Содержание к диссертации
Введение
1. Степень разработанности проблемы и теоретическая база исследования - 19
1.1. Методология индивидуального подхода к оптимизации физических нагрузок на основе адаптивного состояния - 19
1.2. Пути оптимизации физических нагрузок на основе компьютерных технологий - 39
1.3. Методологические подходы к оптимизации физических нагрузок в массовой физической культуре 50
1.4. Методологические подходы к оптимизации физических нагрузок у спортсменов 55
1.5. Резюме 63
CLASS 2. Задачи, методы и организация исследований 7 CLASS 2
2.1. Задачи 72
2.2. Методы исследования 73
2.2.1. Многолетний естественный и годичный педагогический эксперимент 73
2.2.2. Метод омегаметрии 74
2.2.3. Медико-биологические методы 79
2.2.4. Метод комплексной оценки психофизиологического состояния человека 81
2.2.5. Метод автоматизированной диагностики для системного исследования адаптивного состояния человека- 84
2.2.6. Методы математической статистики и моделирования 84
2.3.Условия эксперимента и организация исследования 90
3. Концепция оптимизации физических нагрузок на основе индрівидуальнои диагностики адаптивного состояния 95
3.1. Философско-исторический аспект двигательной активности человека - 97
3.2. Формирование понятийного аппарата 100
3.3. Методологические основы автоматизированного мониторинга 104
3.4. Индивидуально-личностный подход к оптимизации физических нагрузок 126
3.5. Резюме 138
4. Системное исследование донозологического адаптивного состояния индивида 144
4.1. Модель системного исследования адаптивного состояния 145
4.2. Исследование физиологического компонента 147
4.2.1. Исследование физического состояния 148
4.2.2. Дифференциация уровней физического состояния на основе непараметрических методов 151
4.2.3. Исследование функционального состояния ССС и вегетативного гомеостаза
4.3. Исследование нейро-психофизиологического компонента 173
4.3.1.Исследование индивидуально-психологических особенностей личности- 174
4.3.2. Исследование нейродинамического профиля адаптации 187
4.3.3. Исследование нейродинамического профиля адаптации у спортсменов 199
4.3.4. Моделирование психомоторных процессов 206
4.4. Донозологическое адаптивное состояние индивида 211
4.5. Резюме 222
5. Разработка и экспериментальное обоснование индивидуально-личностного подхода к оптимизации физических нагрузок 254
5.1. Индивидуально-личностный подход к оптимизации оздорови- 230 тельных физических нагрузок
5.2. Индивидуально-личностный подход к оптимизации физических 241 нагрузок у спортсменов
5.3. Экспериментальное обоснование оптимизации оздоровительных физических нагрузок у разных групп населения
5.4. Экспериментальное обоснование оптимизации физических нагрузок у спортсменов - 266
5.5. Резюме 284 6.
Обсуждение результатов исследования 288
Заключение 324
Выводы и практические рекомендации 325
Список использованных источников 332
Приложения
- Методология индивидуального подхода к оптимизации физических нагрузок на основе адаптивного состояния
- Многолетний естественный и годичный педагогический эксперимент
- Философско-исторический аспект двигательной активности человека
- Модель системного исследования адаптивного состояния
Введение к работе
Проблема и актуальность исследования
Необходимость поиска инновационных подходов к оптимизации физических нагрузок и совершенствование методов управления тренировочным процессом продиктованы временем. В последнее пятнадцатилетие ускорился темп жизни, изменились привычные стереотипы, возросли психоэмоциональные перегрузки в процессе деятельности человека, на фоне дефицита двигательной активности. В то же время высокий уровень спортивных достижений на мировой арене также предъявляет повышенные требования к уровню подготовленности, соревновательной деятельности спортсмена и его психоэмоциональной сфере. При этом следует отметить, что как гиподинамия, так и большие объёмы тренировочной нагрузки приводят к напряжению адаптационных процессов и ухудшению состояния здоровья разных социально-демографических групп населения, в том числе и спортсменов. Чтобы не допустить срыва адаптации, необходимо ориентироваться на индивидуальные особенности человека при выборе физической нагрузки.
При этом следует не только опираться на наследственную обусловленность морфофункциональных характеристик телосложения и гомеоста-тические системы организма (Н. В. Зимкин, 1982, 1984; В. М. Зациорский, 1972; В. К. Бальсевич, 2000, 2002 и др.), но и учитывать основополагающие принципы формирования психических процессов (В. М. Игуменов, 1971; Г. М. Зараковский, 1997; Ю. А. Киселёв, 1984; В. И. Медведев, 1998 и др.) и донозологические состояния (В. В. Матов, Ф. А. Иорданская, 1982 и др.). М. А. Берштейн (1966, 1990), К. Бальсевич (2002), Л. И. Лубышева (1993, 2002) подчёркивают, что движение не только служит основой развития адаптивного поведения человека, но и является основополагающим принципом формирования и совершенствования физической культуры личности. В трудах (Б. Г. Ананьева, 1969; Л. С. Выготского, 1982; В. В. Давыдова, 1996; С. Л. Рубинштейна, 1969 и др.) отражены идеи об интегральных характеристиках человека как личности, способной к самореализации в социуме.
Одной из основных проблем физического воспитания субъектов образовательного процесса, оздоровительной физической культуры и спорта является дифференциация физических нагрузок в соответствии с адаптивными возможностями организма (Э. Г. Булич, И. В. Муравов, 2003; В. Г. Шилько, 2003; О. Л. Терещева, 2004 и др.). Для дифференциации физических нагрузок для массовой физической культуры компьютерные технологии применяют Ф. В. Викторов, 1990, В. Д. Сонькин (1993); В. В. Зайцева (1995) и др., но при этом нет критериев оценки индивидуальной диагностики донозологического адаптивного состояния.
