽視和干擾造成思維障礙

在學(xué)生處理物理問題的時(shí)候，往往問題是多因素的，有些因素是明顯起作用，有些因素是隱蔽起作用.明顯起作用的因素學(xué)生容易考慮到，隱蔽起作用的因素，學(xué)生不容易考慮到.隱蔽起作用的往往起兩種作用，有的隱蔽因素起干擾作用.有的隱蔽因素起指導(dǎo)作用.比如，前年有一個(gè)國外代表團(tuán)來到北京某重點(diǎn)中學(xué)去參觀.他們總的評(píng)價(jià)認(rèn)為中國中學(xué)生物理水平是相當(dāng)高的，他們說，他們要到了一些練習(xí) .這上面的題在美國除了理科重點(diǎn)學(xué)校的學(xué)生之外，一般學(xué)生做不來.但是他們也提出一個(gè)問題很值得咱們深思，他說他曾在一所重點(diǎn)中學(xué)跟一些學(xué)生談話，談完了隨便給學(xué)生出幾道題，請(qǐng)他們做.請(qǐng)了五個(gè)學(xué)生，沒有一個(gè)做出來.問他什么題，他說了三個(gè)題：一個(gè)熱量題，一個(gè)電路題，一個(gè)波的題.這幾個(gè)題并不難.但這題的風(fēng)格和中國的不一樣.如：一個(gè)通過用電器，電阻多大電阻絲多長，通電時(shí)間多少，發(fā)多少熱量，溫度升高多少……一個(gè)題有九到十個(gè)數(shù)據(jù).其實(shí)這個(gè)題用四個(gè)數(shù)據(jù)就能算出來，八、九個(gè)數(shù)據(jù)擺在那兒.可咱們的學(xué)生不敢這么做，總覺得這些數(shù)據(jù)都應(yīng)該上才行呢.對(duì)于我們的中學(xué)生的這種現(xiàn)象他們很不理解.覺得條件少了不行條件多了怎么也不行呢？用不著你不要不就完了嗎 他們舉了一個(gè)例子說：我讓你修理一個(gè)東西，需要一把鉗子，一個(gè)改錐，一把錘子三樣工具.少了錘子不行，少了改錐也不行.現(xiàn)在我把整個(gè)工具箱都 端給你了，里邊什么工具都 有，你用什么拿什么 就完了，不用就算了嘛. 解題也是這樣，條件多了怎么倒不會(huì)做了呢？這就給我們提出一個(gè)問題，這就是一些隱蔽因素起干擾作用，學(xué)生才不會(huì)了.所以作為思維訓(xùn)練，命題也可以改變一下角度，不一定要幾個(gè)條件給幾個(gè).

3.3 由于改變問題的方式，造成思維的混亂，形成的思維障礙

有人作過這樣一次思維調(diào)查，調(diào)查題目是：“抽屜里有兩種阻值不同的電阻各七只，假如讓人蒙住眼睛去拿，每次拿一只，問至少要拿幾次，才能保證取到一對(duì)阻值相同的電阻？”據(jù)調(diào)查60% 的人說，至少要拿8次.他怎么想的呢？――可能前七次拿出的都是一樣的第八次才拿出一個(gè)不一樣的來.其實(shí)這個(gè)問題很清楚.但出這樣的錯(cuò)誤是什么原因呢？關(guān)鍵就是“相同”和“不同”這兩個(gè)詞的問題.題目說是給了兩種阻值不同的電阻，這“不同”二字就牢牢地印在他的腦子里了.而實(shí)際題目問的是：拿兩只“相同”的電阻.這不是煩難的智力問題，所以答不對(duì)不是智力問題，是思維的問題.是由于從不同的角度提問題才造成的思維混亂.因?yàn)閺男睦韺W(xué)的角度講，問題是從“不同”的角度提出的，而解答卻要求從“相同”的角度作出回答，這樣就有一種暗示的心理傾向，使人感覺題目有一種暗示.這里的“不同”就是一種暗示.而暗示有積極的，也有消極的.這就是“暗示”這種心理現(xiàn)象在起作用.

