Планирование тренировки в атлетизме с использованием экспертных систем

ПЛАНИРОВАНИЕ ТРЕНИРОВКИ В АТЛЕТИЗМЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ

Л.А. ХАСИН, Д.Ю. ТАРАХОВСКИЙ, Научно-исследовательский институт информационных технологий Московской государственной академии физической культуры,

п. Малаховка

Аннотация

В настоящей статье представлена система планирования тренировочной нагрузки в атлетизме, которая была реализована в экспертной системе «Атлетизм». Экспертная система «Атлетизм» позволяет осуществлять планирование с учетом интегральной нагрузки, 15 локальных нагрузок и ряда других показателей. Система была апробирована в фитнес-клубе «Гагарин», г. Жуковский, ее использование дало положительный результат.

Ключевые слова: атлетизм, бодибилдинг, планирование тренировочной нагрузки, экспертные системы.

Abstract

The system of planning of training loading is presented in the present article in athleticism which was realized in expert Athleticism system. The expert Athleticism system allows to carry out planning taking into account integrated loading, 15 local loadings and some other indicators. The system was approved in fitness "Gagarin" club, Zhukovsky, its use yielded positive result.

Key words: athleticism, bodybuilding, planning training load, expert systems.

В настоящее время планирование тренировочной нагрузки в атлетизме осуществляется на основе общих методических рекомендаций. Плюсом такого подхода является использование опыта и знаний специалистов, а также то, что такие планы, как правило, уже были апробированы на других спортсменах. Однако проведенный нами анализ научно-методической литературы показал, что: а) классификация упражнений не соответствует заявленной направленности; б) в достаточной степени не разработаны нормы и меры тренировочной нагрузки, что существенно усложняет планирование. В результате мы не можем задать в количественном выражении нагрузку на отдельные группы мышц и на организм в целом.

Также следует отметить большую размерность пространства состояний, с которой приходится сталкиваться при решении задачи планирования, нечеткость, противоречивость и неполноту используемых знаний и данных, непредставимость результата в терминах целевой функции. Задачи, обладающие данными свойствами, относятся к классу неформализуемых, и для их решения мы используем экспертные системы [5].

Экспертные системы - достижение искусственного интеллекта. Они позволяют решать практические задачи, которые плохо поддаются формализации. Одним из основных компонентов экспертных систем является база знаний, для создания и использования которой применяется специальный инструментарий. Экспертные системы позволяют аккумулировать знания и опыт специалистов (экспертов), создавать институциональные базы знаний, которые строятся на основе знаний группы экспертов. В нашем случае экспертная система решает задачу планирования тренировочной нагрузки в атлетизме, используя заложенную в нее базу знаний и разработанные нами алгоритмы планирования.

При разработке подходов к созданию системы «Атлетизм» - базы знаний и данных и алгоритмов планирования - основополагающей являлась представленная в настоящей статье система планирования тренировочной нагрузки.

При создании системы планирования нами выделялись следующие этапы.

На первом этапе создавалось вербальное описание методики тренировки, определялись цели, задачи, вводилась система понятий и отношений между ними.

На втором этапе была проведена формализация задачи планирования, разработка алгоритмов ее решения и создание соответствующего программного обеспечения.

На третьем этапе проводились апробация и проверка эффективности предложенной системы.

Основные понятия, введенные и используемые нами при создании системы планирования тренировочной нагрузки: нормы и меры (интегральная и локальная нагрузка); принципы распределения тренировочной нагрузки в тренировочном цикле и отдельном тренировочном занятии; классификационные признаки, построенные в соответствии с 15 группами мышц и режимами мышечного сокращения; вариативность и травмоопасность тренировочной нагрузки, а также непротиворечивость и полнота системы планирования.

Важной характеристикой тренировочной нагрузки является мера общего воздействия тренировочных упражнений на организм. Тренировочные упражнения воздействуют не только на «целевые» мышечные группы, но и на мышцы-стабилизаторы, нервную систему, связочный аппарат, кардиореспираторную систему, расходуют энергетические субстраты и др. Для того чтобы оценивать и задавать это воздействие, мы ввели понятие интегральной нагрузки.

Мы считаем, что интегральная нагрузка зависит в основном от объема мышечной массы, вовлеченной в работу (в динамическом и статическом режиме), и координационной сложности упражнения.