Как подчёркивает В. В. Зайцева, «сложившийся в физическом воспитании методологический подход, опирающийся на среднестатистическую норму, становится тормозом на пути научного познания», что подтверждает значимость поиска новых подходов по вопросам оптимизации физической нагрузки для разных социальных групп населения и спортсменов.
Сложившаяся система знаний о спортивной тренировке достаточно изложена в ряде работ (Н. Ж. Булгакова, 1990; Л. П. Матвеев, 1991, 1997; Д. Г. Миндиашвили, 1996; А. А. Новиков, 1977; Н. Г. Озолин, 1970, 2002; Г. С. Туманян, 2000, В. Н. Платонов, 1986; Д. Харре, 1971; J. Hollozy, 1973 и др.). Вопросы управления тренировочным процессом рассматривали (Ю. В. Верхошанский, 1985, 1988; С. М. Гордон, В. В. Кузнецов, 1975; Е. А. Ширковец, 1995; Б. Н. Шустин, 1995 и др.) за счёт моделирования состояний и уровня специальной подготовленности, применения математических методов.
Между тем, до настоящего времени данная проблема является предметом дискуссий. Спортивный результат можно улучшить за счёт наращи вания объёма нагрузки, но объём бесконечно увеличиваться не может, так как. во-первых, ограничивает дефицит времени; во-вторых, может наступить дезадаптация, что приведёт к ограничению роста результата.
В то же время бесспорен и тот факт, что спортивная тренировка — это многолетняя адаптация к спортивной деятельности. Существует множество подходов исследования адаптивных приспособительных функций организма к тренировочным нагрузкам (А. И. Завьялов, 1997; Г. Н. Кассиль, 1978; А. П. Исаев, 1993; М. Г. Пшенникова, 1986; А. С. Солодков, 1988, 1990; Л. Г. Харитонова, 1995 и др.).
Несмотря на достаточную разработанность проблемы, вопросы оптимизации и предлагаемые подходы требуют усовершенствования в связи с жёсткой конкуренцией на мировой арене спортсменов и появлением нетрадиционных видов двигательной активности. В имеющихся работах отсутствует методологический подход к понятию оптимизации физических нагрузок на основе индивидуальной диагностики адаптивного состояния. Кроме того, анализ теоретических исследований выявил существующие противоречия, которые требуют научного осмысления:
- между требованиями, предъявляемыми к сложившейся системе физического воспитания студентов вузов нефизкультурного профиля, и её реальным состоянием, направленным на развитие физических качеств без учёта мотивационно-ценностных отношений и потребностной сферы личности;
- между пропагандой здорового образа жизни и слабым внедрением здоровьесберегающих и инновационных технологий в оздоровительную физическую культуру, что не позволяет активизировать интерес широких слоев населения к занятиям оздоровительной физической культурой;
- между необходимостью оптимизации тренировочной нагрузки и отсутствием стратегии в управлении наращиванием объёма и интенсивности нагрузок, что не способствует сохранению здоровья спортсменов;
- между необходимостью информационного обеспечения физической культуры и спорта и отсутствием в имеющихся автоматизированных системах расчетных критериев, позволяющих проводить индивидуальную диагностику различных состояний человека, в зависимости от возрастно-половых, региональных особенностей и спортивной специализации.
Из всего вышеизложенного совершенно очевидно, что поиск наиболее инновационных подходов к оптимизации физической нагрузки на основе индивидуальной диагностики адаптивного состояния занимающихся физической культурой и спортом с применением компьютерных технологий весьма актуален. В спортивной педагогике данный подход не применялся, разрабатывались лишь отдельные аспекты данной проблемы.
Объект исследования — процесс оптимизации оздоровительных и тренировочных физических нагрузок у разных социально-демографических групп населения и спортсменов с учётом возрастно- половых особенностей и рода деятельности.
Предмет исследования - управление процессом оптимизации двигательных и тренировочных режимов у занимающихся физической культурой и спортсменов за счет целенаправленного воздействия физической нагрузки на основе адаптивного состояния и компьютерных технологий
Рабочей гипотезой явилось предположение о том, что управление физической нагрузкой будет оптимальным, если выполнить следующие условия:
а) разработать и внедрить концепцию оптимизации физических нагрузок, представляющую собой совокупность образовательных, здоровье-сохраняющих, педагогических и компьютерных технологий, направленных на эффективное управление физическими нагрузками за счёт выбора инди видуальной стратегии и тактики повышения личностного потенциала, самореализации личности в социуме;
б) провести дифференциацию и моделирование различных изучаемых параметров с помощью непараметрических методов для выделения критериев функциональных и психофизиологических параметров, характеризующих адаптивные состояния испытуемых;
в) внедрить новые научно обоснованные педагогические технологии, направленные на повышение качества управления учебным и тренировочным процессом.
Это создаст предпосылки для оптимального управления физической нагрузкой и составит теоретическую и практическую основу опережающего образования в системе физического воспитания и инновационных подходов к спортивной тренировке. В ходе эксперимента гипотеза уточнялась и дополнялась, кроме того, по ряду вопросов выдвигались частные гипотезы.
Цель исследования - разработать и научно обосновать стратегию оптимизации физических нагрузок на основе компьютерного обеспечения диагностики адаптивного состояния у занимающихся физической культурой и спортом для повышения эффективности процесса оптимизации оздоровительных и тренировочных нагрузок.
