运动生理学课程介绍 一、运动生理学发展简史 回顾运动生理学的发展轨迹，总是与生命科学的发展息息相关。16世纪首先由维萨里(AndreasVesalius)出版了具有划时代意义的医学巨著《人体的结构》。到17世纪，英国生理学家威廉·哈维(Willian.Harvey)才真正开创了以实验为特征的近代生理学研究的先河。早期大多数学者对生理现象的解释仅仅拘泥于对现象的观察和表象的描述阶段，直到列文虎克(AnthonyLeeWenhoch)发明显微镜才终于证实肌纤维的存在。18世纪70年代，法国安东尼·拉瓦锡(AntoineLavoisier)首次进行了“真正”的运动生理学实验，测定运动状态下人体的心率及摄氧量。17、18世纪实验技术和物理学、化学等学科的进步给运动生理学的发展奠定了坚实的理论基础和丰富的实验技术早期运动生理学的研究萌芽源于古希腊时代人们对运动、竞技和健康相关人体机能研究的关注。19世纪80年代现代奥林匹克运动的复兴和1894年国际奥委会的组建掀起了运动生理学的研究热潮，运动生理学开始步入全盛时期。1888年法国的拉格朗热(FernandLaGrange)出版的《身体运动的生理学》是运动生理学早期的教科书，汇集了当时有限的研究成果。1892年意大利学者莫索(A.Mosso)首次设计和制造了肌功描记器，对肌肉疲劳现象进行了系统的研究。1923年，自德国的梅霍耶夫(O.Meyerhof)通过无氧实验发现糖酵解产生乳酸为肌肉收缩提供能量的事实以来,20世纪30年代又经过龙斯加德(E.Lundsgaard)等人的探索和校正，最终建立了肌肉收缩过程中ATP分解供能的系统理论。运动生理学的先锋、诺贝尔奖获得者—一希尔(A.V.Hil)和他的同事的研究成果论述精辟并密切结合运动实际，为理解整个身体能量代谢提供了基本研究框架，许多关于肌肉工作的论点至今仍为学者们所引用。1891年，第一个正规的运动生理学实验室在美国哈佛大学成立1927年，由美国生化专家亨德森(L.J.Henderson)建立、蒂尔(DavidBruce Di1)牵头的哈佛疲劳实验室为后来的现代运动生理学研究的蓬勃发展奠定了基础，掀开了运动生理学系统实验新的一页，该实验室从事不少关于耐力运动的生理机制、运动与环境等的研究。哈佛疲劳实验室培养的国际运动生理学杰出人才遍布世界各地。 在现代运动生理学的发展进程中，北欧的学者们在运动、环境、营养等方面的研究不断拓展运动生理学的知识体系和技术手段。伯格斯特隆J.Bergstrom)将肌肉组织的针刺活检技术应用到运动生理研究，开创了研究人类肌肉生化和肌肉营养的方法学。奥斯特朗(Astrand)曾经进行过大量关于体适能和耐力能力的研究工作，最先由希尔提出的作为运动机能评定指标的“最大摄氧量”概念通过奥斯特朗等人确定了它的实用价值及测定标准。有氧工作能力、无氧工作能力和PWC1等概念在运动生理学科中至今仍广为沿用。奥斯特朗等人所著的各具特色的《运动生理学》翔实反映了现代运动生理学的科研成果并深受学术界的青睐。 在运动生理学的发展中，苏联对运动生理学研究的贡献不容忽视。苏联运动生理学研究沿着巴甫洛夫(L.P.Pavlov)高级神经活动学说的理论基础建立了独具特色、具有相对完整体系的学科，对运动生理学的发展产生了深远的影响。在亚洲，日本的吉田章信、猪饲道夫等人成为日本现代运动生理学的拓建者，为日本培养了运动生理学的专门人才。虽然运动生理学在我国作为独立学科的研究历史较短，起步较晚，但早在1924年程瀚章编写的中国近现代早期运动生理学专著—《运动生理》昭示着我国在运动生理学领域的研究已初见端倪，随后蔡翘教授编写的《运动生理学》(1940年)，赵敏学编著的《实用运动生理学》(1951年)等专著成为我国当时体育系、科的主要参考书。我国各地开始运动生理学外文专著的翻译及实验研究器材的引进，以及运动生理学术活动、国际间的学术交流日趋活跃，使我国运动生理学成为一门独立的学现代科技发展既高度分化又高度综合，使得在系统观点下围绕功能问题展科而迅速崛起。 