Кандидат биологических наук В.Н. Селуянов
Российский государственный университет физической культуры, спорта и туризма, Москва

Ключевые слова: методология, моделирование, теория, методика, спорт, оздоровительная физическая культура.

Введение. Наука разделяется на фундаментальную и прикладную. Общим для этих двух направлений является объект исследований - материальные вещи. Предметом исследования бывают атрибуты материи - вещество или движение (процессы). Инженерные науки (инженерное проектирование) занимаются созданием материальных искусственных объектов, поэтому изначально не существует объективной реальности. Имеется проект, по нему создаются и изучаются искусственные объекты, с помощью которых, как правило, не изучаются свойства материи, а значит, не занимаются ни фундаментальной, ни прикладной наукой. Это различие стало понято давно, поэтому существуют, например, Российская академия наук (РАН) и Академия архитектуры. На этом основании образована Российская академия образования (РАО). Педагогическая работа как инженерное проектирование основывается на результатах фундаментальных исследований в области биологии и психологии человека и создает при этом новые (неизвестные технологии, несуществующие средства тренировки - тренажеры). На этом основании педагогические науки отличаются от естественных объектом и предметом исследования. Объектом исследования, а точнее объектом воздействия (реального объекта при проектировании не существует ), является, как правило, человек, но с позиции не его строения и функционирования (это объект биологических наук), а изменений в его строении в результате педагогического воздействия. Требуемых морфологических изменений в клетках тканей перед педагогическим экспериментом нет, они лишь предполагаются (гипотеза). Поэтому предметом исследования становится методика или совокупность методик (технология), обеспечивающие наперед заданное (предсказанное) изменение в строении клеток организма, что отражается затем на физических или духовных свойствах человека, в объекте воздействия.

Теория и методика физического воспитания (Общая теория спорта) - как наука. Л.П. Матвеев [3] писал, что спорт как явление, познаваемое в качестве объективной по своей природе реальности, сущность и существование которой не зависят от субъективных представлений о ней, познается сквозь призму истории, становления, развития объективных противоречий и закономерностей их преодоления. Этот путь познания вполне подходит для фундаментальных и прикладных наук, однако в педагогической науке, работающей в искусственной среде, доля субъективного влияния на объективную реальность (спорт), конечно, присутствует. Нетрудно представить ситуацию, когда современные исследователи изучают объективную реальность - ход подготовки в ДЮСШ, но в то же время работа тренеров в ДЮСШ регламентирована программами, которые были разработаны на основе положений, изложенных в учебниках по теории и методике физического воспитания Л.П. Матвеевым, а теперь и в общей теории спорта. С точки зрения формальной логики получился порочный логический круг. Если соискатель ученой степени сделает педагогические обобщения, то они совпадут с общими положениями теории и методики физического воспитания, а значит, как бы докажут истинность как данных соискателя, так и общей теории.

Для преодоления порочного логического круга надо признать факт наличия в педагогических науках искусственного предмета исследования. В этом случае меняется методология, нужно перейти от научной методологии к методологии проектирования искусственных объектов, процессов, методик, технологий.

Проектирование - это разработка документации проекта, содержащей расчеты, схемы, пояснительные записки об устройстве и функционировании искусственного объекта в естественной или искусственной среде. Появление ранее не существовавших вещей или процессов можно определить как инновацию. Поэтому разработка инновационных технологий в педагогике немыслима в рамках естественно-научной методологии познания, поскольку до появления нового искусственного объекта не было объективной реальности для исследований.

Спортология - наука о разработке инновационных технологий физического воспитания и спорта. Теория и методика физического воспитания - эмпирическая наука, завершившая свое развитие в момент построения искусственной среды - спорта как объективной реальности, - подробно представлена в монографиях и учебниках. Поэтому необходимо развивать новое научное и методическое направление в области физической культуры.

Предлагаем развивать новое научно-методическое направление - спортологию . В рамках спортологии должны развиваться научная и методическая стороны.

Научная спортология берет в качестве объекта исследования человека (спортсмена) и изучает на системном уровне изменения в клетках различных тканей в результате реализации инновационных технологий физического воспитания. Очевидно, что это междисциплинарное научное направление, в котором можно выделить следующие аспекты:

- спортивную адаптологию (спортивную физиологию, биохимию, фармакологию, диетологию и др.);

- cпортивную биомеханику;

- cпортивную биокибернетику.

Спортивную биомеханику и биокибернетику объединил Н.А. Бернштейн и определил ее как физиологию двигательной активности .

