ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования обусловлена постоянным прогрессом спортивных результатов, тесно связанным с совершенствованием методики тренировки и развитием знаний о физических резервных возможностях человека. Применение увеличивающихся объемов и интенсивности тренировочных воздействий для совершенствования технической и физической подготовки в настоящее время исчерпало себя.
В последнее время действенным фактором совершенствования учебно-тренировочного процесса признается его интеллектуализация (Курысь В.Н., 1991). Знание становится движущей силой не только в изучении резервных возможностей человека, но и их реализации в практической деятельности. Знания становятся тем мощным средством, которое обеспечивает более тесную связь между теорией и практикой. В этом случае двигательные действия спортсмена становятся более осмысленными, а тренерские указания - более целенаправленными. Кроме того, "интеллектуальный" подход к учебно-тренировочному процессу не имеет ограничений в своем развитии. Без достаточно полного анализа биомеханической структуры двигательных действий спортсмена немыслимо обеспечить дальнейший прогресс его технической и физической подготовки. Следовательно, приращение знаний в области интеллектуальных и двигательных резервов человека является актуальным направлением разработки проблем теории и методики физического воспитания и спортивной тренировки.
Традиционно двигательная асимметрия человека связывалась с латеральными предпочтениями и доминантностью одного из парных органов (Ватченко B.C., 1958; Croviez H.F. et al., 1962; Todor J., 1978; Cason G., 1989; Лебедев В.М.. 1992; Чермит К.Д., 1988,1993). Кроме того, исследование двигательных предпочтений ограничивалось, как правило, мануальной моторикой, и в нем не учитывалась роль периферических механизмов, обусловливающих двигательную асимметрию (Tanaka M. et al, 1984).
Д.Д. Донской (1966, 1971) адаптировал системно-структурный подход,
разработанный для исследования сложных систем, к решению задач спортивной биомеханики, а затем обосновал теорию структурности спортивных двигательных действий. Несмотря на имеющееся значительное количество работ в этой области (Чхаидзе Л.В., 1970; Верхошанский Ю.В., 1970; Ратов И.П., 1972; Баль-севич В.К., 1972; Назаров В.Т., 1974; Коренберг В.Б., 1979; Зинковский А.В., 1982; Козлов И.М., 1984; Гавердовский Ю.К., 1986; Сучилин Н.Г., 1990; Иванова Г П., 1991; Самсонова А.В., 1997, и др.), возможности системного анализа двигательных действий человека далеко не исчерпаны.
В плане системно-структурного подхода значительный интерес представляют исследования асимметрии двигательных действий, проведенные В.М. Лебедевым (1987,1992), Л.Е. Любомирским (1979), Annett et al., (1979), К.Д. Черми-том (1988, 1992, 1993). Особое место в этом ряду занимают исследования К.Д. Чермита, который применил дедуктивный метод реализации общеприродного принципа "симметрия-асимметрия" для исследования биомеханической структуры спортивных движений.
Однако в данном направлении имеются еще новые, практически не исследованные ранее аспекты изучения функциональной асимметрии двигательных действий спортсмена в трехмерном пространстве.
Новыми в развитии этого направления могут явиться факты и теоретические положения по пространственной организации спортивных движений. При этом оценка движений не должна ограничиваться сравнением признаков билатеральных различий правой и левой сторон тела, а распространяться на сопоставление верхней и нижней, передней и задней частей тела. Сама очевидность различия соответствующих признаков в зависимости от того, в какой плоскости происходит их сопоставление (сагиттальной, фронтальной, трансверсальной), свидетельствует об отклонениях этих признаков то в одну, то в другую сторону, т. е. о правомерности использования дихотомии "симметрия-асимметрия" для изучения двигательной активности в трехмерном пространстве.
Важность такого подхода и его приоритетность для изучения спортивных
упражнений несомненна, а отсутствие специальных разработок этой проблемы делают поиски в данном направлении весьма актуальными.
