Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Естественно - научные основы обучения двигательным действиям . 6
1.1. Методологические особенности исследования движений человека. 6
1.2 Основные этапы становления теории построения движения .
Глава 2. Особенности обучения спортивным движениям (на примере бега с низкого старта).
2.1 Показатели технического мастерства. 22
2.2 Методологические аспекты совершенствования движений . 29
2.3 Возрастные особенности движений. 33
2.4 Особенности обучения бегу на короткие дистанции. 39
Глава 3. Цель, задачи и методы организации исследования . 46
3.1 Цель и задачи. 46
3.2 Гипотеза исследования . 46
З.ЗМетоды исследования. 48
Глава 4 Биомеханические характеристики низкого старта . 52
4.1 Временные характеристики низкого старга у школьников 10-17 лет. 52
4.2 Время стартовой реакции у детей и подростков 10 -17 лет 54
4.3 Изменение времени опоры на две колодки у де і ей и подростков. 57
4.4 Изменение времени опоры на одну колодку. 62
4.5 Возрастные изменения скорости бега на первых трех метрах стартового разгона. 67
4.6 Изменение общего времени стартовых действий с возрастом.
4.7 Распределение времени опоры на стартовые колод -ки как показатель формирования структуры двигательного действия.
Заключение 84
Выводы 85
Список литсрэтуры
- Основные этапы становления теории построения движения
- Методологические аспекты совершенствования движений
- Гипотеза исследования
- Время стартовой реакции у детей и подростков 10 -17 лет
Введение к работе
Актуальность диссертационного исследования определяется высокой научной и образовательной значимостью педагогических знаний о движущих силах развития детей и подростков. Изучение закономерностей формирования биомеханической структуры под влиянием средовых и генетических факторов в ходе обучения является важной и перспективной областью биомеханики, теории и методики физической культуры. Закономерности освоения двигательных действий используются в качестве естественно-научной основы для большинства теорий обучения. Отсутствие общепризнанной теории в этой области свидетельствует о недостаточной разработанности этого важного раздела педагогической науки. Особенности формирования биомеханической структуры двигательных действий под влиянием возрастных и средовых факторов является важным условием решения актуальной и в то же время весьма сложной проблемы - закономерностей развития детей и подростков в ходе обучения.
Актуальность темы исследования подтверждается ее соответствием сводному плану НИР Госкомспорта РСФСР на 1990-95 гг., а также сводному плану научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на 1996 г., направление 2 ("Человек в экстремальных условиях двигательной деятельности") тема 02.03.01 ("Исследование возрастных и индивидуальных особенностей формирования биомеханической структуры движений").
Сутью стратегии исследования составляет предположение, что содержание двигательных действий человека обусловлено сложным взаимодействием генетических социальных факторов. У новичков ориентировочную основу
двигательного действия в значительной степени составляет информация, поступающая из внешней среды, а средствами ее реализации являются, главным образом, врожденные координации работы мышц. Опытные спортсмены ориентируются на внутреннюю двигательную структуру, сформированную под влиянием двигательной задачи, выполнение которой осуществляется посредством приобретенных двигательных координации в ходе обучения с позиции биомеханики. Результатом учебно-тренировочного процесса является структура двигательного действия, обеспечивающая как приращение двигательных качеств, так и формирование двигательных навыков. Направленное развитие целостного двигательного действия, сопровождающееся изменением (совершенствованием состава и связей между его компонентами) называется прогрессирующей биомеханической структурой (И.М. Козлов, 1998).
Предметная область диссертационного исследования включает определение значения и вклада возрастных и средовых (методики обучения) факторов в становление прогрессирующей биомеханической структуры движений.
Объектом исследования являлись двигательные действия (бег с низкого старта) детей и подростков 10- 18 лет. Возрастные границы обусловлены положением о приеме в специализированные детско-юношеские спортивные школы по легкой атлетике, во-первых, и пребыванием детей в общеобразовательной школе, во-вторых.