Методологической основой исследования явились:
- диалектический материализм Г. Гегеля (1956), позволяющий рассматривать П. Ф. Лесгавту (1951), Н. А. Бернштейну (1966), Г. Г. Наталову (1998), В. К. Бальсевичу (2002), Л. И. Лубышевой, С. И. Филимоновой (2004) педагогическую компоненту физического воспитания и спортивной тренировки с современных позиций;
- теория функциональных систем П. К. Анохина (1974,1980), Г. А. Югая (1985); К. В. Судакова (1983,1996), А. Г. Щедриной (1989) и теория общей Н. А. Агаджаняна (1970, 1983), Ф. 3. Меерсона (1973, 1988), В. П. Казначеева (1980, 1986) и психофизиологической адаптации В. Л. Мари-щука (1984), В. Д. Небылицына (1978), Н. Н. Даниловой (1992), Ф. Б. Березина (1988), В. И. Медведева (1982,1998);
- теория донозологической диагностики В. В. Парина (1968), Г. Л. Апанасенко (1997), Р. М. Баевского, А. П. Бересневой (1997), Ф. А. Иорданской (1982), В. П. Казначеева (1980, 1988), В. В. Матова (1982) и количественной оценки адаптивных возможностей человека Б. М. Владимирского (1996), Л. X. Гаркави (1998), Э. М. Казина, Г. А. Кураєва (1993), О. Г. Сорокина (1999); Т. P. Mansurova (1994);
- исследования в области личностно-ориентированной педагогики (М. В. Антропова, 1968; Ю. Б. Бабанский,1983; Л. С. Выготский, 1982; В. B. Давыдов, 1996; и др.) и психологии личности (Б. Г. Ананьев, 1969; А. М. Богданов, 1988; А. Н. Леонтьев, 1989; В. Н. Мясищев, 1965; С. Л. Рубинштейн, 1969; В. А. Бодров, 1995), а также развития личности средствами физической культуры (М. Я. Виленский, 1996; В. И. Столяров, 1993; Л. И. Лубышева, 1994; Л. Б. Андрющенко, 2001 и др.);
- теоретические положения системы физического воспитания и спортивной тренировки (Н. Ж. Булгакова, 1990; Ю. В. Верхошанский, 1985,1988;
C. М.Гордон, 1981, 1988; Л. П. Матвеев, 1991, 1997; М. Я. Набатникова, 1982; Н. Г.Озолин, 1970, 2002; В. Н. Платонов, 1986; В. П. Филин, 1960; Н. А. Фомин, 1986 и др.);
- основы проектирования педагогических (Э. Г. Булич,2003; С. И. Петухов, 2001; В. В. Пономарев, 2002; и др.) и компьютерных технологий в оздоровительной физической культуре и спортивной тренировке (П. В. Бундзин, 1991; В. В. Зайцева, 1990,1995; В. В. Кудрявцев, 1993; В. Д.Сонькин.,1993 и др.);
- методология информационных (Ю. П. Журавлев, 1978; А. С. Чер нышев, 1982 и др.) и экспертных систем (Л. Ф. Ноженкова,1997, 2000; А. Е. Янковская, 1994 и др.), аппаратно-программного комплекса (Г. М. Ал-донин,1998; А. Д. Рифтин, 1989; В. В. Крысанов, 1994) и математическое моделирование (Е. В. Гублер, 1978; А. Г. Ивахненко, 1986; А. В. Лапко, 1993, 1995, 2000; Н. А. Новоходько, 1995 и др.).
Работа выполнена в соответствии с приоритетными направлениями прикладных исследований по проектам: сводному плану НИР Госкомитета Совета Министров СССР по науке и технике (Постановление № 5 от 07.01.75 г., Приказы Минвуза СССР № 210 от 28.02.80 г., № 350 от 17.05.85 г. (1980-1989 г., руководитель тем); в соответствии с координационным планом НИР и ОКР Госкомспорткомитета СССР от 17.05.85 г. (1985-1986 г.г., руководитель тем); Госкомспорта РФ на 2003-2005 гг., направление № 1/4.02.03 «Управление двигательной деятельностью человека; по программе Мин. образования РФ, распоряжение № 165-30 от 10.02.2000 г. (2000-2002 г.г., руководитель темы). Кроме того, автор использовал свой многолетний опыт научно-исследовательской и тренерской работы в качестве руководителя КНГ Крайспорткомитета к стартам VII и VIII зимних Спартакиад народов РСФСР и СССР, а также научного руководителя лаборатории «Мониторинг здоровья» и межвузовского оздоровительного центра «Valeo».
Научная новизна:
1. Создано новое научное направление оптимизации физической нагрузки на основе индивидуальной диагностики адаптивного состояния с применением компьютерных технологий, что вносит существенный вклад в развитие научного направления сложившейся системы знаний о ценности физической культуры и спорта и представляет интерес для теории и методики физической и адаптивной культуры, спортивной тренировки, психофизиологии, педагогической валеологии и спортивной медицины.
2. Разработана, научно и экспериментально обоснована концепция оптимизации физической нагрузки на основе индивидуальной диагностики адаптивного состояния занимающихся физической культурой и спортом с применением компьютерных технологий. В рамках предложенной концепции разработаны:
- методология автоматизированного мониторинга, которая спроектирована и реализована на принципиально новой технологии интегральной системы, что может явиться основой для создания новой отрасли знания по автоматизации научных исследований в физкультурно-оздоровительных центрах, фитнес-клубах, спортивных школах;
- педагогическая модель оздоровительной инфраструктуры, определяющая комплекс организационно-педагогических и социальных условий, обусловливающих базис образовательных инноваций и здоровьесбере-гающих технологий, включающих научно-педагогическую и воспитательно-образовательную деятельность по формированию траектории развития двигательной активности человека, привитию основ здорового образа жизни.
