Возрастные изменения кинематики скоростного бега детей младшего и среднего школьного возраста

Возрастные изменения кинематики скоростного бега детей младшего и среднего школьного возраста

Кандидат педагогических наук С.А. Баранцев

Доктор педагогических наук В.В. Зайцева

Институт возрастной физиологии РАО, Москва

Введение. Бег является одним из важнейших видов естественных циклических локомоций, необходимых в повседневной жизни и в качестве средства развития сердечно-сосудистой, дыхательной и мышечной систем, повышения физической подготовленности и оздоровления. Поэтому обучение технике бега включено в Программу физического воспитания школьников. Однако методики совершенствования техники бега детей в основном заимствованы из спорта и не учитывают возрастных особенностей формирования циклических движений. В то же время нет сомнений, что организация учебного процесса с учетом возрастно-половых особенностей формирования движений - еще не востребованный резерв повышения эффективности физического воспитания детей и подростков. Закономерности развития и становления кинематики двигательных действий у детей до сегодняшнего дня изучены недостаточно. Анализу подвергались только некоторые из них, прежде всего скорость бега, в меньшей степени - длина и частота беговых шагов, притом лишь в отдельных возрастных группах (Н.А. Лупандина, 1949; В.И. Беликов, 1984; В.К. Бальсевич с соавт., 1987). На основании таких данных трудно судить о возрастно-половых кинематических особенностях техники бега мальчиков и девочек в возрастном диапазоне 7-13 лет. 

В этой связи задачей настоящего исследования было изучение возрастных особенностей формирования кинематики скоростного бега у мальчиков и девочек младшего и среднего школьного возраста в условиях традиционной организации уроков физической культуры. 

Методы и материалы. Киноциклография. Киносъемка производилась модифицированной кинокамерой "Киев-16УЭ". Это позволило проводить киносъемку изучаемого движения с частотой до 120 кадр/с. До и после эксперимента скорость лентопротяжного устройства кинокамеры тарировалась частотомером ЧЗ-33 с точностью до 0,001 с. Маркировка центров вращения суставов проводилась по методике В.М. Зациорского с соавт. (1981) по совпадающим антропометрическим точкам. Киносъемка осуществлялась на фоне тест-объекта. Проявленные киноматериалы с помощью фотоувеличителя "Азов" и устройства ввода графической информации "СМП-6410" (с точностью до 0,01 мм) вводились в ЭВМ и обрабатывались по специальным программам. Была проведена метрологическая оценка используемого измерительного комплекса, включающего кинокамеру и устройство ввода графической информации. Она показала, что используемый измерительный комплекс отвечает необходимым требованиям для изучения данного вида движений (С.А. Баранцев с соавт., 1993). 

Кинематику бега изучали по 53 показателям, включая временные, угловые, скоростные (вертикальная, продольная, результирующая) характеристики, механическую энергию, мощность отталкивания, амплитуду перемещения ОЦМТ и отдельных звеньев тела в начале и в конце фазы амортизации и в конце фазы отталкивания, а также длину и частоту беговых шагов. Момент окончания фазы амортизации определялся по наименьшему углу сгибания опорной ноги в коленном суставе за период опоры (Д.Д. Донской, 1975; А.А. Шалманов, 1986, и др.).

Таблица 1. Тесты для определения двигательных способностей

№ п/п

Название теста

Условия проведения

Колич. повторений

Ед. измерения

Кем обоснован

1

Измерение силы мышц -разгибателей спины (становая динамометрия)

И.п. - стоя согнувшись (ноги прямые), ручка динамометра удерживается в руках на уровне коленей. Фиксируется лучший результат с точностью до 1 кг

3

кг

В.М. Зациорский (1970), A.M. Шлемин, А.Г. Дежников (1977)

2

Измерение силы мышц - разгибателей бедра правой и левой ноги

И.п. - лежа на спине, туловище фиксировано, угол в коленном суставе 90 °. Фиксируется лучший результат с точностью до 1 кг

