Содержание к диссертации
Введение
1. Естественно-научные основы формирования методологии развития, сохранения и восстановления двигательных возможностей человека 12
1.1. Проблемы развития, сохранения и восстановления двигательных возможностей человека 12
1.2. Определение основных понятий 19
1.3. Измерение двигательных возможностей 24
1.4. Естественное и стимулированное развитие двигательных возможностей 28
1.5. Теоретические модели естественного и стимулируемого развития двигательных возможностей в онтогенезе 44
2 Организация и методы исследования 50
2.1. Педагогические методы исследования 50
2.2. Физиологическое тестирование и медицинское обследование 57
2.3. Инструментальные методы исследования 59
2.4. Испытательные тренажерные стенды 68
2.5. Физическое и математическое моделирование 87
2.6. Методы математической статистики 89
2.7. Организация исследования 90
3. Биомеханические основы совершенствования беговых движений 92
3.1. Скорость бега и параметры бегового шага 92
3.2. Оптимальная длина бегового шага 97
3.3. Кинематика бега и телосложение спортсмена 99
3.4. Проблемы создания биомеханического профиля бегуна 101
3.5. Силы реакции в беге 103
3.6. Характеристики бега на тредбане и на дорожке 106
3.7. Механико-математическое моделирование бега 108
3.8. Функция мышц и работа нижних конечностей 116
3.9. Биомеханика травмы в беге 119
4. Исследование особенностей проявления двигательных возможностей высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся в циклических локомоциях 122
4.1. Двигательные возможности высококвалифицированных бегунов на средние и длинные дистанции 125
4.2. Особенности проявления двигательных возможностей спортсменов, специализирующихся в велоспорте 151
4.3. Особенности проявления двигательных возможностей у квалифицированных конькобежцев 158
5. Развитие двигательных возможностей высококвалифицированных спортсменов посредством совершенствования движений 166
5.1. Совершенствование беговых движений 168
5.2. Методические приемы управления движениями в велосипедном педалировании 199
5.3. Совершенствование движений в скоростном беге на коньках 207
6. Стимулируемое развитие двигательных возможностей у студенческой молодежи 215
6.1. Основные направления совершенствования процесса физического воспитания студентов 216
6.2. Исследование эффективности методики акцентированного развития физических качеств с применением технических средств 220
6.3. Способ коррекции осанки у студентов ВУЗов... 230
7. Физкультурно-оздоровительные технологии сохранения двигательных возможностей в зрелом и пожилом возрасте 232
7.1. Биомеханические и биоэнергетические принципы оздоровления 232
7.2. Совершенствование движений в оздоровительном беге 237
7.3. Экспериментально-теоретическое обоснование системы естественного оздоровления 242
7.4. Методики сохранения здоровья и нормализации артериального давления у лиц пожилого возраста 259
8. Способ и методика восстановления двигательных возможностей человека после травм и заболеваний 277
8.1. Исследование биомеханических и биоэнергетических параметров ходьбы и бега у лиц с повреждениями опорно-двигательного аппарата 278
8.2. Способ восстановления опорно-двигательного аппарата и методические приемы управления движениями для его реализации 282
8.3. Исследование эффективности методов восстановления двигательной функции 285
9. Теория единства методологических подходов к решению проблем развития, сохранения и восстановления двигательных возможностей человека (обсуждение результатов исследования) 292
Выводы 299
Список литературы 304
Приложения 330
- Проблемы развития, сохранения и восстановления двигательных возможностей человека
- Педагогические методы исследования
- Скорость бега и параметры бегового шага
- Двигательные возможности высококвалифицированных бегунов на средние и длинные дистанции
Введение к работе
Актуальность. Анализ совокупности положений, определяющих целевую и методическую направленность применения физических упражнений и рассматриваемых в рамках специальности «Теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки и оздоровительной физической культуры», указывает на то, что основным объектом, на котором сконцентрировано внимание специалистов, являются двигательные возможности человека. До настоящего времени проблема развития, сохранения и восстановления двигательных возможностей человека рассматривалась раздельно, отсутствовала общая теория и педагогические алгоритмы управления движениями для решения широкого диапазона задач в достижении различных целей (спортивный результат, здоровье, двигательные навыки и т.д., и т.п.).