Методическая спортология ставит перед собой цель разработки и исследования искусственных объектов (например, тренажеров), средств, методов и технологий физического воспитания и спорта. В рамках методической спортологии можно выделить следующие педагогические стороны:

- спортивно-педагогическую адаптологию;

- спортивно-педагогическую биокибернетику (биокиберогогику, по М.П. Шестакову).

Формальная сторона описания спорта как общественно значимого явления может остаться в рамках прежней науки - теории физической культуры (теории и методики физического воспитания, общей теории спорта и др.).

Теоретические и экспериментальные исследования в области спортологии. Сотрудниками проблемной научно-исследовательской лаборатории более 10 лет ведутся исследования в рамках проблемы "Инновационные технологии физического воспитания, основанные на компьютерном моделировании физиологических и биомеханических процессов". В ходе исследований и проектирования новых технологий были получены следующие результаты.

Спортивная адаптология (научные достижения). Физиология человека и спортивная физиология изучают процессы, разворачивающиеся в различных системах и органах, в частности при выполнении физических упражнений. Спортивная адаптология должна разрабатывать умозрительные, а затем и математические модели организма человека как целого. В этом смысле она совпадает по направлению исследований с теорией функциональных систем П.К. Анохина. Для разработки инновационных спортивных технологий необходимо моделировать нервно-мышечный аппарат, сердечно-сосудистую, дыхательную, иммунную и эндокринную системы. Объединение этих подсистем в единую систему позволяет решать задачи как срочной, так и долговременной адаптации. С начала 90-х гг. прошлого века мы располагаем двумя компьютерными моделями, имитирующими срочные и долговременные процессы адаптации в организме спортсменов [15].

Использование модели, имитирующей срочные адаптационные процессы, позволило разработать теорию возникновения аэробного и анаэробного порогов [4, 15], выявить основные факторы, определяющие предельную продолжительность выполнения физических упражнений различной интенсивности [15], сделать прогноз физиологической реакции организма спортсменов на силовые упражнения стато-динамического характера [4, 8, 9, 15, 16], интервальные скоростно-силововые упражнения, выполняемые мышцами пояса верхних конечностей [8].

Было теоретически обосновано и экспериментально подтверждено следующее:

- аэробный порог при выполнении ступенчатого теста появляется в момент рекрутирования всех окислительных мышечных волокон, а анаэробный порог демонстрирует мощность функционирования митохондрий в рекрутированных мышечных волокнах (окислительных, промежуточных и части гликолитических) [4, 8, 15];

- предельная продолжительность упражнений субмаксимальной и большой мощности лимитируется возможностью рекрутировать новые мышечные волокна, а ведь именно в момент рекрутирования всех мышечных волокон в активных мышцах происходит резкое снижение мощности выполнения заданного физического упражнения циклического характера [15];

- при выполнении стато-динамических упражнений низкой интенсивности (30-60% предельной мощности - ПМ) в окислительных мышечных волокнах нарушается кровоснабжение из-за окклюзии сосудов, разворачивается анаэробный гликолиз, создаются предпосылки гипертрофии окислительных мышечных волокон - МВ (закисление, стресс из-за боли в мышцах, появления свободного креатина и др.) [4, 8, 15];

- интервальные скоростно-силовые упражнения короткой продолжительности (10-15 околомаксимальных сокращений мышц) с интервалом отдыха 45-60 с не только позволяют увеличить силу мышц, но и являются самым эффективным средством для роста аэробных возможностей мышц, роста митохондрий в гликолитических мышечных волокнах [4, 8].

Спортивно-педагогическая адаптология (методические достижения). Одна из основных задач педагогики - разработка новых средств и методов воспитания. Инструментом для разработки новых педагогических методов служит имитационное моделирование с использованием умозрительных или компьютерных моделей организма человека. С помощью имитационного моделирования выявляются наиболее эффективные варианты выполнения физических упражнений, решающие поставленную цель. Имитационное моделирование позволяет на строгом качественном и количественном уровне объяснять прогнозируемые изменения в клетках тканей тела спортсменов. В дальнейшем в эксперименте на практике обосновывается эффективность прогноза.

В соответствии с этой методологией были разработаны инновационные спортивно-педагогические методы воспитания силы окислительных мышечных волокон, увеличения массы митохондрий в гликолитических мышечных волокнах, гипертрофии и дилятации миокардиоцитов левого желудочка, варианты подготовки эндокринной и иммунной систем в ходе тренировки [4, 8, 15].

