авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Биомеханика вертикальной устойчивости и оценка ее в спорте

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

БИЛЕНКО АЛЕКСАНДР ГРИГОРЬЕВИЧ





БИОМЕХАНИКА ВЕРТИКАЛЬНОЙ

УСТОЙЧИВОСТИ

И ОЦЕНКА ЕЕ В СПОРТЕ

01.02.08 – Биомеханика

13.00.04 – Теория и методика физического воспитания,

спортивной тренировки, оздоровительной и

адаптивной физической культуры

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата педагогических наук

Майкоп – 2008

Работа выполнена на кафедре биомеханики Санкт-Петербургском государственном университете физической культуре им. П.Ф. Лесгафта

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Иванова Галина Павловна

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Сляднева Любовь Николаевна

Доктор биологических наук, профессор

Трембач Александр Борисович

Ведущая организация: Российский государственный университет

физической культуры, спорта и туризма

Защита диссертации состоится « 30 » июня 2008 г. в 10.00ю час, на заседании диссертационного совета Д. 212.001.01 при Адыгейском государственном университете по адресу: 385000, г. Майкоп, ул. Университетская, 208.,.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Адыгейского государственного университета.

Автореферат диссертации разослан « 28 » мая 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат педагогических наук, доцент М.Х. Коджешау

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Повышение эффективности обучения и тренировки в спорте в эпоху острой конкуренции во многом зависит от внедрения новых технологий и инноваций (В.Н. Курысь, 2004; Г.И. Попов, 2005; И.М. Козлов, 2005; Н.Б. Кичайкина, Я.К. Коблев, И.М. Козлов, А.В. Самсонова, 2000; И.П. Ратов, 1995; В.К. Бальсевич, 2000; Ю.Т. Черкесов, 1990-2004; И.Б. Козловская, 2007).

Разработка новых технологий в области биомеханики устойчивости человека тормозится по причине отсутствия единого научного представления о сохранении вертикальной позы. Устойчивость – один из основополагающих механизмов двигательной системы, но до сих пор нет общепринятого показателя качества устойчивости (В.С. Гурфинкель, 1965; Д.Д. Донской, В.М. Зациорский, 1979; Г.Ц. Агаян, 1967; Е.А. Лукунина, А.А. Шалманов, 2000).

Наибольшее число публикаций по проблеме вертикальной устойчивости в научной и спортивной литературе приходится на расцвет компьютерных технологий и имеет пик в 90-е годы. В настоящий момент интерес к регуляции позы проявляют в основном травматологи и ортопеды, работники детских реабилитационных центров (Д.В.Скворцов, 2000), но не специалисты в области спорта.

Актуальность данного исследования вызвана острой необходимостью получения новых знаний о вертикальной устойчивости живой системы, что осложняется отсутствием научной концепции и соответствующей аппаратуры.

Новизна исследования в том, что найден подход к определению суставной жесткости опорно-двигательного аппарата человека (И.М. Козлов, 1984; А.С. Аруин, 1984; Г.П. Иванова, 1991), знание жесткости при вращении является обязательным условием модельного и экспериментального изучения процесса поддержания ортоградной стойки.



Существует потребность в интегральном количественном показателе качества устойчивости, но при этом не обоснован и не разработан способ исследования вертикальной устойчивости, как важнейшее условие определения этого параметра.

Возникла необходимость поиска биомеханических закономерностей формирования и развития механизма устойчивости человека и количественного контроля устойчивости, а это невозможно осуществить без создания комплексной биомеханической аппаратурной методики исследования вертикальной позы. Есть потребность в научном обосновании требований к техническим средствам для разработки технологии определения качества устойчивости.

На сегодня отсутствуют научно-обоснованные подходы к разрешению противоречий между потребностью и существующим уровнем развития науки. Возникла насущная необходимость расширения научных знаний и новых методик изучения биомеханизма устойчивости в различных областях деятельности человека: труде, спорте, искусстве, космонавтике, робототехнике, педагогике физического воспитания подрастающего поколения.

Об активной позиции автора к проблеме биомеханики вертикальной устойчивости свидетельствуют его публикации с 1982 по 2007 годы по вопросам биомеханики, метрологии и эргономики двигательной деятельности человека.