Благодаря работам Н.А. Берштейна (1966), В.М. Зациорского (1969), Д.Д. Донского (1975), И.П. Ратова (1972-1990), В.К. Бальсевича (2000), Г.И. Попова (1992), Ю.Т. Черкесова (1993), СП. Евсеева (1994) в области спортивной биомеханики, онтокинезиологии и спортивной педагогики; И.М. Коряковского (1960), Л.П. Матвеева, А.Д. Новикова (1980) - в области теории и методики физического воспитания; Л.А. Калинкина (1978), И.И. Брехмана (1990), П.В. Будзена (1991) - в области спортивной медицины и валеологии; М.А. Годика (1988), В.Н. Платонова (1995), Б.Н. Шустина (1995) - в области теории спорта и спортивной метрологии и др., создались предпосылки разработки единой методологической базы для создания новых педагогических технологий.
В основе этих технологий лежит теория адекватных методических подходов к развитию, сохранению и восстановлению двигательных возможностей человека в спортивной подготовке, оздоровительной физической культуре и физической реабилитации, основанной на конструировании и детерминации условий выполнения физических упражнений.
Экспериментальной базой для разработки этой теории служат работы школы И.П. Ратова, представленные в кандидатских диссертациях большого числа исследователей (В.В. Абросимов, 1977; И.Н. Романова, 1978; И.П. Маракушкин, 1978; Ф.Ф. Стрижова, 1980; В.Г. Тютюков, 1985 - бег на
короткие дистанции; М.А. Максимов, 1981; А.А. Логинов, 1982; В.Ю. Карпов, 1985; В.М. Скуднов, 1987 - бег на средние и длинные дистанции; А.Н. Иванов, 1991 - спортивная ходьба; В.Д. Хитров, 1982; В.Н. Ростовцев, 1982 - бег на лыжах; В.А. Крупнов, 1986; СВ. Вороненко, 1987; Ю.А. Алакин, 1991; А.Б. Кочергин, 1992 - плавание; А.А. Снеговский, 1980 - гребля; A.M. Козлов, 1983; Б.В. Шмонин,1986; B.C. Губанов, 1991 - велосипедное педалирование; Н.С. Степанчев, 1982; К.К. Скоросов, 1985 - скоростной бег на коньках и др.), работавших в широком диапазоне видов физических упражнений со спортсменами высокой квалификации на основе единой методологии «искусственной управляющей среды» (ИУС) (И.П. Ратов, 1984).
Конверсия высоких педагогических технологий, используемых в подготовке высококвалифицированных спортсменов выявила, что методология «ИУС» может быть расширена и применена в физическом восстановлении, в лечебной и оздоровительной физической культуре, что, в частности, было подтверждено экспериментальными исследованиями В.К. Бальсевича (1985-2000), Л.В. Павлова (1982), М.Н. Торгашина (1983) и Г.Н. Греца(1992).
Объединение алгоритмов воздействий искусственно создаваемого и естественного окружения человека, влияющих на развитие двигательных возможностей и на состояние здоровья, в единый методический принцип «детерминации условий выполнения физических упражнений» позволило автору разработать и экспериментально обосновать биомеханико-энергетические принципы построения системы естественного оздоровления организма человека.
Эффективность данного подхода была подтверждена О.В. Павловой (1992) при экспериментальном обосновании оздоровительной программы для населения, проживающего в экологически неблагоприятной обстановке, создаваемой работой крупных промышленных предприятий.
В дальнейшем, данный методический подход позволил разработать практические рекомендации по проведению оздоровительных занятий с лицами пожилого возраста и с детьми инвалидами (В.Д. Кряжев, 2000; A.M. Денисов, В.Д. Кряжев, 2000).
Совершенствование методологии «ИУС» и распространение её подходов на проблемы оздоровительной и лечебной физической культуры
осуществляется не только использованием комбинации технических средств искусственного воздействия на естественные процессы двигательной деятельности человеческого организма, но также и за счёт оптимального подбора естественных оздоровительных факторов природы, используемых при выполнении физических упражнений.
Таким образом, сегодня назрела необходимость в обосновании теоретико-технологической концепции решения проблем стимулируемого развития, сохранения и восстановления двигательных возможностей человека в процессе решения задач повышения спортивного результата, сохранения и восстановления здоровья.
