Система оперативного контроля и коррекции спортивной техники на основе современных информационных технологий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.08, доктор наук Фураев Александр Николаевич

• Фураев Александр Николаевич
• доктор наук
• 2022

Оглавление диссертации доктор наук Фураев Александр Николаевич

Введение

ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

КОНТРОЛЯ И КОРРЕКЦИИ СПОРТИВНОЙ ТЕХНИКИ

1.1 Спортивная техника как компонент системы спортивной подготовки

1.2 Спортивное двигательное действие как объект оценки техники выполнения спортивного упражнения

1.3 Анализ техники выполнения спортивного упражнения с позиции кибернетического подхода

1.4 Контроль биомеханических показателей спортсмена и их интерпретация с позиции спортивной

педагогики

1.5 Особенности контроля техники спортивного двигательного действия с целью возможной её

коррекции

1.6 Некоторые аспекты применения вычислительной техники в физкультурно-спортивной

практике

Резюме по главе

ГЛАВА 2 ЗАДАЧИ, МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Задачи исследования

2.2 Методы исследования

2.3 Организация исследований

ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ И КОРРЕКЦИИ

СПОРТИВНОЙ ТЕХНИКИ

3.1 Движение информации в структуре спортивной подготовки

3.2 Некоторые закономерности контроля и коррекции техники

выполнения спортивных упражнений

3.3 Субъективный анализ техники выполнения спортивного упражнения как исходные условия принятия решения по

коррекции тренировочной нагрузки

3.4 Организация информационных систем контроля и коррекции техники выполнения спортивных упражнений и взаимодействие

тренера с этими системами

3.5 Особенности оперативной регистрации, обработки, представления информации и принятия решения по коррекции техники

выполняемого упражнения

3.6 Предлагаемая концепция (и её частные положения) системы оперативного контроля и коррекции спортивной техники

3.7 Основные условия, определяющие особенности структуры и применения инструментария для контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения

Резюме по главе

ГЛАВА 4 СОДЕРЖАНИЕ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ И КОРРЕКЦИИ СПОРТИВНОЙ ТЕХНИКИ И НЕКОТОРЫЕ УСЛОВИЯ ЕЁ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

4.1 Функциональная структура автоматизированной системы оперативного контроля и коррекции техники выполнения

упражнений и педагогические варианты её использования

4.2 Алгоритм решения задач педагогического контроля и

коррекции техники

4.3 Особенности адаптации разработанной автоматизированной

системы с учётом запросов тренера и спортсмена

4.4 Варианты оперативного выделения значимых биомеханических показателей в зависимости от текущих задач тренировочного

процесса

4.5 Особенности представления информации тренеру при помощи автоматизированной системы и некоторые условия

её функционирования

4.6 Определение нормативных величин информативных биомеханических показателей как условие объективной оценки

и коррекции техники двигательного действия

4.7 Исходные условия выработки методических рекомендаций предлагаемой автоматизированной информационно-советующей

системой в ходе тренировочного процесса

Резюме по главе

ГЛАВА 5 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО

КОНТРОЛЯ И КОРРЕКЦИИ БИОМЕХАНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

5.1 Оценка оперативного регулирования дифференцированными

усилиями у тяжелоатлетов

5.2 Характер изменения величин причинно-следственных отношений параметров техники выполнения спортивного

упражнения при использовании метода вынужденных ошибок

5.3 Оценка дифференциальной эффективности использования автоматизированной системы оперативного контроля и коррекции техники выполнения рывка штанги на основе анализа изменений

биомеханических показателей в тренировочном занятии

5.3.1 Анализ причин появления ошибок в технике выполняемого упражнения на основе корреляционных показателей (на примере

рывка штанги)

5.3.2 Выяснение влияния оперативной коррекции техники рывка штанги на биомеханические показатели спортсмена в данном упражнении при помощи анализа причинно-следственных

отношений между выявленными отклонениями в технике

5.3.3 Оценка интегральной эффективности использования автоматизированной системы оперативного контроля и коррекции

техники (на примере рывка штанги)

5.4 Практическое применение автоматизированной

информационно-советующей системы контроля и коррекции

техники спортсмена в ряде видов спорта

5.4.1 Коррекция биомеханических показателей в лёгкой атлетике

5.4.2 Оценка способности к управлению биомеханическими

показателями в гиревом спорте

5.4.3 Оперативное получение и использование информации

о биомеханических показателях во время бега

5.4.4 Использование системы оперативного контроля и коррекции

техники для совершенствования броска в баскетболе

Резюме по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Практические рекомендации

Список литературы

Приложение

Приложение А Вид экрана при диалоге по определению уровня

сигнала ненагруженной платформы

Приложение Б Вид экрана при диалоге по определению веса

Приложение В Алгоритм выделения ошибок в технике выполнения

рывка штанги

Приложение Г Методические рекомендации и пояснения к коррекции техники выполнения рывка штанги, используемые в

эксперименте по оперативному регулированию динамическими

показателями Б1; Б2; Б3

Приложение Д Матрица коэффициентов корреляции между

отклонениями от норм в биомеханических показателях рывка

штанги при оперативной коррекции ошибок

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Система оперативного контроля и коррекции спортивной техники на основе современных информационных технологий»

Актуальность

Процесс подготовки спортсмена характеризуется системностью, сложностью взаимосвязей большого числа компонентов этой системы, которая, учитывая непрерывный рост спортивных результатов, требует постоянного совершенствования в структурном и содержательном плане, а также в плане механизма ее функционирования (Л.П. Матвеев, В.Н. Платонов, Ж.К. Холодов и др.). В связи с этим перед спортивной наукой постоянно стоит проблема поиска новых путей развития и повышения эффективности функционирования как всей системы спортивной подготовки в целом, так и отдельных её компонентов.

В качестве обязательного, фактически постулируемого условия для эффективного решения данной проблемы выступает обеспечение основных субъектов данной системы (спортсмена, тренера, специалиста) объективной информацией о ходе протекания тренировочного и соревновательного процессов спортсмена. Но чтобы ею воспользоваться, эта информация должна быть не только оперативной, но и значимой, объективной, доступной и понятной этим субъектам.

Осознавая важность оперативного представления информации в процессе спортивной подготовки, требуется также подчеркнуть необходимость её трансформации в педагогическую плоскость. Можно получать огромные массивы данных, но что с ними делать непосредственно в процессе тренировки, как их представить спортсмену и тренеру - эти вопросы пока остаются не достаточно проработанными.

Представляется вполне естественным, что получение и обработка данной информации в спорте в последние годы осуществляется при помощи специальных технических средств различной сложности. При этом, как правило, чем выше требования к необходимой информации, тем обычно сложнее технический инструментарий. Необходимо отметить, что важно получение информации не

только о результатах двигательного действия, но и о том, как этот результат был достигнут.

По мнению целого ряда ведущих отечественных и зарубежных специалистов в сфере спорта, одним из компонентов, в значительной степени определяющим эффективность процесса подготовки спортсмена, является технический компонент. Для него имеется большой методический арсенал средств и методов оценки и соответствующие наборы показателей, которыми можно оперировать. Характеризуется техника выполнения спортивного упражнения, как правило, биомеханическими показателями. Однако их регистрация, форма и оперативность представления именно в естественных для спортсмена тренировочных или соревновательных условиях сопряжены с целым рядом технических, методических и организационных сложностей.

Осознавая важность и значимость оперативного представления информации в процессе спортивной подготовки, требуется также подчеркнуть необходимость её трансформации в педагогическую плоскость. Можно получать огромные массивы данных, но что с ними делать непосредственно в процессе тренировки, как их представить спортсмену и тренеру - эти вопросы пока остаются открытыми.

Понимая всю очевидную актуальность оперативного углубленного анализа техники выполнения спортивного упражнения и оказание методической помощи тренеру и спортсмену непосредственно в текущем тренировочном процессе, приходится вместе с тем признать, что на сегодняшний день имеются лишь отдельные работы, где рассматривается данный аспект. Фактически отсутствует системное рассмотрение данных вопросов, при этом не сформулированы теоретические основы построения и использования технических комплексов, позволяющих проводить оперативное представление информации, её анализ и предлагать конкретные методические рекомендации по её практическому использованию.

Если на первых этапах активного внедрения инструментальных методов контроля за технической подготовкой спортсменов их применение базировалось

на методических принципах, предложенных такими специалистами отечественной спортивной науки, как В.С. Фарфель, И.П. Ратов и др., то использование в спортивной практике современных информационных технологий требует для них разработки новых форм и особенностей применения.

Таким образом, можно констатировать, что наблюдается противоречие между необходимостью в обеспечении потребности спортсменов и тренеров своевременной и понятной им информацией для оперативного контроля и обоснованной коррекции техники выполняемых спортивных упражнений, с одной стороны, и дефицитом научно обоснованного методического арсенала, способствующего трансформировать получаемую информацию в методическую плоскость, с другой стороны.

Отмеченные особенности применения инструментальных средств контроля за технической подготовкой в реальных условиях тренировки спортсмена фактически обрисовали научную проблему, которая заключается в отсутствии обоснованных разработок по оперативному объективному получению необходимой информации о выполненном спортивном упражнении, которая в дальнейшем с использованием современных информационных технологий может быть использована в методически прикладной форме.

Следовательно, констатация сложившейся ситуации использования современных технических средств в процессе текущей подготовки спортсмена указывают на своевременность и актуальность нашего диссертационного исследования.

Представленные выше рассуждения дали основания сформулировать гипотезу нашего исследования в следующем виде: применение в тренировочном процессе возможностей современных технических средств, обеспечивающих оперативную регистрацию объективной информации о технике выполняемых спортсменом двигательных действий, даёт возможность не только обеспечить регистрацию и анализ получаемых данных, но и формулировать предварительные рекомендации по коррекции выполнения спортивного упражнения, намечая тем самым методические варианты практического использования фиксируемой

информации, что должно положительно сказаться на успешности тренировочного процесса.

Объект исследования: процесс технической подготовки спортсмена.

Предмет исследования: процессы контроля и коррекции техники спортсмена при помощи современных технических средств.

Цель исследования: повышение эффективности технической подготовки спортсменов путём целенаправленного использования современных технических средств, обеспечивающих не только регистрацию и обработку получаемой информации, но и трансформации её в педагогическую плоскость.

Для достижения поставленной цели в работе были поставлены следующие задачи:

1. Проанализировать теоретические и методические аспекты контроля и коррекции спортивной техники.

2. Конкретизировать особенности применения технических средств для оперативного контроля и коррекции биомеханических параметров двигательных действий, выполняемых спортсменом.

3. Сформулировать концепцию оперативного контроля и коррекции техники спортивных упражнений, учитывая возможности современных информационных технологий.

4. Разработать систему оперативного контроля и коррекции спортивной техники, её структуру, содержание и механизм функционирования.

5. Оценить эффективность использования автоматизированной системы оперативного контроля и коррекции технической подготовки спортсменов в ряде видов спорта.

Концепция исследования сформулирована нами следующим образом -разработка и использование информационно-советующих систем объективного и оперативного контроля и коррекции техники выполняемых спортивных упражнений будет способствовать повышению эффективности процесса всего процесса технической подготовки спортсмена.

Сформулированные нами проблема и гипотеза исследования, а также поставленные в работе задачи предопределили то, что в качестве теоретико-методических основ исследования было выбрано следующее:

• теории построения системы технической подготовки как подсистемы общей системы спортивной подготовки, представленные в трудах Л.П. Матвеева, В.Н. Платонова, В.К. Бальсевича, Ю.Ф. Курамшина, В.Д. Сячина, Б.Н. Шустина, М.П. Шестакова - давали возможность чётко сформулировать задачи исследования, определить структуру и место предлагаемой автоматизированной системы оперативного контроля и коррекции спортивной техники в общей системе спортивной подготовки;

• теории построения двигательных действий отражённые в работах Н.А. Бернштейна, П.Я. Гальперина, Ю.К. Гавердовского, Д.Д. Донского, М.М. Богена, Ю.В. Менхина, В.Б. Коренберга, Г.И. Попова, И.П. Ратова, В.С. Фарфеля, А.А. Шалманова - позволили конкретизировать теоретические и методические особенности разработки, функционирования и использования автоматизированной системы контроля и коррекции техники двигательного действия, учесть этапы формирования и совершенствования двигательного действия, а также понять целесообразность создания такой системы и определить её основные компоненты, учитывая при этом задачи тренировочного процесса;

• теория функциональных систем, представленная в трудах П.К. Анохина, К.В. Судакова, способствовала конкретизации структуры разрабатываемой нами системы при уточнении взаимосвязей этой системы со спортсменом, тренером, а также пониманию того, что обсуждаемая в работе система контроля и коррекции может выступать в качестве подсистемы системы подготовки спортсмена;

• существующая парадигма совершенствования техники тяжелоатлетических упражнений, рассматриваемая в трудах А.А. Лукашева, В.И. Фролова, И.П. Жекова, привела нас к необходимости уточнения биомеханических характеристик и показателей, используемых при оценке техники выполнения тяжелоатлетических упражнений, а также выбору их должных значений для

повышения объективности оценки техники выполняемого спортсменом двигательного действия;

• кибернетический подход, используемый для анализа сложных систем, рассматриваемый в работах Н. Винера, У. Эшби, В.М. Зациорского, Г.П. Щедровицкого и затрагивавший проблемы теории управления и теории функционирования кибернетических систем, был использован нами при разработке структуры и механизма функционирования представленной нами системы оперативного контроля и коррекции техники спортсмена.

Научная новизна исследования заключается в том, что:

1. Показано, что особенности технической подготовки спортсмена делают целесообразным рассмотрение данного процесса с позиции системного подхода, что предопределяет разработку самостоятельной системы контроля и коррекции техники спортсмена. Дано обоснование тому, что для оперативного и объективного получения информации о технике спортсмена необходимо использование современных технических средств в виде аппаратно-программных комплексов. При этом одной из важных педагогических задач этих комплексов является оказание методической помощи тренеру и спортсмену по коррекции тренировочного процесса.

2. Сформулирована концепция (и её частные положения) применения оперативного контроля и коррекции техники выполнения спортивных упражнений на базе современных информационных технологий.

3. Выяснено, что содержание, объём и характер представления информации тренеру и спортсмену зависит от решаемых на тренировке задач и информационно-аналитических способностей тренера и спортсмена. Показано, что с методических позиций желательным является не только своевременное представление информации о технике выполняемого двигательного действия, но и представление на основании данной информации методических рекомендаций по коррекции тренировочной нагрузки, что делает логичным разработку автоматизированных систем оперативного контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения в виде информационно-советующей

системы. Особенности использования таких систем в процессе спортивной подготовки требует специального рассмотрения.

4. Обоснованы и разработаны структура, содержание и механизм функционирования системы контроля и коррекции техники спортивного упражнения. Отмечено, что исходными условиями для разработки такой информационно-советующей системы в реальных условиях являются:

■ знания специалиста для разработки системы;

■ информационно-аналитические способности тренера и спортсмена;

■ привязка возможностей системы к конкретным задачам, решаемым в тренировочном процессе.

5. Показано, что базовым компонентом системы контроля и оперативной коррекции спортивной техники является информационно-советующий блок, который со структурных позиций может быть представлен самостоятельной информационно-советующей системой, основой которой выступает современный информационный и технический инструментарий и технология его применения.

6. Выяснено, что особенности тренировочного процесса предопределяют в качестве базового компонента информационно-советующей системы алгоритм формализации ошибок техники выполняемого спортивного упражнения. Показано, что индивидуальные особенности технической подготовленности спортсмена учитываются в правилах при формализации ошибок, который является одним из базовых моментов эффективного функционирования информационно-советующей системы.

7. Показана целесообразность оперативного контроля ошибок и их коррекции по результатам интегральной, дифференциальной и дифференциально-суммарной оценки техники выполняемого упражнения.

8. Предложен новый вариант учёта индивидуальных особенностей спортсмена для обоснованной коррекции техники выполняемого двигательного действия.

9. Оценена эффективность практического использования автоматизированной системы оперативного контроля и коррекции техники спортсмена при выполнении им спортивного упражнения в ряде видов спорта.

Теоретическая и практическая значимость диссертационного исследования сформулированы нами в следующем виде.

Теоретическая значимость

Теоретическая значимость подчёркивается получением новых знаний о процессе совершенствования технического мастерства и их обобщением, что позволило подойти к рассмотрению проблемы повышения уровня технической подготовленности спортсменов на основе сформулированной концепции постулирующей, что успешность коррекции техники спортивного упражнения определяется своевременностью, качеством и формой представления информации тренеру о выполненном спортсменом двигательном действии, а также от информационно-аналитических способностей тренера и спортсмена. С теоретических позиций предложен вариант получения оперативной и объективной информации с последующей формализацией методических рекомендаций по коррекции техники двигательного действия спортсмена при помощи информационной системы. Всё это в итоге обогащает теорию и методику спортивной подготовки дополнительными знаниями о новых путях повышения эффективности тренировочного процесса (на примере ряда видов спорта).

Практическая значимость заключается в практическом обосновании целесообразности использования современных технических средств для своевременного и объективного контроля и коррекции техники спортсмена при помощи специально разработанной информационно-советующей системы. При этом показана необходимость учёта текущих задач тренировочного процесса и возможность учёта индивидуальных особенностей спортсмена. С практических позиций представляется важным, что вариант предъявления информации тренеру и спортсмену адаптируется к индивидуальным информационно-аналитическим способностям тренера и спортсмена. Показаны возможности практического использования материалов, полученных в работе, в процессе подготовки

спортсменов и в учебном процессе студентов физкультурных вузов, что подтверждается пятью актами внедрения.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Эффективность технической подготовки спортсмена в современных условиях зависит от своевременности и объективности информации, предоставляемой тренеру о биомеханических параметрах выполненного спортсменом двигательного действия. При этом своевременность и объективность такой информации зависит от особенностей применяемых современных аппаратно-программных комплексов и вариантов их использования.