Закономерности развития прогрессирующей биомеханической структуры - направленного развития целостного двигательного действия, сопровождающиеся эволюционным изменением (совершенствованием) состава и связей между ее компонентами - составляет научный результат, теоретическую значимость исследования.
Основные этапы становления теории построения движения
Решение проблем, определяющих содержание, организацию и обучение двигательным действиям, предполагает согласование и интеграцию, гуманитарного и естественнонаучного подходов. Результаты такого объединения являются методологической основой теории и методики физического воспитания и спортивной тренировки. Конкретный фактический материал, накапливаемый в смежных научных дисциплинах, требует осмысления с педагогических позиций. Интеграция их является одной из основных задач спортивной науки. Объективная тенденция усиления дифференциации создает реальную опасность разобщения разных дисциплин, разрабатывающих проблемы физической культуры, а также ослабления связей между ними. Однако сложность изучаемых объектов (двигательных действий) такова, что для их познания требуется объединение научных подходов и усиление связей между ними. Системные исследования оказываются той главной силой, которая противостоит не только дроблению теории и методики физической культуры, но благодаря взаимодействию смежных направлений обеспечивает более глубокое приращение знаний в каждой из них. Прирост интенсивного накопления фактов в биомеханике спорта закончился, их дальнейшее увеличение не приводит к новому знанию. На современном этапе становится актуальной проблемой интеграция знаний, изучение целостности предметной области исследования. Двигательный аппарат человека представляет собой сложную многозвенную систему со многими степенями свободы, целенаправленное движение которой осуществлено не менее сложным и, весьма, совершенным управляющим устройством. Органы движения формировались в течение многих миллионов лет эволюции; тогда как факторы социальной природы проявляют себя, главным образом на протяжении индивидуальной жизни в ходе онтогенеза. Количественное и качественное различие характера природных и социальных факторов, определяющих жизнедеятельность человека, обусловливает чрезвычайную сложность предметной области исследований двигательного поведения человека, в частности, проблемы интеграции врожденных и приобретенных координации.
Некоторые специалисты считают, что периодизация двигательной функции, последовательность наступления сенситивных периодов развития двигательных качеств (силы, быстроты, выносливости) определяются в большей степени генетической программой. Другие - отдают преимущество социальным условиям и факторам окружающей среды. Однако никто не сомневается в том, что как биологическая, так и социальная программа развития человека являются неотъемлемыми условиями обеспечения его жизнедеятельности. Педагогическая задача состоит в согласовании биологической и социальной программ для обеспечения гармоничного развития человека. Научная задача заключается в исследовании механизмов согласования социальных условий жизнедеятельности человека с генетической программой его развития. Разработка этой задачи тормозится из-за отсутствия надежных и доступных способов ее решения.
Процесс развития и формирования двигательной функции настолько сложен и разнообразен по форме и содержанию, что его невозможно изучить с достаточной полнотой, применяя какой-либо один метод исследования. Для анализа микроэволюционных процессов, протекающих в ходе онтогенеза под влиянием обучения, существует множество экспериментальных методик, включающих регистрацию биомеханических, физиологических, а также психологических характеристик двигательных действий человека.
Морфологическая и функциональная целостность двигательной активности основана на взаимосвязи и взаимодействии ее элементов. Формой существования этой целостности является биомеханическая структура. Этапы онтогенетической эволюции (развития) дополняют друг друга, предыдущие этапы служат основой для последующих. В ходе формирования биомеханической структуры, происходит ее интеграция, установление более тесных связей между ее компонентами. В биологии различают корреляции и координации. В соответствии с этим взаимозависимость между центральными и периферическими механизмами построения движений, когда изменения в одних компонентах приводят к изменениям в других, можно назвать корреляцией, а связи между ними - коррелятивными. Это связи между биомеханическим свойством мышц по типу "сила-скорость", между механическими свойствами двигательного аппарата "межзвенный угол - плечо силы тяги - длина мышцы" и т.д.