На наш взгляд, использование такой общей теории позволит решить целый ряд актуальных задач повышения эффективности спортивной тренировки и занятий оздоровительной и лечебной физической культурой лицами разного возраста и разных социальных групп, проживающих в различных экологических условиях, а также с инвалидами детства и с людьми, частично утратившими двигательную функцию вследствие травм и заболеваний.
Теоретико-методологические основы исследования: теория построения движений (Н.А. Бернштейн); концепция «Искусственной управляемой среды» (И.П. Ратов); биомеханика спорта (Д.Д. Донской, В.М. Зациорский); онтокинезиология человека (В.К. Бальсевич); валеология (Н.И. Брехман); теория спорта (Л.П. Матвеев, В.Н. Платонов); концепция модельных характеристик (А.А. Новиков, Б.Н. Шустин); спортивная метрология (М.А. Годик, В.В. Иванов); теория двигательных тестов (Е.Я. Бондаревский, Л.К. Благуш); теория и методика физического воспитания (И.М. Коряковский; Л.П. Матвеев, А.Д. Новиков); теория и методика подготовки высококвалифицированных спортсменов в видах спорта с проявлением выносливости (Ф.П. Суслов, В.Н. Кулаков, В.Д. Сячин, М.Ю. Травин); система комплексного контроля (B.C. Мартынов, Е.А. Ширковец); теория управления движениями (B.C. Фарфель, М.М. Боген); методический принцип срочной информации (B.C. Фарфель); методический принцип психофизического сопряжения (Л.А. Калинкин); методический принцип сопряженного развития физических качеств и совершенствования спортивной техники (В.М. Дьячков); основы спортивной медицины (В.В. Матов, Л.А. Калинкин, Р.Е. Мотылянская, Н.Д. Граевская, Ф.А. Иорданская, П.В. Будзен);
теория и методика физического воспитания студентов (Е.Я. Бондаревский, B.C. Михайлов, М.Я. Виленский, В.А.Кабачков); концепция сенситивных и критических периодов развития в онтогенезе (А.А. Гужаловский, В.И. Лях, В.К. Бальсевич); методические основы занятий с лицами пожилого возраста (И.В. Муравов).
Объект исследования — двигательные возможности
высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся в циклических локомоциях, студенческой молодежи, лиц зрелого и старшего возраста в процессе занятий оздоровительной физической культурой, спортсменов и инвалидов с частично утраченной вследствие травм и заболеваний двигательной функцией.
Предмет исследования - методология подбора и использования условий детерминации процессов выполнения физических упражнений, способствующих «раскрытию» двигательных возможностей человека, их развитию, сохранению и восстановлению.
Цель исследования - теоретико-технологическое обоснование закономерностей стимулируемого развития, сохранения и восстановления двигательных и функциональных возможностей человека на основе подбора и варьирования комбинаций искусственных и естественных условий, совокупность применения которых предопределяет наиболее эффективное выполнение физических упражнений разной направленности.
Рабочая гипотеза - предполагается, что эффективное использование единого методологического подхода к управлению естественными и стимулируемыми процессами развития, сохранения и восстановления двигательных возможностей человека, применяемого в спортивной тренировке, лечебной и оздоровительной физической культуре и основанного на конструировании, подборе и оптимизации искусственных и естественных условий выполнения физических упражнений в зависимости от их целевой направленности приведет к улучшению функционального состояния и оптимизации двигательных возможностей различных контингентов испытуемых.
Задачи исследования:
1. Разработать основные положения единой методологии в решении
проблем развития сохранения и восстановления двигательных возможностей
человека.
2. Выявить основные закономерности проявления двигательных
возможностей высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся
в циклических спортивных упражнениях, и определить основные факторы
повышения результативности.
Исследовать возможности повышения эффективности спортивных упражнений циклического характера посредством конструирования условий их выполнения и применения средств управления движениями.
Определить основные методические подходы в решении проблемы развития двигательных возможностей студенческой молодёжи в процессе их физического воспитания на основе оптимизации условий выполнения тренировочных упражнений.
Разработать комплексную систему естественного оздоровления и провести её экспериментальную апробацию на контингенте испытуемых среднего и пожилого возраста.
6. Разработать и обосновать систему средств восстановления двигательной
функции, ослабленной после травм и заболеваний, на основе искусственной
компенсации недостающих естественных двигательных возможностей.