Актуальность диссертационного исследования подтверждается тем, что оно выполнено в соответствии со сводным планом НИР на 1996-2000 г.г, тема 02.03.01 "Исследование возрастных и индивидуальных особенностей прогрессирующей биомеханической структуры движений".
Новизна исследования. На основе прогрессивного методологического * подхода, основанного на системно-структурном анализе, разработаны новые тео-
ретические представления об особенностях организации движений человека в зависимости от модальности сил, действующих на его двигательный аппарат (силы инерции, упругости, трения).
Новыми в развитии этого направления являются факты и теоретические положения о пространственной организации спортивных движений. Оценка движений в этом аспекте не ограничивалась сравнением признаков билатеральных различий правой и левой сторон тела, а производилась также в отношении различий верхней и нижней, передней и задней частей тела.
В качестве единого ориентира для исследования такой сложной и нетрадиционной системы в трехмерном пространстве впервые предложено использовать абстрактное понятие общий центр масс (ОЦМ) тела человека. Этому понятию при систематизации двигательной активности человека предложено придать новое содержание и, следовательно, ввести новое определение, обозначив эту точку как центр симметрии-асимметрии (ЦСА).
В работе впервые экспериментально установлены особенности проявления симметрии-асимметрии биомеханической и временной структуры движений в зависимости от биомеханической схемы тела, плоскости выполнения движений и участвующих в нем звеньев тела.
Приведены новые факты, показывающие особенности адаптивных изменений асимметрии физического развития в разных плоскостях трехмерного про-
т
странства в зависимости от специфики спортивных упражнений в различных ви-
дах спорта.
Установлены неизвестные ранее закономерности динамики дихотомии "симметрия-асимметрия" в структуре двигательного действия, которые отражаются в наличии специфических различий для сенсорной и для моторной организации движений.
Показаны новые пути управления тренировочным процессом, повышающие эффективность тренировочных воздействий с помощью использования принципа симметрии-асимметрии.
Теоретическая значимость исследования биомеханической (билатеральной) структуры физических упражнений в трехмерном пространстве заключается в положениях, в которых изложены особенности распределения признаков дихотомии "симметрия - асимметрия" относительно трехмерных плоскостей (фронтальной, сагиттальной и трансверсальной) в зависимости от двигательной задачи - системообразующего фактора, обеспечивающего целостность двигательного действия.
Единство (унифицированность) методологического подхода обеспечивается обоснованием единого критерия для анализа проявлений "симметрия - асимметрия" в трехмерном пространстве. Таким ориентиром является теоретическое положение о центре "симметрия - асимметрия". Центр "симметрия -асимметрия" - это идеальная вымышленная точка, относительно которой оцениваются не только распределение массы тела и приложение механических сил, но и морфологическая и функциональная организация двигательных действий человека.
Практическая значимость.
Разработан комплекс информативных методов и критериев для изучения симметрии-асимметрии в трехмерном пространстве, включающий в себя педагогические, антропометрические, физиологические и биомеханические способы оценки дихотомии асимметрии физического развития и двигательных действий спортсмена.
10
Предложена методика оценки степени напряжения и-расслабления скелетных мышц, которая позволяет классифицировать основные и специальные упражнения спортсменов по скоростно-силовым параметрам.
Обоснованы пути оптимизации в процессе тренировочных занятий симметричности-асимметричности движений спортсменов в зависимости от особенностей влияния внешних сил на биомеханическую структуру двигательных действий.
Разработана методика "сглаживания" асимметрии физического развития и двигательных действий у тяжелоатлетов различной квалификации, которая предполагает использование оригинальных тренажеров, комплекса специальных упражнений, а также регламентацию их применения.
Разработан оригинальный способ косвенной оценки поперечного сечения мышц-антагонистов плеча, бедра и голени.
Полученные новые теоретические и практические данные имеют прикладную ценность для учебного процесса и могут быть внедрены в лекционные и практические занятия по курсам теории и методики физического воспитания, физиологии, анатомии, биомеханики, теории отдельных видов спорта и, в первую очередь, - тяжелой атлетики.
