Содержание к диссертации
Введение
CLASS Глава 1. Литературный обзор CLASS 7
1.1. Взгляды на техническую подготовку 7
1.2. Структура технической подготовки 10
1.3. Спортивно-техническое мастерство 11
1.4. Взгляды на управление движением 12
1.5. Информация в системе управления движением 18
1.6. Кибернетический подход в управление движением 24
1.7. Характеристики структуры двигательного действия 27
1.8. Современные технологии контроля за биомеханическими параметрами двигательного действия человека 34
1.9. Прыжок вверх как средство тестирования и элемент тренировочного процесса. Особенности выполнений 39
CLASS Глава 2. Задачи. Методы и организация исследования 4 CLASS 6
2.1. Задачи исследования 46
2.2. Методы исследования 46
2.2.1. Анализ научно-методической литературы 46
2.2.2. Описание автоматизированной системы для регистрации и анализа биомеханических параметров спортивного двигательного действия 47
2.2.3. Лабораторный эксперимент 51
2.2.4. Педагогическое наблюдение 52
2.2.5. Педагогический эксперимент 52
2.2.6. Метод математической статистики 52
2.3. Организация исследования 53
CLASS Глава 3. Результаты исследования 5 CLASS 5
3.1. Анализ показателей прыжка вверх 55
3.2. Оценка биомеханической структуры прыжка вверх 57
3.3. Влияние вариантов выполнения прыжка вверх на изменения его параметров 65
3.3.1. Особенности выполнения прыжка вверх с места при различных вариантах подседа 66
3.3.2. Сопоставление параметров в различных вариантах выполнения прыжка 72
3.3.3 Анализ характера тензодинамограммы при различных вариантах выполнения прыжка 74
Глава 4. Педагогический эксперимент 85
4.1. Первый педагогический эксперимент 85
4.2. Разработка комплекса прыжковых упражнений 90
4.3. Второй педагогический эксперимент 92
4.3.1. Сопоставление характера динамограмм до и после использования комплекса прыжковых упражнений 95
4.3.2. Сопоставление параметров прыжка вверх до и после использования комплекса прыжковых упражнений 95
4.3.3. Изменение высоты прыжка способом «перешагивание» в экспериментальной группе 97
Выводы 100
Библиография 103
Приложение 128
- Взгляды на техническую подготовку
- Структура технической подготовки
- Описание автоматизированной системы для регистрации и анализа биомеханических параметров спортивного двигательного действия
- Оценка биомеханической структуры прыжка вверх
Введение к работе
Актуальность исследования.
Прыжок вверх (различные вариации) широко используется во многих видах спорта как одно из упражнений для оценки прыгучести и проявлений скоростно-силовых способностей в двигательных действиях прыжкового характера (М.А. Годик, В.И. Лях, В.П. Портнов). Несмотря на то, что двигательное действие имеет распространение в технико-тактических приемах спортсменов различных специализаций, на наш взгляд, данному упражнению уделяется не достаточно внимания. Это вызвано, в первую очередь, относительной простотой его выполнения. Дети, начинающие заниматься в спортивных секциях, как правило, уже умеют выполнять прыжок вверх с места. В то же время в процессе занятий все дальнейшее обучение двигательным действиям, в которых присутствует прыжок вверх или его элементы, например, отталкивание, может приводить к формированию неправильной техники уже на начальном этапе обучения.
Анализ научно-методической литературы показал, что упражнениям прыжковой направленности уделяется достаточное внимание. Однако, большинство работ, как правило, посвящено развитию скоростно-силовой подготовки спортсменов путем повышения тренировочной нагрузки с применением более эффективных средств и методов их интенсификации (В.А. Креер, Н.Г. Озолин, В.Б. Попов).
В видах спорта, в которых прыжок вверх используется не только, как средство контроля за подготовленностью занимающихся, но и является составляющей двигательной деятельности, предполагается и эффективное его выполнение с позиции биомеханики (Ю.В. Верхошанский, В.М. Зациорский, И.П. Ратов). Однако сам прыжок вверх крайне редко рассматривается с позиции эффективности его выполнения, т. е. формирования заданной динамической структуры.