Сравнивая объемы мышц, работающих в упражнениях в динамическом режиме, при их равенстве - объемы мышц, работающих в статическом режиме, при их равенстве - координационную сложность упражнения, все упражнения, используемые в атлетической трени-

Поскольку целью атлетизма является гармоничное развитие всех мышечных групп, а атлетические упражнения обычно делят по их основной направленности, важной характеристикой тренировочной нагрузки является мера воздействия отдельных упражнений на различные мышечные группы. Такую характеристику мы назвали «локальная нагрузка».

Для определения локальных нагрузок мы выделили 15 мышечных групп, тренировка которых наиболее важна для формирования атлетической фигуры: нижняя часть спины (мышца, выпрямляющая позвоночник), мышцы передней поверхности бедра, мышцы задней поверхности бедра, грудные мышцы, передняя часть дельтовидной мышцы, средняя часть дельтовидной мышцы, задняя часть дельтовидной мышцы, широчайшие мышцы спины, трицепс, бицепс, прямая живота, косые живота, мышцы предплечья, трапеции, голень.

0 баллов - данная мышечная группа не включена в работу при выполнении упражнения.

25 баллов - мышечная группа при выполнении упражнения включена в работу в статическом режиме при малом напряжении.

ровке, были расставлены в порядке возрастания, и им были присвоены баллы от 1 до 60, где 60 баллов - самое тяжелое упражнение.

Интегральная нагрузка тренировки равна сумме интегральных нагрузок упражнений, входящих в ее состав, умноженных на количество подходов в каждом упражнении. Интегральная нагрузка тренировочного периода равна сумме интегральных нагрузок тренировок этого периода (табл. 1).

Таблица 1

50 баллов - мышечная группа при выполнении упражнения включена в работу в статическом режиме при большом напряжении или в динамическом режиме с неполной амплитудой и с немаксимальным напряжением.

75 баллов - мышечная группа при выполнении упражнения включена в работу в динамическом режиме с неполной амплитудой и с максимальным напряжением или в динамическом режиме с полной амплитудой и с немаксимальным напряжением.

100 баллов - мышечная группа при выполнении упражнения включена в работу в динамическом режиме с полной амплитудой и при максимальном напряжении.

Локальные нагрузки тренировки складываются из локальных нагрузок входящих в ее состав упражнений.

Невозможно подобрать упражнения в тренировке так, чтобы суммарные локальные нагрузки во всех группах мышц были абсолютно равны, поэтому в качестве требования к тренировочному плану выступает диапазон суммарных локальных нагрузок. За оптимальный диапазон суммарных локальных нагрузок тренировки принимается 100-150 баллов. Накладывая ограничения

Значения интегральной нагрузки для некоторых упражнений

Наименование Интегральная нагрузка

Гиперэкстензия 25

Тяга штанги становая 60

Жим ногами в тренажере 33

Разгиб бедра в тренажере 24

Тяга становая с гантелью 58

Жим штаги лежа на горизонтальной скамье средним хватом 34

Разведение гантелей лежа на горизонтальной скамье 27

«Бабочка» 4

Жим гантелей лежа на горизонтальной скамье 36

Жим лежа на горизонтальной скамье в Смит-тренажере 30

Сведение рук в «кросовере» стоя 52

Сведение рук в «кросовере» лежа на горизонтальной скамье 28

Жим штанги стоя 55

Жим в Смит-тренажере сидя из-за головы 30

Тяга штанги к животу в наклоне 56

Тяга верхнего блока 31

на количество упражнений в одном тренировочном занятии, нормы интегральной и локальной нагрузки для каждой тренировки, число используемых в одном занятии упражнений, а также поставив необходимое условие включения 100- или 75-балльного упражнения

для каждой мышечной группы, мы минимизируем риск перетренировки или получения травм. Так, например, в одном тренировочном занятии не могут использоваться одновременно 100- и 75-балльное упражнения, направленные на развитие одной группы (табл. 2).