2. Успешность использования современных аппаратно-программных информационных комплексов предопределяется возможностью формулирования данным комплексом предварительных рекомендаций тренеру по индивидуальным параметрам коррекции тренировочного процесса. Ввиду этого представляется целесообразным разработка инструментального комплекса в виде информационно-советующей системы.

3. Повышению объективности контроля и коррекции ошибок в технике выполнения спортивного упражнения способствует использование интегральной, дифференциальной и дифференциально-суммарной оценки конкретного двигательного действия.

4. Эффективность использования автоматизированной системы оперативного контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения зависит от её структуры, содержания и механизма функционирования, а также от информационно-аналитических способностей тренера и спортсмена и задач, решаемых на текущей тренировке.

Степень достоверности результатов исследования. Достоверность полученных результатов обеспечена корректностью поставленной в работе целью, грамотно выстроенными этапами исследования представленными в задачах, применением сертифицированной измерительной аппаратуры соответствующей решению поставленных задач, точностью регистрации необходимых показателей, разработкой и программной реализацией адекватного

алгоритма сбора и обработки полученных данных, наличием достаточного количества испытуемых для получения обоснованных выводов и корректным использованием методов статистической обработки данных с последующим их адекватным анализом и обобщением.

Апробация результатов исследования. Результаты проведённого исследования были неоднократно представлены на различных конференциях в Московской государственной академии физической культуры начиная с 1990 по 2020 года, докладывались и обсуждались на всероссийских конференциях с международным участием «Кинезиология тяжёлой атлетики. Актуальные проблемы и инновационные подходы в подготовке высококвалифицированных спортсменов» (Малаховка 2012 г.), с I, по VIII Всероссийских с международным участием научно-практических конференциях «Биомеханика двигательных действий и биомеханический контроль в спорте» (Москва-Малаховка с 2013 по 2020 годы), XX Международный конгресс «Олимпийский спорт и спорт для всех» (Санкт-Петербург, 2016).

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 444 источника, из которых 47 на иностранных языках и 5 приложений. Работа изложена на 445 страницах и включает 46 рисунков и 25 таблиц.

ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КОНТРОЛЯ И КОРРЕКЦИИ СПОРТИВНОЙ ТЕХНИКИ

На сегодняшний день современную систему спортивной подготовки принято рассматривать как сложную, многофакторную и динамическую систему. Целью функционирования такой системы является проявление спортсменом своих максимальных возможностей в соревновательных условиях и как следствие этого достижение максимального соревновательного результата. В то же время для достижения максимального соревновательного результата необходимо целенаправленное совершенствование спортсмена в самых различных направлениях: физическом, техническом и т.д. [59, 60, 187, 189, 190, 237, 240]. Чтобы процесс спортивной подготовки проходил в нужном направлении, тренер осуществляет управление данным процессом. Для успешной реализации управления тренировочным процессом как тренеру, так и самому спортсмену нужна объективная информация как о ходе самого процесса, так и достигнутых спортсменом результатах [147, 214, 297]. Так как эффективность тренировочного процесса определяется большим числом различных аспектов, то и объём информации, поступающей к тренеру, оказывается значительным. Всей этой информацией тренер должен не только обладать, но и уметь её обработать и интерпретировать [184, 230, 292, 308)].

На начальных этапах спортивной карьеры практически любое тренировочное воздействие, оказанное на спортсмена, приводит к повышению его кондиций и спортивного результата [188, 230, 325]. В этом случае оказывается достаточно относительно небольшой по объёму и в основном качественной по характеру информации.

Исходя из общих закономерностей развития сложных систем, с повышением уровня спортивного мастерства значение информации о прохождении тренировочного процесса и его результатах возрастает [1, 15, 294]. Возрастают требования к информации и, в первую очередь, к таким её свойствам,

как объективность, полнота, актуальность и др. [118]. Всё большее значение приобретает количественный аспект поступающей информации: при контроле за нагрузкой, энерготратами спортсмена, различных сторон его подготовленности, техническим мастерством и т.п. [184, 229, 287, 304].

В современном спорте для получения объективной информации о двигательной деятельности спортсмена широко используются различные инструментальные устройства [21, 113, 158, 241, 303, 360]. Они позволяют регистрировать показатели разнообразных физиологических, психологических, биомеханических и других характеристик. С технической точки зрения регистрация показателей со спортсмена или спортивного снаряда уже не является проблемой [241, 242, 304]. Проблемой становится то, как всю эту необходимую информацию собрать воедино, обработать и проанализировать. Тренер, как обычный человек, имеет определённые ограничения по восприятию и обработке информации, поэтому эффективно оперировать огромным объёмом получаемой информации ему уже становиться не под силу [243]. Очевидно, тренеру нужен помощник, и эту помощь могут оказать современные технические средства на базе вычислительной техники, которые позволят зарегистрировать необходимую информацию, обработать её, проанализировать и представить спортсмену и тренеру в удобном для них виде [1, 20, 63, 76, 118, 124, 179, 228, 350]. Однако анализ существующего положения дел в данном вопросе позволяет констатировать, что в настоящий момент технологии непосредственного анализа показателей тренировочной деятельности спортсмена с оперативной обработкой и представлением её результатов, а в случае необходимости и рекомендаций по коррекции происходящего, разработаны крайне слабо [257, 305, 323, 325].

Использование современных информационных технологий в сфере физической культуры и спорта может стать существенным подспорьем в повышении эффективности тренировочного процесса и создать предпосылки для качественно изменения самого процесса спортивной подготовки. Уже сейчас существующие технологии позволяют реализовать сбор, хранение и обработку необходимой информации о спортсмене [113, 133, 305]. Однако, чтобы внедрить

данную технологию в тренировочный процесс, необходимо решить огромное число частных вопросов относительно регистрируемых показателей и их представления спортсмену и тренеру.

Вполне очевидно, что отмеченная проблема охватывает практически всю сферу спортивной подготовки и не может быть подробно рассмотрена в одной работе. Поэтому было решено сосредоточиться только на одной из сторон данной проблемы - на совершенствовании техники выполнения спортивного упражнения. Исходя из отмеченного в настоящей главе, представлен материал как раз с учётом рассмотрения вышеуказанного аспекта.

1.1 СПОРТИВНАЯ ТЕХНИКА КАК КОМПОНЕНТ СИСТЕМЫ СПОРТИВНОЙ

ПОДГОТОВКИ

Как уже подчёркивалось, современная система спортивной подготовки представляет собой сложную, многофакторную структуру. Обусловлена эта сложность множественностью влияющих на данный процесс факторов и их вероятностным характером взаимосвязей [58, 109, 185, 232]. Исходя из этого, являются вполне оправданными попытки учёных определённым образом упорядочить и систематизировать процесс спортивной подготовки. По мнению большинства наиболее авторитетных специалистов в этой области [58, 194, 219, 229], эффективность функционирования данного процесса определяется целым рядом основных моментов, из которых целесообразно выделить в первую очередь: эффективность тренировочного и результативность соревновательного процессов. Успешность реализации как тренировочного, так и соревновательного процессов спортсменов, в первую очередь, предопределяются качеством выполнения необходимых двигательных действий. В свою очередь, качество выполнения двигательных действий оказывается связанно с физической, психологической, тактической, технической видами спортивной подготовки,

которые можно рассматривать как самостоятельные компоненты данного процесса [58, 183, 185, 230, 231, 237].

Опираясь на то, что двигательные действия являются основой тренировочного и соревновательного процесса, безусловно, важным является представление описания самого двигательного действия, т.е. как оно должно реализоваться и, соответственно, как оно будет оцениваться (успешность реализации или качество выполнения двигательного действия и т.д.). В спортивной науке эту функцию выполняет биомеханика и близкие к ней научные дисциплины - кинезиология, эргономика и др. [71, 89, 98, 101, 145, 146, 147, 248, 249, 311, 423, 428, 435].

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Фураев Александр Николаевич, 2022 год

использовани

I ем сенсорных систем тренера Только субъективная Субъективный Качественный Отсутствует

Получение

II Датчики аналоговой зависимости биомеханических характеристик и отдельных показателей Качественно-количественный анализ с элементами объективизации Графики, видео, отдельные числовые значение

Объективный

количественный

анализ.

III Датчики Регистрация биомеханических характеристик и автоматическое выделение требуемых показателей Выполнение различных вариантов математической обработки выделенных биомеханических показателей и их сопоставление с установленными значениями Представление зарегистрирован ных величин показателей и их отклонений от установленных значений

Окончание таблицы 2

1 2 3 4 5

Количественно-

качественный

объективный

анализ.

Формирование

индивидуальных

должных

значений

биомеханических

показателей и Представление

сопоставление их только

Удобная с выделенными необходимых на

регистрация показателями. данный момент

биомеханических Соотнесение показателей и

IV Датчики характеристик и выявленных сформулированн

отклонений от

автоматическое ых

выделение норм в методических

требуемых биомеханических рекомендаций

показателей показателях с для коррекции

ошибками в выявленных

технике ошибок

выполнения

спортивного

упражнения.

Использование

элементов

интеллектуально

го анализа для

обработки

показателей

качественный уровень анализа и управления техникой спортивного упражнения.

Вторая группа предполагает наличие технических средств, регистрирующих биомеханические характеристики и показатели с помощью датчиков.

Наличие регистрирующих элементов позволяет перейти к объективизации получения исходной информации о технике выполненного спортивного двигательного действия. Однако анализ получаемых данных с этих датчиков носит в основном, опять же, качественный характер. Представление результатов регистрации биомеханической информации предполагают воздействие на различные сенсорные системы тренера.

Типичным примером такого качественного представления информации выступает видеорегистрация упражнения. Тренер может, сражу же, после окончания упражнения, воспроизвести записанное двигательное действие и проанализировать его, но опять же, в основном, на качественном уровне. Фактически так же можно анализировать и различные графики, зарегистрированные во время выполнения спортивного упражнения. Аналогично оперативно можно получать информацию, ориентированную и на другие сенсорные системы тренера или спортсмена: звуковую, тактильную и т.п.

К этой же группе инструментальных методов мы отнесли и отдельный класс технических средств - «средства срочной информации» [317]. С их помощью, опираясь на полученную информацию, можно получить отдельные количественные показатели по некоторым биомеханическим характеристикам сразу после выполнения спортивного упражнения. Однако эти отдельные показатели не позволяют провести детальный количественный анализ упражнения, так как являются, как правило, слишком обобщёнными. Например, длительность безопорной фазы в каком-либо упражнении. Иногда такие показатели характеризуют какой-либо отдельный, частный элемент всего спортивного упражнения.

Исходя из вышеизложенного, данный уровень регистрации, обработки, анализа и представления информации биомеханических показателей можно охарактеризовать как в основном субъективный анализ с элементами объективизации или качественно-количественный уровень, в котором, несмотря на объективный характер получаемых данных, их анализ, представление, а следовательно, и методические рекомендации, в основном носят субъективный, качественный характер.

Третья группа оперативной регистрации, обработки, анализа и представления биомеханических показателей предполагает внедрение в инструментальный комплекс вычислительной техники. Компьютер позволяет не только зарегистрировать биомеханические характеристики спортивного упражнения, но и автоматически оперативно выделить и количественно определить значение большого числа необходимых параметров. Полученные значения таких показателей вычислительная техника может сопоставить с величинами, принятыми за эталоны - нормы. Последние могут быть сформированы несколькими способами. В настоящее время на основании целого ряда ранее проведённых исследований практически в каждом виде спорта уже определены эти нормы -основные требования к биомеханическим показателям наиболее важных двигательных действий. Кроме того, на практике эти значения могут быть предложены тренером, вычислены с помощью метода моделирования или получены каким-то иным способом. Предполагается, что, введя их в компьютерную программу и определив как норму, последние без труда можно сопоставить с теми, которые в конкретном двигательном действии будут зарегистрированы, и в случае расхождения компьютер проинформирует пользователя-тренера о таких отклонениях. Выявленные таким способом ошибки в технике выполнения спортивного упражнения доводятся тренеру, а он уже руководствуясь своими представлениями о техники выполнения данного

упражнения, должен сделать выводы и предложить спортсмену корректирующие инструкции.

Таким образом, в данной группе технических средств выполняется оперативный объективный количественный биомеханический анализ техники спортивного двигательного действия. Его результатом будет являться информация не только о количественных значениях выделенных показателях, но и о выявленных отклонениях в биомеханических показателях от установленных заранее норм. Как интерпретировать выявленные ошибки и какие конкретно предлагать корректирующие воздействия при фиксации тех или иных отклонений от норм всё - это остаётся на усмотрение тренера.

Логическим развитием технических средств третьей группы является следующая - четвертая. В технических комплексах данной четвёртой группы компьютер используется не просто для сопоставления выявленных значений биомеханических показателей спортивного упражнения с некоторыми, заранее определёнными нормами. Происходит, во-первых, более серьёзная обработка полученных данных, вплоть до привлечения элементов интеллектуального анализа, а для этого необходимо сформировать определённую базу показателей исходных данных. Во-вторых, при формировании должных значений биомеханических показателей учитываются различные факторы, такие как возможность коррекции спортсменом нескольких ошибок, их очерёдности при коррекции и т.п. При этом тренеру предлагается не просто выявленный перечень отклонений от норм, а рекомендации по исправлению допущенных ошибок. Важно, что всё это представляется в доступном и понятном для тренера и спортсмена виде, адаптированном к возможностям их восприятия и оперативного анализа. Важным обстоятельством здесь является наличие возможности оперативно отслеживать изменения в технике выполняемого упражнения в процессе коррекции, и, в случае необходимости, предполагается корректировка самих предлагаемых методических рекомендаций. Фактически такой

инструментальный комплекс представляет собой уже не просто информационную, а информационно-советующую систему или систему поддержки принятия решений [47, 236, 299].

Данный уровень анализа можно охарактеризовать уже как количественно-качественный, так как на основе полученной объективной информации о характеристиках выполненного упражнения тренер получает от компьютера варианты рекомендаций по коррекции выявленных ошибок в привычной для спортсмена форме и с учётом определённых особенностей самого спортсмена.

Необходимо подчеркнуть, что каждая последующий группа технических средств анализа техники выполнения спортивного упражнения включает в себя основные компоненты предыдущей, но дополняет их не только вариантами обработки и анализа исходных данных, но и качественно новым уровнем предлагаемой тренеру информации о выполненном двигательном действии.

Таким образом, разные группы регистрации и степени обработки поступающих исходных данных характеризует и различный уровень анализа, а также представления этой информации пользователю. Приведённая упорядоченная форма описания регистрации, обработки, анализа и представления информации способствует пониманию динамики развития решений относительно получения данных о биомеханических показателях спортивного упражнения с целью их оперативной коррекции. Следует подчеркнуть, что рассмотренные группы технических устройств функционируют не изолированно сами по себе, а в рамках тренировочного процесса спортсмена.

Необходимо отметить, что представленные группы технических средств определённым образом связаны с развитием науки на данном конкретном этапе развития, технологиями и, как следствие, с общими возможностями. Стандартным, классическим вариантом развития науки и технологии, очевидно, является постепенное прохождение все этих этапов, хотя, наверное, возможны и отдельные исключения. Очевидным является и тот факт, что все рассмотренные

группы имеют право на существование в тренировочном процессе, а степень их использования определяется задачами, стоящими на текущей тренировке, уровнем подготовки спортсмена и тренера, а также материальными возможностями.

Обсуждая технические средства, предназначенные для оперативного контроля и коррекции техники выполнения спортивных двигательных действий, мы в то же время отмечали необходимость учёта особенностей работы с данными устройствами тренера. Рассмотрим данный аспект подробнее.

В настоящее время появляются всё новые и новые технические средства, позволяющие контролировать технику выполнения спортивного упражнения, объём оперативно предоставляемой ими информации лавинообразно возрастает. В то же время возможности тренера и спортсмена по её восприятию, переработке и анализу непосредственно во время текущего тренировочного процесса остаются на некотором, не сильно изменяющемся уровне. Схематично на рисунке 10 показан характер изменения объёма представляемой тренеру информации в зависимости от используемых технических средств и возможностей тренера по оперативной обработке и анализу представляемой ему информации.

Если предположить, что информационно-аналитические способности тренера на определённом временном отрезке принципиально не меняются, то налицо явное противоречие. Оно возникает между всё возрастающими возможностями технических средств по оперативному предоставлению самой различной информации о биомеханических показателях спортивного упражнения с одной стороны (сплошная линия), и мало изменяющимися, а потому всё больше отстающими информационно-аналитическими способностями тренера, с другой стороны (линия 1).

Вполне логично предположить, что использование в тренировочном процессе технических средств будет способствовать повышению уровня информационно-аналитических способностей и самого тренера. Схематично это

ориентировочная динамика информационно-аналитических способностей тренера; ориентировочный уровень, до которого необходимо сжать объём информации при предоставлении её

тренеру.

Рисунок 10 - Графическое представление объёма предоставляемой информации с помощью различных технических

средств и уровня информационно-аналитических способностей тренера

показано на рисунке 1 0 линией 1. Видно, что данный рост значительно отстаёт от объёма той дополнительной информации, которую способны предоставить эти средства. Поэтому, несмотря на то что направления повышения эффективности использования технических средств через повышение информационно-аналитических способностей тренера являются крайне важным моментом для совершенствования тренировочного процесса, оно в значительной степени ограничено возможностями самого человека. Поэтому, можно утверждать, что этот путь важен, но явно недостаточен.

