Нормативные шкалы для оценки реализационной эффективности спортивной техники и основные биомеханизмы, лежащих в основе перемещающих действий

Методические рекомендации

НОРМАТИВНЫЕ ШКАЛЫ
ДЛЯ ОЦЕНКИ РЕАЛИЗАЦИОННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОРТИВНОЙ ТЕХНИКИ И ОСНОВНЫЕ БИОМЕХАНИЗМЫ, ЛЕЖАЩИХ В ОСНОВЕ ПЕРЕМЕЩАЮЩИХ ДЕЙСТВИЙ

Москва 2012

Авторы методических рекомендаций:

д-р педагогических наук, профессор ;

к-т педагогических наук, с. н.с. ;

м. н.с. .

При подготовке настоящих методических рекомендаций были использованы результаты научно-исследовательской работы по теме: «Методологические и прикладные аспекты изучения и оценки технического мастерства спортсменов высокого класса в скоростно-силовых видах спорта», выполненной в соответствии с Приказом Минспорттуризма России от 22 декабря 2011 г. № 1618 «Об утверждении Федеральному государственному бюджетному образовательному учреждению высшего профессионального образования «Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)», государственного задания на оказание государственных услуг (выполнение работ) на 2012 год и на плановый период 2013 и 2014 годов»

Методические рекомендации разработаны на основе анализа показателей технической и физической подготовленности спортсменов с применением логико-статистических и механо-математических методов. В настоящих методических рекомендациях рассмотрена оценка реализационной эффективности техники прыжковых упражнений.

Содержание

стр.

БИОМЕХАНИЗМЫ КАК ОСНОВА ПОСТРОЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ БИОМЕХАНИКИ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЙ.........................................	4
Реализационная эффективность техники прыжковых упражнений...................................................................................................	6
Реализация силовых возможностей мышц-разгибателей нижних конечностей в выполнении прыжка вверх с места................................................................... .	6
Реализационная эффективность предварительного подседания в прыжках вверх с места....................................................................................	10
Реализационная эффективность техники маха руками в прыжке вверх с места...................................................................................................................	14

Анализ методов исследования двигательных действий в спортивной биомеханике показал, что в большинстве своем они относятся к эмпирическому уровню развития этой области знаний.

Биомеханика развивалась в основном по пути сбора, анализа и систематизации экспериментального материала. В настоящее время для некоторых видов двигательных действий в результате многочисленных экспериментальных исследований созданы предпосылки для разработки теоретической биомеханики.

Отличительной особенностью теоретических методов исследования, использование которых открыло бы дорогу к построению на начальной стадии частных теорий отдельных видов двигательных действий, должно быть использование идеальных объектов (моделей) с последующим имитационным моделированием в условиях существования реальных объектов.

Нам представляется, что в качестве таких моделей могут быть использованы биомеханизмы, которые представляют собой следующее.

Биомеханизм – модель части или всего ОДА, обеспечивающая достижение цели двигательного действия за счет преобразования одного вида энергии в другой или передачи энергии между звеньями тела.

Исходя из этого можно определить следующие задачи теоретической биомеханики:

1) разработка логических и математических моделей (биомеханизмов) опорно-двигательного аппарата человека (ОДА);

2) исследование свойств моделей ОДА – биомеханизмов энергообеспечения движений человека;

3) разработка методов решения задач конструирования программ произвольного управления моделями ОДА – биомеханизмов энергообеспечения движений человека.

Биомеханизм как целостная система состоит из совокупности элементов, входящих в ее состав. Каждый элемент обладает определенными свойствами, которые могут по-разному проявляться в движениях человека.

Можно выделить следующие элементы:

1) мышца как:

- преобразователь химической энергии в механическую;

- упругий элемент, способный накапливать и отдавать энергию;

- вязкий элемент, способный демпфировать внешние нагрузки;

- передатчик энергии (мощности) от других источников энергии;

2) кость как:

- рычаг для передачи силы и энергии;

- маятник для преобразования энергии;

- стержень для опоры и противодействия внешним нагрузкам;

3) сустав как:

- шарнир, соединяющий кости в кинематические цепи;

- шарнир, ограничивающий подвижность костей относительно друг друга;

4) блоки управления мышцами как черные ящики, имеющие один вход и один выход. На входы поступает информация об интенсивности и начале выполнения упражнения, на выходы – информация об изменении относительной активности мышц во времени, другими словами, программа управления.

Программа управления активностью мышц формируется человеком (ученым) произвольно до начала движения. Сознание человека является блоком, в который стекается информация от анализаторных систем.

Мышцы, кости, суставы, блок управления – идеальные объекты теоретической биомеханики. Из этих конструктивных элементов человек создает более или менее сложные системы – биомеханизмы, с помощью которых достигается заранее поставленная цель движения.