3.4 習(xí)慣思維定勢(shì)的影響

所謂定勢(shì)，就是總是習(xí)慣從一個(gè)角度、一個(gè)側(cè)面來提問題和認(rèn)識(shí)問題.所謂變勢(shì)就是改變提問題的角度.思維定勢(shì)對(duì)我們考慮物理問題有時(shí)確實(shí)起消極作用，它對(duì)發(fā)散思維的培養(yǎng)是不利的.例如，有的學(xué)生提出這樣的問題：“蜂窩煤在五樓燃燒是不是比在一樓燃燒放出的熱量多？”學(xué)生認(rèn)為是多 因?yàn)槿税嵘先ヒ獙?duì)煤做功，轉(zhuǎn)化為煤的內(nèi)能，所以就得出上面的結(jié)論.這是什么問題呢？這是思維定勢(shì)的影子.腦子里就想功能原理，多做了功就能化為能.一提蜂窩煤就想熱能，不能干別的用，就是用來燒的.做功和能聯(lián)系起來，蜂窩煤和熱能聯(lián)系起來.所以做功就轉(zhuǎn)化為內(nèi)能了，內(nèi)能多了燃燒起來放出的熱量就多了.照這個(gè)說法，要把蜂窩煤搬到摩天大樓上去，那一塊頂好幾塊用.為什么這想法不對(duì)呢？那功是不是白做了呢？當(dāng)然不是.五樓的煤燃燒后生成的二氧化碳和煤灰收集起來勢(shì)能就比一樓的大.這是哪兒來的呢？就是做功的結(jié)果.這個(gè)例子說的就是一種思維定勢(shì)的影響.――把沒有必要聯(lián)系在一起的給聯(lián)系在一起了.改變了提問題的方式，思維情況就不同了.所以我們進(jìn)行物理教學(xué)除了要進(jìn)行要領(lǐng)規(guī)律教學(xué)外，思維障礙的排除也是我們教學(xué)應(yīng)當(dāng)考慮的問題.要想排除，就得抓住的思維規(guī)律和心理傾向.

3.5 不善于尋找替換方案，造成思維上的障礙

因?yàn)槲锢韺W(xué)上不少方面要借助于等效的方法.如力的合成，力的分解，電阻串聯(lián)、并聯(lián)這都是等效.實(shí)際并不存在那么一個(gè)合力，只是其效果與那幾個(gè)力的總效果相同，在這里學(xué)生容易出現(xiàn)的問題就是不習(xí)慣于轉(zhuǎn)換研究對(duì)象.物理學(xué)是很強(qiáng)調(diào)研究對(duì)象的.一定的物理過程，物理?xiàng)l件都是對(duì)一定的對(duì)象而言的，對(duì)象一變，研究系統(tǒng)也就變了，一切條件跟著全變了.所以這個(gè)對(duì)象是非常重要的.所以我們物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生首先確定研究對(duì)象.不管力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、原子物理，都要先把對(duì)象確定下來再展開物理思索，不要對(duì)象還沒明確，就開始想了.例如：“一個(gè)人打秋千，知道秋千繩長、人的質(zhì)量，擺動(dòng)情況，求秋千板受的壓力多大.”這個(gè)問題對(duì)象是誰？有的學(xué)生就把秋千板當(dāng)研究對(duì)象，進(jìn)行分析，得不出結(jié)果來.這得拿人當(dāng)研究對(duì)象.人的受力情況分析清楚了，求出了秋千板給人的支持力，那么秋千板受的壓力也就知道了.這就需要進(jìn)行一次對(duì)象變換.往往有的學(xué)生就是這樣，你問什么我就拿什么當(dāng)研究對(duì)象，對(duì)這種對(duì)象的轉(zhuǎn)換尋找不出一種替換的方案來就形成一種思維的障礙.

3.6 抓不住關(guān)鍵環(huán)節(jié)是物理思維障礙的一個(gè)重要原因

物理學(xué)解決問題的過程實(shí)際上總是從一個(gè)初始狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一步步的中間狀態(tài)，最后達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)，問題就解決了.初始狀態(tài)就是已知條件，目標(biāo)狀態(tài)就是所求問題.經(jīng)過什么樣的中間狀態(tài)才由初始狀態(tài)達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)呢？這中間狀態(tài)就成了問題的空間（包括時(shí)間，所以也叫時(shí)空）我們解決問題的習(xí)慣就是采取對(duì)問題時(shí)空進(jìn)行搜索的方法.而要搜索問題時(shí)空，最重要的是怎么抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié).一般有兩種方法，一種方法就是常規(guī)的辦法，一步一步地增加中間狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)的相似性，什么樣的中間狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)開始相似了，就抓那個(gè)中間狀態(tài).“相似”并不“等于”.再抓一個(gè)再相似，又出一個(gè)中間狀態(tài).這么抓下去，越復(fù)雜的問題經(jīng)過的中間相似狀態(tài)越多，最后達(dá)到目標(biāo)狀態(tài).這是常規(guī)的辦法――抓相似的中間狀態(tài).第二種方法背離目標(biāo)狀態(tài)的方法.先遠(yuǎn)離目標(biāo)狀態(tài)，就可以找到一個(gè)更相似于目標(biāo)狀態(tài)的那么一個(gè)中間狀態(tài).比如說研究一個(gè)平衡物體，求它的某一個(gè)物理量.我們就先分析不平衡的時(shí)候會(huì)怎么樣？不平衡的問題一解決，平衡問題的結(jié)果就出來了.