Таблица 2

Распределение локальных нагрузок в основных атлетических упражнениях

№ п/п \ч Группы мышц Наименование упражнения N. Продольные мышцы спины Передняя поверхность бедра Грудные мышцы Передняя часть дельтовидной Широчайшие мышцы спины Трехглавая мышца плеча Прямая мышца живота Двуглавая мышца плеча Косые мышцы живота Задняя поверхность бедра Мышцы предплечья Трапециевидные мышцы Мышцы голени Средняя часть дельтовидной Задняя часть дельтовидной

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

1. Гиперэкстензия 100 0 0 0 0 0 0 0 0 100 0 0 0 0 0

2. Тяга становая 100 100 0 0 0 0 0 0 0 100 75 25 25 0 0

3. Приседания со штангой на плечах 50 100 0 0 0 0 0 0 0 100 0 0 25 0 0

4. Жим ногами 0 100 0 0 0 0 0 0 0 50 0 0 25 0 0

5. Жим лежа средним хватом 0 0 100 50 0 50 0 0 0 0 0 0 0 0 0

6. Разводка лежа 0 0 100 75 0 0 0 25 0 0 0 0 0 0 0

7. «Бабочка» 0 0 100 0 25 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

8. Жим штанги стоя 50 0 0 100 0 75 0 0 0 0 0 0 25 75 0

Одной из задач, решаемых нами при создании системы планирования тренировочной нагрузки, является уменьшение риска получения травм занимающимся. Основным используемым нами критерием травмоопас-ности является величина сил сжатия элементов позвоночника, возникающих при выполнении того или иного упражнения [3], [4].

Травмоопасность тренировочной нагрузки зависит от величины напряжения, возникающего в элементах позвоночника и мышцах при выполнении тренировочных упражнений, состава и количества упражнений, используемых в тренировке, и времени их выполнения.

Кроме сил, воздействующих на элементы ОДА, на уровень травмоопасности влияет координационная сложность упражнения. При выполнении сложного упражнения повышается вероятность ошибки в технике, что может привести к травме.

Экспертно оценив величины используемых отягощений, рассчитав напряжения в элементах ОДА и координационную сложность, мы проранжировали тренировочные упражнения по параметру травмоопас-ности

Таблица 3

Ранги упражнений по параметру травмоопасности

Наименование упражнения Ранг

Тяга становая 1

Приседания со штангой на плечах 1

Приседания со штангой на груди 2

Тяга с гантелью 2

Приседания в Смит-тренажере 3

Наклоны со штангой на плечах 4

Тяга на прямых ногах 4

Тяга в наклоне 5

Окончание табл. 3

Наименование упражнения Ранг

Тяга нижнего блока 5

Подъем гантелей вперед 6

Подъем штанги вперед 6

Гиперэкстензия 7

Гиперэкстензия (обратная) 7

Жим штанги стоя 8

Подъем гантелей на бицепс стоя 9

Подъем гантелей сидя 9

Подъем штанги на бицепс стоя 9

Подъем гантелей стоя попеременно с поворотом 10

Важной характеристикой нагрузки в атлетизме, увеличение которой создает предпосылки для гармоничного развития занимающегося, а также способствует уменьшению риска перетренировки и получения травм, является вариативность тренировочной нагрузки. Известный специалист в тяжелой атлетике и атлетизме А.Н. Воробьев считал вариативность необходимой, поскольку ее отсутствие приводит к привыканию к нагрузке и снижению тренировочного эффекта [1].

Вариативность тренировочной нагрузки понимается нами как разнообразие используемых средств тренировки (упражнений). Вариативность пропорциональна отношению количества используемых в тренировочном плане упражнений к общему числу упражнений, включенных в базу нашей экспертной системы, а также зависит от того, сколько раз каждое упражнение встречалось в тренировочном плане. Нами введена следующая мера вариативности тренировочной нагрузки:

К =А хи1хи2хиз...ип,

где N - максимально возможное количество используемых при планировании упражнений (количество заложенных в базу упражнений);

п - количество упражнений, используемых в конкретном случае;

ип - количество использований п-го упражнения. Планирование осуществляется следующим образом. На первом этапе выбираются тренировочные планы, отвечающие заранее заданным интегральной и локальным нагрузкам. Из этих планов выбираются те, которые имеют максимальное значение по вариативности. Если таких планов оказывается несколько, из них выбираются планы с минимальным значением травмоопасности.

Нормы тренировочной нагрузки подбираются на основании результатов анкетирования. Анкета № 1 для новичков, в первый раз проходящих анкетирование, определяет текущее состояние занимающегося, возраст, весо-ростовой индекс, уровень физической активности на данный момент, стаж занятий атлетизмом.