На рисунке 10 между ориентировочной кривой представляемого объёма информации различными техническими средствами и информационно-аналитическими способностями тренера показана заштрихованная область - зона объёма информации, которую тренер не в состоянии оперативно обработать и проанализировать. Необходимо подчеркнуть, что под объёмом предоставляемой информации нами понимается не только её количественная составляющая, но и содержание, степень обработки. Очевидно, что с совершенствованием технических устройств, и в первую очередь их компьютеризацией, наблюдается всё возрастающий разрыв между этими линиями. Возникает необходимость сблизить эти линии, сделать разрыв между ними как можно меньше. Просто автоматически отбрасывать «лишнюю» информацию крайне нерационально. Необходимо пойти по-другому пути. Требуется организовать работу инструментального комплекса таким образом, чтобы из всего возможного разнообразия информации, которую могут предоставлять различные технические средства, тренеру предлагалась бы только наиболее важная и значимая на данный момент. При этом получаемая информация должна быть доступна тренеру по объёму и понятна по содержанию. Однако, на наш взгляд, информацию для тренера от технических устройств целесообразно свернуть не совсем точно до уровня информационно-аналитических способностей тренера, а несколько выше их по уровню, как показано на рисунке 10 линия 2. Такое небольшое превышение

предлагаемого объема информации перед возможностью тренера её переработать и осмыслить будет способствовать более быстрому совершенствованию информационно-аналитических способностей тренера. Естественно, характер данной информации будет зависеть от целого ряда факторов: от задач, стоящих на текущей тренировке, от возможностей инструментального комплекса, от индивидуальных способностей самого спортсмена и тренера и т. д. Неоспоримое преимущество в решении данного вопроса имеют технические устройства, активно используемые в своей работе средства вычислительной техники, т.к. именно они позволяют не только выделить и обработать полученные данные, но и провести логический анализ полученных результатов, а также организовать вывод именно той информации, которая необходима на данный момент тренеру.

Представленные на рисунке 10 зависимости фактически отражают общую идею диссертационной работы, которая заключается в том, чтобы организовать тренеру оперативное поступление именно такой информации, которая наиболее важна для него и спортсмена в данный момент и в тоже время доступна и понятна им.

Обсуждая использование технических средств для оперативного контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения, мы полагаем, что чем больше будет зарегистрировано данных о выполненном двигательном действии и проведён анализ на более высоком уровне, тем полней, объективней и актуальней будет полученная информация и, как следствие, меньше останется места для возможности возникновения различных ошибок и неточностей. Как именно связана возможность возникновения этих ошибок и неточностей в процессе анализа тренером и спортсменом техники выполнения спортивного упражнения с возможностью их нивелирования с помощью инструментальных средств различных уровней, рассмотрим в данном разделе дальше.

Представленные выше сведения о группах технических устройств регистрации, обработки, анализа и представления информации о технике

спортивного упражнения (Таблица 2) позволяют соотнести их с представленными раннее этапами восприятия и обработки информации спортсменом и тренером (Рисунок 3). С целью приближения рассматриваемого процесса к реальной деятельности тренера будем ориентироваться не столько на сами этапы, сколько на задачи, решаемыми тренером на различных этапах субъективного восприятия, обработки и представления результатов анализа техники выполнения спортивного упражнения.

Введение дополнительного канала информации о технике выполнения двигательного действия в виде технического устройства позволит объективней судить о качестве выполнения спортивного упражнения. Однако в зависимости от того, насколько обширна и глубоко обработана информация, представленная спортсмену и тренеру, техническое устройство позволит объективизировать тот или иной этап, а следовательно, и решить соответствующие задачи получения и обработки данных о технике выполнения спортивного упражнения.

В таблице 3 представлено сопоставление этапов решения задач по восприятию и обработке информации тренером о технике выполняемого упражнения с обработкой информации при использовании технических средств из различных групп.

Анализируя представленную в таблице 3 информацию, можно заключить, что с возрастанием номера группы, т.е. с использованием в технических устройствах для обработки информации всё более сложноорганизованного и интеллектуально продвинутого оборудования, оно дублирует всё большую долю общей системы анализа техники выполнения спортивного упражнения тренером. Как следствие, тренер может больше сосредоточиться на интеллектуальной части анализа, опираясь при этом на объективный характер получаемой от технических устройств информации.

Как отмечалось выше, первая группа регистрации предполагает, что ни тренер, ни спортсмен не используют дополнительные инструментальные средства

Таблица 3 - Этапы анализа техники выполнения спортивного упражнения и помощь, оказываемая для этого техническими

устройствами различных групп тренеру и спортсмену

Группа технических устройств Этапы анализа

Ввод данных Выделение элементов для анализа Сравнение зарегистрированных элементов с должными значениями Анализ полученных результатов Формирование выводов Принятие решения по коррекции техники выполнения упражнения и доведение его до спортсмена

I Только субъективная регистрация, обработка, анализ и доведение информации тренером до спортсмена

а

II Датчики Субъективное выделение, обработка, анализ и доведение информации тренером до спортсмен

III Датчики Автоматическое выделение Автоматическое сравнение с нормами Субъективный анализ и доведение информации тренером до спортсмена

IV Датчики Автоматическое выделение Автоматическое сравнение с нормами Автоматический анализ результатов Формирование предложений по коррекции / Субъективно принятие е Л

для получения оперативной информации о технике выполняемого упражнения тренеру. Чтобы принять решение о коррекции двигательного действия и доведения до спортсмена методических рекомендаций, тренеру необходимо самостоятельно пройти весь путь анализа, от субъективного восприятия до формирования выводов относительно полученной информации (стрелками указана области информации, в которой задействован тренер).

Начиная со второй группы, для получения оперативных данных используют разнообразные датчики, что даёт возможность объективизировать процесс регистрации информацию о выполненном спортивном упражнении. Обработка полученных данных в технических устройствах этой группы минимальна. Информация отображается обычно непосредственно как зависимость регистрируемой характеристики (данных) от времени (в аналоговом виде) или в виде фиксации изображения выполняемого упражнения.

Подобный тип технических устройств устраняет неточности, связанные с восприятием информации. Отнесённые нами к этому уровню традиционные «средства срочной информации», большинство из которых оперативно предлагают количественную информацию только по одному или двум параметрам, позволяют частично решить вопрос и об объективизации выделения некоторых элементов анализа. На всех других этапах работы с информацией о технике выполненного упражнения, а это сличение полученных значений показателей с должными величинами, анализ такого сравнения и формирование на его основе выводов, остаётся субъективным, и как следствие, достаточно велика вероятность образования различных ошибок и неточностей со стороны тренера.

В третьей группе инструментальных средств в дополнение к объективной регистрации данных, предполагается автоматическое выделение элементов двигательного действия, необходимых для анализа. Технические средства данной группы предполагают не только оперативное выделение требуемых показателей,

но также и оперативное их сопоставление с некоторыми эталонными величинами. До спортсмена и тренера может быть не только доведена информация о величинах самих зарегистрированных показателей, но и выведена в случае наличия отклонения от эталонных величин соответствующая информация. Инструментальные методики данной группы уже объективизируют и конкретизируют значительную часть всего процесс анализа спортивного упражнения. Однако за тренером остаётся необходимость на основе предлагаемой ему таким комплексом информации проанализировать её, сделать вывод и сформулировать корректирующие воздействия для исправления выявленных ошибок. Т.е. он должен обобщить всю предлагаемую информацию, сделать заключение и довести его в нужной форме до спортсмена. К основным недостаткам инструментальных комплексов этого уровня следует отнести малую гибкость функционирования, слабую привязку эталонных величин биомеханических показателей к индивидуальным особенностям спортсмена, а также невозможность учёта различных вводных, возникающих непосредственно в текущем тренировочном процессе.

В последней, четвёртой группе технических устройств к регистрации, выделению необходимых показателей и их обработке, добавляется углубленный анализа полученных показателей, в результате которого появляется возможность предложить инструментальным комплексом тренеру варианты коррекции техники выполняемого упражнения. Таких вариантов может быть не один. Тренер решает, какой из них наиболее целесообразно применить в данные момент для дальнейшего действия. Важным здесь является и то, что эталонные значения показателей (пусть и не все, а только основные) формируются с учётом различных индивидуальных особенностей спортсмена и задач, стоящих перед ним на текущей тренировке.

Таким образом, четвёртая группа технических устройств позволяет объективными методами полностью продублировать субъективный характер

восприятия и анализа тренером информации о спортивном двигательном действии и предложить на его усмотрение определённые рекомендации по оперативной коррекции спортивного упражнения. Информация, предлагаемая тренеру таким комплексом, даёт ему возможность, абстрагировавшись от ненужных деталей и получив дополнительную объективную информацию и предложения по коррекции техники выполняемого спортивного упражнения, а также опираясь на свои знания и опыт, больше сосредоточиться как на её детализации, так и на обобщении, а в случае необходимости, и доведении до спортсмена актуальных корректирующих методических рекомендаций.

3.6 ПРЕДЛАГАЕМАЯ КОНЦЕПЦИЯ (И ЕЁ ЧАСТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ) СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ И КОРРЕКЦИИ СПОРТИВНОЙ

ТЕХНИКИ

Как было показано выше, для реализации технических устройств третьей и особенно четвёртой группы, обеспечивающих регистрацию, обработку, оперативный анализ и представление биомеханических показателей спортивного двигательного действия и тем более методических рекомендаций, необходим комплексный подход, включающий в себя не только аппаратную составляющую обеспечивающую регистрацию соответствующих характеристик, но и компьютер с прикладным программным продуктом, предназначенным для решения стоящих перед спортсменом и тренером задач. В результате должен быть разработан инструментальный комплекс, основной частью которого будет являться система на базе современного компьютера, выполняющая функции информационно-советующей системы. Логика функционирования такой информационно-

советующей системы должна базироваться на определённой идее. Отсюда возникает целесообразность формулирования этой идеи в виде концепции.

Формулируя концепцию нашего исследования, мы исходили из того, что оперативная информация о биомеханических параметрах выполняемого спортивного упражнения позволит повысить эффективность технической подготовки спортсменов. Однако для того, чтобы это произошло, необходимо чётко сформулировать требования к самой этой информации, к характеру её представления и всё это соотнести с информационно-аналитическими особенностями спортсмена и тренера.

В своём исследовании мы исходили из того, что современный тренировочный процесс требует не просто отслеживать и корректировать некоторые отдельные, частные параметры двигательного действия или даже технику выполнения всего спортивного упражнения на качественном уровне. Необходим детальный биомеханический анализ, выполненный оперативно и тщательно, а также выявление параметров, значения которых вызывают определённые вопросы со стороны тренера и спортсмена и которые требуют коррекции. Сама коррекция должна проводиться с учётом текущих задач и возможностей занимающегося. Исходя из вышеизложенного, концепция нашего исследования была сформулирована следующим образом: «Эффективность коррекции техники спортивного упражнения зависит от своевременности, качества и формы представления информации тренеру о выполненном спортсменом движении, а также информационно-аналитическими способностями тренера и спортсмена».

Данная концепция оперативной коррекции техники выполнения спортивного упражнения, как и любая другая, может быть успешно реализована в текущем тренировочном процессе только при определённых условиях и требованиях. Они подразумевают под собой уточнение и конкретизацию

некоторых из обстоятельств функционирования соответствующего инструментального комплекса.

При формулировании концепции исследования мы принимали во внимание, что для проведения детального анализа техники выполнения спортивного двигательного действия необходимо получить объективную и по возможности максимально полную информацию о её биомеханических показателях. Достичь этого возможно только используя адекватный инструментарий регистрации различных характеристик с помощью соответствующих датчиков. Эти датчики должны отвечать целому ряду требований, основными из которых, очевидно, будут: возможность получения информативных показателей, достаточно хорошо и полно характеризующих технику выполнения спортивного двигательного действия, и минимизация вмешательства в естественный ход текущего тренировочного процесса. Традиционно информация о биомеханических характеристиках с этих датчиков представляется в виде изменений во времени зарегистрированных значений.

Чтобы оперативно выделить на биомеханических характеристиках требуемые показатели и их проанализировать, необходимы компьютерные комплексы. С помощью таких современных технических комплексов появляется возможность удобно регистрировать и своевременно анализировать полученные данные. В то же время недостатком существующих информационных систем по оценке техники выполнения спортивного упражнения является отсутствие возможности оперативно предлагать методические рекомендации по коррекции техники спортивного упражнения, понятные и доступные для выполнения как тренеру, так и спортсмену. Функционирование подобного рода информационных систем предполагает наличие определённого программного обеспечения, подготовленного на основе специальных алгоритмов выделения информативных биомеханических показателей и их интерпретации.

Формулируя требования к такой информационной системе, мы постулировали, что ведущим и определяющим в тренировочном процессе является тренер, который конкретизирует задачи на текущую тренировку, исходя из общих стратегических установок. Поэтому такая информационно-советующая система должна учитывать текущие задачи, стоящие перед спортсменом на данной тренировке, а методические рекомендации по коррекции выявленных ошибок соотносить с психо-физиологическими возможностями самого спортсмена. Формализация самих ошибок в технике выполнения спортивного двигательного действия не должна сводиться только к соотнесению зарегистрированных биомеханических показателей с определёнными величинами, принятыми за нормы. Необходимо учитывать индивидуальные особенности данного конкретного спортсмена.

Исходя из вышеизложенного, представленная раннее концепция исследования была детализирована в виде ряда концептуальных положений, приведённых ниже.

Концептуальные положения

1. При формулировке первого частного концептуального положения мы исходили из того, что тренеру в своей профессиональной деятельности приходится оперировать большим объёмом самой разнообразной информации. Она характеризует не только различные стороны подготовки спортсмена: теоретическую, тактическую, техническую и т.д., но всё, что связано с системой спортивной подготовки в целом. Наиболее важную часть этой информации тренер получает непосредственно во время прохождения тренировочного процесса. Помимо информации о состоянии спортсмена, выполняемой им нагрузки и т.п., существенное место занимает информация о том, как выполняет спортсмен заданные двигательные действия. Наиболее ценна данная информация если

необходимо что-то скорректировать, исправить в самой технике выполняемого упражнения. Чем быстрее тренер будет получать такого рода информацию, быстро её анализировать, а по результатам такого анализа принимать решения по коррекции техники выполняемого спортсменом упражнения, тем эффективней будет проходить тренировочный процесс в целом и совершенствование техники выполняемого упражнения в частности.

Получить информацию о том, как выполняется двигательное действие тренер может либо субъективно, просто наблюдая за спортсменом, выполняющим соответствующее упражнение, либо используя для этого различные технические средства и оперируя полученными с их помощью данными.

Получаемая тренером информация может носить как качественный, так и количественный характер. Качественную оперативную информацию, помимо обычного наблюдения за спортсменом тренер может получить и используя целый ряд инструментальных средств, это просмотр видеозаписей, анализ отдельных графиков биомеханических характеристик и т.п. Информация такого рода может дать только весьма приблизительную, неточную информацию о технических параметрах выполняемого упражнения. В лучшем случае это на уровне лучше-хуже, больше-меньше и т.д. На основе таких данных и проведённого анализа тренер может сделать вывод и сформулировать рекомендации спортсмену. Однако и результаты такого анализа, и выводы будут носить полностью субъективный характер.

Срочную количественную информацию о технике выполненного упражнения тренер и спортсмен могут получить, используя технические средства срочной информации. Обычно, эти технические средства представляют информацию по заранее определённым одному, реже нескольким количественным показателям. Чаще всего эти показатели являются обобщающими, интегративными элементами выполняемого спортсменом упражнения. В тоже время, несмотря на объективность зарегистрированных

количественных показателей, такие технические средства не позволяют провести детальный анализ техники выполнения спортивного упражнения. Поэтому хотя подобного рода информация и может поступать тренеру и спортсмену достаточно оперативно, но сделанные на их основе выводы и сформулированные рекомендации по коррекции техники выполнения спортивного упражнения опять в значительной степени включают элемент субъективизма.

Таким образом, рассмотренные варианты оперативного анализа и коррекции техники выполнения спортивного упражнения в значительной степени содержат субъективную составляющую.

Чтобы оперативно получить объективную детальную информацию о технике выполнения спортивного двигательного действия, необходимо не только воспользоваться датчиками, позволяющими зарегистрировать биомеханические характеристики выполняемого упражнения, но и обработать полученные данные современными компьютерными средствами с оперативным представлением результатов обработки. Однако сам по себе массив значений биомеханических показателей мало что может добавить в процесс оперативного анализа техники выполнения спортивного упражнения. Чтобы такая экспресс-информация смогла действительно стать актуальной и нужной для тренера и спортсмена, необходимо: в-первых, выбрать для представления только, значимую, необходимую на данный момент информацию, исключив всё остальное; в-вторых, представить её в понятной для тренера и спортсмена форме.

При формулировании данного частного концептуального положения мы также исходили из того, что на настоящий момент существует достаточно большой арсенал средств на базе компьютерных технологий, позволяющий подойти к решению данной задачи. На наш взгляд, наиболее целесообразно для этого воспользоваться наработками, выполненными в области информационных компьютерных систем, а точнее современных информационно-советующих систем. Реализованные на таком подходе инструментальные комплексы будут не

только собирать необходимые данные о технике выполняемого упражнения, и обрабатывать их, но и проводить анализ полученных результатов по аналогии с тем, который проводит тренер - выявлять ошибки в технике выполнения упражнения и определять пути их коррекции.

Конечной, основной задачей такой информационно-советующей системы должна стать оперативная актуальная информация тренеру о технике выполненного упражнения, которую тренеру, с одной стороны, крайне сложно получить каким-либо другим способом, а с другой - эта информация должна стать основой для выводов и рекомендаций спортсмену, которые сделает тренер, для коррекции техники последующего выполнения упражнения.

