Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Анализ теоретических основ оптимизации технологии обучения (литературный обзор) 17-74
1.1. Теория построения движений 17-25
1.2. Теория структурности движений 25-32
1.3. Теория решения двигательной задачи 32-41
1.4. Теоретические основы подготовки теннисистов 41-59
1.5. Исследование двигательных действий с помощью инструментальных методик 59-74
ГЛАВА II. Задачи, методы и организация исследования 75-86
2.1. Задачи исследования 75-76
2.2. Методы исследования 76-85
2.2.1. Анализ литературных данных 76
2.2.2. Электротензография 78
2.2.3. Акселерография 81
2.2.4. Электромиография 81
2.2.5. Стереовидеосъемка 84
2.2.6. Полуавтоматический видеоанализатор 84
2.2.7. Персональный компьютер ...85
2.3. Организация исследования 86
ГЛАВАІІІ. Биокинематические структуры ударных действий ... 87-150
3.1. Кинематические характеристики звеньев тела теннисиста при ударном действии 87-104
3.2. Кинематические характеристики головки ракетки при ударном действии. 104-112
3.3. Особенности кинематики ударов в различных по высоте точках.. 112-127
3.4. Вариативность кинематических характеристик ударных действий у теннисистов различной квалификации 127-135
3.5. Кинематическая структура ударных действий 135-146
3.6. Факторная структура ударных действий 146-150
ГЛАВА IV. Особенности работы мышц теннисиста при управлении и энергообеспечении ударных действий 151-196
4.1. Работа мышц, участвующих в управлении ракеткой 152-166
4.2. Особенности работы мышц биомеханического аппарата исполнения теннисиста 167-187
4.3. Структура работы мышц биомеханических аппаратов управления и исполнения теннисиста 187-192
4.4. Координация работы мышц теннисиста 192-196
ГЛАВА V. Биодинамические и биоэнергетические структуры ударных действий 197-239
5.1. Взаимодействие теннисиста с опорой при ударах по отскочившему мячу 197-210
5.2 Особенности взаимодействия с опорой ног игрока при ударах с лета в различных по высоте точках 210-223
5.3. Воздействие биомеханического аппарата управления на ручку ракетки 223-228
5.4. Динамическая структура управляющих воздействий кисти на ручку ракетки 228-231
5.5. Определение энергетических характеристик аналитическим и экспериментальным путем 231-239
5.6. Передача и потери энергии при различных видах ударов 240-246
ГЛАВА VI Индивидуализация техники теннисистов с учетом их морфофункциональных особенностей 247-274
6.1. Техника ударных действий в связи с морфологическим и функциональным статусом теннисистов 247-252
6.2. Влияние морфологических и функциональных особенностей теннисиста на технику выполнения ударного действия 252-258
6.3. Влияние морфологических и функциональных особенностей теннисиста на технику выполнения ударного действия 259-265
6.4. Современные технологии обучения и совершенствования на основе индивидуализации специальной подготовки теннисистов 265-274
ГЛАВА VII. Оптимизация технологии обучения ударным действиям в теннисе 275-322
7.1. Классификация ударов в теннисе на основе биомеханического обоснования их техники 275-281
7.2.Биомеханические основы строения ударных действий в теннисе 281-288
7.3. Критерии оптимальности и факторы оптимизации ударных действий 288-295
7.4. Оптимизация технологии обучения ударным действиям 295-307
7.5. Научно-практические рекомендации по применению современной технологии обучения ударам в теннисе 307-322
Выводы 323-335
Список литературы 335-372
- Теория построения движений
- Задачи исследования
- Кинематические характеристики звеньев тела теннисиста при ударном действии
- Работа мышц, участвующих в управлении ракеткой
Введение к работе
Актуальность исследований. Разработка и внедрение новых технологий повышения эффективности тренировочного процесса является необходимым условием для достижения успехов в современном спорте (В.К Бальсевич, 20; Н.Ж. Булгакова, 46; Н.И. Волков, 54; Д.Д. Донской, 105; Ю.Д. Железняк, 109; Г.П. Иванова, 174; В.Я. Игнатьева, 170; В.М. Игуменов, 171; В.Б. Коренберг, 187; В.В. Кузин, 193; СВ. Малиновский, 208; Л.П. Матвеев, 210; С.Д. Неверкович, 217; Ю.Ф. Подлипняк, 243; Г.И. Попов, 239; Ю.М. Портнов, 241; ИЛ. Ратов, 246; А.П. Скородумова, 264; Н.Г.Сучилин, 278; О.П. Топышев, 283; ВИ. Тхоревский, 288; В.П. Филин, 297; и др.).
В качестве теоретических основ оптимизации технологии обучения следует рассматривать теорию построения движений (Н.А. Бернштейн, 36), теорию структурности двигательных действий (Д.Д. Донской, 102) и теорию двигательной деятельности (П.К. Анохин,; А.А. Ухтомский, 294; Н.А. Бернштейн, 36; Л.С. Выгодский, 62; АН. Леонтьев, 199; А.В. Запорожец, С.Л., 166; П.Я. Гальперин, 64; и др.). Психологическая теория двигательной деятельности легла в основу развития теории решения двигательных задач и обучения двигательным действиям в спорте (М.М. Боген, 42; С.В.Дмитриев, 89; Д.Д.Донской, С.В.Дмитриев, 102-105; Коренберг В.Б.,187; и др.).
