ДЕТСКИЙ СПОРТИВНЫЙ КОВРИК

Полезная модель относится к тренировочным устройствам для детей и предназначена для физического развития детей дошкольного возраста, в частности развития мышц тела и координационных способностей ребенка.
В настоящее время благополучное физическое развитие дошкольников является проблемой из-за недостатка общей и специальной развивающей двигательной активности ребенка в дошкольном возрасте. Известны различные тренажеры и устройства разного типа, использование которых позволяют в разной степени решать задачи воспитания практически всех физических качеств.
Однако использование известных тренажеров в первую очередь развивают у ребенка координационные способности, оставляя без должного внимания развитие мышц тела, гармоничное развитие которых способствует формированию у ребенка правильной осанки, что является важной задачей физического воспитания дошкольников.
Известно тренировочное устройство для детей - детский спортивный коврик, предназначенный для развития координационных способностей и мышц тела ребенка, который представлен в каталоге продукции ООО «Производственно-коммерческая фирма «АЛЬМА» (Санкт-Петербург) под номером АЛ 414 на сайте .
Детский спортивный коврик представляет собой гибкую платформу прямоугольной формы с параметрами 190×33×3 см и выполненный из и пенопласта полиуретанового (поролона). На внешней поверхности платформы закреплены неупругие модули в виде «следочков».
Известное устройство работает следующим образом.
Детский спортивный коврик размещается на полу. Ребенок, стоя на коврике, выполняет ряд физических упражнений (ходьба, бег, прыжки и др.).
При каждом переходе ребенка с одного модуля на другой высота его центра тяжести над полом изменяется. При этом мышцы ног ребенка вместе с другими крупными мышечными группами (руки и туловище) совершают механическую работу, равную P·h, где Р - вес ребенка, h - высота подъема центра тяжести при переходе ребенка с одного неупругого модуля на другой, т.е. при ходьбе. Высота подъема центра тяжести h и, соответственно, механическая работа P·h остаются постоянными и незначительными по величине в течение всего периода выполнения физического упражнения. Совершая при каждом переходе постоянную по величине работу, мышцы тела ребенка испытывают постоянное физическое напряжение.
Кроме того, выполнение каждого из указанных упражнений требует от ребенка максимальной сосредоточенности и концентрации внимания, направленной на удержание его тела на поверхности коврика, сохраняя равновесие, что также требует дополнительного физического напряжения мышц ребенка.
Испытываемые ребенком напряжения при равномерном методе выполнения физических упражнений с постоянно умеренной интенсивностью позволяет развивать силу мышц его тела в течение относительно длительного времени.
Достоинство известного детского спортивного коврика заключается в том, что выполнение физических упражнений с его использованием приводит к качественному формированию мышц тела ребенка и координационных способностей.
Однако для обеспечения качественного формирования мышц тела ребенка путем выполнения упражнений с помощью известного детского спортивного коврика требуется длительный период времени, что является недостатком устройства.
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности является тренировочное устройство для детей - детский спортивный коврик, предназначенный для развития координационных способностей ребенка и укрепление мышц его тела, фотография которого представлена в каталоге продукции ООО «Производственно-коммерческая фирма «АЛЬМА» (Санкт-Петербург) под номером АЛ 233 на сайте .
Детский спортивный коврик представляет собой гибкую платформу прямоугольной формы с параметрами 200×130 см и выполненный из пенопласта полиуретанового (поролона). На внешней поверхности платформы с помощью липучек закреплены упругие модули с одинаковым коэффициентом жесткости k. Каждый упругий модуль выполнен цилиндрическим (в виде «таблетки») из деформирующегося материала, например, из пенопласта полиуретанового (поролона) и имеет параметры - D30×10 см. На каждом модуле изображена геометрическая фигура.
Упругие модули рядами расположены по всей поверхности гибкой платформы, причем расстояние между рядами сопоставимо с шагом ребенка.
Известное устройство работает следующим образом.
Детский спортивный коврик размещается на полу. Ребенок, стоя на коврике, выполняет ряд физических упражнений (ходьба, бег, прыжки и др.).
