К вопросу моделирования техники двигательных действий в спорте высших достижений

УДК 796.015.134

К ВОПРОСУ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНИКИ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЙ В СПОРТЕ ВЫСШИХ ДОСТИЖЕНИЙ

Ю.В. Литвиненко

Изложены обобщенные данные о методических подходах, используемых при моделировании техники двигательных действий в спорте. На основании изучения данных специальной научно-методической литературы представлен накопленный многочисленными исследованиями практический материал по вопросам моделирования и совершенствования техники двигательных действий на примере различных видов спорта. Установлено, что при построении моделей спортивной техники для обучения спортсменов на начальных этапах подготовки необходимо учитывать, как биокинематическую, так и биодинамическую структуру техники двигательных действий.

Ключевые слова: моделирование, техника, двигательные действия, тренировочный процесс.

В настоящее время рост спортивных результатов в значительной степени обусловлен повышением эффективности процесса технической подготовки, что неразрывно связано с разработкой и внедрением в учебно-тренировочный процесс наиболее рациональных образцов спортивной техники. Для решения данной задачи в спортивной практике активно применяется метод моделирования.

В научной литературе существует большое количество определений термина «моделирования». В наиболее широком смысле они сводятся к тому, что моделирование - это исследование объектов познания, что предполагает построение и изучение моделей реально существующих предметов, процессов или явлений с целью получения объяснения этим явлениям, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя.

По вопросам создания моделей спортивной техники накоплено множество материала. Интересным остается вопрос систематизации и обобщения основных направлений и подходов моделирования техники двигательных действий, а также выделения среди них наиболее популярных, что и явилось целью данного исследования.

Работа выполнена в соответствии со Сводным планом НИР в сфере ФКиС Украины на 2011-2015гг. в рамках темы 2.15 «Управление статодинамической устойчивостью тела спортсмена и системы тел в видах спорта со сложной координационной структурой движений» и госбюджетной темы «Техническая подготовка квалифицированных спортсменов на основе моделирования рациональной двигательной структуры спортивных упражнений».

Методы исследования. Для решения поставленной цели нами использовался метод анализа и обобщения данных специальной научно-методической литературы, а также опыта передовой практики.

Результаты исследований и их обсуждение. По мнению А.Н. Лапутина, [7] моделирование спортивной техники используется в тренировочном процессе для решения двух основных задач - исследования движений и обучения им.

Использование метода моделирования позволяет, при учете основных законов физики, механики, математики, физиологии, биологии и других наук, объяснить функциональную структуру изучаемого процесса, выявить его связи с внешними объектами, оценить количественные характеристики [8].

Концепция разработки модели базируется на теории и количественной информации о моделируемом объекте или явлении (переменные величины, отдельные характеристики, взаимосвязи между ними и т. д.).

В работе С. БоИд [9] отмечается, что в зависимости от назначения модели, ее форма может быть различной: мысленные модели (например рабочая гипотеза), математические модель, а также материальные или телесные модели. Причем материальные модели могут быть представлены как в виде твердого тела (без возможности деформации), так и с возможностью изменения его отдельных сегментов (деформируемые).

По мнению К БаИгешИ [10], процесс создания модели включает в себя четыре основных действия: формулировка проблемы, разработка модели, ее проверка и имитация. Кроме того, как отмечает автор, при разработке модели, необходимо определить концепцию и форму модели.

Каждая модель должна удовлетворять метрологическим правилам надежности и достоверности. Надежность отражает способность модели давать сходную информацию вне зависимости от того, кто этой моделью пользуется. Достоверность модели заключается в ее способности отражать исследуемый процесс [1, 2, 7, 8].

С появлением и постоянным совершенствованием возможностей видеокомпьютерных систем решение подобных вопросов не только ускорилось, но и позволило получать более точную информацию, в том числе в режиме реального времени [5]. Неизменным осталось необходимость представления самой модели.

В своей работе А.Н. Лапутин [7] отмечает, что для моделей техники каждого вида спорта характерны свои критерии подобия. Например, в видах спорта с циклической структурой движений при моделировании обязательным является использование биоэнергетических показателей, позволяющих перенести с оригинала изучаемых двигательных действий на их модели те же законы взаимосвязи внешней и внутренней энергии движений. Для моделей техники видов спорта со сложно -координационной структурой движений в качестве таких критериев могут

быть использованы различные биомеханические показатели. Как отмечает автор, наиболее достоверную информацию о спортивной технике можно получить, исследуя модели, построенные на использовании критериев подобия, основанных на принципах гомоморфизма и изоморфизма гравитационных взаимодействий моделей и оригиналов двигательных действий.