3

кг

В.М. Зациорский(1979), А.Г. Дежников (1977)

3

Наклон вперед (гибкость)

И.п. - стоя на скамейке. Выполнить наклон вперед, не сгибая ног. Кончиками пальцев как можно ниже опустить подвижную планку на линейке. Ноль на линейке расположен на 0,2 м выше уровня края скамейки. Фиксируется лучший результат с точностью до 0,005 м

3

м

Е.П. Васильев (1966), С.А. Дешле (1982)

4

Прыжок в длину с места (скоростно-силовые возможности)

И.п. - стоя, ноги на ширине плеч. Толчком двумя с одновременным махом руками -прыжок в длину на максимальный результат. Фиксируется лучший результат прыжка с точностью до 0,01 м

3

м

Е.Я. Бондаревский (1970), С.А. Дешле (1982)

5

Прыжок в длину с места на 50% от максимального результата -К1 (способность дифференцировать движения в пространстве)

Прыжок в длину с места на линию (реальный результата), нарисованную на расстоянии 50% (должный, заданный). Отношением реального результата к заданному и умноженному на 100% вычисляли К1 каждой из трех попыток, а затем средний коэффициент К1

 

 

 

6

Прыжок вверх с места (скоростно-силовые возможности)

Прыжок вверх выполняется толчком двумя ногами с махом руками. Фиксируется лучший результат с точностью до 0,005 м

3

м

В.М. Абалаков (1960)

7

Прыжок вверх с места на 50% от максимального результата - КЗ (способность дифференцировать движения по степени мышечных усилий)

Прыжок вверх с места на 50% от максимального результата (реальный результат). По отношению реального результата к заданному, равному половине максимального результата прыжка вверх, умноженному на 100%, вычисляли К2 каждой из трех попыток, а затем средний коэффициент К2

3

с

И.М. Вайнер (1972)

8

Бег на 10 м с ходу

Разбег 13-15 м. Время регистрируется при помощи измерителя скорости и временных интервалов (ИСВИ) с точностью до 0,01 с

2

с

С.А. Дешле (1982)

9

Бег на 10 м со скоростью 50% от максимальной -КЗ (способность диффренцировать движения во времени)

Бег со скоростью 50% от максимального (реальный результат). Отношением реального результата к должному, равному двойному времени выполнения теста № 8, умноженному на 100%, вычисляли КЗ каждой из трех попыток, а затем - средний коэффициент КЗ

3

с

 

Таблица 2. Количество испытуемых, участвовавших в эксперименте

Испытуемые

Классы



2-й

3-й

4-й

5-й

6-й

7-й



Возраст, лет



7-8

8-9

9-10

10-11

11-12

12-13

Кинематика скоростного бега

Мальчики

21/26

25/22

21/22

23/22

23/22

21/25

Девочки

26/24

22/24

21/22

20/22

20/22

22/16

Двигательная подготовленность

Мальчики

31/31

20/23

28/23

13/31

32/30

25/23

Девочки

24/24

19/23

23/21

25/28

25/27

26/25

Примечание. Цифра слева от косой линии — испытуемые, участвовавшие в эксперименте в начале учебного года, цифра справа — в конце.

Тестирование двигательных способностей. Двигательная подготовленности определялась по тестам, описание которых представлено в табл. 1. 

Методы математико-статистического анализа. Результаты исследования обрабатывались методами вариационной статистики на ЭВМ по стандартным программам: определялись средние значения (Х), квадратическое отклонение от них ( ). При n >30 нормальность распределения результатов исследования оценивалась по коэффициентам асимметрии (As) и эксцесса (Ех), при n<29 - по хи-квадрат критерию. Достоверность отличий определялась по t-критерию Стьюдента, а в случае отсутствия нормального распределения использовался непараметрический критерий Вилкоксона -Манна-Уитни. 