3.7 用數(shù)學(xué)概念代替物理概念造成的思維障礙

第6篇：生物力學(xué)的研究范文

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的探究能力呢？下面結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐談點(diǎn)體會(huì).

一、高中生物理實(shí)踐與探究能力的現(xiàn)狀

高中學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)科所必須具備的能力之———實(shí)驗(yàn)與探究能力.如果不引起足夠的重視，必將對(duì)物理探究性實(shí)驗(yàn)的開展和物理新課程的改革產(chǎn)生阻礙.學(xué)生探究能力欠缺的主要表現(xiàn)為：對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)的目的不明確，對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)得出的原理不理解，在做實(shí)驗(yàn)的過程中不能正確選擇實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)于實(shí)驗(yàn)之后得出的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和結(jié)論不能準(zhǔn)確地總結(jié)描述等.

教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也普遍感到困惑，學(xué)生若被動(dòng)看書、聽課，對(duì)抽象的定律理解不深刻、不到位、不透徹.在高考指揮棒的調(diào)控下，教師普遍存在重知識(shí)內(nèi)容的講授，不注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，影響學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的整體提升.

二、利用實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

1.要求學(xué)生課前了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

教師應(yīng)當(dāng)調(diào)動(dòng)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)，讓學(xué)生帶著疑問自主探索知識(shí)的奧秘，學(xué)生會(huì)時(shí)時(shí)刻刻感到有問題要解決，就會(huì)更加主動(dòng)、熱情地參與到實(shí)驗(yàn)中.

2.分小組討論學(xué)習(xí)

課堂實(shí)驗(yàn)情境的設(shè)置，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺和聽覺器官，不斷提高學(xué)生探究新知識(shí)、解決新問題、研究新方法的能力，讓學(xué)生帶著疑惑走進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)，縮短物理科學(xué)與學(xué)生的心靈距離.一般較簡單的訓(xùn)練題，學(xué)生可以獨(dú)立完成；綜合性的題目，可以通過小組討論交流解決.

3.實(shí)驗(yàn)后布置訓(xùn)練題目

訓(xùn)練題要結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)精心設(shè)計(jì)，整合課本、資料和網(wǎng)絡(luò)上的題目.要分層次設(shè)計(jì)，可設(shè)必做題、選做題，滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需要.訓(xùn)練題設(shè)計(jì)要圍繞教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)、易混點(diǎn)，題目質(zhì)要上，量要當(dāng)，當(dāng)堂完成.

4.要求學(xué)生總結(jié)反思

要求學(xué)生自我小結(jié)：本節(jié)課學(xué)會(huì)了哪些內(nèi)容，并反思自己從實(shí)驗(yàn)給出的條件得出結(jié)果.實(shí)驗(yàn)本身要對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有幫助，教師也可以提出一些問題讓學(xué)生思考.

三、設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的問題

1.設(shè)計(jì)符合學(xué)生興趣的研究主題和方案

在選擇探究性學(xué)習(xí)主題的時(shí)候，教師應(yīng)從學(xué)生的人生經(jīng)歷和主體經(jīng)驗(yàn)中挑選出與教學(xué)內(nèi)容相符合、相關(guān)聯(lián)的主題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究動(dòng)機(jī)，有助于學(xué)生消除學(xué)習(xí)過程中的恐懼心理，使其全身心投入到學(xué)習(xí)探索與創(chuàng)造之中.這樣學(xué)生反映熱烈，身臨其境地體驗(yàn)，對(duì)于本節(jié)物理知識(shí)印象深刻，還能夠體會(huì)到探究中的無限趣味.學(xué)生應(yīng)按照自己的興趣與愛好，合理地選擇實(shí)驗(yàn)方案.同時(shí)，教師巧妙地引領(lǐng)學(xué)生積極參與探究性實(shí)驗(yàn)，并精心設(shè)計(jì)編排一些趣味性的實(shí)驗(yàn)開展探究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)新，使他們體驗(yàn)到成功的快樂，激發(fā)學(xué)生參與探究的積極性和主動(dòng)性.

2.實(shí)驗(yàn)的總體安排應(yīng)有一定的梯度

探究問題的數(shù)量也應(yīng)考慮由少到多，使教師和學(xué)生都有一個(gè)逐步適應(yīng)的過程.探究學(xué)習(xí)是一種注重理解的學(xué)習(xí)方式，但肯定不是唯一的方式.事實(shí)上，靈活多樣的教學(xué)方法，有助于提高學(xué)習(xí)效率.教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的難度及學(xué)生的能力水平，進(jìn)行不同的指導(dǎo).課時(shí)由少到多，課時(shí)少是高中物理教學(xué)不可避免的問題，科學(xué)探究需要花費(fèi)大量時(shí)間，如果所有的實(shí)驗(yàn)都用探究方法，教學(xué)時(shí)間肯定不允許，也不符合教育的經(jīng)濟(jì)性原則.在具體實(shí)驗(yàn)的安排上，應(yīng)遵循從易到難的原則，逐步加大探究的力度.在學(xué)生對(duì)探究有了一定的認(rèn)識(shí)之后，就可以安排有關(guān)控制變量、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等難度較大的活動(dòng)，如開放性的探究，以發(fā)展學(xué)生的探究能力.