Инновационные технологии были реализованы в практике подготовки бегунов [4, 8], борцов национальных сборных по вольной борьбе, самбистов и дзюдоистов, в отборе и тренировке футболистов [1]. В основу инновационных спортивных технологий положены методы воспитания локальной мышечной выносливости, планы подготовки с практически полным исключением из тренировочных нагрузок упражнений анаэробно -гликолитической направленности. Акцент в планах физической подготовки сделан на росте наиболее важных в конкретном виде спорта мышц при учете резервов сердечно-сосудистой системы [1, 4, 5, 8, 9, 15, 16].

Исследование различных вариантов тренировочного процесса с помощью компьютерного имитационного моделирования показало, что оздоровительный эффект наблюдается только в случае использования силовых и скоростно-силовых упражнений с обязательным достижением состояния стресса [9]. В этом случае в кровь выделяется много стрессовых гормонов (адреналин, норадреналин, анаболические гормоны, кортикостерон и др.) и при рациональном построении интервалов отдыха между тренировками и адекватном питании обеспечивается самообновление наследственного аппарата клеток, устранение повреждений в органеллах клеток всех тканей организма, особенно активных при выполнении физических упражнений. Такое обновление клеток мы называем оздоровительным эффектом. Дальнейшие исследования показали, что ни силовые, ни скоростно-силовые упражнения не могут без вреда для здоровья выполнять лица первого и тем более второго зрелого возраста из-за высокой вероятности получения травм и инфаркта. Поэтому была разработана оздоровительная система ИЗОТОН, основу которой составляют локальные силовые упражнения со стато-динамическим режимом работы мышц. Экспериментальная проверка разработанной системы оздоровительной физической культуры показала высокую эффективность управления массой жировой и мышечной тканей, снижения давления крови в сосудах, борьбы с астматическими явлениями, расстройствами эндокринной системы.

Компьютерное моделирование показало, что кроме стрессовых кратковременных тренировочных занятий высоким оздоровительным эффектом должны обладать длительные упражнения очень низкой эффективности. В этом случае концентрация гормонов в крови растет в процессе выполненпия упражнения и удерживается продолжительное время. Поэтому, если тренироваться каждый день по нескольку часов (4-8 ч), то происходит значительная гипертрофия желез эндокринной системы, а значит, растет адаптационный резерв. Если добавить к этим упражнениям ИЗОТОН и обливание холодной водой из ведра, уровень стрессовой реакции вырастет до необходимой степени оздоровительного эффекта. Эта инновационная технология проверялась на молодых людях в туристических походах в горной местности и привела к изменению в лучшую сторону показателей крови (здоровье) и физической подготовленности по сравнению с контрольными группами [9, 10].

Спортивная биомеханика (научные достижения). Биомеханика движений человека развивалась по пути совершенствования методов их регистрации, определения геометрии масс тела человека, математического анализа полученных данных. Были попытки поиска биомеханических закономерностей на основе формально -логического и статистического анализов (J. Hay, 1980). За последнее время биомеханики изучили механизмы накопления упругой деформации в мышцах, особенности функционирования двусуставных мышц. Биомеханики совершили революцию в конькобежном спорте после изобретения (искусственный объект) коньков с отрывающейся пяткой. Однако собственно объект и предмет спортивной биомеханики не были четко определены. Например, объектом биомеханики (на самом деле - предметом) выбирают двигательные действия спортсмена как системы взаимосвязанных активных движений. Очевидно, что системы активных движений не существует, а существует объект исследования - опорно-двигательный аппарат спортсмена (как система, состоящая из блока управления - ЦНС и элементов, составляющих скелетно-мышечную модель), которая перемещается определенным образом в определенной среде. Предметом исследования должны быть биомеханизмы, с помощью которых человек реализует цель двигательного действия. Таким образом, смысл построения теоретической биомеханики сводится к выявлению объективно существующих биомеханизмов, способов их использования в спортивной деятельности. Под биомеханизмом понимается механическая машина, или механизм, который создает из своего тела спортсмен для решения поставленной цели двигательного действия. Описание биомеханизмов и способов их использования в спортивной деятельности становится сначала гипотезой, а потом теорией изучаемого двигательного действия - спортивной техники [2]. Пример использования нового подхода изложен в работах наших сотрудников применительно к легкоатлетическим тренировочным и соревновательным упражнениям [5], технике бега на коньках, педалированию на велосипеде [11].