Большой вклад в разработку общих теоретических основ техники тенниса и подготовки игроков внесли как советские, так и зарубежные специалисты (Ф.К. Агашин, 3,4; СП. Белиц-Гейман, 29, 34; И.В.Всеволодов, 61; И. Гем, 66; В.А. Голенко, 72; Я. Гроппель, 82; Жемчужников Ю.А., ПО; О.И. Жихарева, 112; Л.С. Зайцева, 121, 156; Г.П.Иванова, 173, 178; Г.А.Кондратьева и А.И. Шокин, 184; ЕЛ. Корбут, 185; Э.Я.Крее, 191; А.П.
Скородумова, 262, 264; Ш.А. Тарпищев, 279; И.Н. Тучашвили, 286; Р. Шенборн, 304; В.Н. Янчук, 315, 318 и др ).
Техника двигательных действий в теннисе изучалась с помощью биомеханических методик исследования достаточно небольшим количеством авторов. Так в ряде работ использовался анализ материалов киносъемки (356,358-364,385,); видеосъемки (145,8,132,135); акселерография (203,176,82, 352,342,118,8,162,163); тензография (332,163,151,132 ), электромиография (119,146, 8,204,205 ).Задачи, которые решались авторами экспериментальных работ сводились к оценке качественных и количественных характеристик удара.
Среди отечественных работ следует отметить исследования, выполненные с помощью комплексных методик: Г.П. Лукирской (203), Г.П. Ивановой (173,174), В. А. Голенко (72) Л.С.Зайцевой (121,135,151), К. Бартониеца (24), М. Аль Халили (9).
Однако, одной из характерных тенденций развития современного тенниса является постоянная эволюция и совершенствование техники ударных действий. Это обусловлено бурным развитием материально-технической базы тенниса: появились ракетки из синтетических материалов с увеличенной головкой и рассчитанными с помощью компьютерного моделирования аэродинамическими и игровыми свойствами; новые типы покрытий; усовершенствованные струны, мячи. Все это привело к существенному изменению техники ударов, возрастанию темпа игры, к значительному увеличению скорости вылета мяча при исполнении всех технических приемов.
В связи с этим возникает необходимость углубленного исследования биодинамических структур современной техники ударных действий и разработки новых технологий формирования и совершенствования
разработки новых технологий формирования и совершенствования технического арсенала теннисистов. Как известно, разработка современных технологий обучения двигательным действиям является одной из важных педагогических задач трудовой деятельности и современного спорта (М.М. Боген, 42; Х.Х. Гросс, 84; СВ. Дмитриев, 89; Д.Д. Донской,102; Д.Д. Донской, СВ. Дмитриев 104,107; Г.П. Иванова, 173; Г.И. Попов, 234; И.П. Ратов, Г.И. Попов, 250; П.Я. Гальперин, Талызина, 64 и
др.)
В основе двигательной программы тенниса лежат ударные действия и перемещения игрока по площадке. Построение движений при выполнении теннисистом ударного действия отличается значительной сложностью, обусловленной тем, что удар выполняется многозвенной системой «рука-ракетка» по летящему с большой линейной и угловой скоростью мячу, имеющему разные направления, траекторию и длину полета, а также высоту отскока. Поэтому обучение ударным действиям, лежащим в основе главных технических приемов теннисиста является длительным, трудно управляемым и сложным педагогическим процессом.
В связи с этим одной из актуальных проблем современного тенниса является исследование биомеханических основ строения ударного действия и оптимизация технологии их обучения. Исследования в этом направлении имеют важное теоретическое и практическое значение, так как отвечают запросам тренерской практики.
Цель работы - теоретико-методическое обоснование инновационной технологии обучения теннисистов ударным действиям и совершенствования в них в процессе многолетней подготовки.
Рабочая гипотеза исследований: предполагалось, что полученные экспериментальные данные о биомеханических структурах ударных действий и морфо-функциональных предпосылках индивидуализации техники их выполнения, позволят с новых позиций подойти к оптимизации
техники их выполнения, позволят с новых позиций
подойти к оптимизации технологии овладения современной техникой этих ударных действий, исходя из выявленных биомеханических особенностей их строения.
Задачи исследования:
1. Установить особенности биокинематических структур ударных действий у теннисистов различной квалификации при разнохарактерных и разноуровневых ударах.
2. Выявить закономерности в работе мышц при управлении и энергообеспечении ударных действий.
3. Изучить характерные особенности биодинамических структур ударных действий.
4. Исследовать биоэнергетические структуры ударных действий.
5.Определить предпосылки индивидуализации техники теннисистов с учетом их морфо - функционального статуса.