Научную и изобретательскую деятельность автора раскрывают полученные авторское свидетельство, патенты и рацпредложения непосредственно по способу оценки качества устойчивости человека на малоподвижной опоре и конструкции стабилометрических комплексов.

Данная работа посвящена разрешению вышеуказанных противоречий, в ней ставится научная задача, связанная с получением новых знаний в области биомеханики устойчивости тела человека, на базе которых проводится научное обоснование разработанного комплекса средств оценки качества устойчивости в различных видах деятельности и физических упражнениях.

Работа выполнена в рамках тем НИР Росспорта по направлению 02.02.00.

Объект исследования – вертикальная устойчивость тела человека в физических упражнениях.

Предмет исследования – биомеханика сохранения вертикальной устойчивости тела человека в разных позах и в условиях малых колебаний опорной поверхности (до 2-х градусов).

Гипотеза. Предполагается, что для получения новых научных данных по проблеме биомеханики вертикальной устойчивости тела человека и по вопросам методики физического воспитания и спорта необходимо предварительное решение некоторых научных задач:

  • важно определить характер процесса удержания равновесия и значимость суставной жесткости опорно-двигательного аппарата (ОДА) в сохранении вертикальной устойчивости тела;
  • нужна разработка и создание инструментальной методики, позволяющей построить биомеханическую модель для изучения работы голеностопного сустава;
  • при условии получения критерия оценки качества устойчивости и нормированного показателя ее, которые необходимы для выбора параметров подвижности измерительной системы.

Возможно, что разработанные теоретические положения и созданное техническое средство окажутся применимыми в педагогическом эксперименте, в результате чего подтвердится правомерность использования суставной жесткости и количественного показателя устойчивости для оценки качества регуляции вертикальной стойки, а тренажерно-анализаторное устройство «Тариус» будет эффективным средством контроля и оценки устойчивости в решении различных задач спорта.

Теоретической основой исследования явились:

  • концепция о многоуровневом управлении вертикальной позой человеком (Н.А. Бернштейн, 1991; В.С. Гурфинкель, Я.М. Коц, М.Л. Шик, 1965; В.Б. Коренберг, 1987);
  • идеи и научные подходы к биомеханизму устойчивости человека в спорте (Д.Д. Донской, В.М. Зациорский, 1979; Е.А. Лукунина, А.А. Шалманов, 2000; Г.Ц. Агаян, 1967);
  • концепция о качественном анализе упражнений (В.Б. Коренберг, 1979);
  • «теория искусственной управляющей среды» (И.П. Ратов, 1995; Ю.Т. Черкесов, 1999; H. Hatze, 1976);
  • эргономический подход к двигательной деятельности (В.М. Мунипов, 1983; А.С. Аруин, В.М. Зациорский, 1989; Г.П. Иванова, 2005).

Целью исследования явилось получение новых научных данных по вопросу вертикальной устойчивости тела человека, необходимых для разработки биомеханической методики контроля и оценки качества устойчивости тела в физических упражнениях, которую можно использовать при решении как теоретических, так и практических задач спорта.

Задачи исследования

  1. На основе анализа существующих теорий сохранения вертикальной устойчивости тела и механо-математического моделирования изучить особенности процесса удержания равновесия как квазистатического колебательного типа и определить его количественные показатели.
  2. Обосновать и разработать способ определения количественных показателей качества вертикальной устойчивости и создать биомеханическую методику оценки равновесия с использованием технических средств.
  3. Разработать педагогическую методику оценки качества вертикальной устойчивости человека и доказать эффективность применения ее при выполнении двигательных действий.

Методы исследования, используемые для решения поставленных задач:

  • теоретическое обобщение литературных материалов;
  • стабилометрия;
  • тензодинамометрия;
  • электромиография (ЭМГ);
  • хронометрия;
  • измерение электрокожного сопротивления (ЭКС);
  • измерение критической частоты слияния мельканий (КЧСМ);
  • для математических расчетов и составления регрессионных уравнений применялся пакет программ MathCAD;
  • для рассмотрения вопросов моделирования использовался пакет прикладных программ MATLAB с расширением последнего – Simulink;
  • методы математической статистики, статистическая обработка данных проводилась с использованием стандартного пакета программ statgraphics;
  • педагогические методы:

а) беседа или интервью с участниками экспериментов;

б) экспертная оценка выступлений спортсменов;

в) педагогический эксперимент.

