Методика оптимизации тренировочного процесса прыгунов в высоту с использованием интерактивной системы прогнозирования успешности прыжка

ТЕОРИЯ И МЕТОДИКА СПОРТА ВЫСШИХ ДОСТИЖЕНИИ

МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ТРЕНИРОВОЧНОГО ПРОЦЕССА ПРЫГУНОВ В ВЫСОТУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕРАКТИВНОЙ системы ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УСПЕШНОСТИ ПРЫЖКА

И.Ю. КРИВЕЦКИЙ, Г.И. ПОПОВ, РГУФКСМиТ, г. Москва

Аннотация

В статье предложена методика оптимизации тренировочного процесса прыгунов в высоту с использованием интерактивной системы прогнозирования успешности прыжка, ориентированная на индивидуальный стиль двигательных действий спортсмена. Методика обеспечивает повышение воспроизводимости успешных прыжков на заданную высоту путем стабилизации показателей ключевых кинематических характеристик, соответствующих модельным.

Ключевые слова: прыжки в высоту, моделирование, оптимизация тренировочного процесса, каскадная нейро-нечеткая сеть.

Abstract

In the article proposed a method for optimizing the training process of high jumpers, using an interactive system for prediction success of jumps, focused on the individual style of athlete’s motions.

The method enhances the reproducibility of successful jumps on the specified height with the help of stabilization the key kinematic characteristics consistent with the model.

Key words: high jump, modeling, optimization of the training process, cascaded fuzzy neural network.

Введение

Совершенствование технической подготовки имеет решающее значение для повышения эффективности учебно-тренировочного процесса и роста спортивного результата (Б.Н. Шустин, 1995; М.П. Шестаков, 1997). В настоящее время принято считать, что разработка модельных показателей технической подготовленности спортсменов в прыжковых видах легкой атлетики позволяет наиболее качественно управлять тренировочным процессом (В.П. Косихин, 2009).

До настоящего времени актуальной остается задача выбора адекватных критериев техники прыжка в высоту (В.В. Макиенко, 2000). Контроль за правильностью техники прыжка в высоту можно осуществлять визуально по узловым моментам кинематической структуры, но для более объективного оперативного контроля предлагают регистрировать кинематические характеристики с помощью видеозаписи (М.С. Шубин, 1999). Предложены педагогические технологии применения систем видеоанализа движений, которые позволяют оптимизировать учебно-тренировочный процесс за счет комплексной оценки исходного состояния биомеханической системы спортсмена, определения максимально возможного спортивного результата, прогнозирования и планирования

Ш

уровней целенаправленного развития биомеханических параметров структуры соревновательного упражнения, выбора и применения вспомогательных упражнений, реализации системы формирования структуры соревновательного упражнения и внесения коррекции в тренировочный процесс (В.В. Лысенко, Д.А. Романов, 2004).

Одним из основных критериев оценки техники является ее стабильность в соревновательном макроцикле. В решении задачи повышения стабильности используется сравнение достигнутого в результате выполнения двигательного действия результата с целевой моделью, а тренирующие воздействия должны быть направлены на то, чтобы расхождение было минимальным. И в этом существенную роль следует отвести использованию современных средств компьютерного моделирования.

Сопоставление модельных и фактически достигнутых параметров прыжка дает основание для рационального подбора тренировочных средств. Вместе с тем статичность и усредненный характер модельных характеристик не позволяют в тренировочном процессе в полной мере учитывать индивидуальные особенности спортсмена с точки зрения особенностей биомеханики прыжка.

Ранее нами был предложен ряд имитационных моделей на основе регистрируемых с помощью видеоана-

4

Теория и методика спорта высших достижений

лиза кинематических характеристик прыжка в высоту (И.Ю. Кривецкий с соавт., 2011). Построенная на их основе интерактивная система прогнозирования успешности прыжка и техничного преодоления планки на основе анализа биомеханических характеристик прыжка в высоту позволяет создавать индивидуальные модели для высококвалифицированных спортсменов. С помощью данного инструмента, учитывающего индивидуальные биомеханические особенности прыжкового стиля спортсмена, можно детально анализировать все фазы прыжка, в модельном анализе найти рациональный вариант техники для конкретного спортсмена, исходя из планируемого для него спортивного результата. Затем в тренировочном процессе совершенствовать технику за счет направленной коррекции отдельных движений звеньев тела, достижения той оптимальной комбинации кинематических параметров, которая обеспечивает достижение намеченного результата.