3.實(shí)驗(yàn)過程注重指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

新課程充分體現(xiàn)了學(xué)生是自我發(fā)展的主體，教師只起引導(dǎo)作用，但不是忽略教師，教學(xué)的本質(zhì)就是在教師指導(dǎo)下，還給學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時(shí)間.在組織探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)注重指導(dǎo)，不要給出過于具體的步驟和方法，要鼓勵(lì)學(xué)生采用不同的方法，提出不同的見解，以達(dá)到預(yù)期效果.在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)采用行之有效的方式，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究問題，靈活地設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，把抽象的、難懂的物理定理變得簡單、具體，從而提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量.

第7篇：生物力學(xué)的研究范文

關(guān)鍵詞：生物實(shí)驗(yàn)；生物教學(xué)；創(chuàng)新能力；培養(yǎng)策略

一、生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的必要性

1.為滿足社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的需求

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是符合時(shí)展的必然要求。隨著21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，國際競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，創(chuàng)新已成為一個(gè)民族和國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。因此，是否能夠培養(yǎng)出優(yōu)秀的創(chuàng)新人才，決定了一個(gè)國家的未來發(fā)展趨勢(shì)和綜合國力的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。就我國的國情而言，當(dāng)前我們正面臨著實(shí)現(xiàn)國家的現(xiàn)代化和應(yīng)對(duì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)的多重任務(wù)，這就要求我們的教育應(yīng)該為社會(huì)培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型人才，為實(shí)現(xiàn)民族的偉大復(fù)興提供更多的人才資源。生物教學(xué)作為一門創(chuàng)新性極強(qiáng)的自然科學(xué)，更是應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.信息技術(shù)的發(fā)展提供了有利條件

和傳統(tǒng)的課堂相比，現(xiàn)代化教育下的課堂大多引入了多媒體設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，輔助各學(xué)科教學(xué)工作的開展。這就為生物教學(xué)提供了更多便利，它能使教師在運(yùn)用多媒體技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)的前提下，更好地拓展教學(xué)空間，豐富教學(xué)內(nèi)容，通過圖文并茂、聲像同步的方式提高教學(xué)效果。同時(shí)，也能在更直觀的教學(xué)情境下啟發(fā)學(xué)生思考，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供良好的條件。

二、生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的策略

1.變演示實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

以往的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多以演示實(shí)驗(yàn)為主，一方面是考慮實(shí)驗(yàn)的安全性，另一方面也是考慮教學(xué)效果，讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為直觀有效。然而，這樣的演示實(shí)驗(yàn)卻完全忽視了學(xué)生能力的培養(yǎng)，對(duì)于學(xué)生思維的拓展和知識(shí)的鞏固也極為不利。但探究性實(shí)驗(yàn)則不同，它能為學(xué)生提供一個(gè)動(dòng)腦、動(dòng)手的良好平臺(tái)，不僅能夠真正體現(xiàn)學(xué)生在課堂上主體性地位，而且能夠激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

例如，在講解“綠色植物的呼吸作用”這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，教師可以將原本定為演示實(shí)驗(yàn)的“種子在呼吸作用中釋放CO2”的內(nèi)容，改為學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)。教師可以指導(dǎo)學(xué)生參照生物課本上的圖文資料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和具體操作。首先，教師可以指導(dǎo)學(xué)生驗(yàn)證“萌發(fā)的種子放入澄清的石灰水中是否會(huì)讓水變渾濁”。這是一個(gè)非常簡單的小實(shí)驗(yàn)，由于學(xué)生缺乏相關(guān)方面的知識(shí)，因此在探究這個(gè)問題時(shí)，都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較驚訝，這就起到了調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣的目的。然后，教師可以進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生：石灰水變渾濁的原因是由于種子在萌發(fā)后進(jìn)行了呼吸作用。那么，大家還可以用哪些方法獲得CO2氣體來使石灰水變渾濁呢？有的學(xué)生想到了人體會(huì)呼出CO2，從而想到用口吹氣的方法，結(jié)果石灰水真得變渾濁了。這樣不僅可以調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極參與生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性，而且能讓學(xué)生體驗(yàn)到知識(shí)的生成過程，加深生物學(xué)知識(shí)的理解。