6. Выявить основные направления оптимизации технологии овладения ударными действиями, исходя из конкретных особенностей их строения, установленных в результате биомеханического обоснования и на основе использования смыслового проектирования.
Для решения поставленных задач был использован следующий комплекс биомеханических методик исследования: 1. Теоретический анализ и обобщение данных, имеющихся в литературе; 2. Электромиография (ЭМГ); 3. Акселерография (АГ); 4. Электротензография (ЭТТ); 5. Стереовидеосъемка; 6. Специальная видеосъемка; 7. Антропометрические методики; 8.Биомеханические станки; 9.Методы математической статистики.
Комплекс биомеханических методик включал: две тензометрические платформи, позволявшие фиксировать усилия, прикладмваемме правой и
левой ногой теннисиста к опоре при различных ударах; трехкомпо- нентный акселерометрический датчик, стоявший на головке ракетки; малогабаритный усилитель биопотенциалов, усиливавший электрическую активность от шести до двенадцати поверхностных мышц теннисиста; две видеокамеры, синхронно снимавшие движения теннисиста с двух точек. Проекции основных суставов тела игрока отмечались светоотражающими маркерами. Координаты маркированных суставов тела теннисиста с двух видеопленок через полуавтоматический видеоанализатор заносились в оперативную память ЭВМ. Персональный компьютер рассчитывал текущие значения скоростей для каждой изучаемой точки тела игрока. Экспериментальные исследования проводились на аппаратуре лаборатории «Биомеханики» ВНИИФК и обрабатывались по программам,
разработанным заведующим этой лаборатории старшим научным сотрудником к.п.н. Вороновым А.В.
Морфо-функциональные особенности теннисистов изучались с помощью общепринятых антропометрических методик.
Объектом исследования являлись биокинематические, биодинамические, биоэнергетические структуры ударных действий при разнохарактерных и разноуровневых ударах у теннисистов разной квалификации с учетом морфо-функциональных предпосылок индивидуализации.
Предметом исследования были биомеханические основы строения ударных действий и определение путей овладения ими (оптимизация технологии обучения ударным действиям) в теннисе.
Научная новизна исследования заключается в том, что впервые при изучении ударных действий теннисистов использование в качестве методологической основы теории построения движений, теории стуктурности движений, теории решения двигательной задачи, теоретических основ подготовки спортсменов, а также применение
( комплекса биомеханических методик с компьютерной обработкой
экспериментального материала в режиме реального времени позволило получить новые научные данные:
- определенабиокинематическая организация ударных действий у теннисистов разной квалификации, выполняющих современные разнохарактерные и разноуровневые удары;
- выявлены закономерности динамики электрической активности
и структурных отношений в работе мышц аппарата управления и исполнения теннисиста. На основе этих данных определены и сформулированы задачи управления и энергообеспечения, решаемые в
ft!
каждой фазе ударных действий;
- установлены биодинамические структуры дифференцированного взаимодействия ног игрока с опорой в трех взаимно перпендикулярных направлениях и благодаря этому определены и описаны современные варианты техники выполнения ударов по отскочившему мячу и с лета;
- разработан способ получения аналитическим путем энергетических характеристик и на этой основе изучены биоэнергетические структуры ударных действий при разнохарактерных и разноуровневых ударах у теннисистов разной квалификации;
- установлены морфо-функциональные предпосылки индивидуализации техники теннисистов, основывающиеся на изменении соотношения вкладов кинетической энергии ракетки и потенциальной энергии напряженных мышц у игроков с разным типом строения тела;
- разработана и экспериментально проверена технология оптимизации обучения ударным действиям на основе биомеханического и дидактического моделирования, базирующегося на осмысленном
ы представлении игроками строения ударных действий, а также использования
искусственной управляющей среды (волновых тренажеров).
Теоретическое значение исследований состоит, прежде
всего, в том, что были впервые изучены и научно обоснованы:
- необходимость и эффективность применения современного комплекса инструментальных методик для выявления и изучения основных механизмов ударных действий теннисиста при разнохарактерных и разноуровневых ударах и у игроков разной квалификации;
- особенности дифференцированного взаимодействия ног теннисиста с опорной (в трёх взаимно перпендикулярных направлениях) при разнохарактерных и разноуровневых ударах и у теннисистов разной квалификации;
- взаимосвязь и взаимодействие различных звеньев биокинематических цепях в трех взаимно перпендикулярных направлениях при выполнении ударного действия теннисистами различной квалификации;
- задачи управления и энергообеспечения, решаемые в пяти фазах ударного действия и требования к движениям теннисистов в этих фазах, обуславливающих эффективность ударных действий;
- возможности использование волнового метода для формирования специфики динамической структуры ударного действия и структурно -функциональной специализацию работы мышц биомеханического аппарата управления (БАУ) и биомеханического аппарата исполнения (БАИ) теннисиста;
- особенности оптимизации технологии обучения ударным действиям на основе разработанных биомеханических, дидактических моделей, включающих: цель действия, подцели фаз, целевые требования в фазах ударных действий, факторы оптимизации, которые позволяют лучше понимать и разрабатывать совокупность основополагающих механизмов действия, блоки решения двигательной задачи при реализации ударных действий. Также минимизации во времени периода формирования необходимой программы по управлению и энергообеспечению ударного
действия за счет повышения интенсивности специальной
нагрузки на мышцы БАУ и БАИ.