Апробация диссертации.
Результаты исследования доложены и обсуждены на X региональной научно-методической и практической конференции республик Сов. Прибалтики и Белорусской ССР (Вильнюс, 1984); Научно-методической конференции Хабаровского ГИФК (Хабаровск, 1989); Ш и IV Республиканских межвузовских научных конференциях (Уфа, 1990,1991); Областной научно-практической конференции (Волгоград, 1990, 1992); Международной научно-практической конференции "Физическая культура и спорт на рубеже веков" (Уфа, 1999); Научно-практической конференции "Проблемы профессиональной подготовки специалистов по физической культуре и спорту" (Чебоксары, 1999), также ряде других конференций и семинаров.
11
Объект исследования - физическое развитие и двигательные действия человека.
Предмет исследования - биомеханическая структура спортивных движений, морфологические и функциональные отношения в рамках дихотомии "симметрия - асимметрия".
Положения, выносимые на защиту
1. Использование нового понятия "центр симметрии - асимметрии" (ЦСА) обеспечивает единый методологический подход для изучения морфологических и функциональных особенностей организации двигательной активности человека в трехмерном пространстве. Эта точка совпадает с точкой ОЦМ, но не является полностью ей тождественной: во-первых, потому, что относительно нее действуют не только сила тяжести, но и силы другой природы: инерции, упругой деформации, трения, во-вторых, относительно нее упорядочены не только механические силы, но и морфологические, и функциональные структуры, и механизмы обеспечения позы и локомоций.
2. Достижение высших результатов в тяжелой атлетике сопровождается уменьшением асимметрии физического развития относительно сагиттальной (правая-левая части тела) и трансверсальной (верхняя - нижняя части тела) плоскостей и увеличением - относительно фронтальной (передняя - задняя части тела) плоскости.
3. Дихотомия "симметрия - асимметрия" в структуре двигательного действия характеризуется следующими специфическими проявлениями. Как правило,
. для сенсорной организации двигательного действия характерной особенностью является усиление поступающей билатеральной информации от периферии к центру, морфологические и функциональные механизмы работают как "усилители" различия сигналов контрлатеральных сторон тела. Наоборот, для моторной организации движения характерным является зависимость центральных команд от двигательной задачи, определяющей направление билатеральных изменений двигательной активности.
12
ГЛАВА 1
ПРОБЛЕМЫ "СИММЕТРИИ - АСИММЕТРИИ" И СТРУКТУРА
СИСТЕМЫ ДВИЖЕНИЙ
1.1. Принципы системного исследования двигательных действий в спорте
Современный этап развития науки характеризуется внедрением системного подхода к изучению спортивной деятельности. В предметную область системного исследования двигательной активности спортсмена становится морфология, физиология, психология. Основы такого подхода разработаны Н.А. Бернштейном (1935; 1947) и ПК. Анохиным (1935; 1970), Одним из важнейших разделов теории и методики спортивной тренировки является обоснование физического упражнения как средства физического воспитания. Для того, чтобы знать и понимать закономерности двигательной деятельности, объяснить организацию и построение движений человека, недостаточно использовать законы классической механики. Основоположник биомеханики спорта Н.А. Бернштейн подчеркивал, что самое важное в живом движении находится выше механики; на первый план выходит цель движения, будущий результат как главный фактор организации двигательной активности в единую систему со сложной структурой. Основной проблемой становится изучение спортивного движения как системно-структурного комплекса.
Системно-структурный комплекс строится из подсистем, к которым относятся временные подсистемы (фазы, периоды, циклы), пространственные подсистемы (траектории суставных движений кинематических цепей, динамические подсистемы (мышечные усилия и время из развития, периоды сокращения и расслабления мышц).
Организация двигательного действия осуществляется на трех основных уровнях: • отдельные суставные движения,
13
• элементарные действия (группы движений),
• фазы движений всего тела (ряды движений).
