|
Abstract ANALYSIS OF SPORTS TECHNIQUE /V.G. Suchilin, professor Moscow slate academy of physical culture Key words: methodology, methodics, sports exercises, technical actions, photogrammetry, cinematographycal method, computerized analysis of movements. The subject of this lecture - the methodology and methods of sports technique's analysis. The process of formation and improvement of sports technique and its technical actions is characterised by circular character. Beginning from the pedagogical influences, that process is completed by biomechanical system functioning that determine the sports result. Taking into consideration the above, the sports technique can be represented as the method to settle the purposeful motor problems automatically with a help of special motor action. This definition demands the system connecting up the category of aim and result with pedagogical, psychological, physiological and biomechanical components of sports technique 's concept.
|
АНАЛИЗ СПОРТИВНОЙ ТЕХНИКИ Доктор педагогических наук,
профессор, академик МАИ, Ключевые слова: методология, методика, спортивные упражнения, технические действия, фотограмметрический, кинематографический, компьютерный видеоанализ. В теории спорта принято различать следующие виды подготовки спортсменов: техническую, тактическую, физическую, функциональную, психологическую и теоретическую. Техническая подготовка, играющая во многих видах спорта очень важную роль, непосредственно связана с обучением спортивным упражнениям, процессами формирования и совершенствования спортивной техники, где классические педагогические проблемы - "чему учить" и "как учить" - ставятся особенно остро. Понятие спортивной техники включает в себя множество аспектов: педагогический, эстетический, психологический, физиологический, биомеханический и др. Однако оно далеко от общепринятого понимания термина "техника" как название машин, механизмов, устройств, приборов и т.п. Спортивная техника непосредственно связана со спортивно-двигательной деятельностью, а не только с техническими средствами, применяемыми в процессе подготовки спортсменов. Исторически термин "техника" происходит от греческого слова "тэхнэ", которое переводится как "искусство" или "мастерство" и под которым понимается совокупность навыков и приемов в каком-либо виде деятельности. Предмет нашего рассмотрения - методология и методика анализа спортивной техники, или, точнее, техники исполнения спортивных упражнений и составляющих ее технических действий, являющихся атрибутивным компонентом спортивно-двигательной деятельности. Последняя обусловлена действием многих факторов как гуманитарного (философско-социологических, исторических, педагогических, психологических и др.), так и естественнонаучного характера (биологических, механических, физических и др.), а также факторов, природа и механизмы которых являются предметом изучения пограничных и междисциплинарных научных направлений (психофизиология, биомеханика, педагогическая психология, педагогическая биомеханика и др.) В связи с этим многочисленные аспекты спортивно-двигательной деятельности и технических действий изучаются различными науками с различных позиций Введение спортивного результата в структуру спортивно-двигательной деятельности и, соответственно, технических действий в качестве обобщенного выходного параметра позволяет из неупорядоченной совокупности обеспечивающих ее разнородных процессов построить иерархически упорядоченную, структурированную систему, функционирующую по кольцевому принципу. Если при анализе нашего предмета мы используем методологию изучения сложных явлений и процессов не от начала к концу (как в классической науке), а. наоборот - от конца к началу (а эта интенция, уходя щая своими корнями в работы И.М. Сеченова, отчет ливо проявляется в современной большой науке), т.е если мы будем анализировать спортивно-двигательную деятельность и технические действия со стороны достигнутого спортивного результата, то получим следующую картину. Результат технических действий объективно является прямым следствием целенаправленного перемещения тела спортсмена и/или его звеньев во времени и пространстве, что представляет собой биомеханический процесс (строже - механический). Он возникает и протекает благодаря упорядоченному сокращению и расслаблению различных мышечных ансамблей, управляемых нервными импульсами. которые вырабатываются и координируются ЦНС, что все вместе представляет собой физиологический процесс. Высшая нервная деятельность, в свою очередь, обусловлена психическими процессами. Для того чтобы они возникали и протекали в требуемом для достижения поставленной цели направлении, тренер использует различные педагогические воздействия, т.е. имеет место педагогический процесс. Отсюда модель технических действий может быть представлена в виде трехсекционного "черного ящика". отражающего соответственно биомеханический, физиологический и психологический аспекты, где входом является психика спортсмена, а выходом - биомеханические характеристики его движений, объективно отражающие процесс достижения конкретного результата технических действий. Достигнутый результат сравнивается с поставленной целью (или с целевой моделью), и усилия тренера и спортсмена направляются на то, чтобы расхождение становилось все меньше и в конечном итоге достигнутый результат совпал с поставленной целью (что на практике случается не часто). Из вышеизложенного следует, что процесс формирования и совершенствования спортивной техники и составляющих ее технических действий имеет циклический характер. Начинаясь на всех этапах и стадиях с педагогических воздействий (иногда с коррекцией целевой модели), он завершается биомеханическим процессом, который приводит к конкретному результату. Если