Таким образом, рассмотренные аспекты позволяют первое частное концептуальное положение сформулировать следующим образом.

Для повышения оперативности и объективности принятия решений тренером по коррекции техники спортсмена, эффективным инструментом является информационно-советующая система которая наряду с регистрацией, обработкой и представлением информации о выполненном двигательном действии преобразует данную информацию в педагогическую плоскость.

2. Использование любой информации в тренировочном процессе так или иначе предполагает её использование либо через средство, либо через методы педагогического воздействия. В нашем случае это воздействие должно быть направлено непосредственно на спортсмена. Отсюда вытекает, что сама предъявляемая спортсмену информация должна отвечать определённым требованиям, а формулирует и доводит до него эту информацию во время текущего тренировочного процесса - тренер. В свою очередь, тренер черпает эту информацию из различных источников. Если исходная информация получена тренером через наблюдение за спортсменом или через простейшие средства срочной информации, то вся её обработка и интерпретация проводится лично тренером. Ситуация может быть изменена кардинально в случае использования

современных информационных технологий, которые позволяют по-разному не только представлять информацию пользователю по форме, но и проводить самую разнообразную обработку исходных данных. Например, это могут быть сами значения зарегистрированных показателей, а могут быть и сообщения о тех действиях, которые необходимо предпринять пользователю, в том случае, если величины некоторых исходных показателей принимают определённые значения.

По аналогии требуемая информация для тренера о ходе протекания текущего тренировочного процесса спортсмена может быть представлена по-разному. Обычно когда информация выводится в виде некоторого количества чисел или графиков определённых параметров, то, скорее всего, такая информация не сможет полностью удовлетворить ни тренера, ни спортсмена. Обусловлено это тем, что полученные данные необходимо оперативно обработать, проанализировать, сделать выводы и решить, какие действия необходимо предпринять в дальнейшем. Всё это приходится выполнять в ограниченном временном интервале и с учётом того, что спортсмен находится под влиянием «нагрузки», что ограничивает его способность к восприятию и переработке информации.

В этом случае, на наш взгляд, наиболее рациональным будет такой вариант представления информации тренеру, когда зарегистрированные исходные данные о выполненном двигательном действии компьютер обработает, проанализирует, выберет ту информацию, которая по заранее определённым критериям на данный момент окажется наиболее значимой, и сообщит это тренеру. Например, зафиксирует и выведет на экран дисплея информацию об ошибке и предложит тренеру вариант устранения выявленного несоответствия в выполняемом спортивном упражнении.

Нам видится, что подобный вариант обработки информации и доведение её до пользователя наиболее целесообразно решать с помощью технологий информационно-советующих систем. Современные компьютерные технологии

информационно-советующих систем дают возможность сформулировать такого рода сообщения в виде методических рекомендаций и довести их до тренера. При этом для тренера и спортсмена такие рекомендации должны быть сформулированы в педагогической плоскости, на языке понятном тренеру и с учётом возможности её быстрой переработки, осмысления и доведения соответствующих методических рекомендаций до спортсмена.

Исходя из изложенного, второе частное концептуальное положение сформулировано нами следующим образом.

Переложение информации в педагогическую плоскость осуществляется через выработку методических рекомендаций, предлагаемых информационно-советующей системой.

3. Методические рекомендации по оперативной коррекции техники выполнения двигательного действия, которые предлагаются тренером спортсмену так или иначе отразятся на биомеханических параметрах спортивного упражнения. С целью получения объективной информации о технике спортивного упражнения в нашей работе используются специальные датчики, позволяющие регистрировать биомеханические характеристики выполняемого двигательного действия. На этих характеристиках выделяются информативные показатели, непосредственный анализ которых, собственно говоря, и является основной составляющей современного анализа техники выполнения спортивного упражнения.

В зависимости от вида упражнения, конкретной биомеханической характеристики и задач, стоящих перед спортсменом на текущей тренировке, таких выделяемых показателей даже на одной характеристике может быть не один десяток. Поэтому, чтобы информационно-советующая система могла оперативно обработать и проанализировать значения таких биомеханических показателей, а при необходимости и предложить корректирующие воздействия перед следующим выполнением упражнения, необходимо, чтобы весь процесс

ввода биомеханических характеристик в компьютер, выделения необходимых показателей, их последующая обработка и анализ выполнялись автоматически, без участия человека.

Задача регистрации биомеханических характеристик, по своей сути, является больше технической. Данные с датчиков с помощью специального устройства ввода - аналого-цифрового преобразователя, через фиксированные интервалы времени (обычно через 0,01; 0,005; 0,001 секунды или другие интервалы) вводятся в память компьютера. Полученный массив данных может быть представлен графически для качественной оценки выполненного спортивного упражнения или с помощью специально разработанных программ, на полученных данных выделяются числовые значения требуемых биомеханических показателей. Чаще всего это экстремумы на регистрируемой характеристике и различные временные интервалы. Реже определяют другие параметры - площади под кривой, производные регистрируемой характеристики и т.д. На основании зарегистрированных показателей рассчитывают вторичные показатели и различные коэффициенты.

Похожие задачи достаточно часто приходится решать в практике автоматизации процесса получения информации в различных областях деятельности человека. Однако значительная доля подобного рода задач характеризуется тем, что анализируемые в них процессы являются повторяющимися, периодическими. В этом случае появляется возможность применить большой арсенал различных математических процедур, предоставляющих пользователю возможность существенно повысить надёжность определения регистрируемых показателей и обработку исходных данных.

В спортивных упражнениях, в которых каждое отдельное его выполнение предполагает получение определённого результата - метание, прыжок, подъём штанги и т.д., каждое такое выполнение имеет значение. На соревнованиях часто, от такого единственно верно выполненного двигательного действия зависит

спортивный результат всего выступления спортсмена. Поэтому в видах сорта, где результат может зависеть от того, как выполняется это двигательное действие на тренировках или соревнованиях необходимо отслеживать каждое такое выполнение, особенно выполненное с интенсивностью, сопоставимой с соревновательной. Однако различные исследования в области техники выполнения спортивных упражнений показали, что после освоения техники спортивного упражнения при относительно стабильной общей биомеханической структуре у одного и того же спортсмена практически не встречаются варианты его выполнения с абсолютно идентичными значениями биомеханических показателей. Даже если условия выполнения практически одинаковы, значения регистрируемых показателей, скорее всего, будут иметь некоторые отличия. Любая попытка внести какие-либо коррективы в выполняемое упражнение (изменить вес снаряда или сделать акцент на той или иной её части и т.п.) обязательно отразятся на каких-нибудь показателях. Изменения эти могут быть связаны не только с абсолютными значениями экстремумов или временными интервалами. Может даже измениться вид анализируемой характеристики. Некоторые показатели могут поменять своё расположение на анализируемой характеристике или вовсе исчезнуть.

По аналогии так же существенно могут отличатся и биомеханические характеристики одного и того же упражнения у разных спортсменов. Это различие может быть столь существенно, что иногда трудно провести сопоставление по некоторым отдельным элементам упражнения. В том случае, если анализ техники проводиться, опираясь на зарегистрированные биомеханические характеристики спортивного упражнения специалистом (тренером), то он, часто «не задумываясь», выделяет необходимые биомеханические показатели, пусть даже сам характер кривой анализируемой характеристики значительно отличается от типовой (стандартной). Человек учтёт

какую-нибудь дополнительную информацию, например, методические рекомендации на выполнение упражнения и т.п.

Если же стоит задача автоматизировать процесс определения значений биомеханических показателей - переложить эту процедуру на компьютер, то необходимо подготовить программу, которая бы сама могла находить требуемые биомеханические показатели и определять их значения. Реализуются такие программы всегда на основе алгоритмов. И если программу для компьютера на основе уже разработанного алгоритма может написать рядовой программист, то чтобы подготовить алгоритм выделения биомеханических показателей, необходимы специальные знания тренера и специалиста по спортивной биомеханике.

Опираясь на вышеизложенное, можно заключить: чтобы компьютерная информационно-советующая система могла оперативно снабжать тренера и спортсмена информацией непосредственно в процессе текущей тренировки, необходимо обеспечить не только автоматический ввод регистрируемых биомеханических характеристик в компьютер, но и подготовить программу, которая автоматически выделяет заданные показатели на введённой в память характеристике и определяет их значения. Чтобы, несмотря на возможные разнообразия в характере самой биомеханической характеристики спортивного упражнения и в величинах, определяемых на ней показателей, программа работала корректно, необходимо, чтобы алгоритм для функционирования такой программы был достаточно гибким и предусматривал обработку большинства возможных вариантов реализации анализируемой характеристики.

Помимо гибкости алгоритма для автоматического выделения биомеханических показателей, также желательно иметь достаточно разветвлённый алгоритм оценки самих показателей на наличие ошибок в технике выполнения упражнения. При определении ошибок необходимо, чтобы

учитывались и некоторые индивидуальные особенности спортсмена, выполняющего спортивное упражнение.

Отсюда, третье концептуальное положение было сформулировано нами следующим образом.

Биомеханические параметры спортивного упражнения характеризуются большим внутри- и меж-индивидуальным разнообразием, что, в свою очередь, предъявляет определённые требования к гибкости алгоритмов выделения, обработки и интерпретации регистрируемых показателей.

4. Процесс совершенствования технического мастерства спортсмена происходит не изолированно, а в контексте общей стратегии спортивной подготовки. Исходя из логики построения тренировочного процесса, каждая текущая тренировка должна решать вполне определённые, конкретные задачи, в том числе и в области технической подготовки. Локальные задачи конкретного тренировочного занятия должны логически вытекать из более общих, глобальных задач, решаемых спортсменом на данном этапе спортивной подготовки. Поэтому, раскрывая четвёртое концептуальное положение, необходимо отметить, что информационно-советующая система, призванная оказывать содействие тренеру и спортсмену в совершенствовании техники выполнения спортивного упражнения, должна определённым образом учитывать их запросы и потребности по регистрации данных и представлению информации. Отсюда задачи, определяемые тренером для каждой тренировки, диктуют основные требования к тому, что за информация и в каком виде должна представляться информационной системой.

Так, если стоит задача контролировать только один-два каких-нибудь биомеханических показателя спортивного упражнения, например, максимум развиваемого спортсменом усилия или длительность безопорной фазы, то возможно представление информации только по этим конкретным показателям или динамике их изменения в процессе тренировочного занятия.

Если стоит задача поддержания значений одного или нескольких биомеханических показателей в определённом диапазоне, то вполне может быть достаточно предоставлять информацию только о тех показателях, которые не вписались в установленные интервалы.

В том случае, если в качестве текущей определена задача выявления ошибок в технике выполнения спортивного упражнения с последующим их устранением, то необходимо чтобы, информационная система позволяла по максимуму собрать информацию о технике выполняемого упражнения, быстро её обработала, проанализировала и представила тренеру и спортсмену методические рекомендации по оперативной коррекции выявленных ошибок.

Поэтому при обработке и представлении полученной информации спортсмену и тренеру должны обязательно учитываться задачи, стоящие на данной тренировке. Исходя из приведённых рассуждений, четвёртое концептуальное положение сформулировано нами следующим образом.

Регистрация конкретных показателей, их представление и интерпретация определяются запросами тренера и спортсмена, исходя из оперативных и тактических задач коррекции техники выполнения упражнения на текущей тренировке и на определённом тренировочном этапе.

5. Современный тренировочный процесс предполагает значительные нагрузки, которые влияют не только на физическое и функциональное состояние спортсмена, но и воздействует на его психику. Для спортсмена важно, чтобы тренировочный процесс проходил в комфортных и привычных для него условиях. Любое отклонение от привычного, устоявшегося протекания как самой тренировки, так и вне тренировочного времени может негативно восприниматься спортсменом и отрицательно сказаться на всей его подготовке. Всё это относится и к различным процедурам обследования и тестирования спортсмена. В настоящий момент спортсмены уже привыкли к систематическим и регулярным медико-биологическим обследованиям, а в некоторых видах спорта и к

специфическим функциональным пробам. Что же касается контроля за технической подготовленностью спортсмена, то, как правило, она часто представляется спортсмену не настолько актуальной и важной, чтобы ради этого испытывать определённые неудобства или вообще нарушать весь ход тренировочного процесса. Поэтому часто спортсмен отрицательно воспринимает ситуацию, когда на него самого, или на снаряд крепятся какие-нибудь датчики или организуются специальные условия для обследования. Ситуация становится ещё более проблематичной, если необходимо использовать какое-нибудь оборудование, чтобы провести целую тренировку или тренироваться с этим оборудованием регулярно. Отсюда понятно, что если предполагается использовать в тренировочном процессе какие-нибудь технические средства, то помимо актуальности получаемых с их помощью информации, необходимо позаботиться и о том, чтобы использование такого оборудования не создавало ощутимые неудобства при выполнении интересующего тренера упражнения, а испытываемый спортсменом дискомфорт при всей этой процедуре был бы сведён к минимуму.

Исходя из вышеизложенного, пятое концептуальное положение нашего исследования сформулировано нами следующим образом.

Процесс регистрации, обработки и представления информации о биомеханических показателях выполняемого спортивного упражнения должен вносить минимальный диссонанс в естественный ход тренировочного процесса.

6. Оценка уровня технического мастерства спортсмена на современном этапе развития спортивной науки обычно оценивается через анализ биомеханических параметров. Для выполнения такого анализа необходимо, чтобы были сформулированы чёткие критерии такой оценки. Наиболее эффективно такая оценка будет осуществляться, если для неё будут использоваться объективные количественные значения оцениваемых параметров.

Для анализа техники спортивного упражнения наиболее распространённым в настоящее время является подход, когда в процессе выполнения упражнения регистрируются определённые биомеханические характеристики, и на этих характеристиках определяются наиболее информативные показатели. Собственно, анализу подвергаются именно эти выявленные показатели или другие производные показатели, рассчитываемые на основе исходных. Если процесс анализа предполагает не простую констатацию значений таких показателей, а их оценку, то в этом случае во весь рост встаёт проблема критериев для такой оценки. Наиболее широко в настоящее время используется подход, когда в качестве критериев используются заранее определённые диапазоны анализируемых показателей. Однако, как сформировать значения таких диапазонов, единого мнения в настоящий момент не выработано. Существуют различные подходы. Это могут быть значения показателей ведущих спортсменов в данном виде спорта или усреднённые величины показателей атлетов определённой квалификации. Имеются исследования, в которых предлагаются статистические методы расчёта значений информативный показателей. Существуют и другие подходы. Однако мы убеждены, что сама система оценки величин биомеханических показателей на предмет правильного выполнения упражнения должна быть достаточно гибкой и, по возможности, не сводиться только к тому, вписались ли значения анализируемых показателей в некие установленные рамки. Очевидно, что при типовом выполнении спортсменом упражнения его биомеханические показатели не должны принципиально отличаться от неких условно усреднённых величин для данного варианта выполнения упражнения. В качестве наилучшего приближения для таких ориентировочных значений могут быть выбраны величины, при которых ведущие спортсмены показывают наиболее высокие результаты именно в данном упражнении.

Однако такой подход, как вписались ли значения зарегистрированных показателей в некие установленные нормы или нет, фактически не позволяет спортсмену проявить свою индивидуальность, которая может выражаться в особенностях физической или функциональной подготовленности. Индивидуальное выполнения спортивного упражнения может проявляться и в особенности биомеханической структуры анализируемого упражнения, в частности во взаимовлиянии отдельных биомеханических показателей между собой. В качестве перспективы на ближайшее время можно было бы подобрать такие значения наиболее важных биомеханических показателей, при которых, существенно не перестраивая само упражнение, данный спортсмен может показать наиболее высокий результат.

Отсюда, шестое частное концептуальное положение относительно величин биомеханических показателей, принимаемых в качестве ориентира, сформулировано нами в следующем виде.

Значения биомеханических показателей, выступающих в качестве возможных ориентиров техники выполнения спортивного упражнения, определяются, исходя из практического опыта отдельных специалистов и тренеров, общепринятых в современной науке по конкретному виду спорта величин этих показателей, а также с учётом взаимовлияния между анализируемыми показателями. Если имеется такая возможность, то целесообразно учесть и индивидуальные особенности выполнения спортсменом анализируемого упражнения.

7. В процессе спортивной тренировки практически любые методические рекомендации со стороны тренера по коррекции выполняемого спортсменом упражнения так или иначе будут связаны с изменением значений биомеханических показателей. Предлагая спортсмену увеличить угол в суставе, активней воздействовать на снаряд или быстрее выполнять какую-либо часть упражнения, тренер, осознавая это или нет, фактически всегда через спортсмена

пытается изменить значения определённых биомеханических показателей. В отсутствие оборудования, обеспечивающего объективную регистрацию таких показателей, для их оценки тренер может опираться только на своё субъективное восприятие и на восприятие спортсмена, выполняющего упражнение. Ни он сам, ни спортсмен не могут точно сказать, каковы значения интересующих их показателей и на сколько конкретно необходимо их изменить, чтобы получить требуемые величины. Всё это можно оперативно получить в виде методических рекомендаций, используя соответствующую информационно-советующую систему оперативного контроля и коррекции биомеханических показателей. Только в этом случае возможно получить быструю и объективную информацию о конкретных величинах интересующих нас биомеханических показателей, проанализировать их и определиться с требуемыми изменениями в технике выполнения упражнения. Эта же система в состоянии предложить вариант методических рекомендаций по коррекции выявленных ошибок или когда необходимо целенаправленно изменить какие-нибудь показатели. В любом случае если необходимо внести изменения в величины биомеханических показателей, то желательно оперировать не на уровне больше-меньше, а опираясь непосредственно на конкретные величины этих биомеханических показателей. Однако для эффективного управления показателями спортивного упражнения недостаточно только их зарегистрировать и определить их значения. Необходимо чётко понимать - может ли спортсмен повлиять на данные показатели в принципе и с какой точностью он может управлять данными показателями.

