生物力學的研究精選(九篇)

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第1篇：生物力學的研究范文

關鍵詞 生物力學 步態(tài) 最新進展 應用領域

中圖分類號：R743 文獻標識碼：A

步行是人們在日常生活中最基本的運動方式，而步態(tài)是指人類步行的行為特征。步態(tài)生物力學研究是運用力學方法和技術，并基于人體機能解剖學和生理學的基本理論對人體行走功能狀態(tài)進行測量、分析、評價的應用研究。吳劍等（2002）在“步態(tài)生物力學研究進展”中對2002年之前的研究進展進行了論述，隨著科學技術的發(fā)展和三維步態(tài)分析儀器開發(fā)利用，國內(nèi)外對步態(tài)研究的進程也呈現(xiàn)出逐步加快的趨勢，但目前在眾多的研究成果中，還沒有對新時期步態(tài)生物力學的研究進展進行的研究，因此本文通過對步態(tài)生物力學的研究進行分析，旨在為促進步態(tài)生物力學的研究進程，為以后的研究奠定基礎。

1步態(tài)的一般生物力學研究進展

1.1步態(tài)周期

步態(tài)周期是指從一側足跟著地到該足跟再次著地所構成的周期。一個步態(tài)周期分為支撐相與擺動相2個相位。支撐相在整個步態(tài)周期中約占60%；擺動相約占40%。而跑動時支撐相約占整個步態(tài)周期的65%，擺動相約占35%。一條腿在一個完整的步態(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、腿伸直向外擺動、然后足跟著地，進入新的步態(tài)周期。前4個狀態(tài)是支撐相，后3個狀態(tài)是擺動相。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是指行走時一側足跟到對側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相關，與身高成正相關，另外跨步長與步頻也有相關關系。

1.3步頻與步速

步頻是指行走時每分鐘邁出的步數(shù)，步頻=60（s）/步長平均時間（s）。步速是指步行的平均速度（m/s）。對20-39歲、40-59歲、60-79歲三個年齡段的正常成人進行步態(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，雖然地面作用于人的腳底的靜摩擦力對人這一質(zhì)點組不做功，但這一靜摩擦力對人的質(zhì)心做功，正因為這個功使人的質(zhì)心動能增大，人才得以起步運行。另一方面，質(zhì)心動能的獲得，是以人體各質(zhì)點克服靜摩擦力相對于質(zhì)心做功為代價的。這一代價來源于人體各質(zhì)點間相互作用的非保守力的功。對于一個健康的成人，當其正常行走時，質(zhì)心起伏的幅度約為4.4cm。

1.5關節(jié)角度

人體下肢步態(tài)運動可以簡化為一個四剛體模型（包括軀干）。對于髖關節(jié)和膝關節(jié)，圍繞靜止站立位有曲屈和伸展兩個方向，定義伸展為角度負向，彎曲為角度正向；對于踝關節(jié)有背屈和跖屈兩個方向，定義背屈為角度負方向，跖屈為角度正方向。Grabiner等認為膝關節(jié)必須在支撐期完全伸直，在擺動期屈曲大約60是教謀匾跫？

2步態(tài)生物力學研究的應用

2.1功能檢測與評定

步態(tài)生物力學的研究對象為生物體的移動狀態(tài)，測量參數(shù)具有自主控制成分。步行的對稱性和圓滑性可以根據(jù)步態(tài)分析所得的參數(shù)（包括：運動學、步態(tài)時間―距離參數(shù)和動力學參數(shù)）進行推測，穩(wěn)定性和波動性可根據(jù)重心位移和力的作用點進行判斷，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行功能檢測與評定。

邱紀方等對20例痙攣型腦癱患兒及青年，連續(xù)進行了步態(tài)的評測（包括運動分析），其測量指標分別為：屈髖畸形（改良托馬斯試驗）、膝關節(jié)伸展、繩肌長度（角）、比目魚肌長度、腓腸肌長度等。其結果表明：所有指標均與CCC具有良好的一致性（0.67～0.96）；觀測者間一致性隨測量指標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Footscan USB2平板式足底壓測試系統(tǒng)對體質(zhì)量指數(shù)>28 kg/m2的肥胖學生進行動態(tài)足底壓力測試，以此探索肥胖人群足底壓力參數(shù)的分布規(guī)律。

周有禮等通過對的動力學分析，解決了孕婦完整人體檢測資料缺乏的困境，為發(fā)現(xiàn)妊娠婦女步態(tài)研究奠定了基礎，但是缺乏具體的評價指標。

王琳等采用橫向比較性研究設計法對中國青春期前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)和姿勢控制方面是否存在差別進行了研究，結果顯示：肥胖兒童在步態(tài)的穩(wěn)定性和姿勢控制上均不如正常兒童的穩(wěn)定。

2.2疾病的預防

第2篇：生物力學的研究范文

關鍵詞 運動生物力學 競技體育 現(xiàn)狀 趨勢

一、前言

運動生物力學以其多學科的交叉應用性的研究成果應用于指導體育運動實踐；特別是競技體育的科學訓練的需要，運動生物力學在測量技術上不斷取得新突破，在改進和完善動作技術，選擇和設計優(yōu)化的動作技術方案等的方面產(chǎn)生了積極的影響。運動生物力學在技術原理方面的研究為運動員的技術診斷和改進訓練方法的理論依據(jù)。此外，運動生物力學在運動創(chuàng)傷的防治、康復器械的改進，仿生機械等方面也有重要作用；同時也為運動員選材提供了依據(jù)。

二、運動生物力學在競技體育中的研究現(xiàn)狀

（一）競技體育中運動裝備、訓練器械、測試儀器的研究現(xiàn)狀

在競技體育中對運動裝備、訓練器械、測試儀器的研究是直接為提高運動成績服務的，這就對運動生物力學在競技體育中的科研提出了很高的要求。但就目前的運動生物力學測試儀器來說，測試儀器越來越多樣化、測試結果也越來越精確。而且，許多新的現(xiàn)代化的技術裝備也被應用到運動生物力學研究上，如運動器械等的研究如運動鞋、訓練器材等，近些年對運動器械、儀器設備的研發(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，將大大推動學科的發(fā)展，同時對經(jīng)濟的增長也有很大作用[1]。

（二）運動員選材方面的研究現(xiàn)狀

運動員選材已從單一方面研究深入到全面展示不同項目運動員身體形態(tài)、生理機能、運動力學生物力學等方面的綜合的研究，這些學科需要多種方法綜合運用，以達到理想的效果。對于競技體育選材的問題，要從多學科交叉研究才能完成。而運動生物力學的研究更加依賴高新技術運動生物力學的研究，而當前競技體育中相對缺乏高科技多學科的綜合，測試方法上的局限于現(xiàn)有方法的應用，且缺乏較高水平的運動生物力學在運動員選材方面研究；在選材內(nèi)容上偏重于以往的儀器測試，在選材項目上比較局限，展開的項目不多，也沒有進行深入研究。

（三）運動損傷及其康復的研究現(xiàn)狀

運動生物力學研究競技體育中運動訓練引起損傷機制，了解與認識其病因、探討預防、治療及康復措施一直是運動醫(yī)學與運動生物力學在競技體育研究中要解決的重點問題之一。在競技體育中用運動生物力學的方法研究運動損傷及康復的研究也越來越受到重視，而且與運動專項結合更加緊密。運動損傷相關研究包括對正常運動系統(tǒng)的研究，由于運動創(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，尤其是軟骨，此外對運動損傷相關研究還包括運動損傷及修復與重建后相關組織的生物力學研究，運動損傷及修復與重建后關節(jié)的整體生物力學特性研究也是研究重點[2]。