Научная новизна исследования. Впервые разработана и обоснована теоретико-технологическая концепция, в основе которой лежит конструирование и использование искусственно подбираемых условий для детерминации процесса выполнения естественных упражнений при решении широкого диапазона задач, направленных на развитие, сохранение и восстановление двигательных возможностей человека.
Разработана теоретическая модель естественного и стимулируемого развития двигательных возможностей человека на этапах онтогенеза.
Исследованы взаимосвязи биомеханико-энергетических факторов, определяющих спортивный результат в циклических локомоциях, и разработаны методические приемы управления движениями, направленные на повышение двигательных возможностей высококвалифицированных спортсменов.
Впервые дано экспериментально-теоретическое обоснование комплексной методики естественного оздоровления и доказана ее эффективность для решения задач сохранения двигательных возможностей в зрелом и пожилом возрасте.
Впервые научно обоснована и показана целесообразность применения в процессе физического воспитания студентов методики целенаправленных акцентированных педагогических воздействий на недостаточно развитые стороны двигательной функции и использование комплекса технических средств для формирования двигательных умений. Разработан метод коррекции осанки у студентов, способствующий сохранению их здоровья.
Впервые определен и обоснован комплекс условий, определяющих эффективную физическую реабилитацию частично утраченной двигательной функции на основе использования естественных локомоций.
Теоретическая значимость исследования заключается в разработке теоретико-технологической основы для решения проблемы развития, сохранения и восстановления двигательных возможностей, в дальнейшем развитии концепции «искусственная управляющая среда» и онтокинезиологии человека путём обоснования целесообразности использования искусственного комбинирования воздействия естественных факторов на процесс сохранения двигательных и функциональных возможностей человека. Сформулирована совокупность принципов использования специально комбинированных условий выполнения упражнений, при соблюдении которых обеспечиваются необходимые свойства двигательных действий.
Практическая значимость заключается в разработке и апробации методик, направленных для решения научно-практических задач подготовки спортсменов к ответственным соревнованиям, восстановления двигательной функции после травм и заболеваний и улучшения состояния здоровья.
Разработанная методология использовалась в процессе подготовки сильнейших спортсменов страны в беге на средние и длинные дистанции, в сборной команде ВС ДСО «Профсоюзов» по велоспорту и скоростному бегу на коньках, в процессе подготовки студентов МВТУ им. Н.Э. Баумана, при проведении оздоровительных занятий на крупных промышленных предприятиях, а также в процессе проведения «Школ здоровья» с лицами среднего и пожилого возраста. Материалы диссертации могут быть
использованы для разработки курсов лекций по теории и методике спортивной тренировки, лечебной и оздоровительной физической культуре . Практическая значимость работы подтверждается 7 актами внедрения. Положения, выносимые на защиту:
Предложенная общетеоретическая концепция управления процессами развития, совершенствования, сохранения и восстановления двигательных способностей человека может быть реализована на основе единой методологии, путем применения специально подбираемых внешних воздействий на организм человека, определяемых характеристиками двигательной активности, режимами физических упражнений, средствами управления движением, использованием оздоровительных факторов природы, психологическими и социальными условиями, рационом адекватного питания.
Стимулируемое развитие двигательных возможностей высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся в циклических видах спорта, целесообразно ориентировать на оптимизацию процессов управления движениями, способствующих повышению их экономичности.
Стимулируемое развитие двигательных возможностей у студенческой молодежи целесообразно осуществлять путем целенаправленной акцентированной коррекции недостаточно развитых сторон двигательной функции, формирования двигательных навыков с помощью технических средств, обеспечивающих привлечение в процесс выполнения движений «искусственных энергосиловых добавок» и использования упражнений, направленных на коррекцию осанки.
Поддержанию необходимого и достаточного уровня двигательных возможностей у лиц зрелого и пожилого возраста способствуют занятия, проводимые по программе естественного оздоровления, основанной на комплексном применении нравственного и духовного воспитания, специальных физических и дыхательных упражнений, релаксационной гимнастики и точечного самомассажа, используемых на фоне воздействия оздоровительных факторов природы и адекватного питания
Реабилитация двигательной функции, частично утраченной вследствие травм и заболеваний, должна основываться на использовании средств
компенсации недостающего потенциала двигательных возможностей искусственными воздействиями со стороны специально организованной физической и информационной среды, обеспечивающей выполнение естественных локомоций в объеме, необходимом для реализации процесса двигательной терапии.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, девяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Текст работы изложен на 336 страницах текста компьютерной верстки, содержит 37 таблиц и 55 рисунков. Список литературы включает 627 источников, из них 146 на иностранных языках.