Современные средства регистрации данных позволяют регистрировать многие параметры с очень высокой точностью. Однако, на практике при регистрации двигательного действия человека, как правило, в такой точности необходимости нет. Например, временные интервалы спортсмен может ощущать на уровне вплоть до сотых и даже иногда тысячных секунды, однако сможет ли он целенаправленно влиять на длительность отдельных интервалов с такой

точностью, не столь очевидно. Или максимум силы, прикладываемой спортсменом при выполнении прыжков или подъёме штанги, могут составлять сотни килограммов, и если предполагается корректировать данный показатель, то насколько точно необходимо представлять спортсмену данную информацию: с точностью до 1 кг; до 0,1 кг или 5 кг.

Другие параметры, которые человек в привычной для себя жизни использует нечасто, например, мощность, развиваемая спортсменом в процессе выполнения упражнения, могут восприниматься им крайне неточно, и может потребоваться достаточно длительное время, чтобы научить спортсмена управлять этим параметром.

Поэтому, обсуждая параметры, которые предполагается использовать для оценки и коррекции техники выполнения спортивного упражнения, необходимо учитывать помимо самых разнообразных аспектов и способность спортсмена управлять этими параметрами.

Наряду с возможностью спортсмена управлять выбранными параметрами на функциональном уровне не менее важным моментом следует считать общие интеллектуальные способности спортсмена и тренера. Проявляется это в том, что спортсмен, а в первую очередь тренер, получаемую информацию о ходе тренировочного процесса должны переработать, осмыслить, сделать выводы и только потом принимать решение. Методические рекомендации от информационно-советующей системы, когда предлагаются некоторые вполне определённые рекомендации по коррекции техники выполнения спортивного упражнения, не подразумевают полную замену тренера в этой важной составляющей текущей тренировки. Тренер всё равно остаётся ведущей фигурой, и всё, что предлагается информационно-советующей системой для коррекции техники спортсмена, должно пройти через осмысление и одобрение тренера. Анализируя информацию от информационно-советующей системы по коррекции техники спортивного упражнения тренер так или иначе опирается на свои знания

и опыт, а также на способность быстро анализировать полученные данные о параметрах техники выполненного упражнения. Не исключено и использование такого плохо формализованного момента, как предчувствие. Всё это должно предшествовать тем рекомендациям, которые донесёт тренер спортсмену после оперативной обработки биомеханических параметров информационно-советующей системой и предложенных ею методических рекомендаций.

Определённые требования к информационно-аналитическим способностям предъявляются и к спортсмену. Чтобы эффективно корректировать предлагаемые ему биомеханические показатели, спортсмен должен хорошо представлять структуру соответствующего упражнения, моделировать ситуацию на предмет того, что может произойти при изменении конкретного показателя и какие возможные ощущения он должен при этом испытать.

Отмеченные выше моменты, которые необходимо учитывать при организации вывода методических рекомендаций предлагаемых информационно-советующей системой тренеру и спортсмену, были сформулированы нами в седьмой частной методической рекомендации в следующем виде.

Методические рекомендации по коррекции техники выполняемого упражнения должны учитывать возможность спортсмена управлять биомеханическими параметрами и информационно-аналитические способности тренера и спортсмена.

8. Коррекция двигательного действия - сложный и не всегда чётко прогнозируемый процесс. Поэтому включение на определённом этапе обратной связи между спортсменом и тренером информационно-советующей системы, позволяющей зарегистрировать параметры спортивного упражнения, оперативно их обработать, выделить несоответствие между наблюдаемыми величинами биомеханических показателей и должными их значениями, представить на экране или вывести необходимую информацию каким-либо иным способом и в случае необходимости предложить корректирующие воздействия для изменения

спортсменом определённых показателей, автоматически ещё не гарантирует необходимых изменений в технике выполнения анализируемого упражнения.

Спортивные двигательные действия чрезвычайно разнообразны и вариативны. И как нельзя предложить универсальную систему спортивной тренировки для разных видов спортивной деятельности, пусть даже во многом похожих внешне - например, бег на короткие и длинные дистанции, или достаточно близких по режимам двигательной деятельности, таких как тяжёлая атлетика, силовое троеборье или гиревой спорт, так же невозможно создать универсальную информационно-советующую систему, которая бы эффективно функционировала для различных видов спорта.

Помимо уже отмеченных раннее важных моментов, таких как минимизация неудобства эксплуатации оборудования или учёт возможности управления теми или иными биомеханическими параметрами самим спортсменом, существенное влияние на эффективность предлагаемых информационно-советующей системой методических рекомендаций имеет и целый ряд других аспектов. На наш взгляд, в первую очередь к ним следует следующие:

• Насколько сложна с биомеханической точки зрения структура анализируемого упражнения. Находится ли спортсмен на одном месте в процессе выполнения упражнения или перемещается, а если такое перемещение присутствует, то насколько оно значительно. Выполняется ли упражнение в спортивном зале или на открытом воздухе. Существенно и то, является ли двигательное действие ациклическим или циклическим.

• Отдельно следует указать на особенность обработки и представления информации о выполненном упражнении тренеру. Её оперативность, объём и форма в значительной степени определяются характером выполняемого упражнения. Так, оперативным, можно считать представление информации до выполнения спортсменом следующей попытки в данном упражнении. Например, в прыжках, метаниях или в тяжёлой атлетике, когда между такими

попытками есть незначительный временной интервал, несколько секунд или даже минут, за которые информационно-советующая система должна предоставить необходимую информацию. Непосредственно во время выполнения таких упражнений предлагать информацию спортсмену практически бессмысленно. Близок к аналогичной ситуации и случай, когда спортсмен выполняет бег на короткие дистанции. Если упражнение выполняется достаточно продолжительное время - бег на средние или длинные дистанции, то в этом случае ещё как-то возможно предоставлять информацию спортсмену во время самого двигательного действия. От того, что за характер у анализируемого двигательного действия, будет зависеть и форма предлагаемой информации, и её объём. Например, при беге, возможно, наиболее удобным вариантом представления может оказаться звуковая форма, а при ациклических упражнениях - традиционная, с выводом на экран дисплея. Естественно, с вариантом представления информации будет связан и доводимый до тренера и спортсмена объём информации. Воспринимаемый объём информации во время выполнения упражнения, естественно, будет меньше, чем тогда, когда она предлагается спортсмену между отдельными подходами.

Перечисленные выше условия будут, определённо, влиять на эффективность реализации предлагаемой спортсмену информации. Каждое упражнение, которое предполагается анализировать на предмет совершенствования техники его выполнения с использованием информационно-советующей системы, должно быть рассмотрено с различных сторон и в первую очередь относительно перечисленных моментов. Ответы, которые будут получены на отмеченные выше вопросы, позволят реализовать эффективно функционирующий инструментальный комплекс в виде информационно-советующей системы. Поэтому последнее, восьмое частное концептуальное положение сформулировано нами следующим образом.

Эффективность реализации методических рекомендаций, предлагаемых информационно-советующей системой, обусловлена также биомеханической структурой спортивного упражнения, оперативностью, объёмом и формой представляемой информации о выполняемом движении.

Представленная в таком виде концепция исследования и сформулированные её частные положения позволяют непосредственно перейти к обсуждению конкретной структуры информационной системы для оперативного контроля и коррекции биомеханических показателей спортивного упражнения.

3.7 ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И ПРИМЕНЕНИЯ ИНСТРУМЕНТАРИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ И КОРРЕКЦИИ ТЕХНИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ СПОРТИВНОГО УПРАЖНЕНИЯ

Как было показано в предыдущих параграфах, задачи, стоящие перед тренером на текущей тренировке, определяли отличия в содержании основных блоков информационных систем коррекции техники выполнения спортивного упражнения. Однако детальный анализ использования различных технических средств с целью коррекции техники выполнения спортивного упражнения позволил определиться и с другими условиями, которые необходимо учитывать при разработке и реализации таких информационных систем.

Несколько упрощая, эти условия, которые необходимо учитывать при создании автоматизированных информационных систем для оценки и коррекции техники выполнения спортивного упражнения, можно разбить на две группы. Первую составляют условия, описывающие внешние, «механические» особенности выполнения упражнения и способы регистрации параметров анализируемого спортивного упражнения. Вторая группа - это условия,

определяющие представление требуемой информации по результатам обработки полученных данных. Все они, в конечном итоге, должны работать на решение задач, стоящих перед конкретным упражнением на данной тренировке.

На рисунке 11 схематично представлены основные условия, определяющие особенности структуры и функционирования автоматизированной информационной системы для оценки и коррекции техники выполнения спортивного упражнения.

Рисунок 11 - Основные условия, определяющие структуру и характер функционирования автоматизированной информационной системы коррекции техники выполнения спортивного упражнения

Как видно из предложенной схемы, тренер определяет перед спортсменом цели и задачи конкретного упражнения на данной тренировке. Спортсмен выполняет это спортивное упражнение. Для реализации автоматизированной информационной системы будут иметь значения такие внешние условия, как особенности выполнения самого упражнения, а также условия организации фиксации данных непосредственно в процессе тренировки.

Вторая группа условий - это обработка и представление полученной информации. Здесь будут иметь значения режим, характер и способ доведения информации до основного потребителя - тренера. Сам же характер и способ представления информации будет определяться тем, как проводится обработка полученных данных.

Рассмотрим вкратце особенности влияния каждого из перечисленных выше условий на характер организации и функционирования автоматизированной системы контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения.

Ключевым аспектом, во многом определяющим, что будет предоставлять тренеру информационная система по контролю и коррекции техники выполнения спортивного упражнения, и то, как она это будет делать, являются задачи, стоящие на текущей тренировке перед спортсменом и тренером. Задачи могут быть самые разнообразные. Применительно к рассматриваемой нами проблеме -оценки и коррекции техники выполнения спортивного упражнения - это может быть и текущая оценка технической подготовленности спортсмена, и коррекция каких-то отдельных элементов уже освоенного технического действия, и изучение нового элемента техники. Задачами могут быть и развитие определённых двигательных качеств через выполнение определённые упражнения (методом сопряжённого развития). Могут стоять и другие задачи, решаемые через корректное, правильное выполнение определённого спортивного упражнения. Схематично они представлены на рисунке 12.

Рисунок 12 - Задачи, которые могут стоять на текущей тренировке

Рассмотрим теперь особенности выполнения анализируемого упражнения, которое также в значительной степени является одним из основных моментов, определяющих условия функционирования информационной системы контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения. Наиболее значимыми составляющими данного аспекта являются особенности перемещения спортсмена в процессе выполнения упражнения и повторяемость выполняемого двигательного действия (Рисунок 13).

Мы отметили лишь некоторые моменты, те, которые на наш взгляд могут достаточно близко соотноситься с рассматриваемой нами проблемой.

В процессе выполнения упражнения спортсмен может практически оставаться на одном месте, например, при выполнении соревновательных тяжелоатлетических упражнений или соревновательных упражнений в гиревом спорте, а может перемещаться, как при беге или при прыжках в лёгкой атлетике.

Рисунок 13 - Учёт основных условий выполнения анализируемого упражнения

Если для снятия данных о технике выполняемого упражнения используется видеорегистрация, то особых проблем для обеспечения получения этих данных нет. Процесс съёмки незначительно влияет на выполнение самого упражнения. Задача исследователя заключается в том, чтобы организовать саму процедуру видеосъёмки так, чтобы минимизировать возникающие при этом ошибки, особенно при перемещении спортсмена.

Ситуация значительно усложняется, если в качестве источника информации о технике спортивного упражнения используются различные датчики биомеханических характеристик. Они могут крепиться как на спортсмена -электрогониометры или поверхностная электромиография, на спортивный снаряд - на гриф штанги или на игровой мяч или же фиксироваться непосредственно на месте выполнения спортивного упражнения - динамометрическая платформа.

Во всех этих случаях зарегистрированные данные о выполненном упражнении необходимо передать в устройство сбора и обработки данных. Обычно эту функцию выполняет компьютер. Если спортсмен выполняет

анализируемое упражнение стоя на одном месте, то передача данных в компьютер может быть выполнена и по проводам. Такое возможно и в том случае, если общее перемещение спортсмена незначительно - прыжок с места или некоторые виды метания в лёгкой атлетике. Аналогичным образом могут быть получены данные и с динамометрической платформы. Однако если такая возможность есть, то вместо проводных технологий желательно использовать беспроводные технологии передачи данных - например, технологии Bluetooth или Wi-fî.

При необходимости регистрации данных в упражнениях, где спортсмен активно перемещается в процессе его выполнения, необходимо ориентироваться на беспроводные технологии или на регистрацию данных на промежуточный носитель (например, на карту памяти), с которых в дальнейшем снимаются записанные данные для последующей обработки.

Повторяемость анализируемого упражнения больше будет влиять на алгоритмы обработки данных. Связано это с тем, что при циклическом выполнении упражнения биомеханические характеристики претерпевают определённые изменения по сравнению с однократным выполнением упражнения. Такая особенность выполнения двигательного действия будет влиять не только на определяемые биомеханические показатели, но и на характер представления информации тренеру и спортсмену для отслеживания показателей и их коррекции.

Особенности выполнения анализируемого спортивного упражнения в значительной степени определяет то, как происходит регистрация данных для последующей обработки анализа и представления полученной информации (Рисунок 14).

На наш взгляд, целесообразно выделить в процессе регистрации три основных фактора - число регистрируемых каналов данных, способ передачи данных в компьютер и то, как происходит взаимодействие с регистрирующими датчиками.

Очевидно, что чем меньше в процессе регистрации будет задействовано различных датчиков, тем комфортней спортсмену будет работать с данной информационной системой, а значит, сам инструментальный комплекс будет меньше влиять на естественный ход текущего тренировочного процесса. Однако одновременно с сокращением числа регистрируемых каналов как правило, уменьшается и объём информации доступной для регистрации, а следовательно и для последующего анализ.

Рисунок 14 - Учёт особенностей регистрации данных при разработке информационной системы контроля и коррекции техники выполнения

спортивного упражнения

Поэтому, решая задачу получения информации о выполняемом спортивном упражнении, исследователь постоянно вынужден искать компромисс между объёмом и ценностью получаемой информации, с одной стороны, и количеством одновременно регистрируемых характеристик, и их информативностью с другой.

Бесконтактные методы, основанные на видеорегистрации и получившие в последние годы особенно широкое распространение, позволяют минимизировать вмешательство в естественный ход тренировочного процесса. Однако получаемые с их помощью данные охватывают в основном хоть и важную часть информации о биомеханических показателях - кинематических характеристиках, но в целом ряде случаев для детального биомеханического анализа спортивного упражнения этого явно недостаточно. Следует также подчеркнуть, что стоимость самого оборудования и программного обеспечения для проведения биомеханического анализа спортивного упражнения часто столь высока, что позволить себе такие комплексы могут лишь избранные специализированные центры. Определённые сложности возникают и при самой организации проведения такой видеосъёмки, особенно с использованием нескольких видеокамер. Поэтому в спортивной практике широко используются различные контактные датчики регистрации данных. Часть из них необходимо устанавливать на спортсмена или непосредственно на спортивный снаряд. Это инструментальные методы очевидного, явного контакта со спортсменом или спортивным снарядом. Как правило, эти инструментальные методы регистрации привносят определённые неудобства при проведении тренировки. Более предпочтительными в этом случае можно считать инструментальные методы, которые регистрируют биомеханические характеристики в контакте со спортсменом, но не оказывают на сам процесс существенного влияния (на рисунке 14 они определены как латентные контактные методы). Представителями таких методов могут служить различные варианты регистрации деформации опоры или снаряда в процессе

выполнения спортивного упражнения. Например, динамометрические платформы или измерение деформации гимнастических снарядов в процессе выполнения спортивных упражнений.

Обобщая выше сказанное, можно заключить, что в зависимости от задач, стоящих на данной спортивной тренировке и возможностями тренера (исследователя), всегда потребуется находить компромисс между получением необходимой информации и комфортностью проведения соответствующих измерительных манипуляций.

Остановимся теперь подробней на самой информации, представляемой тренеру и спортсмену. Собственно говоря, информация о технике выполнения спортивного упражнения является именно той целью, ради которой функционирует система сбора и обработки биомеханических параметров двигательной деятельности. Задачи, стоящие перед спортсменом и тренером на текущей тренировке, в конечном итоге определяют вариант обработки данных и характер представления полученной информации. Здесь требуется учесть следующие аспекты:

• когда необходимо представить требуемую информацию - режима представления данных;

• что именно требуется представить - характер представляемой информации;

• способ представления информации - в каком виде необходимо представить эту информацию.

Рассмотрим вкратце каждый из перечисленных аспектов.

В зависимости от того, когда необходимо представлять зарегистрированную информацию, а это зависит напрямую от задач текущей тренировки, целесообразно выделить три варианта (Рисунок 15).

1. Непосредственно во время выполнения упражнения. Такой вариант представления может быть востребован, когда выполняемое упражнение

носит циклический характер. Например, бег, плавание, гребля и т.п. При таком варианте двигательной деятельности, когда спортсмен постоянно находится в напряжении и степень восприятия информации у него уменьшается, необходимо резко сократить объём представляемой ему информации. Даже если тренер и может получать и анализировать информацию о двигательной деятельности спортсмена, чтобы предложить её самому спортсмену, необходимо её сжать, уменьшив количественно, сведя к чётким и однозначным вариантам представления.