При каждом переходе ребенка с одного упругого модуля на другой высота его центра тяжести изменяется.
k
k
При установке ребенка, например, на первый упругий модуль с коэффициентом жесткости k он под действием веса ребенка Р деформируется, а центр тяжести ребенка опускается на высоту h относительно ненагруженных модулей, где h - величина упругой деформации модуля, пропорциональная коэффициенту жесткости к материала упругого модуля.
k
k
k
При переходе с первого нагруженного модуля на второй ненагруженный модуль ребенок поднимает свой центр тяжести, во-первых, на высоту h до высоты ненагруженных модулей и, во-вторых, на высоту h подъема центра тяжести при ходьбе по неупругим модулям. Для подъема центра тяжести ребенка на высоту Н=h+h мышцами ног ребенка вместе с другими крупными мышечными группами (руки и туловище) совершается механическая работа, равная Р·Н=P·(h+h).
k
k
k
k
После установки ребенка на второй модуль его центр тяжести снова опускается на высоту h. При переходе со второго нагруженного модуля на третий ненагруженный модуль ребенок вновь поднимает свой центр тяжести на высоту h до высоты ненагруженных модулей и на высоту h подъема центра тяжести при ходьбе по неупругим модулям. И вновь для подъема центра тяжести ребенка на высоту Н=h+h мышцами ног ребенка вместе с другими крупными мышечными группами (руки и туловище) совершается механическая работа, равная Р·Н=P·(h+h).
Каждый последующий переход ребенка с одного упругого модуля на другой упругий модуль связан с совершением ребенком механической работы, равной Р·Н. Причем при каждом переходе высота подъема центра тяжести Н и, соответственно, механическая работа Р·Н остаются постоянными по величине в течение всего периода выполнения упражнения и по своим значениям превышают высоту h и механическую работу Р·h, совершаемую мышцами ребенка при ходьбе.
Совершая постоянную по величине работу, мышцы тела ребенка испытывают повышенное постоянное физическое напряжение.
Кроме того, выполнение каждого из указанных упражнений требует от ребенка еще большей сосредоточенности и концентрации внимания, направленной на удержание его тела на поверхности упругого модуля, сохраняя равновесие, что также требует дополнительных мышечных напряжений.
Увеличение физического напряжения мышц ребенка благодаря увеличению работы по подъему его центра тяжести на большую высоту при равномерном методе выполнения физических упражнений с постоянной интенсивностью позволяет сократить период времени, необходимый для качественного формирования мышц тела ребенка.
Однако период времени, необходимый для качественного формирования мышц тела ребенка остается значительным, что является недостатком известного детского спортивного коврика. Длительный период выполнения однообразных физических упражнений приводит к снижению мотивации у детей.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании детского спортивного коврика, позволяющего снизить период времени для качественного формирования мышц ребенка и координационных способностей за счет увеличения мышечного напряжения благодаря переменной механической работе, совершаемой мышцами тела ребенка при переходе с модуля на модуль, а также повысить мотивацию детей за счет вариативности в выборе физических упражнений.
Для решения поставленной задачи в детском спортивном коврике, содержащем гибкую платформу с закрепленными на ее поверхности упругими модулями, упругие модули выполнены с разными коэффициентами жесткости.
Кроме того, что каждый модуль выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, упругие модули расположены друг от друга на расстоянии, сопоставимом с шагом ребенка, или расположены вплотную друг к другу и соединены между собой боковыми гранями.
Заявляемое решение отличается от прототипа выполнением упругих модулей с разными коэффициентами жесткости.
Наличие существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности полезной модели «новизна».
Благодаря выполнению упругих модулей с разными коэффициентами жесткости при выполнении физических упражнений на заявляемом коврике снижается период времени для качественного формирования мышц ребенка и координационных способностей. Это обусловлено увеличением мышечного напряжения ребенка за счет чередования разной по величине механической работы при ходьбе по упругим модулям с разными коэффициентами жесткости и расширения вариативности выполняемых физических упражнений.
На фигуре представлен общий вид детского спортивного коврика, иллюстрирующий и подтверждающий его работоспособность и «промышленную применимость».
3
Детский спортивный коврик представляет собой гибкую платформу 1 прямоугольной формы с параметрами 200×130 см и выполненный из пенопласта полиуретанового (поролона) повышенной жесткости марки EL 2240 с плотностью ρ=22 кг/м и с напряжением сжатия W=4,0 кПа.
На поверхности платформы 1 закреплены упругие модули 2, каждый из которых выполнен, например, в виде прямоугольного параллелепипеда. Упругие модули 2 по всей поверхности гибкой платформы 1 образуют ряды. При этом упругие модули 2 на платформе 1 расположены друг от друга на расстоянии, сопоставимом с шагом ребенка, образуя пять рядов по три упругих модуля в ряду, или установлены вплотную друг к другу и соединены между собой боковыми гранями, образуя десять рядов по шесть упругих модулей в ряду.
1
2
3
n.