Из вышеизложенного следует, что формирование двигательных действий с учетом их динамической структуры можно считать вполне актуальной проблемой для современной физической культуры и спорта.
Научная гипотеза. Предполагалось, что включение в текущий тренировочный процесс упражнений, целенаправленно формирующих требующуюся динамическую структуру прыжка вверх, будет способствовать повышению результативности прыжков.
Цель исследования - совершенствование процесса прыжковой подготовки на базе формирования заданной динамической структуры.
Объект исследования - прыжковая подготовка с учетом характера динамической структуры движения.
Предмет исследования - соответствие различных двигательных заданий особенностям структуры изучаемого прыжка.
Научная новизна исследования:
Определена структура прыжка вверх с места и значимость различных структурных параметров для высоты прыжка.
Рассчитана регрессионная модель зависимости высоты прыжка от биомеханических параметров его выполнения.
Получены сведения о характере изменения временных и силовых параметров прыжка вверх с места в зависимости от вариантов его выполнения.
Установлены 3 вида тензодинамограмм, характеризующих выполнение различных вариантов прыжка и рассчитана вероятность их наблюдения.
Разработан и обоснован способ педагогической коррекции динамической структуры изучаемого прыжка.
Практическая значимость. Предложенный комплекс прыжковых упражнений позволяет эффективно формировать биомеханическую структуру двигательных действий прыжкового характера за счет рационального распределения во времени показателей силы, что способствует повышению результативности прыжка вверх способом «перешагивание».
Основные положения, выносимые на защиту.
Высота прыжка вверх с места, в первую очередь, зависит от силы отталкивания, от продолжительности подседа, а также от времени достижения максимальной силы отталкивания.
Выявленный характер изменений динамической структуры прыжка вверх с места зависит от вариантов его выполнения. Для формирования двигательных действий прыжкового характера предпочтительнее использовать прыжки вверх с неглубокими и быстрыми подседами.
Способ педагогической коррекции биомеханической структуры прыжка вверх с места основывается на варьировании глубины подседа и высоты прыжка в подготовительных упражнениях.
Разработанный комплекс прыжковых упражнений способствует сокращению длительности выполнения подседа на 35%, увеличению максимума развиваемой силы при отталкивании на 15% и сокращению общей длительности движения на 22%, вследствие чего повышается результат в прыжке вверх способом «перешагивание» в среднем на 5 см.
Взгляды на техническую подготовку
Современная подготовка квалифицированных спортсменов это многокомпонентный и многогранный процесс, состоящий из: целей, прогнозов, методов, видов подготовки и средств подготовки, а так же медико-биологических воздействий и материально технической базы. Процесс тренировки, который включает все основные разделы подготовки спортсмена такие как: физическая, техническая, тактическая, специальная психическая, является основой подготовки спортсмена [123, 130, 161].
Все выше перечисленные разделы вносят свой специфический и уникальный вклад в подготовку спортсмена. В зависимости от задатков, способностей, одаренности, начальной подготовленности и целей стоящих перед спортсменом, тренер делает акцент на те или иные разделы. В настоящее время спорт стремится изыскать дополнительные резервы для повышения качества тренировочного процесса и как следствие улучшение спортивных результатов. Уже практически невозможно увеличивать тренировочную нагрузку. Это прежде всего связано с тем, что человек физиологически уже не способен воспринимать и перерабатывать такой объем нагрузки.
Возникает необходимость рационально подходить к тренировочному процессу и находить новые закономерности повышения результатов, не опираясь только на количественную составляющую. В последнее время это стало возможным благодаря развитию современной науки и техники. Появилась возможность улучшить процесс тренировки, в частности на основе изучения техники выполнения спортивных двигательных действий. О роли техники, как одном из путей совершенствования спортивного мастерства писали такие авторы как: А.А. Новиков, Ю.В. Верхошанский, В.М. Дьячков. Следует отметить, что роль технической подготовки возрастает в технически сложных и сложно-координационных видах спорта, которые составляют большинство [33, 68,142].