现代科技发展既高度分化又高度综合，使得在系统观点下围绕功能问题展开整合化研究成为运动生理学的发展趋势。因此，在加强分子水平研究的同时要重视整体、器官、组织水平上的研究，尤其是整体水平的综合性研究，实现宏观与微观、形态与机能、基础研究与运动实践、优势与特色相结合的研究，实现在整合性研究中将研究成果高效转化应用，为锻炼健身和竞技训练提供不可替代的科技支撑，为竞技体育与大众健身事业可持续发展提供生理科学基础。 二、运动生理学的研究对象、任务 运动生理学是生理学的一门应用生理分支学科，生理学是研究机体各种功能活动的科学。运动生理学研究人体在参加体育运动中产生的各种功能活动的发展变化。具体来说，是叙述和阐明人体在一次练习(急性运动)或反复练习(慢性运动或训练)中，人体各种功能所产生的反应和适应性变化及原因，并把它们应用于运动实践中，引导体育专业的学生在学习阶段自觉地用所学的简易生理指标和理论来认识自己功能能力的发展状况和安排术科课课外锻炼计划；在将来的工作中，用它作为科学地组织体育教学和设计运动训练计划和方案，合理地指导不同年龄、性别的人群进行健身锻炼的理论依据和监控手段使之能更有效地提高其服务对象的体适能、运动成绩和健康水平。 三、课程的性质与定位 《运动生理学》是体育学院体育教育与运动训练专业必修的专业基础理论课和主干课，总学时56（理论讲授48学时，实验8学时），3.5学分。体育教育专业第二学期开课，运动训练专业第三学期开课。其先修课程是《运动解剖学》，后续课程有《运动营养学》、《运动生物化学》、《体育保健学》、《运动生物力学》及各专项教学理论与实践。 它主要阐述人体的正常生理活动规律和在进行各项体育活动时人体各种生理活动变化规律，揭示运动训练对人体产生的影响和人体对运动训练产生的适应性变化及其规律。其目的是在学习本课程后，能较好地掌握人体正常生理机能变化规律和运动训练对人体各种生理机能的影响，同时用来指导运动训练实践同时也为学习其他后续课程和毕业后从事运动训练指导打下必要的生理学基础。此外，《运动生理学》是考教师资格证、绝大多数考研专业的必考科目，又是一门服务学科。因此其特点是理论与实践结合紧密，实践性强。在教学中注意理论知识与运动训练实践相结合，培养学生正确的科学思维能力，具有利用所学知识分析问题、解决问题和指导运动训练的能力、技能，并初步具备进行科学研究的能力。 四、课程教学目标 知识目标：让学生掌握运动生理学的基本理论和基础知识；掌握身体活动对机体各个系统和器官功能的影响以及基本机理。 能力目标：培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。能够运用生理学原理，指导不同年龄、性别和训练程度的人群进行科学的运动锻炼，以达到提高竞技运动水平、增强全民体质、提高工作效率和生活质量的目的。 素质目标; 让学生意识到运动和健身的重要性，以便树立正确的体育价值观，树立坚定的体育信念，形成终身体育的良好习惯。 五、运动生理学研究的基本方法 运动生理学是一门实验科学，其研究对象是人，它的知识主要是通过对人体的实验和测定得到的。但通过动物实验来获得运动生理学知识也是一项常用的方法，特别是当某些实验需要损伤机体时，如希尔(A.V.Hill,1938)发表的张力-速度关系曲线就是通过对离体蛙缝匠肌的实验得出的，至今仍广泛应用于肌肉生理中。但当前在体育专业本科生的实验教学中很少采用动物实验作为教学手段。动物实验主要用于运动生理学的专题研究，故这里仅对人体实验和测定方法进行介绍。 1.运动现场测定和监控法 运动现场测定和监控方法是在运动现场对运动者在运动中(包括运动前、运动中、运动后和恢复期或运动中完成不同练习后)，某些生理变化进行测定和监控。这种研究方法的特点是不仅符合运动的实际情况，且由于对运动中的生理变化进行监控，能及时提出相应的干预措施。