Реализационная эффективность техники прыжковых упражнений

Оценку реализационной эффективности техники спортивных упражнений выполняли с использованием двух отличающихся друг от друга подходов. В первом подходе оценивалось использование тех или иных двигательных способностей в изучаемом спортивном упражнении. Речь шла о том, чтобы оценить реализацию силовых, скоростных или других способностей в соревновательном упражнении и на основе этого определить эффективность техники. Во втором подходе оценивали реализацию спортсменом того или иного элемента двигательного действия, от выполнения которого зависит результат всего действия в целом. Например, как спортсмен реализует скорость предварительного разгона снаряда и тела в разбеге в дальности полета снаряда в метании копья или толкании ядра.

Используя эти подходы, мы попытались оценить реализационную эффективность техники прыжка вверх с места, выдвинув предположение о том, что результат в прыжке зависит от использования предварительного подседания, движения маховых звеньев и силовых возможностей мышц нижних конечностей.

Естественно предположить, что предварительный подсед даст возможность спортсмену использовать энергию упругой деформации мышц нижних конечностей при их растягивании во время подседания, а активное движение маховых звеньев увеличит давление на опору за счет возникновения сил инерции со стороны ускоряемых звеньев тела. Кроме того, скорость ЦМ маховых звеньев и их положение в момент отрыва от опоры также влияют на скорость ОЦМ тела спортсмена согласно законам механики. И, наконец, высота прыжка зависит от силовых возможностей мышц нижних конечностей спортсмена.

Реализация силовых возможностей мышц-разгибателей нижних конечностей в выполнении прыжка вверх с места

Изучение взаимосвязи между результатами в прыжках вверх с места и показателями максимальной силы ног выявило статистически значимые положительные корреляции максимальной силы ног при угле в суставе 150о с результатами в прыжке из приседа, прыжках без маха и с махом руками: 0,51, 0,56 и 0,55, соответственно.

На рисунке 1 представлена корреляционная зависимость и уравнение регрессии между максимальной силой ног при угле 150о и высотой прыжка из приседа. На основе этих данных можно построить номограмму, по которой оценивается реализационная эффективность техники отталкивания в прыжке по степени использования силовых возможностей мышц-разгибателей нижних конечностей (таблица 1).

Рисунок 1 – Корреляционная зависимость и уравнение регрессии между максимальной силой ног при угле 150о и высотой прыжка из приседа

Таблица 1 – Качественная оценка реализационной эффективности техники отталкивания в прыжке по степени использования силовых возможностей мышц-разгибателей нижних конечностей при угле в коленном суставе – 150о

Х (Н)	«Очень плохая»	«Плохая	«Средняя»	«Хорошая»	«Отличная»
800	<0,101	0,101-0,165	0,165-0,228	0,228-0,291	>0,291
1000	<0,107	0,107-0,170	0,170-0,233	0,233-0,296	>0,296
1200	<0,112	0,112-0,175	0,175-0,238	0,238-0,301	>0,301
1400	<0,117	0,117-0,180	0,180-0,243	0,243-0,307	>0,307
1600	<0,122	0,122-0,185	0,185-0,249	0,249-0,312	>0,312
1800	<0,127	0,127-0,191	0,191-0,254	0,254-0,317	>0,317
2000	<0,133	0,133-0,196	0,196-0,259	0,259-0,322	>0,322
2200	<0,138	0,138-0,201	0,201-0,264	0,264-0,327	>0,327
2400	<0,143	0,143-0,206	0,206-0,269	0,269-0,333	>0,333
2600	<0,148	0,148-0,211	0,211-0,275	0,275-0,338	>0,338
2800	<0,153	0,153-0,217	0,217-0,280	0,280-0,343	>0,343
3000	<0,159	0,159-0,222	0,222-0,285	0,285-0,348	>0,348
3200	<0,164	0,164-0,227	0,227-0,290	0,290-0,353	>0,353
3400	<0,169	0,169-0,232	0,232-0,295	0,295-0,359	>0,359
3600	<0,174	0,174-0,237	0,237-0,301	0,301-0,364	>0,364
3800	<0,179	0,179-0,243	0,243-0,306	0,306-0,369	>0,369
3900	<0,182	0,182-0,245	0,245-0,308	0,308-0,372	>0,372
4000	<0,185	0,185-,248	0,248-0,311	0,311-0,374	>0,374
4200	<0,190	0,190-0,253	0,253-0,316	0,316-0,379	>0,379
4400	<0,195	0,195-0,258	0,258-0,321	0,321-0,385	>0,385
4600	<0,200	0,200-0,263	0,263-0,327	0,327-0,390	>0,390
4800	<0,205	0,205-0,269	0,269-0,332	0,332-0,395	>0,395
5000	<0,211	0,211-0,274	0,274-0,337	0,337-0,400	>0,400
5200	<0,216	0,216-0,279	0,279-0,342	0,342-0,405	>0,405
5400	<0,221	0,221-0,284	0,284-0,347	0,347-0,411	>0,411
5600	<0,226	0,226-0,289	0,289-0,353	0,353-0,416	>0,416
5800	<0,231	0,231-0,295	0,295-0,358	0,358-0,421	>0,421
6000	<0,237	0,237-0,300	0,300-0,363	0,363-0,426	>0,426

На рисунках 2 и 3 представлены корреляционные зависимости и уравнения регрессии между максимальной силой ног при угле 150о и высотой прыжков без маха и с махом руками. На основе этих данных можно аналогичным образом построить номограммы, по которым оценивается реализационная эффективность техники отталкивания в прыжке по степени использования силовых возможностей мышц-разгибателей нижних конечностей.

Рисунок 2 - Корреляционная зависимость и уравнение регрессии между максимальной силой ног при угле 150о и высотой прыжка без маха руками

Рисунок 3 – Корреляционная зависимость и уравнение регрессии между максимальной силой ног при угле 150о и высотой прыжка с махом руками

Реализационная эффективность предварительного подседания в

прыжкахвверх с места

Исследование взаимосвязи результатов в различных видах прыжков вверх с места выявило достаточно высокую корреляцию между ними.

Рассмотрим два упражнения: прыжок вверх с места из приседа и прыжок вверх с места без маха руками. Эти два упражнения отличаются таким техническим элементом, как подсед. Выполняя подсед, мышцы ног накапливают энергию упругой деформации, которая может быть использована при отталкивании от опоры. Кроме того, появляется возможность задействовать большее число двигательных единиц за счет увеличения времени, необходимого предактивации мышц. Таким образом, подсед должен обеспечить явную прибавку в результат прыжка вверх с места по сравнению с прыжком вверх из приседа. Чтобы узнать насколько в среднем должен улучшиться результат, необходимо построить уравнение регрессии. Тогда по результату в первом виде прыжка можно определить средний результат во втором виде прыжка. Сравнивая реально показанный спортсменом результат с расчетным, мы можем оценить технику подседа: является ли она достаточно эффективной.

Корреляционное поле результатов в прыжках с подседом и прыжках из приседа, а также линия регрессии представлены на рисунке 4.

Таким образом, уравнение регрессии имеет вид

Н2 = 0,0762 + 0,7921·Н1, (1)

где Н2 – результат в прыжке вверх с места из положения стоя, руки на поясе; Н1 – результат в прыжке вверх с места из приседа, руки на поясе.

Согласно этому уравнению, если спортсмен в первом задании прыгает с результатом 20 см, то во втором задании он должен прыгнуть с результатом 23,5 см. Разница между реальным и теоретическим результатом, называемая регрессионным остатком, служит количественной оценкой реализационной эффективности техники подседа. Кроме этого, можно дать и качественную оценку, если все реальные значения разбить на интервалы и соответствующе эти интервалы обозначить. Для более точной оценки, мерой для интервалов можно считать половину стандартного отклонения. Пример шкалы качественной оценки реализационной эффективности техники подседа представлен в таблице 2.

, м

Рисунок 4 – Корреляция между результатами в прыжках вверх с места из приседа и прыжках вверх с подседом из положения стоя

Таблица 2 – Качественная оценка реализационной эффективности техники подседа в прыжке вверх с места

Х (м)	«Очень плохая»	«Плохая	«Средняя»	«Хорошая»	«Отличная»
0,10	<0,07	0,07-0,13	0,13-0,18	0,18-0,24	>0,24
0,12	<0,08	0,08-0,14	0,14-0,20	0,20-0,26	>0,26
0,14	<0,10	0,10-0,16	0,16-0,22	0,22-0,27	>0,27
0,16	<0,12	0,12-0,17	0,17-0,23	0,23-0,29	>0,29
0,18	<0,13	0,13-0,19	0,19-0,25	0,25-0,31	>0,31
0,20	<0,15	0,15-0,21	0,21-0,26	0,26-0,32	>0,32
0,22	<0,16	0,16-0,22	0,22-0,28	0,28-0,34	>0,34
0,24	<0,18	0,18-0,24	0,24-0,30	0,30-0,35	>0,35
0,26	<0,20	0,20-0,25	0,25-0,31	0,31-0,37	>0,37
0,28	<0,21	0,21-0,27	0,27-0,33	0,33-0,38	>0,38
0,30	<0,23	0,23-0,28	0,28-0,34	0,34-0,40	>0,40
0,32	<0,24	0,24-0,30	0,30-0,36	0,36-0,42	>0,42
0,34	<0,26	0,26-0,32	0,32-0,37	0,37-0,43	>0,43
0,36	<0,27	0,27-0,33	0,33-0,39	0,39-0,45	>0,45
0,38	<0,29	0,29-0,35	0,35-0,41	0,41-0,46	>0,46
0,40	<0,31	0,31-0,36	0,36-0,42	0,42-0,48	>0,48
0,42	<0,32	0,32-0,38	0,38-0,44	0,44-0,50	>0,50
0,44	<0,34	0,34-0,40	0,40-0,45	0,45-0,51	>0,51
0,46	<0,35	0,35-0,41	0,41-0,47	0,47-0,53	>0,53
0,48	<0,37	0,37-0,43	0,43-0,49	0,49-0,54	>0,54
0,50	<0,39	0,39-0,44	0,44-0,50	0,50-0,56	>0,56
0,52	<0,40	0,40-0,46	0,46-0,52	0,52-0,57	>0,57
0,54	<0,42	0,42-0,48	0,48-0,53	0,53-0,59	>0,59
0,56	<0,43	0,43-0,49	0,490,55	0,55-0,61	>0,61
0,58	<0,45	0,45-0,51	0,51-0,56	0,56-0,62	>0,62
0,60	<0,46	0,46-0,52	0,52-0,58	0,58-0,64	>0,64

Реализационная эффективность техники маха руками в прыжке вверх с места

Применение маха руками при выполнении прыжка вверх с места позволяет улучшить результат, в среднем, на 7,3 см по сравнению с прыжком из приседа (рисунок 5).

Рисунок 5 – Корреляция между результатами в прыжках вверх с места без маха и с махом руками

Выполнение маха руками является относительно сложным двигательным актом и способствует увеличению высоты прыжка. Напротив, неумелое использование маха может привести к образованию отрицательных инерциальных сил и, как следствие, к ухудшению результата прыжка вверх.

То, насколько эффективно спортсмен использует мах руками в прыжке вверх с места, можно определить с помощью метода регрессионных остатков, и, таким образом, дать оценку реализационной эффективности техники маха руками.

По полученным данным построена номограмма, по которой можно оценить реализационную эффективность техники движений маховых звеньев в прыжке (таблица 3)

Таблица 3 – Качественная оценка реализационной эффективности техники движений маховых звеньев в прыжке вверх с места

Х (м)	«Очень плохая»	«Плохая	«Средняя»	«Хорошая»	«Отличная»
0,10	<0,02	0,02-0,09	0,09-0,17	0,17-0,25	>0,25
0,12	<0,04	0,04-0,12	0,12-0,19	0,19-0,27	>0,27
0,14	<0,06	0,06-0,14	0,14-0,21	0,21-0,29	>0,29
0,16	<0,08	0,08-0,16	0,16-0,24	0,24-0,31	>0,31
0,18	<0,10	0,10-0,18	0,18-0,26	0,26-0,33	>0,33
0,20	<0,13	0,13-0,20	0,20-0,28	0,28-0,36	>0,36
0,22	<0,15	0,15-0,23	0,23-0,30	0,30-0,38	>0,38
0,24	<0,17	0,17-0,25	0,25-0,32	0,32-0,40	>0,40
0,26	<0,19	0,19-0,27	0,27-0,35	0,35-0,42	>0,42
0,28	<0,22	0,22-0,29	0,29-0,37	0,37-0,45	>0,45
0,30	<0,24	0,24-0,31	0,31-0,39	0,39-0,47	>0,47
0,32	<0,26	0,26-0,34	0,34-0,41	0,41-0,49	>0,49
0,34	<0,28	0,28-0,36	0,36-0,44	0,44-0,51	>0,51
0,36	<0,30	0,30-0,38	0,38-0,46	0,46-0,53	>0,53
0,38	<0,33	0,33-0,40	0,40-0,48	0,48-0,56	>0,56
0,40	<0,35	0,35-0,43	0,43-0,50	0,50-0,58	>0,58
0,42	<0,37	0,37-0,45	0,45-0,52	0,52-0,60	>0,60
0,44	<0,39	0,39-0,47	0,47-0,55	0,55-0,62	>0,62
0,46	<0,42	0,42-0,49	0,49-0,57	0,57-0,64	>0,64
0,48	<0,44	0,44-0,51	0,51-0,59	0,59-0,67	>0,67
0,50	<0,46	0,46-0,54	0,54-0,61	0,61-0,69	>0,69
0,52	<0,48	0,48-0,56	0,56-0,63	0,63-0,71	>0,71
0,54	<0,50	0,50-0,58	0,58-0,66	0,66-0,73	>0,73
0,56	<0,53	0,53-0,60	0,60-0,68	0,68-0,76	>0,76
0,58	<0,55	0,55-0,62	0,62-0,70	0,70-0,78	>0,78
0,60	<0,57	0,57-0,65	0,65-0,72	0,72-0,80	>0,80