Необходимо обратить внимание, что за всю историю развития теории и методики физического культуры и спорта ученые до сих пор не пришли к единой точке зрения по таким терминам как «техника», «спортивная техника», «техника физических упражнений», «техническая подготовка» и «техническая подготовленность». Зачастую авторы приводят определение одного из терминов, опуская при этом пояснение других, которые так же используют в своей литературе.
Л.П. Матвеев термин «спортивная техника» во-первых понимает как: идеальную «модель» соревновательного действия, а во-вторых как реальный способ выполнения соревновательного действия конкретного спортсмена. [123].
Позже в своих публикациях автор ставит термин «техника» в один ряд с понятием «форма физического упражнения», под которым имеет ввиду его внутреннюю и внешнюю структуру, но замечая, что техникой можно назвать только рационально построенные упражнения с учетом закономерностей движения [124].
Другой автор, А.Ы. Лапутин утверждает, что «технику» нужно понимать как образ, модель тех систем движений, которыми необходимо овладеть. А «техническое мастерство» - это то, чем человек уже обладает или хочет обладать [108].
В.М. Дьячков с рядом авторов [68] рассматривает технику как: «...специализированная система одновременных и последовательных движений, направленная на рациональную организацию взаимодействия внутренних и внешних сил (действующее на тело спортсмена) с целью наиболее полного и эффективного использования их для достижения возможно более высоких спортивных результатов».
Под «техникой физических упражнений» СВ. Янанис понимает способ выполнения двигательного действия, с помощью которого двигательная задача решается целесообразно, с относительно большей эффективностью [228].
Такое же мнение на данное понятие имеют авторы Клевенко В.М., Мазниченко В.Д., Озолин Н.Г., отмечая что это может быть не только двигательное действие, но и система движений [69, 119, 151].
Д.Д. Донской и В.М. Зациорский пишут «Действия спортсмена - его спортивная техника - выполняются посредством множества движений. Движения в спортивной технике имеют конечной целью высокий спортивный результат. Они целенаправленны, т.е. служат достижению цели и поэтому целесообразны, т.е. соответствуют цели. Множество частных движений, обеспечивающих совместно высокий результат, объединено в целостные действия - системы движений» [62].
В.Б. Коренберг рассматривает технику как систему телодвижений и движений, отмечая что движение человека происходит в общей системе координат, а телодвижения - это движение одного звена относительно другого, с которым в этом случае и соединена система отчета [97].
Употребляя термин «техническая подготовка», авторы понимают разные процессы. Так В.Н. Платонов и К.П. Сахновский сводят процесс подготовки к становлению умений и навыков, обеспечивающих эффективное использование функционального потенциала спортсмена для достижения наивысших результатов в процессе выполнения соревновательных действий, а также планомерное техническое совершенствование на различных этапах подготовки [160].
Схожее определение дает и Л.П. Матвеев «...обучение технике действий, выполняемых в соревнованиях или служащих средствами тренировки, и совершенствование избранных форм спортивной техники», понимая термин обучение как процесс управления формированием знаний, умений и навыков двигательных действий [124]. «Техническая подготовка» - процесс обучения основам техники движений и действий, выполняемых в условиях соревнований или служащий средствами тренировки [205].
Ю.В. Менхин определят понятие «техническая подготовка» как «процесс формирования специальных двигательных навыков, определяемых спецификой спортивной деятельности, и обеспечения их надежности» [130].