Поскольку модели техники носят строго моноцелевой характер, по мнению А.Н. Лапутина [7, 8], для их реализации в тренировочном процессе следует использовать программно-целевой метод и целевые педагогические программы.

Создание биомеханических моделей основывается на двух типах информации: теоретических знаниях об изучаемом двигательном действии и экспериментальных данных, полученных оптическими, оптико-электронными и механо-электрическими методами [1, 7]. При этом вне зависимости от выбранного способа моделирования спортивной техники, важным аспектом является построение самой модели тела спортсмена, о чем неоднократно упоминается в работах [7, 10, 11].

На примере отдельных видов спорта мы представим некоторые виды моделирования спортивной техники, используемые различными специалистами.

В исследованиях K. Gruber, H. Ruder, J. Denoth, K. Schneider [11] использовалась пятизвенная модель тела человека. Одной из особенностей данной модели является то, что стопа моделируется только для определения моментов сил реакции опоры. Для каждого биозвена (туловище, бедро, голень, плечо, предплечье) определяется его центр масс. Отмеченные биозвенья соединены подвижно. При осуществлении прыжковых движений в момент приземления костная система на несколько миллисекунд раньше, чем мягкие ткани человека, переносит торможение, что также было учтено при разработке данной модели (рис. 1).

Рис. 1. Сопоставление модели с реальным выполнением двигательного

действия гимнаста [11]

Для определения внутренних сил действующий на спортсмена в момент приземления и для расчета самой модели, авторы использовали особый вариант прямой динамики. Данный вариант заключался в разработке и введении системы математических уравнений для определения моментов сил в суставах и реакции опоры. Точность получаемой информации определялась путем сравнения и многократного «приспособления» моделируемого движения с реальным выполнением двигательного действия.

Одним из оптимальных способов описания техники двигательных действий спортсмена как самоуправляемой системой авторы работы [4] считают представления их в виде системы дифференциальных уравнений. На примере гимнастического упражнения (большой оборот назад на перекладине) при использовании метода оптимального управления динамическими системами, а именно метода локальных вариаций, авторами представлена наиболее эффективная техника исследуемого упражнений.

По мнению КИа1еёМ. 7акгап [12] использование компьютерного моделирования в практике подготовки спортсменов, специализирующихся в тяжелой атлетике является одним из перспективных путей повышения и совершенствования спортивной техники (рис. 2).

1ТП5о1кШ>тагш?а 6.2 - 1он1.зс1з НЕЕ!

Не Уне« Ей1 СвтрийИоп Аррксаиоп 6гйёЬз 30 Ор1юп* ТжЬ УЛлбмч *?

Ваге СоБ дезат* 0 1 а ¿а рши

0 гэЙ1 п"' 1<дак (1ипк © 1.ТЬох © ЬТиИлйеЛ. © иТс^шйегЯ & иТро1п1е|Воск 1 1 И &3 5 рЬн1се1 0 п-2 цррег Ьипк Ы орЬелс-а!. 5 ЗрЬи1сг1 д ^ 1 з ^и^Ь

© исопе © ШрИегеОо^ © ШрИе1е11р В ЁЗ 5рНи1Сй1 3 £$ ЭрйНаЛ Е1 п'16 ¿итЬ'ЬоИ 0 ^ рап1ег1 161 В © су1пйаг1 © су1п<1еП0 © С^ПС^П © су1п(1е11г

[М |ке 1Э N ] [ним ^

Рис. 2. Представление модели системы «спортсмен-гриф штанги» [12]

Автор отмечает, что техника исполнения каждого конкретного соревновательного упражнения индивидуальна. Она во многом определяется соотношением роста спортсмена и ряда антропометрических данных, а это значит, что такие важные биомеханические характеристики спортивной техники как траектория общего центра масс тела и грифа штанги в сагиттальной плоскости также будут индивидуальны.

При выполнении разнообразных прыжковых элементов спортсмены переносят большие нагрузки, что в значительной степени сказывается на преждевременном износе межсуставных прослоек, одой из функций которых является снижение ударных нагрузок. В этой связи определение возникающих внутренних нагрузок двигательного аппарата в момент приземления, по мнению K. Gruber, H. Ruder, J. Denoth, K. Schneider [11], одна из важных задач биомеханических исследований. Решение этой задачи авторы видят в возможностях компьютерного моделирования.

