Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ТРЕНИРОВКА, ОБУЧЕНИЕ ДВИГАТЕЛЬНЫМ ДЕЙСТВИЯМ, УСИЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ . ЧЕЛОВЕКА С ПОМОЩЬЮ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ 9
1.1. Тренировочный процесс в спорте и технические средства 9
1.2. Обучение гимнастическим упражнениям с помощью технических средств 1В
1.3. Императивное обучение упражнениям на перекладине
с помощью тренажерных устройств 32
1.4. Антропоморфные механизмы и биотехнические системы
в медицине, промышленности и других сферах челове
ческой деятельности 41
ГЛАВА 2. ЗАДАЧИ, МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ 46
2.1. Задачи исследования 46
2.2. Методы исследования 46
2.2.1. Анализ и обобщение данных литературных источников 47
2.2.2. Педагогические наблюдения 47
2.2.3. Кинорегистрация упражнений и их биомеханический анализ 48
2.2.4. Электромеханические методы срочной информации о кинематических и динамических характеристиках движений 52
2.2.5. Механико-математическое моделирование техники гимнастических упражнений 55
2.2.6. Педагогический эксперимент 61
2.2.7. Статистическая обработка данных 64
2.3. Организация исследования 65
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. ТЕХНИЧЕСКИ СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ СУСТАВНЫМИ ДВИЖЕНИЯМИ СПОРТСМЕНА И ИЗМЕНЕНИЯ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ ВЫПОЛНЕНИЯ УПРАЖНЕНИЙ 67
3.1. Конструкция тренажера для обучения вращательным упражнениям на перекладине 68
3.2. Программа движения тренажера 76
3.3. Устройства, регламентирующие кинематические характеристики движения тренажера и его звеньев. . 83
3.4. Приспособления, изменяющие силы трения и упру -гости грифа перекладины 87
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ УПРАЖНЕНИЯМ НА ПЕРЕКЛАДИНЕ И ПРИЕМЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА РАЗЛИЧНЫЕ АФФЕРЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ СПОРТСМЕНА С ПОМОЩЬЮ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ (ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ) 92
4.1. Методика обучения оборотовым упражнениям на перекладине с помощью тренажера, управляющего суставными движениями гимнаста 92
4.2. Методические приемы воздействия на различные афферентные системы с целью совершенствования процесса обучения двигательным действиям 99
4.3. Методика применения приспособлений, изменяющих
силы трения и упругости грифа перекладины 102
4.4. Результаты педагогических экспериментов 105
ГЛАВА 5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 133
5.1. Концепция "искусственной управляющей среда" и теоретические аспекты разработки и применения технических средств управления суставными движениями спортсмена 134
5.2. Перспективы применения тренажеров, управляющих изменением позы спортсмена, для обучения и развития специальных двигательных качеств 145
ВЫВОДЫ 151
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 155
ПРИЛОЖЕНИЯ 188
- Тренировочный процесс в спорте и технические средства
- Анализ и обобщение данных литературных источников
- Конструкция тренажера для обучения вращательным упражнениям на перекладине
- Методика обучения оборотовым упражнениям на перекладине с помощью тренажера, управляющего суставными движениями гимнаста
Введение к работе
Актуальность. Одним из магистральных путей совершенствования процесса обучения двигательным действиям является широкое применение различных технических средств - от простейших приспособлений, до сложнейших тренажерных комплексов.
Рассмотрение тренажеров, применяемых для обучения движениям в спорте, и в гимнастике, в частности, показывает, что подавляющее их большинство предназначено для получения срочной и текущей информации о самых различных характеристиках движений, изменения внешних условий выполнения упражнений с целью компенсации недостающих физических качеств занимающихся, уменьшения энергети -ческих затрат на выполнение предварительных фаз и т.п.
Изменяя внешнюю среду и устраняя тем самым необходимость излишних физических и психических напряжений, подобные тренажеры помогают спортсменам овладевать правильной техникой. Однако возможность появления, а иногда и закрепления двигательных ошибок они все-таки не исключают, так как не регламентируют способа изменения позы тела спортсмена. Кроме того, необходимо учитывать, что изменение внешних условий возможно только в ограниченных пределах, поскольку чрезмерное их изменение может привести к искажениям динамической структуры упражнений.
Имеется незначительное количество тренажеров, предназначенных для принудительного воздействия на спортсмена и реализации в большем или меньшем объеме идеи императивного обучения.
Отмечая несомненную полезность и необходимость для практики устройств, оказывающих на гимнастов принудительное воздействие, следует указать, что они все-таки не решают окончательно задачи регламентации способа управления движениями, что при неблагопри- ятных условиях (утомление, недостаточная требовательность тренера и т.п.) может привести к образованию и закреплению двигательных ошибок.
Отсутствие обучающих тренажеров, управляющих изменением движений в суставах по необходимой программе, и в то же время рекомендации специалистов о необходимости разработки и внедрения подобных технических средств обучения (С.П.Евсеев, 1978; Н.Г.Сучи-лин, 1980) обусловили актуальность исследования.
Тема диссертации связана с темой 2.5., второго направления сводного пятилетнего плана научно-исследовательской работы по физической культуре и спорту на I98I-I985 г.г., номер государственной регистрации: 01.84.0 001393.
Цель исследования заключалась в разработке методики обучения юных гимнастов упражнениям на перекладине на основе применения специально сконструированных технических средств, императивно управляющих изменением позы спортсмена.
Гипотеза. Предполагалось, что разработанная методика обучения гимнастическим упражнениям, основанная на применении технических средств управления суставными движениями спортсмена, позволит сократить сроки обучения двигательным действиям, повысит качество их выполнения и, в конечном счете, поднимет эффективность учебно-тренировочного процесса.
Научная новизна. Разработана методика обучения гимнастическим упражнениям с применением технических средств управления суставными движениями спортомена. Она позволяет с самого начала обучения формировать у юных гимнастов правильные мышечные ощущения в процессе целостного выполнения упражнения с использованием как дополнительного возбуждения, так частичного и полного выключения различных афферентных систем с целью мобилизации функциональных возможностей двигательного анализатора.
С помощью методов инструментальной регистрации, биомеханического анализа, механико-математического моделирования определена программа движения гимнаста для обучения ряду гимнастических упражнений с изготовлением соответствующих частей тренажера, которые обеспечивают воспроизведение заданной программы перемещения спортсмена для каждого упражнения.
В процессе исследования был сконструирован, изготовлен и защищен авторским свидетельством (А.С. Jfi I04II23, СССР ) тренажер для обучения вращательным упражнениям на перекладине, реализующий императивный характер обучения двигательным действиям путем управления изменением позы обучаемого во время целостного выполнения гимнастических элементов. Сконструированы устройства жестко регламентирующие кинематические характеристики движения тренажера и его звеньев.
Для регистрации величин усилий гимнаста во время выполнения им упражнений в предлагаемом устройстве использовался тензомет-рический комплекс, а также изготовлено приспособление срочной информации об амплитуде угловых перемещений в суставах у спортсменов в процессе их обучения в тренажере.
С целью создания наилучших условий реализации моторного потенциала спортсменов сконструированы и изготовлены два устройства для изменения внешних условий выполнения двигательных действий: вращающийся гриф перекладины и устройство, регламентирующее жесткость этого снаряда.
Достоверность результатов исследования. Достоверность подтверждается адекватностью методов исследования поставленным пе- ред работой задачами; точностью инструментальных методов регистрации движений; корректностью математической обработки результатов лабораторных экспериментов ( расположение сглаженных значений функций в заранее определенном интервале двойной ошибки измерения); заданием переменных значений скорости изменения меж-звенных углов и использованием в связи с этим достаточно малого шага интегрирования (0,0004 с.) при проведении механико-математического моделирования движений; использованием методов математической статистики при обработке результатов педагогических экспериментов.
Достоверность результатов исследования подтверждается также очевидным преимуществом экспериментальной методики обучения, с помощью которой удалось существенно сократить сроки обучения гимнастическим упражнениям и добиться достоверно лучшего качества их выполнения.
Практическая значимость. Методика обучения вращательным движениям на перекладине с использованием разработанных тренажерных устройств прошла экспериментальную проверку и внедрена в учебно-тренировочный процесс с юными гимнастами в ДЮСШОР Л I Дворца пионеров им .А .А .Жданова (г.Ленинград).
Данная методика совместно с техническими средствами обучения позволила сократить сроки обучения юных спортсменов оборотовым упражнениям на перекладине и повысить качество их выполнения.
Материалы диссертации используются на теоретических занятиях со студентами и слушателями факультета повышения квалификации ІД0ШК им.П.Ф.Лесгафта, специализирующихся по спортивной гимнастике.
ПАВА І. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ, ТРЕНИРОВКА, ОБУЧЕНИЕ ДВИГАТЕЛЬНЫМ ДЕЙСТВИЯМ, УСИЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ ЧЕЛОВЕКА С ПОМОЩЬЮ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ І.І. Тренировочный процесс в спорте и технические средства
В решении задач коммунистического строительства большая роль принадлежит физической культуре, которая развивается в тесном контакте с материальной и духовной культурой общества. Физическая культура помогает решать такие важнейшие государственные задачи, как подготовка людей к труду и защите Родины , повышение работоспособности, производительности труда, экономической эффективности производства, увеличении продолжительности жизни.