Цель настоящей работы заключалась в разработке комплекса тренировочных занятий, направленных на оптимальную коррекцию двигательных действий прыгуна в высоту с использованием результатов моделирования в интерактивной системе прогнозирования успешности прыжка на основе каскадной нейро-нечеткой сети.

Методика исследования

Основной инструментальной методикой сбора информации являлась видеоциклография, с помощью которой регистрировались кинематические характеристики движений прыгунов при выполнении соревновательных упражнений.

Видеосъемка проводилась скоростными видеокамерами (210 кадр./с и 50 кадр./с), расположенными под углом 45° друг к другу. Испытуемому на области голеностопного, коленного, тазобедренного, плечевого, локтевого и лучезапястного суставов были прикреплены светоотражающие маркеры.

Обработка и расчет материала проводились в каждой попытке с использованием программы видеоанализа «Dartfish» (Швейцария).

Моделирование систем прогнозирования успешности прыжка и техничного преодоления планки выполнено на основе каскадной нейро-нечеткой сети в пакете «Medical Toolbox» (Н.С. Безруков с соавт., 2006).

Для конкретного спортсмена проводится анализ доступных попыток выполнения им прыжков в соревнованиях и в процессе тренировочного процесса. Результат данного этапа работ можно представить в форме гистограмм (см. рисунок), где белыми столбцам обозначены неудачные результаты, а черными - удачные. Введенные данные позволяют провести обучение (настройку) модели каскадной нейро-нечеткой сети и на удачных, и на неудачных попытках. В настройку входят показатели технической подготовленности, данные которых получены из анализа соревновательных и тренировочных попыток, о чем уже говорилось. Прогнозируя в модели обеспечение какого-либо спортивного результата, мы тем самым прогнозируем сочетание определенных показателей. Задаваемое изменение любого из них должно

сочетаться с изменением целого набора показателей, что и осуществляет модель (пример - на рисунке).

Результаты исследования и их обсуждение

Интерактивная система прогнозирования успешности прыжка в высоту позволяет не только прогнозировать, но и моделировать условия, при которых спортсмен совершит успешный прыжок, путем изменения входных данных. В результате ее применения тренер и спортсмен фактически получают модель «идеального» прыжка на заданной высоте с конкретными значениями кинематических характеристик. Видеоанализ совокупности прыжков позволяет определить степень отклонений реальных характеристик от модельных и сформировать комплекс корректирующих воздействий для оптимизации двигательного действия и повышения его воспроизводимости.

Для решения этой задачи мы предлагаем следующую методику тренировочных воздействий и рекомендуем использовать ее на этапах технической и соревновательной подготовки годового цикла (декабрь - февраль, май - август). Количество тренировок в недельном микроцикле - 2, количество тренировок в месячном макроцикле - 6-9.

1. Тренировочное занятие технической подготовки, направленное на повышение скорости разбега, корректировку ритмо-темповой структуры и активизацию фазы отталкивания.

Корректируемые характеристики: Скорость на последнем шаге разбега; Средний темп 3-х последних шагов; Коэффициент мобилизации темпа; Средняя длина 3-х последних шагов; Время опоры последнего шага разбега; Расстояние с места отталкивания до проекции планки.

Тренировка. 1. Разминочный бег - 1 км. Общие разминочные упражнения - 20 мин. Беговые упражнения 8X40 м.

2. «Рваный» бег 2 X80 м с ускорением и замедлением каждые 15-20 м.

3. Выталкивания вверх в быстром беге через 7 беговых шагов на отрезке 60-80 м X 4 раза.

4. Бег по разбегу без отталкивания - 3 раза.

5. Бег по разбегу с обозначением отталкивания -3 раза.

6. Выталкивания на планку с полного разбега (8-11 беговых шагов) - 8 раз.

7. Прыжки с полного разбега (8-11 беговых шагов) -20-30 прыжков (85-95% МАХ).

8. Бег 2X100 м (80% МАХ). Упражнения на расслабление, гибкость, - 10 мин.

2. Тренировочное занятие технической подготовки, направленное на увеличение силы отталкивания, угла постановки на отталкивание и корректировку угла вылета.

Корректируемые характеристики: Угол постановки на отталкивание; Угол в тазобедренном суставе в фазе амортизации отталкивания; Угол наклона туловища к вертикали в момент отталкивания; Угол наклона туловища к вертикали в фазе амортизации на предпоследней опоре; Угол между бедрами в момент постановки на отталкивание; Длина последнего шага разбега.