Практическая значимость исследований заключается в том, что основные положения и выводы диссертации могут быть использованы при подготовке теннисистов в следующих основных направлениях.
1. Результаты исследований, проведенных с использованием в качестве методологической основы теории построения движений, теории стуктурности движений, теории решения двигательной задачи, теоретических основ подготовки спортсменов, а также с применением комплекса биомеханических методик с компьютерной обработкой экспериментального материала в режиме реального времени позволили детально изучить современную технику ударов на основе выявленных механизмов. Эти данные могут использоваться для формирования у тренеров и спортсменов правильного и углубленного представления о современной технике выполнения сложных теннисных приёмов.
2. Выявленные механизмы строения ударных действий и наиболее информативные показатели их оптимальности у теннисистов высокой квалификации при разнохарактерных и разноуровневых ударах могут применяться в следующих целях:
- контроль и коррекция движений теннисиста как тренером, так и самоконтроль и самооценка при реализации ударных действий и при анализе видеофильмов;
- определение локализации ошибок в положениях и движениях отдельных звеньев опорно-двигательного аппарата теннисиста при выполнении ударных действий;
- выявление путей исправления ошибок в технических и тактических действиях теннисиста при разнохарактерных и разноуровневых ударах;
- выбор путей оптимизации ударных действий у теннисистов разной квалификации.
3. Предложенная классификация ударов в теннисе, основанная на их биомеханическом обосновании позволяет более целенаправленно планировать техническую подготовку теннисистов.
4. Разработанные технологии оптимизации обучения современным ударным действиям, основанные на построенных биомеханических и дидактических моделях ударных действий, позволяют непосредственно формировать специфику динамической структуры ударного действия и структурно - функциональную специализацию работы мышц биомеханического аппарата управления и биомеханического аппарата исполнения теннисиста. При этом минимизируется во времени период формирования необходимой программы по управлению и энергообеспечению ударного действия за счет повышения интенсивности специальной нагрузки на мышцы БАУ и БАИ.
Основные положения, выносимые на защиту:
1) В основе оптимизации обучения ударным действиям лежат разработанные нами биомеханические и дидактические модели. В качестве критериев оптимальности (основной цели) ударных действий следует рассматривать соотношение величины и направления линейной скорости мяча после удара и его угловой скорости (с определенным направлением вращения), которые определяют темп игры и точность попадания мяча в выбранное место площадки.
2) К подцелям ударных действий отнесены выявленные и сформулированные задачи по управлению и энергообеспечению, решаемые на протяжении пяти фаз ударных действий.
3) Установлены целевые требования, которые относятся к механизмам и способам выполнения ударных действий.
4) К факторам оптимизации или основополагающим механизмам ударных действий следует отнести морфо-функциональные, биомеханические и эргономические, которые проявляются в следующем:
-структурно-функциональной специализации моторного потенциала мышц руки и тела у теннисистов с разным типом строения тела, что лежит в основе индивидуализации их техники;
- тонкой дифференциации управления ракеткой и ритмом удара;
- абсолютных значениях вкладов кинетической и потенциальной энергии напряженных мышц в ударное взаимодействие, которые обуславливаются: типом удара, игровой ситуацией, типом строения тела и моторного потенциала мышц теннисиста;
- скорость прилетающего мяча является основным препрограмми-щим фактором, определяющим кинематические и динамические особенности будущего удара;
- в решении задачи о встрече двух движений - мяча и струнной поверхности ракетки, которая происходит путем приспособительных изменений в биомеханических структурах движений теннисиста и выражается в значительной вариативности кинематических и динамических характеристиках ударного действия и взаимодействий с опорой;
- многозвенная биомеханическая система приближается по своим характеристикам к линейной механической системе;
- проявление эмерджентности (превращение нелинейной системы
в линейную) характерно для высшего спортивного мастерства и обеспечивает надежность при выполнении очень сильных и точных ударов
5) Предложены подготовительные, подводящие и специальные упражнения с широким использованием тренажеров, позволяющие в значительной мере оптимизировать обучение ударным взаимодействиям.
6) Формирование основных механизмов ударных действий предусматривает применение большого количества разнообразных средств даже в пределах одного тренировочного занятия.
Апробация и внедрение результатов исследования.
Основные положения диссертационной работы докладывались в период 1976 - 1999гг. на международных, всероссийских научно-методических конференциях и семинарах тренеров по теннису, где получили положительную оценку специалистов. Материалы исследования отражены в 63 публикациях автора. Материалы работы нашли отражение в учебном пособии:
Теннис для всех. - М.: Колос, 1998г., 8п.л.;
и в книгах: Основы тенниса. - М.: ФиС, 1980г, 8п.л.«На корт за здоровьем. -М.: Знание, серия «Физкультура и спорт», №5, 1991, 4п.л.