Рисунок 15 - Варианты режима представления информации в информационной системе контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения

2. Представление информации сразу после выполненного спортивного упражнения. К этой группе можно отнести такие виды, как прыжки в лёгкой атлетике, метания, подъём штанги. После выполнения каждого такого упражнения у спортсмена есть пусть и небольшой временной интервал до следующего его выполнения. Длительность такого интервала, естественно, будет зависеть от организации тренировочного процесса. Но обычно его продолжительность достаточна, чтобы спортсмен смог воспринять и осмыслить какие-то методические

рекомендации по коррекции техники выполняемого упражнения и в следующей попытке постараться их реализовать. Естественно, здесь также есть определённые ограничения на восприятие и осмысление предлагаемой спортсмену информации, но они уже менее жёсткие, чем в предыдущем варианте представления информации.

3. Представление информации через некоторое отставленное время. Например, после тренировки или на следующий день. Такой вариант представления информации может быть востребован, например, в случае углубленного анализа техники выполнения спортивного упражнения. Его целесообразно провести с привлечением максимально возможной регистрации данных со спортсмена, углубленной обработкой и анализом полученной информации. На основании этих данных тренер и спортсмен должны получить своеобразный информационный срез технической подготовленности спортсмена, на основании которой можно будет сформулировать дальнейшую стратегию построения тренировочного процесса на определённый период.

По своему характеру доведение информации до тренера и спортсмена может представляться в следующем виде (Рисунок 16):

• только значения зарегистрированных биомеханических показателей;

• величины отклонений зарегистрированных показателей от выбранных норм;

• методические рекомендации по коррекции техники выполнения спортивного упражнения.

Очевидно, все эти варианты могут совмещаться. Необходимо отметить, что представление более продвинутого варианта информации предполагает и более сложные варианты обработки и анализа полученных данных. Поэтому нет ничего удивительного в том, что характер представления информации, а значит, и уровень обработки данных и анализа, во многом будут совпадать с предложенной

выше градацией уровня получения и оперирования информацией о выполняемых упражнениях (Рисунок 5).

Рисунок 16 - Варианты характера представления информации в информационной системе (ИС) контроля и коррекции техники выполнения спортивного

упражнения

В заключении вкратце остановимся на способе доведения информации до спортсмена. Если тренер, наблюдая за спортсменом, как правило, способен без проблем воспринимать информацию практически в любой форме, то спортсмен в силу особенности организации тренировочного процесса может иметь определённые ограничения. Эти ограничения могут быть вызваны как по объёму воспринимаемой информации, так и по способу их доведения до спортсмена.

На рисунке 17 представлены наиболее распространённые способы представления информации в спортивной практике. Рассматривая данный аспект, с позиции разработки информационной системы коррекции техники выполнения спортивного упражнения, нами было решено выделить отдельно устройства вывода информации и сам характер представления информации.

Рисунок 17 - Способы представления информации в информационной системе контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения

В настоящее время чаще всего информация выводится на экран компьютерного монитора, демонстрационного проектора, какой-либо личный гаджет. Возможен вывод на специальное табло, систему вывода звукового сигнала или другие возможные устройства вывода информации.

В зависимости от выбранного устройства информация может доводиться до спортсмена и тренера визуально, в виде звуковых сигналов или в каком-либо ином варианте.

Визуально обычно представляется информация в виде текстового сообщения, в цифровом виде, графическом или с помощью различных индикаторов.

Звуковое сообщение может выводиться в виде голосового сообщения, различных закодированных звуков, музыкального сообщения и т.д.

Помимо этих двух наиболее распространённых способов представления информации возможны и иные, использующие другие органы чувств человека. Для доведения информации непосредственно до спортсмена, могут быть задействованы различные варианты тактильной чувствительности спортсмена через электрическую или механическую стимуляцию. В принципе, возможно использование и других, пока что экзотических способов представления информации - через вкусовые, обонятельные и другие рецепторы.

Таким образом, показано, что сама задача построения инструментального комплекса по сбору и обработке данных о технике выполнения спортивного упражнения, последующего анализа и в случае необходимости коррекции выявленных ошибок является сложной многоплановой задачей. Решая конкретную педагогическую задачу и выбрав тот или иной вариант представления информации, мы тем самым определяем особенности обработки полученных данных, организацию построения диалога с разрабатываемой информационной системой и представления полученной информации. Реализуя какой-либо из вариантов такого инструментального комплекса необходимо учитывать все рассматриваемые аспекты, упомянутые выше.

Рассмотреть и реализовать все варианты таких комплексов в одной работе просто не представляется возможным, поэтому мы остановимся в дальнейшем только на некоторых из них, с учётом современного уровня знаний о самом спортивном упражнении и реальных потребностей в таком комплексе.

РЕЗЮМЕ ПО ГЛАВЕ 3

В данной главе рассматривался вопрос формализации требований к инструментальным комплексам, выполняющим роль автоматизированных информационных систем, предназначенных для оперативного контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения, и том месте, которое должны занимать эти комплексы в общей системе спортивной подготовки. Изложенные результаты обеспечили решение второй задачи исследования, а также третьей задачи, позволившей сформулировать концепцию и концептуальные положения, которые легли в основу автоматизированной системы оперативного контроля и коррекции спортивной техники.

Подводя итоги данной главы, следует отметить, что оперативный контроль и коррекция техники выполнения спортсменом спортивного двигательного действия является неотъемлемой составляющей тренировочного процесса. Ведущим в этом процессе является тренер, к которому поступает вся доступная информация о деятельности спортсмена, его состоянии и выполняемой тренировочной нагрузке. Держать в памяти такой объём самых разных данных и учитывать её при анализе выполняемых спортивных упражнений тренеру крайне проблематично. К тому же, значительная часть этой информации носит субъективный характер. Поэтому вполне логично предположить, что существенную помощь здесь могут оказать информационные системы на базе современных компьютеров, которые позволят не только обработать и проанализировать разнообразную информацию, но и по возможности объективизировать хотя бы её часть.

Обсуждая процесс восприятия и анализа информации о выполненном двигательном действии самим спортсменом и тренером, показано, что в своей основе информация носит субъективный характер и, как следствие, с большой

долей вероятности может приводить к ошибочным заключениям и выводам. Традиционно, наблюдая за техникой выполняемого спортсменом упражнения со стороны, тренер использует только собственные органы чувств, знания и опыт, т.е. вынужден оперировать субъективной информацией. Объективную информацию о технике выполненного спортивного упражнения тренеру и самому спортсмену могут предоставить специализированные технические средства. Постулируется, что наиболее перспективными можно считать технические средства с использованием современной вычислительной техники. Благодаря привлечению компьютерных технологий такие технические средства по своей сути уже становятся информационными системами. Возможности таких информационных систем позволяют не только регистрировать самую разнообразную информацию, но и проводить обработку данных по алгоритмам различного уровня сложности, а также представлять тренеру и спортсмену необходимые биомеханические показатели спортивного двигательного действия. Такая объективная сторонняя информация о технике выполняемого спортивного упражнения является дополнительным внешним контуром получения сведений как для тренера, так и спортсмена.

В главе рассмотрена степень вовлечения в такие технические устройства вычислительной техники. Она может быть реализовано по-разному, от использования только как инструмента регистрации и вывода биомеханических характеристик до обобщённой обработки полученных данных и сложного логического анализа зафиксированных результатов.

С целью систематизации и лучшего представления того, как должны функционировать автоматизированные системы, построенные на базе вычислительной техники, и какую помощь они могут предоставить тренеру и спортсмену в процессе сбора и обработки информации о технике выполняемого спортсменом упражнения, нами была предложена классификация таких информационных систем. Чем выше уровень инструментального комплекса по

предложенной классификации, тем большая часть обработки и анализа параметров техники спортивного упражнения может быть выполнена с помощью такого комплекса, а тренер и по необходимости спортсмен получают больше объективной, систематизированной и понятной им информации. Инструментальные комплексы на базе средств вычислительной техники будут наиболее эффективны для коррекции техники выполнения спортивных двигательных действий, когда информация о выполненном упражнении не только представляется в виде величин конкретных биомеханических показателей, но и проводится её детальный анализ, выявляются ошибки и предлагаются пути их устранения. При этом предполагается, что весь инструментальный комплекс функционирует в режиме реального времени и минимально ограничивает естественный ход тренировочного процесса.

Проанализировано взаимодействие тренера с таким комплексом, в результате чего показано, что в первую очередь его характер во многом зависит от конкретных задач, стоящих перед спортсменом на текущей тренировке. Тренер может выбрать различные варианты представления информации инструментальным комплексом, за ним остаётся выбор самих биомеханических показателей для анализа, величин этих показателей, принимаемых за нормы, их соотношение, а также оценка того, как величины конкретных биомеханических показателей связаны с ошибками в технике выполняемого упражнения. По итогам проведённого анализа техники спортивного упражнения тренер принимает решение и формулирует окончательные методические рекомендации для спортсмена по коррекции техники выполнения упражнения.

По результатам проведённого теоретического обобщения и анализа наиболее значимых аспектов эффективного функционирования автоматизированной системы на базе современной вычислительной техники была сформулирована концепция нашего исследования относительно реализации

такого инструментального комплекса, а также уточнены условия и требования к ней в виде ряда концептуальных положений.

Таким образом показано, что, исходя из характера обрабатываемых данных и способов доведения результатов до пользователя, информационная система обработки, анализа и представления информации может быть реализована различным способом. Чем сложнее и детальней необходимо провести анализ двигательного действия, тем сложнее структура такой информационной системы. Поэтому задачи, стоящие перед спортсменом на тренировке по совершенствованию техники спортивного упражнения, будут во многом определять структуру информационной системы, обеспечивающей оперативный контроль и коррекцию биомеханических параметров, а следовательно, могут использоваться различные варианты реализации таких инструментальных комплексов. Для повышения объективности получаемой информации, соответственно, требуются и более сложные технические средства, информация с которых предполагает для своего использования, определённый уровень подготовки тренера и спортсмена. Но несмотря на определённую сложность реализации автоматизированных систем, решение педагогических задач, стоящих перед тренером и спортсменом, ускоряется. Обусловлено это тем, что благодаря объективной регистрации, оперативной обработке и анализу информация предоставляется тренеру и спортсмену в доступном и понятном виде.

Обсуждая возможные варианты функционирования таких инструментальных комплексов, нами было обращено внимание на то, что тренеру и спортсмену нужна не информация вообще и не любая максимально возможная, а актуальная на данный момент. Последняя же теснейшим образом связана с задачами, решаемыми на текущей тренировке. Поэтому такие технические устройства, обеспечивающие поступление необходимой информации во время тренировочного процесса, должны быть «готовы решать» самые различные задачи. В тоже время создать универсальный технический комплекс, который бы

решал практически все возникающие в тренировочном процессе задачи, пусть даже если они относятся только к одной стороне подготовки спортсмена -совершенствованию спортивного мастерства, крайне сложно.

Как отмечалось выше, оперативная коррекция техники выполнения спортивного упражнения на основании поступающей спортсмену и тренеру экспресс-информации о биомеханических показателях представляет из себя достаточно сложный процесс. Он подчиняется общим закономерностям организации систем оперативного регулирования и предполагает знание ряда основных моментов относительно объекта управления. Информационная система, позволяющая реализовать процесс оперативной коррекции техники выполнения спортивного упражнения, должна включать в себя основные элементы этих знаний. В первую очередь к ним относятся:

• информация о текущем состоянии объекта управления - регистрация информативных технических показателей;

• знание величин биомеханических показателей, которые необходимо иметь спортсмену в процессе выполнения спортивного упражнения (нормы);

• сравнение значений зарегистрированных показателей со значениями, принятыми за нормы;

• знать, как необходимо сформировать методические рекомендации спортсмену при наличии того или иного выхода значений биомеханических показателей за пределы норм;

• знание законов, по которым формируется построение двигательного действия.

С позиции того, насколько вычислительная техника играет принципиальную роль при функционировании таких инструментальных комплексов целесообразно разделить их на две группы. Основными функциональными блоками обеих групп комплексов являются блоки: регистрации биомеханических характеристик, выделения требуемых показателей,

простейших операций над ними и сопоставления показателей со значениями, определёнными как нормы. По результатам функционирования первой группы комплексов представляемая тренеру информация фактически сводится к выводу полученных данных и итогов простейшей обработки. Анализ и формирование методических рекомендаций по коррекции техники выполнения спортивного упражнения полностью ложится на тренера.

Во второй группе информационных систем вычислительная техника помимо функций, включаемых в предыдущую группу, берёт на себя основную нагрузку по анализу и углубленной обработке полученных данных. При анализе биомеханических показателей вычислительная техника учитывает самые разные аспекты и уже на основании проведённого анализа может предложить тренеру варианты дальнейших действий не только по текущему контролю за техникой выполнения спортивного двигательного действия, но и методические рекомендации для оперативной коррекции выявленных ошибок. Чтобы информационная система могла функционировать в таком режиме, необходимо решить целый ряд чисто педагогических вопросов. К наиболее важным из них, на наш взгляд, следует отнести такие, как: что следует считать нормой в биомеханических показателях для данного спортсмена и как отклонения от них соотносятся с привычными для тренера ошибками в технике выполнения спортивного упражнения, какие ошибки, в каком количестве и какой последовательности наиболее целесообразно предлагать спортсмену для коррекции. Для успешной работы информационных систем второй группы они должны включать в себя соответствующие функциональные блоки. Основной отличительной особенностью комплексов данной группы является то, что компьютер формулирует вариант методических рекомендаций и предлагает их тренеру, и уже тренер определяет, как донести до спортсмена полученную информацию.

Рассматривая различные уровни организации автоматизированных систем контроля и коррекции техники выполнения спортивных упражнений, было отмечено, что независимо от выбранного варианта для их успешного функционирования требуется учитывать ряд условий. Эти условия были разбиты нами на две группы. Первую составили особенности выполнения анализируемого спортивного упражнения и способы регистрации требуемых биомеханических параметров. Вторую - условия того, как должна представляться информация о результатах обработки полученных данных, режиме и характере её представления. Естественно, отправной точкой здесь также будут являться цели и задачи, стоящие перед спортсменом на данной тренировке. Именно они будут в первую очередь определять особенности работы автоматизированной информационной системы. Необходимо подчеркнуть, что все эти условия, влияющие на особенности структуры и функционирования инструментальных комплексов, используемых в тренировочном процессе спортсмена, действуют одновременно и влияют друг друга.

На основе вышеизложенного была сформулирована концепция исследования, в которой отмечается, что для эффективной коррекции техники выполнения спортивного упражнения определяется своевременностью, качеством и формой представляемой информации, основным потребителем данной информации является тренер, а её реализация зависит в том числе и от информационно-аналитических способностей тренера и спортсмена. Условия реализации данной концепции детализированы и раскрыты в восьми частных положениях.

Рассматривая вкратце перечисленные условия функционирования информационной системы для контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения, были отмечены наиболее часто встречаемые задачи, решаемые в процессе совершенствования техники выполнения спортивного

упражнения: оценка общей технической подготовленности спортсмена, коррекция отдельных элементов техники выполнения спортивного упражнения и т.д.

Обсуждая особенности выполнения анализируемого спортивного упражнения, подчёркивалось, что для регистрации биомеханических характеристик имеет значение, выполняется ли упражнение на одном месте или перемещается в некоторой области, а также выполняется упражнение однократно или циклически. Это важно с позиции того, какие датчики и в каком количестве необходимо будет использовать для регистрации и как передавать зарегистрированные данные в компьютер для обработки.

Отдельно подробно рассмотрен момент обработки и представления информации автоматизированной системой тренеру. Отмечено, что важным моментом является то, когда необходимо представлять информацию, характер представляемой информации и способ её представления. Обсуждая варианты представления информации подчёркивается, что её содержание в значительной степени зависит от того, какую обработку выполняет автоматизированная система.

Рассмотренные в данной главе общие принципы организации построения автоматизированной информационной системы для контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения позволили вплотную подойти к рассмотрению варианта построения такой автоматизированной системы непосредственно для тяжёлой атлетики. Этому посвящается следующая глава диссертации.

ГЛАВА 4 СОДЕРЖАНИЕ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ И КОРРЕКЦИИ СПОРТИВНОЙ ТЕХНИКИ И НЕКОТОРЫЕ УСЛОВИЯ ЕЁ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Появление данной главы обусловлено необходимостью изложения структурно-методических аспектов реализации нашей разработки для дальнейшего использования результатов её функционирования непосредственно в тренировочном процессе. На основе материалов, представленных в предыдущих главах, рассматривается функциональная структура автоматизированной системы и предложены варианты педагогического использования получаемой с её помощью информации.

Такой подход к изложению материалов представляется нам логичным, так как позволяет рассмотреть реализуемую в автоматизированной системе последовательную цепочку: получение информации, её обработка, трансформация в педагогическую плоскость и представление результатов в понятной тренеру и спортсмену форме для принятия ими необходимых управляющих решений.

Исходя из данной логики, в первом параграфе данной главы рассматривается функциональная структура автоматизированной системы оперативного контроля и коррекции техники выполнения рывка штанги. Выбор именно данного спортивного упражнения обусловлен рядом обстоятельств, а именно кратковременностью выполнения самого упражнения, выполнением подъёма штанги спортсменом в ограниченном пространстве, наличием значительного числа научно-методических наработок и т.д.

4.1 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ И КОРРЕКЦИИ ТЕХНИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ УПРАЖНЕНИЙ И ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ВАРИАНТЫ ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Как было показано в главах I и III, чтобы автоматизированная система контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения успешно функционировала в текущем тренировочном процессе и предоставляла тренеру и спортсмену необходимую информацию, она должна обеспечить реализацию ряда функциональных моментов, а именно: возможность регистрации необходимых биомеханических характеристик, их обработку, анализ, определение наличия ошибок в выполненном упражнении и, в случае необходимости, предложение способов их устранения. Логика построения такой автоматизированной информационной системы именно с учётом её функционирования непосредственно в тренировочном процессе в качестве устройства обеспечивающего контроль за техникой выполнения спортивных двигательных действий и предопределила её предлагаемую структуру.