Одной из особенностей современной эпохи является научно-техническая революция, достижения которой проникают во все сферы человеческой жизни. Однако, технический прогресс, автоматизируя труд, освобождая человека от излишних физических напряжений, несет в себе специфическую опаоность для человека - "двигательный голод", гиподинамию. В таких условиях занятия физическими упражнениями приобретают исключительное значение. Вовлечение широких слоев населения в активные занятия физической культурой и спортом, внедрение их в быт советских людей - является важнейшей задачей, поставленной партией и правительством перед физкультурным движением в специальном сентябрьском (1981 г. ) Постановлении ЦК КПСС и СМ СССР "О дальнейшем подъеме массовости физической культуры и спорта".
Большую роль в вовлечении широких слоев населения в актив -ные занятия физическими упражнениями играет правильная органи- зания соревновательной деятельности, специфической формой кото-рой является система состязаний, как особая сфера выявления и унифицированного сравнения человеческих возможностей (способностей и умений рационально их использовать) Непосредственная цель соревновательной деятельности - достижение возможно более высокого результата в состязании. Демонстрация выдающихся спортивных результатов, постоянно вносящих коррекцию в представление о человеческих возможностях, их пределе, является большим стимулом, побуждающим миллионы людей к занятиям физической культурой и спортом.
Кроме того, постоянный рост соперничества на международной арене все в большей степени привлекает интерес к вопросу о дальнейших возможностях функционального совершенствования человека.
Одним из магистральных направлений на пути познания возможностей человека и, главное, использования скрытых пока резервов совершенствования его двигательной функции, является широкое использование достижений научно-технической революции и, в частности, различных технических средств. Рассмотрение их применения в научных исследованиях, практике тренерской работы , а также их классификации (Й.П.Ратов, 1972, 1976-а, 1980, 1983; Н.А.Нельга, А.Г.Фалалеев, 1973; В.Г.Сладкевич, 1974; С.В.Малиновский, 1976, 1981; И.Д.Накутный, 1977; В.Л.Уткин, 1977; В.Г.Алабин, А.Д.Скип-ко, 1979; М.Я.Набатникова, 1982; В.В.Иванов, 1983) показывают, что нет практически ни одной сферы спортивной деятельности, куда бы не проникли технические средства измерения, контроля, обучения и др.
Огромное значение для совершенствования подготовки спортсменов имеют тренажерные устройства. По своему назначению тренажеры - II - обычно подразделяются (В.А.Уткин,5 1977, 1982) по видам подготовки: для физической, технической, тактической, психологической и теоретической.
К тренажерам для физической подготовки относятся приспособления и устройства, обеспечивающие стимуляцию нервно-мышечного напряжения с целью развития тех или иных двигательных качеств. Наибольшее распространение получили тренажеры для развития еко-ростно-силовых качеств (Д.Н.Денискин, В.В .Кузнецов, 1972; В.В. Кузнецов, Л.РДйунц, 1974; М.Г.Лейкин, Ю.И.Родыгин, 1975; Д.Н. Денискшц 1976; Ю.В.Верхошанский, 1977; И.Добровольский, А.Чичерин, СШуплецов, 1977; М.Я.Набатникова, 1982 и др.).
При этом разрабатываются устройства, основанные на различных способах стимуляции нервно-мышечного напряжения: за счет использования отягощений, кинетической энергии тела спортсмена или груза, амортизаторов. Важно подчеркнуть, что поиск эффективной методики развития силовых и скоростно-силовых качеств идет в двух направлениях (Ю.В,Верхошанский,'і977): выявлении наиболее эффективного режима работы мышц; определении наиболее эффективного сочетания различных режимов.
Возможности применения методических находок этих направлений теснейшим образом связаны о использованием тренажеров, реализующих: либо один эффективный режим работы мышц, повышая скоростные качества спортсменов, либо сочетание режима работы мышц, стимулируя тем самым их скоростно-силовые качества (Д.Н.Денискин, 1976; В.И.Трубников, В.И.Попов, В.И.Ярошенко, 1978; В.С.Топчиян, 1979; В.А.Кучин, 1979).
Тренажеры для тактической и технико-тактической подготовки применяются преимущественно в игровых видах спорта (о^. &&&*, Я). &юглї*ї<^ 1971; С.В.Малиновский, 1976; А.В.Жиленков, 1977; М.П.Спирин, 1979; В.П.Иващенко,61980; СА.Полиевский, В.А.Романов и др., 1983).
Технические средства и тренажеры, применяемые для теоретической подготовки, широко распространены в системе учебных заведений (жольных, средних специальных и высших). Они как правило подразделяются на информационные, обучающие, контролирующие.
Технические средства психологической подготовки применяются для воспроизведения звуковых, световых и других воздействий, моделируя условия соревновательной деятельности (А.Ц.Пуни, 1959, 1979; А.В .Родионов, 1971, 1979 ;гО^^*^г .^^2 1976; Е.Н.Сурков, 1982).
Однако наибольшее значение в подготовке спортсменов в большинстве видов спорта занимают проблемы обучения и совершенствования двигательных действий.
Огромную роль для совершенствования процесса обучения движениям имеют успехи современной педагогической науки, живущей стремлением найти пути коренного усовершенствования всей системы обучения.
Так, в 60-х годах рядом психологов США, среди которых особое место принадлежит Б.Скинеру (1968) и Н.Краудеру (1968) , были теоретически обоснованы новые принципы обучений по линейным и разветвленным программам и построены образцы автоматов, повышающих на основе этих программ эффективность обучения.
Затем 1966) и Л.Столаров (1965) сформулировали , разработали принципы адаптивного программирования, реализующее обучение по внешне-управляемой схеме. Они исходили из положения - ІЗ - о необходимости более научного комплексного предъявления ученикам необходимой информации, которое возможно при установлении уровня трудности, на котором необходимо проводить обучения.
Н.Д.Никандров (1970) в связи со сравнительной простотой обучения двигательно-рецептивным навыкам по отношению к понятийному аппарату отмечает работу Л.Столарова, в которой практически впервые ставится вопрос о внешне-управляемом программированном обучении понятийному аппарату.
Идея программированного обучения получила свое теоретическое обоснование в кибернетике.
Применение аппарата математической логики и статистики, теории информации и моделирования педагогических явлений позволило сделать вывод, что "обучение (и воспитание) можно в определенном смысле рассматривать как некоторый вид управления, а именно , управление формированием и развитием психических процессов и свойств личности" (Л.Н.Ланда, 1966).
По своей сути управление - это целенаправленный процесс перевода сложной динамической системы из одного состояния в другое путем воздействия на ее переменные (В.В.Парин, Р.М.Баевский, 1963; А.И.Берг, 1964; Н.М.Амосов, 1968; И.И.Тихонов, 1968; В.В. Парин, Б.В.Бирюков, Е.С.Геллер, И.В.Новик, 1969). Для этого в управляющей системе должны иметься: модель объекта в его данном состоянии, модель того состояния, которое должно быть достигнуто, комплекс методов воздействия на управляемую систему и средства восприятия результатов усвоения.
Подробный план частных операций, из которых складывается целостное действие всей системы управления, определяет программу управления. В педагогике известны несколько типов программи- рования: линейное, разветвленное, адаптивное, блочное. Принципы их построения подробно изложены в ряде работ (Л.Н.Іанда, 1962, 1966; ^Wt, 1969; В.Т.Назаров, 1967, 1973; Б.Скиннер, 1968; НЛСраудер, 1968; У .К.Ричмонд, 1968; Н.Ф.Талызина, 1969; А.МЛПле-мин, 1969, 1973; В.П.Беспалько, 1970; А.Г.Молибог, 1971; В.Е.За-глада, 1971; И.Е.Ельник, 1975, &Ви*с&, 1975, 1979; С.В.Мали -новский, 1976, 1981).
Одним из фундаментальных направлений совершенствования процесса обучения двигательным действиям, использующими идеи и методы программированного обучения, является применение оредств срочной информации, методические принципы которых обоснованы В.С.Фарфелем (1975). Наибольшее распространение получили технические средства информации о пространственных (А.И.Васгатина , 1955; А.С.Ревзон, 1961; Г.И.Индлер, 1963; Р.А.Роман, 1965; B.C. Чебураев, 1966; В.М.Смирнов, 1973; ^^^^^^^^г/^s^^'^\ 1973; В.Г.Киселев, 1973 и др.), скоростных (В.П.Артемьев, 1968; Р.А.Ботнаренко, ІЯІ^Є.^^^^.У^г^^/с^Оі^о^с^ IQ76;
Ф.А.Ботнаренко, П.Х.Дешан, 1983 и др.), временных (Г.Д.Кирмела-швили, 1965; М.С.Саркисов, 1971; N?/4aVsW> ^Уагкг/еіуХУггох*/*^ 1973; и др.), ритмических (Ю.Т.Шапков, 1965; Д.Д.Доской, 1968; В.М.Дьячков, 1972; Р.В.Галстян, 1971; <#^/&r^^ 1975 и др.).