（四）技術動作的研究現(xiàn)狀

競技體育項目動作的技術分析研究是目前運動生物力學研究成果最多的，這些研究成果為運動成績的提高作了重大的貢獻。但是在技術動作的研究中也出現(xiàn)了一些問題，田徑、武術等項目研究得比較多，而技術穩(wěn)定性差，對抗性及靈活性強的項目研究的比較少，這也許是由于像田徑等穩(wěn)定性強的動作技術容易進行分析研究，而技術穩(wěn)定性弱的項目技術動作不易分析研究而造成的。運動生物力學在技術研究中目前最先要解決的是怎樣將生物力學的有關理論盡快地運用到體育實踐中解決技術訓練中存在的具體問題。

（五）人體運動模型研究及計算機模擬與仿真的模擬現(xiàn)狀

經(jīng)計算機實現(xiàn)對人體運動的模擬仿真，這類研究是目前處于人體運動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雜運動并用三維動畫方式完整地顯示，而且能對人體尚未實現(xiàn)的運動預測其可能性和技術要點[3]。這一方法將是今后運動生物力學研究的重要方面。這些方法在競技體育中能得以應用將會對我國競技體育的發(fā)展將會有著重大的意義。目前我國在這個方面研究的不是很多主要是應用于高難度，高危險性的技術的方面的項目，如：跳水項目，郝衛(wèi)平等建立了跳水運動的三維人體運動仿真與顯示平臺――數(shù)字化三維跳水專項運動仿真系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的建立可以對運動技術與連接方式進行精確的分析研究，有效的指導技術訓練。

（六）運動生物力學的理論研究與實驗測試結合的研究現(xiàn)狀

目前運動生物力學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動生物力學在競技體育中發(fā)展的瓶頸。測試報告復雜難懂：通過運動生物力學測試，我們提供給教練的測試報告大多數(shù)都是數(shù)字、曲線等比較抽象的材料，由于教練和運動員自身的生物力學知識水平受限，他們對科研人員提供的數(shù)據(jù)和材料難以理解，很難將科研成果吸收和消化、時間長就喪失了對科研的興趣，科研訓練實踐嚴重脫節(jié)[4]。

三、運動生物力學在競技體育中的發(fā)展趨勢

（一）運動裝備、訓練器械、測試儀器設備的研究日益引起重視

運動裝備、訓練器械、測試儀器設備是與競技體育的發(fā)展是密不可分的，當今競技體育的發(fā)展對裝備、器械、測試儀器提出了更高的要求。近年來運動生物力學與其它學科的指標進行交叉運用使測試儀器的功能、準確度等不斷的提高。器材與測試儀器出現(xiàn)專項化，測試和訓練的計算機化，專項技術的專用測試儀器以及運動員的服裝，器械的研究不斷的增強。隨著科學訓練的不斷普及化，技術測試儀器專項化等在競技體育研究中得到充分應用并不斷向科學化和合理化的方向發(fā)展。運動生物力學在設計、研究、改進體育儀器、運動裝備、訓練器械等歷來是研究的一個重要方面，運動生物力學在未來的競技體育科研中應以機械、電子、材料、計算機等的專家積極交流，在競技體育的儀器、器材設備、和設施的科研、開發(fā)和應用方面，發(fā)揮自己的作用。

（二）運動生物化學在運動員選材中將扮演更加重要的作用

運動生物力學中的許多測試儀器可用來收集、分析和評價運動員與器材運動的信息，高速攝影儀，測力臺、肌電圖、關節(jié)測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技體育研究中的重要研究工具，運動員選材在競技體育中是非常重要的，隨著科學訓練的普及化，有些儀器也被教練員及科研人員使用來進行運動員選材并且在選材過程中扮演中重要的作用

（三）運動損傷及康復的研究將更加的深入

預防運動損傷是運動員取得更好的成績有著重要的意義，并且在實踐研究中找出導致?lián)p傷的因素及提出預防措施，使運動損傷的風險降至最低，為運動員取得最佳成績打下了基礎。近年來我國在運動損傷及康復的研究也越來越受到重視且與運動專項結合不斷加強。預防運動損傷與康復的研究要多方法、多學科結合的研究，所以加強多學科的交叉對預防運動員傷病與康復的研究是運動生物力學研究的發(fā)展趨勢。

（四）技術動作的分析研究增多

競技體育動作技術研究是運動生物力學主要研究的領域之一。用運動生物力學原理優(yōu)化的訓練方法與技術動作應用在競技體育中，可以有效延長運動壽命還可以預防運動的損傷，為運動員取得理想的成績奠定了基礎。目前研究技術動作最多的項目有田徑、武術等技術穩(wěn)定性的項目，而集體項目、對抗性項目等項目研究的較少。而今后競技體育的動作技術研究的發(fā)展趨勢主要有：從幾個運動項目的研究向眾多運動項目的研究擴展；從單人項目向集體項目向?qū)剐皂椖堪l(fā)展；從單純技術研究向戰(zhàn)術研究發(fā)展；從單項指標的測試研究向多項指標的綜合測試；從單一的運動學指標測試研究向運動學、動力學、生物學多項指標的綜合測試研究發(fā)展；從單學科研究向多學科綜合研究發(fā)展；從單一的運動生物力學研究向生物力學、運動生理生化、運動心理等多學科的綜合測試研究方向邁進[5]。

（五）人體運動模型研究及計算機模擬與仿真

計算機實現(xiàn)對人體運動模型的研究是目前處于人體運動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動并用三維動畫方式完整地顯示出來，而且還能對人體尚未實現(xiàn)的運動預測其可能性和技術要點，這個方法是運動生物力學今后研究的重要領域之一。但是隨著電子計算機在運動生物力學研究中的普遍利用，運動生物力學研究中很多困難已逐步得到解決，因此，建立各種運動模型進行模擬試驗是運動生物力學研究方法的又一發(fā)展趨勢。在建立人體運動模型的基礎上，對運動過程進行模擬與仿真是目前也是目前運動生物力學探索的難點及運動生物力學尖端研究課題。國家體育總局科研所郝衛(wèi)亞等[6]研究并實現(xiàn)了一個適合于跳水運動的三維人體運動仿真與顯示平臺――數(shù)字化三維跳水專項運動仿真系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，可以對競技體育動作技術進行生物力學的分析且利用三維動畫對運動員的動作技術進行模擬仿真，進而促進科學化訓練。

（六）運動生物力學的基礎理論研究與訓練實驗的結合不斷加強

運動生物力學的研究旨在更好的進行科學訓練，目前最先要解決的是怎樣將生物力學的有關理論和測試方法等研究盡快地運用到競技體育實踐中解決運動訓練的具體問題，為此根據(jù)目前訓練的需要應將研究的報告簡單化、形象化、實用化，以提高運動訓練的實效性，幫助運動員提高運動成績。

四、小結

（一）對運動技術研究在今后運動生物力學在競技體育研究中仍然是研究的重點，競技體育動作技術研究是今后運動生物力學研究的重要領域之一。

（二）運動裝備、訓練器械、測試儀器設備的研制增多，且運用高新技術研制生物力學的測試儀器是運動生物力學研究者不斷研究的內(nèi)容。

（三）運動生物力學在運動員的選才過程中將扮演中重要的作用，隨著科學訓練的普及化，運動生物力學中的許多測試儀器經(jīng)常應用于運動員的選材。

（四）運動損傷與康復的研究將更加得到重視，應廣泛結合其它學科的交叉研究共同解決運動生物力學在競技體育研究中的有關問題，而且與運動專項結合更加緊密的研究以期來減少在訓練中的運動損傷。

（五）加強多學科的合作，研究與訓練實踐的更好結合，促進運動生物力學的科研更好地為訓練服務，以提高運動訓練的實效性，促進運動員成績的提高。

（六）人體運動模型及計算機模擬仿真等高新技術使運動生物力學的研究手段得到大幅度提高，適時運用高新技術來研制測試儀器是運動生物力學研究的一個重要課題。

參考文獻：

[1]路慧娟.我國近十年運動生物力學的研究進展及發(fā)展趨勢[J].科技創(chuàng)新導報.2010.2.2.

