基于3Dbody虚拟仿真的运动系统翻转课堂教学设计与实施.pdf
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1、 156 第 25 卷第 3 期遵义师范学院学报2023 年 6 月运动系统是运动解剖学的重要内容,其教学质量与学习效果直接影响学生后续课程学习及专业发展。然而,运动系统的基础理论性质和复杂庞多的解剖结构一直是体育类专业学生学习运动解剖学的难点1。因此,根据运动系统章节知识特点,结合学生学习需求与教学内容的适切性,如何进行翻转课堂教学的设计与实施,激发学生的学习积极性与主动性,提升学习效率,克服课程知识量大、内容枯燥难懂等问题,提高课堂教学质量成为运动解剖学课程教学亟待解决的问题2-4。3Dbody 是以人体 CT/MRI 扫描数据为基础的3D 交互解剖教育软件,提供包含人体八大系统器官、组织
2、的三维数字解剖模型,有专门的运动解剖及肌肉动作解析模块,可实现运动系统全方位三维仿真模拟结构解析、关节运动、基础动作动画、肌肉功能展示及训练视频,能为学生学习提供很好的学习资源5。本研究将 3Dbody 软件引入运动系统课堂教学,开展基于虚拟仿真移动终端的运动系统翻转课堂教学设计与实施,以期能成为提高运动解剖学课堂教学质量的示例。收稿日期:2022-09-06基金项目:2021 年贵州省高等学校教学内容和课程体系改革项目“体教融合背景下运动人体科学类课程教学改革与实践”(2021274);2022 年遵义师范学院一流课程培育项目“基于 3Dbody 的运动解剖学虚拟仿真实验教学”(JKPY20
3、22021)。作者简介:刘洋波,男(苗族),贵州道真县人,遵义师范学院体育学院副教授,硕士。研究方向:运动人体科学、体育教育教学研究。基于 3Dbody 虚拟仿真的运动系统翻转课堂教学设计与实施刘洋波(遵义师范学院 体育学院,贵州 遵义 563006)摘要:为探索基于 3Dbody虚拟仿真技术的运动系统翻转课堂教学设计的实施效果,作者选取遵义师范学院 2022 级体育教育专业(3)班 47 名学生为研究对象,结合专业与课程特性设计并组织实施了基于 3Dbody解剖交互教育软件的运动系统翻转课堂教学,通过章节测试与问卷调查评价了教学效果。研究表明:基于 3Dbody 虚拟仿真的翻转课堂教学设计与
4、实施能有效激发学生学习运动解剖学的积极性和主动性,运动系统的课堂教学质量得以提升。关键词:运动解剖;虚拟仿真;教学设计与实践中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1009-3583(2023)-0156-05Design and implementation of flipped classroom teaching ofmotion system based on 3Dbody virtual simulationLIU Yang-bo(School of Physical Education,Zunyi Normal University,Zunyi 563006,China)I
5、n order to explore the implementation effect of flipped classroom teaching design for sports systems based on 3Dbody virtualsimulation technology,47 students from Class 3,2022 PhysicalEducation Major,ZunyiNormal University were selected as the researchsubjects.Combining the characteristics of their
6、majors and courses,a flipped classroom teaching for sports systems based on 3Dbodyanatomy interactive education software was designed and implemented.The teaching effect was evaluated through chapter testing andquestionnaire survey.Research has shown that the design and implementation of flipped cla
7、ssroom teaching based on 3Dbody virtualsimulationcan effectively stimulate students enthusiasmandinitiative in learning sports anatomy,and the quality of classroomteachingin sports systems can be improved.athletic anatomy;virtual simulation;teaching design and practice第 25 卷第 3 期2023 年 6 月遵义师范学院学报Jo