Теория и методика спорта высших достижений

5

.my_model\pr»zhok_sila2.m

Система диагностики

„ -1,9

Соревновательный . результат

Растояние места отталкивания

2,15

2,15

Угол наклона к ргикали в MOWfei отталкивания

Угол наклона к

Средняя длина 3-х последних шагов —д_ 3,679

Средний темп 3-х р последних шагов —

62 71,3 93:

ч j ч

-8,5 -6,22 2,9

<П Ч

-10,7 -1,926 0

з < 1 Г~ ч

Л '1.57 1,858 1,93

4,1098

4,147

Xd

1,196 1,2594

Коэффициент i-— <-------

мобилизации темпа -1 i__________

u к 30,1

Угол между бедрами в момент постановки^ на отталкивание

1,513

" И

36,19

СИ

50,4

•J

43,2

<Г

46,7

Угол постановки на отталкивание

Угол в тазобедр. ________^А,7,2А

суставе в фазе * | |

амортиз. отталк. —1------J-----

Выход системы: _о,52

Ошибка обучения (%) 0

О ш ибка про в ерки (%) 7,7

Обучающих примеров 51 Новых примеров 0

Г~1J

48.2

152,7

и

F-“3

[7 Гистограм...

Сохранить пример

Переобучить

Выход

.odel\prizhok_techn«ka2

Система диагностики

Фактическая высота прыжка Растояниеместа отталкивания 2 2,075 2,15

ч j ч

62 Л 72,2 UZГ" 96

Угол наклона к -8,5 -8,5 4

вертикали в момент отталкивания

Угол наклона к ' верг. в фазе амортиз на предпосл опоре

Скорость на последнем шаге разбега q

Время опоры последнего шага разбега 1

Длина последнего шага разбега

1

Средняя длина 3-х последних шагов

3,

Средний темп 3-х последних шагов

1,

Коэффициент мобилизации темпа

11

-7,7 -7,7 0

ЧI ч

,587 5,587 7,299

ЧI ч

,138 0,1448 0,172

_±Г"J - >|

1,17 1,546 1,64

« г гч

1,59 1,828 1,93

<г~ п~ч

,679 3,9706 4,165

ч I ч

,265 1,3394 1,513

Jiz I_^J

Выход системы: 0,12

О ш ибка обучени я (%) 9,1

Ошибка проверки (%) Обучающих примеров Новых примеров

Сохранить пример!

16,7

55

0

F---------3

|7 Гистограм...

Переобучить

Выход

РАБОТА ПОДСИСТЕМЫ ОБУЧАЮЩИХ ДАННЫХ

РАБОТА ПОДСИСТЕМЫ ОБУЧАЮЩИХ ДАННЫХ

ВЫХОД ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЫ

ВЫХОД ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЫ

а) б)

Экранная форма системы прогнозирования результата прыжка и ее графическая интерпретация относительно успешности прыжка на заданную высоту (а) и успешности преодоления планки

при фактической высоте прыжка

6

Теория и методика спорта высших достижений

Тренировка. 1. Разминочный бег - 1 км. Общие разминочные упражнения - 20 мин. Беговые упражнения 8X40 м.

2. Выталкивания вверх с 5-7 беговых шагов разбега на отрезке 60-80 м - 3 раза.

3. Выталкивания вверх в беге по дуге через 5 беговых шагов X 6 раз.

4. Выталкивания вверх с разбега (5-7 беговых шагов) на баскетбольное кольцо - 10 раз.

5. Входы на планку со среднего разбега (5-7 беговых шагов) - 3 раза.

6. Входы на планку с большого разбега (8-11 беговых шагов) - 3 раза.

7. Прыжки в высоту с короткого разбега (2-4 беговых шага) - перешагивание, флоп - 6 раз.

8. Прыжки в высоту со среднего разбега (5-7 беговых шагов) - перешагивание, флоп - 6 раз.

9. Прыжки в высоту с полного разбега (8-11 беговых шагов) - флоп - 15-20 раз.

10. Бег 2X100 м (80% МАХ). Упражнения на расслабление, гибкость - 10 мин.

3. Тренировочное занятие технической подготовки, направленное на совершенствование целостной структуры прыжка.

Тренировка. 1. Разминочный бег - 1 км. Общие разминочные упражнения - 20 мин. Беговые упражнения 8X 40 м.

2. Ускорения 2X80 м с включением быстрого бега (15-20 м).

3. Выталкивания с имитацией входа на планку с полного разбега - 10 раз.

4. Прыжки в высоту со среднего разбега (5-7 беговых шагов) - перешагивание, флоп - 6 раз.

5. Прыжки в высоту с полного разбега (8-11 беговых шагов) - флоп - 15 раз.

6. Прыжок в высоту с завышенной (5-10 см) опоры с разбега - 10 раз.