Организация исследований. Исследование проводилось на базе лаборатории спортивной электроники кафедры биомеханики СПбГУФК им. П.Ф. Лесгафта совместно с ВНИИТЭ (Москва) и Спорткомитетом страны. В биомеханическом и педагогическом экспериментах приняли участие члены сборных команд страны и квалифицированные спортсмены по гимнастике, фигурному катанию, теннису, прыжкам в воду, синхронному плаванию в общем количестве 176 человек. В экспериментах принимали участие студенты и юные гимнасты, дети (детский клуб СПб) и пациенты поликлиники №30 (СПб) – участники проф-обследования, всего участвовало 246 человек, и было проведено 53 обследования в период с 1982 по 2007 годы.

Биомеханическая методика оценки качества вертикальной устойчивости. Исследование было проведено на разработанной и запатентованной специальной аппаратуре, включающей комплекс устройств «Тариус» (тренажер-анализатор равновесия и устойчивого состояния), состоящий из неподвижной и малоподвижной измерительных платформ. Адаптирование параметров разработанных устройств для изучения биомеханизма вертикальной устойчивости проводилось в биомеханическом эксперименте. Использовалась малоподвижная платформа с фиксированными значениями углов колебаний в диапазоне 0,271,73, благодаря набору сменных центральных шаровых опор различного диаметра. Жесткость вращения подвижной верхней пластины платформы регулировалась линейной упругостью стягивающих витых пружин С в диапазоне 1000 4000 Н/м.

Биомеханическое исследование, включающее три группы экспериментов, предваряло создание аппаратуры для педагогического эксперимента и было направлено на разработку требований к механическим параметрам малоподвижной платформы тренажерно-анализаторного комплекса, что позволило:

  • найти оптимальную для среднестатистического взрослого человека комбинацию жесткости и подвижности измерительной платформы, соответствующую вращательной жесткости опорно-двигательного аппарата С = 180 Нм/рад, способствующую эффективному управлению позой и комфортному состоянию испытуемого, жесткость поворота платформы может быть реализована при линейной жесткости регулировочных пружин С = 2000 Н/м и угле колебаний подвижной опоры = 0,7;
  • обосновать количественный показатель устойчивости через время удерживания равновесного состояния, который нормировался (с целью сравнительного анализа его в индивидуальных экспериментах на разных платформах) и обозначался – У.

Педагогический эксперимент проводился с целью апробации полученных теоретических закономерностей и проверки применимости разработанных технических средств при решении следующих спортивно-педагогических задач:





  • определение эффективности использования количественной оценки качества вертикальной устойчивости при сравнении разных методик работы с гимнастами: традиционной и с применением комплекса «Тариус»;
  • поднятие результативности учебно-тренировочного процесса путем использования разработанного технического средства объективного контроля и самоконтроля за качеством выполнения элементов устойчивости при обучении юных гимнастов;
  • контроль уровня адаптации механизма вертикальной устойчивости квалифицированных фигуристов к динамическим нагрузкам разного типа;
  • прогнозирование результатов выступления спортсменов синхронного плавания по показателю их устойчивости;
  • развитие качества устойчивости у детей;
  • контроль профпригодности человека.

Научная новизна

  1. Впервые предложено оценивать качество устойчивости и развивать его тренировкой на малоподвижной платформе с оптимальными механическими параметрами, адекватными жесткости опорно-двигательного аппарата человека.
  2. Предложен новый способ изучения механизма устойчивости, основанный на определении вращательной жесткости голеностопного сустава.
  3. Впервые предложен способ оценки качества равновесия по эмпирическому показателю устойчивости – У.
  4. Экспериментально доказана связь показателя устойчивости человека с оптимизацией, а не минимизацией амплитудных характеристик равновесия и построена нормированная шкала оценок качества устойчивости.
  5. Впервые показана приоритетность использования малоподвижной платформы в обучении и тренировке вертикальной устойчивости спортсменов, что подтверждено регрессионными зависимостями соревновательного результата и показателя устойчивости.