Проблемы развития, сохранения и восстановления двигательных возможностей человека
Одним из основных объектов, на котором сосредоточено внимание специалистов, работающих в рамках специальности «Теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки и оздоровительной физической культуры», являются двигательные возможности человека [113, 204, 364, 338].
В нашем понимании двигательные возможности — это комплекс свойств и особенностей состояния организма человека, позволяющий производить целенаправленные двигательные действия с заданными количественными и качественными характеристиками.
В этот комплекс входят морфофункциональные характеристики, уровень развития физических качеств, двигательные навыки и умения, а также состояние здоровья.
Понятно, что полное измерение двигательных возможностей весьма затруднено, поэтому на практике обычно говорят о двигательных возможностях в каком-либо виде двигательной деятельности и судят по показателям ее результативности.
В этом отношении понятие «двигательные возможности» отличается от понятия «двигательные способности», о которых судят по достижениям в процессе обучения или выполнения какой-либо деятельности [101, 263]. Способности — это не только знания и умения, но и характеристики того, как быстро и легко человек может приобретать эти навыки. Считается, что двигательные способности - это индивидуальные особенности, определяющие уровень двигательных возможностей [263].
С другой стороны, нельзя ставить знак равенства между уровнем развития двигательных возможностей и спортивным результатом. Об этом говорит хотя бы тот факт, что некоторые авторы ставят вопрос о необходимости оценки степени использования двигательных возможностей спортсмена при исследовании двигательных действий.
В соответствии с положениями онтокинезиологии человека [34] проявление двигательных возможностей изменяется с возрастом [69, 97, 100].
На ранних этапах онтогенеза, в детском и юношеском возрасте, наблюдается интенсивное естественное развитие двигательных способностей, что проявляется в росте показателей физической подготовленности, в наборе двигательных навыков и умений, а также в улучшении состояния здоровья, под которым понимается психофизическое состояние человека, характеризующееся отсутствием патологических изменений и функциональным резервом, достаточным для полноценной биосоциальной адаптации и сохранения физической и психической работоспособности в условиях естественной среды обитания [55, 56].
Под естественным развитием двигательных возможностей понимается процесс их возрастного преобразования в определенных условиях двигательной активности и среды обитания.
Интенсивность естественного развития зависит от морфофункциональных особенностей, характеристик двигательной активности, климатических и широтных факторов, социальных условий и особенностей питания.
Естественное развитие на этом этапе онтогенеза часто дополняется целенаправленным (стимулированным) развитием двигательных способностей посредством систематического, специально организованного процесса обучения и тренировки [34].
Особую проблему составляет целенаправленное развитие двигательных возможностей у детей с нарушением функции опорно-двигательного аппарата, естественное развитие которых замедлено.
В постпубертатном периоде, в молодом возрасте может наблюдаться относительная стабилизация или даже естественное снижение отдельных проявлений двигательных возможностей человека. В этот период, в случае спортивной подготовки, наиболее важной является проблема совершенствования двигательных навыков и умений, совершенствования спортивной техники или совершенствования в движениях [115, 204, 211, 340, 369]. В процессе физического воспитания студенческой молодежи остается проблема дальнейшего развития физических качеств, совершенствования двигательных навыков и приобретения новых двигательных умений [26, 49, 159,234].
В среднем и пожилом возрасте наблюдается процесс естественного старения организма человека. Заметно снижается сила, быстрота, выносливость, подвижность в позвоночнике и в суставах, ослабевает здоровье. На этом этапе онтогенеза остро стоит проблема сохранения двигательных возможностей [102].
Частичная потеря двигательной функции вследствие травм и заболеваний как в спортивной, так и в производственной деятельности ставит проблему восстановления двигательных возможностей [204, 364].
В рамках данной работы мы намерены рассмотреть в основном вопросы, обусловленные решением проблем целенаправленного развития, сохранения и восстановления двигательных возможностей человека.