7. Прыжки в высоту с полного разбега (8-11 беговых шагов) - флоп - 5 раз.

8. Бег 2X100 м (80% МАХ). Упражнения на расслабление, гибкость - 10 мин.

Заключение

Разработанная нами интерактивная система прогнозирования успешности прыжка и техничного преодоления планки на основе анализа кинематических характеристик прыжка в высоту позволяет создавать индивидуальные модели для спортсменов высокого класса. С помощью данного инструмента, учитывающего индивидуальные биомеханические особенности прыжкового стиля спортсмена, можно детально анализировать все фазы прыжка, совершенствовать технику за счет направленной коррекции отдельных движений звеньев тела, добиваться той оптимальной комбинации кинематических параметров, которая обеспечивает достижение наивысшего результата.

Особенностью предложенной методики оптимизации тренировочного процесса прыгунов в высоту с использованием интерактивной системы прогнозирования успешности прыжка является четкая ее ориентация на индивидуальный стиль двигательных действий спортсмена. Методика обеспечивает повышение воспроизводимости успешных прыжков на заданную высоту путем стабилизации показателей ключевых кинематических характеристик, соответствующих модельным, ориентируемым на конкретный результат.

Литература

1. Безруков Н.С., Еремин Е.Л., Ермакова Е.В., Колосов В.П., Перельман Ю.М. Автоматизированная система «Medical Toolbox» для диагностики бронхиальной астмы по показателям реоэнцефалографии // Информатика и системы управления. - 2006. - № 1 (11). - С. 73-80.

2. Косихин В.П. Технологии управления подготовкой легкоатлетов-многоборцев в прыжковых видах многоборья // Ученые записки Университета им. П.Ф. Лесгафта. -2009. - № 2. - С. 35-40.

3. Кривецкий И.Ю., Попов Г.И., Безруков Н.С. Моделирование успешности спортивных движений в прыжках в высоту с разбега // Информатика и системы управления. - 2011. - № 2 (28). - С. 126-132.

4. Лысенко В.В., Романов Д.А. Управление технической подготовкой квалифицированных спортсменов на основе компьютерного видеоанализа движений // Теория

и практика физ. культуры. Тренер: журнал в журнале. -2004. - № 8. - С. 30-31.

5. Макиенко В.В. Методика обучения технике прыжка в высоту с разбега: методическое пособие. - Калининград: Калининград. ун-т, 2000. - 18 с.

6. Шестаков М.П. Моделирование процесса технической подготовки с использованием нейронной сети // Юбил. сб. научных тр. РГАФК. - М.: ФОН, 1997. -Том 1. - С. 116-120.

7. Шубин М.С. Вариативность кинематической структуры последних шагов разбега и отталкивания квалифицированных прыгунов в высоту в условиях соревнований // Теория и практика физ. культуры.- 1999. -№ 3.- С. 33.

8. Шустин Б.Н. Моделирование в спорте высших достижений. - М.: РГАФК, 1995. - 103 с.

References

1. Bezrukov N.S., Eremin E.L., Ermakova E.V., Kolosov V.P, Perelman Y.M. Automated system «Medical Toolbox» for bronchial asthma diagnostic based on rheoencepha-lography data // Informatika i sistemy upravleniya. - 2006. -№ 1(11). - Р. 73-80.

2. Kosihin V.P. Technology for treaining management in polyatletes in jumping // Uchenye zapiski Universiteta imeni Lesgafta. - 2009. - № 2. - Р. 35-40.

3. Krivetzky I.Y., Popov G.I., Berzrukov N.S. Modelling of sporting movement success in high jumping //

Теория и методика спорта высших достижений

7

Informatika i sistemy upravleniya. - 2011. - № 2 (28). -Р.126-132.

4. Lysenko V.V., Romanov D.A. Management of technical preparation in elite athletes based upon computer video analysis of movements // Teoriya i praktika fiziches-koi kultury. Trener: jurnal v jurnale. - 2004. - № 8. -P. 30-31.

5. Makienko V.V. Methodics for teaching of high jump: manual. - Kaliningrad: University, 2000. - 18 p.

6. Shestakov M.P. Modelling of technical preparation process using neuron network // Yubileiny sbornik nauchnych trudov RGAFK. - M.: FON, 1997. - Vol 1. - P. 116-120.

7. Shubin M.S. Variability of last steps kinematics during run and repulsion in elite high jumpers on competitions // Teoriya i praktika fizicheskoi kultury. - 1999. - № 3. -Р. 33.

8. Shustin B.N. Modelling in elite sports. - M.: RGAFK, 1995. - 103 p.

Cd