Координации - это согласование функциональной активности компонентов двигательной функции для достижения двигательной цели; их основу составляют такие механизмы как временная связь, доминанта, реципрокная иннервация и.т.д.
В процессе эволюции наблюдается постепенное сокращение детерминирующей роли физико-химических факторов внешней среды в индивидуальном развитии и увеличение роли социально-экономических факторов развития. Повышение устойчивости индивидуального развития делает его более независимым от сбивающих влияний внешней среды. Процесс сокращения детерминирующего значения природных факторов внешней среды и увеличения влияния внутренних факторов называется автономизацией онтогенеза
Методологические аспекты совершенствования движений
Понятие формирования и совершенствования движений относится к числу основополагающих в теории спортивной техники, однако, до сих пор нет ясности в его трактовке. Это обусловлено сложностью проблемы, многогранностью явления. Оба этих процесса, как формирование, так и совершенствование движений, представляют собой, по сути, перестройку системы, причем граница между ними условная (Д.Д. Донской, 1971).
Автоматизированные движения начинают формироваться к пятому-шестому году жизни. До этого каждый элемент движения в отдельности уже хорошо освоен, однако система движений еще не сложилась. Лишь значительно позже начинают реализовываться двигательные программы, при помощи которых сложные движения могут выполняться без контроля сознания, и управление таким движением переходит к более низким уровням мозга (мозжечку, подкорковым узлам, стволу мозга и мотонейронам спинного мозга) (Э.С. Озолин, 1986).
При формировании любого двигательного действия в организме образуется сложная функциональная система (по П.К. Анохину), объединяющая множество функций. К ним относятся: 1) формирование двигательной задачи; 2) программирование ее выполнения; 3) управление выполнением движения; 4) контроль за ними; 5) коррекции в ходе движений.
Все эти элементы системы находятся в сложном взаимодействии: задача влияет на программу; программа - основа для контроля; контроль изменяет при необходимости программу.
Под двигательной задачей понимают весь объем представлений спортсмена о действии. Она представляет собой "модель погребного будущего" (по Бернштейну). Именно "копия двигательной задачи" является своеобразным механизмом, обеспечивающим сопоставление воспринимаемой в данный момент информации со свежими следами восприятия тех же параметров в предшествующий момент времени, т.е. является связующим звеном между прошлым и будущим. Создание "модели потребного будущего" происходит на основании анализа следов прошлого опыта, извлеченных из памяти.
Н.А. Бернштейн (1966) считал, что в основе обучения находятся не внешние стимулы, а упреждение ситуации посредством "образа потребного будущего", основу которого составляет смысловая двигательная структура. Кольцевой механизм преобразования информации, связывающий периферический двигательный аппарат и центральную нервную систему (ЦНС), является основой управления движением. Решение двигательной задачи обеспечивается сенсорной коррекцией двигательной программы в результате того "что есть" с тем "что надо".
Двигательная программа представляет собой предвосхищение последовательных и одновременных периодов возбуждения мышц, составляющих проект и смысловое содержание двигательного действия. Она является механизмом, обеспечивающим преобразование накопленного в ходе подготовки двигательного потенциала (физические качества и навыки) и приспособление его к переменным условиям двигательного действия. Программа, по сути, предопределяет путь и способы решения двигательных задач посредством согласования потенциальных возможностей и "потребного будущего". Контроль за выполнением программы осуществляется при помощи сигналов обратной связи: они обеспечивают слежение, сличение, поправки, перестройки и другие процессы, обусловливающие решение двигательной задачи в ходе обучения.
Управление движениями - сложный и многоуровневый процесс. Каждый уровень имеет свою функцию и локализацию, есть уровни ведущие и фоновые. Уровень Е определяет смысл и цель двигательного действия; уровень Д формирует пространственные и временные последовательности движений; уровень С обеспечивает регуляцию усилий; уровень В осуществляет координацию мышечной активности; уровень А регулирует мышечный тонус, физическую активность.