Одним из путей решения выше отмеченных проблем является использование средств физической культуры, к которым относятся физические упражнения и оздоровительные факторы природы [271, 422].
Педагогические методы исследования
Аналитический обзор специальной научно-методической литературы В ходе анализа научно-методической литературы по теме исследования в первую очередь ставилась задача определения таких основных понятий как «двигательные возможности», «двигательная функция», «двигательные качества» и т.д., а так же изучения методов измерения двигательных возможностей.
Наряду с этим изучались особенности проявления двигательных возможностей у студентов, у квалифицированных спортсменов, у лиц зрелого и старшего возраста.
Изучались закономерности изменения двигательных возможностей в онтогенезе, а также при частичной утрате двигательной функции.
Большое внимание уделялось изучению биомеханических закономерностей построения движений, а также методов управления движениями.
При изучении передового практического опыта отечественных и зарубежных авторов были подвергнуты анализу характеристики широко используемых оздоровительных систем, их цели, задачи, методы и средства. Особое внимание уделялось изучению элементов систем естественного оздоровления, являющегося неотъемлемой частью отечественной физической культуры; т.е. использованию оздоровительных факторов природы, физических и дыхательных упражнений, закаливания, питания и элементов психорегуляции.
Анализ научно-методической литературы позволил выявить методические направления в использовании средств физической культуры, используемых для сохранения в восстановлении двигательной функции.
В списке анализируемой литературы представлено 627 литературных источников из них 146 зарубежных авторов.
Педагогические наблюдения. проводились в течение всей экспериментальной работы. В процессе педагогических наблюдений уточнялись и корректировались фактический объем и интенсивность тренировочных нагрузок оздоровительной направленности.
Визуально оценивалась техника движений при использовании различных методов управления двигательными действиями, что позволяло быстро вносить коррективы в тренировочный процесс.
В ходе педагогических наблюдений использовались и объективные методы исследования: хронометрия, пульсометрия, измерение артериального давления, измерение частоты дыхания.
Осуществлялся педагогический анализ оздоровительных уроков по общепринятой схеме. Данные педагогических наблюдений использовались для интерпретации полученных результатов, для изучения динамики функционального состояния, для управления тренировочным и оздоровительным процессом. Это позволяло вносить коррективы в нормирование нагрузок физкультурно-оздоровительных занятий и спортивной тренировки в зависимости от состояния здоровья, пола и возраста испытуемых.
Анкетирование. Данный метод использовался для сбора первичных данных как при обследовании и проведении экспериментальной работы со спортсменами высокой квалификации, так и в процессе оздоровительных и реабилитационных занятий. Во время тестирования спортсменов исходные данные (Ф.И.О., возраст, рост, вес, вид спорта, лучший результат и т.д.) вносились в компьютер в соответствии с разработанным пакетом прикладных программ «Автоматизированное рабочее место - Биомеханика». Для данные использовались для подготовки заключений по результатам исследования.
Опрос, проведенный среди участников Школ здоровья, показал, что у лиц, прошедших обучение по комплексной методике оздоровления, значительно улучшилось самочувствие, наблюдалось повышение работоспособности, гибкости и т.д. Результаты опроса позволили составить анкету, включающую в себя: общие сведения о респондентах (паспортные данные, место работы, профессия); медицинский диагноз; субъективную оценку состояния здоровья и самочувствия; сведения о занятиях различными видами физической активности. По прохождении курса занятий испытуемым предлагалось оценить изменения самочувствия, работоспособности, настроения, сна, сенсорных способностей (зрения, слуха, обоняния, вкусовой и тактильной чувствительности). Для выявления пролонгированного оздоровительного эффекта применения комплексной методики оздоровления в течение 6-12 месяцев после окончания Школ здоровья была разработана анкета пролонгированного контроля, состоящая из 14 групп вопросов, отражающих основные разделы комплексной методики оздоровления: питание, дыхание, физические упражнения, психорегуляция, закаливание и т.д.
Скорость бега и параметры бегового шага
С точки зрения механики, скорость бега определяется двумя параметрами: частотой и длиной беговых шагов. Казалось бы, эта взаимосвязь уже достаточно хорошо изучена. Однако исследования в этом направлении продолжаются, и примером такой работы может быть работа финских биомехаников P. Lyhtanen и P.V. Komi "Механические факторы, влияющие на беговую скорость" [169, 270].