Основные положения разрабатываемой проблемы вошли в содержание ряда учебных курсов институтов физкультуры:
- по биомеханике в виде опубликованных 11 брошюр методических указаний к расчетно-графическим работам;
- по биомеханическому обоснованию техники ударных действий в теннисе и технологии обучения в виде опубликованных 52 научных и научно-методических работ.
Материалы диссертации включены в учебные программы курсов РГАФК "Теннис" - специализации и курса "Теннис" - минимум.
Достоверность результатов исследований и степень обоснованности научных положений и выводов, содержащихся в диссертации, обеспечивается: использованием современных приборов; адекватного поставленным задачам специального комплекса измерительных методик, отвечающих метрологическим требованиям опытно-экспериментальной работы; значительным объемом экспериментальных исследований; корректной статистической обработкой полученных данных; тщательным аналитическим обзором литературных данных. Комплексы применяемых
исследовательских методик гарантируют достоверность и
валидность результатов исследований.
Объём и структура диссертационной работы. Общий объем диссертации составляет 374 страницы машинописного текста. Работа состоит из введения, семи глав, выводов, научно-практических рекомендаций, списка литературы, который содержит 395 наименований. Иллюстративный материал включает 20 таблиц и 82 рисунка.
Теория построения движений
Создание теоретических основ построения движений и в целом -отечественной школы биомеханики неразрывно связано с именем профессора Н.А. Бернштейна. Разработанные в 30-ых годах XX века Н.А. Бернштейном методы регистрации и анализа движений (35) и проведенные на их основе исследования позволили ему сформулировать ряд важнейших положений. Главное из них состоит в том, что движения живого организма должны рассматриваться как своего рода органы со свойствами, присущими анатомическим органам: "Во-первых, живое движение реагирует, во-вторых, закономерно эволюционизирует и инволюционирует" (38,с.178). При изучении реактивности движения он обнаружил ее избирательность. Это привело его к заключению, что "движение не есть цепочка деталей, а структура, дифференцирующаяся на детали,— структура целостная при наличии в то же время высокой дифференциации элементов и разнообразно-избирательных форм взаимоотношений между ними" (там же, с. 179) Таким образом живое движение по Н.А. Бернштейну,— это реактивный, развивающийся функциональный орган, обладающий дифференцирующейся на детали структурой и собственной биодинамической тканью. Столь сложное образование, как живое движение, должно обладать определенными жизненными функциями, для характеристики которых Н.А. Бернштейн использовал понятие «двигательная задача». Задача "построения движения" в предметной уникальной ситуации является фантастической по своей сложности. Чтобы решить ее, тело, обладающее психикой, вынуждено каким-то нерациональным, нерассудочным путем постичь сложнейшую физику (статику, динамику, кинематику) конкретной предметной ситуации и согласовать ее с телесной биомеханикой. Решение подобных задач действительно требует формирования сложнейших функциональных органов, в ткань которых должны входить не только утилитарные акты исполнения, но и когнитивные, эмоционально-оценочные компоненты, которые, Н.А. Бернштейн соотносил с «моделями потребного будущего». Живое движение в концепции Н.А. Бернштейна (37) это не реакция, а акция, не ответ на внешнее раздражение, а решение задачи. Характеризуя работы Н.А. Бернштейна, известный психолог С.Л. Рубинштейн (254,с.З) писал: " Таким образом преодолеваются ходячие, традиционные, вульгарно-дуалистические представления, согласно которым психологические моменты й человеческой деятельности являются силами, извне управляющими движениед , а движение рассматривается как чисто физическое образование...». Живое движение менее всего похоже на механическое перемещение тела в пространстве. Н.А. Бернштейн на основании обобщения всей совокупности топологических и метрических свойств моторики в ее взаимоотношениях с внешним пространством ввел понятие моторного поля. Тщательный анализ рисунка движений, даже хорошо заученных и многократно повторяющихся в одной и той же ситуации, в том числе анализ их задающих, программирующих, собственно фазических и коррекционно -контролирующих компонентов свидетельствует об их уникальности. Биодинамическая ткань моторного акта так же неповторима, как отпечаток пальца. Отсутствие устойчивых идентичных линий в моторном поле, неповторимость движений наводят на мысль о том, что живое движение каждый раз строится заново. Остаточный и неустранимый разброс во времени осуществления движений необходим для построения и удержания образа пространства, для построения собственного моторного поля, которое строится посредством поисковых, пробующих движений, зондирующих пространство во всех направлениях (36). Движение имеет не только пространственные и временные координаты, но и смысловые; именно поэтому многие ученые связывали движение с памятью, предвидением, с двигательной задачей. Как показывают многочисленные исследования, в функциональную структуру действия входят два когнитивных компонента: план-; программа предстоящего действия (т.е. элементы потребного будущего в терминах Н.А. Бернштейна), находящаяся перед собственно исполнительным компонентом действия, и контроль, связанный со схемами памяти, находящийся после него и завершающий движение (36). По выражению проф. Н.Д.Гордеевой (79, с.38): «...действие без предвидения ,т.е. без цели, не может начаться, без памяти оно не может закончиться. Без оценки и контроля оно лишь случайно может быть эффективным». Развернутые во времени предметные исполнительные и ориентировочные действия и операции приводят впоследствии к формированию целого и воспринимаемого одномоментно пространственного образа предмета. По представлениям профессора Н.А. Бернштейна (38): «Образ — это целостное, интегральное отражение действительности, в котором одновременно представлены основные перцептивные категории (пространство, движение, цвет, форма и т.д) и важнейшей функцией которого является регуляция исполнительных актов. Пространственная структура образа складывается в результате предметных действий субъекта благодаря преобразованию биодинамической ткани движения в чувственную ткань пространственного образа. По мере формирования образ наполняется предметным содержанием, в сформированном образе биодинамическая и чувственная ткань представляют как бы две стороны одного целого. При формировании пространственного образа ведущую роль играет биодинамическая ткань движения, действия». По мнению известного психолога А.В.Запорожца (166): «В сформированном образе ведущее положение занимает чувственная ткань, а при построении движения осуществляется обратный перевод, т.е. чувственная ткань образа трансформируется в биодинамическую ткань движения»(с.28).