Структура технической подготовки
В структуре технической подготовки спортсмена В.Н. Платонов выделяет два вида движений и действий: базовые и дополнительные. Под базовыми, понимаются такие движения и действия, без которых невозможно эффективно вести соревновательную борьбу. По мнению автора эти движения и действия составляют техническую основу данного вида спорта. Дополнительные движения, в свою очередность, являются второстепенными движениями и действиями и индивидуальные особенности спортсменов находят свою связь именно в дополнительных движениях. [161]
Л.П. Матвеев выделяет основу техники движений, ее главное звено и детали. Понятие «основная техника» является совокупностью тех звеньев и черт структуры движений, которые необходимы для решения двигательной задачи определенным способом. Наиболее важным способом выполнения двигательной задачи является «главное звено техники движения». Автор пишет: «Выполнение движений, входящих в состав главного звена, обычно происходит в сравнительно короткий промежуток времени и требует значительных мышечных усилий». К деталям техники движений Л.П. Матвеев относит непринципиальные индивидуальные составляющие, то есть, то что имеет ввиду В.Н. Платонов под термином «дополнительные движения». К деталям техники относятся индивидуальные вариации техники, не влияющие существенно на ее характер. [124],[161]
Постоянные изменения правил, материально-технического обеспечения, технологий и других факторов оказывают свое влияние на процесс технической подготовки спортсмена, что в свою очередь действует на другие разделы подготовки и наоборот. Так спортивная техника непосредственно связана с тактикой, и ряд специалистов употребляют термин технико-тактическая подготовка.
Несмотря на то, что авторы трактуют понятие техническая подготовленность или спортивно-техническое мастерство по-разному, общее во всех определениях является то, что они выделяют ряд качественных или количественных характеристик, которые помогают оценить степень умения, освоения или владения движениями или действиями. Так В.М. Зациорский выделяет две группы показателей. В первую группу входят таки показатели как: объем, разносторонность, рациональность технических действий, которые умеет выполнять спортсмен. Во вторую группу входят эффективность и освоенность выполнения. Под объемом технического действийя автор понимает число технических действий, которые умеет выполнять или выполняет спортсмен. Под разносторонностью технической подготовленности имеется ввиду степень разнообразия двигательных действий: «Технические действия освоенные спортсменом, могут принадлежать к одной группе (например, в вольной борьбе - броски с захватом руками за ноги противника) или к разным группам (броски с захватом руками за ноги противника, с действием ногами на ноги противника и др.). В последнем случае разносторонность технической подготовленности спортсмена выше». Рациональность определяется автором, как способность достичь на основе технических действий высших спортивных результатов, то есть насколько рациональна техника, которую применяет спортсмен, для достижения результата. Под эффективностью техники автор подразумевают качество владения техникой. Автор различает три группы эффективности: абсолютную, сравнительную и реализационную. Под абсолютной эффективностью понимается близость к технике, которая наиболее рациональна с точки зрения подходов биомеханики, физиологии, психологии и эстетики. Оценка абсолютной эффективности техники возможна в таких двигательных действиях, где результативность не зависит от многих факторов. Когда для выполнения технического действия «берется» техника другого спортсмена, и далее происходит сравнение техники, то такую оценку эффективности называют сравнительной эффективностью. При оценке техники по эффективности выделяют дискриминативные признаки, то есть признаки, которые отличаются у спортсменов разного уровня подготовленности. Под освоенностью техники понимается, что движение можно выполнить, не владея техникой в совершенстве, но и обладая хорошей техникой можно не выполнить техническое действие. Некоторые авторы вместо понятия «освоенность техники» употребляют термин «надежность техники». [124, 161]
Описание автоматизированной системы для регистрации и анализа биомеханических параметров спортивного двигательного действия
С учетом современных тенденций использования техники и необходимости получения опера иивных данных, а также для снижения погрешности измерений при решении поставленных задач, возникла необходимость в использовании автоматизированной системы для регистрации и последующей обработки биомеханических параметров. Сбор данных проводился по схеме:
В качестве объекта регистрации выступает человек, выполняющий двигательное действие. Для регистрации различных характеристик двигательного действия, применяются датчики или их комбинация (устройства регистрации). Исходя из целей, задач, материально-технического обеспечения и удобства оперативной регистрации группы параметров, были выбраны следующие устройства: тензодинамографическая платформа и электрогониометр. С помощью устройства тензодинамографическая платформа (Висти ПД-ЗА) регистрировалась сила вертикальной составляющей реакции опоры, показатели угла в коленном суставе измерялись электрогониометром. Для преобразования аналогового сигнала с устройств регистрации в цифровой вид использовался аналого-цифровой преобразователь (АЦП) фирмы National Instruments USB6008. Фильтрация и обработка цифрового сигнала осуществлялась на компьютер, при помощи прикладного программного обеспечения Labvievv 8.0 Результаты измерений в графическом и числовом виде выводились на экран.