Технические средства срочной и сверхсрочной (текущей) информации могут быть подразделены по принципу сообщения сведений занимающемуся. По этому признаку И.П.Ратов (1972) выделяет три основных группы средств: средства, предъявляющие информацию в звуковой форме; средства, обеспечивающие подачу информации с визуальной индикацией; - средства отставленной по времени информации.
Отмечая большую роль методического принципа срочной информации И.П.Ратов (1983) указывает, что его широкое применение все-таки "... не привело к разработке вопросов, связанных с диалектикой обучения и обучаемости, внутренней сущностью нелинейных функций освоения и освоенности двигательных заданий" (И.П.Ратов, 1983-а, с.40). Теоретическая недоработанность вопросов обучения физическим упражнениям и совершенствования в них обусловлена недостаточностью учета присущих им глубоких противоречий. Выявлению этих противоречий и определению путей их преодоления с помощью технических средств посвящен ряд работ сотрудников лаборатории биомеханики ВНЙШК, возглавляемой И.П.Ратовым. ^Теоретические вопросы разработки и применения тренажерных устройств в спорте рассматривались в фундаментальных работах Й.П.Ратова (1972-1983). Им предложены основные принципы и приемы создания искусственных условий, способствующих воспроизведению осваиваемых и совершенствуемых спортивных упражнений (И.П.Ратов, 1976), сформулированы основные положения, определяющие комплекс методических принципов функционирования новой системы обучения движениям на основе технических средств (И.П.Ратов, 1980) ; обоснована концепция "искусственной управляющей среды" ; пути преодоления противоречий в процессе обучения движениям и реализации дидактических принципов (И.П.Ратов, 1976, 1983).
Анализ перечисленных работ Й.П.Ратова позволяет обобщить основные выводы по вопросу обучения и совершенствования движений.
Во-первых, при обучении движениям необходимо ориентироваться не на внешние формы спортивных упражнений, а на их внутреннее содержание, обеспечивая возможность осознания занимающимися правильной последовательности напряжения мышц.
Во-вторых, необходимо исключить влияние внешних помех выполнению осваиваемого упражнения с целью формирования рациональной мышечной координации.
В-третьих, необходимо предусмотреть возможность компенсации недостающих спортсмену физических качеств.
Безусловно реализовать заданные требования можно только на оонове широкого применения технических средств. "Важным условием обеспечения возможностей формирования практически любого движения теперь становится наличие технических предпосылок к тому чтобы заключить формируемое естественное движение в своеобразный "энергосиловой каркас", не только предохраняющий создаваемое движение от излишних внешних помех, но и дополняющий в нужных объемах своей запрограммированной нами управляющей искусственной деятельностью естественную двигательную деятельность занимающегося" (И.П.Ратов, 3983-а, с.43).
Таким образом, разработка и внедрение тренажеров, реализующих теоретическую концепцию "искусственной управляющей среды", является чрезвычайно актуальной задачей совершенствования процесса обучения двигательным действиям.(
Рассмотрение тренажеров, применяемых для обучения движениям в спорте показывает, что подавляющее их большинство предназначено для обеспечения безопасности выполнения упражнения (страховки) , получения срочной и текущей объективной информации о самых различных характеристиках движений, изменения внешних условий выполнения упражнений с целью компенсации недостающих качеств занимающихся, уменьшения энергетических затрат на выполнение предварительных фаз и т.п. Говоря, в частности , об изменении внешних условий мы имеем в виду тренажеры, предназначенные для ограничения отрицательного влияния силы тяжести (применяются в различных видах легкой атлетики, гимнастики, акробатики), сопротивления внешней среды (в плавании), для изменения упругих и инерционных свойств снарядов (практически во всех видах легкой атлетики, гимнастики, акробатики) и т.п. Подобные технические средства обучения во многих случаях дают хорошие результаты , однако возможность появления и закрепления двигательных ошибок они не исключают, т.к. сам поиск правильной, оптимальной техники предоставляют самому спортсмену.
Анализ комплексных тренажерных стендов, включающих в состав своих технических средств большее или меньшее число компонентов "искусственной управляющей средыи (И.П.Ратов, 1974-а, ФДС.Ага-шин, 1977) показывает, что все они также не ставят перед собой задачу регламентации конкретного способа выполнения двигательного действия, представляя это самому обучаемому.
В заключение рассмотрения технических средств, применяемых в спорте, можно сделать некоторые обобщения.
Технические средства нашли свое применение во всех сферах физической культуры и спорта: в организации и проведении соревнований, научно-исследовательской работе, в процессе подготовки спортсменов, при конструировании и разработке новых спортивных снарядов и др.
Наибольшее значение для подготовки спортсменов имеют тренажеры для развития двигательных качеств и, особенно, для обучения двигательным действиям.
При разработке тренажеров для обучения упражнениям и совершенствования в них необходимо ориентироваться на теоретическую концепцию "искусственной управляющей среды" (И.П.Ратов, 1983), Наиболее перспективны в этом направлении технические средства, исключающие возможность появления и закрепления двигательных ошибок. Одним из возможных, и, на наш взгляд, наиболее рациональным и перспективным, является подход, предусматривающий принудительное воздействие на суставные движения спортсмена (С.П.Евсеев, 1978; Н.Г.Сучилин, 1980).
1.2. Обучение гимнастическим упражнениям с помощью технических средств
Одной из актуальных проблем теории и практики спортивной гимнастики является проблема совершенствования средств и методов обучения движениям. Обсуждая проблемы обучения в гимнастике, многие авторы (А.М.Шлемин, 1969; 1973; В.М.Смолевский, 1978, 1979; В.БЛСоренберг, I970-I98I; М.Л.Укран, 1971, 1974; ЮДС.Гавердов-ский, I972-I98I; В.Т.Назаров, 1970, 1973, 1974, 1975; Ю.К.Гавер-довский, ГЛСУткевич, Ф.П.Мамедов, 1979; Л.П.Семенов, 1980; Э.В. Гостев, Н.Г.Сучилин, 1981)приходят к выводу о несовершенотве традиционных средств и методов обучения и необходимости их улучшения, в частности, за счет более широкого привлечения для этих целей технических средств - от простейших страховочных приспо -соблений до тренажерных комплексов и обучающих машин.
Определяя стратегию обучения на этапе становления технической основы движения Ю.К.Гавердовский, Ф.П.Мамедов (1980), Н.Г. Сучилин (1980), Э. В .Гостев, Н.Г.Сучилин (1981) рекомендуют применять императивный (повелительный) характер обучения, когда каждое действие занимающегося регламентировано и жестко контролируется до тех пор, пока это необходимо. Подобное обучение по существу исключает работу по методу проб и ошибок и лишает гимнаста возможности ошибаться. Подобное обучение предполагает физическую помощь в процессе выполнения занимающимися упражнения и особенно эффективно на основе применения технических средств.
При реализации идей императивного обучения необходимо учитывать, что для выполнения большинства гимнастических уцражнений требуется сочетание высокого уровня развития координационных способностей, физических и психических качеств.
Таким образом, если в большинстве видов спорта проблема создания искусственных условий сводится в основном к компенсации недостающих обучаемому физических качеств, то в спортивной гимнастике, помимо задач, связанных с восполнением моторного потенциала спортсмена, очень остро стоят задачи обеспечения пра -вильной координации мышечных усилий и безопасности занимающихся. Следовательно, для действенной реализации императивного обучения необходимы технические средства, которые могли бы, во-первых, компенсировать недостаток физических качеств занимающихся, во-вторых, помочь ему овладеть правильной техникой, и в-третьих, обеспечить его полную безопасность. Кроме того, чрезвычайно важно, чтобы технические средства позволяли реализовать целостное выполнение упражнения или, по крайней мере его относительно самостоятельных частей с реальными характеристиками, а также имели устройства срочной или текущей информации.
Рассмотрим технические средства, применяемые для обучения гимнастическим упражнениям. Все их условно можно подразделить на следующие группы: - средства формирования представлений в создании занимающихся; средства, вводящие в обстановку обучения, различного рода ориентиры; средства срочной и текущей объективной информации; средства, применяемые для облегчения процесса обучения , совершенствования упражнений путем осуществления "проводки" по движению, оказания помощи, создания условий для лучшего использования двигательных возможностей гимнастов и т.п.; средства, применяемые для страховки.
К средствам формирования представлений в сознании занимающихся относятся: плакаты, графические рисунки, кинограммы обычные и графические, кинокольцовки, макеты с градуированной окружностью, шарнирные модели на снарядах, объемные и проволочные модели, планшеты для уточнения пространственных представлений , видеомагнитофонные фильмы и др. Все они помогают создать у занимающихся четкий образ изучаемого упражнения. Обобщение средств данной группы было осуществлено В.Д.Певзнер (1963), А.М.Дикуно-вым (1968, 1972), Б .К. Зыковым (1970), И.Я.Саулепп (1973), Е.М. Александровым (1974), Е.Е.Биндусовым (1978), Ю.В.Смирновой, В.А. Оглотковым (1983).