Упругие модули 2 выполнены с разными коэффициентами жесткости k, k, k……KПараметры упругого модуля 2 составляют 15×15×10 - 20×20×10 см. Параметр стороны основания прямоугольного параллелепипеда, выбранный из интервала 15-20 см, сопоставим с длиной стопы ребенка, определенной опытным путем. Каждый модуль 2 обтянут влагоустойчивым материалом.
Устройство работает следующим образом.
1
2
3
n
Расположение модулей 2 с разными коэффициентами жесткости k,k, k……Кна поверхности платформы 1 осуществляется случайным образом.
При переходе с одного упругого модуля на другой упругий модуль высота центра тяжести ребенка изменяется.
1
k1
k1
1
Например, ребенок находится на упругом модуле 2 с коэффициентом жесткости k. Упругий модуль 2 под действием веса ребенка Р деформируется. При этом центр тяжести ребенка опускается на высоту h относительно ненагруженных модулей, где h - величина упругой деформации модуля, пропорциональная коэффициенту жесткости k материала упругого модуля.
1
2
k1
1
k1
1
k1
При переходе с нагруженного модуля 2 с коэффициентом жесткости k на ненагруженный модуль 2 с коэффициентом жесткости k ребенок поднимает свой центр тяжести, во-первых, на высоту h до высоты ненагруженных модулей и, во-вторых, на высоту h подъема центра тяжести при ходьбе по неупругим модулям. Для подъема центра тяжести ребенка на высоту H=h+h мышцами ног ребенка вместе с другими крупными мышечными группами (руки и туловище) совершается механическая работа, равная P·H=P·(h+h).
2
k2
2
3
k2
2
k2
2
ki
После установки ребенка на модуль 2 с коэффициентом жесткости к его центр тяжести опускается на высоту h. При последующем переходе с нагруженного модуля 2 с коэффициентом жесткости к на ненагруженный модуль 2 с коэффициентом жесткости к ребенок поднимает свой центр тяжести на высоту h до высоты ненагруженных модулей и на высоту h подъема центра тяжести при ходьбе по неупругим модулям. Для подъема центра тяжести ребенка на высоту Н=(h+h) мышцами ног ребенка вместе с другими крупными мышечными группами (руки и туловище) совершается механическая работа, равная Р·Н=P·(h+h).
i
(i+1)
i
ki
Аналогично осуществляются и все последующие переходы ребенка с одного модуля на другой. Каждый переход ребенка с нагруженного модуля 2 с коэффициентом жесткости k на ненагруженный модуль 2 с коэффициентом жесткости k связан с совершением ребенком механической работы, равной P·H=P·(h+h).
i
i
i
i
Таким образом, при каждом i-ом переходе мышцы тела ребенка выполняют механическую работу P·H, величина которой пропорциональна коэффициенту упругости k модуля, на котором находился ребенок в начале i-oгo перехода. При этом высота подъема центра тяжести H и, соответственно, механическая работа Р·Н имеют свои определенные значения и изменяются по величине в процессе всего периода выполнения упражнения. Совершая изменяющуюся по величине работу, мышцы тела ребенка испытывают изменяющееся по величине физическое напряжение.
Для оценки качества развития силы мышц и координационных способностей ребенка с использованием детского спортивного коврика был проведен педагогический эксперимент в условиях дошкольного образовательного учреждения №75 г.Хабаровска.
В ходе эксперимента были организованы контрольная (14 чел) и экспериментальная (14 чел) группы детей в возрасте: 3-4 года, 4-5 лет и 5-6 лет (в каждой возрастной подгруппе было 7 девочек и 7 мальчиков). Все дети, задействованные в эксперименте, занимались физкультурой в детском саду 2 раза в неделю по методике проведения физкультурных занятий рекомендованной А.В.Кенеман, Д.В.Хухлаевой (1987 г.) с преимущественным развитием силовых способностей (40% от всех упражнений для развития физических качеств).
1
1
2
3
При этом дети в контрольной группе занималась физической культурой, с использованием детского спортивного коврика с упругими модулями, имеющими одинаковые коэффициенты жеткости k, а в экспериментальной группе - с использованием детского спортивного коврика с упругими модулями, имеющими разные коэффициенты жеткости k, k, k.
3
Для занятий в экспериментальной группе использовался детский спортивный коврик, платформа 1 которого выполнена из поролона повышенной жесткости марки EL 2240 с плотностью ρ=22 кг/м и с напряжением сжатия W=4,0 кПа.
M
M
2
На платформе 1 с параметрами 2,0×1,3 м установлены 15 упругих модулей, расположенные в трех рядах по пять. Каждый модуль имеет параметры 0,2×0,2×0,1 м, где площадь основания S=0,04 м и высота h=0,1 м. Модули имеют разные коэффициенты жесткости k.