Организация исследования. На базе школы № 710 г. Москвы был проведен шестилетний лонгитудинальный эксперимент, в ходе которого изучали кинематические показатели скоростного бега (СБ) у учащихся II-VII классов в условиях применения на уроках физической культуры традиционных методик совершенствования движения (ТМ). В условиях ТМ во II классе детей обучали основам техники бега, далее использовались разновидности беговых упражнений с их постепенным усложнением: во II классе - бег с высокого старта; в III - бег с изменением длины и частоты шагов, с преодолением препятствий, с высокого старта на 30 м; в IV - бег 60 м, в V - бег 60 м с низкого старта и т.п. 

Киноциклографию и тестирование двигательных способностей проводили в каждом классе в начале и в конце учебного года на протяжении шести лет. В табл. 2 представлено количество испытуемых, принявших участие в эксперименте. 

Все испытуемые по состоянию здоровья относились к основной медицинской группе. 

Результаты исследования и их обсуждение. Основой для анализа компонентов техники движений послужили информативные кинематические характеристики скоростного бега, динамика которых позволяет судить об улучшении или ухудшении техники движений как у спортсменов, так и у школьников. При этом результаты анализа исследуемых кинематических характеристик бега (53 показателя) пересчитывали в интегральный показатель изменения техники (ИПТ) движения (по схеме табл. 3), графическое представление которого было использовано при анализе динамики кинематической структуры движений. Достоверное улучшение показателя отмечали плюсом, достоверное ухудшение - минусом, отсутствие достоверных изменений - пробелом или "-". Суммированием плюсов и минусов получали ИПТ движения. Значимые изменения в технике движения соответствуют значениям интегрального показателя 3 и более, отсутствие изменений в технике движения - значениям интегрального показателя 2 и менее. 

В условиях применения ТМ у мальчиков (табл. 3) от начала к концу учебного года во II и особенно в III классах на фоне отсутствия изменений показателей скорости бега происходит ухудшение параметров техники исследуемого движения. 

Во II классе (7-8 лет) - это увеличение угла сгибания толчковой ноги в коленном суставе во время опоры (р < 0,05), снижение эффективности отталкивания (p < 0,05), кинетической энергии исследуемого движения (p < 0,01) и мощности отталкивания (p < 0,01), кинетической энергии исследуемого движения (p < 0,01), скорости и амплитуды движения маховой ноги (p < 0,01) и рук (p < 0,01) во время бега и др. 

В 9-10 лет (IV класс) у мальчиков наблюдается стабилизация (p < 0,05) показателей скорости бега, эффективности отталкивания и многих других кинематических характеристик исследуемого движения. Отмечены как позитивные, так и негативные изменения отдельных компонентов. В 10-11 лет (V класс) на фоне стабилизации показателей скорости бега, эффективности отталкивания происходят существенные позитивные изменения в технике бега на скорость. В частности, увеличиваются амплитуда (p < 0,01) и скорость движения бедра маховой ноги (р < 0,01), сгибание ее в коленном суставе (р < 0,01), эффективность отталкивания в фазе амортизации (p < 0,01), уменьшаются угол отталкивания (р < 0,01) и вертикальные колебания тела во время бега (р < 0,01) и др. 

С 11-12 до 12-13 лет (VI и VII классы) у мальчиков от начала к концу учебного года отмечено достоверное улучшение компонентов техники бега: увеличиваются показатели скорости, длины и частоты беговых шагов, эффективности отталкивания, амплитуды движений ног во время бега, снижение вертикальных перемещений тела во время бега и др.

Таблица 3. Изменения в течение учебного года компонентов техники скоростного бега у учащихся II-VI классов

Показатели

Мальчики

Девочки



2-й

3-й

4-й

5-й

6-й

7-й

2-й

3-й

4-й

5-й

6-й

7-й

Vcp

 

 

 

 

+

+

 

 

 

 

+

+

Эффективность отталкивания

-

-

 

+

+

+

-

+

+

 

 

+

Амплитуда движ. ног

 

-

-

+

+

 

 

-

+

+

 

 

Амплитуда движ. рук

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КС/МНЗ

 

-

 

 

 

 

 

 

+

+

 

 

Б/МНЗ

 

-

 

 

 

 