3. Разработана модель системного исследования, предназначенная для комплексной оценки разнородных показателей (нейро-психофизиологических, физиологических, сенсомоторных), характеризующих уровень донозологического адаптивного состояния индивида у разных групп населения и спортсменов.
4. Установлена ранее неизвестная закономерность с помощью непараметрических методов на большом статистическом материале (30756 респондентов), позволяющая выделить количественные критерии, характеризующие нейродинамические профили психофизиологической адаптации; морфофункциональные типы физического развития; уровни физического и адаптивного состояния в соответствии с возрастно-половыми различиями для проживающих в условиях Сибири.
5. Определены основные критерии оптимизации оздоровительных физических нагрузок с помощью интегрального подхода, включающего в себя факторы управления физическим потенциалом, виды подготовки, основополагающие принципы, методические приёмы и средства оптимальных вариантов сочетания объёма, интенсивности, направленности Тренировочных нагрузок, обеспечивающих тренирующие воздействия, адекватные функциональному состоянию и энергетическим ресурсам организма для разных социально-демографических групп населения, занимающихся физической культурой.
6. Разработана и реализована на практике система оптимального управления тренировочным процессом высококвалифицированных спортсменов, определены его стратегия и тактика, выделены критерии регулирования нагрузки в микроциклах на основе адаптивного состояния Выде-лены специфические контрольные тесты, разработаны модельные характе-ристики для спортсменов, проживающих в условиях Сибйрді. / ч ,/ Теоретическая значимость исследования заключается в разработке концепции оптимизации физических нагрузок, которая рассматривается с педагогических позиций в области методологии образования и ценнрст-но-гуманистических основ физической культуры и спорта Сформулированы теоретические положения и технология автомати 1 зированного мониторинга для системного исследования адаптивного і со стояния человека. В теорию педагогики физической культуры и спорта і внесены новые теоретические понятия: «физическая нагрузка», «индивид», «системный подход», «физическое состояние», «нейродинамический про I филь адаптации», «донозологическое адаптивное состояние индивида», «оптимизация физической нагрузки», «интегральный подход к оптимиза-ции оздоровительных физических нагрузок», «компьютерные технологии, «здоровьесберегающие технологии».
Практическая значимость представленной работы заключается в повышении эффективности оздоровительных физических нагрузок и тренировочного процесса за счет следующих положений:
Разработаны принципиально новые медико-биологические и педагогические подходы к созданию здоровьесберегающей инфраструктуры. Обоснована практическая реализация системы управления тренировочным процессом на основе объективных критериев адаптивного состояния, модельных характеристик, позволяющих оптимизировать динамику нагрузок в различных видах спорта.
Разработан дидактический механизм оптимизации оздоровительных физических нагрузок, адекватных адаптивным возможностям организма, являющийся одновременно инструментом образовательных инноваций. Научно-методические рекомендации по различным аспектам физического воспитания, спортивной тренировки и оздоровительной физической культуры, которые отражены в лекционном курсе, учебных пособиях, монографиях, статьях и имеют большое значение для дальнейшего развития теории оптимизации физических нагрузок.
Достоверность и обоснованность результатов, полученных в ходе многолетнего эксперимента (более 28 лет), определяются целостностью рассмотрения предмета исследования, реализацией поставленных задач и цели диссертации. Сформулированные на их основе теоретические положения, практические рекомендации и выводы обеспечиваются многократной проверкой экспериментальных результатов; применением большого количества физиологических, психологических и педагогических методов.
А также репрезентативностью выборки, анализируемых эмпирических данных, высокой корреляционной зависимостью анализируемых па раметров в повторных исследованиях; системным исследованием адаптивного состояния индивида с помощью автоматизированной диагностики, математического моделирования, прогноза состояний, значительным фактическим материалом, полученным на большом контингенте испытуемых, повышением адаптивных возможностей организма и уровня физической подготовленности, занимающихся физической культурой и результатами спортсменов.
Положения, выносимые на защиту:
1.Концепция оптимизации физических нагрузок на основе индивидуальной диагностики адаптивного состояния, которая базируется на четырёх положениях.
Первое: философско-исторический аспект двигательной активности человека, позволяющий формировать ценностные отношения личности в воспитании двигательной активности. Второе: формирование и уточнение понятийного аппарата в зависимости от инновационного методологического подхода к проблеме оптимизации. Третье: технология модульной системы мониторинга, базирующейся на автоматизированной интегральной системе, что повышает эффективность индивидуальной диагностики и обеспечивает инновационный подход к управлению оздоровительной физической и тренировочной нагрузкой. Четвёртое: организационно-педагогические условия оптимизации физической нагрузки, обеспечивающие реализацию психолого-педагогических принципов в решении задач оптимизации.
2. Методика системного исследования основных компонентов адаптивного состояния с помощью программного компьютерного обеспечения. Обоснование математического моделирования как важного фактора дифференцирования количественных критериев различных состояний, обеспечивающих основу качественной диагностики и своевременную коррекцию адаптивных состояний.
3. Условия оптимизации физических нагрузок, на основе адаптивного состояния, выступающего как системообразующий фактор индивидуального подхода к наращиванию физических нагрузок. Реализация модели интегрального подхода, оценивающего различные стороны подготовленности занимающихся оздоровительной физической культурой.
4. Технология системы управления тренировочным процессом спортсменов высокой квалификации, включающая критерии эффективности оптимизации физических нагрузок, целенаправленное планирование, рациональное соотношение динамики нагрузок микроцикла в соответствии с адаптивным состоянием индивида.
5. Апробированная стратегия и тактика управления физическими нагрузками в соответствии с принципами индивидуальной диагностики адаптивного состояния в системе оздоровительной физической культуры и спорта высших достижений позволяет в более короткие сроки улучшить результаты спортсменов и активизировать интерес населения к занятиям физической культурой.