Пять модулей выполнены из сверхмягкого поролона марки HS 2015 с плотностью ρ=20 кг/м3 и с напряжением сжатия W=1,5 кПа, пять модулей - из стандартного поролона марки ST 2025 с плотностью ρ=20 кг/м3 и с напряжением сжатия W=2,5 кПа и пять модулей - из стандартного поролона марки ST 2535 с плотностью ρ=25 кг/м3 и с напряжением сжатия W=3,5 кПа.
M
M
M
Коэффициент жесткости k каждого модуля 2 определяется по формуле k=W·S/Δ, где S - площадь основания модуля 2, Δ - допускаемая деформация сжатия упругого модуля, определяемая на основании опытных данных из соотношения 0,6 h.
1
2
3
Расчетный коэффициент жесткости k поролона марки HS 2015 равен 105 Н/м, коэффициент жесткости k поролона марки ST 2025 равен 175 Н/м, коэффициент жесткости k поролона марки ST 2535 равен 245 Н/м.
3
Для занятий в контрольной группе использовался детский спортивный коврик, платформа 1 которого выполнена из поролона повышенной жесткости марки EL 2240 с плотностью ρ=22 кг/м и с напряжением сжатия W=4,0 кПа.
2
На платформе 1 с параметрами 2,0×1,3 м установлены 15 упругих модулей, расположенные в трех рядах по пять. Каждый модуль имеет параметры 0,2×0,2×0,1 м, где площадь основания S=0,04 м и высота h=0,1 м. Модули выполнены из стандартного поролона марки ST 2025 с плотностью ρ=20 кг/м3 и с напряжением сжатия W=2,5 кПа и с коэффициентом жесткости k=175 Н/м.
На каждом занятии дети выполняли комплекс физических упражнений с использованием основных двигательных действий: ходьба, бег, прыжки.
Ребенку предлагалось передвигаться по упругим модулям коврика разными способами, при этом для обеспечения разности чередования физического напряжения мышц и создания необычной новой обстановки выполнения упражнений расположение упругих модулей менялось случайным образом каждые 4 учебных занятия.
Занятия проводились 2 раза в неделю во второй половине дня в течение одного учебного года.
До начала эксперимента группы были одинаковы по своему составу и уровню подготовленности. Вначале и после окончания учебного года проводилось тестирование детей контрольной и экспериментальной групп. Для тестирования были выбраны общепринятые тесты на развитие силовых способностей детей дошкольного возраста - прыжок в длину с места (см) и координационных способностей - челночный бег 3×10 м (с) [Г.П.Юрко, 1978 с соавт., 1978; В.И.Усаков, 1989]
Результаты контрольного тестирования представлены в таблицах 1, 2.
Таблица 1
Возраст детей
Контрольное тестирование - ПРЫЖОК В ДЛИНУ С МЕСТА
Усредненные показатели контрольной группы: длина прыжка (см)
Усредненные показатели эксприментальной группы: длина прыжка (см)
До эксперимента
После эксперимента
До эксперимента
После эксперимента
младший возраст(3-4 года)
68,5
71,1
66,4
76,5
средний возраст(4-5 лет)
74,1
75,2
74,4
79,3
старший возраст(5-6 лет)
94,55
97,1
95,0
114,7
Таблица 2
Возраст детей
Контрольное тестирование - ЧЕЛНОЧНЫЙ БЕГА 3x10 м
Усредненные показатели Контрольной группы: среднее время (сек)
Усредненные показатели эксприментальной группы: среднее время (сек)
До эксперимента
После эксперимента
До эксперимента
После эксперимента
младший возраст(3-4 года)
12,1
11,8
12,0
11,3
средний возраст(4-5 лет)
10,8
10,4
10,9
10,2
старший возраст(5-6 лет)
9,8
9,6
9,8
9,3
Анализ полученных результатов показывает, что показатели в прыжках в длину с места и в беге на координацию (3×10 м) и в экспериментальной группе достоверно улучшились, что свидетельствует о качественном развитии силы мышц тела ребенка и повышении степени развития его координационных способностей за более короткий срок.
Кроме того, необычные условия, созданные посредством использования заявляемого устройства при выполнении упражнений позволяют в полной мере реализовать свой двигательный потенциал, а также вызывает положительные эмоции от занятий физической культурой. Оно легко в применении, не требует руководства технических специалистов, может применяться как в детских садах, так и на обычных детских площадках, экономически выгодно.