По завершении планируемого периода занимающийся заполняет анкету № 2. Главное отличие второй анкеты

от первой заключается в том, что она оценивает не только текущее состояние спортсмена, но и его реакцию на нагрузку: степень выполнения тренировочной нагрузки (справился, не справился), степень напряжения при выполнении тренировочной нагрузки (низкая, средняя, высокая), результаты (прибавление показателей, уменьшение показателей, показатели не изменились) в упражнениях (жим ногами, жим лежа, тяга верхнего блока).

Планирование осуществляется на 2-недельный микроцикл. Показатели локальной нагрузки, количество тренировочных занятий в микроцикле (от 4 до 6), количество рабочих подходов в упражнении зависят от результатов анкетирования.

Разработанная нами система планирования была апробирована в ходе педагогического эксперимента, который проходил в фитнес-клубе «Гагарин», г. Жуковский. Продолжительность эксперимента составляла з месяца. В эксперименте участвовали 24 чел. со стажем занятий меньше 1 месяца. Участники эксперимента были разделены на две группы: экспериментальную (12 чел.) и контрольную (12 чел.). Контрольная группа занималась по традиционной методике. Экспериментальная группа тренировалась по предложенной нами системе. Эффективность методики оценивалась в основном по результатам в контрольных упражнениях (жим ногами в тренажере, жим штанги лежа на горизонтальной скамье, тяга верхнего блока перед собой). Статистический анализ показал, что достоверные различия результатов в контрольных упражнениях между результатами на начало и конец эксперимента наблюдаются как в экспериментальной (р < 0,001), так и в контрольной группах (р < 0,01). Прирост результатов в экспериментальной группе был больше, чем в контрольной (р < 0,001). Результаты проведенного педагогического эксперимента позволяют сделать вывод, что программы тренировок, используемые в тренировочном процессе экспериментальной группы, обладают большим тренировочным эффектом по сравнению с программами, которые использовались при подготовке спортсменов контрольной группы [2].

С*)

Литература

1. Воробьев А.Н. Тяжелоатлетический спорт. Очерки по физиологии и спортивной тренировке. - 2-е изд. / А.Н. Воробьев. - М.: Физкультура и спорт, 1977. - 255 с.

2. Тараховский Д.Ю. Апробация системы планирования тренировочной нагрузки в атлетизме для начинающих / Д.Ю. Тараховский // Физическая культура: воспитание, образование, тренировка. - 2014. - № 1.

3. Хасин Л.А. Планирование тренировки в атлетизме с учетом критериев травмоопасности, интегральной и локальной нагрузки / Л.А. Хасин, С.С. Щелков // На рубеже XXI века: научный альманах. - Малаховка, 2003. - С. 35-47.

4. Хасин Л.А. Расчет травмоопасности упражнений, используемых в атлетической тренировке / Хасин Леонид Александрович, Тараховский Денис Юрьевич // Материалы XXVIII научно-методической конференции профессорско-преподавательского и научного состава МГАФК. Вып. V / Московская государственная академия физической культуры. - Малаховка, 2007. -С. 105-114.

5. Хасин Л.А. Планирование атлетической тренировки для начинающих спортсменов / Л.А. Хасин, Д.Ю. Тара-ховский // Теория и практика физической культуры. -2009. - № 5. - С. 69-71.

References

1. Vorobjov A.N. Weightlifting sport. Essays on physiology and sports training. - Ed. 2 / A.N. Vorobjov. - M.: Fizkultura i sport, 1977. - 255 p.

2. Tarakhovski D.Yu. Approbation of system for planning of training loading in athleticism for beginners / D.Yu. Tarakhovski // Fizicheskaja kultura: vospitanije, obrazovanije, trenirovka. - 2014. - № 1.

3. Hasin L.A. Training planning in athleticism taking into account criteria of a trauma possibility, integrated and local loading / L.A. Hasin, S.S. Shchelkov // Na rubezhe XXI veka: nauchnyi almanah. - Malahovka, 2003. - P. 35-47.

4. Hasin L.A. Calculation of a travma possibility for the exercises used in athletic training / L.A. Hasin, D.Yu. Ta-rakhovski // Materialy XXVIII nauchno-metodicheskoj konferentsii professorsko-prepodavatel'skogo i nauchnogo sostava MGAFK. Vyp. V / Moskovskaja gosudarstven-naja akademija fizicheskoj kultury. - Malahovka, 2007. -P. 105-114.

5. Hasin L.A. Planning of athletic training for beginning athletes / L.A. Hasin, D.Yu. Tarakhovski // Theorija i praktika fyzicheskoj kultury. - 2009. - № 5. - P. 69-71.