 

-

-

+

 

 

Вертикальные колебания тела

-

 

+

+

 

+

+

-

+

+

 

 

КС/ОНЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГСС/ОНЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V мн

 

-

-

 

 

 

-

 

+

 

+

 

Длина бегового шага

 

 

-

 

+

 

 

 

 

 

 

 

Частота беговых шагов

 

 

+

 

 

+

 

 

 

 

-

+

Экономичность бега

 

+

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

Sy (п-в)

 

 

-

 

+

-

 

 

 

-

+

-

ИПТ

-2

-5

-2

4

5

2

0

-2

3

2

5

3

Примечание. «+» - достоверное улучшение показателя, « -» - достоверное ухудшение показателя, пропуск - отсутствие достоверных изменений.

Таким образом, в условиях применения традиционных методик совершенствования движения у мальчиков в 8-9 лет (III класс) наблюдается период ухудшения техники СБ, в 7-8 лет (III класс) и 9-10 лет (IV класс) отмечена стабилизация или тенденция к ухудшению компонентов техники исследуемого движения. С 10-11 до 12-13 лет (V-VII классы) - период улучшения техники СБ. 

В условиях ТМ у девочек 7-9 лет (II и III классы) отсутствуют существенные изменения (p > 0,05) показателей скорости бега. В 7-8 лет снижаются эффективность отталкивания (p<0,05) и скорость махового движения ноги (p < 0,01) во время бега. Экономичность бега повышается (p < 0,01) благодаря уменьшению вертикальных перемещений ОЦМТ во время опоры (p < 0,05) и улучшению равномерности скорости бега (p < 0,01). Примерно такой же характер изменения показателей техники бега отмечен у девочек 8-9 лет, т.е. от начала к концу учебного года происходят как негативные, так и позитивные изменения в компонентах техники исследуемого движения. При этом зарегистрировано значительное повышение показателей быстроты, силовых, скоростно -силовых возможностей у девочек 7-9 лет. 

С 9-10 до 12-13 лет (IV-VII классы) у девочек наблюдается улучшение компонентов техники СБ, но показатели скорости бега значительно растут только в 11-13 лет (VI и VII классы). 

Следовательно, в условиях ТМ у девочек 7-9 лет (II-III классы) отмечается период ухудшения компонентов техники скоростного бега. Техника исследуемого движения улучшается с 9 до 13 лет (IV-VII классы). 

С целью установления причины ухудшения компонентов техники бега у учащихся 8-9 лет (III класс) был проведен анализ изменений показателей двигательной подготовленности учащихся. У мальчиков 8-9 лет от начала к концу учебного года достоверно улучшаются значения абсолютной силы мышц - разгибателей ног (p < 0,05 - 0,01). Стабилизируются (p < 0,05) показатели абсолютной и относительной силы мышц - разгибателей спины и относительной силы мышц - разгибателей ног, гибкости, скоростно-силовых способностей, быстроты, а также способности дифференцировать движения в пространстве, во времени и по степени мышечных усилий. 

Между должными и реальными показателями коэффициентов К1, К2 и К3 как в начале, так и в конце учебного года не отмечено достоверных отличий. Следовательно, мальчики 8-9 лет достаточно точно дифференцируют движения в пространстве , по степени мышечных усилий и во времени. 

У девочек 8-9 лет (III класс) от начала к концу учебного года улучшаются быстрота (p < 0,01), скоростно-силовые возможности (p < 0,05) и абсолютная сила мышц - разгибателей ног (p < 0,05). Стабилизируются ( p < 0,05) характеристики абсолютной и относительной силы мышц - разгибателей спины, относительной силы мышц - разгибателей ног, гибкости, а также способности дифференцировать движения в пространстве, во времени и по степени мышечных усилий. 

Между должными и реальными показателями коэффициентов К1, К2 и К3 как в начале, так и в конце учебного года не отмечено достоверных отличий. Следовательно, девочки 8-9 лет достаточно точно дифференцируют движения в пространстве, по степени мышечных усилий и во времени. 