[2]劉平.生物力學在運動醫(yī)學領域應用現(xiàn)狀和展望[J].醫(yī)用生物力學.2008.2(23):99.

[3]華立君.運動生物力學的研究現(xiàn)狀與展望[J].牡丹江師范學院學報.2006.4:41-42.

[4]華立君.運動生物力學的研究現(xiàn)狀與展望[J].牡丹江師范學院學報.2006.4:41-42.

第3篇：生物力學的研究范文

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

[中圖分類號] R318.08 [文獻標識碼] A [文章編號]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徹底去除細胞成分、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，較好地保留細胞黏附所需的三維微環(huán)境，進而更好地避免在瓣膜置換術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/和去垢劑脫細胞豬心臟瓣膜仍存在血栓形成、力學和免疫反應等方面的問題。因此本研究通過建立傳統(tǒng)的曲拉通法脫細胞模型、應用丹參酚酸B后處理的方法，比較兩組瓣膜形態(tài)學及生物力學性能的差別，探討其在組織工程心臟瓣膜（TEHV）的應用前景。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

豬心購自太原屠宰場，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回實驗室，在處死1h內(nèi)取主動脈瓣膜。

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），拉力試驗機（Instron Company，SE08-292，USA）。

1.3 實驗分組及試驗方法

按隨機數(shù)字法，將120片瓣葉隨機分為三組：曲拉通組、曲拉通-丹參酚酸B組和正常組（新鮮豬主動脈瓣葉）。每組40片，曲拉通-丹參酚酸B作為實驗組，曲拉通和正常組作為對照。

①曲拉通（Triton-x100，Tx）組[3]：消毒處理好的瓣葉，PBS液反復沖洗后置入含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

1.4.1 光學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，光學顯微鏡下觀察。分別觀察脫細胞程度、兩組對膠原纖維的影響。兩組各取5片瓣葉，用3%戊二醛預固定，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，分別應用 HD-10型厚度儀測量瓣膜組織厚度。

1.4.3 生物力學特性 用拉力試驗機（Instron Company，SE08-292，USA）將瓣葉沿瓣膜長軸進行拉伸實驗，標距為20mm，以10 mm/ min速度牽拉瓣葉至斷裂，計算拉伸強度、最大變形量、斷裂伸長比。

1.5 統(tǒng)計學處理

所有數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差（χ±s）表示，應用SPSS16.0統(tǒng)計軟件。組間差異性判斷應用單因素方差分析，兩兩比較采用t檢驗，P ＜ 0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 標本觀察結果

新鮮組瓣葉呈淡紅色，基本保持正常形態(tài)結構。經(jīng)曲拉通脫細胞處理后瓣葉呈白色半透明，實驗組經(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 光鏡觀察結果

HE染色顯示，正常組可見大量間質(zhì)細胞和藍染的內(nèi)皮細胞核，瓣膜結構緊密，Tx組和Tx-sal組脫細胞較完全，內(nèi)皮細胞無殘留，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組膠原纖維結構改變明顯，纖維走向模糊，排列松散，波浪狀結構消失；Tx-sal組膠原纖維三維網(wǎng)狀結構完整存在，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 電鏡觀察結果

掃描電鏡顯示兩組去細胞瓣膜內(nèi)皮細胞、間質(zhì)細胞清除徹底，無殘留。Tx組可見瓣膜支架結構明顯改變，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)狀結構規(guī)則、清晰，超微結構改變不明顯。

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)計學意義（P＞0.05 ）。

2.5 生物力學性能測定

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

表1 各組生物力學性能測定結果（χ±s， n=10）

組別 抗拉強度（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后諸多的并發(fā)癥，已成為目前瓣膜領域研究的熱點[4，5]。理想的去細胞方法要求完全去除瓣膜細胞，降低免疫原性，又能保留天然瓣膜的膠原纖維、彈力纖維等細胞外基質(zhì)成分，保持足夠的機械強度以滿足心臟瓣膜的功能需求[6，7]。Bodnar[8]用Triton-x100和脫氧膽酸鈉去細胞法處理瓣膜較為理想，細胞去除徹底，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]，機械應力變化是直接引起異種生物瓣膜腐敗的重要因素之一，且承受應力大的部位也最容易發(fā)生鈣化，長期的機械應力不僅導致瓣膜膠原纖維機械性損毀，還可使瓣膜變形產(chǎn)生間隙，大量的離子和血漿進入組織間隙聚集引起血栓發(fā)生，導致瓣膜衰敗。因此，研究如何提高支架機械性能、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)皮細胞間黏附因子（ICAM-1）的表達，減少白細胞浸潤；還可避免細胞內(nèi)的鈣超載，降低鈣化[10]。本研究結果顯示，經(jīng)丹參酚酸B改性處理脫細胞豬心臟瓣膜的彈性纖維、膠原纖維等細胞外基質(zhì)的三維網(wǎng)狀結構明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的曲拉通法，此外，拉力力學檢測結果表明，實驗組脫細胞豬心臟瓣膜抗拉強度、最大變形量、斷裂伸長比明顯高于對照組，顯示了優(yōu)良機械性能，提高瓣膜抗疲勞性，有助于延長置換術后瓣膜的使用壽命。

綜上所述，經(jīng)丹參酚酸B后處理的心臟瓣膜內(nèi)皮細胞去除徹底，膠原纖維保存完整，機械性能較為穩(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用前景。

[參考文獻]

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第4篇：生物力學的研究范文

【摘要】 目的 通過應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研究，探討老年性股骨粗隆間骨折ALHP的生物力學性能和臨床應用。方法 8具國人新鮮股骨標本進行ALHP和動力髖螺釘（DHS）固定后的生物力學對比測試。結果 兩者載荷應變、載荷位移、強度和剛度、扭轉力學性能、極限載能等統(tǒng)計學顯示有顯著性差異（P＜0.05）。結論 生物力學實驗結果證明ALHP在抗張、抗壓、抗彎、抗剪切方面明顯優(yōu)于DHS。ALHP設計合理，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。

【關鍵詞】 股骨骨折；股骨粗??；內(nèi)固定；生物力學；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。其保守治療需長期臥床，容易導致墜積性肺炎、泌尿系統(tǒng)感染及褥瘡等嚴重并發(fā)癥。國外文獻報道老年股骨粗隆間骨折患者保守治療的死亡率高達50%［1］，也有報告老年股骨粗隆間骨折非手術治療組的死亡率要比手術治療組高4.5倍［2］，而采用手術切開復位器械固定，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。為了進一步論證本器械在治療股骨粗隆不穩(wěn)定骨折的優(yōu)點，本文通過生物力學實驗論證動力髖螺釘（DHS）和ALHP的生物力學性能，為臨床提供科學的基礎理論依據(jù)。

材料與方法

1 一般資料

采集老年骨質(zhì)疏松標本8具，男性5例，女性3例；平均年齡70歲，體重68kg。標本先行剝離軟組織，經(jīng)X射線證實無病理缺陷、畸形、骨折或腫瘤病患者。標本封裝儲存于-40℃冰柜內(nèi)保存。實驗時逐級解凍。

2 標本的實驗力學模型制作

所有標本用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)疏松標本，仿Evans股骨粗隆間骨折類型人工形成Ⅳ型骨折。將標本隨機分為實驗組（ALHP）和對照組（DHS）。模擬單足站立負重，考慮外展肌參與作用，在股骨頭部及股骨干部布置應變片6枚（見圖1）。

圖1 股骨粗隆間骨折Evans分型及內(nèi)固定

生物力學實驗模型圖標本在WE5生物力學實驗機上加載，載荷級別分別為0、600、1200、1800N，加載速度為1.4mm/min。測量股骨粗隆部位及股骨干上應力分布及頭部移位情況，以比較不同器械固定的生物力學性能。所有的標本模型、結構、材料力學性能、加載及手術創(chuàng)傷和固定方法盡量保持一致，以提高測量精度，并事先對股骨頭的機械力學性能進行測量。