8、urnal of Zunyi Normal UniversityVol.25,No.3Jun.2023 157 1 对象与方法以遵义师范学院2022级体育教育专业(3)班47名学生为研究对象。1.1 3Dbody 交互软件的下载安装与准备学生在手机端下载安装上海桥媒信息科技有限公司 3Dbody APP 8.6 版本软件(电脑可官网3D登录),其包含头颈、胸腹、脊柱、四肢等13 个 3D 精细解剖模块和全身关节运动、基础动作动画、肌肉动作解析等模块内容。每个模块均包含肌肉、骨骼、骨连接、动静脉、神经、内脏、筋膜及附着等不同角度的解剖结构,同时提供中英文肌肉起止点及主要作用注释、骨性标志、肌肉及
9、韧带的分层显示与隐藏等信息。学生可通过手机 APP 对相应的局部解剖结构进行拆分、复位、缩放、旋转、隐藏及截图与画笔等操作6,7(如图 1)。图 1 3Dbody 对骨、关节及肌肉的逐层显示1.2基于 3Dbody移动终端的运动系统课前教学设计课前向学生布置章节骨的形态与体表标志、骨连接的结构与运动、肌肉的形态与功能(主要包括环节肌肉的位置与形态、起止点、功能分析、训练方法)自主学习任务单。学生登录 3Dbody 手机 APP,进入“3D 解剖”模块,通过身体各部位模块了解骨、骨连接、肌肉基本结构;进入“运动解剖”模块,通过“关节运动”模块观察关节在各个角度与面上的动画捕捉与实时核磁共振视频,
10、通过“基础动作动画”和“肌肉动作解析”模块观察肌肉在各环节处的屈、伸、展、收、旋、提、降等基础动作解析,以及各肌肉群的功能与训练视频,并记录下自主学习过程中发现或出现的问题。1.3“理实一体”的运动系统翻转课堂实施学生通过 3Dbody 的课前自主学习情况反馈,班级小组内部与组间对各自记录的问题展开研讨,教师巡回参与学生研讨并进行答疑解惑与指导交流。教师根据运动系统各关节、肌肉在运动实践中的动作实例,提出各环节解剖结构与运动实践的关系,将静态的基础解剖理论与动态的运动动作实例结合起来,把枯燥繁杂的解剖知识融会贯通到运动实践的动作中去,把运动系统的基础理论和解剖结构与体育动作实践结合起来,激发学
11、生的学习兴趣。教师根据课堂教学目标,“理实一体化”设置课堂教学研讨内容,将运动系统各章节学习内容设置成:骨的位置与形态、表面特征与体表标志;关节的结构与运动;肌肉的位置与形态、起止点、功能作用、训练方法等学习目标。学生小组内部、小组间围绕学习目标开展交流研讨,教师通过3Dbody教师端参与学生研讨并进行指导。1.4 强化对体育技术动作的解剖学分析运动系统中尤其是肌肉部分繁杂的解剖结构成为运动解剖学学习的主要难点,借助3Dbody软件对单块肌肉及肌肉群进行多维度、分层次的可视化静态观察与动态展示,了解肌肉起止点和收缩与舒张对骨杠杆在关节处所做的运动,对肌肉之间的毗邻关系,各技术动作中主动肌、对抗
12、肌、固定肌之间的变化关系进行观察与分析(如图 2),为各项目体育技术动作原理的理解与学习、损伤预防、科学训练提供强力支撑。图 2 3Dbody 基础动作肌肉、关节的动态变化示例学生通过体育动作实践结合 3Dbody 的多维解剖结构影像,能分层次、多维度观察运动系统中骨、关节的位置与结构特点,肌肉起止点、收缩与舒张导致的关节运动等。47 名学生分成 6 个小组对诸如立定跳远、引体向上等动力性动作和手倒立、燕式平衡等静力性动作中各环节的运动状态、肌力矩与外刘洋波 基于 3Dbody 虚拟仿真的运动系统翻转课堂教学设计与实施 158 第 25 卷第 3 期遵义师范学院学报2023 年 6 月力矩的关
13、系、原动机的工作条件和性质等进行分析(如图 3)。通过 3Dbody 软件将学生运动实践的亲身体验与可视化多维解剖结构相结合,帮助学生对运动系统解剖结构的学习与掌握,同时促进学生对体育技术动作运动生物力学原理的认识,进而提高运动系统课堂教学效果。图 3 肌肉力量训练解剖学分析与错误动作示例1.5 基于 3Dbody 手机 APP 的课后巩固与再反馈对课前、课中所学知识的进一步吸收与内化是课后教学活动的重要环节,教师根据学生课前、课中的学习反馈情况,设计不同层次、不同难度的开放性作业任务,以达到巩固基础知识、提升应用能力的目的。同时也是检验学生学习成效,收集教学效果信息反馈的重要途径。3Dbod
14、y 手机 APP 移动终端可随时登录,使课后复习活动不受纸质参考资料携带不便的局限,其软件储存的大量习题与自测资源可满足学生课后知识巩固与自测。学生课后可随时登录 APP,实现对相关知识和课堂教学内容的回放与重现,极大地延伸了课堂教学活动的时空效应,可将课后复习与自测情况及时反馈给教师,从而实现翻转课堂“课前知识传递、课中内化吸收、课后巩固提高与信息反馈”的教学目的。2 结果教师基于 3Dbody 解剖交互教育软件的教学设计与实施,实现了运动系统的虚拟仿真教学过程。通过 3Dbody 软件对运动系统不同层次解剖结构和纷繁复杂的毗邻关系进行“添加/删除、隐藏/复位、上色/透明”等操作,促进学生对
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