Полученные результаты свидетельствуют о стабилизации или улучшении двигательных способностей учащихся 8-9 лет. В то же время техника скоростного бега ухудшается (мальчики) или имеет тенденцию к ухудшению (девочки). 

У девочек 11-12 лет ( VI класс) наблюдается достоверное уменьшение показателей абсолютной (p < 0,05) и относительной (p < 0,01) силы мышц - разгибателей ног и относительной силы мышц - разгибателей спины (p < 0,05), а также ухудшаются показатели, характеризующие способность дифференцировать движения во времени (p < 0,01) . В то же время именно в этом возрасте у девочек отмечается наиболее значительное совершенствование компонентов техники СБ.

Следовательно, совершенствование циклических локомоций - самостоятельный процесс, который непосредственно не зависит от развития двигательных способностей. 

Заключение. В процессе возрастного развития кинематики СБ у детей и подростков происходит чередование периодов стабилизации, улучшения и ухудшения компонентов техники движения. 

В условиях применения ТМ у девочек и мальчиков 7-8 лет (II класс) наблюдается стабилизация, а в 8-9 лет (III класс) - ухудшение техники СБ. Период значительного совершенствования компонентов техники СБ (чувствительный период) у мальчиков отмечается с 10 до 13 лет (V-VII классы), а у девочек он наступает на год раньше - с 9 лет. 

Совершенствование циклических локомоций учащихся младшего и среднего школьного возраста является самостоятельным процессом, который непосредственно не зависит от развития двигательных способностей. 

Список литературы

1. Абалаков В.М. Новая аппаратура для изучения спортивной техники. - М.: ФиС, 1960 - 40 с. 

2. Бальсевич В.К., Запорожанов В.А. Физическая активность человека. - Киев: Здоровье, 1987. - 224 с. 

3. Баранцев С.А., Якунин Н.А. Комплекс технических средств для изучения локомоций человека и его метрологическая оценка // Сб. науч. тр. Новые методы и средства обучения / Под общ. ред. Н.Н. Евтихиева. М., 1993, с. 98-101. 

4. Беликов В.И. Особенности проявления взаимосвязи двигательных качеств и техники бега у детей школьного возраста:. М., 1984.- 162 с. 

5. Бондаревский Е.Я. Надежность тестов, используемых для характеристики моторики человека // Теория и практика физ. культуры. 1970, № 5, с. 15-18. 

6. Букреева Д.П., Косилов С.А., Тамбиева А.П. Возрастные особенности циклических движений детей и подростков. - М.: Педагогика, 1975. - 159 с. 

7. Вайнер И.М. Использование количественной информации в совершенствовании управления безопорной фазой прыжка: Автореф. канд. дис. М., 1972. - 24 с. 

8. Васютина А.И. Изучение пространственной оценки движений у детей дошкольного и школьного возраста //Тр. II науч. конф. по вопросу возрастной морфологии, физиологии, биохимии. М. 1955. - 279 с. 

9. Дешле С.А. Методика педагогического контроля за уровнем физической подготовленности учащихся I-III классов: Автореф. канд. дис. М., 1982 - 23 с. 

10. Донской Д.Д. Биомеханика: Учеб. пос. для студ. фак. физ. воспитания пед. ин-тов. - М.: Просвещение, 1975. - 239 с. 

11. Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. - М.: ФиС, 1981. - 143 с. 

12. Лупандина Н.А. Развитие основных движений у школьников (бег, прыжки, метание) // Физическое воспитание детей дошкольного и школьного возраста. М.- Л., 1949, с. 96-121. 

13. Любомирский Л.Е. Возрастные особенности движений у детей и подростков. НИИ физиологии детей и подростков АПН СССР. - М.: Педагогика, 1979. - 96 с. 

14. Масальгин Н.А. Математико-статистические методы в спорте. - М.: ФиС, 1974. - 151 с. 

15. Шалманов А.А. Взаимодействие с опорой как предмет обучения: Автореф. канд. дис. М., 1986. - 20 с.