При этом основной принцип развития и совершенствования двигательных действий заключается в обеспечении целостности, расчлененности, стабильности и их вариативности.
Для изучения двигательных действий в теории спортивной тренировки используется интеграция механических, биологических и психологических основ. Механическими условиями объясняется неопределенность действия, включающего огромное количество переменных величин, значения и направления действующих сил, их плечи и моменты, упругие свойства двигательного аппарата. Неопределенность требует текущего управления. Управление движениями обеспечивается физиологическими и психологическими факторами -механизмами координации, согласующими работу мышц с задачами движений и с текущими условиями реализации двигательной программы.
Методологическими принципами эволюционного подхода является принцип адекватности педагогических воздействий, основанный на готовности к восприятию тренирующей и обучающей информации, принцип детерминации, означающий необходимость учета при организации физической подготовки консервативных и лабильных компонентов структуры двигательных действий, а также принцип фазового акцента, обусловливающий применение строгой последовательности в стимулировании сначала элементарной основы двигательной системы, а затем ее структуры.
Методологическая значимость этих принципов подтверждается богатым опытом подготовки выдающихся спортсменов в скоростно-силовых видах легкой атлетики в школе высшего спортивного мастерства заслуженного тренера СССР В.И. Алексеева. Обучение технике спортивных движений в учебно-тренировочном процессе доминировало над всеми другими видами подготовки. Такой подход был характерен при совершенствовании не только основного упражнения, в равной степени это относилось к общеразвивающим и специ-
14
альным упражнениям (Козлов И.М., 1989).
Механизмы совершенствования спортивного мастерства на основе диалектических отношений (перехода количество в качество) рассматривает Д. Дмитриев (1991). Двигательное действие в ходе развития становится мо-торно-дифференцированным: возникают мышечные синергии. Техническое совершенствование может затрагивать любой из трех основных аспектов системы движений - элементный состав, порядок следования элементов и характер зависимости между ними. Каждый из этих процессов приводит к качественному характеру структурных изменений системы движений.
В развивающейся системе движений различают стационарные состояния и переходные. Стационарные состояния характеризуются функциональными изменениями в системе движений, однако они не ведут к перестройке системы движений, так как носят обратимый характер.
Переходные (промежуточные) этапы на пути приобретения нового качества протекают в определенный интервал времени, в течении которого сосуществует старое и новое.
Анализ научных работ по проблеме двигательных умений и навыков свидетельствует о том, что интерпретация этих понятий в специальной литературе не только не однозначна, но и противоречива. В.Б. Коренберг (1995) объясняет эти противоречия тем, что формирование двигательных умений и навыков представляет собой процесс преобразования человека, результатом которого является его изменение как субъекта предстоящей двигательной деятельности.
Двигательные действия включают в себя запрограммированную двигательную цель, выполнение движений, осуществление программного внутреннего действия, регулирование движений в соответствии с афферентной программой. Иерархия использования понятий выглядит следующим образом: движение - механическое перемещение или сохранение положения тела, телодвижение - механическое содержание перемещения одних звеньев тела отно-
15
сительно других; если посредством движений целенаправленно изменяется механическая ситуация, то это двигательное действие. Кроме того, для описания двигательной деятельности используются следующие понятия.
Моторная операция - схема системы движений, выполнение которой ведет к заданному изменению механической ситуации.
Двигательная задача - психологическая категория, интегрирующая представление субъекта об исходной ситуации, о ситуации к которой он стремится, об основных закономерностях, по которым будет развиваться ситуация, о средствах, которыми будет располагать для решения задачи, об ограничениях на использование средств (правила состязаний).
Формирование задачи - создание и фиксация в памяти перечисленных в определении задачи представлений. Формирование задачи опирается на прошлый двигательный опыт.
Решение задачи - активность субъекта, заключается в интеграции информации, направленной на достижение цели.
Умение - способность субъекта успешно формировать и решать узкую группу однотипных задач.
