實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介：
脊柱在人體中起到重要作用，也常見各種疾病。學(xué)習(xí)脊柱運(yùn)動(dòng)康復(fù)生物力學(xué)對(duì)于了解其結(jié)構(gòu)、功能和損傷有著重要意義，但脊柱復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和力學(xué)機(jī)制使其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中不宜直觀展現(xiàn)和理解。本項(xiàng)目將虛擬仿真技術(shù)融入到脊柱運(yùn)動(dòng)康復(fù)生物力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過脊柱認(rèn)知、脊柱篩查、力學(xué)分析和運(yùn)動(dòng)康復(fù)四個(gè)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生理解脊柱的解剖學(xué)和生物力學(xué)原理，掌握脊柱形態(tài)和功能的評(píng)估過程，并了解脊柱的損傷原理和康復(fù)方法。
設(shè)計(jì)原則:
通過虛擬現(xiàn)實(shí)、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，構(gòu)建脊柱模型和對(duì)象，重現(xiàn)不同體育項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的各種場(chǎng)景，利用文字、圖片、音頻、視頻和虛擬交互等方式幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)操作原理和流程。 整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程由脊柱認(rèn)知、脊柱篩查、力學(xué)分析、運(yùn)動(dòng)康復(fù)4個(gè)環(huán)節(jié)組成，包括運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)等相關(guān)知識(shí)的掌握，進(jìn)行力學(xué)測(cè)試、提供個(gè)性化康復(fù)方案等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。通過分步指引學(xué)生在仿真模擬系統(tǒng)上自主進(jìn)行技能訓(xùn)練，實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)和在線互評(píng)學(xué)生訓(xùn)練，規(guī)范每位學(xué)生的技能操作。在人體脊柱結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上運(yùn)用專業(yè)的力學(xué)知識(shí)對(duì)專項(xiàng)特征動(dòng)作進(jìn)行科學(xué)分析。這就要求學(xué)生擁有復(fù)雜的人體結(jié)構(gòu)知識(shí)儲(chǔ)備、扎實(shí)的基本力學(xué)知識(shí)積累與熟練的應(yīng)用生物力學(xué)分析能力，而這些知識(shí)與能力正是多數(shù)學(xué)生的短板，因此本項(xiàng)目利用巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)從以下三個(gè)方面解決。一是對(duì)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)采用程序化引導(dǎo)，利用系統(tǒng)向?qū)ё寣W(xué)生依序無遺漏學(xué)習(xí)；二是對(duì)抽象難度內(nèi)容進(jìn)行后臺(tái)可視化預(yù)設(shè)，項(xiàng)目將脊柱的運(yùn)動(dòng)形式、肌肉功能、力學(xué)及康復(fù)的工作條件在后臺(tái)進(jìn)行預(yù)設(shè)，并利用三維仿真技術(shù)進(jìn)行可視化處理，學(xué)生則通過前臺(tái)人性化界面實(shí)施相應(yīng)操作來解決實(shí)際問題；三是化難度分析過程為簡(jiǎn)單判斷，通過預(yù)設(shè)參數(shù)，將復(fù)雜高難的分析過程化為系列判斷，能夠降低學(xué)生分析動(dòng)作與解決設(shè)計(jì)的難度，幫助學(xué)生更精準(zhǔn)判斷了解與分析可能出現(xiàn)的狀態(tài)參數(shù)。
課程目標(biāo):