Теоретическая значимость проведенного исследования состоит в получении новых данных по теории биомеханики вертикальной устойчивости:

  • основная биомеханическая характеристика управления устойчивостью вертикального положения – вращательная суставная жесткость голеностопного сустава, обоснованная и рассчитанная методом механо-математического моделирования и равная в среднем 180 Нм/рад;
  • представление о механизме сохранения вертикальной позы – квазистатического колебательного процесса, качество которого определяется не минимизацией амплитудных характеристик колебаний, а оптимизацией динамических параметров движения;
  • отличие биомеханизма сохранения ортоградной стойки от механизма вестибулярного равновесия, которое заключается в различии зон функционирования этих механизмов и принципиально противоположных требованиях к сенсорным системам;
  • результаты исследования вертикальной устойчивости человека дополняют разделы курсов биомеханики и теории физического воспитания и спорта;
  • научное обоснование способа и разработка комплекса технических средств расширяют возможности эргономического и метрологического подходов к контролю и оценке устойчивости спортсменов и людей других профессий, где требуется высокое чувство равновесия.

Практическая значимость

  1. Даны рекомендации по количественной оценке качества вертикальной устойчивости тела человека, что важно для диагностики, обучения и совершенствования механизма равновесия.
  2. Разработанный комплекс «Тариус» применен для контроля устойчивости в ряде видов двигательной деятельности человека:
  • для оценки и развития механизма вертикального равновесия детей-дошкольников, занимающихся фигурным катанием, гимнастикой и теннисом, больных с дефектами в развитии двигательного аппарата;
  • для спортсменов любой квалификации и вида деятельности, работающих над совершенствованием сенсомоторной системы;
  • для оценки координационной готовности к экстремальной профессиональной деятельности: водителей транспорта, операторов на атомных станциях, авиадиспетчеров, высотников, спортсменов в прыжковых и игровых видах спорта, акробатике и тому подобных.
  1. Результаты исследования внедрены (подтверждено актами внедрения):
  • в учебный процесс (курсы биомеханики, спортивной метрологии);
  • в практику массового спорта (ЛОС ДСО «Динамо», ЦС «Динамо»);
  • в сборные команды страны по синхронному плаванию и прыжкам в воду.

Основные положения, выносимые на защиту

  1. Положение о характере процесса удержания позы, который является квазистатическим колебательного типа и должен изучаться как динамический на малоподвижной опоре. В этом случае качество устойчивости зависит от минимизации скорости отклонения тела от вертикали, а не минимизации амплитуды колебаний, что ограничивает естественную, оптимальную для каждого человека, колебательность.
  2. Представление о суставной жесткости и возможности изучения ее на биомеханической модели малоподвижной опоры как механического аналога подвижности голеностопного сустава, жесткость которого нелинейна и экспериментально определена в виде зависимости времени условного равновесия (t) и восстанавливающего момента (МВ) измерительной платформы:

t = 6,1ln(eMB).

  1. Сущность требований к аппаратурному комплексу контроля и оценки устойчивости человека, позволяющему:
  • достоверно измерять характеристики колебательности тела;
  • объективно оценивать качество вертикальной устойчивости;
  • соответствовать требованиям комфортного состояния при управлении позой путем подбора оптимальных параметров платформы;
  1. Показатель устойчивости, пропорциональный времени условного равновесия, нормированный в зависимости от индивидуальных особенностей человека и характеристик платформы, отражающий:
  • качество вертикальной устойчивости человека в различных условиях;
  • воздействие тренировочного процесса на устойчивость;
  • степень функционального напряжения;
  • готовности спортсмена к соревнованию;
  1. Результаты педэксперимента, доказывающие пригодность использования комплекса «Тариус» как эффективного средства контроля и оценки качества вертикальной устойчивости и способа развития ее у детей и взрослых, у спортсменов различных видов спорта и уровня мастерства.

Достоверность результатов исследования подтверждена патентной экспертизой и метрологическим контролем использованной для экспериментов аппаратуры, а также объемом проведенных экспериментов и их проверкой на статистическую значимость результатов.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов и приложения, в списке литературы содержится 147 источников.

Диссертация изложена на 212 страницах компьютерной верстки, включает 46 таблиц и 47 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.