2.引導(dǎo)學(xué)生自擬實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力

為培養(yǎng)學(xué)生在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的創(chuàng)新能力，教師應(yīng)該從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)開始，注重引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。畢竟學(xué)生在生物知識(shí)方面尚有欠缺，而且思維空間也存在著很大的局限性，無法設(shè)計(jì)出像教材內(nèi)容那樣完整嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)。因此，教師的啟發(fā)和引導(dǎo)在學(xué)生主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程中尤為重要。一方面，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生自己提出想要探索的問題，然后為他們提供必要的材料和儀器，讓學(xué)生自己尋找解決問題的思路，并且獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作。另一方面，教師應(yīng)該在學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)為他們把好關(guān)，以免實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題影響后面的整個(gè)操作。

例如，在學(xué)習(xí)“社會(huì)行為”這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，教材中涉及了螞蟻的通訊方式，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的生物知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的“螞蟻的通訊”實(shí)驗(yàn)。首先，讓學(xué)生進(jìn)行分組，以小組合作的學(xué)習(xí)方式來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。然后，讓學(xué)生進(jìn)行組員分工，一部分人對(duì)螞蟻的巢穴進(jìn)行觀察，另一部分人員則準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)道具，如放大鏡、鑷子、蔗糖等。接著，再由學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)操作，并做好相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)記錄。這種富有趣味性和挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)方式，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣具有較大幫助，而且能起到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的作用。

三、小結(jié)

生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，不但是對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行檢測(cè)，而且是出于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)、提高學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。除了上文中所提到的變演示實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)、引導(dǎo)學(xué)生自擬實(shí)驗(yàn)方案等途徑，教師還可以拓展學(xué)生的課外實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在日常生活中加強(qiáng)對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的思考，拓展個(gè)人的創(chuàng)新思維，提高解決實(shí)際問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

第8篇：生物力學(xué)的研究范文

【關(guān)鍵詞】新課程 生物創(chuàng)新能力 研究

【中圖分類號(hào)】G632 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2014）07-0140-03

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才的要求也越來越高。國家的綜合競(jìng)爭(zhēng)力絕大部分取決于創(chuàng)新能力的開發(fā)。而高素質(zhì)人才的培養(yǎng)在于對(duì)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，現(xiàn)今的教育教學(xué)所培養(yǎng)出來的學(xué)生已難以適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展?！秶抑虚L期教育發(fā)展與改革規(guī)劃綱要》（以下簡稱《綱要》）指出，教育的根本任務(wù)是培養(yǎng)人才，人才培養(yǎng)觀念的更新和培養(yǎng)模式的創(chuàng)新將成為規(guī)劃的亮點(diǎn)。同時(shí)，更要注重學(xué)生社會(huì)責(zé)任感、實(shí)踐能力和創(chuàng)造精神的培養(yǎng)。本文基于新課程視野下，關(guān)注現(xiàn)今中學(xué)生生物創(chuàng)新能力的培養(yǎng)現(xiàn)狀，并針對(duì)目前存在的問題提出相應(yīng)的解決策略。

一 新課程理念下生物創(chuàng)新能力的概述

1.創(chuàng)新能力的概念

從心理學(xué)角度來審視創(chuàng)新能力，它是指人們運(yùn)用已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)引申出某種新穎、獨(dú)特的方案，從而有效地解決實(shí)際問題的能力；從教育發(fā)展的角度審視創(chuàng)新能力，它是由知識(shí)技能、思維和人格構(gòu)成且相互作用的復(fù)雜能力。同時(shí)，這種能力具有從低到高的發(fā)展過程，新課程的實(shí)施有助于學(xué)生高水平創(chuàng)新能力的發(fā)展。

2.生物學(xué)科特點(diǎn)下的創(chuàng)新能力

生物是高中階段重要的科學(xué)課程。《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）的落實(shí)，更尊重學(xué)生多樣化的發(fā)展需求，更重視學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。考查生物課程的學(xué)科特點(diǎn)，主要包括：（1）生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。生物科學(xué)發(fā)展歷史上的每項(xiàng)重大突破與其實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展是密不可分的。因此，生物學(xué)科應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生最基本的能力有：觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維能力和科學(xué)探究能力。（2）生物是一門具有創(chuàng)新性、時(shí)代性、生命性的學(xué)科。21世紀(jì)生命科學(xué)的飛速發(fā)展，使得生物領(lǐng)域中的科學(xué)發(fā)展和科技熱點(diǎn)成為生物學(xué)科知識(shí)應(yīng)用的延伸與發(fā)展。生物高考中命題人員將知識(shí)與真實(shí)情境相結(jié)合，體現(xiàn)了生物學(xué)科的時(shí)代性。因此，生物學(xué)科應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生獲取、處理信息的能力，創(chuàng)新精神和動(dòng)手實(shí)踐能力。（3）生物具有其獨(dú)特的方法論和科學(xué)思想。生物歷史的發(fā)展蘊(yùn)含著理論思維，科學(xué)方法和科學(xué)品質(zhì)影響著人們的思想和方法，是人類寶貴的精神財(cái)富，為創(chuàng)新能力的構(gòu)建奠定了發(fā)展基礎(chǔ)。