СИ. Гальперин (1977) разработал теорию поэтапного формирования действий. Образ действия и образ среды, в которой оно происходит, интегрируются в единое целое. На основе этой целостности, называемой ориентировочной основой, происходит освоение новых движений. Каждое действие содержит три части: ориентировочную, исполнительную и контрольно-корректировочную. В результате осуществления первой части формируется ориентировочная основа действия. Вторая часть реализует эту программу. Третья контролирует качество двух первых и определяет продолжение или окончание действия.
Гипотеза исследования
Основу гипотезы составляют следующие положения. Спортивные движения представляют собой совокупность элементов и последовательных фаз, объединенных в целое посредством биомеханической структуры, которая прогрессирует благодаря совершенствованию отдельных элементов, так и связей между ними. Становление двигательной структуры происходит под влиянием двух основных факторов: двигательной задачи и предшествующего двигательного опыта, унаследованного или приобретенного в результате индивидуального обучения.
Предполагалось, что в биомеханической структуре движений в начале обучения будет преобладать развитие системных свойств, обусловленных врожденными и ранее приобретенными координациями. В процессе обучения будут возникать новые системные свойства, в большей степени соответствующие решению двигательной задачи и характеризующие более высокий уровень построения двигательного действия. В некоторых случаях они будут вступать в противоречие с ранее установившимися координациями. Изучение закономерностей развития биомеханической структуры движений будет способствовать совершенствованию учебно-тренировочного процесса.
Объектом исследования явился бег с низкого старта детей разного возраста и уровня подготовленности. Эти двигательные действия выбраны нами неслучайно. Во-первых, движения на старте интересны тем, что на ограниченном пространстве выполняются три основных вида двигательной активности по биомеханической классификации: поза, движение без перемены места и локомоция. Проведенные исследования (В.И. Клавишев, В.А. Петьков, 1998) силовой структуры движений подтверждают сложную, неоднозначную зависимость между кинематикой и динамикой движений человека, а также возможность (эффективность) средств и методов биомеханики для определения системных средств двигательного аппарата. Многообразие состава двигательной деятельности предполагает богатство ее структуры, насыщенной связями различной природы. Во-вторых, возможность относительно легко обеспечить выполнение метрологических требований к регистрации движений.
Предметом исследования является процесс становления структуры техники бега спортсменов (на примере низкого старта) в различные возрастные периоды.
Методы исследования В работе использовались следующие методы: анализ литературных источников, электрохронометрирование, педагогический эксперимент и математическая статистика.
Анализ литературных источников проводился с целью изучения материала по данной проблеме для определения возможностей и перспектив решения поставленной проблемы.
Электрохронометрирование проводилось для оценки стартовых действий по ходу обучения у детей различного возраста и подготовленности. Для этого использовался комплекс аппаратуры, состоящий из: 1) стартовых колодок; 2) пояса с разъемом, жестким, тонким двужильным кабелем и фиксатором расстояния, позволяющий регистрировать время пробегания заданного стартового отрезка. Когда спортсмен по команде "Внимание!" занимал стартовое положение, фиксатор в руке экспериментатора располагался так, чтобы закрепленный в нем кабель на 3-х метровом участке совмещался с разъемом на поясе испытуемого; 3) контактной пластинки с вмонтированным датчиком, фиксирующей время от выстрела до отрыва рук от опоры; 4) 4-х канального электронного миллисекундомера, регистрирующего время с точностью 0,001 с; 5) стартового пистолета; 6) проводов, соединяющих различные части хронометрического устройства (рис.3.1).