黨的十九大報(bào)告中提出“實(shí)施健康中國(guó)戰(zhàn)略”，這是以習(xí)近平同志為核心的黨中央從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和時(shí)代前沿出發(fā)，堅(jiān)持和發(fā)展新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略安排。2019年7月，國(guó)務(wù)院進(jìn)一步印發(fā)了《關(guān)于實(shí)施健康中國(guó)行動(dòng)的意見》，健康中國(guó)行動(dòng)推進(jìn)委員會(huì)制定頒發(fā)《健康中國(guó)行動(dòng)（2019-2030年）》?！缎袆?dòng)》指出政府應(yīng)“建立針對(duì)不同人群、不同環(huán)境、不同身體狀況的運(yùn)動(dòng)促進(jìn)健康指導(dǎo)方法，推動(dòng)形成‘體醫(yī)結(jié)合’的疾病管理與健康服務(wù)模式。構(gòu)建運(yùn)動(dòng)傷病預(yù)防、治療與急救體系，提高運(yùn)動(dòng)傷病防治能力”，這也標(biāo)志著我國(guó)已從國(guó)家層面積極應(yīng)對(duì)當(dāng)前突出的健康問題，不斷采取有效干預(yù)措施，全面開展預(yù)防、治療、康復(fù)、健康促進(jìn)一體化的服務(wù)。脊柱作為人體的中軸骨，起到支撐、保護(hù)、運(yùn)動(dòng)等重要作用。但脊柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性較差，意外傷害或長(zhǎng)期的不良姿勢(shì)都可能對(duì)脊柱造成嚴(yán)重危害。據(jù)報(bào)道，我國(guó)中老年人群中97%患有脊柱疾病。近年來，脊柱疾病又呈現(xiàn)出年輕化的趨勢(shì)，在40歲以下的人群中，約有40%人存在脊柱異常，兒童脊柱側(cè)彎癥的發(fā)病率高達(dá)25%以上。不良的姿勢(shì)容易使脊柱長(zhǎng)時(shí)間處于屈曲位或某些特定體位，這不僅增高了脊柱椎間盤內(nèi)的壓力，也使脊柱周圍的肌肉和韌帶長(zhǎng)期處于非協(xié)調(diào)受力狀態(tài)，以致于發(fā)生脊柱形態(tài)的異常改變。由于脊柱周圍分布著復(fù)雜且重要的血管、神經(jīng)和脊髓組織，這也造成脊柱手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較大。因此，針對(duì)脊柱疾病的運(yùn)動(dòng)康復(fù)尤顯重要。運(yùn)動(dòng)康復(fù)生物力學(xué)是運(yùn)動(dòng)科學(xué)和康復(fù)醫(yī)學(xué)中的重要學(xué)科，其中，脊柱運(yùn)動(dòng)康復(fù)生物力學(xué)是該學(xué)科理論和實(shí)踐研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。脊柱運(yùn)動(dòng)康復(fù)的生物力學(xué)涉及范圍廣泛，與人體運(yùn)動(dòng)和康復(fù)治療相關(guān)的教練、醫(yī)療和科研人員都需要掌握該領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)和原理，相關(guān)教學(xué)與科研需求日益迫切。但由于脊柱結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、力學(xué)機(jī)制的不確定性、評(píng)估的高成本、面向人群的特殊性和康復(fù)手段的多樣性，使其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中不易直觀展現(xiàn)與理解。因此，脊柱運(yùn)動(dòng)康復(fù)生物力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)很難達(dá)到良好的效果，學(xué)生反應(yīng)難學(xué)，教師反應(yīng)難教。基于以上原因，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)依據(jù)“能實(shí)不虛、虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充”的原則，采用“線上虛擬交互理解與線下模擬實(shí)踐相結(jié)合”的方式，將虛擬仿真技術(shù)融入到脊柱康復(fù)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。通過3D模型展現(xiàn)設(shè)計(jì)流程，情景模擬強(qiáng)化功能認(rèn)知，以問題為導(dǎo)向推動(dòng)實(shí)驗(yàn)開展，虛實(shí)結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生在虛擬環(huán)境中做真實(shí)驗(yàn)，使其更直觀的了解脊柱的形態(tài)、功能和基本力學(xué)規(guī)律，并進(jìn)一步掌握脊柱疾病的基本評(píng)估方法和康復(fù)手段。通過視覺、聽覺和實(shí)踐相結(jié)合的方式使學(xué)生近距離、全視角、多維度來認(rèn)識(shí)脊柱運(yùn)動(dòng)康復(fù)生物力學(xué)，加強(qiáng)理論和實(shí)踐的雙重學(xué)習(xí)體驗(yàn)。通過脊柱運(yùn)動(dòng)康復(fù)生物力學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可使學(xué)生全面掌握