3.中學(xué)生的生物創(chuàng)新能力概述

根據(jù)創(chuàng)新能力的概念，分析中學(xué)生的年齡特征，并結(jié)合生物課程的學(xué)科特點(diǎn)，中學(xué)生的生物創(chuàng)新能力可以概括為：中學(xué)生在生物學(xué)的探究創(chuàng)新活動(dòng)中，借助個(gè)性品質(zhì)的支撐，根據(jù)已有的生物學(xué)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，利用新穎獨(dú)特的方案解決生物學(xué)問題，并生發(fā)出有價(jià)值的思想、方法或成果的能力。而中學(xué)生的生物創(chuàng)新能力是根據(jù)自身的特色來發(fā)展的，其中包括獲取信息、搜集和處理信息以及發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力等。

綜上所述，就高中生物學(xué)習(xí)而言，學(xué)生的創(chuàng)新主要表現(xiàn)在學(xué)生利用自己的方法，對(duì)人類已有的生物學(xué)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)、概括和運(yùn)用。具體表現(xiàn)為：（1）在思考生物學(xué)問題時(shí)的靈活性和多樣性。（2）涉及需要解決的實(shí)際問題時(shí)，能夠善于提出問題、作出假設(shè)，并進(jìn)行驗(yàn)證。（3）打破自己原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，重新建構(gòu)新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。因此，結(jié)合生物新課程的特點(diǎn)，要求教師在生物教學(xué)目標(biāo)中進(jìn)一步靈活處理、拓寬思路，將新課程的理念貫徹到課堂教學(xué)中，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變。

二 以《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例》為例分析生物創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

1.教材分析

本節(jié)內(nèi)容包括細(xì)胞的吸水和失水、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸及其他實(shí)例等內(nèi)容。通過對(duì)問題探討中的物理滲透裝置的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠得出水分是從相對(duì)含量多的一側(cè)流向相對(duì)含量少的一側(cè)。并以滲透作用的原理以類比推理的教學(xué)模式來解釋細(xì)胞的吸水和失水。本節(jié)內(nèi)容涉及了植物細(xì)胞的吸水和失水的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)是一個(gè)“探究實(shí)驗(yàn)”，也是學(xué)生高中階段第一次接觸“探究實(shí)驗(yàn)”，因此進(jìn)行探究的基本方法和步驟等程序性知識(shí)需要讓學(xué)生能夠理解。實(shí)驗(yàn)本身很簡單，關(guān)鍵是要引導(dǎo)學(xué)生如何從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題，提出有價(jià)值的問題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)如何分析問題并作出假設(shè)，根據(jù)所做的假設(shè)來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，考慮實(shí)驗(yàn)操作的具體細(xì)節(jié)（材料、用具、試劑的選擇，操作步驟，結(jié)果預(yù)期，設(shè)計(jì)記錄表格等）等，因此該節(jié)課將創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為重點(diǎn)。

2.學(xué)情分析

本節(jié)內(nèi)容與學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)聯(lián)。例如做菜餡時(shí)加入一些鹽，蔬菜中的水分會(huì)大量浸出；萎蔫的蔬菜放在清水中會(huì)更加硬挺等，這些現(xiàn)象都會(huì)幫助學(xué)生理解本節(jié)課的內(nèi)容。初中生物中有大量的探究實(shí)驗(yàn)供學(xué)生學(xué)習(xí)，因此學(xué)生能夠較快地進(jìn)入探究實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，但由于學(xué)生在學(xué)習(xí)中習(xí)慣以解決問題為主，教師在教學(xué)過程中應(yīng)正確引導(dǎo)并鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)生活現(xiàn)象來提出問題。

第9篇：生物力學(xué)的研究范文

在現(xiàn)不同版本的生物教材中，均有數(shù)個(gè)探究實(shí)驗(yàn)。這些探究實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生理解和掌握探究方法，理解探究意義有很大的幫助。但我們認(rèn)為，探究性的學(xué)習(xí)應(yīng)該經(jīng)常地出現(xiàn)在生物教學(xué)中，尤其是在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。因?yàn)閷W(xué)生通過探究性的生物實(shí)驗(yàn)，不僅能獲得更多的生物知識(shí)，而且還能通過探究活動(dòng)真正感受到學(xué)習(xí)的樂趣。