Биокиберогогика (спортивно-педагогическая биомеханика). Анализ работ по искусственному интеллекту и применение нейронных сетей для решения проблем обучения двигательным действиям [17] позволил М.П. Шестакову предположить возможность возникновения нового прикладного направления в науке об искусственном интеллекте, условно названного биокиберогогикой, т.е. научного направления, связанного с разработкой математической теории обучения человека двигательным действиям. Объектом биокиберогогики является модель нервной системы человека, управляющая действием исполнительной системы (опорно-двигательным аппаратом) с достижением наперед заданной цели. Предмет биокиберогогики - выявление закономерностей и законов создания или изменения системы образов (представлений) в головном мозге на основе появления новых дендрит-шипиковых, шипик-шипиковых связей между нейронами. Новизна предлагаемого подхода заключается в поиске связи и зависимостей, определяющих особенности мышления человека, и способности обучаться целенаправленным двигательным действиям на основе моделирования управления нервными процессами.

Заключение. Развитие наук о спорте достигло такого уровня, когда требуется переход от эмпирической стадии к теоретической. Анализ методолгических оснований показал, что в науках о спорте должна присутствовать как научная, так и методическая сторона. Методология научного познания (эмпирического и теоретического) широко используется в спортивных науках, однако педагогические (методические) исследования должны проводиться на ином методологическом основании (инженерном проектировании). Методология разработки инновационных спортивно-педагогических технологий требует создания умозрительных (концептуальных) и компьютерных математических моделей организма человека (это научные разработки), на основе которых проектируются средства и методы физической, технической и тактической подготовки спортсменов. Практика использования методологии проектирования инновационных педагогических технологий показала ее высокую эффективность при решении задач спорта высших достижений и оздоровительной физической культуры.

Литература

1. Бабкин А.Е., Селуянов В.Н. Физическая подготовка футболистов (футзал): Метод. реком. - М.: Принт-Центр, 2003. - 29 с.

2. Берхаием А., Селуянов В.Н. Биомеханизм как основа развития теоретической биомеханики двигательной деятельности человека: Учеб. пос. для студентов и слушателей РГАФК. - М.: Принт-Центр, 1997. - 68 с.

3. Матвеев Л.П. Общая теория спорта - М.: Воениздат, 1997. - 304 с.

4. Мякинченко Е.Б. Локальная выносливость в беге. - М.:ФОН. 1997. - 312 с.

5. Сарсания С.К., Селуянов В.Н. Физическая подготовка в спортивных играх: Учеб. пос. - М: ГЦОЛИФК, 1991. - 97 с.

6. Селуянов В.Н. Развитие теории физической подготовки спортсменов в 1960-1990 гг. //Теория и практика физ. культуры. 1995, № 1, с. 49-54.

7. Селуянов В.Н. Эмпирический и теоретический пути развития теории спортивной подготовки// Теория и практика физ. культуры. 1998, № 3, с. 46-50.

8. Селуянов В.Н. Подготовка бегунов на средние дистанции. - М.: СпортАкадемПресс, 2000. - 104 с.

9. Селуянов В.Н. Технология оздоровительной физической культуры. - М.: СпортАкадемПресс, 2001. - 172 с.

10. Селуянов В.Н., Федякин А.А. Биологические основы оздоровительного туризма. - М.: СпортАкадемПресс, 2000. - 123 с.

11. Селуянов В.Н., Шалманов А.А. Основные механизмы отталкивания в прыжках в длину с разбега//Теория и практика физ. культуры. 1983, № 3, с. 10-11.

12. Селуянов В.Н., Шестаков М.П. Определение одаренности и поиск талантов в спорте. - М.: СпортАкадемПресс, 2000. - 112 с.

13. Селуянов В.Н., Яковлев Б.А. Биомеханические основы совершенствования эффективности техники педалирования: Учеб. пос. - М.: ГЦОЛИФК, 1985. - 55 с.

14. Сироткин Е.Г., Селуянов В.Н. Совершенствование техники исполнения прыжка с вышки из задней стойки с вращением вперед //Проблемы теории технической подготовки спортсменов. - М.: ГЦОЛИФК, 1993, с. 35-36.

15. Теория и практика применения дидактики развивающего обучения в подготовке специалистов по физическому воспитанию: Тр. сотр. пробл. научно-исслед. лаб. /Науч. рук. - В.Н.Селуянов. - М: ФОН, 1996. - 106 с.

16. Тураев В.Т., Мякинченко Е.Б., Селуянов В.Н. Планирование физической подготовки легкоатлетов-спринтеров на основе имитационного моделирования /Тр. уч. ГЦОЛИФКа. - М.: ГЦОЛИФК, 1993, с. 188-193.

17. Шестаков М.П. Теоретико-методическое обоснование процессов управления технической подготовкой спортсменов на основе компьютерного моделирования: Автореф. докт. дис., М., 1998. - 50 с.

  На главную    В библиотеку    Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна!