Интегративный подход к изучению и оценке технического мастерства спортсменов

Актуальность темы

исследования и степень ее разработанности. Одним из самых распространенных направлений исследования в спортивной биомеханике является изучение техники физических упражнений, поиск рациональных вариантов и оценка эффективности их выполнения. Однако, как это ни парадоксально, понятие «спортивная техника» остается не вполне определенным, так же как и способы количественной оценки уровня технического мастерства спортсменов. Трудность решения этой проблемы связана с тем, что какие бы биомеханические показатели не использовали в качестве критериев технического мастерства спортсменов, их величина в той или иной мере зависит от двигательных способностей спортсменов, психологических и других факторов [54, 66].

В спортивной биомеханике изучение техники физических упражнений в большинстве случаев осуществляется методом биомеханического анализа кинематических, динамических и энергетических характеристик движения с использованием различных методик исследования (оптико-электронных, механо-электрических, электрофизиологических и др.) [20]. Однако существуют и другие методы исследования двигательных действий человека, такие как логико-статистические, механико-математические и системные [66]. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и ограничения, знание которых необходимо не только для успешного решения исследовательских задач, но и для поиска новых подходов к решению этой проблемы. Разработка и экспериментальная проверка эффективности использования интегративных подходов к изучению техники спортивных двигательных действий является одной из актуальных методологических задач спортивной биомеханики.

Среди многочисленных физических упражнений, используемых в тренировочном процессе и при тестировании двигательной подготовленности спортсменов, наиболее широко применяемым и наиболее изученным является прыжок вверх с места. Поэтому разновидности этого упражнения целесообразно использовать в качестве модели для отработки и совершенствования методов оценки технической и физической подготовленности спортсменов в разных видах спорта.

Данная работа направлена на разработку и экспериментальную проверку интегративного подхода к изучению техники физических упражнений и оценке уровня технического мастерства спортсменов на основе логико-статистических методов, метода биомеханического обоснования техники двигательных действий и метода механико-математического моделирования на примере прыжка вверх с места.

Теоретико-методологическими основаниями нашего исследования являлись теория многоуровневого строения системы управления двигательными действиями человека H.A. Бернштейна, теория функциональных систем П. К. Анохина, психологическая теория деятельности СЛ. Рубинштейна и А. Н. Леонтьева, концепция биомеханического строения двигательных действий человека Д. Д. Донского и Ан.А. Шалманова.

Объектом исследования явилась техническая подготовленность спортсменов и методы ее исследования.

Предмет исследования заключался в разработке концептуальных положений интегративного подхода к изучению спортивной техники и экспериментальной проверке эффективности его использования.

Гипотеза исследования. Предполагается, что совместное использование метода биомеханического обоснования строения двигательных действий, логико-статистических и механико-математических методов исследования, позволит глубже изучить биомеханическое строение двигательных действий и оценить эффективность их выполнения.

Цель исследования. Разработать и экспериментально проверить эффективность применения интегративного подхода к изучению и оценке техники выполнения двигательных действий на примере прыжковых упражнений.

Исходя из цели исследования, были поставлены следующие основные задачи:

1. Изучить кинематическую и динамическую структуру прыжковых упражнений.

2. Оценить реализационную эффективность техники прыжковых упражнений по степени использования силы мышц нижних конечностей, маховых движений руками и предварительного подседания.

3. Определить рациональность биомеханизма разгибания ног и выпрямления туловища и биомеханизма движения маховых звеньев тела в прыжке вверх с места.

4. Проверить эффективность использования интегративного подхода к изучению строения спортивных двигательных действий и оценке эффективности их выполнения.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы следующие методы исследования:

1. Анализ научно-методической литературы.

2. Лабораторный эксперимент.

3. Методы математической статистики.

Новизна исследования заключается в разработке интегративного подхода к изучению и оценке техники прыжковых упражнений на основе логико-статистических, механико-математических и системных методов исследования.

Впервые получены уравнения регрессии, позволяющие оценивать реализационную эффективность техники прыжков по степени использования силовых возможностей мышц нижних конечностей, биомеханических свойств мышц и маховых движений руками.

Разработаны нормативы для оценки реализационной эффективности техники прыжка вверх с места по степени использования силы мышц нижних конечностей и маховых движений руками.

Предложен новый коэффициент, косвенно определяющий степень использования энергии упругой деформации мышц, основанный на измерении относительной величины электрической активности мышц нижних конечностей.

Получены экспериментальные данные, объясняющие причины эффективной и неэффективной реализации биомеханизма разгибания ног и выпрямления туловища и биомеханизма маховых движений руками при отталкивании от опоры в прыжковых упражнениях.

Теоретическая значимость исследования заключается в дальнейшей разработке методов изучения и оценки технической подготовленности спортсменов. Полученные результаты позволяют глубже изучить содержание понятия «техническое мастерство» спортсмена и вскрыть недостатки и ограничения в использовании существующих в спортивной биомеханике методов исследования техники физических упражнений. Доказана эффективность интегративного подхода к изучению спортивной техники на основе объединения логико-статистических, механико-математических и системных методов исследования.

Данные о взаимосвязях кинематических и динамических показателей техники отталкивания от опоры в прыжковых упражнениях показали наличие более сложных взаимоотношений между ними, чем это следует из просто механических соотношений. Показано, что более перспективным является изучение техники физических упражнений на основе введения понятия о биомеханизмах, лежащих в основе строения спортивных двигательных действий.

Практическая значимость. Известно, что прыжковые упражнения часто используются в качестве тестов для оценки физической подготовленности спортсменов в разных видах спорта. Однако их выполнение в разных двигательных заданиях в сочетании с измерением силовых способностей спортсменов позволяет оценивать уровень их технической подготовленности в этих упражнениях. В работе получены уравнения регрессии, позволяющие оценить реализационную эффективность техники подседа и маха руками в прыжках вверх с места, а также степень использования силовых возможностей мышц нижних конечностей. Разработаны нормативы для оценки реализационной эффективности техники, которые могут быть использованы в учебно-тренировочном процессе.

Положения, выносимые на защиту:

1. Относительно невысокие корреляции между кинематическими и динамическими показателями отталкивания от опоры и результатом в прыжковых упражнениях, а также средние корреляционные связи высоты прыжка с силовыми возможностями мышц нижних конечностей говорят о более сложной внутренней структуре прыжковых упражнений и отсутствии единичного фактора, определяющего результат в этих заданиях.

2. Прыжковые упражнения, выполняемые в разных двигательных заданиях, могут быть использованы не только для оценки физической подготовленности спортсменов, но и для оценки реализационной эффективности техники их выполнения.

3. Использование интегративного подхода в применении различных методов исследования биомеханической структуры и строения спортивных двигательных действий позволяет глубже раскрыть рациональные способы реализации биомеханизмов, лежащих в основе их выполнения.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных данных подтверждается использованием современных аппаратно-программных комплексов регистрации движений человека, достаточным объемом испытуемых и корректным применением статистических и математических методов обработки результатов измерений.

Апробация результатов исследования проводилась на научных конференциях различного уровня: университетских конференциях молодых ученых и профессорско-преподавательского состава, всероссийских и международных.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Диссертационная работа содержит 143 страницы.

ВЫВОДЫ.

1. Установлено, что использование предварительного подседания увеличивает высоту прыжка на 2,2 см (8,6%), а использование движения маховых звеньев тела увеличивает' результат на 7,3 см (28,4%), что согласуется с результатами других исследователей. Кроме того, использование предварительного подседания и маха руками статистически значимо уменьшает время отталкивания от опоры по сравнению с прыжком из приседа, делая отталкивание более мощным (0,285 с в прыжке без маха руками, 0,307 с в прыжке с махом руками и 0,333 с в прыжке из приседа, р<0,05).

2. Анализ корреляционных зависимостей между временными и силовыми показателями отталкивания от опоры и их взаимосвязи с высотой прыжка показал, что: для прыжков с махом и без маха руками выявлены статистически значимые положительные связи между фазами разгона, торможения, подседания, отталкивания и времени опоры. Так, например, в прыжке с махом руками коэффициенты корреляции между перечисленными фазами колебались от 0,47 до 0,93. Исключение составляет корреляция между фазами разгона и торможения во время подседания, величина которой статистически не значима (0,02, при р>0,05). Аналогичные закономерности наблюдались во взаимосвязях между силовыми показателями;

— выявлена слабая положительная статистически значимая связь длительности фазы торможения с результатом прыжка без маха руками и с махом руками (0,3 1 и 0,34, соответственно (р<0,05)). Максимумы силы реакции опоры в фазе отталкивания в прыжке с махом руками коррелировали с результатами в прыжках: 0,27 и 0,43, соответственно, в прыжке без маха руками, и 0,28 и 0,42 — в прыжке с махом руками.

3. Показатели максимальной силы мышц — разгибателей ног при разных углах в коленном суставе в статических условиях статистически значимо связаны с результатами в прыжках. Коэффициенты корреляции составили от 0,26 до 0,56 для абсолютных значений и от 0,26 до 0,50 для относительных значений силы. Наибольшая корреляция с результатами в трёх видах прыжков обнаружена у показателя максимальной силы ног при угле коленного сустава 1 50°.

Наибольшая корреляционная связь между максимальными значениями сил при разных углах в коленном суставе выявлена между углами 100° и 125° (0,80 и 0,78, соответственно для абсолютных и относительных значений силы). Между малыми углами и углом 150° эти связи статистически значимо меньше. Так, для углов 100° и 150° коэффициенты корреляции для абсолютных и относительных значений силы соответственно равны 0,43 и 0,43.

4. Получены уравнения регрессии, позволяющие оценить реализационную эффективность техники прыжков вверх с места по степени использования силовых возможностей мышц — разгибателей ног в статических условиях при угле в коленном суставе равном 150°. На основе этих уравнений построены номограммы оценки реализационной эффективности техники прыжков.

5. Получены уравнения регрессии, позволяющие оценить реализационную эффективность техники подседа и движения маховых звеньев тела в прыжках вверх с места. На основе этих уравнений построены номограммы оценки реализационной эффективности этих элементов техники прыжка.

6. Критериями рациональности техники подседания при реализации биомеханизма разгибания ног являются:

— Значения показателя D (доля RMS, приходящаяся на 1% улучшения результата в прыжке) для мышц нижних конечностей. Для ягодичной и двуглавой мышцы бедра D должен быть меньше или равен 1, что означает факт рекуперации энергии упругой деформации. Для прямой мышцы бедра, передней болыпеберцовой и камбаловидной мышцы, в силу возможного роста их активности и увеличения мощности отталкивания, показатель D принимает значения больше нуля.

— Максимальная и средняя угловая скорость разгибания ТБС и КС. В прыжках с подседанием максимальная угловая скорость разгибания в обоих суставах должна быть значительно выше, чем в прыжках из приседа. Средняя угловая скорость при отталкивании должна принимать высокие значения в обоих заданиях. Для коленного сустава средняя угловая скорость должна быть выше при использовании подседания. Для тазобедренного сустава использование подседаиия может незначительно уменьшить среднюю скорость разгибания ТБС в связи с инерцией туловища.

7. Рациональность биомеханизма движений маховых звеньев в прыжке вверх с места определяется следующими показателями:

— максимум ускорения центра масс туловища (вклад в импульс отталкивания до 80%);

— максимумы ускорений частных центров масс звеньев руки (суммарный вклад в импульс отталкивания до 45%);

— возникновение максимумов ускорений звеньев рук во времени с возможностью компенсировать спад силы реакции опоры позволяет увеличить импульс отталкивания (графически — изменение формы и увеличение площади импульса).

8. На примере прыжка вверх с места доказана эффективность использования интегративного подхода к изучению строения спортивных двигательных действий на основе логико-статистических, механико-математических и системных методов исследования. Интегративный подход в применении различных методов исследования биомеханической структуры и строения спортивных двигательных действий позволяет глубже раскрыть рациональные способы реализации биомеханизмов, лежащих в основе их выполнения.

9. Полученные данные позволяют предполагать, что при выполнении прыжка вверх с места реализуется не два, а три биомеханизма: биомеханизм разгибания ног (в состав кинематической цепи входят: таз, бёдра, голени и стопы), биомеханизм выпрямления туловища и головы и биомеханизм махового движения руками. Такое разделение биомеханизмов связано с их независимым вкладом в результат прыжка. С другой стороны, маховые движения руками способствуют более эффективному движению туловища и, вместе с тем, лучшей реализацией биомеханизма разгибания ног.