一、轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)的模式

目前，在中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師在每次實(shí)驗(yàn)課上要花相當(dāng)長的時(shí)間講出教材中規(guī)定的該實(shí)驗(yàn)的目的、原理，要介紹儀器、實(shí)驗(yàn)步驟，甚至要先演示一遍，然后才讓學(xué)生照著老師所給的步驟動(dòng)幾下，實(shí)驗(yàn)就算完成了。這樣的實(shí)驗(yàn)從教學(xué)內(nèi)容到教學(xué)方式?jīng)]有給學(xué)生留出足夠的發(fā)展空間。這種重操作、重結(jié)論、輕思維的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，既呆板又無法使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用充分的體現(xiàn)，也不利于提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，更無從談到培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

例1.在講授《花的結(jié)構(gòu)》一節(jié)時(shí)，老師讓學(xué)生把自己帶的花拿出來觀察，同時(shí)，在屏幕上打出桃花的結(jié)構(gòu)圖。然后請(qǐng)同學(xué)到講臺(tái)上，向全班同學(xué)展示所帶花的結(jié)構(gòu)，同時(shí)，其他學(xué)生對(duì)照自己所帶花的結(jié)構(gòu)，若不同，則再上臺(tái)展示。然后，學(xué)生討論花的基本結(jié)構(gòu)應(yīng)該有哪些……

例2.師：“今天我們講解桃花的結(jié)構(gòu)?！边呎f邊用鑷子解剖桃花實(shí)物?！白钔饷媸腔ㄝ?，共有五片；里面一層是花瓣，也有五片，再往里面就是雄蕊，數(shù)量很多，中間的叫做雌蕊，只有一個(gè)……”

在生物學(xué)新課程中，改變了實(shí)驗(yàn)與講授知識(shí)的順序，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)，教師由結(jié)論式教學(xué)變?yōu)檫^程式教學(xué)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中先觀察，后獲得結(jié)論，這樣的學(xué)習(xí)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，通過探究能更好地激發(fā)學(xué)生積極思考。

例2這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程是我們以往司空見慣的做法。接著，如果有實(shí)驗(yàn)的話，便是學(xué)生驗(yàn)證花的結(jié)構(gòu)了。這樣，學(xué)生在做科學(xué)的實(shí)踐中才能養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，獲得科學(xué)的方法。而只有在探究性的實(shí)踐中，學(xué)生才能獲得這種全新的感受和收獲。

二、在驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)中加入探究性因素

例3.蘇科版《生物》七年級(jí)上冊(cè)有一節(jié)是《飲食與營養(yǎng)》。在這一節(jié)中，課本有一個(gè)實(shí)驗(yàn)：鑒定食物的主要成分。課本列出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料：饅頭、雞蛋清、花生、菜油、碘酒、燒杯、濾紙、載玻片、玻棒等。然后用圖片的方式將實(shí)驗(yàn)的過程演示出來。最后，以提示的方式將實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表達(dá)出來。其實(shí)，書本上的這個(gè)實(shí)驗(yàn)是個(gè)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，就是讓學(xué)生依樣畫葫蘆似的去做，也只不過讓學(xué)生僅僅知道這些事實(shí)罷了。在實(shí)際上課中，我是這樣處理的：實(shí)驗(yàn)材料除了書上提到的外，還加了米飯粒，松子，并且特意準(zhǔn)備了涼水和開水。另外，給每人準(zhǔn)備了一張實(shí)驗(yàn)記錄，記錄上的內(nèi)容很簡單，只有設(shè)想、方法、現(xiàn)象、結(jié)論四個(gè)項(xiàng)目，共三組，即每個(gè)學(xué)生可以做三個(gè)實(shí)驗(yàn)。在開始實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，我用投影機(jī)打出了提示：1.淀粉遇碘酒變藍(lán)色；2.蛋白質(zhì)遇高溫凝固成白色固態(tài)物質(zhì)；3.脂肪能在紙張上留下油斑。然后，我就叫學(xué)生打開課本，可以參照書本上的步驟去做。實(shí)驗(yàn)開始了，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的學(xué)生均按著書本上的步驟一一地做著。于是，我就提醒學(xué)生：有什么其他的設(shè)想，可以在這里試一下，不必局限于課本上的方法。學(xué)生在我提示后，又積極地試驗(yàn)起來。在隨后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果介紹中，有的同學(xué)這樣說：我設(shè)想松子里有淀粉，于是用碘酒滴到松子上，發(fā)現(xiàn)松子微微變藍(lán)了，說明松子有少量的淀粉。另一同學(xué)說：我設(shè)想米飯粒中有脂肪，于是我用米飯粒放到白紙上擠壓，結(jié)果沒有“油跡”產(chǎn)生，說明米飯粒內(nèi)沒有脂肪。還有同學(xué)說：我不小心將碘酒滴在白紙上，發(fā)現(xiàn)白紙變成藍(lán)色，因此，我認(rèn)為白紙中有淀粉的成分等等。由于是學(xué)生自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，因此，大家都希望將自己的想法與他人分享。熱鬧的場(chǎng)面使人感到學(xué)生的積極性被調(diào)動(dòng)起來，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣被激發(fā)了。