Апробация работы
Основные положения диссертации изложены и обсуждены на международных научно-практических конференциях (Минск, 1991, Киев, 1991, Гурзуф, 1992; Красноярск, 2001-2004); на Всесоюзных съездах и конференциях (Москва, 1978, 1990; Краснодар, 1982, 1984; Ростов-на-Дону, 1987;); на Всероссийских конференциях (Красноярск, 1980-2006; Анапа, 1983; Ялта, 1986; Липецк, 1988; Томск, 1989; Пермь, 1989; Омск, 1991, 1993; Мурманск, 1991; Краснодар, 1996, Ростов-на-Дону, 1999; Кемерово, 2000); на семинарах тренеров (Москва, Краснодар, Ташкент, Минск, Вильнюс, Кишинев, Алма-Ата 1970-1983, Красноярск, 1970-2006), на Всероссийской отчётной конференции по научно-техническим программам Ми нобразования РФ (Москва, 2001, 2002), на социальных форумах (Пермь, 2004; Красноярск, 2005; Москва, 2006, 2007).
Программные системы демонстрировались на выставках и конференциях, в том числе на международной выставке «РОАИ-91»(Минск, 1991); «Новые информационные технологии»(Гурзуф, 1992); Выставке-презентации Мин. образования РФ «Индустрия образования»(Орел, 1999); на выставке-конкурсе «Здоровьесберегающие технологии в образовании» (Кемерово, 2000 - диплом); на Выставке-ярмарке «Современная образовательная среда» (Москва, ВВЦ, 2001, 2002 - серебряная медаль); на социальных форумах: Пермь, 2004 (диплом, грант), Красноярск, 2005 (диплом); на выставке КрасЭкспоцентр, Красноярск, 2006 (диплом); на II и Ш-ем Всероссийском форуме и конгрессе «Здоровье нации — основа процветания России, Москва, ВВЦ, 2006 (сертификат), 2007 (сертификат, диплом лауреата).
Сведения о внедрении
Результаты исследования внедрены в практику физкультурного образования гимназии № 13, в высшие учебные заведения, в подготовку спортсменов высокого класса и спасателей МЧС. Эффективность практических результатов подтверждена 12 актами внедрения. Материалы диссертации широко используются в лекционных курсах «Основы валеоло-гии», «Теория и методика физической культуры», «Дифференциальная психофизиология», читаемых в КГТУ, КГТЭИ, на факультете повышения квалификации, тренерских семинарах.
Практические результаты исследования легли в основу разработки методов диагностики, алгоритмов для созданияАПК и автоматизированных программ, подтвержденных авторскими свидетельствами РОСПА-ТЕНТа и свидетельствами регистрации программ в Государственном ко ординационном центре информационных технологий Федерального агентства по образованию.
Программы широко используются в различных учебных заведениях, физкультурно-оздоровительных центрах, в федерациях по различным видам спорта для диагностики физических и психофизиологических состояний разных групп населения и спортсменов.
Результаты отдельных разработок автора использованы при подготовке докторской (И. В. Коваль) и четырёх кандидатских диссертаций (Л. Н. Ноженкова, Н. А. Новоходько, А. С. Востротина, Д. А. Шубин).
Личный вклад соискателя состоит в теоретической разработке основных идей и концептуально-методологических положений по исследуемой проблеме, в разработке технических заданий для проектирования мониторинга, АПК, включающего тестирующие приборы, изготовление которых осуществлено с сотрудниками кафедры приборостроения КГТУ.
Автор, являясь главным экспертом и разработчиком алгоритмов к 8-ми автоматизированным системам, непосредственным руководителем и исполнителем экспериментальной части исследования, осуществлял систематизацию и обобщение материала, разрабатывал планы научного обеспечения сборных команд края и планы подготовки спортсменов. На основе адаптивных состояний разработаны комплексы авторских корригирующих программ и оздоровительные здоровьесберегающие технологии.
По теме диссертации опубликовано 184 работы в центральной и местной печати, что отражено в 3-х монографиях, 8 учебных пособиях, 6 отчётах НИР, лекционном курсе в 2-х томах, 4-х методических рекомендациях, журналах рецензируемых ВАК: «Валеология», 1999-2004; «Теория и методика физической культуры», 2004; Вестник КрасГАУ, 2004; Вестник КГУ, 2004. В журналах «Спортсмен-подводник», 1979, 1980, 1981; Вестник КГТУ; «Физкультурное образование Сибири» (1997), «Профессио нальное образование в Сибири» (1998, 2002); «Экономика, психология, бизнес», 2004.
Общий объём 186,57 печ. л., авторский вклад - 83,7 %.
Объем и структура диссертации
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического списка использованных литературных источников, включающего 361 отечественный и 102 зарубежных, 5 приложений, 12 актов исследования. Объём диссертации представляет труд на 331 странице текста в компьютерном исполнении, имеет 6 глав, заключение и выводы, содержит 38 таблиц и 39 рисунков.
Методология индивидуального подхода к оптимизации физических нагрузок на основе адаптивного состояния
Индивидуально-личностный подход к оценке адаптивного состояния организма в условиях повышенного двигательного режима предполагает формирование нового подхода к методологии оптимизации физических нагрузок на основе оценки адаптивного состояния. Такой подход позволяет сформировать у человека мотивацию к занятиям физической культурой, спортом и ведению здорового образа жизни - как особой ценности социализации и становления личности. Комплексное исследование адаптивных возможностей организма человека к предельным физическим нагрузкам с использованием современных компьютерных технологий является одной из форм актуальных проблем на современном этапе, ее значимость возрастает в условиях оздоровительной физической культуры.