Заключение

.

Прыжок вверх с места, используемый в спортивной практике и в научно-исследовательской деятельности, имеетмножество разновидностей выполнения в зависимости от двигательного задания. Все варианты этих прыжков объединены общей целью — достижение максимальной высоты ОЦМ тела. Различные способы достижения цели двигательного действия приводят к различному результату, что послужило поводом для изучения техники этого двигательного действия.

Изучение взаимосвязей между кинематическими и динамическими показателями техники отталкивания от опоры в прыжковых упражнениях, и особенно их корреляции с результатом прыжка, показало наличие более сложных взаимоотношений между ними, чем это кажется на первый взгляд. Слабые и средние величины коэффициентов корреляции большинства изученных показателей с высотой прыжка, несмотря на довольно высокие взаимосвязи между самими показателями, не позволяют выявить ведущие элементы, обеспечивающие успех в этом упражнении. Лишь максимум положительной мощности отталкивания от опоры высоко коррелирует с результатом прыжков. Однако это говори т лишь о том, ч то данное упражнение имеет скоростно-силовой характер, тогда как важнее понять, как добиться максимальной мощности. Ответ" на этот вопрос следует искать в анализе взаимодействия звеньев тела между собой и в показателях силовой подготовленности спортсменов.

Используя метод биомеханического обоснования строения двигательных действий, удалось выделить два основных биомеханизма, которые лежат" в основе прыжка вверх с места с махом руками. Они могут действовать независимо друг от друга, но при этом их функционирование направлено на достижение общей пели действия. Это биомеханизм разгибания ног и выпрямления туловища и биомеханизм движения маховых звеньев. Для изучения способов реализации этих биомеханизмов были выбраны следующие прыжковые задания: прыжок из приседа, прыжок без маха и с махом руками. В каждом из этих двигательных заданий вклад биомеханизмов в результат прыжка различен.

Для изучения рациональности этих биомеханизмов были использованы методики, позволяющие измерять кинематические, динамические, электрофизиологические характеристики движений и активность мышц: трёхмерная телевизионная съёмка, динамометрические платформы, гониометрия и электромиография. Получены критерии, позволяющие оценить эффективность реализации того или иного биомеханизма.

Полученные данные свидетельствуют о сложной организации биомеханизмов и влиянии их друг на друга, а также позволяют предполагать, что при выполнении прыжка вверх с места реализуется не два, а три биомеханизма: биомеханизм разгибания ног, биомеханизм выпрямления туловища и головы и биомеханизм махового движения руками. Такое разделение биомеханизмов связано с их независимым вкладом в результат прыжка.

Для анализа и оценки техники двигательного действия могут быть использованы различные подходы и методы, но ни один из них не может дать наиболее полной и чёткой картины изучаемого предмета. К примеру, метод биомеханического обоснования строения двигательного действия позволяет разобраться в сущности двигательного действия, выделить биомеханизмы, за счет реализации которых возможно улучшение результата двигательного действия, но, при этом, не позволяет оценить эффективность этих биомеханизмов при использовании их, например, спортсменами разной квалификации. Применение логико-статистических методов позволяет сравнить испытуемых между собой, найти межиндивидуальные и межгрупповые отличия, а также получить оценку эффективности использования того или иного элемента техники двигательного действия (или биомеханизма), но, при этом, не отвечает на вопрос, за счёт чего техника одного спортсмена эффективнее техники другого спортсмена. Поэтому, только комплексное использование различных методов позволит с разных сторон подойти к изучению техники спортивных двигательных действий. В этом и заключается суть интегративного подхода, благодаря которому можно не только выделить биомеханизмы в строении двигательных действий, но и определить критерии их рациональности, а также оценить эффективность их реализации в двигательном действии.

Таким образом, на примере прыжка вверх с места доказана эффективност ь использования интегративного подхода к изучению строения спортивных двигательных действий на основе логико-статистических, механико-математических и системных методов исследования. Интегративный подход в применении различных методов исследования биомеханической структуры и строения спортивных двигательных действий позволяет глубже раскрыть рациональные способы реализации биомеханизмов, лежащих в основе их выполнения.