Такая постановка вопроса обусловила и характер изложения всего последующего материала, когда обсуждается реализация предлагаемых нами вариантов основных блоков автоматизированной системы.

Рассматриваемая автоматизированная система представляет собой аппаратно-программный комплекс, функционирование которого предполагает наличие возможности с помощью специальных средств регистрировать биомеханические характеристики, обрабатывать их и полученные результаты представлять тренеру и спортсмену с помощью специально подготовленного программного обеспечения. В целом можно говорить о едином программно-аппаратном комплексе, так как обе составляющие этой автоматизированной системы тесно связаны между собой.

Для аппаратной составляющей нашего комплекса использовались уже готовые элементы (тензодинамометрическая платформа, аналого-цифровые преобразователи, компьютер в сборе). Функционирование всего этого комплекса в соответствии с поставленными перед ним задачами определяло подготовленное нами специализированное программное обеспечение, позволяющее обработать зарегистрированную характеристику вертикальной составляющей силы реакции опоры рывка штанги, выделить на ней необходимые биомеханические показатели, определённым образом их обработать и вывести полученные результаты на экран дисплея.

На рисунке 18 приведена функциональная блок-схема автоматизированной системы контроля и коррекции техники выполнения тяжелоатлетических упражнений. Исходя из особенностей функционирования такой автоматизированной системы непосредственно в тренировочном процессе и решаемых ею задач, в её структуре были выделены три базовых функциональных блока.

Блок А - выполняет регистрацию необходимой биомеханической информации о выполненном спортсменом упражнении. Для этого с регистрирующих датчиков снимаются биомеханические характеристики и с помощью аналого-цифрового преобразователя вводятся в компьютер. В компьютере эта информация обрабатывается по специально подготовленной программе. Обработка зарегистрированной информации предполагает устранения технических и методических помех с последующим выделением необходимых биомеханических показателей - временных, динамических и производных от них.

Последующий ход движения информации будет зависеть от текущих задач, стоящих на данной тренировке перед спортсменом и тренером. Если необходимо получить информацию только о величинах биомеханических показателей, зарегистрированных во время подъёма штанги, и не требуется проведение дальнейшего их содержательного логического анализа с помощью компьютера, то

достаточно вывести полученные значения биомеханических показателей на экран дисплея компьютера. В этом случае информация сразу с блока А может поступать в блок С - блок представления биомеханической информации.

Рисунок 18 - Функциональная блок-схема автоматизированной системы контроля и коррекции техники выполнения тяжелоатлетических упражнений (пояснения в

тексте)

Данный вариант функционирования автоматизированной информационной системы можно определить как режим контроля за биомеханическими показателями. Им целесообразно воспользоваться, если, например, требуется осуществить срез уровня технического мастерства на конкретном этапе спортивной подготовки, или если в процессе текущей тренировки необходимо отследить динамику какого-либо биомеханического показателя, или в любом

другом случае, когда необходимо получать оперативную информацию по конкретному показателю (как показывает опыт, по одному или двум, не более).

В том случае, если после каждого подъёма штанги необходимо не просто получить информацию о количественных значениях выделенных биомеханических показателей, но и провести их содержательный анализ на предмет сравнения с некоторыми заданными величинами или определить ошибки, присутствующие в технике выполнения рывка штанги, то в этом случае используются возможности информационно-советующего блока В. В этом же блоке формируются методические рекомендации, предлагаемые спортсмену и тренеру. Вся информация, сформированная блоком В, выводится на экран дисплея компьютера так же через блок представления информации - блок С. Такой режим функционирования автоматизированной системы можно определить как режим экспресс-анализа биомеханических характеристик, позволяющий осуществлять оперативную коррекцию биомеханических показателей спортивного упражнения.

Как показано на рисунке 18, представляемая блоком С информация в первую очередь ориентирована непосредственно на тренера, и только после осмысления доводится им до спортсмена (сплошная линия). Кроме этого, информация с блока С может сразу представляться непосредственно спортсмену (пунктирная линия), но этот канал информации мы не считаем основным.

Реализуя автоматизированную систему оперативного контроля и коррекции техники выполнения тяжелоатлетического упражнения, мы исходили из того, что работа пользователя с ней должна быть максимально упрощена и не предполагать специального длительного изучения её функционирования. Поэтому взаимодействие тренера и спортсмена с автоматизированной системой строилось в диалоговом режиме, т.е. компьютер выводил на экран запрос, на который тренер или спортсмен должны были ответить введением необходимой информации с клавиатуры или просто подтверждением, нажав клавишу «ввода».

Общую логику функционирования такого инструментального комплекса можно описать следующим образом. После запуска программы вначале устанавливаются основные параметры работы программы, такие как масштаб регистрации величины силы с динамометрической платформы, частота опроса информации с платформы и некоторые другие уточняющие значения, присущие конкретному варианту реализации программы. После этого идентифицируется атлет (это может быть его имя или закреплённый за ним номер). Дальнейшая, основная часть функционирования автоматизированной системы проходит в автоматическом режиме: ввод, обработка, анализ и отображение на экране дисплея полученной информации с динамометрической платформы выполняются автоматически, без участия тренера. В случае необходимости возможен и вывод полученных результатов на печать.

В процессе подготовки и непосредственно проведения исследования было реализовано большое число различных вариантов программно-аппаратных комплексов для контроля и коррекции техники спортивных упражнений. При этом необходимо отметить, что в качестве датчика биомеханических показателей выполнения тяжелоатлетического упражнения «рывок штанги», всегда использовалась динамометрическая платформа, а изменения и доработки касались только той части аппаратно-программного комплекса, которая отвечала за организацию ввода, обработку, анализ и представление регистрируемых данных.

Рассмотрев основную логику организации функционирования автоматизированной системы контроля и коррекции техники выполнения рывка штанги, перейдём теперь к более детальному рассмотрению структуры основного, базового алгоритма работы автоматизированной системы, а также специально подключаемых к ней модулей.

4.2 АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И

КОРРЕКЦИИ ТЕХНИКИ

Понимание актуальности развития направления углубленного оперативного экспресс-анализа техники выполняемого спортсменом упражнения пришла ещё в середине 80-х годов ХХ века. Этот период характеризовался быстрым развитием, а соответственно, и сменой аппаратного и программного обеспечения, что приводило к необходимости регулярного обновления не только компьютера, но и доработки программного обеспечения. Всё это привело к необходимости периодической переработки и обновлению и аппаратного и программного обеспечения.

Первые исследования по данной проблематике нами были выполнены в 80 -х годах прошлого века на отечественной микро-ЭВМ «Электроника Д3-28» [210], в дальнейшем были реализованы версии на базе отечественных вычислительных комплексов ДВК и IBM PC совместимой технике «Искра». С 90-х годов все аппаратно-программные комплексы контроля и коррекции техники спортивного упражнения реализовывались нами только на базе IBM PC совместимых компьютерах. Наряду со сменой аппаратной части менялась и среда программирования, в которой реализовывался тот или иной вариант программной реализации. В начале основным языком программирования был выбран Бейсик [133, 177]. В дальнейшем были варианты реализации и на других языках программирования - Pascal, Си, Visual Basic [14, 255]. На этих языках были подготовлены программы обработки биомеханических показателей в работах аспирантов, выполненных под нашим руководством [138, 183]. В последние годы программное обеспечение формировалось на основе среды визуального программирования LabVIEW, позволяющей обеспечить не только быструю отладку и перестройку программ, но и значительно упростить процесс ввода данных с датчиков в компьютер [3, 180, 300]. Необходимость адаптации

разрабатываемых программ к решению задач оперативного контроля и коррекции техники спортивных упражнений предопределила необходимость выделения дополнительного времени на изучение и освоение постоянно совершенствовавшейся аппаратной части и программного обеспечения автоматизированной системы. Всё это не могло не сказаться на продолжительности решения как отдельных задач, так и исследования в целом.

Решение поставленных в диссертации задач потребовало разработать несколько отдельных программ. С целью облегчения освоения и использования тренерским составом предлагаемого программного обеспечения для оперативного контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения, а также для более успешной и быстрой подготовки этих программ были сформулированы общие положения к оснащению и организации работы пользователя с ними. Формулируя эти положения, мы опирались на работы, в которых рассматривались общие вопросы работы пользователя с программным обеспечением и представляемой компьютером информацией [118, 269]. В первую очередь к таким положениям относились:

• работа тренера с программным обеспечением осуществляется в диалоговом режиме [264];

• реализация компьютерных программ, разрабатываемых на каждом конкретном этапе исследования, осуществлялась на одной, единой программно-аппаратной платформе;

• функционирование разработанного аппаратно-программного комплекса должно быть возможно в режиме реального времени, т.е. в условиях, когда результаты анализа биомеханических параметров и методические рекомендации могли быть доведены для тренера и спортсмена до следующего выполнения спортивного упражнения [287];

• запоминание результатов биомеханического анализа каждого из выполненных упражнений текущей тренировки и итоговая их обработка;

• при необходимости обеспечивалась возможность проведения исследования и тренировки одновременно с несколькими спортсменами.

С целью унификации программного обеспечения применительно к анализу выполнения тяжелоатлетических упражнений был разработан единый, базовый алгоритм (Рисунок 19) построения программ контроля и коррекции техники, который выдерживался независимо от того, на какой аппаратно-программной платформе проходила реализация инструментального комплекса [128, 152, 182]. На этом же рисунке приведён перечень основных подключаемых модулей, которые встраивались в базовую структуру алгоритма в зависимости от конкретно решаемой задачи исследования или тренировки. В таблице 4 приведён перечень таких модулей, их место в блоке базового алгоритма решения задач педагогического контроля и коррекции техники выполнения спортивного упражнения и основные задачи, решаемые этими модулями.

Например, в лабораторном эксперименте, в котором оценивалась способность тяжелоатлетов к оперативному регулированию динамическими показателями на динамограмме рывка ^1; F2; F3), использовался модуль для выделения только этих биомеханических показателей.

В нём по итогам тренировки у каждого спортсмена по каждому из показателей рассчитывались статистически характеризующие среднюю величину и меру варьирования показателей относительно среднего значения -среднеквадратическое отклонение отдельно по спортсменам (Рисунок 19, Таблица 4). В естественном эксперименте, где определялся уровень технического мастерства атлетов без какого-либо педагогического воздействия, использовался модуль выделения всех биомеханических показателей на динамограмме рывка

2

1

Рисунок 19 - Базовый алгоритм решения задач педагогического контроля и коррекции техники рывка штанги и основные подключаемые модули 1 - базовый алгоритм реализации контроля и коррекции техники рывка;

2 - основные модули, подключаемые в зависимости от ситуации

Таблица 4 - Содержание основных подключаемых модулей, их место в базовом

алгоритме и решаемые этими модулями задачи

Подключаемый модуль Место расположения в алгоритме педагогического контроля и коррекции Задачи, решаемые данным модулем

1 2 3

Формирование необходимых величин констант и должных величин биомеханических показателей / норм. Подготовка исходных значений для загрузки и обработки данных биомеханических характеристик. Сформировать величины значений биомеханических показателей, которые будут использоваться для обработки данных динамограммы, а также нормы, с которыми будут сравниваться зарегистрированные показатели выполненного рывка штанги.

Считывание данных с Считывание данных Считать данные с

динамометрической биомеханических динамометрической платформы в

платформы. характеристик. память компьютера.

Выделение и определение значений биомеханических показателей. Выделение биомеханических показателей. Выделение на динамограмме рывка биомеханический показателей и определение их значений.

Определение биомеханических

Определение ошибок в технике выполнения упражнения. Обработка биомеханических показателей. показателей, в которых наблюдаются отклонения от установленных значений, и на их основе установление ошибок в технике выполнения упражнения.

Продолжение таблицы 4

1 2 3

Статистическая обработка биомеханических показателей за тренировку. Обработка биомеханических показателей. Статистическая обработка биомеханических показателей спортсмена за проведённую тренировку.

Формирование и вывод методических рекомендаций по коррекции биомеханических показателей. Вывод результатов обработки биомеханических показателей на экран дисплея. На основе выявленных ошибок формирование рекомендаций по их устранению и предложение их тренеру.

Вывод массива биомеханических показателей выполненных упражнений. Вывод результатов обработки биомеханических показателей на экран дисплея. Представление значений биомеханических показателей на экране дисплея выполненных раннее подъёмов штанги.

штанги и модуль выявления ошибок. В формирующем педагогическом эксперименте, в котором спортсмены тренировались с использованием предлагаемых автоматизированной системой корректирующих воздействий, встраивался модуль, позволяющий сформировать и вывести методические рекомендации по коррекции биомеханических показателей (Рисунок 19, Таблица

4).

Таким образом, предложенный единый вариант структуры алгоритма программ для решения задач оперативного контроля и коррекции техники выполнения рывка штанги позволил рационально подойти к разработке самого программного обеспечения и сохранить общую логику диалога с пользователем и, как следствие, осуществить преемственность результатов исследования, реализованных на разных программно-аппаратных платформах.

Для лучшего понимания логики алгоритма контроля и коррекции техники выполнения тяжелоатлетических упражнений, представления решаемых по ходу её работы отдельных задач и осмысления выводимой на экран дисплея информации целесообразно несколько детальней рассмотреть структуру базового алгоритма для осуществления педагогического контроля и коррекции техники выполнения рывка штанги (смотри рисунок 19). Этому посвящен следующий параграф данной главы.

4.3 ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ РАЗРАБОТАННОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ С УЧЁТОМ ЗАПРОСОВ ТРЕНЕРА И

СПОРТСМЕНА

Рассмотренный в предыдущем параграфе алгоритм функционирования автоматизированной системы, дающий возможность реализовать в текущем тренировочном процессе оперативный контроль и коррекцию техники выполнения рывка штанги, практически может быть осуществлён несколькими вариантами. У каждого из них могут быть свои особенности, достоинства и недостатки. Они могут быть лучше приспособлены к тем или иным задачам, решаемым непосредственно в тренировочном процессе. Однако очевидно, при любом варианте реализации автоматизированной системы все они будут предполагать организацию сбора данных биомеханических характеристик с датчиков (в нашем случае с динамометрической платформы), автоматическое выделение информативных показателей, их обработку и анализ, и представление результатов спортсмену и тренеру.

Предлагаемый нами алгоритм ориентирован на минимальное участие спортсмена и тренера в организации его функционирования, гибкость

перестройки и понятную логику функционирования по аналогии с естественным ходом обычного тренировочного процесса.

Рассмотрим подробней предлагаемую нами организацию функционирования автоматизированной системы с позиции пользователя -тренера и спортсмена, так как именно они являются основными пользователями представляемого для обсуждения инструментального комплекса.

Вначале запуска программы происходит установка необходимых параметров её работы (Рисунок 19). После этого происходит идентификация спортсмена (если программа настроена на работу с несколькими спортсменами одновременно) и осуществляется переход к снятию данных с динамометрической платформы.

Общая логика организации регистрации данных с динамометрической платформы построена по стандартному варианту. Вначале регистрируются уровни сигнала каких-то опорных точек - например, когда динамографическая платформа не нагружена или уровень сигнала, когда спортсмен стоит на платформе. Это будут опорные, реперные точки. После этого регистрируется динамограмма спортивного упражнения, и все измерения на динамограмме осуществляются с учётом или относительно этих опорных точек.

В соответствии с методикой проведения исследований на динамометрической платформе необходимо вначале зарегистрировать уровень сигнала с ненагруженной платформы (определяется «0» платформы). Вариант выводимого в этом случае на экран сообщения приведён в приложении (Приложении А). Спортсмен должен сойти с платформы, и только после этого можно подтвердить продолжение работы с программой, нажав на кнопку «ОК».

Для более точного определения уровня сигнала, соответствующего ненагруженной динамометрической платформы, информация снимается с неё непрерывно в течение 1 секунды с частотой от 200 до 1000 Гц, после чего сразу же рассчитывается среднее арифметическое значение зарегистрированного

сигнала [126, 159, 387, 418]. Помимо среднего арифметического вычисляются показатели колеблемости: стандартное отклонение, коэффициент вариации, а также ошибка средней. Последние статистики необходимы в качестве контроля за возможными помехами и мерой точности определения величины среднего значения [77, 113, 222, 295]. Полученная величина среднего значения сигнала принимается за уровень ненагруженной платформы.

После этого спортсмену предлагается встать на платформу (Приложение Б). Выводимая на экран информация сообщает, что будет определяться вес спортсмена. При этом напоминается, что спортсмен должен стоят спокойно, не перемещаться по платформе и не делать никаких телодвижений. Только после выполнения всех условий тренер подтверждает кликом мышки по кнопке «ОК», что можно снимать данные с платформы. Вся дальнейшая процедура снятия данных с динамометрической платформы и расчета статистических показателей повторяется, но уже со спортсменом. По разности между средним уровнем сигнала с платформы, когда на ней находится спортсмен, и уровнем в ненагруженном состоянии определяется величина сигнала, соответствующего весу спортсмена. Эта величина переводится в килограммы и запоминается для последующего анализа уже непосредственно самого спортивного упражнения.

С помощью аналогично построенного запроса вводится вес поднимаемого снаряда. На этом подготовительные процедуры для регистрации подъёма штанги заканчиваются, и компьютер запрашивает пользователя на готовность выполнять упражнение. Подтверждение пользователя переводит работу компьютерной программы в режим ввода данных динамограммы выполняемого спортсменом упражнения.