Несмотря на то, что с середины XX столетия проблеме адаптации человека и методам оценки адаптивных состояний организма, изучению «долговременной» и «срочной» адаптации к мышечным нагрузкам организма спортсменов уделяется особое внимание. Вместе с тем, исследование адаптивных возможностей организма к физическим нагрузкам до настоящего времени является предметом дискуссии.
По определению Н.А. Агаджаняна [3]: трудовая и двигательная активность человека обеспечивается за счёт физиологической адаптации, характеризующей устойчивый уровень активности и взаимосвязи функциональных систем, органов и тканей, а также механизмов управления, обеспечивающий нормальную жизнедеятельность организма.
Большинство авторов [4, 160, 161, 225, 226, 227] считает, что физиологическая адаптация человека должна рассматриваться во взаимодействии организма с окружающей средой. В этом случае адаптивные процессы биосистемы могут быть представлены как динамическое равновесие го-меостатических функций, обуславливающее надежность биологической системы к экстремальным условиям. Учение об адаптационных реакциях организма к стрессовым реакциям и физическим нагрузкам нашло широкое отражение в фундаментальных трудах отечественных ученных [15, 79, 80, 228, 259, 303]. При этом значительное место занимают труды по изучению физиологических механизмов адаптации человека к дозированным физическим нагрузкам [95, 156, 165, 166, 167, 172, 178, 228, 306, 307, 338, 340 и др.]. Особое внимание отечественными [23, 24, 111, 248] и зарубежными исследователями [370, 372, 374, 418, 443, 445, 463] уделено вопросу адаптации различных звеньев сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Сердечно-сосудистая система (ССС) является одной из ведущих в обеспечении жизнедеятельности организма человека и является своеобразным индикатором адаптационно-приспособительной деятельности целостного организма, к двигательным режимам и тренировочным нагрузкам [104, 105,154,159, 161 и др.].
Для оценки функционального состояния ССС, как критерия адаптированное человека к определенным природным и климатическим условиям применяется метод электрокардиографии (ЭКГ). Метод широко используется в спортивной практике [11, 105, 374, и др.]. Исследователи [188, 460] отмечают, что в первые дни адаптации в среднегорье появляются признаки перегрузки правого желудочка сердца: гипертрофия правого желудочка, увеличение зубца Т или его двухфазность, что свидетельствует об относительной гипоксии миокарда. Увеличение ЧСС расценивается как результат возбуждения симпатического отдела вегетативной нервной системы, в частности /3 — адренергетических рецепторов сердца. По данным Hays E. et al. [411] в среднегорье в отдельных случаях в течение первых восьми дней выраженная тахикардия сменяется брадикардией. При оценке адаптивных реакций сердца к напряженной мышечной деятельности с помощью электрокардиографии [48, 105, 109, 256] установили некоторые закономерности изменений кардиологических показателей. У спортсменов высокого класса, тренирующихся в видах спорта на выносливость (лыжники, биатлонисты, бегуны-стайеры, конькобежцы, пловцы), исследователи отмечают повышенные зубцы Т, причем у мужчин амплитуда зубца несколько больше, чем у женщин. По данным [48, 164, 400, 405] почти у каждого второго спортсмена отмечается неполная блокада правой ножки пучка Гиса, что не является патологией. По данным [67, 104, 379, 443, 472] признак зазубренности или расщепления зубца S1 в отведениях V3t 4,5 является непостоянным и синусовая брадикардия (частота сердечных сокращений менее 60 уд/мин) может рассматриваться как показатель высокой функциональной способности сердца, указывая на индивидуальную адаптивность ССС. Перенапряжение миокарда I и II степени у спортсменов [405, 437, 438] рассматривают как приспособительную регуляцию ССС [70, 228, 376, 433, 455], при этом гипертрофия миокарда является универсальной биологической реакцией, за счет которой обеспечивается адаптация к новым, усложненным условиям функционирования. В работах ряда авторов [70, 155, 165, 204] отмечается, что функциональные пробы ССС с физическими нагрузками дают более полную информацию о функциональном состоянии ССС и позволяют судить об адаптационных возможностях аппарата кровообращения или патологических признаках. Более четкую картину об адаптации ССС можно получить с помощью теста PWCno. В.В. Матов [221], используя ЭКГ при PWCno, построил физиологическую кривую, выявил функциональное или патологическое состояние организма спортсменов, определил адаптивные возможности организма.
Многолетний естественный и годичный педагогический эксперимент
В ходе проведения многолетнего эксперимента решались задачи сформулированной гипотезы, уточнялись выдвинутые положения, некоторые из них отвергались, дополнялись, заменялись новыми положениями. Разрабатывались алгоритмы для создания диагностических автоматизированных программ, создавались и апробировались программы. Изучались функциональные и адаптивные возможности организма у разных социально-демографических групп населения и спортсменов, полученный экспериментальный материал подвергался статистической обработке. Анализировались показатели основных сторон подготовленности, выявлялись эффективные контрольные упражнения, характеризующие уровень физической подготовленности.
Годичный педагогический эксперимент
Цель педагогического эксперимента заключалась в апробации разработанной системы индивидуально-личностного подхода к оптимизации оздоровительных физических и тренировочных нагрузок на основе донозологического адаптивного состояния индивида с помощью компьютерных технологий. На базе предварительных данных многолетнего эксперимента выделены критерии оценки различных уровней ДАСИ и физической подготовленности, что позволило избирательно воздействовать на средства подготовки и характер тренировочной нагрузки. Для экспериментальной проверки оптимизации физических нагрузок на основе ДАСИ в годичном эксперименте приняли участие 4 группы. Две экспериментальные и две контрольные. Особое значение для экспериментальных групп придавалось педагогическому и медико-валеологическому контролю, который проводился в начале и конце каждого семестра, вносились своевременные коррективы в тренировочные программы и план подготовки, что мотивировало занимающихся к повышению физического потенциала. Для контрольных групп обследование проводилось вначале и в конце эксперимента.