Задачи исследования
Для реализации выбранной цели в диссертационной работе были поставлены следующие исследовательские задачи: 1. Установить особенности биокинематических структур ударных действий у теннисистов различной квалификации при разнохарактерных и разноуровневых ударах. 2. Выявить закономерности в работе мышц тела теннисиста при управлении и энергообеспечении ударных действий. 3. Изучить характерные особенности биодинамических структур ударных действий. 4. Исследовать биоэнергетические структуры ударных действий. 5. Выявить основные положения индивидуализации техники теннисистов с учетом их морфо-функционального статуса 6. Определить основные направления оптимизации технологии обучения ударным действиям, исходя из конкретных особенностей их строения, установленных в результате биомеханического обоснования и на основе использования смыслового проектирования. Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования (рисЛ): 1. Теоретический анализ и обобщение данных, имеющихся в литературе. 2. Электротензография (ЭТТ). 3. Акселерография (АГ). 4. Электромиография (ЭМГ). 5. Стереовидеосъемка. 6. Специальная видеосъёмка. 7. Антропометрические методы. 8. Методы математической статистики Теоретический анализ и обобщение данных, имеющихся в литературе. При реализации этого метода исследования были проработаны и использованы в диссертационной работе материалы из 163 источников на русском языке и 46 источников на английском, французском и немецком языках. Электротензография. В эксперименте использовались две тензометрические платформы типа "Кислер" (размерами 60 см на 40 см) и типа "АМТ 1" (размером 40 см на 40 см). Благодаря этим платформам фиксировались усилия, прикладываемые правой и левой ногой теннисиста к опоре при выполнении ударов (рис.2). Тензометрические датчики, смонтированные на платформах, соединялись в две системы по суммационным схемам. Сигналы с тензоплатформ усиливались с помощью многоканального тензоусилителя и файл данных записывался в памяти ЭВМ. В ЭВМ также записывались, при каждом ударе, по три составляющие опорной реакции с каждой платформы: вертикальная Fz, горизонтальная Fy и передне-задняя Fx. Одновременно с усилиями записывалось число кадров, отснятых видеокамерами. Перед экспериментом и после него осуществлялась тарировка тензометрических платформ с помощью 10 кг блинов от штанги и записывались на компьютере тарировочные кривые. Акселерография. Трехкомпонентный акселерометрический датчик крепился к \ и 2 струне на головке теннисной ракетки. После усиления сигналы с датчика записывались в памяти ЭВМ. Фиксировались акселерограммы головки ракетки (рис.3) по трем составляющим: перпендикулярно струнной поверхности Az, вдоль продольных струн ракетки Ау, вдоль поперечных струн ракетки Ах. По этим данным определялось начало фазы ударного взаимодействия и ускорения ракетки в фазе ударного взаимодействия.