3 ALHP結構

在深入研究股骨近端解剖、復雜受力特征和治療股骨粗隆間骨折各種內(nèi)固定物優(yōu)缺點的基礎上，筆者設計了ALHP（見圖2）。其結構包括：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，粗隆鉤設有2個，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退出。拉力螺釘為3枚空心螺釘，遠端設置外螺紋，具有自攻功能。組合螺釘孔設有3～5個。本內(nèi)固定系統(tǒng)特點為3根拉力螺釘固定于股骨頭頸，把持力強，具有明顯的分散應力的作用，防止螺釘應力集中對股骨頭頸的切割。兩個股骨粗隆鉤固定股骨大粗隆粉碎性骨塊，復位理想，固定堅強。股骨外側鋼板具有張力帶作用，有效對抗剪切和旋轉應力。各部分鎖定裝置維系整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止骨折移位導致髖內(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

應用統(tǒng)計軟件SPSS 10.0進行統(tǒng)計學最小二乘法處理、t檢驗和方差分析，設顯著性水平為P＜0.05。

結 果

1 載荷應變變化

股骨上的正常組（N）、ALHP固定組和DHS固定組載荷應變變化經(jīng)生物力學測量（見表1）結果表明：（1）股骨張力側（OS）ALHP系統(tǒng)固定比DHS系統(tǒng)平均應變小12%，統(tǒng)計顯示具有顯著性差異（P＜0.05）；（2）在股骨壓力側（IS）平均應變兩者比較同樣小11%，統(tǒng)計顯示具有顯著性差異（P＜0.05）；（3）股骨上壓力側的應變明顯比張力側大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，測量結果見表2。

結果表明：（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度和剛度

股骨粗隆間骨折固定后的強度和剛度變化結果見表3。強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應力強度，ALHP系統(tǒng)比DHS高14%，內(nèi)側強度高13%，統(tǒng)計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)計顯示具有顯著性差異（P＜0.05）。

4 剪斷（cutout）試驗結果

股骨粗隆間骨折固定最大的危險是在髖關節(jié)剪切應力作用下往往會產(chǎn)生剪斷的危險，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)所有樣本在髖關節(jié)力500N時的剪斷試驗結果（見表4）表明：（1）ALHP剪切應力、粗隆間界面剪切力高于DHS的15%，統(tǒng)計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 抗扭強度試驗結果

股骨由于前傾角的存在，會產(chǎn)生髖內(nèi)翻、旋轉松動和移位，根據(jù)所有標本的試驗結果得到粗隆間骨折內(nèi)固定的扭矩-扭角關系（見表5）。結果表明：（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，相應扭角為4.10°，統(tǒng)計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應變變化關系表2 股骨粗隆間骨折兩種不同內(nèi)固定載荷位移、轉角變化關系表3 股骨粗隆間骨折兩種不同內(nèi)固定的強度 和剛度(P=1200N) 表4 股骨粗隆間骨折固定剪斷(cutout)試驗結果（髖關節(jié)力P=500N時，±s）

6 極限力學性能試驗

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

結果表明：（1）股骨粗隆間不穩(wěn)定性骨折，若以最嚴重的一種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，相對應DHS內(nèi)固定的極限承載能力1768N，相應位移為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)定性骨折分別試驗結果為：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扭角關系

討 論

股骨粗隆間骨折尤其是老年人不穩(wěn)定骨折手術后常常會出現(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后并發(fā)癥高達30%～40%，角鋼板釘也有不少并發(fā)癥，髖內(nèi)翻、松動移位時有發(fā)生［4］。國內(nèi)常常將DHS動力髖螺釘視作為金標準，DHS通過股骨頸的拉力螺釘固定骨折近端，另一端為板狀結構固定骨折遠端，具有靜力加壓與動力加壓的雙重功效，能保持良好的股骨頸干角，結構牢固，抗彎能力強，治療穩(wěn)定性粗隆間骨折成功率達95%，因此臨床上較為常用。但是對于粉碎性不穩(wěn)定股骨粗隆間骨折，由于股骨頸后內(nèi)側皮質(zhì)缺損，應力難以通過股骨距傳導，內(nèi)置物上應力增大，螺釘切割股骨頭易導致鋼板疲勞斷裂、骨折不愈合或畸形愈合等并發(fā)癥的發(fā)生，尤其是DHS有難以抗旋轉的結構弱點，對骨折累及大粗隆、嚴重粉碎性粗隆下骨折，骨折線位于DHS進釘處時則更不適用。Simpson等［5］通過回顧性研究證實DHS的并發(fā)癥為15%，尤其對于骨質(zhì)疏松Evans IV型骨折的老年患者失敗率更高。對此也有人采用改良型的雙釘DHS，但有手術復雜，難度大，在同一股骨頭頸內(nèi)難以固定的缺點。

為此，我們設計了ALHP，有效地克服了上述DHS的不足，發(fā)揮整體結構的力學優(yōu)勢，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構，加上鎖定系統(tǒng)，堅強有力地構成了三維立體內(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，恢復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，相當于DHS動力髖優(yōu)點，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，同時兩鉤合抱股骨大粗隆能提高抗彎能力達7～8倍之多，所以在這個意義上ALHP形成了立體錨固結構，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、釘共同承重使整個內(nèi)固定系統(tǒng)達到了最優(yōu)的重建力學體系。載荷應變和載荷位移變化實驗證明ALHP內(nèi)固定應力、應變分布均勻合理，而且固定牢固，對抗張應力、抗剪切、防止旋轉的能力較強，并接近正常組，具有明顯的優(yōu)勢，有效防止了股骨頭旋轉位移和髖內(nèi)翻。加上我們設計了壓定螺釘，有效地防止了退釘、松動、滑移的弊端。而在釘板的近端增加了兩個錨鉤，將不穩(wěn)定骨折碎片牢牢合抱，發(fā)揮了整體力學優(yōu)勢，完整地重建了承重力學體系。股骨粗隆間骨折固定的強度和剛度以及抗扭強度試驗證明ALHP維持股骨粗隆間骨折內(nèi)固定的穩(wěn)定性是有保證的，抗扭強度接近于正常組，明顯高于DHS內(nèi)固定系統(tǒng)。由于整體結構堅強、牢固，尤其防止股骨粗隆間骨折剪力cut－out的破壞，發(fā)揮了積極的對抗作用，剪斷（cutout）試驗結果說明ALHP抗剪能力強于對照組，有明顯優(yōu)勢。極限力學性能試驗證明使用ALHP內(nèi)固定系統(tǒng)整體力學性能有較大的提高，充分證明使用本內(nèi)固定系統(tǒng)具有整體力學性能優(yōu)勢，對股骨粗隆間骨折穩(wěn)定性具有很好的支撐作用。ALHP立體固定結構有效地防止了髖內(nèi)翻和旋轉畸形并發(fā)癥的發(fā)生。

ALHP上述一系列的整體結構經(jīng)生物力學實驗證實優(yōu)于DHS，符合“AO”堅強固定原則，保障了老年性股骨粗隆間骨折術后的穩(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，具有廣闊的臨床應用前景。