Интерес к исследованию в этом направлении объясняется желанием глубже проанализировать взаимосвязь между скоростью и различными кинематическими параметрами. В рассматриваемой работе принимали участие легкоатлеты национального уровня: 2 спринтера, 2 прыгуна, десятиборец и метатель, которым было предложено сделать несколько пробежек на скоростях 3, 6, 8, 9 м/с. Каждая попытка снималась со скоростью 100 кадр/с кинокамерой Локэм 51-003. В результате анализа киноматериала измерялись биомеханические параметры, а также просчитывалась сила реакции для каждого из 13 сегментов тела (P. Luhtanen и P.V. Komi, [270]).
Результаты рассматриваемой работы могут быть применены, в первую очередь в исследовании механизмов бега у атлетов спринтерского типа. Это обусловлено тем, что техника бега испытуемых характеризуется высокими вертикальными колебаниями центра тяжести тела на максимальной скорости. Пиковые значения вертикальных колебаний центра тяжести на двух нижних субмаксимальных скоростях имеют более высокое значение (8,6-10,9 см), чем это зарегистрировано ранее в работе Cavanagh, Pollok, Lauda [224] (5,6-7,5 см), обследовавших бегунов на длинные дистанции и марафонцев. Тем не менее, характер динамики длины и частоты шагов во время бега, представленный на рисунке I, очень хорошо согласуется с данными других авторов. [10, 53, 58, 59, 60, 82, 84, 88,104, 113, 128, 224, 237,265, 291].
Таким образом, в настоящем исследовании так же, как и в аналогичных работах, возрастание скорости бега на верхних субмаксимальных скоростях в большей степени обеспечивается возрастанием частоты шагов при относительной стабилизации длины шага, которая даже может снижаться на самых высоких скоростях бега. Изменения, наблюдаемые в различных временных фазах взаимодействия с опорой, тоже подтверждают ведущую роль частоты шагов в увеличении скорости бега. Когда бегуны достигают своей максимальной скорости, вертикальные колебания центра масс уменьшаются в соответствии с сокращением цикла бегового шага. При этом время полета на максимальных скоростях снижается более быстро, чем время опоры. Это указывает на невозможность дальнейшего увеличения скорости бега за счет увеличения длины бегового шага. Поэтому максимальная скорость, которую может развить бегун, лимитируется длиной бегового шага. Таким образом, для человека, бегущего с максимальными усилиями, длина бегового шага, по-видимому, является лимитирующим фактором для дальнейшего увеличения скорости.
В противоположность человеку кенгуру может увеличивать скорость за счет увеличения длины каждого прыжка, практически не изменяя их частоту (Dawson and Teylor, [234]). Как и у человека, время взаимодействия кенгуру с опорой также уменьшается пропорционально скорости. Но, с точки зрения исследователей, связки и сухожилия нижних конечностей у кенгуру хорошо приспособлены для эффективного использования энергии упругой деформации именно на высоких скоростях. Поэтому они могут увеличивать скорость за счет удлинения прыжка.
Несмотря на тот факт, что время амортизации в беге человека, в течение которого должно происходить накопление энергии упругой деформации, в общем времени взаимодействия с опорой при разных скоростях остается примерно на уровне 1/3 от всего времени опоры, фундаментальные исследования, проведенные на модели прыжка вверх [214, 264], показывают, что человек лимитирован своей способностью увеличивать накопление энергии упругой деформации в сухожилиях и мышцах нижних конечностей. В связи с этим, большее увеличение частоты шагов по сравнению с длиной шага на максимальных скоростях является, очевидно, компенсаторным механизмом, обеспечивающим возрастание скорости бега.
Критически анализируя данную работу, следует указать, что полученная авторами зависимость между скоростью, длиной и частотой шагов и другими параметрами в искусственно организованном эксперименте не может быть, распространена на конкретные условия соревновательной деятельности, допустим для бегунов на средние дистанции, когда спортсмены бегут на соревновательной скорости.