Типичные графики тензодинамограмы и гониограммы прыжка вверх с места с махом руками представлены на рисунке 1.
Данные регистрировались с частотой опроса 1000 показателей в секунду (ІкГц). Точность регистрации вертикальной составляющей была не ниже ±3 кг, а угла в коленном суставе ±5 Для анализа биомеханических параметров прыжка нами были выделены следующие основные показатели: Ті - время от начала выполнения прыжка до достижения минимального усилия в подседе (Fi) [с]; Т2 — время между минимальным значением силы в подседе (F и моментом достижения веса испытуемого [с]; Т3 - время достижения первого пика в интервале Т3_5, после окончания фазыТ2 [с]; Т4 - время между первым (F2) и вторым (F3) пиками сил в фазе отталкивания (Т3_5) [с]; Тдол - время выполнения прыжка - фаза полета (безопорная фаза) [с]; Т5 - время между вторым пиком и началом безопорной фазы (Тпол) [с]; Ti_2— время выполнения интервалов Ті+Т2 [с]; Ті_з - время от начала движения до первого максимума силы (Т1+Т2+Т3) [с]; Т3-5 - время выполнения интервалов Т3+Т4+Т5 [с]; Ті_4 - время от начала движения до второго максимума силы (Ті+Т2+Т3+Т4) [с]; Т4-5 -длительность отрезка времени Т4+Т5 [с]; Тдв- общее время взаимодействия с опорой (Т1+Т2+Т3+Т4+Т5) [с]; F! - минимальная сила реакции опоры в интервале Ті_2; F2- первый пик максимума силы в интервале Т3.5; F3 — второй пик максимума силы в интервале (Т3.5); Fmilx — максимальное значение силы из F2 и F3;
Метод педагогического наблюдения нами использовался для изучения вопросов: подготовки к выполнению двигательных заданий испытуемыми, непосредственно выполнения заданий во время лабораторного и педагогического экспериментов. Цель наблюдения состояла в фиксировании изменений, происходивших во время выполнения двигательных действий без вмешательства в ход их выполнения.
Педагогический эксперимент проводился МГАФК на базе кафедр теории и методики физической культуры и спорта и биомеханики и информационных технологий с целью проверки закономерностей, выявленных на более ранних этапах исследования. В эксперименте приняли участие 23 студента разных специализаций и квалификаций. Возраст студентов составил 17-21 год. Режим учебного процесса был 2 занятия в неделю. Длительность каждого занятия составляла 45 минут.
Для анализа числовых данных, полученных в ходе экспериментов, был использован метод математической статистики. Данные обрабатывались на персональном компьютере с использованием математического пакета SPSS и редактора электронных таблиц Microsoft Excel. Вычислялись следующие статистические показатели: среднее значение (X), дисперсия (5), коэффициент вариации (Vx), ошибка репрезентативности (Sx). Сравнение для связанных выборок проводилось методом знаков и по t-критерию Стьюдента. Для не связанных выборок - по t-критерию Стьюдента. Взаимосвязь между биомеханическими показателями прыжка вверх оценивалась на основе линейного коэффициента корреляции Пирсона и множественной линейной регрессии, а также частного коэффициента корреляции. Многомерные методы (метод кластерного анализа и многомерного шкалирования) использовались нами для оценки близости различных вариантов выполнения двигательного действия. Полученные и рассчитанные значения были сведены в таблицы и графики. На нормальное распределение данные проверялись по критерию Колмогорова-Смирнова.