Одним из перспективных современных методов создания представлений является спортивная мультипликация ( В.А .Виноградов, 1968 ). Преимуществом данного способа являетоя то, что с его помощью, во-первых, можно показать саму суть упражнения, основы его техники, исключив из показа второстепенные несущественные детали, что с помощью традиционных кинокольцовок сделать не -возможно; во-вторых, с помощью так называемой прецизионной мультипликации могут быть продемонстрированы элементы, которые еще никогда не выполнялись, но уже синтезированы на основе механико- математического моделирования на ЭВМ.
К средствам, вводящим в обстановку обучения, относятся различные подвесные ориентиры, звуковые и световые сигналы и т.д. Они широко использовались на разных этапах развития спорта и гимнастики. Прототипами их были зрительные ориентиры: стены зала, начерченные мелом линии, набивные мячи и т.п. Приспособления этой группы были изучены в исследованиях А.Б.Бердникова (1953). В настоящее время интерес к ним незаслуженно ослаб. Безусловно, использование средств вводящих в обстановку обучения в современном техническом оформлении должно значительно повысить эффективность обучения. Представляется, что главным направлением развития данной группы средств следует признать разработку и создание приборов программирования двигательных заданий (Н.А.Нельга, А.Г.Фалалеев, 1973), а именно: звуко- и светолидеров, радиорит-молидеров (И.П.Ратов, 1972) и т.п.
В основе методических принципов срочной информации, разработанной В.С.Фарфелем (1975), лежит представление об обратной связи как необходимом, обязательном компоненте обучения.
Изыскание эффективных путей срочной и текущей информации в процессе обучения и тренировки гимнастов было предпринято рядом исследователей (Г.И.Индлер, 1963; Б.С.Волков, 1966; В.С.Чебура-ев, 1966; М.Л.Укран, 1965, 1968; А.И.Джорджадзе, 1967; Л.Л.Ишха-нов, В.Я.Меныциков, 1967; П.А.Мельников, 1973; П.Е.Толмачев , 1969; А.Ф.Раддоненко, 1971; С.Д.Дмитриев, 1972; В.М.Смирнов , 1973; В.М.Поляков, О.БЛСорсвев, 1974; В.Г.Киселев, В.М.Кононов, 1978; А.А .Балабанов, Ю.З.Носиков, 1980; Е.А.Кучинская, В. Н.Чер-ноглазов, 3981; В.А.Солодянников, 1981; Н.А .Соколовский, В.А. Оглотков, 1983).
К средствам пространственной информации относятся: сигнальные устройства, сообщавшие о разведении ног (Л.Л.Ишханов, В.Я. Меньшиков, 1967; Б.Н.Смирнов, 1969; В.Н.Курысь, 1972; В.НЛСу-рысь, В.Ф.Алексеев, 1976; Н.И.І'утман, В.В .Соколов, АЛ.іутман, 1980), устройство для информации об амплитуде сгибания в тазобедренных суставах (В.Г .Киселев, 1978).
К средствам временной информации относятся: фотоэлектронное приспособление в сочетании с печатающим хронографом (Г.В.Индлер, 1963), прибор для регистрации всех фаз опорного прыжка (П.Е. Толмачев, 1969; В.М.Поляков, О.Б.Корсеев, 1974).
Из средств пространственно-временной информации предпочтение отдается методам, связанным с визуальным восприятием. Особый интерес при этом представляет кино и фотосъемка с ускоренной обработкой пленки, видеомагнитофон, видеоциклография (Н.Г.Сучилин, В.Г.Усатый, Ю.С.Поветкин, 1976 и др.). Вместе с тем, характеризуя положительное значение объективной, корректирующей информации, необходимо учитывать, что ее смысловое содержание во многом имеет субъективный характер и зависит от опыта и эрудиции тренера. Акцентирование внимания спортсмена на внешних дефектах техники без рассмотрения внутренних механизмов движения снижает эффективность учебно-тренировочного процесса. Более того, не следует забывать, что применение средств срочной информации возможно лишь при умении гимнаста (хотя бы в общих чертах) выполнять изучаемое упражнение. Это ограничивает монополию их применения в рамках обучения простым движениям.
В связи с тем, что виды гимнастического многоборья специфичны, рассмотрим технические оредства, относящиеся к группе тренажерных устройств по каждому снаряду отдельно, выделив группу - 23 -средств для обучения безопорным действиям спортсменов, поскольку последние встречаются практически на всех снарядах.
Прежде чем приступить к обучению сложным безопорным действиям необходимо соответствущим образом подготовить вестибулярный аппарат гимнастов. Для этого рекомендуется применять батут, кресло Барани, гимнастическое (или ренское) колесо, лопинг, комбинированное гимнастическое колесо (Ю.П.Кобяков, 1976), а также ряд средств, используемых в подготовке пилотов (В.Г.Стрелец , 1972).
Технические средства обучения безопорным действиям могут быть условно разделены на два класса: приспособления и вспомогательные снаряды, с помощью которых удается увеличить время пребывания спортсмена в свободном полете и создать безопасные условия приземления; специальные устройства и тренажеры, с помощью которых создается искусственные условия для расчлененного обучения динамической осанке и управляющим движениям.
Систематизацией и разработкой технических средств для обучения безопорным движениям занимались Н.Г.Сучилин (1972, 1974), В.Н.Курысь (1972), В.Т.Назаров, В.ГЛСиселев (1973), В.М.Смолев-ский, В.НЛСурысь (1976), Е.Г.Соколов, Э.В.Польской, В.И.Фролов (1976), С.П.Евсеев, А.И.Малеев (1975), Н.К.Михайлов (1978), Н.В. Акуленок, Н.Г.Городецкий (1980), Н.Г.Городецкий (1982), А.В.Мен-хин, Ю.А.Попов (1982).
Среди группы средств обучения акробатическим упражнениям важное значение имеют устройства и приспособления для оптимизации процесса подготовки спортсмена к ударным взаимодействиям с опорой: акробатические дорожки (В.И .Калюжный, В.Н.Курысь, В.А.
Скакун, В.М.Страхов, 1974; Ю .Л .Кузнецов, 1978; В.А.Скакун, В.Н. Курысь, В.М.Страхов, А.М.Кеворков, Н.И.Будник, Б.И. Калюжный, 1978; Б.В.Морозов, А.А.Емельянов, В.М.Васильев, В.И.Зайцев, А.И. Ропов, 1979; В.А.Гройсман, В.Г.Зашеин, И.Д.Эскин, А.И.Тюльпанов, 1979; Б.В.Морозов, А.А.Емельянов и др., 1983.
Успешно также применяются платформы переменной упругости на пружинах (Ю.В.Афанасьев, Т.СКлючко, 1973; Т.СКлючко, 1975 ), подвесной пояс на амортизаторах (П.Ф.Левша, 1966) и пружинящие ботинки (Ю.А.Шпагин, 1969).
Кроме этого совершенствование упражнений можно проводить с помощью устройства динамического отягощения движений (Е.М.Аксенов, Ю.Л .Кузнецов, 1977), "курбетового" тренажера и тренажера для совершенствования переворотов назад (В.Н.Курысь, 1972), а также применяя наклонную дорожку (Н.В .Коньков, 1982).
Для обучения и совершенствования силовых статических акробатических упражнений может быть использован комплекс средств, предлагаемый Б.М.Замовым и В.М.Меньшиковым (1975), Л.П.Семеновым, Н.А.Рябиковой (1978), К.Н.Недельским (1982).
Из средств, применяемых для обучения упражнениям на коне , большая часть предназначена для облегчения условий выполнения круговых движений двумя ногами (Д.К.Жвания, 1964; А.Е.Чигоидзе, 1968; Г.Б.Рабиль, 1969; Г.П.Сюляев, Н.И.Подрядов, 1969 ; Э.В. Польской, 1969; Б.В.Маслов, 1970; В.И.Гавердовский, 1972, 1977; И.А.Станишевский, 1973, 1976; В.И.Мамзин, Л.П.Семенов, В.И.Сальников, 1980; В.М.Богданов, 198I, 1982-а, 1982-6, 1983; Ю.В.Семенов, 1982; К.В.Громов, 3983 и др.). По конструкции все эти технические средства делятся на две подгруппы.
В первой подгруппе для облегчения выполнения кругов двумя - 25 -ногами к спортсмену прикладываются тяговые усилия вверх (в районе ОЦМ) для уменьшения отрицательного воздействия силы тяжеоти (Д.К.Жвания, 1964; В.И.Гавердовский, 1972).
Во второй группе облегчение условий выполнения движений достигается за счет опоры ногами на специальные "опорные окончания", которые с помощью различных приспособлений ( подвеска, кронштейн и т.п.) могут вращаться по траектории близкой к окружности относительно ручек коня. Из последних тренажеров, на наш взгляд, наиболее совершенна конструкция И.А.Станишевского (1976).