Наблюдения за спортсменами высокой квалификации (рекордсменами и чемпионами) показывают, что увеличение скорости на дистанции в большинстве случаев достигается за счет увеличения длины шага, а не частоты. [156] Поэтому к исследованиям такого рода нужно подходить критически, и эти данные использовать с учетом тех условий, в которых они получены.
Примером этого могут служить работы, представленные на XI конгрессе биомехаников в 1987 г. в Амстердаме. D. Liechtenberg and Riehle К. [268], анализируя параметры скорости бега во время соревнований на дистанции 3000 м с помощью видеосистемы и 26 фотодатчиков, пришли к выводу, что на скорость бега на финише в большей степени влияет длина шага (г = 0,85), чем частота (г = 0,35). Нами при обследовании соревновательной деятельности сильнейших спортсменов мира были были получены анологичные результаты [84, 89].
Двигательные возможности высококвалифицированных бегунов на средние и длинные дистанции
Характеристики двигательных возможностей, определяющие высокий спортивный результат в беге на средние дистанции, в теории и методике спортивной тренировки принято называть модельными характеристика [9, 243, 244-246].
Они, как правило, включают морфофункциональные показатели (рост, масса, длина ног), результаты на смежных дистанциях, результат в беге на 100 м, в тройном прыжке с места, показатели функциональных возможностей (МПК, критическая скорость, скорость на уровне ПАНО) и некоторые другие.
Обобщение работ по обследованию сильнейших спортсменов, специализирующихся в беге на средние дистанции [61, 95, 152, 264, 412, 469, 503, 504], и результатов собственных исследований [201, 205, 212, 217, 237, 397] позволило нам составить набор параметров и их значений, определяющих высокий уровень двигательных возможностей в беге на средние дистанции у женщин, которые представлены в табл. 4.1.
В таблице представлены четыре блока показателей. Первый характеризует морфологическую пригодность. Спортсменки характеризуются легким телосложением, относительно большой длиной ног, малым содержанием жира в общей массе тела.
Второй— функциональные показатели, отражающие возможность производства метаболической энергии. Третий — особенности техники бега, определяющие экономичность передвижения. Четвертый— максимальную скорость бега.
Сразу отметим, что часть показателей генетически обусловлена и мало поддается тренировке. К этим показателям относятся рост, длина ног, МПК, максимальная скорость бега. Другие оптимизируются в процессе тренировки (масса тела, процент жира, длина и частота шага). Третьи являются предметом целенаправленного развития в процессе тренировочой деятельности (Уплно посадочная скорость стопы, вертикальные колебания тела, механическая мощность, время полета).
В практике работы сборной команды страны в 1984-1988 гг. определение функциональных показателей осуществлялось во время тестирования на исследовательском стенде «Тредбан» со ступенчато-повышающейся скоростью бега в соответствии с блок-схемой, представленной на рис. 4.2.
Время работы в тесте является прямым методом измерения выносливости и физической работоспособности. Оно зависит от аэробной мощности и мобилизации анаэробных механизмов энергообеспечения, а также от экономичности бега.
В таблице 4.2. представлена динамика функциональных показателей, отражающих двигательные возможности сильнейших спортсменок страны, специализирующихся в беге на 800 м, в олимпийском цикле 1984-1988 гг.
Изменение среднего значения такого важного показателя, как МПК, характеризующего возможности спортсменок по производству метаболической энергии, находится в пределах (56,1 ± 6,1)- (62,3 ± 2,7) мл/кг-мин. У сильнейших спортсменок, показавших лучшие результаты, значение этого параметра могут быть выше. Однако ранжировать этих спортсменок по этому показателю нельзя.
Во-первых, мы не имели возможности обследовать спортсменок непосредственно перед соревнованиями, когда они имели лучшую спортивную форму. Сделать это сложно, так как МПК определяется в очень тяжелом тесте на тредбане, после которого нужно долго восстанавливаться, что может помешать подводке к соревнованиям.
Во-вторых, МПК является генетически обусловленным фактором, на основе которого можно судить о резервах, возможностях спортсмена и в сочетании с другими показателями о его перспективности в целом.
Более информативным показателем, отражающим двигательные возможности в беге на данном этапе подготовки, является скорость бега на уровне ПАНО. Динамика этого показателя по этапам подготовки в олимпийском цикле более выражена (см. рис. 4.3). Заметна значительная разница в значениях этого показателя, полученного в начале и в конце