Поддерживая направление компьютерного моделирования, исследователи в работе [5] рекомендуют использовать в учебно-тренировочном процессе компьютерную программу «Биомеханика», которая позволяет осуществлять оперативный контроль за техникой гимнастических упражнений (с учетом расчетных моделей), что способствует их совершенствованию.

При значительном многообразии способов моделирования спортивной техники, одним из наиболее часто используемых на практике является подход, основанный на методе сравнительного биомеханического анализа движений спортсменов различной квалификации, предполагающий использование, так называемых, дискриминативных признаков, то есть таких, которые закономерно изменяются с ростом спортивного мастерства и отличаются у спортсменов различной квалификации.

Для выявления дискриминативных признаков техники исследуемого двигательного действия применяется корреляционных анализ, при котором определяется зависимость полученных биомеханических показателей, как правило, от одной характеристики спортивной техники имеющей прямую связь со спортивным результатом, например, результирующая внутрицикловая скорость общего центра массы тела спортсмена в беговых дисциплинах легкой атлетики. Выявление дискриминативных признаков неразрывно связано с разработкой статистических моделей. После получения последней проводится сравнительных биомеханический анализ техники спортсменов различной квалификации, причем выявленные модельные значения спортсменов высокой квалификации выступают в качестве ориентира для квалифицированных спортсменов.

Данный подход с успехом был реализован на примере техники двигательных действий в шорт-треке [6], синхронном плавании [3] и др.

Выводы. Изучение литературных источников позволило установить, что вопросы моделирования спортивной техники находятся в поле зрения ученых не один десяток лет. Это позволило в различных видах спорта накопить огромный практический опыт по вопросам моделирования и совершенствования техники физических упражнений.

Необходимость моделирования спортивной техники в учебно-тренировочном процессе не вызывает сомнений у большинства

исследователей. Моделирование техники каждого физического упражнения должно начинаться с его описания, установления принципов, критериев, вычленения элементов системы, определения взаимодействия между ними. В педагогическом процессе моделирование необходимо, прежде всего, для того, чтобы обучаемый успешно овладел информацией, необходимой ему для освоения того или иного навыка. В этой связи модель должна быть упрощена настолько, насколько возможно получение при этом достоверной информации об изучаемом объекте или явлении. В этой связи сложная система физического упражнения может быть описана конечным множеством моделей, каждая из которых позволяет получить некоторые представления только об отдельных его сторонах.

В настоящее время в работах ряда авторов предлагаются различные классификации видов моделирования спортивной техники. И хотя единой классификации нет, мнение специалистов не имеет противоречий по данному вопросу, а лишь дополняют друг друга.

Данные литературы позволили установить, что при всем многообразии видов моделирования спортивной техники, одними из наиболее актуальных способов являются имитационное и компьютерное. На основании их использования возможно проведения сравнительного биомеханического анализа с последующей разработкой среднегрупповых, квалификационных, а также индивидуальных моделей спортивной техники. Популярным следует также признать подход, основанный на выявлении дискриминативных признаков техники двигательных действий, позволяющий расширить представление о требуемом выполнении того или иного технического элемента, что значительно облегчает работу тренера и спортсмена.

Список литературы

1. Воронов А.В. Имитационное биомеханическое моделирование как метод изучения двигательных действий человека // Теория и практика физической культуры. 2004. № 2. С. 36-40.

2. Гамалий В.В. Теоретико-методические основы моделирования техники двигательных действий в спорте: монография. К.: Полиграфсервис, 2013. 300 с.

3. Гордеева М.В. Моделирование техники двигательных действий в синхронном плавании //Актуальные проблемы теории и методики системы физического воспитания: мат. межд. науч. конф. Молдова, 2013. С. 298-302.

4. Загревский В.И., Лавшук Д.А., Загревский О.И. Технология поиска оптимальной техники гимнастических упражнений в имитационном математическом моделировании движений человека // Теория и практика физической культуры. № 3. 2007. С. 68-72.

5. Загревский В.И., Загревский О.И. Компьютерная программа построения расчетных моделей анализа движений биомеханических систем // Теория и практика физической культуры. № 7. 2014. С. 66-68.

6. Кашуба В.А, Литвиненко Ю.В. Биомеханический анализ техники двигательных действий спортсменов различной квалификации, специализирующихся в шорт-треке // Наука в олимпийском спорте. 2008. № 1. С. 94-101.

7. Лапутин А.Н. Обучение спортивным движениям. К.: Здоров'я, 1986. 216 с.