Данное устройство позволяет регистрировать временные показатели с точностью до 0.001 с, что является важным условием адекватной оценки технической подготовки, так как результаты спортсменов на крупных соревнованиях отличаются долями секунд. Наглядным примером, доказывающим это положение, могут быть показатели времени реакции у сильнейших спринтеров на чемпионате мира 1987г. и Олимпийских играх 1988 г. в Сеуле. Три лучших значения времени реакции (К.Льюис - 0.136 с, Л.Кристи - 0.138 с, Ф.Джойнер - 0.131 с) отличаются друг от друга тысячными долями секунды (А.В. Левченко, 1993).
Время стартовой реакции у детей и подростков 10 -17 лет
Изменение обобщенного показателя - суммарного времени бега (сумма последовательных фаз - времени реакции, опоры на две и одну колодки, времени бега на 3 м) у детей и подростков, не занимающихся спортом, носит тот же характер, что и отдельные компоненты бега с низкого старта (рис. 4.9). Однако колебания суммарного показателя более сглажены, менее выражены. Можно предположить, что это предусмотрено двумя причинами: первая - разнонаправленными гетерохронными изменениями развития двигательных качеств (силы и быстроты) по ходу онтогенеза, вторая - формированием системных свойств двигательного действия единой биомеханической структуры.
Другой характер изменений присущ суммарному показателю бега с низкого старта с возрастом и с ростом двигательного опыта детей и подростков, специализирующихся в спринте (рис. 4.10). Несмотря на разнонаправленное изменение временных показателей различных фаз бега с низкого старта (опора на две и опора на одну колодку) усовершенствование биомеханической структуры движений у юных спортсменов происходит более высокими темпами: время стартовых действий у детей и подростков от 10 до 17 лет, не занимающихся спортом, уменьшается на 197 мс, а у спортсменов - на 241 мс. При этом наибольшее увеличение этого показателя приходится на начальный этап спортивной специализации в первые 1,5-2 года: затраты времени снижаются на 121 мс. Можно предположить что причиной формирования такой биомеханической структуры стартовых действий является использование средств и методов спортивной тренировки.
Трудности в организации движений во время стартовых действий особенно резко проявляются при переходе от отталкивания двумя ногами к отталкиванию одной ногой с одновременным махом другой. При смене этих фаз наблюдается большинство технических ошибок. Энергичное отталкивание двумя ногами затрудняет переход к бегу и, наоборот, отталкивание в эту начальную фазу преимущественно одной ногой не позволяет эффективно преодолеть инерцию покоя, обеспечить переход от стартовой позы к движению. Особенности организации движений в этой фазе стартовых действий рассмотрены в следующем параграфе: обсуждение становления системных свойств двигательного действия на основе распределения времени отталкивания со стартовых колодок.
Распределение времени опоры на стартовые колодки как показатель формирования структуры двигательного действия.
Как уже отмечалось, фаза опоры на стартовые колодки и особенно распределение времени отталкивания двумя и одной ногой представляют особый интерес, т.к. за короткий интервал времени происходит переход от одного способа согласования работы мышц, к другому. При этом эти координации носят альтернативный характер и, кроме того, одна из них (отталкивание двумя ногами) сформирована в результате обучения, а другая генетически запрограммированная фаза локомоции. На рис. 4.11 - 4.14 отражены различия в формировании биомеханической структуры стартовых действий у не занимающихся и спортсменов, специализирующихся в беге на короткие дистанции. Эти обстоятельства позволяют считать двигательные действия при беге с низкого старта весьма подходящим объектом исследования проблемы роли педагогических и генетических факторов в развитии двигательной функции человека.
При беге с низкого старта у детей и подростков от 10 до 18 лет во всех возрастных группах, как правило, уменьшается общее время опоры на старто-вые колодки. Эта тенденция проявляется в одинаковой степени как у не занимающихся (рис. 4.12), так и у спортсменов (рис.4.13). Очевидно, ритм и темплокомоций с их генетически сформированными программами представляют собой весьма совершенные и в тоже время консервативные, стабильные функциональные системы.