随着无线电遥测和微型磁带记录的使用，已能在运动过程中连续对一些重要生理功能的活动进行测定和监控，如心脏的活动(心率和心电图)；呼吸频率、皮肤和深部体温等。同时由于便携式气体分析仪的使用，可在室外自由活动情况下测定摄氧量。 2.实验训练法 实验训练法是让受试者按照一定研究目的而设计的实验方案，在实验室内利用一定的训练器械，如跑台、自行车功量计，各种力量训练装置进行实验训练，并在训练前后对欲研究的生理功能变化进行测定，以了解各种训练方法(如不同训练方式，不同训练强度、时间、频率等)对人体生理功能的特定影响。. 3.功能测试和评定 功能测试和评定是通过对不同年龄不同性别的经常锻炼者和不锻炼者，或不同训练水平，不同运动项目的运动员在同一条件下(如安静时、定量工作时、极量工作时)各种生理功能状态或变化进行测定，以了解体育锻炼和运动训练对提高人体各种生理功能的作用。 六、课程教学内容 第一章 绪论 主要内容： 1、运动生理学的概念、研究对象及任务，学习目的。 2、生命活动的基本特性：新陈代谢、兴奋性、生殖。 3、稳态。 4、人体功能活动的调节：神经调节、体液调节、自身调节、反馈的概念、 5、生理学的研究方法。 重点：生命活动的基本表现，人体功能活动的调节。反馈调节。 难点：人体功能活动的调节 第二章 骨骼肌机能 主要内容： 第一节 肌肉的微细结构：肌原纤维、肌管系统。 第二节 肌肉的特性：肌肉的物理特性、肌肉的生理特性。兴奋和兴奋性概念；引起兴奋的刺激条件；兴奋性的评价指标；兴奋后恢复过程的兴奋性变化。 第三节 细胞的生物电现象：静息电位和动作电位；静息电位和动作电位形成的原因。动作电位的传导。 第四节 肌肉的收缩原理：兴奋在神经—肌肉接点的传递、 兴奋—收缩耦联、肌肉的收缩与舒张过程。 第五节 肌肉的收缩形式与力学特征；单收缩和强直收缩。缩短收缩、拉长收缩和等长收缩。肌肉收缩的力学特征。 第六节 肌纤维类型与运动能力。两类肌纤维的形态、生理和代谢特征。不同类型肌纤维的分布。肌纤维类型与运动能力。训练对肌纤维的影响。运动时不同肌纤维的动员。 第七节 肌肉的结缔组织（自学） 第八节 肌电图（介绍） 重点：细胞膜的物质转运功能。动作电位的形成机制。根据肌丝滑行理论着重对 肌纤维的收缩过程与机制以及肌肉收缩的形式和力学特征进行分析。 难点：肌肉收缩过程与机制，肌肉收缩的力学特征。 第三章 血液 主要内容： 血液的组成与特性；血液的功能：运输功能、血液的调节功能、血液的防御与保护作用。 重点：血液的理化特性；氧气和二氧化碳的运输；氧解离曲线 难点：氧解离曲线 第四章 循环机能 主要内容： 第一节 心脏生理：心肌的生理特性，心动周期与心电图，心泵功能的评价，心泵功能的调节。 第二节 血管生理：动脉血压和动脉脉搏，微循环，静脉回心血量。 第三节 心血管活动的调节：神经调节，体液调节，局部血液的自身调节。 第四节 运动时心血管功能的变化：心血管系统对运动的反应，心血管系统对运动的适应。 重点：心肌的生理特性；心脏的泵血过程；动脉血压的形成及影响因素 难点：心脏的泵血过程，脉血压形成过程 第五章 呼吸机能 主要内容： 第一节 肺通气：肺通气功能的评定，肺通气功能对训练的反应与适应，运动与呼吸。 第二节 气体的交换：气体交换的原理、气体交换的过程、影响气体交换的因素：通气/血流比值。肺换气功能的评定 第三节 呼吸运动的调节：呼吸中枢及其呼吸的反射性调节：化学因素对呼吸的调节：运动时呼吸变化的调节 重点：肺容积；肺通气功能的评定，气体交换的过程；呼吸中枢及其呼吸的反射性调节 难点：气体交换的过程 第六章 物质与能量代谢 主要内容： 糖、脂肪、蛋白质三大能源物质在体内分解代谢的一般过程及其运动时人体物质代谢和能量代谢的特点 重点：三大能量系统的特点及具体在体育运动中的应用。 难点：糖、脂肪、蛋白质三大能源物质在体内分解代谢的一般过程。 