8. Лапутин А.Н. Современные проблемы совершенствования технического мастерства спортсменов в олимпийском и профессиональном спорте // Наука в олимпийском спорте. 2001. № 2. С. 38-46.

9. Bohn C. Biomechanische Untersuchungen des leichtathletischen Laufsoberschenkelamputierter Athleten: Inauguraldissertationzur Erlangung eines Doktors der Philosophieim Fachbereich 05 Psychologie und Sportwissenschaftender Johann-Wolfgang-Goethe-Universität zu Frankfurt am Main. C.Bohn. 2003. 207 s.

10. Ballreich R., Baumann W. Grundlagen der Modellmethode // Grundlagen der Biomechanik des Sports. Probleme, Methoden, Modelle. Stuttgart: Enke, 1996. Р. 119-159.

11. Ruber K. A comparative study of impact dynamics: wobbling mass model versus rigid body models // Journal of Biomechanics. 1998. № 31. Р. 439-444.

12. Khaled M. Zahran Computersimulation zur biomechanischen Diagnose des Gewichthebens: Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades des Doctors der Sozialwissenschaften an der Universität Konstanz, Fachbereich Geschichte und Soziologie. 2003. 119 s.

Литвиненко Юрий Викторович, канд. физ. восп., доц., зав. лабораторией, ylitvinenko@,mail.ru, Украина, Киев, Национальный университет физического воспитания и спорта Украины

ON THE ISSUE TO MODELLING OF MOTOR ACTION TECHNIQUE IN HIGH

PERFORMANCE SPORT

Y.V. Litvinenko

The generalized data about methodical approaches which are used at modeling of motor actions technique are presented. On the basis of studying of the data of the special scientifically literature the practical material which was summarized by numerous researches concerning modeling and perfection of sports technique on an example of various kinds of sports is presented. It is approved that it is necessary at the construction of sports technique models for athlete's training at the preparation initial stages to account both bio-kinematic and biodynamic structure of motor actions.

Key words: modeling, technique, motor actions, training process.

Litvinenko Yuriy Viktorovich, candidate of Sciences in Physical Education and Sports, associate professor, head of Laboratory, ylitvinenko@mail.ru, Ukraine, Kiev, National University of Physical Education and Sports of Ukraine

УДК 796.015

СОДЕРЖАНИЕ МЕТОДИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ ЮНЫХ ЯХТСМЕНОВ В ГОДИЧНОМ ТРЕНИРОВОЧНОМ ЦИКЛЕ

Т.В. Михайлова, М.М. Калинин

Рассматриваются вопросы оценки функциональной подготовленности юных яхтсменов на протяжении всего годичного цикла тренировки. Основу оценки функциональной подготовленности юных спортсменов составили показатели сердечнососудистой и дыхательной систем организма, которые служат ориентиром для подбора эффективного объема и интенсивности тренировочной нагрузки для яхтсменов в годичном цикле подготовки.

Ключевые слова: парусный спорт, юные яхтсмены, годичный тренировочный цикл, функциональная подготовленность, тренировочная нагрузка.

Парусный спорт - вид спорта по управлению специальным техническим средством - яхтой. Вся деятельность на судне во время гонок, проходящих в условиях среднего и сильного ветра, включает длительную работу статического и скоростно-силового характера, связанную с открениванием, поворотом судна, постановкой и уборкой дополнительных парусов, удержанием шкотов, которая требует хорошего развития общей и статической выносливости, а также силы достаточно большой мощности [3, 4, 5].

Нужно отметить, что нагрузки максимальной и субмаксимальной мощности, с развитием большого напряжения различных мышечных групп, характерны для яхтсменов на старте, где идет борьба за выгодную позицию, в ходе гонки и при огибании знаков, что требует от спортсмена высокого уровня функциональной подготовленности [1, 2]. Перечисленные факты, определили актуальность проводимого исследования.

Цель исследования - оценить эффективность тренировочных и соревновательных нагрузок в процессе функциональной подготовки юных яхтсменов.

Исследования проводились на базе парусного центра «НОРД» (г. Архангельск) в течение годичного тренировочного цикла (2012-2013 годы). Было обследовано 10 яхтсменов (юношей) в возрасте от 10 до 14 лет. Стаж их занятий парусным спортом составил 3,3±0,35 года. Испытуемые обследовались в начале (октябрь) и в конце (апрель) подготовительного периода, а также в начале (май) и конце (сентябрь) соревновательного периода. В процессе обработки полученных данных мы пришли к заключению, что данные, полученные в апреле и мае практически не отличаются, из-за короткого времени между