2-7-1 使用目的
依据“以实为主，宁实不虚，虚实结合，原理虚拟，综合应用”的原则，采用学生自主学习和自主考核的方法开展教学，提高学生自主学习、主动实践和综合应用的积极性； 将运动生物力学、运动解剖学、运动生理学等相关理论难点及其与实践结合紧密的操作技术进行综合训练，使学生系统掌握人体基本动作模式下的骨骼肌生物力学与功能解剖学相关理论基础、不同项目技术的训练方法及技术诊断的科学手段。
2-7-2 教学方法
“基于运动生物力学的人体运动诊断与评价虚拟仿真实验教学项目” 克服了目前实验学时太少，教学效果不佳的现状，让学生通过对人体骨骼、关节和骨骼肌的标识点的认知、自我组装，骨骼肌收缩机理、不同运动技术实施方式等动画演示，巩固运动生物力学、运动解剖学、运动生理学等多门课程的理论知识。而该项目设计又是针对如何科学有效的发展竞技体育和大众健身人群关注的技术动作学习这一核心问题，充分体现了学科教学与解决实践问题、培养学生实践技能、教育学生尊重生命的“金课理念”。
该虚拟仿真实验教学项目采用多课程交叉融合的教学方法。由过去单一课程的单独实验转变为多门理论与实践课程的综合创新实验，培养学生以运动生物力学为核心课程素养的实验方法，运用不同课程综合解决运动实践问题的能力。
该虚拟仿真实验教学项目采用多课程递增式混合服务实践的教学方法。基于人体动作实施过程中功能解剖学骨骼和肌肉标志点和起止点难识、难记、运动功能难理解、难应用的问题， 构建了不同基本动作的全身四肢肌肉自主组装、骨骼肌功能再现， 骨骼肌肌电图遥测的虚拟仿真 3 个实验模块，每一个实验既可单独学习提交实验报告，又可对学有余力的学生向高阶探索，针对高年级学生还可进行完整项目 3 个实验模块的综合创新训练，具有递进式、综合性特点。
该虚拟仿真实验教学项目采用线上线下、课内课外、虚实互补的教学方法。虚拟仿真实验可以实现线上学生使用自己电脑登陆学习；线下进入实体实验室真实操作实验，可以更为全面的让学生理解骨骼肌收缩机理、肌电产生与遥测方法、运动技术解析等理论知识与操作技能，提升学生解决实践问题的动手能力。
2-7-3 实施过程
“基于运动生物力学的人体运动诊断与评价虚拟仿真实验教学项目”实验教学过程包括网络化虚拟仿真实验和实体实验两个部分。其中的虚拟仿真实验分为 3 个部分：学生自学自测模块、虚拟仿真 3 个实验模块和学生考核评价。本课程属于综合性设计型实验教学课程，根据课程安排的先行后续原则，本课程安排在运动解剖学和运动生理学课程之后，与运动生物力学课程及多门技术类课程平行安排，也可以在此之后单独安排，也可在对应课程实验同期单独开展，不受课程安排的先行后续的限制。
学生通过自主观看教学及训练相关比赛或视频，如足球、田径、武术、健美操比赛等，明确人体基本动作在不同运动项目的主要形式，确定肌肉发力顺序、关节力矩的重要性，启发其思考不同运动系统工作方式、骨骼肌生理学特性及训练方法的解剖学与生物力学设计原理。
使用人机交互虚拟操作，通过自主学习模式，复习四肢骨骼、关节和肌肉的组成和肌肉收缩原理，学会使用经典机械运动原理分析技术动作的运动学、动力学特征，学习高速摄像、肌电图采集及分析等综合监控方法。
每个实验学习结束后，进入考核模式，生成实验报告，给出评定成绩，3 个实验学习结束后，进入项目考核模式，生成项目实验报告，给出项目评定成绩。
教学案例一：上肢基本动作（推、拉）功能解剖学评价
【实验目的】熟悉上肢基本动作的解剖学原理，掌握推、拉过程中参与环节、关节、原动肌的工作条件和工作性质。
【实验原理】动力性动作的解剖学分析。
【实验设备】电脑（常规配置、耳机）、塔式数据服务器、西北师范大学基于运动生物力学的人体运动诊断与评价虚拟仿真实验教学软件、多媒体投影机、教材、实验报告册。
【实验步骤】
背景知识课堂教学：以《运动解剖学》（高教出版社 第 1 版）和《运动解剖学实验》（高教出版社 第 2 版）为教材，复习第三章第二节骨连接和骨骼肌——人体运动的解剖学基础；讲授第三章第三节人体运动的解剖学分析与应用，重点介绍肌肉工作的协作关系、肌肉工作性质及杠杆原理在运动实践中的应用。
学生进入虚拟仿真系统：1）打开自测模块，在虚拟仿真人体解剖场景中自由探索 ，辨识四肢骨骼主要肌肉附着点、关节对应面和主要骨骼肌起止点， 自主组装，体会主要肌肉功能，重点关注上臂肌群起止点和功能。完成自测并提交自测报告；2）进入实验一模块，选择人体虚拟标本中的上臂肌群；点击材料库，选择推或拉动作相关的运动行为，如俯卧撑，选择动作完成过程中关节运动与外力距的关系、原动肌及其工作条件和工作性质，模拟演练，错误则返回，直到选择正确，成功完成模拟演练为止。提交实验报告。
学生进入实体实验室，观摩复习上臂肌群，进入技能训练实验室，自主完成虚拟过程中的上臂运动形式，体会动作过程中肌肉的工作状态。