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第5篇：生物力學的研究范文

1 學生學習物理的興趣特點

中學生學習物理的興趣狀況大體上有四種情況.第一種情況是有些學生對物理只有直覺興趣.表現(xiàn)是：這部分學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、生動的、不平常的物理現(xiàn)象和物理實驗，但并沒有產(chǎn)生探索這些物理現(xiàn)象的原因，不關心為什么，只是希望看.一般來講，初二學生的水平常常是這樣.這個階段叫有趣階段.第二種情況是有操作性的興趣.這種興趣的特點是：總是要求通過自己的活動對自然現(xiàn)象和實驗現(xiàn)象施加影響.他的興趣點在于直接操作，而忽視對現(xiàn)象本質(zhì)的認識，一旦他把這個現(xiàn)象重復出來了他就滿足了.這是一部分人對物理的興趣表現(xiàn).一般來看初中學生處于這種水平的較多，有的高中學生也是這個水平.這個階段我們給它取個名字叫樂趣階段.第三種情況是具有因果認識的興趣.表現(xiàn)：不僅要求了解怎么改變現(xiàn)象而且對于現(xiàn)象發(fā)生的原因更有興趣，很想了解它的物理實質(zhì)，老問“為什么？”多數(shù)高中學生學習物理大致是這個階段，叫致趣階段.第四種情況是有概括認識的興趣.這種興趣的再現(xiàn)是：他們要求運用因果聯(lián)系來掌握整個物理學的一般規(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.比如，老師給他講了一個物理現(xiàn)象，并做了解釋，他會問：“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，他會想：這只限于平面嗎？斜面行不行？……總想得到一個普遍的規(guī)律.他們很喜歡分析綜合.學習物理比較好的一部分學生開始有這種興趣.他們在做題的題，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.這個階段也叫致趣階段，只不過是高一級的致趣階段.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，興趣狀況都是從對物理現(xiàn)象本身的認識開始，轉向?qū)λ膬?nèi)部規(guī)律的認識這樣一個過程.所以引起興趣不能停在一個水平，一種模式上，必須隨著學生的興趣的轉移而改變教學方法和教學過程，否則就達不到目的.

2 學生學習物理的思維特點

2.1 學生學物理有這么一種傾向――很容易憑“想當然”去看問題

我們物理教學需要引導學生思考、判斷，就是要嚴格的以概念和邏輯關系作依據(jù)這是物理教學的要求.可是學生剛一學物理時不習慣于這套辦法，他習慣于“想當然”.因為學生不是從學物理那天才開始接觸物理的，在學習物理之前已經(jīng)接觸到了大量的物理現(xiàn)象.他對物理現(xiàn)象的認識不可能從本質(zhì)去認識的.他是根據(jù)生活中的感受去作判斷.如“物體受力就運動.不受力不動” .而我們物理學的要求 則是先建立力的概念，再根據(jù)要領作判斷、分析.我們的任務是要把學生的認識納入到學習物理的軌道上來，這就需要訓練和引導.所以經(jīng)過訓練，養(yǎng)成正確的分析問題的習慣是很重要的，形成這樣的習慣了，物理學就好學了.

2.2 學生學物理時往往表現(xiàn)出強烈的思維獨立性和批判性

因為物理學科是一種思維學科，沒有思維物理學就沒法展開，不是背一些定義就行的，得形成一個概念環(huán).建立概念的目的不是背出來就完了，是要運用概念形成一個新的東西，再推理形成新的，一環(huán)一環(huán)地向前發(fā)展，這是物理學的特點.所以思維在物理學中占有突出的作用.因此，思維就必然帶有獨立性.特別是物理現(xiàn)象和物理規(guī)律不一致的時候，這時的思維的獨立性和批判性表現(xiàn)得尤為突出.一個學得好的學生都要經(jīng)過這么一個過程.經(jīng)過思維的獨立性、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.如拿這樣一個問題問學生：“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)學生都認為木質(zhì)的溫度低，鐵質(zhì)的溫度高.為什么呢？因為鐵的湯手，木質(zhì)的不湯手.這個觀念很牢固，你說溫度一樣高，他很不容易接受.這樣的例子很多，這種“獨立性”和“批判性”是很強的，在這個問題上解決了，在另一個問題上又會顯露出來.這是學生思維的一種特點.

3 學生學習物理的思維障礙和它形成的原因

物理難學是一種世界性的現(xiàn)象，這是由這個學科的特點決定的.究其根本還是在思維過程中某個環(huán)節(jié)出了障礙了，學不下去了.因此，從心理傾向和思維規(guī)律來著手研究這個問題，可能會得到一些結果.這樣做對于提高物理教學的質(zhì)量，進行物理教學改革提供依據(jù).

3.1 先入為主，錯誤的生活經(jīng)驗在起作用，造成思維障礙

學生在學物理以前已經(jīng)接觸到了大量的物理現(xiàn)象.我們在物理教學中既要借助這些現(xiàn)象，又要克服錯誤的現(xiàn)象，這是我們的雙重任務.學生對物理教學之前的那些都是先入為主的，是缺乏引導的，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，是有利于要領建立的.但很多要領是不反映物理本質(zhì)的，妨礙了正確要領的建立，這些就造成了思維障礙.比如我問學生這樣一個問題：“人站在前進的火車上，跳起來后能不能落在原地？”學生回答：“如果跳得不高，基本上能落在原地，跳高了就不成了.”有這種想法的學生不是一兩個.因為他沒有做過這個實驗.你要建議他做做這個實驗，他會覺得可笑.你問他：“那么請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，他才會想到，自己的想法是不對的.所以，對于學生腦子里的這類錯誤概念，當你把它極端化了的時候，學生才開始認識到了，不極端化他認識不到.再比如跟高中學生談這么一個問題：“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.相當多的學生這么認為.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.牛頓定律學過了，還有這種問題.因為生活經(jīng)驗就是這樣，就是控閘車停嘛，生活里很難分內(nèi)力、外力，誰是研究對象，力是誰給誰的.生活里不做這樣的分析，只考慮客觀結果.物理學就不行，首先應確定研究對象，不確定對象就沒法研究，一旦對象確定了，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.所以對于前面這類錯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)一的時候，他還相信現(xiàn)象.這時我們的作法是即要重視實驗，又要重視概念規(guī)律要點的掌握和正確的推理方法，要經(jīng)過長時期訓練才能解決的，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

在學生處理物理問題的時候，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生容易考慮到，隱蔽起作用的因素，學生不容易考慮到.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作用.比如，前年有一個國外代表團來到北京某重點中學去參觀.他們總的評價認為中國中學生物理水平是相當高的，他們說，他們要到了一些練習 .這上面的題在美國除了理科重點學校的學生之外，一般學生做不來.但是他們也提出一個問題很值得咱們深思，他說他曾在一所重點中學跟一些學生談話，談完了隨便給學生出幾道題，請他們做.請了五個學生，沒有一個做出來.問他什么題，他說了三個題：一個熱量題，一個電路題，一個波的題.這幾個題并不難.但這題的風格和中國的不一樣.如：一個通過用電器，電阻多大電阻絲多長，通電時間多少，發(fā)多少熱量，溫度升高多少……一個題有九到十個數(shù)據(jù).其實這個題用四個數(shù)據(jù)就能算出來，八、九個數(shù)據(jù)擺在那兒.可咱們的學生不敢這么做，總覺得這些數(shù)據(jù)都應該上才行呢.對于我們的中學生的這種現(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 他們舉了一個例子說：我讓你修理一個東西，需要一把鉗子，一個改錐，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做了呢？這就給我們提出一個問題，這就是一些隱蔽因素起干擾作用，學生才不會了.所以作為思維訓練，命題也可以改變一下角度，不一定要幾個條件給幾個.