Экспериментальная проверка оптимизации тренировочных нагрузок спортсменов проведена в условиях педагогического эксперимента на учебно-тренировочном сборе. Созданы три группы, одна контрольная и две экспериментальные. Все группы идентичны по уровню подготовленности, возрастному цензу и количественному составу. В контрольной группе тренировочный процесс осуществлялся по традиционной системе подготовки. План подготовки для обеих экспериментальных групп осуществлялся в соответствии с разработанной системой управления подготовкой спортсмена на основе уровня ДАСИ. В ходе апробации плана подготовки проводился расчет оптимальной стратегии, педагогический контроль, прогнозирование результата. Педагогический эксперимент показал преимущество предложенного индивидуально-личностного подхода к оптимизации оздоровительных физических и тренировочных нагрузок по сравнению с традиционными методами. Экспериментальные группы показали статистически достоверный прирост показателей уровней ДАСИ и спортивных результатов.
Метод регистрации ю-потенциала (синонимы: гальванометрия, квазиустойчивая разность потенциала - КУРП) - представляет собой способ изме
Метод регистрации оо-потенциала (синонимы: гальванометрия, квазиустойчивая разность потенциала - КУРП) - представляет собой способ измерения разности потенциалов между двумя точками организма человека с его поверхности по генераторному типу. Измеряемые величины являются, результатом энергообмена самого организма и называются биоэлектрической активностью. Уровень ю-потенциала при измерении выражается, как напряжение в милливольтах, предусматривает его дискретную регистрацию и величины как в состоянии оперативного покоя, так и по окончании информационной нагрузки, продолжительность которой не должна превышать 30 секунд.
В качестве оборудования использовались: прибор омегометр (усилитель, постоянного тока с выходным сопротивлением 100 Мом), диффузные хлорсеребряные электроды типа ЭВЛ-ЗМ; «площадка-шапочка», наушники (противошумовые); токопроводящая паста, спирт, вата, секундомер.
Измерение омега потенциала проводилось между вертексом головы и тенором кистей рук в положении сидя двумя способами: первый — стандартный способ. Второй способ (рис. 2.1) -компьютерная регистрация.
Философско-исторический аспект двигательной активности человека
Рассмотрение двигательной активности человека, с позиции научного знания, начинает формироваться с античной философии. Филосовские представления Аристотеля и Гегеля [82] о диалектическом материализме указывают на то, что условие познания невозможно без начала движения и интеллектуальной активности человека.
Аристотель, раскрывая теоретическую часть «о сущности бытия» указывает, что движущей силой поведения человека признано стремление, выразить внутреннюю активность организма, в частности движения. Организм ощущает действие, и он стремится вновь его воспроизвести, в силу чего повторное воспроизведение выступает как фактор научения (Филосовский словарь, С. 29).
Философия Гегеля о существовании бесчисленного множества конкретных форм пространства, которые относятся к конкретным формам движения материи [82], сыграла большую роль в формировании марксизма, который переработал диалектику в научное учение о развитии природы, общества и мышления, тем самым раскрыв важные закономерности теоретической и практической деятельности. Диалектический материализм и учение марксизма о том, что материя существует в бесчисленном множестве конкретных форм, различных объектов и систем, которые в своих структурных проявлениях неразрывно связаны с движением, послужили основой для рассмотрения пространства физической культуры и спорта. Именно с этих философских позиций отечественные ученые [209, 210, 270, 330] обосновывают новый подход к методологическим, ценностно-гуманистическим основам физической культуры и спорта, приобретающим всё более междисциплинарный характер.
Для каждой эпохи характерна только ей присущая своя форма движения материи определяемая временем и пространством. Доисторическому человеку движения давали возможность выжить, обрести энергию и адаптироваться к жизненным условиям. В первобытном обществе человек должен был противостоять суровой действительности, для чего ему необходимо было, прежде всего, проявить физическую силу, выносливость, ловкость, волевые усилия, овладеть умением, метать предметы и использовать простейшие орудия труда. В рабовладельческом обществе физические движения приобретают строгую систему и носят воспитывающий характер. Физическое воспитание осуществляется с целью подготовки физически развитых, стойких, волевых, преданных рабовладельческому строю воинов. В системе ценностей человека античного мира спартанское воспитание явилось культом гармонически развитого тела, силы, мужества. В эпоху Возрождения значительно возрос интерес к двигательной активности через систему физического воспитания.
В России за гармоничное развитие нравственных, умственных и физических сил человека выступал основоположник научной педагогики К.Д. Ушинский. Оригинальную систему физического воспитания создал П.Ф. Лесгафт [201]. В основе теории физического образования Лесгафта лежит принцип «функциональной анатомии о единстве формы и функции». Под функцией рассматриваются физические упражнения, которые позволяют воздействовать на формы, т.е. на развитие органов тела человека и всего его организма. Само физическое упражнение как целенаправленное действие является элементом психофизического процесса. П.Ф. Лесгафт стремился глубже обосновать педагогику как науку объективными данными анатомии, физиологии и психологии [Б.С.Э, 3-е изд. Т. 14, С. 354]. По сути, это были мысли об интегральном подходе к теории и методики физической культуры, которые отразились в дальнейшем и в трудах Н.А. Бернштейна [37, 38]. Идеи Н. А. Бернштейна и созданная им общая теория построения движений позволили сформулировать положение о том, что приобретение двигательного навыка обусловлено не механическим повторением иннервационных команд, а выработкой умения каждый раз заново решать двигательную задачу, при которой особую роль играет психомоторный компонент и нейрофизиологическая организация.