Оценка биомеханической структуры прыжка вверх
В приложении 5 представлены средние значения, стандартные отклонения, ошибки репрезентативности и коэффициенты вариации биомеханических показателей различных вариантов прыжка, а в приложении 6 приведены расчетные значения t-критерия Стыодента и уровни значимости в анализируемых показателях между рассмотренными способами выполнения прыжка. Так как детальный анализ биомеханических показателей прыжка не является основной задачей нашего исследования, то отметим лишь основные моменты.
Изменение угла в коленном суставе рассматривалась нами как характеристика амплитуды выполнения глубины подседа: больше или меньше обычного. Время достижения максимальной глубины подседа (TAmin) рассматривалось, как характеристика выполнения длительности подседа быстрее или медленнее по сравнению с обычным вариантом. Большинство полученных соотношений между вариантами прыжка по глубине подседа и времени его выполнения вполне закономерны. Как и предполагалось, подсед меньше обычного приводил к большему углу в коленном суставе 114, тогда как при обычном варианте этот показатель равнялся 92. При более глубоком подседе (больше обычного) средняя величина сгибания ног в коленном суставе составляла 90. Хотя, среднее значение угла сгибания в коленном суставе в подседе больше обычного не сильно отличается от показателя в обычном подседе, но полученные данные носят достоверный характер (р 0,05). То есть можно утверждать, что при выполнении задания с подседом больше обычного испытуемые увеличивали глубину подседа по сравнению с обычным подседом.
Быстрое и медленное выполнение подседа также приводило к статистически достоверным изменениям длительности подседа относительно обычного варианта прыжка. На выполнение прыжка с обычным подседом в среднем требовалось 0,609с. Что бы выполнить подсед быстрее и подсед медленнее требовалось 0,443с и 0,803с соответственно. В то же время, если более медленное выполнение подседа практически не отличалось по глубине подседа от обычного варианта и составляла чуть меньше 91, то при более быстром способе реализации - амплитуда сгибания ног в коленном суставе была меньше (103) и почти статистически достоверно отличалась от обычного прыжка (t=2,151 р 0,06)
Вариант прыжка, где подсед выполнялся больше обычного практически не повлиял на время сгибания угла в коленном суставе (ТЛтіп) — 0,620с против 0,609с в обычном подседе (различие статистически недостоверно t=0,993 р 0,05). Подсед же меньше обычного напротив существенно сократил эту фазу движения до 0,487, что оказалось статистически достоверно при р 0,05 (t=3,032).
Вполне закономерно, что средняя скорость сгибания ног в подседе при более быстром и медленном варианте оказались соответственно больше и меньше обычного (показатели УТП0Д и VTV2). Однако, средняя угловая скорость разгибания ног в коленном суставе оказалась статистически достоверно меньше по сравнению с обычным прыжком только при подседе меньше обычного (379град/с и 501град/с соответственно) (t=3,707 р 0,01). Можно предположить, что не наблюдаемые статистические различия в средней скорости разгибания ног в других вариантах выполнения подседа обусловлены в первую очередь большой вариативностью их значений.
Таким образом, количество статистически значимых различий в показателях прыжка с подседом быстрее и подседом меньше обычного не велико. Выполнение прыжка с обычным подседом по многим показателям незначительно отличается от прыжка с подседом больше обычного. Биомеханические показатели в прыжке с медленным подседом немногим отличаются от прыжка с подседом больше обычного.
Анализируя тензодинамограмму выполняемых двигательных действий, мы обратили внимание на то, что ее характер не является постоянным и варьируется как от испытуемого к испытуемому, так и от вида выполняемого прыжка. В то же время раннее специалистами отмечалось, что по характеру прилагаемых спортсменом сил можно оценить его мастерство и квалификацию. Так же отмечалось, что если регистрируемая кривая силы имеет плавный вид и чем ближе по форме походит на одновершинную, тем эффективнее выполняется двигательное действие. (И.П. Ратов, Ю.К. Гавердовский, В.М. Зациорский).