Кинематические характеристики звеньев тела теннисиста при ударном действии
Полученные в работе видеозаписи (с помощью двух видеокамер) движений теннисиста при ударах подверглись дальнейшей обработке. Пленки помещались в полуавтоматический стереокомпаратор, где определялись координаты всех маркированных точек (основных суставов) тела спортсмена (для каждого из 30-35 положений тела игрока при одном ударе). Аналогичная операция проводилась со второй пленкой. Координаты (х, у) каждой точки записывались на жесткий диск ПЭВМ. Затем по программе, разработанной к.п.н. Вороновым А.В. рассчитывались пространственные координаты для каждой из 17 точек, а также строились графики перемещений, скоростей и ускорений, относительно осей Z, Y, X. На графиках (рис.5, 6, 7) представлены изменения перемещений, скоростей и ускорений в горизонтальном (Y) направлении для тазобедренного, коленного, голеностопного суставов, пятки и носка правой ноги теннисиста, выполняющего удар справа. При ударе справа в полуоткрытой стойке вначале при замахе спортсмен переносит вес тела на правую ногу, а затем отталкиваясь ею, на левую ногу. На графиках 5, 6, 7 заметно, что теннисист начинает отталкивание сразу же при постановке правой ноги на опору. На рис. 8 изображено изменение координат суставов ноги в вертикальном направлении. Интересно то, что не происходит существенного увеличения координат тазобедренного и коленного суставов правой ноги теннисиста в вертикальном направлении. Незначительно изменяется скорость и ускорение этих суставов в вертикальном направлении в фазе замаха (1 фаза) и разгона (2 фаза). Это говорит о том, что правой ногой спортсмен отталкивается не столько по направлению верх, сколько вперед и влево. Интересен такой момент, что горизонтальная скорость возрастает неравномерно у всех звеньев правой ноги(рис.б). С момента О,И с начинает расти скорость носка правой ноги, затем голеностопного 0,15с, коленного 0,19с и, наконец, тазобедренного сустава. Видимо, это обусловлено тем, что имеет место не только разгибание ноги, но и мощный вращательный момент импульса влево. На рис.5, 6, наблюдается наличие значительного смещения правого тазобедренного сустава влево - на 32 см, и коленного сустава - на 22 см, причем их линейная скорость не превышала 0,5 м/с. В вертикальном направлении (Z) наблюдается (рис.9) последовательное увеличение скорости носка правой ноги 0,21с, голеностопного сустава с момента 0,27с, коленного - с 0,31с. и тазобедренного - с 0,36с. Скорость увеличивается на 0,4-0,7 м/с за 0,4 с и затем, когда нога отрывается от опоры еще некоторое время (до 0,3 с ), скорость носка, голеностопного сустава и пятки дополнительно увеличивается на 0,5-1,1 м/с. И, наконец, после нанесения удара по мячу стопа левой ноги опускается на опору. Левую ногу (рис.11,12,13) спортсмен ставит на опору практически в то же время, когда начинается активная работа по разгибанию правой ноги (0,18 с ). До момента 0,35 с идет уступающая работа мышц левой ноги, связанная с фазой амортизации, подседания на левой ноге. Причем вертикальные скорости основных суставов левой ноги уменьшаются на 0,5-0,8 м/с и принимают отрицательное значение. Изучение графиков позволило определить последовательность включения звеньев в работу (табл. 1). В начале через 0,14 с после постановки правой ноги на опору, спортсмен начинает смещать центр (рис.6) продолжается до отметки 0,31 с. Потому, что с этого момента спортсмен начинает отталкиваться от опоры левой ногой, взаимодействие же с опорой левой ногой начинается с момента 0,12с (рис. 61, тензограмма, платформа 2). С момента 0,21с начинает возрастать вертикальная скорость звеньев правой ноги (рис.9): с 0,21с - носка правой ноги, с 0,23с - голеностопного сустава, с 0,31с - коленного сустава и с 0,36с - тазобедренного. В вертикальном направлении звенья левой ноги начинают разгоняться с момента 0,36 с (рис. 12).К моменту, когда положительные ускорения суставов ноги практически равны нулю, начинают разгоняться в определённой последовательности звенья руки: плечо - 0,57 с , локоть -0,58 с , лучезапястный сустав - 0,6 с и наконец, конец обода ракетки -0,64 с (рис. 18). Из описанного следует, что волна мышечной активности при разгоне ракетки распространяется от ног к туловищу и к звеньям руки: плечу, предплечью, кисти и наконец - ракетке. Причём каждое последующее звено: туловище, плечо, предплечье, кисть, ракетка включаются в работу, когда ускорение предыдущего близко к нулю, а скорость предыдущего звена имеет максимальное значение. Следовательно, это и есть универсальный механизм набора скорости рабочего звена биомеханической цепи тела человека. Следует отметить, что чем меньше масса звена, тем больше увеличивается его вертикальная скорость. Так, скорость плеча возросла на 0,3 м/с, локтя - 2,8 м/с, а кисти на 6,16 м/с (рис.18-21).