Что касается тренажеров, для обучения маятникообразным упражнениям на коне, то в настоящее время они находятся в стадии разработки и ни одну из существующих конструкций (В.И.Гавердовский, 1972; И.А.Станишевский, 1976; Ю.В.Семенов, Ю.Г.Паршагин, Е.М. Иванов, ЗР78) нельзя признать окончательно удавшейся.
Средства для обучения упражнениям на кольцах подразделяются на приспособления обучения маховым, силовым и статическим эле -ментам.
Главным направлением разработки средств целостного обучения маховым упражнениям считается определение рациональных средств подготовки организма занимающихся ударным взаимодействиям с опорой (кольцами) (С.П.Евсеев, 1975). Приспособления этой группы названы регуляторами ударных взаимодействий. В зависимости от способа регламентации нагрузок регуляторы ударных взаимодействий разделены на три класса: снаряды переменной упругости, блочно-амортизационные приспособления, средства управления формой траектории ОЦМ тела спортсмена (С.П.Евсеев, 1975, 1977).
Примером колец переменной упругости может служить модифицированное устройство, предлагаемое В.Г.Федотовым (1968а, 19686),
С.П.Евсеевым (1975, 1977), М.И.Желтко, В.А.ТУрыгиным (1983).
Ко второму классу регуляторов относятся: амортизационное приспособление и блочные устройства для колец (Е.М.Аксенов, СП. Евсеев, 1974-а, 1974-6); подвесной пояс на амортизаторах (П.Ф. Левша, 1966); амортизационные ограничители деформаций растяжения тела гимнаста (СП.Евсеев, 1975, 1977) и др.
К третьему классу регуляторов ударных взаимодействий относятся различные отягощения, предназначенные для изменения инерционных параметров (массы и момента инерции) колец. Применение утяжеленных колец позволяет трансформировать траекторию ОЦМ из практически прямолинейной (на обычном снаряде) в элиптическую и уменьшить тем самым ударные нагрузки (С.П.Евсеев, 1975).
Для обучения и совершенствования силовых и статических упражнений применяются: конструкции с блоками и противовесом, предназначенные для уменьшения отрицательного действия веса тела (А.МЛлемин, 1963; Б.А.Кузнецов, 1968); подвесной пояс соединенный через блоки с кольцами (В.И.Ульянов, К.Ф.Слисаренко, 1966); устройства для обучения упору руки в стороны (К.В.Гали-бин, 1968; М.Г.Лейкин, 1976-а, 1976-6, 1977; М.Г.Лейкин, А.Т. Несин, Б.Р.Левин, 1980; А.Г.Трифонов, 1983); каретка на подшипниках, скользящая по наклонной плоскости (М.А.Джафаров, 1970; Ю.Г.Толокнов, 1973); противовесы, действующие по принципу рычага для облегчения выполнения горизонтальных висов или упоров (В.В.Анциперов, 1980).
В работе Э.В.Гостева, Н.Г.Сучилина (1981), предлагается конструкция частично адаптивной обучающей машины, обеспечивающей с помощью электромотора перемещение гимнаста (вернее его базовой точки) по заданной траектории и позволяющей совершать движения в суставах. При появлении недостаточных или чрезмерных сгибаний или разгибаний в суставах ( + 3 ) перемещение обучаемого прекращается и не возобновляется до полного исправления им ошибки. Нетрудно видеть, что работа в подобном устройстве возможна только при незначительных скоростях перемещения спортсмена, так как в противном олучае остановка тренажера, обладающего вместе с гимнастом значительным моментом инерции, представляет собой серьезную проблему. При больших скоростях перемещения гимнаста срочный эффект в исправлении ошибок, на который рассчитывают авторы, будет снижен, поскольку положение в котором допущена ошибка, и положение, в котором окажется обучаемый после его окончательной остановки, могут существенно различаться. Таким образом, возможности формирования ритмо-скоростной основы упражнения с помощью указанного тренажера ограничены.
При обучении опорным прыжкам, так же как и при овладении безопорными действиями и акробатическими упражнениями, применяются устройства и вспомогательные снаряды, позволяющие улучшить важнейшие двигательные параметры, увеличить время полетных фаз и облегчить использование двигательных возможностей человека. Для этих целей используют совмещенные мостики, трамплин и мини-батут, установленные вместо мостика; батут обычный и наклонный в комплексе со снарядом для прыжков и поролоновой ямой. Облегчение отталкивания руками достигается с помощью амортизирующего коня (В.Г.Федотов, 1969); коня в сочетании с секцией лыжной дорожки, которая устанавливается сверху снаряда (в этом случае на нее кладется еще и мат) (Е.С.Факеев, 1978), либо под ножки той ее части, о которую будет осуществляться толчок руками ( В.М. Смирнов, В.В.Степанов, 1976), кроме этого применяются пневмосна- ряды (В.Г.Заикин, В.С.Савельев, Н.Г.Сучилин, 1982; В.С.Савельев, В.Г.Зашеин, Н.Д.Эскин, 1983), систему подвесной "скользящей лонжи" (В .И .Кожевников, 1979).
Очень эффективным, но к сожалению, еще редко применяемым в практике средством является мостик переменной упругооти ( Н.Ф. Митина, 1973; Н.Ф.Митина, Ю.А.Ипполитов, 1976; Ф.К.Тамберг , 1978; В.Н.Грачев, Ю.А .Ипполитов, Н.Ф.Митина, В.СКасауров , 1978 и др.).
На брусьях используются преимущественно страховочные средства (В.П.Спиридонов, 1970; Е.М.Аксенов, В.А.Оглотков, 1980 ) и средства, отягощающие движения (В.А.Оглотков, 1983-а, 1983-6 ), что объясняется, с одной стороны, спецификой снаряда, а с другой, недостаточным вниманием исследователей к техническим средствам этого вида гимнастического многоборья.
К техническим средствам обучения на разновысоких брусьях относятся: верхняя и нижняя жерди, установленные отдельно; тренажер для обучения оборотовым упражнениям (В.И.Кузьменко, 1969; В.И.Кузьменко, Ю.А.Ипполитов, 1973; Ю.К.Гавердовский, Ф.П.Маме-дов, 1980; В.Р.Сашурин, 1983); поролоновые прокладки на нижней жерди для смягчения ударов туловищем: жердь с повышенными свойствами упругости и прочности ( С.Н.Абельсон, 1959; Ю.В.Менхин , 1975; Б.К.Зыков, В.А.Зайцев, 1976; В.Г.Заикин, В.С.Савельев и др., 1983); амортизационая жердь, состоящая из резинового шланга ( с тросом внутри ), в полиэтиленовой оболочке ( В.Н.Фролов, Э.В.Польский, В.Н.Милославский, 1974); складные женские брусья (К.А.Платонов, 1982) и ряд страховочных устройств.
Из средств обучения и совершенствования упражнений на бревне в первую очередь отметим различные приспособления и вспомога- тельный снаряды, применяемые для изменения основных параметров снаряда - его высоты, ширины, покрытия. Так применяются бревна различной высоты (низкие, средние, высокие), ширины (узкие, широкие) (В.Н,Кислов, 1972), с различными покрытиями (войлочным, поролоновым, кожаным, замшевым, резиновым и т.д.). Кроме этого для облегчения и затруднения условий выполнения упражнений используют наклонное бревно и специальные подставки (цилиндры, усеченные конуса). Для обучения сложным поворотам применяются различные тренажеры, осуществляющие пассивное вращение спортсменов в позе поворота (вращающаяся подставка в вертикальном положении и др.) (В.И .Казанцева, Г.Н.Пшеничников, 1981; В.И.Казанцева, 1982), а также приспособления, позволяющие реализовать методические приемы "фиксированной подвески" (Л.И.Алиханова, 1972).
Имеется ряд конструкций снарядов с повышенными свойствами упругости (П.А.Мельников, 1978, 1981, 1982; В.С.Савельев, В.Г. Заикин, И.Д.Эскин, А.В.Бондарев, Л.Б.Сирант, 1983), а также складное гимнастическое бревно (К.А.Платонов, 1982).
Средства, применяемые в спортивной гимнастике для страховки в последние годы получили бурное развитие. Все они могут быть разделены на универсальные - пригодные для большинства снарядов и специфические - применяемые в конкретных видах гимнастического многоборья.
К универсальным средствам относятся поролоновые ямы и подвесные блочные пояса для страховки (Г.А.Кастелли, 1958; А.Д.Тулупов, 1963; П.Ф.Левша, 1966; А.Е.Григорьев, 1968 и др.).
Для того, чтобы плодотворно использовать систему помощи и страховки в спортивном зале необходимо иметь как минимум пояс со скользящей системой блочной подвески на двух параллельных - ЗО - трооах, натянутых через весь зал, а также набор "поясов-подшипников" различных диаметров. Для обучения акробатическим и опорным прыжкам, упражнениям на бревне и батуте необходим пояс именно со скользящей системой блочной подвески, а при выполнении упражнений с поворотами относительно продольной оси тела блочные системы страховки должны завершаться "поясом-подшипником". Причем необходимо отметить, что скользящая система подвески страховочного пояса позволяет осуществить не только страховку, но и реализацию приема "облегчающего лидирования" (И.П.Ратов, 1972, 1974, 1976, 1980, 1983), когда к спортсмену на протяжении всего упражнения прикладывается тяговое усилие в вертикальном направлении, что создает благоприятные возможности для овладения ритмо-скоростными характеристиками упражнения.