（1）脊柱相關(guān)的解剖學(xué)和生物力學(xué)相關(guān)原理，了解各節(jié)段椎體的結(jié)構(gòu)和相關(guān)組織，及其相互作用的力學(xué)機(jī)制；
（2）脊柱形態(tài)和功能的評(píng)估過程，通過三維仿真場(chǎng)景展示評(píng)估脊柱的主要設(shè)備，熟悉其構(gòu)造和原理，掌握其操作要領(lǐng)；
（3）脊柱相關(guān)疾病的損傷原理和康復(fù)方法，通過模擬脊柱評(píng)估的異常結(jié)果，掌握適宜的運(yùn)動(dòng)康復(fù)手段
實(shí)驗(yàn)要求:
（1）是否記錄每步實(shí)驗(yàn)結(jié)果：√是 ￡否
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論要求：√實(shí)驗(yàn)報(bào)告 心得體會(huì) 其他 實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括實(shí)驗(yàn)名稱、學(xué)生姓名、學(xué)號(hào)、實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果和分析，以及最終得分等內(nèi)容。學(xué)生需如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)步驟相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并從脊柱基本結(jié)構(gòu)和功能認(rèn)知、儀器設(shè)備構(gòu)成及使用、數(shù)據(jù)分析處理、運(yùn)動(dòng)康復(fù)方案選擇等方面進(jìn)行詳細(xì)記錄；實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，反思實(shí)驗(yàn)中的得失，并對(duì)下一步實(shí)驗(yàn)或?qū)I(yè)學(xué)習(xí)提出意見。
（3）其他描述實(shí)驗(yàn)總結(jié)：學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行總結(jié)，便于教師掌握學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的了解，同時(shí)對(duì)本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的成效進(jìn)行評(píng)判，有助于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的改進(jìn)。
成績(jī)?cè)u(píng)定:
（1）考核內(nèi)容學(xué)生對(duì)脊柱解剖結(jié)構(gòu)（含骨骼、肌肉、韌帶的功能）；脊柱動(dòng)、靜態(tài)功能檢測(cè)方法，含設(shè)備操作；脊柱生物力學(xué)建模及分析；診斷及康復(fù)等知識(shí)的掌握。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，能夠有針對(duì)性地考核學(xué)生的單項(xiàng)技能和綜合分析技能。
（2）考核方法 通過人機(jī)對(duì)話的模式，讓學(xué)生通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的考試功能進(jìn)行考核。根據(jù)設(shè)定的考試目標(biāo)，選擇對(duì)應(yīng)的考試模塊，再通過系統(tǒng)反饋，評(píng)價(jià)學(xué)生的對(duì)脊柱形態(tài)、功能的掌握情況和評(píng)估、康復(fù)的綜合水平。
（3）考核形式：
①個(gè)人身份登錄學(xué)習(xí)：學(xué)生必須以個(gè)人身份登陸教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)，包括開展網(wǎng)上學(xué)習(xí)、課堂討論交流、完成布置的作業(yè)，不得頂替冒用他人身份登陸本課程在線進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)。
②積極推進(jìn)過程評(píng)價(jià)：將考核和評(píng)價(jià)貫穿于在線學(xué)習(xí)的全過程，讓學(xué)生產(chǎn)生內(nèi)生性的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提高學(xué)習(xí)效果。任課教師可從學(xué)生出勤、課堂討論、過程考核等方面開展過程評(píng)價(jià)。
③采用“綜合得分”對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)：從學(xué)習(xí)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、能力提高等維度考察學(xué)生是否熟練掌握實(shí)驗(yàn)，是否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求。