Следующие блоки базового алгоритма оперативного контроля и коррекции техники выполнения рывка штанги, осуществляющие загрузку данных с динамометрической платформы в память компьютера, их обработку, анализ и вывод результатов, в значительной степени являются определяющими для

функционирования автоматизированной системы и во многом специфичными по сравнению с задачами, решаемыми в других сферах человеческой деятельности. Поэтому основные элементы алгоритмов их реализации будут рассмотрены несколько подробней.

Разрабатывая инструментальный комплекс для контроля и коррекции техники выполнения рывка штанги в тренировочном процессе, мы предполагали, что его использование должно быть не только информативно, но и комфортно как для тренера, так и для спортсмена. Очевидно, обрабатывать компьютер должен был только конкретное двигательное действие - рывок штанги. В традиционных исследованиях, чтобы вычленить интересующее исследователя двигательное действие, исследователь должен был сам определить момент, когда необходимо начать регистрацию, т.е. начать запись характеристик выполняемого упражнения, когда закончить и т.д. Как подчёркивалось выше, разрабатываемая автоматизированная система может эффективно выполнять свои функции только при соблюдении ряда условий, среди которых одним из основных можно считать автоматизацию ведущих процессов функционирование системы. К этим определяющим процессам относятся блоки ввода, обработки и анализ данных регистрируемых с динамометрической платформы.

Начнём рассмотрение функционирования этих блоков с блока загрузки (ввода) данных в память компьютера. Необходимо было организовать процесс ввода данных, чтобы система сама автоматически определяла, когда спортсмен начинает выполнять упражнение и когда необходимо закончить ввод данных.

Алгоритм данной процедуры представлен на рисунке 20. Общая логика функционирования алгоритма следующая. Алгоритм состоит из двух частей. Задача первой части заключается в том, чтобы определить, когда спортсмен начнёт поднимать штангу. Для этого значение, считываемое с динамометрической платформы сравнивается с некоторой наперёд рассчитанной величиной. Если величина, регистрируемая с платформы, оказывается меньше или равна этому

Рисунок 20 - Алгоритм ввода данных в компьютер при выполнении подъёма

штанги

значению, то производится повторное считывание показаний с платформы. Если же регистрируемая величина больше, то происходит переход ко второй части процедуры - загрузке данных с динамометрической платформы в память компьютера. Величина критического значения, после которого происходит переход к загрузке данных в память, определялась следующим образом. Известно, что движение снаряда вверх начинается только после того, как усилия, прикладываемые к нему спортсменом, превысят вес штанги. Такие же усилия спортсмен прикладывает и к опоре, на которой находится - динамометрической платформе. Таким образом, штанга начнёт двигаться вверх только после того, как прикладываемые тяжелоатлетом усилия (Fi) на платформу превысят величину, равную сумме веса самого спортсмена (Pat) и веса поднимаемой штанги (Pb), то есть должно выполняться неравенство:

Fi > Pat + Pb (1)

Однако для того, чтобы не пропустить данный момент и в то же время была бы возможность оценить, как быстро тяжелоатлет наращивает усилия, прикладываемые к снаряду непосредственно перед отрывом его от помоста, было решено в качестве значения перехода ко второй части процедуры - загрузке данных в память компьютера для последующего анализа самого спортивного упражнения, выбрать величину меньше рассчитанной на 10 кг. Таким образом, переход ко второй части процедуры - загрузке исходных данных для последующей их обработки осуществлялось при выполнении условия:

Fi > Pat + Pb - 10 (2)

(При необходимости время работы в режиме ожидания можно ограничить, например, двумя или пятью минутами, или ввести принудительное прерывание программы).

Существенным достоинством такого варианта реализации ввода данных в память компьютера является то обстоятельство, что в этом случае оператору (человеку, управляющему работой программы - тренеру), не нужно пытаться «поймать» начало выполнения упражнения. Компьютерная программа самостоятельно определит, когда необходимо перейти в режим загрузки данных непосредственно спортивного упражнения.

Вторая часть блока организации ввода данных в компьютер предназначена для загрузки в оперативную память информации с динамометрической платформы непосредственно при выполнении подъёма штанги. В начале работы всей программы (в блоке установки режима работы программы, рисунок 20), определяется длительность такой непрерывно загрузки в память компьютера. Обычно для рывка штанги или для подъёма штанги на грудь достаточно около 2 секунд.

Определяя заранее частоту опроса данных с динамометрической платформы, а это обычно от 200 до 1000 считываний в секунду (соответственно, от 200 до 1000 Гц), определяется требуемое число таких считываний. Каждое такое считывание представляет из себя цикл, в котором сначала устанавливается счётчик времени на «0» (сбрасывается) и затем происходит считывание данных через аналого-цифровой преобразователь с платформы (Рисунок 20). После этого проверяется, наступил ли конец загрузки данных с платформы, т.е. произошло ли считывание необходимого числа раз с платформы. Если необходимое число считываний выполнено, то загрузка данных в память компьютера заканчивается и происходит переход к дальнейшей работе программы. Если считаны не все показатели, то считывается текущее время и определяется, завершилось ли время одного цикла считывания. Если это время не завершилось, то происходит повторное считывание с таймера и так до тех пор, пока время, отведённое на один такой такт, не истечёт. Длительность каждого такого цикла, а следовательно, и ожидания до начала следующего цикла регистрации данных с динамометрической

платформы определяется заранее заданной частотой снятия данных с платформы. Так, при частоте опроса данных в 200 Гц длительность одного цикла опроса составляет 0,005 секунды, а при частоте 1000 Гц - 0,001 секунды. Такая частота опроса данных вполне соответствует метрологическим требованиям и позволяет с необходимой точностью восстановить показатели динамограммы с целью её обработки и последующего анализа [81, 181, 203, 287].

Таким образом, после выполнения блока загрузки данных в памяти компьютера будет сформирован массив исходной информации выполненного подъёма штанги, и все дальнейшие операции с ним могут быть направлены на выявление необходимых показателей, их обработку, анализ и доведение до спортсмена и тренера полученных результатов.

Рассмотрим подробнее вопрос выделения необходимых биомеханических показателей непосредственно на динамограмме рывка штанги.

Чтобы провести детальный объективный анализ техники выполняемого спортивного упражнения, необходимо получить количественные величины показателей, характеризующих данное упражнение. Сам же количественный анализ техники выполнения спортивного упражнения в большинстве своём предполагает различные операции с биомеханическими показателями (сравнение с нормативными значениями, определение соотношений между некоторыми выделенными показателями и т.д.), определяемыми на регистрируемых характеристиках. Традиционно эта операция, как правило, выполнялась вручную и занимала достаточно много времени у квалифицированного специалиста. Такое положение дел не позволяло говорить об оперативном контроле, анализе и коррекции техники выполняемого спортивного упражнения, опираясь именно на объективные количественные данные. К тому же необходимо отметить, что число специалистов, непосредственно владеющих технологией регистрации и анализа биомеханических показателей техники спортивного упражнения невелико. Как следствие, процедура количественного анализа техники выполнения спортивного

упражнения оказалась недостаточно распространённой. На наш взгляд, именно отсутствие автоматического выделения биомеханических показателей в первую очередь тормозит широкое внедрение инструментальных технических средств на базе современной вычислительной техники в процесс оперативного контроля и коррекции техники выполнения спортивных упражнений. Исходя из вышеизложенного, автоматизация выделения биомеханических показателей является важной задачей не только с позиции реализации непосредственно самого инструментального комплекса, но и с позиции педагогики и биомеханики спорта. Не вдаваясь особенно в технические детали, связанные с программированием решения данной задачи, рассмотрим основные моменты одного из возможных вариантов реализации алгоритма выделения биомеханических показателей на динамограмме рывка штанги.

Динамограмма подъёма штанги представляет собой зависимость силы, прикладываемой к опоре атлетом во времени. После выполнения рывка штанги она хранится в памяти компьютера в виде массива данных. Сами же исходные данные представляют собой отдельные значения величин аналого-цифрового преобразователя или же непосредственно уже значения величины силы, в которые были преобразованы зарегистрированные данные. Обработка этих данных, предполагающая выделение на динамограмме определённых показателей, в принципе, может быть осуществлена непосредственно вручную, но для этого потребуются не только опыт и знания специалиста, но и время. Наличие этих ограничений не позволяет использовать информацию о технике выполнения спортивного упражнения непосредственно в текущем тренировочном процессе. Чтобы появилась возможность обрабатывать и оперативно представлять информацию о технике спортивного упражнения непосредственно сразу после его выполнения, все дальнейшие манипуляции с полученными данными должен взять на себя компьютер. Здесь под обработкой мы понимаем выделение на зарегистрированной динамограмме требуемых нам показателей. Это могут быть

экстремумы (явно выраженные точки изменения направления характеристики на анализируемой кривой, часто их называют пиками), временные отрезки, обобщающие (интегральные) показатели (например, импульсы силы) и т.д. Очевидно, что все эти показатели должны быть информативны относительно решения поставленных на текущей тренировке перед спортсменом задач. В дальнейшем эти выделенные биомеханические показатели могут стать основой для расчёта других, производных показателей, а также использоваться для оценки техники выполненного спортивного упражнения и подготовки предложений по её коррекции.

К сожалению, данному вопросу - автоматизации поиска и выделения необходимых биомеханических показателей, в сфере спорта уделяется крайне мало внимания. В настоящее время это направление активно развивается в технике, биологии и медицине [62, 141, 256, 314.]. Однако полученные в этих сферах наработки не всегда легко перенести в область физической культуры и спорта. Дело в том, что как в технике, так и в медицине относительно успешно автоматически обрабатываются данные, относящиеся к достаточно стабильным, не сильно отличающимся по структуре периодически повторяющимся процессам, например, таким как регистрация электрокардиограммы. При анализе таких сигналов можно воспользоваться методом усреднения по нескольким повторяющимся циклам, что позволяет выделить общеструктурные закономерности, или другими отработанными математическими процедурами.

На определённом этапе развития спортивной науки поступали аналогичным образом. Данные о биомеханических показателях конкретного упражнения собирались у нескольких спортсменов, реже - у одного и того же спортсмена, обобщались (усреднялись) и полученные результаты интерпретировались как общие закономерности анализируемого упражнения. В спорте, особенно в нециклических видах, каждое двигательное действие не только индивидуально, но и значимо. Именно особенности выполнения каждого повторения (попытки)

спортивного упражнения часто интересует спортсмена и тренера. В этом случае, усреднение нескольких попыток даёт немного. Очевидно, необходимо оперативно обработать полученные данные и предоставить их спортсмену и тренеру в удобном для анализа и восприятия виде.

Имея опыт поиска и выделения показателей на различных биомеханических характеристиках, мы понимали: чтобы подготовить алгоритм выделения этих показателей с последующей реализацией его на одном из языков программирования, необходимо чётко представлять анализируемое явление в целом, понимать общую логику развития процесса и возможные изменения показателей как по численным значениям, так и по варьированию самой структуры рассматриваемого процесса. Необходимо подчеркнуть, варьирование как значений самих показателей, так и определённые изменения в структуре биомеханических характеристик возможны как у одного и того же спортсмена, так и при переходе от одно спортсмена к другому. Всё это создаёт определённые трудности при построении надёжного алгоритма выделения биомеханических параметров практически любого спортивного двигательного действия.

Обобщая информацию, представленную в литературных источниках по автоматизации выделения различных показателей и собственный опыт в этой сфере, нами был сформулирован ряд положений для выделения биомеханических показателей спортивного упражнения [338].

1. Анализируемые спортивные упражнения или их части по степени схожести биомеханической структуры разбиваются на отдельные группы, классы. К каждой из этих групп может быть применён некий единый для этой группы, «типовой» алгоритм выделения биомеханических параметров. Например, в тяжёлой атлетике биомеханическая структура динамограммы рывка штанги и подъёма штанги на грудь для толчка во многом схожи, если не считать абсолютных значений показателей, а следовательно, алгоритмы

выделения биомеханических показателей в этих упражнениях также могут быть похожи. Как следствие из этого, в качестве базового, основного алгоритма поиска и выделения показателей на динамограмме может быть взят за основу единый алгоритм. Биомеханический анализ толчка штанги от груди имеет принципиально другую биомеханическую структуру, схожую с прыжком вверх с места. Поэтому для этих упражнений может быть применён единый, но уже другой алгоритм.

2. Для успешной реализации алгоритма выделения биомеханических показателей необходимо вычленить на характеристиках ту часть загруженных в память компьютера данных, которая относится непосредственно только к интересующему нас упражнению или к его части, и вся последующая обработка проводится только с этими данными. Обусловлено это тем, что достаточно часто, при регистрации данных биомеханических характеристик спортивного упражнения в память компьютера заносится информация не только о самом упражнении, но и о других двигательных действиях, которые сопровождают интересующее нас упражнение, но являются фактически помехой при обработке. Например, при выполнении рывка штанги это могут быть подготовительные действия перед началом выполнения упражнения или фиксация снаряда в подседе и последующее вставание из подседа.

3. Должно существовать некоторое представление о характере изменения анализируемой биомеханической характеристики конкретного спортивного упражнения или интересующей нас его части, некая модель изменения характеристики во времени. При этом данная модель должна включать в себя все возможные показатели, которые предполагается выделить, т. е. модель должна быть полной. Так, при выполнении рывка штанги в конце второй фазы - фазы предварительного разгона,

непосредственно перед тем, как произойдёт резкое уменьшение вертикальной силы, прикладываемой спортсменом к опоре, на динамограмме иногда можно наблюдать небольшой локальный максимум. Если в алгоритме не предусмотрено выделение данного показателя, то даже если он и присутствует при подъёме штанги, программа его не заметит и не определит.

4. Необходимо зафиксировать некий определённый элемент, или момент в упражнении, который может быть выделен практически во всех случаях выполнения анализируемого спортивного упражнения. Этот элемент будет являться опорным, базовым. Относительно него будут выделятся остальные показатели. Так, при выполнении рывка или подъёма штанги на грудь в качестве таких опорных точек могут выступать начало безопорной фазы (ТБФ) или уровень сигнала на динамограмме, равный сумме веса атлета и штанги (Pat+Pb).

5. Разрабатывая алгоритм выделения биомеханических параметров, иногда целесообразно вводить определённые ограничения на величины значений показателей или константы. Они могут быть установлены на основе литературных источников или же на основе собственного предыдущего опыта исследователя. Примерами таких ограничений в показателях могут быть максимальные величины выделяемых пиков (экстремумов) или длительности отдельных фаз выполняемого упражнения.

6. Для выделения показателей экстремумов на биомеханических характеристиках и времени их достижения зарегистрированную характеристику целесообразно разбить на отдельные временные интервалы и осуществлять поиск необходимых показателей внутри этих интервалов. Для выделения интересующих нас показателей рационально использовать стандартные для теории алгоритмов и программирования процедуры.

Руководствуясь вышеперечисленными положениями, был подготовлен алгоритм выделения биомеханических показателей на динамограмме рывка штанги. Типичный характер изменения силы во времени, прикладываемой атлетом к опоре и выделяемые с помощью алгоритма на данной динамограмме показатели, приведён на рисунке 21. Всего на динамограмме рывка штанги, выделялось 14 показателей, некоторые из которые использовались для определения ряда других, производных биомеханических показателей. Ниже приводится перечень тех из них, которые легли в основу анализа техники выполнения тяжелоатлетического упражнения. В первую очередь это динамические показатели - экстремумы силы: F1; F2; F3.

F1 - максимальная величина вертикальной составляющей опорной реакции во второй фазе рывка штанги;

F2 - локальный минимум вертикальной составляющей опорной реакции на границе второй и третьей фаз рывка;

F3 - максимальная величина опорной реакции на границе третьей и четвёртой фаз рывка;

Они показывают распределение сил, прикладываемых спортсменом в процессе выполнения подъёма штанги. Анализ как абсолютных значений этих показателей, так и соотношений между ними позволяет оценить рациональность распределения прикладываемых спортсменом усилий при выполнении упражнения.

Распределение отдельных элементов во время выполнения рывка штанги позволило оценить длительность наиболее информативных временных показателей. Нами выделялись следующие временные интервалы.

F3

F

Pat +Pb

Pb

Р

at

Рисунок 21 - Динамограмма рывка штанги с выделяемыми на ней показателями и опорными точками (пояснения в

тексте)

0

Т2Ф - вторая фаза рывка (фаза предварительного разгона) - время от момента пересечения динамограммой уровня сигнала Pat+Pb при её нарастании в начале выполнения рывка до момента наступления локального минимума F2;

Т3Ф - третья фаза рывка (фаза амортизации) - время от локального минимума F2 до момента наступления максимума силы F3 на границе третьей и четвёртой фаз;

Т4Ф - четвёртая фаза (фаза финального разгона) - время от максимума силы F3 до уменьшения динамограммы перед выполнением подседа до уровня веса атлета Pat;

ТБФ - безопорная фаза (фаза подседа) - время между достижением уровня равного Pat при снижении динамограммы рывка в начале выполнения подседа до достижения этой же величины сигналом при возрастании динамограммы в начале взаимодействия спортсмена с опорой по окончанию безопорной фазы;

TF1 - длительность интервала от пересечения динамограммой в начале выполнения рывка штанги момента Pat+Pb до регистрации первого экстремума силы F1;

TF2 - длительность интервала от пересечения динамограммой момента Pat+Pb в конце второй фазы до локального минимума - F2;

TF3 - длительность интервала от пересечения динамограммой момента Pat+Pb в третьей фазе рывка штанги до максимума силы - F3.

t - время необходимое атлету, чтобы сила, приложенная к опоре перед отрывом снаряда от помоста, возросла от уровня Pat+Pb - 10 до Pat+Pb.