Движение важнейшее свойство живых существ, способствующее, приспособлению к разнообразным условиям среды и рассматривается, с позиции локомоций - одной из форм двигательной активности человека. Отсюда следует, что двигательная активность человека есть ни что иное, как количественный эквивалент локомоций, обеспечивающих активное перемещение в пространстве. Осуществляются перемещения путем сокращения мускулатуры и относятся к интенсивным движениям, запрограммированным в генофонде врожденных двигательных координации человека и животных. Всего запрограммировано пять видов локомоций: ползание, ходьба, бег, лазание и прыжки, их комбинации обеспечивают двигательную деятельность человека.
Ряд исследователей двигательную активность человека рассматривают как благоприятный фактор: формирования физических способностей и физической активности человека [29, 30, 142, 192, 244 и др.]; совершенствования физического состояния и развития физических качеств [73, 119, 122, 130, 267, 268 и др.]; формирования здорового образа жизни и развития физической культуры личности [1,7, 145, 170, 217, 308 и др.].
Следовательно, исторически сложилась современная теория физического воспитания на основе естественных законов эволюционного развития психомоторных функций и научно обоснованных представлений о феномене двигательной активности человека, его генезисе и социально-биологических закономерностях на разных этапах онтогенеза [121, 29, 208, 361 и др.].
Модель системного исследования адаптивного состояния
В настоящее время назрела необходимость в системном исследовании адаптивного состояния организма человека с целью дозирования физической нагрузки. В ряде работ [79, 81, 95, 262, 338] отмечается, что исследования, проводимые, на системном уровне мобилизации- функциональных резервов организма занимающихся физической культурой и спортсменов, требуют соблюдения ряда методологических принципов, характеризующих взаимодействие разных специфических компонентов, выраженных в количественной оценке.
Опираясь на исследования П. К. Анохина [15], К. В. Судакова [316], Д.Н. Давиденко [95], А.С. Солодкова [307], B.C. Фомина [338] нами была разработана модель системного исследования, которая включает, три основных компонента: физиологический, нейро-психофизиологический и психомоторный (рис.4.1).
Ориентируясь на данные компоненты, мы исходили из того, что эффективность оздоровительной и спортивной физической нагрузки определяется в значительной степени функциональными" резервами организма, характеризующими его функциональную подготовленность и психофизиологическую адаптивность.
Физиологический компонент включает в себя оценку уровня физического состояния (УФС), оценку функционального состояния ССС и вегетативного гомеостаза, наиболее раскрывающих физиологические механизмы адаптации организма к физической нагрузке.
Нейро-психофизиологический компонент играет важную роль в обеспечении двигательной активности и спортивного результата, включает критерии оценки индивидуально- психологические особенности личности и ней-родинамический профиль адаптации (НДПА).
Психомоторный компонент позволяет судить о психомоторном потенциале личности (ПМПЛ), который характеризует психомоторные функции, позволяет развивать способность к успешному усвоению и переработке больших объёмов информации, динамическую координацию мышечных движений, что необходимо как для успешной профессиональной, так и спортивной деятельности. Психомоторный компонент косвенно характеризует возбудимость корковых процессов, отражает подвижность, устойчивость, напряженность вегетативной регуляции, на что указывают и другие авторы [27, 36, 275, 312, 338 и др.].
Системное исследование осуществлено с помощью разработанного автором метода компьютерной диагностики для системного исследования адаптивных состояний. Предложенный метод отличается от ранее существующих (В.И. Рябцев и др., В.В. Кудрявцев, Ф.В. Викторов и др.) следующими особенностями. Во-первых, основу метода составляет информационно-технологический аспект на базе АИС «Мониторинг здоровья» (см.гл.З.). Во-вторых, основой решения поставленных задач является теория автоматической классификации непараметрических методов, позволяющая анализировать множество параметров с последующим установлением взаимосвязи между ними с целью выделения критериев индивидуальной нормы различных адаптивных состояний.
По данным наших предварительных исследований интенсификация учебного процесса студентов, нарастающие темп жизни и гиподинамия, информационные, психоэмоциональные перегрузки в процессе деятельности человека приводят к напряжению его адаптивные процессы и ухудшению состояния здоровья. В последнее десятилетие отмечено резкое ухудшение состояния здоровья населения. Количество первокурсников КГТУ, зачислен ных в специально-медицинскую группу с 1991 по 2003 гг. возросло с 7, 44 % до 40 %. С каждым годом возрастает количество студентов с дефицитом веса до 20 кг. За последних три года оно составило 20-25 % от числа поступивших на первый курс.
Из 610 инженерно-технических работников в возрасте от 18 до 60 лет у 48,2 % отмечены различные заболевания сердечно-сосудистой системы. Из них у 28,5 % -артериальная гипертония, у 12 % - гипотония. У 36.4 % — болезни органов дыхания.
В связи с этим особую актуальность приобретают экспресс-методы, позволяющие оценить различные состояния организма человека для определения адекватной физической нагрузки, оказывающей положительное влияние на повышение адаптивных возможностей и здоровье человека.
Для оценки физиологического компонента адаптивного состояния исследовали уровень физического состояния (УФС), функциональное состояние ССС и вегетативного гомеостаза как наиболее объективных параметров, раскрывающих физиологические механизмы адаптации организма к физическим нагрузкам. Исследования проводились у разных групп населения, в том числе и спортсменов.