Заключая описание технических средств обучения, применяемых в спортивной гимнастике, необходимо отметить, что подавляющее их большинство предназначено для получения срочной и сверхсрочной информации о движениях и изменениях тех или иных внешних условий выполнения упражнений. Изменяя внешнюю среду и устраняя тем самым необходимость излишних физических и психических напряжений, подобные тренажеры помогают спортсменам овладевать правильной техникой, однако возможность появления (а иногда и закрепления) двигательных ошибок они все-таки не исключают, так как не регламентируют способы изменения позы спортсмена. Кроме того, следует учитывать, что изменение внешних условий возможно только в ограниченных пределах, поскольку в противном случае возможны значительные искажения динамической структуры упражнений (С.П.Евсеев, Ю.Н.Рыкунов, 1983).
Имеется незначительное количество тренажеров, предназначен- - ЗІ - ных для принудительного воздействия на спортсмена и реализации в большем или меньшем объеме идеи императивного обучения. К таким тренажерам относятся устройства В.И.Кузьменко, Ю.А.Ипполито-ва (1973), Н.Г.Сучилина (1974), Н.В .Акуленка, Н.Г. Городецкого (1980), ЮЛС.Гавердовского, Ф.П.Мамедова (1980) , Э.В.Гостева, Н.Г.Сучилина (1981).
С помощью перечисленных тренажеров удается осуществлять "ознакомительную проводку по движению", "проводку с постановкой управляющих действий", "облегченную проводку-помощь", "страховку" (ЮЛС.Гавердовский, Ф.П.Мамедов, 1981) и другие методические приемы, существенно повышающие эффективность процесса обучения гимнастическим упражнениям.
Отмечая несомненную полезность и необходимость для практики устройств, оказывающих на гимнастов принудительное воздействие, следует указать, что они все-таки не решают окончательно задачи регламентации способа управления движениями, что при неблагоприятных условиях (утомление, недостаточная требовательность тренера и т.п.) может привести к образованию и закреплению двигательных ошибок.
Логичным завершением идеи применения тренажерных устройств для оказания физической помощи ученику можно рассматривать появление в научно-методической литературе рекомендаций по разработке технических средств управления суставными движениями спортсмена (С.П.Евсеев, 1978), императивных обучающих машин типа активного экзоскелетона или антропоморфного механизма (Н.Г.Сучи-лин, 1980).
Разработка таких тренажеров является на современном этапе развития спортивной гимнастики чрезвычайно актуальной задачей.
1.3. Императивное обучение упражнениям на перекладине с помощью тренажерных устройств
В многочисленности и многообразии упражнений на перекладине заключается основное достоинство и вместе с тем трудность этого вида гимнастического многоборья (Ю.К.Гавердовский, 1975). Это обстоятельство, а также тот факт, что для обучения двигательным действиям на данном снаряде применяется наибольшее количество тренажеров, предназначенных для реализации императивного обучения, оказывающих непосредственную помощь спортсмену, дало нам основание для выделения их в отдельную группу и рассмотрения в настоящем параграфе.
Теоретические основы построения техники упражнений на перекладине были предметом изучения в работах С.В.Янаниса {1940 ), Ю.И.Наклонова (1954), М.Л.Украна (I960), К.В.Галибина (1962) , В.Т.Назарова (1966, 1970, 1973), ЮЛС.Гавердовского (1967, 1972, 1975), Ю.А.Ишюлитова (1969), А.Ф.Радионенко (1971), С.В.Дмитриева (1972), Н.Г.Сучилина (1972, 1978), В.И.Загревского (1977, 1978), В.А.Солодянникова (1981) и др.
Особую ценность, на наш взгляд, представляют работы, авторы которых для выяснения общей закономерности техники упражнений используют метод механико-математического моделирования (В.Т. Назаров, 1966-1972; Ю.А.Ипполитов, 1969; А.Ф.Радионенко, 1971 ; Н.Г.Сучилин, 1972; В.Н.Тихонов, 1971, 1972; А.В.Зинковский, А.А. Вайн, 1973; В.И.Загревский, О.И.Загревский, 1978; В.И.Загревский, 1979 и др.).
Большие обороты на перекладине изучались С.В.Янанисом, С.А. ТУляевым (1937), А.П.Колтановским, Г.В.Рцхиладзе (1953), Н.С.Гон- чаровым (1957), М. І. Екраном (I960), К.В.Галибиным (1962), В.Т. Назаровым (1966, 1970, 1973), Ю.К.Гавердовеким (1967, 1975), Исмаил Абу Зейдом (1977), В.И.Загревоким (1979), В.А.Хоробровым (1980) и др.
Изучением техники соскоков и предшествующих им упражнений занимались В.Д.Максимов, О.С.Леонов (1961), Н.А.Курьеров, Б.М. Замов (1966), В.Т.Назаров (1966, 1968, 1973), А.Ф.Гринштейн (1968, 1970), В.В.Хоробров (1970), А.Ф.Радионенко (1971), Н.Г. Сучилин (1972), С.В .Дмитриев (1972), ЮЛС.Гавердовский ( 1973 , 1975), В.И.Чукарин, Р.И.Рейтер (1977) и др.
Кроме рассмотрения теоретических концепций рационального выполнения гимнастами сложных элементов, перед учеными всегда стояла задача внедрения в практику разработанных в процессе исследований всевозможных технических средств обучения, история развития и совершенствование которых наглядно демонстрирует нам эволюцию решения прикладных вопросов программированного обучения на перекладине.
В гимнастическом турнике Ф.Трейнера (1929) /рис.3/ с целью устранения несчастных случаев при выполнении упражнений введена предохранительная сетка, которая может вращаться от электромотора или рукоятки через систему фрикционной или зубчатой передачи и останавливаться в нужный момент при помощи приборов торможения.
Предлагаемое устройство позволяет с помощью электромотора или рккоятки принудительно перемещать предохранительную сетку и жестко закрепленного в ней гимнаста вокруг грифа перекладины.
Недостатком данного устройства является невозможность изменения позы гимнаста в процессе выполнения движения. -.34 -
а CD Ен СЧ2
«ед»
ОТ CD W Ф о< Ен
Приспособление к турнику для страховки и обучения гимнастов А.А.Цомая (1965, 1968) /рис.2/ представляет собой смонтированную на перекладине П-образную трубчатую раму, на концах которой имеются: с одной стороны приспособление для установки страховочного пояса, с другой - противовесы.
Аналогичное по функциям, но несколько отличающееся по конструкции устройство предложено А.Ф.Гринштейном (1968).
Данная конструкция позволяет не только обеспечить безопасность гимнаста во время целостного выполнения им упражнения, но и оказывать, в случае необходимости, физическую помощь за счет усилий тренера, перемещающего приспособление.
Устройство А.А.Цомая, осуществляя надежную страховку и позволяя гимнасту выполнять те или иные движения в суставах, не исключает возможности появления у него ошибок в процессе формирования необходимых двигательных навыков.
Тренажер Б.МЛСлимовского, В.А .Каблукова, Н.М.Усенко, В.А. Джунь, А.С.Щепак, А.И.Бондаренко (1973) /рис.3/ в отличие от рамы А.А.Цомая имеет дополнительно к страховочному поясу приспособления для фиксации рук к заплечникам и ног к нижней части рамы.
Повышая безопасность гимнастов и исключая физические перенапряжения при выполнении упражнений, данное устройство не позволяет выполнять спортсмену управляющих движений в суставах, что снижает его эффективность. По существу, данное устройство вносит мало нового в методику обучения по сравнению с известной конструкцией Ф.Трейнера.
Тренажер - пояс для страховки гимнаотов во время выполнения упражнений на перекладине В.И.Киселева (1974) /рис.4/ состоит
Рио.З Тренажёр Б.М.Климоеокого о соавторами.
Рио.4 Тренажёр-дояо В.И.Киселёва. из сборных замков на перекладине и широкого ремня с петлями для ног, соединенных между собой с помощью карабинов и боковых ремней.
Данный пояс не исключая недостатки рамы А.А.Цомая, не страхует гимнаста от падения на гриф перекладины сверху.
В основе устройства Ф.П,Мамедова (1978) /рис,5/ как и в тренажерах, перечисленных выше, лежит П-образная рама, установленная на грифе перекладины. Кроме этого устройство включает в себя электромотор, приводящий систему в движение, гидравлический тормоз и приспособления, обеспечивающие: поступательное вдоль рамы перемещение тела спортсмена и его вращение относительно своей оси и грифа перекладины.
Расширяя диапазон упражнений, которые могут быть освоены с помощью данного тренажера, создавая более комфортные условия для выполнения движений, иоключая необходимость физических усилий тренера, данный тренажер все-таки существенно не улучшил предыдущие конструкции, так как не решил задачу управления суставными движениями спортсмена, которая в этом случае предоставлена самому обучаемому.