第七章 肾脏功能 主要内容 酸碱平衡的基本概念、体内酸碱物质的来源、酸碱平衡的调节，尿的生成过程，有效滤过压的概念；肾脏在保持水和酸碱平衡中的作用。 重点：肾脏的泌尿过程。 难点：肾脏在保持水和酸碱平衡中的作用。 第八章 内分泌功能 主要内容： 第一节 内分泌、内分泌腺与激素概述：内分泌与内分泌腺，激素与激素的分类，激素的一般生理作用和作用特征。 第二节 激素作用的机制和调节：受体以及作用特征，激素作用的机制和过程，激素分泌的调节 第三节 主要内分泌腺的内分泌功能：下丘脑的内分泌功能，垂体的内分泌功能，甲状腺、甲状旁腺内分泌功能与调节钙、磷酸、代谢的激素，肾上腺的内分泌功能，胰岛的内分泌功能。 第五节 运动与内分泌功能：儿茶酚胺对运动的反应与适应，糖皮质激素与促肾上腺皮质激素对运动的反应与适应，激素对运动应答与适应的基本规律。 重点：激素作用的机制和过程，应激激素对运动应答和适应的基本规律。 难点：应激激素对运动应答和适应的基本规律。 第九章 感觉机能 主要内容 第一节 概述：感受器的定义和分类，感受器的生理特征 第三节 位觉：前庭感受器的构造和功能，前庭反射 第四节 本体感受器——肌梭和腱器官 重点：本体感受器 难点：前庭感受器 第十一章 运动技能 主要内容： 第一节 运动技能的概念和生理本质 第二节 运动技能的学习进程 重点：运动技能的学习进程 难点：运动技能的概念和生理本质 第十二章 有氧、无氧运动能力 主要内容： 第一节 吸氧量和氧亏：需氧量、吸氧量和氧亏，运动后过量氧氧耗及其影响因素。 第二节 有氧工作能力：最大摄氧量及其影响因素，有氧耐力的生理基础及其影响因素，乳酸阈与通气阈。 第三节 无氧耐力的测定法及其评定 重点：最大摄氧量及其影响因素；乳酸阈；有氧耐力的评定 难点：乳酸阈 第十三章 身体素质 讲授要点： 第一节 力量素质及其影响因素；力量训练原则；力量训练的手段与方法 第二节 速度素质及其影响因素；速度素质训练的手段与方法 重点：肌肉力量的影响因素；速度素质的影响因素。 难点：肌肉力量的常用检测与评价方法 第十四章 运动性疲劳 主要内容： 运动性疲劳：运动性疲劳概述，特点，产生运动性疲劳的可能机制，运动性疲劳的诊断。 重点：产生运动性疲劳的可能机制 难点：产生运动性疲劳的可能机制 第十五章 运动过程中人体机能变化规律 主要内容： 运动过程中人体机能状态变化的规律：赛前状态与准备活动，进入工作状态，稳定状态状态，运动性疲劳与恢复 重点：准备活动的生理作用；“极点”与“第二次呼吸”。 难点：“极点”与“第二次呼吸”的产生原因 七、学生学情分析与教学方法及组织形式 体育专业学生文化课基础相对薄弱，而课本内容专业性又较强，授课中主要采用理论与实践相结合的教学方式。在教学内容中增加案例教学，使用课堂讨论等教学方法，充分调动学生学习积极性。课程还有8学时的实验，通过实验验证课本知识，加强学生对枯燥知识点的理解和掌握。 八、教材与参考资料 教 材：王瑞元、苏全生主编，《运动生理学》，人民体育出版社，2012年。 参考书目： 1.封飞虎主编，《运动生理学》，华中科技大学出版社，2017年第一版。 2.王步标、华明主编，《运动生理学》，高等教育出版社出版，2006。 3.邓树勋、王健主编，《运动生理学》，高等体育出版社，2005年。 4.王瑞元主编，《运动生理学》，人民体育出版社，2002年第一版。 5.杨锡让主编，《实用运动生理学》，北京体育大学出版社，1998年。 6.乔德才主编，《运动生理学题解》，高等教育由版社,2016年2月。 7.杨锡让编，《运动生理学进展一一质疑与思考》，北京体育人学出版社,2001年6月。 8.国内核心期刊：《体育科学》、《中国运动医学杂志》、《北京体育大学学报》等。 六、课程特色 以考促学，加大过程考核的比重，加强对所学知识的应用，培养实践能力，申请《运动生理学考核方式改革》研究项目一项并取得了良好的实施效果。