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不一樣的來.其實這個問題很清楚.但出這樣的錯誤是什么原因呢？關鍵就是“相同”和“不同”這兩個詞的問題.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.因為從心理學的角度講，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 習慣思維定勢的影響

所謂定勢，就是總是習慣從一個角度、一個側面來提問題和認識問題.所謂變勢就是改變提問題的角度.思維定勢對我們考慮物理問題有時確實起消極作用，它對發(fā)散思維的培養(yǎng)是不利的.例如，有的學生提出這樣的問題：“蜂窩煤在五樓燃燒是不是比在一樓燃燒放出的熱量多？”學生認為是多 因為人搬上去要對煤做功，轉化為煤的內(nèi)能，所以就得出上面的結論.這是什么問題呢？這是思維定勢的影子.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.為什么這想法不對呢？那功是不是白做了呢？當然不是.五樓的煤燃燒后生成的二氧化碳和煤灰收集起來勢能就比一樓的大.這是哪兒來的呢？就是做功的結果.這個例子說的就是一種思維定勢的影響.――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.所以我們進行物理教學除了要進行要領規(guī)律教學外，思維障礙的排除也是我們教學應當考慮的問題.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

因為物理學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.實際并不存在那么一個合力，只是其效果與那幾個力的總效果相同，在這里學生容易出現(xiàn)的問題就是不習慣于轉換研究對象.物理學是很強調(diào)研究對象的.一定的物理過程，物理條件都是對一定的對象而言的，對象一變，研究系統(tǒng)也就變了，一切條件跟著全變了.所以這個對象是非常重要的.所以我們物理教學應當培養(yǎng)學生首先確定研究對象.不管力學、熱學、電學、光學、原子物理，都要先把對象確定下來再展開物理思索，不要對象還沒明確，就開始想了.例如：“一個人打秋千，知道秋千繩長、人的質(zhì)量，擺動情況，求秋千板受的壓力多大.”這個問題對象是誰？有的學生就把秋千板當研究對象，進行分析，得不出結果來.這得拿人當研究對象.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.這就需要進行一次對象變換.往往有的學生就是這樣，你問什么我就拿什么當研究對象，對這種對象的轉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 抓不住關鍵環(huán)節(jié)是物理思維障礙的一個重要原因

物理學解決問題的過程實際上總是從一個初始狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一步步的中間狀態(tài)，最后達到目標狀態(tài)，問題就解決了.初始狀態(tài)就是已知條件，目標狀態(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)達到目標狀態(tài)呢？這中間狀態(tài)就成了問題的空間（包括時間，所以也叫時空）我們解決問題的習慣就是采取對問題時空進行搜索的方法.而要搜索問題時空，最重要的是怎么抓住關鍵環(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)和目標狀態(tài)的相似性，什么樣的中間狀態(tài)和目標狀態(tài)開始相似了，就抓那個中間狀態(tài).“相似”并不“等于”.再抓一個再相似，又出一個中間狀態(tài).這么抓下去，越復雜的問題經(jīng)過的中間相似狀態(tài)越多，最后達到目標狀態(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狀態(tài)的方法.先遠離目標狀態(tài)，就可以找到一個更相似于目標狀態(tài)的那么一個中間狀態(tài).比如說研究一個平衡物體，求它的某一個物理量.我們就先分析不平衡的時候會怎么樣？不平衡的問題一解決，平衡問題的結果就出來了.

3.7 用數(shù)學概念代替物理概念造成的思維障礙

第6篇：生物力學的研究范文

在物理實驗教學中如何培養(yǎng)學生的探究能力呢？下面結合自己的教學實踐談點體會.

一、高中生物理實踐與探究能力的現(xiàn)狀

高中學生學習物理學科所必須具備的能力之———實驗與探究能力.如果不引起足夠的重視，必將對物理探究性實驗的開展和物理新課程的改革產(chǎn)生阻礙.學生探究能力欠缺的主要表現(xiàn)為：對于物理實驗的目的不明確，對于物理實驗得出的原理不理解，在做實驗的過程中不能正確選擇實驗方法，對于實驗之后得出的實驗報告和結論不能準確地總結描述等.

教師對實驗教學也普遍感到困惑，學生若被動看書、聽課，對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內(nèi)容的講授，不注重培養(yǎng)學生的動手操作能力，影響學生科學素養(yǎng)的整體提升.

二、利用實驗，培養(yǎng)學生的探究能力

1.要求學生課前了解實驗內(nèi)容

教師應當調(diào)動學生探究學習的動機，讓學生帶著疑問自主探索知識的奧秘，學生會時時刻刻感到有問題要解決，就會更加主動、熱情地參與到實驗中.

2.分小組討論學習

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

3.實驗后布置訓練題目

訓練題要結合學科特點精心設計，整合課本、資料和網(wǎng)絡上的題目.要分層次設計，可設必做題、選做題，滿足不同層次學生的學習需要.訓練題設計要圍繞教學重點、難點、易錯點、易混點，題目質(zhì)要上，量要當，當堂完成.

4.要求學生總結反思

要求學生自我小結：本節(jié)課學會了哪些內(nèi)容，并反思自己從實驗給出的條件得出結果.實驗本身要對提高學生的科學素養(yǎng)有幫助，教師也可以提出一些問題讓學生思考.

三、設計探究性實驗應注意的問題

1.設計符合學生興趣的研究主題和方案

在選擇探究性學習主題的時候，教師應從學生的人生經(jīng)歷和主體經(jīng)驗中挑選出與教學內(nèi)容相符合、相關聯(lián)的主題，激發(fā)學生的學習興趣和探究動機，有助于學生消除學習過程中的恐懼心理，使其全身心投入到學習探索與創(chuàng)造之中.這樣學生反映熱烈，身臨其境地體驗，對于本節(jié)物理知識印象深刻，還能夠體會到探究中的無限趣味.學生應按照自己的興趣與愛好，合理地選擇實驗方案.同時，教師巧妙地引領學生積極參與探究性實驗，并精心設計編排一些趣味性的實驗開展探究性學習，讓學生在實驗中創(chuàng)新，使他們體驗到成功的快樂，激發(fā)學生參與探究的積極性和主動性.

2.實驗的總體安排應有一定的梯度

探究問題的數(shù)量也應考慮由少到多，使教師和學生都有一個逐步適應的過程.探究學習是一種注重理解的學習方式，但肯定不是唯一的方式.事實上，靈活多樣的教學方法，有助于提高學習效率.教師可以根據(jù)實驗的難度及學生的能力水平，進行不同的指導.課時由少到多，課時少是高中物理教學不可避免的問題，科學探究需要花費大量時間，如果所有的實驗都用探究方法，教學時間肯定不允許，也不符合教育的經(jīng)濟性原則.在具體實驗的安排上，應遵循從易到難的原則，逐步加大探究的力度.在學生對探究有了一定的認識之后，就可以安排有關控制變量、設計實驗等難度較大的活動，如開放性的探究，以發(fā)展學生的探究能力.

3.實驗過程注重指導，鼓勵學生自主學習

新課程充分體現(xiàn)了學生是自我發(fā)展的主體，教師只起引導作用，但不是忽略教師，教學的本質(zhì)就是在教師指導下，還給學生自主學習的時間.在組織探究實驗教學時，教師應注重指導，不要給出過于具體的步驟和方法，要鼓勵學生采用不同的方法，提出不同的見解，以達到預期效果.在高中物理教學中，教師應采用行之有效的方式，引導學生主動探究問題，靈活地設計物理實驗，把抽象的、難懂的物理定理變得簡單、具體，從而提高教學效果和教學質(zhì)量.