实验效果考核：学生进入虚拟仿真教学系统考核界面，完成自测报告提交、提交实验报告和补充内容。
教师评价：教师在虚拟仿真系统考核界面教师端口对学生登录情况、自测报告、实验报告、课堂表现，进行综合评价。
【思考题】
卧推和俯卧撑动作有何不同？试对它们进行功能解剖学分析。
在无器材情况下，如何练习发展上肢的力量？
教学案例二：鞭打动作的骨骼肌肌电遥测与训练方法评价
【实验目的】了解肌电图产生机理与记录在体育运动实践中的应用，学会表面肌电测量的传感器贴放和简单的肌电信号分析；通过鞭打时上肢、下肢肌表面肌电遥测，分析不同运动阶段股后肌群激活顺序及训练方法的有效性和合理性。
【实验原理】肌肉收缩是运动单位活动的结果，运动单位电活动通过表面肌电仪器记录，代表记录肌肉中诸多运动单位动作电位活动的总和。表面肌电图（ Surface Electromyographic Signal,sEMG）是由运动神经系统产生的可测电生理反应，从皮肤表面通过电极引导、放大、显示和记录的神经肌肉系统活动的生物电信号。sEMG 与肌肉活动状态和功能状态间存在关联性，可应用于临床神经肌肉功能诊断，判定神经系统和肌肉功能障碍及疾病诊治疗效、肌肉疲劳分析、运动损伤程度判定和动作分析等。
【实验设备】电脑（常规配置、耳机）、塔式数据服务器、西北师范大学基于运动生物力学的人体运动诊断与评价虚拟仿真实验教学软件、多媒体投影机、教材、实验报告册、Mega表面肌电仪、数据线、电极片、酒精等。
【实验步骤】
背景知识课堂教学：以《运动生物力学》（人民体育出版社 第 1版）和《运动生物力学实验》（高等教育出版社 第 2版）为教材。重点介绍下肢肌肉表面肌电测试步骤和操作、记录和分析。
学生进入虚拟仿真系统： 1）进入实验二模块，从器材库选择 Mega表面肌电仪、数据线、电极片、75%的医用酒精、电源线及电脑，完成仪器的连接；2）选择启动 Mega表面肌电仪，（弹出对话框：简要讲解表面肌电测试系统及其构成) 对仪器进行初始设置、设置测试传感器和对应测试肌肉；3）安置传感器（电极片） 用 75%的医用酒精反复擦拭皮肤完全干燥后，将电极片贴放在上肢、下肢主要肌肉上（位置依照系统提示放置）；4）开始测试，被试者分别完成不同鞭打动作，如投掷标枪、边腿，分别记录完成两次动作的肌电图，记录肌电信号；5）观察肌电图波型，随机出现以下几种情况：a.某一电极未贴牢固（弹出说明对话框）时的肌电图，点击返回从新处理；b.位置贴放错误，如未贴在肌腹上，点击返回从新处理； c.正常肌电图，观察肌肉激活顺序,比较开始时和疲劳后的肌电变化特征，提交实验报告。
学生进入实体实验室，按照虚拟实验步骤和方法连接仪器，6 人一组完成上述动作的肌电测试与分析，撰写实验补充报告。
实验效果考核：学生进入虚拟仿真教学系统考核界面，提交自测报告、虚拟实验报告和实体实验补充报告。
教师评价：教师在虚拟仿真系统考核界面的教师端口对学生登录情况、自测报告、实验报告、课堂表现，进行综合评价。
【思考题】
简述肌图产生的原理。
分析不同鞭打动作肌电活动时序及强度差别。
2-7-4 预期实施效果
采用“基于运动生物力学的人体运动诊断与评价虚拟仿真实验教学项目”，以运动生物力学课程为载体，融入其它运动人体学科课程内容，扩展了实验教学内容，增大了实验内容的综合性，能够激发学生主动学习的积极性，增加了课程的挑战度。
人体基本动作的执行是完成运动的基础，基础知识涉及运动解剖学、运动生理学，主体课程要素为运动生物力学，其功能解剖学原理、骨骼肌收缩机理与肌电图检测原理、
生物力学骨杠杆原理等对运动训练的实践课程开展意义重大。传统实验教学偏重实验原理与指标测试，缺少有针对实际问题为导向的综合创新训练。该项目通过 3 个实验，以前两个实验为方法基础，贯穿不同运动项目的选择和实践，以第三个实验为综合能力目标，扩展了实验教学内容，能够激发学生主动学习的积极性。
采用“基于运动生物力学的人体运动诊断与评价虚拟仿真实验教学项目”，以运动训练与健身监控的实际需求为导向，解决了课堂教学与实践应用“两张皮”的问题，提高了学生的实践能力。
如何将解剖学标本学习获得的关节运动与外力距的关系、原动肌及其工作条件和工作性质等知识有效迁移到不同运动项目动作的执行过程中？如何评价运动技术的正确性和优化训练方案？传统的基础课内实验无法解决这些问题，得不到系统性、综合性训练。
通过“基于运动生物力学的人体运动诊断与评价虚拟仿真实验教学项目”，能够引导学生在实际应用中发现和探究问题，巩固训练学原理和科学合理开展技术诊断的理论知识。不同年级都可以选择其中的对应课程实验模块，也可以在高年级中完成整个实验项目，有助于提高学生的知识转化应用和开展研究探索的能力。