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运动康复生物力学 教学实验室的 设计和建设
根据教学实验室的特点,提出了运动康 复生物力学教学实验室的建设设想。
1、克服单件套研究实验室的模式,满足整班学生实 验教学的需要
2、重点是要学生学会实验的基本方法,掌握基本操 作技术
3、仪器折旧率要低,要经磨耐用,能够承受操作不 熟练者的反复使用,而且要便于维修
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实验室建设思路:
一台多机,
多机多用,
在实验室测力台的安装上,我们设计了测力台固 定钢轨,测力台可固定在轨道不同的位置和方向, 横台测试原地静态动作, 纵台测试各种走、跑、跳跃的动态动作, 悬挂在墙壁基座上,测试蹬踹,击打动作, 为实验教学提供了丰富的测试内容空间
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3、测力台的实验操作
(1)正确连接仪器和计算机。 (2)开机,预热20分钟。 (3)根据需要进行效准,清零。 (4)进行测试。 (5)进行数据整理,并分析数据规律。 (6)写出实验报告。
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系统软件的研制:
根据人体运动特点把数码摄象机拍摄的运动图象直接 输入计算机,再研制用鼠标确定关节点的屏幕坐标, 实现运动图像数值化的软件和有关计算软件。 运行这个软件可以获得人体运动过程中各关节点、 器械点等所需点的坐标数据
并可进一步计算人体运动过程中的各种参数。
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5、影像解析仪器的实验操作
(1)拍摄人体动作图象 a、平面图象拍摄架机高度与人体重心
茹可夫转椅,
飞球调速器,
人体一维重心板, 马克努斯效应仪等。
由于成本比较低,有利于形成一定的教学规模,
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7、力学原理演示实验器材的操作
(1)茹可夫转椅,受试者手持哑铃端坐其上, 旋转时改变持铃姿势,观察旋转速度的改变。 (2) 飞球调速器,以不同的速度转动,观察飞球 的高度。 (3)人体一维重心板,受试者平躺在两端分别 搁在两个磅称的一维重心板上,根据读数计算重 心位置。
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系统硬件的配置:
整个系统硬件的配置,由实验室六台计算机组成的 局网加一台数码摄像机组成, 使两套仪器合为一体,实现“一机多用”,大大 降低了建设成本 设计制作了刚性平面标定框架
只要在固定机身后拍摄一次框架
而且,架设摄像机时也不必苛求摄像机的主光轴与 运动平面垂直 在解析时造成的误差
运动康复生物力学
第三部分 教学实验室 设计、建设和实验课
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一、实验教学的重要性
1、运动生物力学是一门实验性很强的 学科
2、我院运动生物力学课程的教学 3、运动生物力学实验室在我国还没有
脱离科研实验室的模式
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二、设计思想和技术路线
课程教学要求实验内容:
力量测试、影像解析、生物材料测试和各种力 学定理的验证实验。
测力、解析一体化, 定律演示规模化
1、测力台的研制和改进
与合肥中科院智能研究所合作,开发“一台多机” 的教学测力台系统
采用目前比较成熟的局域网技术
每一台客户机都装有数据采集和分析处理系统软件
每一台计算机都可以看作是独立或者与其它客户机 同时进行采样和数据处理,
可以满足多组学生同时进行实验的需要
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2、测力台的安装
同高, 主光轴与运动平面垂直。 b、立体图象拍摄,需要两台以上的摄
象机,两机之间的角度以90°为宜。 (2)把图象输入计算机,运行解析程序,进行关
节点的测量。 (3)进行数据计算和图象处理。 (4)写出实验报告。
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6、力学原理演示实验器材的研制
参照文献资料,与南京体育学院体育器材厂合 作,自行研制力学原理演示实验仪器器材
(4)马克努斯效应仪等:转动仪器上的转轮, 推动小车前进,观察小车运动轨迹弯曲情况。 (5)根据实验结果写出实验报告。
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三、建设成果和发展前景
通过两年多的设计,研制和建设,取得如下成果:
1、我院运动康复生物力学教学实验室已经初具规 模,能够满足30~40人班级生物力学实验课需要 目前教材大纲规定的教学实验课,90%以上的 内容,都能在实验室完成, 填补了我院在这个教学点上的空白。
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4、影像解析仪器的研制
影像解析人体运动数据采集、处理方法是运动 生物力学教学实验中一个重要内容。 目前,体育动作研究中使用比较多的有
影片解析和录像解析
高速摄影机以及其投影解析系统价格非贵,费用高。 录像解析价格比较低,目前数码摄像机,已能够把 图像直接输入计算机。
我们研制了结构简单、操作简便、内容符合实验教 学要求的录像解析系统。
2、坚持了边建设边教学的原则,把最新的建设成 果,尽快的应用到实验教学中。为学生毕业论文 和九运武术、标枪攻关服务作出了贡献。
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3、坚持经济、实用的原则,只投入十万元左右的 资金,就初步建成了能够满足了教学基本需要的 实验室,有效降低了教学成本。
进一步发展的空间和方向:
1、坚持了发展的观点,着眼于未来,为今后的发 展预留进一步发展的空间 进一步研制和改进测力台和影片解析的软件功能 向规模化、高速化、立体化、同步化、自动化方 向发展
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2、结合康复专业运动康复生物力学教学需要,在步 态、平衡、关节力量测试、生物材料测试等仪器 购置和改进上多做工作,使实验室,能够满足运 动和康复不同层次生物力学课程教学需要。
3、面向市场进一步完善自制仪器软、硬件的功能, 在标准化、产品化上多下工夫,争取社会效益和 经济效益双丰收。
总之,我们有信心抓住机遇,乘势而上,为把该实 验室建成全国一流的教学实验室多做贡献。
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谢谢! 再见!
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