Навык - приобретенная в личном опыте способность произвольно осуществлять некоторые действия при непременном условии: спортсмен должен обладать соответствующими функциональными возможностями.
Весьма мощным средством системного анализа двигательной активности спортсмена является имитационное динамическое моделирование (Заци-орский В.М. с соавт, 1977; Зинковский А.В. с соавт., 1977, 1980; Евсеев СП., 1985; Ипполитов Ю.А., 1997; Аксенов В.П. 2001). Авторы отмечают, что методология системного подхода означает переход от изучения отдельных связей и явлений к интегральному анализу функционирующей системы. Однако методологию системного подхода еще нельзя считать сложившейся по причине большого разнообразия системных исследований с еще недостаточно сформированным понятийным и терминологическим аппаратом.
16
Интересные экспериментальные данные, характеризующие эффективность системного анализа координации движений получены П.Б. Федоровым в 1965 году. В исследовании подчеркивается значение двух основных факторов, которые определяют реализацию двигательных возможностей - это двигательная задача (центральный механизм) и элементарный состав, количество мышц, объединяемых в целостное движение (периферический механизм). Значение периферического фактора заметно при сравнении отношения мышечной ткани к костно-связочной. Для нижних конечностей оно составляет 1000: 520, в то время как для верхних конечностей 1000: 382. Такое соотношение объясняется особенностями их взаимодействия с силами гравитации. Об этом свидетельствует отношение массы антигравитационных мышц к массе их антагонистов. Морфологическая и функциональная дифференцировка (асимметрия) двигательного аппарата, его элементов - мышц, послужила основанием для научного положения о функциональной топографии двигательных качеств (Коробков Г.Б., 1959). Исследование П.Б. Федорова интересно тем, что наряду с регистрацией электрической активности мышц регистрировались латентное время произвольного напряжения (ЛВН) и расслабления (ЛВР) восьми мышц. Получены следующие результаты:
• Выявлена тенденция обратной зависимости между длительностью ЛВН и ЛВР. Для мышц с наиболее короткими периодами латентного времени произвольного напряжения было характерно наиболее медленное расслабление;
• Когда двигательная задача ограничивалась движением с участием минимального количества звеньев тела (кисть, стопа), то короткие латентные периоды характерны для мышц кисти, предплечья, стопы и наиболее продолжительные - для мышц туловища.
• Когда двигательная задача заключается в выполнении целостного движения одновременно многими мышцами, то соотношение показателей латентного времени меняется на противоположное.
Системно-структурный подход занимает важное место в исследованиях
17
двигательной деятельности человека, он позволяет, во-первых, интегрировать знания смежных дисциплин и, во-вторых, расширить методологические возможности для получения новых знаний.
1.2. Структура системы движений
При системном исследовании двигательной активности человека используются такие понятия как система, состав системы, структура системы, системные свойства. Организм человека представляет собой изумительную систему - вершину достижения биологической эволюции, а его двигательная деятельность - сплав (единство) природного и социального - неповторимый, качественно новый уровень развития.
Система движений - это целостное двигательное действие (физическое упражнение), включающее большое количество элементарных движений в сочленениях тела.
Новые свойства, возникшие в результате взаимодействия элементов и расширяющие возможности поведения и приспособления системы называют эмерджентными. Расширение функциональных возможностей биомеханической системы человека достигается благодаря тому, что в зависимости от сложности и трудности двигательной задачи она может быть решена при участии различного количества элементов или всей системы. Следует подчеркнуть, что когда исследуется двигательная система человека, ее важнейшей (системообразующей) частью является цель и для описания двигательного действия используются такие понятия как двигательная задача, двигательный образ модель "потребного будущего" (Бернштейн НА., 1947).
Д.Д. Донской (1965), рассматривая физическое упражнение как систему, выделяет следующие ее характерные черты:
• состав (из чего состоит);
• структура (как связаны части);
• системные свойства (что это дает); |