Модернизированная рама А.А.Цомая - тренажер В.И.Загревского (1979) /рис.6/ представляет собой конструкцию , обеспечивающую принудительное перемещение спортсмена вокруг грифа перекладины в неизменной позе. Фиксация звеньев тела к раме осуществляется при помощи приспособлений, отличающих данный тренажер от предыдущих конструкций.
Недостатками устройства являются невозможность изменения лозы гимнаста, а также значительный момент инерции рамы с противовесами, мешающий при выполнении гимнастом оборотовых упражнений. *№- из ffl w : j
Ржо.5 УстройотЕо Ф.П.МамедоЕа,
Рио.6 Тренажёр В.Й.ЗагреЕокого.
Тренажер В.Р.Сашурина, А.И.Антонова (1981) /рис.7/ представляет собой доску с ремнями для фиксации спортсмена, подвешенную на шарнирах, закрепленных на грифе перекладины.
Данное устройство исключает возможность изменения взаимного расположения рук относительно туловища (фиксирует плече-туловищ-ные суставы) и обеспечивает страховку гимнаста. Поэтому устройство предназначено для обучения лишь одному из вариантов оборо-товых упражнений. Для упражнений в которых сгибание в плечевых суставах является обязательным компонентом техники, данное приспособление мало эффективно.
Таким образом, устройство В.Р.Сашурина, А.И.Антонова (1981) в отношении плечевых суставов схоже по функциям с тренажерами Ф.Трейлера (1929), Б.М.Климовского и др. (1973), В.И.Загревско-го (1979), а в отношении тазобедренных суставов - с конструкциями остальных авторов, и включает в себя перечисленные ранее достоинства и недостатки рассмотренных устройств.
Устройство для тренировки гимнастов В.А.Сланко, Ю.Т.Черкесова (1983) /рис.8/ преследует цель дальнейшего усовершенствования конструкций, в основе которых лежит П-образная рама. Оно отличается от предшествующих тем, что с целью расширения диапазона выполнения упражнений имеет горизонтальные трубчатые направляющие, смонтированные на втулках, которые обеспечивают возможность перемещения спортсмена вдоль грифа перекладины. Кроме этого устройство имеет подпружинные с обеих сторон грузы , свободно размещенные на концах боковых сторон рамы, противоположных лонже, что позволяет развивать двигательные качества спортсмена с учетом биомеханических особенностей выполнения упражнений.
Существенно расширяя диапазон выполняемых упражнений и ока-
ТО РЧ
ИМЧ~>7 «Я- т-у—т-
БІ P-.
CO ffl О
Рч pq :cD CO зывая необходимое облегчение или усложнение условий воспроизведения двигательного действия спортсменом, данный тренажер, как и все предыдущие, предоставляет свободу выбора рационального способа выполнения упражнения самому занимающемуся.
Рассмотренные конструкции тренажеров либо полностью исключают подвижность в суставах у обучаемого (устройства Ф.Трейлера, Б.МДСлимовского с соавт., В.И.Загревского), либо допускают возможность выполнения упражнений с ошибками (устройства А.А. Цомая, В.И.Киселева, Ф.П.Мамедова, В.А .Сланко, Ю.ТЛеркесова и др.).
Заключая описание тренажеров, применяемых для обучения и тренировки гимнастов на перекладине, необходимо отметить, что ни одна из существующих конструкций не предусматривает решения задачи регламентации способа управления движениями, а следовательно и не может реализовать идеи императивного обучения двигательным действиям в полном объеме.
1.4. Антропоморфные механизмы и биотехнические системы в медицине, промышленности и других сферах человеческой деятельности
Идея принудительного воздействия на суставные движения человека с помощью технических средств нашла применение в медицине при восстановлении или замене утраченных функций опорно-двигательного аппарата больного, а также в сферах деятельности, где необходимо усиление механической помощи человека, его выносливости.
Наибольшее распространение здесь получили антропоморфные механизмы - устройства воспроизводящие или усиливающие движения руки или ноги человека (А.Ф.Крайнев, 1981, с.18), экзоскелето-ны - устройства для усиления силовых параметров человека, его выносливости и для перемещения человека при повреждении его опорно-двигательного аппарата (А.Ф.Крайнев, 198I, с. 419).
Значительное количество работ посвящается проблеме организации двуногой ходьбы. Эта проблема представляет интерес с точки зрения изучения и моделирования локомоций двуногих существ, в частности человека. Она интересна и важна для протезирования, конструирования экзоскелетонов, двуногих шагающих роботов {^УсоЛл&^С'иЯ'Я^ ^ І96І. Г.П.Гриценко, С.Г. Левит , М.Вукобратович, 1972, 1976; /. УЯтлг^с, Ж.'^о&э&кр &*tu*Uc+c- 1972; Л ifato^zs&zic, Л^ **г«**; ^> 1%е6яіпьсс IQ72; В.М.Великсон, И.А.Мещелевич, М.Р.Питкин, 1973; Г.П.Гриценко, ИЛ.Морейнис, 1975; В.А.Щимов, М.В.Кудрявцев, В.Б.Проскуряков, 1975;
4#<6*с4±; I9T7tf Z Ч/ий^е-, Я>. С?. UfetC, 1977 ; А.В.Богданов, В.С.іурфинкель, В.Г.Остапчук, 1978, 1979 и др.).
Исследования, относящиеся к этой тематике, носят как теоретический, так и экспериментальный характер. Обобщение и систематизация работ по исследованиям двуногой ходьбы содержатся в монографиях М.Вукобратовича (1976), А.М.Формальского (1982).
В них изложены многочисленные результаты, касавдиеся шагающих роботов, импульсного управления локомоциями антропоморфных механизмов, приведена обширная библиография.
При разработке и конструировании технических средств, реализующих идею императивного обучения спортивным движениям, могут быть с успехом применены общие принципы построения систем уп -равления манипуляционных роботов автоматического, биотехниче - ского, интерактивного типов (Е.П.Попов, 1978). Исследованию систем управления манипуляционных роботов посвящена специальная монография (В.С.Медведев, А.Г.Лесков, А.С .Віденко, 1978 ).
Успехи робототехники в промышленности, транспорте, сель -ском хозяйстве, быту, при проведении подводных, подземных, космических исследований (М.Б.Игнатьев, Ф.МЛСулаков, А.М.Покровский, 1977; И.И.Артоболевский, А.Е.Кобринский, 1977; А.В.Тимофеев, 1978; Дж. Ф.Янг, 1979; Е.И.Юревич, Б.Г.Аветинов, О.Б.Корыт-ко и др., 1980; А.М,Неймарк, 1982; Я.А.Шифрин, 1982; Ю.Г.Козырев, 1983; П.Н.Белянин, 1983 и др.), не могли не привлечь внимания научных работников в области спорта.
Вопросы применения роботов в спорте рассматриваются в работах В.Г.Герасименко, И.В.Говоруткиной (1983), А.А.Сюткина (1983). Однако это лишь единичные исследования. Использование достижений современной робототехники при разработке и конструировании спортивных тренажеров позволит значительно улучшить технические показатели, расширить сферу их применения. По нашему мнению , более широкое использование теоретических достижений, некоторых элементов, узлов, конструкций роботов даже первого поколения позволит сделать значительный шаг вперед в деле создания обучающих тренажеров в спорте.
В тоже время анализ существующих конструкций антропоморфных механизмов, экзоскелетонов, биотехнических устройств, роботов различных поколений приводит к выводу о невозможности непосредственного их применения в спорте. Это объясняется рядом причин, главной из которых является несхожесть задач, стоящих в спорте, и задач, реализуемых рассматриваемыми устройствами.
Например, рассмотрение экзоскелетонов, реализующих акт ходь- бы, как наиболее близко стоящих к тренажерам, применяемым в спорте, показывает, что их характеристики существенно разнятся. В частности, экзоскелетоны воспроизводят значительно более медленные локомоции по сравнению с теми, которые имеют место в спортивных упражнениях. Слишком громоздки и тяжелы приводы, используемые в антропоморфных экзоскелетонах, велика их инерционность. И наконец, конструкции экзоскелетонов чрезвычайно дороги, если иметь в виду их применение для решения задач обучения спортивным двигательным навыкам. Все это приводит к выводу о необходимости разработки для спорта специальных тренажерных комплексов, выполняющих функции, аналогичные антропоморфным механизмам и экзоскелетонам.
В заключение обзора литературных источников можно сделать следующие обобщения.
Достижения научно-технической революции нашли свое применение во всех сферах физической культуры и спорта: в организации и проведении соревнований, научно-исследовательской работе, в процессе подготовки спортсменов.
Наибольшее значение для подготовки спортсменов, особенно в сложнокоординационных видах спорта, имеют тренажеры для обучения двигательным действиям. Наиболее перспективным направлением разработки технических средств обучения упражнениям является конструирование тренажеров управления суставными движениями спортсменов (С.П.Евсеев, 1978), теоретические аспекты применения которых хорошо согласуются с концепцией "искусственной управляющей среды" (И.П.Ратов, 1983).