Работа мышц, участвующих в управлении ракеткой
Для успешного выполнения задач непосредственного управления теннисной ракеткой необходимо сформировать у каждого теннисиста совершенный, т.е. достаточно мощный, и тонко чувствующий, способный дифференцировать малейшие изменения в положении ракетки биомеханический аппарат управления БАУ. Основная функция БАУ, с одной стороны, состоит в обеспечении строго определенной ориентации ракетки в ±6 окрестности фазы удара, что определяет точность ударного действия, а с другой стороны, в обеспечении управляемой жесткости, необходимой для управления энергетикой удара. Ориентация ракетки определяется в зависимости от цели начинающегося удара и информации об условиях его выполнения ( под ±5 окрестностью фазы удара мы будем понимать заключительную часть II фазы - фазы ускоренного выноса ракетки на мяч - ( + 8окр. ) и начальную часть IY фазы - фазы замедленного движения ракетки - ( - 5 окр. ). Границы ±5 окр. фазы удара можно определить по электромиограмме и акселерограмме. Началу +8 окр. соответствует значительное увеличение амплитуды ЭА мышц БАУ в конце II фазы. В момент окончания - бокр. наблюдается уменьшение амплитуды ЭА этих мышц в IY фазе ( рис.49). Ориентация ракетки в пространстве определяется тремя параметрами. а) степенью сгибания - разгибания кисти в лучезапястном суставе (є). От этого угла зависит направление вылета мяча (правее - левее); б) степенью отведения - приведения кисти в лучезапястном суставе (ф), обуславливает вид удара (справа - слева); в) степенью пронации - супинации кисти и предплечья в луче - локтевых суставах ( S ), определяет траекторию полета мяча (выше - ниже) и вращение мяча (крученый - резаный ). Для успешного выполнения ударного действия мало правильно ориентировать ракетку в пространстве, нужно еще создать условия, необходимые для наиболее полной передачи мячу количества движения, полученного ракеткой во II фазе. К таким условиям относится, прежде всего, жесткость связи между ракеткой и кистью, с одной стороны, и жесткость связи между кистью и предплечьем, с другой. Как видно, к особенностям работы БАУ теннисиста предъявляются сложные требования. Сложность требований усугубляется большой вариативностью ударов в теннисе. Для каждого ударного действия из большого числа степеней свободы системы рука-ракетка нужно выбрать необходимые, при совершенно определенных значениях контролируемых параметров. Управление движением в выбранном направлении и фиксация лишних степеней свободы движений кисти и пальцев осуществляется благодаря работе мышц БАУ. От организации и структуры работы мышц БАУ теннисиста зависит успешность управления ударным действием. Несмотря на важность данного вопроса он не получил надлежащего освещения в специальной литературе. Использование электромиографической методики исследования позволило нам детально проанализировать работу мышц БАУ теннисиста при разнохарактерных ударах. Одновременно регистрировалась электрическая активность шести поверхностных мышц, расположенных на предплечье игрока: локтевого разгибателя запястья, локтевого сгибателя запястья, длинного лучевого разгибателя запястья, короткого лучевого разгибателя запястья, разгибателя пальцев и лучевого сгибателя запястья. Полученные данные позволяют проследить организацию работы названных мышц БАУ на протяжении пяти фаз ударного действия. На приведенной записи (рис.49) видно, что амплитуда, частота, временная структура работы каждой мышцы не остается постоянной на протяжении всего удара, а изменяется совершенно определенным образом. ЭА мышц не имеет непрерывного характера, встречаются паузы различной длительности. Действия мышц-антагонистов на протяжении всех пяти фаз ударного действия строго взаимосвязаны. Характерно, что при выполнении ударов справа по отскочившему мячу мышцы разгибатели запястья включаются в работу раньше сгибателей. На протяжении всей 1-ой фазы наблюдается ЭА мышц разгибателей запястья (рис.49), которые разгибают и несколько отводят кисть. Кроме того, они выполняют антигравитационную функцию, работая против сил тяжести кисти и ракетки в начале выноса ее вперед. ЭА сгибателей в 1-ой фазе крайне низка или же совсем отсутствует. На протяжении 1-ой фазы мышцы, отводящие и разгибающие кисть своей активностью, развивают моменты сил +Ms и +Мф , необходимые для строго определенной ориентации ракетки по двум параметрам S и (р. Параметр S определяет вид удара (справа - слева), параметр ф- направление полета мяча ( правее - левее ). К концу 1-ой фазы наблюдается увеличение амплитуды осцилляции рассматриваемых мышц, что связано с коррекцией их работы, направленной на уточнение ориентации ракетки по S и ф . При переходе от 1-ой ко 11-ой фазе ударного действия происходит уточнение ориентации ракетки по третьему параметру Е. Параметр Е опреде-ляет траекторию полета мяча ( выше - ниже ) и вращение мяча ( крученый - резаный ). В зависимости от вида начинающегося удара теннисист пронирует или супинирует предплечье, приоткрывая или закрывая струнную плоскость ракетки. При плоских и резаных ударах (с отскока и с лета) предплечье бьющей руки поворачивается наружу ( супинируется ). Угол поворота струнной поверхности, относительно земли, равен соответственно + Епл= 90-70 ( плоский ); + Ер = 69 - 30 ( резаный ). При крученых ударах предплечье, кисть и ракетка предварительно поворачивается во внутрь ( пронируется ). Угол поворота струнной поверх-ности может изменяться в пределах - Екр=90-120. Так осуществляется ориентация ракетки в пространстве перед ударом. Выбор правильной ориентации ракетки в конце фазы замаха и поддержание ее в окрестностях фазы удара очень важен. Ориентация ракетки и траектория ее движения в окрестностях фазы удара во многом определяет характер нагрузки в месте контакта кисти и ракетки, успешность управления ракеткой в III фазе, а следовательно, точность всего ударного действия.