通過這樣的課堂教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生們“發(fā)明創(chuàng)造的欲望、標(biāo)新立異的作風(fēng)、刨根問底的風(fēng)氣、堅(jiān)持己見的信心，改正錯(cuò)誤的勇氣?！币_(dá)到這樣的要求，學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)必須體現(xiàn)主體性，給學(xué)生一個(gè)自由的空間，并創(chuàng)設(shè)一個(gè)探究的氛圍。上述例中，就是由于教師的刻意地引導(dǎo)，由常規(guī)實(shí)驗(yàn)變成了含較多探究成分的課。因此，平時(shí)我們尊重教材但不死守教材，對(duì)于應(yīng)用探究性學(xué)習(xí)，也并非等到書中出現(xiàn)探究二字后才采用。

三、在實(shí)驗(yàn)中相信學(xué)生的創(chuàng)新能力

例4.在人教版《生物》第二冊(cè)中，有這樣一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)：測(cè)定人體在不同狀態(tài)時(shí)的脈搏。它是分安靜狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)兩種情況下測(cè)脈搏數(shù)。該實(shí)驗(yàn)在教室內(nèi)完成，那運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何進(jìn)行？學(xué)生們自有方法，有的小組學(xué)生做俯臥撐，有的練習(xí)原地高抬腿，有的迅速起蹲，有的還背著一位同學(xué)進(jìn)行負(fù)重走……同學(xué)們練習(xí)得興高采烈。得出數(shù)據(jù)后，有的小組不僅完成了表格填寫，還繪制了柱形圖、曲線圖等。顯示了投入地學(xué)習(xí)后所迸發(fā)出的靈感。

在例4中，教師其實(shí)在課前并未想到有如此多的運(yùn)動(dòng)方式，只是提了個(gè)紀(jì)律要求：盡量在運(yùn)動(dòng)過程中不影響其他班級(jí)的上課秩序。然后，教師就將運(yùn)動(dòng)方式的設(shè)計(jì)方案交給了學(xué)生。實(shí)際也是看看學(xué)生能否按紀(jì)律要求完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)在不行，就將此實(shí)驗(yàn)放到課后自行完成。這實(shí)際上就是放棄這個(gè)實(shí)驗(yàn)了，但結(jié)果讓教師很高興。這給教師的啟示是：你只要點(diǎn)燃了學(xué)生興趣的火花，智慧就會(huì)自動(dòng)閃光。所以，該放手時(shí)須放手，放手就意味著學(xué)生的創(chuàng)新。

四、對(duì)學(xué)生探究能力的培養(yǎng)應(yīng)注意的幾個(gè)問題

1.教師自身應(yīng)有探究學(xué)習(xí)的理念。我們?cè)谄綍r(shí)教學(xué)過程中深切地體會(huì)到：有什么樣的教育理念，就有什么樣的教學(xué)模式、教學(xué)策略，最終產(chǎn)生什么樣的教學(xué)效果。如果教師有了探究學(xué)習(xí)的理念，那么，他就會(huì)有意識(shí)地將這種理念滲透到課堂中去，不論選用什么樣的教材，教師都會(huì)設(shè)計(jì)出或引導(dǎo)出以學(xué)生探究為主旨的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。

2.教師要注意引導(dǎo)學(xué)生的探究意識(shí)。實(shí)踐證明：在沒有被訓(xùn)練之前，學(xué)生的思維一般都局限于書本或教師所講授的范圍內(nèi)，正如例三中所述那樣，學(xué)生習(xí)慣于照本宣科，而學(xué)生的這種習(xí)慣正是我們長期教育的結(jié)果。因此，我們教師在平時(shí)的教學(xué)中就要有意識(shí)地去引導(dǎo)，激活學(xué)生的思維，讓他們多想一想，多說一說。面對(duì)學(xué)生的異想天開，我們教師應(yīng)抱有欣賞甚至驚喜的態(tài)度。因?yàn)檫@種異想天開正是學(xué)生想象力、創(chuàng)造力的體現(xiàn)，是學(xué)生智慧的火花。比如，在例三中，有學(xué)生提出碘酒滴在紙張上，居然令紙張變藍(lán)色，是否有淀粉存在。對(duì)于這個(gè)問題，若教師在課堂一時(shí)答不出，可以在課后再驗(yàn)證，再討論，甚至可以作為一個(gè)課題去研究。所以，在實(shí)際教學(xué)中，我們要注意保護(hù)學(xué)生的好奇心，鼓勵(lì)學(xué)生提問題，向現(xiàn)成的結(jié)論挑戰(zhàn)，向權(quán)威挑戰(zhàn)。真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性。