第7篇：生物力學的研究范文

關鍵詞：生物實驗；生物教學；創(chuàng)新能力；培養(yǎng)策略

一、生物實驗教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的必要性

1.為滿足社會培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的需求

培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力是符合時展的必然要求。隨著21世紀科學技術的迅猛發(fā)展，國際競爭日益激烈，創(chuàng)新已成為一個民族和國家興旺發(fā)達的不竭動力。因此，是否能夠培養(yǎng)出優(yōu)秀的創(chuàng)新人才，決定了一個國家的未來發(fā)展趨勢和綜合國力的競爭優(yōu)勢。就我國的國情而言，當前我們正面臨著實現(xiàn)國家的現(xiàn)代化和應對知識經(jīng)濟的挑戰(zhàn)的多重任務，這就要求我們的教育應該為社會培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型人才，為實現(xiàn)民族的偉大復興提供更多的人才資源。生物教學作為一門創(chuàng)新性極強的自然科學，更是應該注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

2.信息技術的發(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備和網(wǎng)絡信息技術，輔助各學科教學工作的開展。這就為生物教學提供了更多便利，它能使教師在運用多媒體技術進行輔助教學的前提下，更好地拓展教學空間，豐富教學內(nèi)容，通過圖文并茂、聲像同步的方式提高教學效果。同時，也能在更直觀的教學情境下啟發(fā)學生思考，為學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供良好的條件。

二、生物實驗教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的策略

1.變演示實驗為探究性實驗，發(fā)揮學生的主體作用。

以往的生物實驗教學大多以演示實驗為主，一方面是考慮實驗的安全性，另一方面也是考慮教學效果，讓實驗結果更為直觀有效。然而，這樣的演示實驗卻完全忽視了學生能力的培養(yǎng)，對于學生思維的拓展和知識的鞏固也極為不利。但探究性實驗則不同，它能為學生提供一個動腦、動手的良好平臺，不僅能夠真正體現(xiàn)學生在課堂上主體性地位，而且能夠激發(fā)學生創(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，教師可以將原本定為演示實驗的“種子在呼吸作用中釋放CO2”的內(nèi)容，改為學生自主探究實驗。教師可以指導學生參照生物課本上的圖文資料，進行實驗設計和具體操作。首先，教師可以指導學生驗證“萌發(fā)的種子放入澄清的石灰水中是否會讓水變渾濁”。這是一個非常簡單的小實驗，由于學生缺乏相關方面的知識，因此在探究這個問題時，都會對實驗結果比較驚訝，這就起到了調(diào)動學生興趣的目的。然后，教師可以進一步啟發(fā)學生：石灰水變渾濁的原因是由于種子在萌發(fā)后進行了呼吸作用。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？有的學生想到了人體會呼出CO2，從而想到用口吹氣的方法，結果石灰水真得變渾濁了。這樣不僅可以調(diào)動了學生積極參與生物實驗教學的積極性，而且能讓學生體驗到知識的生成過程，加深生物學知識的理解。

2.引導學生自擬實驗方案，培養(yǎng)學生設計能力

為培養(yǎng)學生在生物實驗教學中的創(chuàng)新能力，教師應該從實驗設計環(huán)節(jié)開始，注重引導學生自主設計實驗方案。畢竟學生在生物知識方面尚有欠缺，而且思維空間也存在著很大的局限性，無法設計出像教材內(nèi)容那樣完整嚴密的實驗。因此，教師的啟發(fā)和引導在學生主設計實驗過程中尤為重要。一方面，教師應該引導學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，讓學生自己尋找解決問題的思路，并且獨立完成實驗操作。另一方面，教師應該在學生設計實驗時為他們把好關，以免實驗設計出現(xiàn)問題影響后面的整個操作。

例如，在學習“社會行為”這一節(jié)內(nèi)容時，教材中涉及了螞蟻的通訊方式，教師可以引導學生運用已學的生物知識設計一個簡單的“螞蟻的通訊”實驗。首先，讓學生進行分組，以小組合作的學習方式來設計實驗。然后，讓學生進行組員分工，一部分人對螞蟻的巢穴進行觀察，另一部分人員則準備實驗道具，如放大鏡、鑷子、蔗糖等。接著，再由學生自主完成實驗操作，并做好相應的實驗記錄。這種富有趣味性和挑戰(zhàn)性的學習方式，對于激發(fā)學生的學習興趣具有較大幫助，而且能起到培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的作用。

三、小結

生物實驗教學的目的，不但是對教材內(nèi)容進行檢測，而且是出于培養(yǎng)學生科學實驗素養(yǎng)、提高學生創(chuàng)新能力的目的。除了上文中所提到的變演示實驗為探究性實驗、引導學生自擬實驗方案等途徑，教師還可以拓展學生的課外實踐活動，讓學生在日常生活中加強對生物實驗的思考，拓展個人的創(chuàng)新思維，提高解決實際問題的能力。

參考文獻：

第8篇：生物力學的研究范文

【關鍵詞】新課程 生物創(chuàng)新能力 研究

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）07-0140-03

隨著知識經(jīng)濟的發(fā)展，當今社會對人才的要求也越來越高。國家的綜合競爭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)在于對創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，現(xiàn)今的教育教學所培養(yǎng)出來的學生已難以適應當今社會的發(fā)展。《國家中長期教育發(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。同時，更要注重學生社會責任感、實踐能力和創(chuàng)造精神的培養(yǎng)。本文基于新課程視野下，關注現(xiàn)今中學生生物創(chuàng)新能力的培養(yǎng)現(xiàn)狀，并針對目前存在的問題提出相應的解決策略。

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

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

2.生物學科特點下的創(chuàng)新能力

生物是高中階段重要的科學課程?！镀胀ǜ咧猩镎n程標準（實驗稿）》（以下簡稱《標準》）的落實，更尊重學生多樣化的發(fā)展需求，更重視學生的創(chuàng)新能力和實踐能力?？疾樯镎n程的學科特點，主要包括：（1）生物學是一門以實驗為基礎的學科。生物科學發(fā)展歷史上的每項重大突破與其實驗技術的發(fā)展是密不可分的。因此，生物學科應該培養(yǎng)學生最基本的能力有：觀察能力、實驗能力、思維能力和科學探究能力。（2）生物是一門具有創(chuàng)新性、時代性、生命性的學科。21世紀生命科學的飛速發(fā)展，使得生物領域中的科學發(fā)展和科技熱點成為生物學科知識應用的延伸與發(fā)展。生物高考中命題人員將知識與真實情境相結合，體現(xiàn)了生物學科的時代性。因此，生物學科應該注重培養(yǎng)學生獲取、處理信息的能力，創(chuàng)新精神和動手實踐能力。（3）生物具有其獨特的方法論和科學思想。生物歷史的發(fā)展蘊含著理論思維，科學方法和科學品質(zhì)影響著人們的思想和方法，是人類寶貴的精神財富，為創(chuàng)新能力的構建奠定了發(fā)展基礎。

3.中學生的生物創(chuàng)新能力概述

根據(jù)創(chuàng)新能力的概念，分析中學生的年齡特征，并結合生物課程的學科特點，中學生的生物創(chuàng)新能力可以概括為：中學生在生物學的探究創(chuàng)新活動中，借助個性品質(zhì)的支撐，根據(jù)已有的生物學知識和經(jīng)驗，利用新穎獨特的方案解決生物學問題，并生發(fā)出有價值的思想、方法或成果的能力。而中學生的生物創(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，就高中生物學習而言，學生的創(chuàng)新主要表現(xiàn)在學生利用自己的方法，對人類已有的生物學知識的發(fā)現(xiàn)、概括和運用。具體表現(xiàn)為：（1）在思考生物學問題時的靈活性和多樣性。（2）涉及需要解決的實際問題時，能夠善于提出問題、作出假設，并進行驗證。（3）打破自己原有的認知結構，重新建構新的認知結構。因此，結合生物新課程的特點，要求教師在生物教學目標中進一步靈活處理、拓寬思路，將新課程的理念貫徹到課堂教學中，從而促進學生學習方式的改變。

二 以《物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗窞槔治錾飫?chuàng)新能力的培養(yǎng)

1.教材分析

本節(jié)內(nèi)容包括細胞的吸水和失水、物質(zhì)跨膜運輸及其他實例等內(nèi)容。通過對問題探討中的物理滲透裝置的學習，學生能夠得出水分是從相對含量多的一側流向相對含量少的一側。并以滲透作用的原理以類比推理的教學模式來解釋細胞的吸水和失水。本節(jié)內(nèi)容涉及了植物細胞的吸水和失水的實驗。該實驗是一個“探究實驗”，也是學生高中階段第一次接觸“探究實驗”，因此進行探究的基本方法和步驟等程序性知識需要讓學生能夠理解。實驗本身很簡單，關鍵是要引導學生如何從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題，提出有價值的問題，引導學生學會如何分析問題并作出假設，根據(jù)所做的假設來設計實驗，考慮實驗操作的具體細節(jié)（材料、用具、試劑的選擇，操作步驟，結果預期，設計記錄表格等）等，因此該節(jié)課將創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為重點。