Рассмотрение тренажеров, применяемых для обучения движениям в спорте, и в гимнастике в частности, показывает, что подав- ляпцее их большинство предназначено для изменения внешних условий выполнения упражнений: силы тяжести, сопротивления среды, упругих и инерционных свойств снарядов. Изменяя внешнюю среду и устраняя тем самым необходимость излишних физических и психических напряжений, подобные тренажеры помогают спортсменам овладеть правильной техникой, однако возможность появления, а иногда и закрепления двигательных ошибок они не исключают, так как поиск правильной техники предоставляют самому обучаемому. Кроме того, следует учитывать, что изменения внешних условий возможны лишь в ограниченных пределах, поскольку в противном случае неизбежны искажения динамической структуры упражнений.
Тренажеров, управляющих изменением суставных движений по заранее заданной, необходимой программе в доступной нам литературе обнаружить не удалось.
Технические средства, принудительно воздействующие на суставные движения человека, применяются в медицине при восстановлении или замене утраченных функций опорно-двигательного аппарата и называются активными или просто экзоскелетонами. Однако их конструкции воспроизводят значительно более медленные движения, чем те, которые являются предметом обучения в спорте. Кроме того они слишком громоздки, тяжелы, дорогостоящи для целей спортивного совершенствования.
В связи с этим перед исследованием была поставлена цель -разработать методику обучения юных гимнастов упражнениям на перекладине на основе применения специально сконструированных технических средств, императивно управляющих изменением позы спортсмена.
Тренировочный процесс в спорте и технические средства
В решении задач коммунистического строительства большая роль принадлежит физической культуре, которая развивается в тесном контакте с материальной и духовной культурой общества. Физическая культура помогает решать такие важнейшие государственные задачи, как подготовка людей к труду и защите Родины , повышение работоспособности, производительности труда, экономической эффективности производства, увеличении продолжительности жизни.
Одной из особенностей современной эпохи является научно-техническая революция, достижения которой проникают во все сферы человеческой жизни. Однако, технический прогресс, автоматизируя труд, освобождая человека от излишних физических напряжений, несет в себе специфическую опаоность для человека - "двигательный голод", гиподинамию. В таких условиях занятия физическими упражнениями приобретают исключительное значение. Вовлечение широких слоев населения в активные занятия физической культурой и спортом, внедрение их в быт советских людей - является важнейшей задачей, поставленной партией и правительством перед физкультурным движением в специальном сентябрьском (1981 г. ) Постановлении ЦК КПСС и СМ СССР "О дальнейшем подъеме массовости физической культуры и спорта".
Большую роль в вовлечении широких слоев населения в актив -ные занятия физическими упражнениями играет правильная организания соревновательной деятельности, специфической формой кото-рой является система состязаний, как особая сфера выявления и унифицированного сравнения человеческих возможностей (способностей и умений рационально их использовать) Непосредственная цель соревновательной деятельности - достижение возможно более высокого результата в состязании. Демонстрация выдающихся спортивных результатов, постоянно вносящих коррекцию в представление о человеческих возможностях, их пределе, является большим стимулом, побуждающим миллионы людей к занятиям физической культурой и спортом.
Кроме того, постоянный рост соперничества на международной арене все в большей степени привлекает интерес к вопросу о дальнейших возможностях функционального совершенствования человека.
Одним из магистральных направлений на пути познания возможностей человека и, главное, использования скрытых пока резервов совершенствования его двигательной функции, является широкое использование достижений научно-технической революции и, в частности, различных технических средств. Рассмотрение их применения в научных исследованиях, практике тренерской работы , а также их классификации (Й.П.Ратов, 1972, 1976-а, 1980, 1983; Н.А.Нельга, А.Г.Фалалеев, 1973; В.Г.Сладкевич, 1974; С.В.Малиновский, 1976, 1981; И.Д.Накутный, 1977; В.Л.Уткин, 1977; В.Г.Алабин, А.Д.Скип-ко, 1979; М.Я.Набатникова, 1982; В.В.Иванов, 1983) показывают, что нет практически ни одной сферы спортивной деятельности, куда бы не проникли технические средства измерения, контроля, обучения и др.
Анализ и обобщение данных литературных источников
С целью получения объективных данных по изучаемым вопросам проводился анализ литературных источников. Основное внимание было сосредоточено на публикациях, посвященных разработке и применению в учебно-тренировочном процессе технических средств для обучения и развития физических качеств спортсменов. Кроме этого изучались работы, в которых авторы рассматривали вопросы методики проведения тактической, психологической, теоретической подготовки с помощью технических средств.
Для научного обоснования результатов исследования были изучены данные педагогики, теории и методики физического воспитания и спортивной тренировки, механики управляемого движения тел, математического моделирования, техники упражнений, статистической обработки результатов эксперимента и др.
Для использования опыта разработки и конструирования различных технических устройств была изучена литература по робототехнике, антропоморфным механизмам и машинам и др.
Всего было изучено 309 отечественных литературных источников и 18 зарубежных источников.
Конструкция тренажера для обучения вращательным упражнениям на перекладине
В основу конструкции, обеспечивающей фиксацию необходимой позы тела гимнаста, сгибание и разгибание в плечевых и тазобедренных суставах положен принцип работы кулачково-кулисного механизма. Схема, иллюстрирующая принцип работы устройства для реализации простейшего варианта движения - сгибания и разгибания в одном суставе представлена на рис.19. Из рисунка видно, что создавая различный профиль кулачка /А/ , можно получить необходимый закон движения взаимодействующего с ним звена, в нашем случае -кулисы /Б/, которая, как звено рычажного механизма, имеет возможность вращаться вокруг неподвижной оси /0/ - грифа перекладины и перемещаться возвратно-поступательно относительно его. Кулиса /Б/ шарнирно соединена со звеном /В/, которое в свою оче -редь жестко связано с туловищем гимнаста. Таким образом, профиль кулачка /V однозначно определяет степень приближения к оси /О/ звена /В/, величину угла 00jB, т.е. величину суставного утла, месторасположение общего центра тяжести тела гимнаста и его ориентацию. Другими словами, профиль кулачка однозначно определяет геометрический рисунок движения, в данном случае, двухзвенной системы.
При задании временной компоненты движения, например, кулисе /Б/ с помощью специального приспособления или, в крайнем случае, с помощью физических усилий тренера или учащегося, однозначно задаются кинематические характеристики суставных движений, а следовательно и программа места и программа ориентации конкретного упражнения во времени. Безусловно, применение физической помощи человека увеличивает диапазон отклонений от задаваемого кинематического рисунка упражнения и, в принципе, нежелательно при освоении движений, требующих большой точности (отходов на соскоки, перелетов, подлетов и т.п.).
Методика обучения оборотовым упражнениям на перекладине с помощью тренажера, управляющего суставными движениями гимнаста
Основная цель при разработке экспериментальной методики обучения гимнастическим упражнениям с помощью тренажера, управляющего изменением позы гимнаста, заключалась в обеспечении условий формирования внутреннего содержания движений, правильных мышечных ощущений, ритмо-скоростной основы навыка с самых первых попыток выполнения двигательных заданий. При этом исключалась возможность появления и закрепления у гимнастов двигательных ошибок, что позволило назвать экспериментальный способ обучения, основанный на применении рассматриваемых технических средств, императивным (повелительным) способом обучения физическим упражнениям.
В основу методики применения устройства положен принцип постепенной замены осуществляемого им внешнего управления внутренним управлением, реализуемым действиями самого спортсмена.
Рассмотрим особенности методики на примере обучения большим оборотам назад юных гимнастов-новичков. Применив подход, используемый в работе ЮДС.Гавердовского и Ф.П.Мамедова (1980), условно выделим 5 шагов обучения с тем, чтобы можно было проследить изменение роли устройства и обучаемого.
1 шаг - внешнее управление. Здесь гимнаст полностью лишен инициативы - все движение реализуется только за счет устройства. При обучении новичков целесообразна следующая последовательность заданий:
- Медленная "проводка" по движению без изменения углов в суставах с фиксацией положений виса, стойки на руках, горизон -тальных и промежуточных положений.
- "Проводка" по движению без изменения углов в суставах с необходимой скоростью и подачей команд во время прохождения гимнастом виса, стойки и горизонтальных положений.
- "Проводка" по движению с изменением углов в начале только в тазобедренных суставах, затем только в плечевых суставах и, наконец, с необходимым сочетанием работы в суставах.
Гимнаст при этом как бы "прислушивается" к своим мышечным ощущениям, пытаясь "связать" их с внешними ориентирами.
2 шаг - сочетание внутреннего и внешнего управления с полной
экипировкой устройства.
На этом шаге занимающийся пытается выполнить упражнение вместе с тренажером, однако, возможности отклониться от заданной программы движения он лишен, так как устройство в любом случае реализует заложенную в кулачках программу движения.
На рис.28 представлены отдельные положения тренажера вместе с обучаемым во время реализации второго шага освоения техники большого оборота назад на перекладине.
Похожие диссертации на Обучение гимнастическим упражнениям на перекладине с помощью технических средств управления суставными движениями