2.學情分析

本節(jié)內(nèi)容與學生生活經(jīng)驗相關聯(lián)。例如做菜餡時加入一些鹽，蔬菜中的水分會大量浸出；萎蔫的蔬菜放在清水中會更加硬挺等，這些現(xiàn)象都會幫助學生理解本節(jié)課的內(nèi)容。初中生物中有大量的探究實驗供學生學習，因此學生能夠較快地進入探究實驗的學習，但由于學生在學習中習慣以解決問題為主，教師在教學過程中應正確引導并鼓勵學生根據(jù)生活現(xiàn)象來提出問題。

第9篇：生物力學的研究范文

在現(xiàn)不同版本的生物教材中，均有數(shù)個探究實驗。這些探究實驗對于學生理解和掌握探究方法，理解探究意義有很大的幫助。但我們認為，探究性的學習應該經(jīng)常地出現(xiàn)在生物教學中，尤其是在生物實驗教學中。因為學生通過探究性的生物實驗，不僅能獲得更多的生物知識，而且還能通過探究活動真正感受到學習的樂趣。

一、轉變實驗的模式

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

例1.在講授《花的結構》一節(jié)時，老師讓學生把自己帶的花拿出來觀察，同時，在屏幕上打出桃花的結構圖。然后請同學到講臺上，向全班同學展示所帶花的結構，同時，其他學生對照自己所帶花的結構，若不同，則再上臺展示。然后，學生討論花的基本結構應該有哪些……

例2.師：“今天我們講解桃花的結構?！边呎f邊用鑷子解剖桃花實物。“最外面是花萼，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……”

在生物學新課程中，改變了實驗與講授知識的順序，將驗證性實驗改為探究性實驗，教師由結論式教學變?yōu)檫^程式教學，學生在實驗中先觀察，后獲得結論，這樣的學習符合學生的認知規(guī)律，通過探究能更好地激發(fā)學生積極思考。

例2這個實驗過程是我們以往司空見慣的做法。接著，如果有實驗的話，便是學生驗證花的結構了。這樣，學生在做科學的實踐中才能養(yǎng)成科學態(tài)度，獲得科學的方法。而只有在探究性的實踐中，學生才能獲得這種全新的感受和收獲。

二、在驗證式實驗中加入探究性因素

例3.蘇科版《生物》七年級上冊有一節(jié)是《飲食與營養(yǎng)》。在這一節(jié)中，課本有一個實驗：鑒定食物的主要成分。課本列出該實驗的實驗材料：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驗的過程演示出來。最后，以提示的方式將實驗的結果表達出來。其實，書本上的這個實驗是個驗證性的實驗，就是讓學生依樣畫葫蘆似的去做，也只不過讓學生僅僅知道這些事實罷了。在實際上課中，我是這樣處理的：實驗材料除了書上提到的外，還加了米飯粒，松子，并且特意準備了涼水和開水。另外，給每人準備了一張實驗記錄，記錄上的內(nèi)容很簡單，只有設想、方法、現(xiàn)象、結論四個項目，共三組，即每個學生可以做三個實驗。在開始實驗的時候，我用投影機打出了提示：1.淀粉遇碘酒變藍色；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，我就叫學生打開課本，可以參照書本上的步驟去做。實驗開始了，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的學生均按著書本上的步驟一一地做著。于是，我就提醒學生：有什么其他的設想，可以在這里試一下，不必局限于課本上的方法。學生在我提示后，又積極地試驗起來。在隨后的實驗結果介紹中，有的同學這樣說：我設想松子里有淀粉，于是用碘酒滴到松子上，發(fā)現(xiàn)松子微微變藍了，說明松子有少量的淀粉。另一同學說：我設想米飯粒中有脂肪，于是我用米飯粒放到白紙上擠壓，結果沒有“油跡”產(chǎn)生，說明米飯粒內(nèi)沒有脂肪。還有同學說：我不小心將碘酒滴在白紙上，發(fā)現(xiàn)白紙變成藍色，因此，我認為白紙中有淀粉的成分等等。由于是學生自己設計的實驗，因此，大家都希望將自己的想法與他人分享。熱鬧的場面使人感到學生的積極性被調(diào)動起來，學生學習的興趣被激發(fā)了。

通過這樣的課堂教學，培養(yǎng)了學生們“發(fā)明創(chuàng)造的欲望、標新立異的作風、刨根問底的風氣、堅持己見的信心，改正錯誤的勇氣。”要達到這樣的要求，學生在課堂上學習必須體現(xiàn)主體性，給學生一個自由的空間，并創(chuàng)設一個探究的氛圍。上述例中，就是由于教師的刻意地引導，由常規(guī)實驗變成了含較多探究成分的課。因此，平時我們尊重教材但不死守教材，對于應用探究性學習，也并非等到書中出現(xiàn)探究二字后才采用。

三、在實驗中相信學生的創(chuàng)新能力

例4.在人教版《生物》第二冊中，有這樣一項實驗：測定人體在不同狀態(tài)時的脈搏。它是分安靜狀態(tài)，運動狀態(tài)兩種情況下測脈搏數(shù)。該實驗在教室內(nèi)完成，那運動狀態(tài)如何進行？學生們自有方法，有的小組學生做俯臥撐，有的練習原地高抬腿，有的迅速起蹲，有的還背著一位同學進行負重走……同學們練習得興高采烈。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。顯示了投入地學習后所迸發(fā)出的靈感。

在例4中，教師其實在課前并未想到有如此多的運動方式，只是提了個紀律要求：盡量在運動過程中不影響其他班級的上課秩序。然后，教師就將運動方式的設計方案交給了學生。實際也是看看學生能否按紀律要求完成這個實驗，實在不行，就將此實驗放到課后自行完成。這實際上就是放棄這個實驗了，但結果讓教師很高興。這給教師的啟示是：你只要點燃了學生興趣的火花，智慧就會自動閃光。所以，該放手時須放手，放手就意味著學生的創(chuàng)新。

四、對學生探究能力的培養(yǎng)應注意的幾個問題

1.教師自身應有探究學習的理念。我們在平時教學過程中深切地體會到：有什么樣的教育理念，就有什么樣的教學模式、教學策略，最終產(chǎn)生什么樣的教學效果。如果教師有了探究學習的理念，那么，他就會有意識地將這種理念滲透到課堂中去，不論選用什么樣的教材，教師都會設計出或引導出以學生探究為主旨的實驗教學活動。

2.教師要注意引導學生的探究意識。實踐證明：在沒有被訓練之前，學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，學生習慣于照本宣科，而學生的這種習慣正是我們長期教育的結果。因此，我們教師在平時的教學中就要有意識地去引導，激活學生的思維，讓他們多想一想，多說一說。面對學生的異想天開，我們教師應抱有欣賞甚至驚喜的態(tài)度。因為這種異想天開正是學生想象力、創(chuàng)造力的體現(xiàn)，是學生智慧的火花。比如，在例三中，有學生提出碘酒滴在紙張上，居然令紙張變藍色，是否有淀粉存在。對于這個問題，若教師在課堂一時答不出，可以在課后再驗證，再討論，甚至可以作為一個課題去研究。所以，在實際教學中，我們要注意保護學生的好奇心，鼓勵學生提問題，向現(xiàn)成的結論挑戰(zhàn)，向權威挑戰(zhàn)。真正實現(xiàn)學生學習的主體性。