биомеханические характеристики движений и особенно параметры конкретных спортивно-технических результатов варьируют в очень широком диапазоне. то это означает, что процесс формирования техники не закончен. Сужение и стабилизация диапазона вариативности с переходом большинства параметров самоконтроля на подсознательный автоматизированный уровень свидетельствуют о том, что техника исполнения данного упражнения сформировалась. Однако из сказанного не следует, что результат при этом должен быть обязательно высоким, а освоенный спортсменом вариант стабильного исполнения конкретного упражнения - совершенным. Просто спортсмен овладел им. доведя до навыка, а плох он или хорош. высокорезультативен или нет, красив или не весьма - это другой вопрос. Таким образом, любой спортивно-технический результат является следствием реализации спортсменом той или иной техники посредством технических действий, которые объективно проявляются в характерных движениях, или иначе-в упорядоченном перемещении тела спортсмена и/или его звеньев во времени и пространстве при взаимодействии с предметами окружающей среды и спортивными снарядами. Именно по внешней картине выполняемых спортсменом движений и результату, сопоставляемому с целью, судят о том, хороша или плоха техника конкретного спортсмена. В широком спектре определений спортивной техники (Н.А. Бернштейн, Д.Д. Донской, В.М. Дьячков, И.П. Ратов, Ю.В. Верхошанский, Ю.К. Гавердовский, В.Н. Тихонов, С.В. Дмитриев и др.) это обстоятельство обычно упускается из виду, что приводит к методологически неадекватной ориентации с акцентированным выделением какого-то одного из взаимосвязанных компонентов (семантического, психического, сенсомотор-ного, физиологического и т.п.). В результате возникают методические трудности при описании, моделировании, анализе и синтезе спортивной техники. С учетом вышеизложенного под спортивной техникой (в смысле сформировавшейся техники выполнения спортивного упражнения) предлагается понимать доведенный до автоматизма способ решения целевых двигательных задач посредством целенаправленных технических действий. Это обеспечивается упорядоченным психофизиологическим процессом и согласованной работой мышечных ансамблей, вызывающей характерное перемещение тела спортсмена и/или его звеньев во времени и пространстве, которые приводят к конкретному спортивно-техническому результату. Данное определение преследует цель системной увязки категорий цели и результата с педагогическими. психологическими, физиологическими и биомеханическими составляющими понятия спортивной техники. Из кибернетики известно, что для эффективного управления часть выходной информации необходимо подавать на вход управляемой или самоуправляемой системы. Поскольку выходными параметрами спортивно-технических действий являются биомеханические характеристики, их необходимо зарегистрировать, измерить. проанализировать и подать результаты на вход управляющей подсистемы системы "тренер - спортсмен" для выработки адекватных управляющих воздействий. С этой целью в биомеханике спорта применяются различные методы, среди которых наибольшее распространение в последнее время получили бесконтактные оптико-электронные измерительные методы (фотограмметрические, кинематографические, видеографические) и основанные на них компьютеризированные анализирующие системы. С их помощью определяются координаты опорных точек тела спортсмена в процессе выполнения упражнения и на их основе рассчитываются биомеханические характеристики исследуемых движении. Поскольку содержательные выводы могут быть сделаны лишь на основе анализа надежной и доброкачественной информации, необходимым условием при этом является знание точности измерений регистрирующих систем. Погрешности их измерений определяются в результате калибрации и метрологической проверки с использованием статических и динамических тест-объектов с калиброванными параметрами. Фотограмметрический метод (стереоциклосъем-ка, стробоскопическая циклосъемка, импульсная стерео-циклосъемка) представляет собой промежуточную стадию между фотографированием и киносъемкой и обеспечивает наибольшую точность измерений: абсолютные погрешности определения трехмерных координат не превышают 1 мм (Bullock & Harley, 1972; Martin & Pon-gratz, 1974; Marzan & Karara, 1974; B.M. Зациорский с соавт., 1977; Ayoud at al., 1979; Fraser, 1982; Hatze, 1984, и др.). Этот метод интенсивно развивался в США в 70-х годах и применяется поныне. В России в те же годы данный метод был развит и успешно использовался в ПНИЛ ГЦОЛИФКа под руководством B.M. Зациорского. Однако этот очень красивый и точный метод имеет существенные недостатки: он очень дорогой, громоздкий, трудоемкий и негибкий, требует специальной экипировки испытуемых и применяется в специально организованных лабораторных условиях. С появлением прецизионных высокоскоростных кинокамер с точностью протяжки +1 кадр при съемке со скоростью свыше 500 к/с и компьютеризированных анализаторов фильмов широкое распространение при анализе движений человека в спорте и клинике в 80-х годах в США, Японии, Англии и Германии получил кинематографический метод (Miller & Petak, 1973; Ber-geman, 1974; Van Cheluve, 1974, 1978;Putham, 1979; Miller at al., 1980; Neal, 1983, и др.). В России метод биомеханической кинематографии был развит и успешно применялся с начала 80-х годов в отделе биомеханики ВНИИФКа сначала под руководством профессора И.П. Ратова, а затем - Г.И. Попова (ныне тоже профессора) для количественного биомеханического анализа спортивной техники в различных видах спорта. Абсолютные погрешности измерений координат и перемещений с помощью данного метода составляют 4-5 мм (Dapena с соавт., 1982; Г.И. Попов с соавт., 1984; Wood & Marshall, 1986; Kennedy at al., 1989; Angulo & Dapena, 1992; Chen at al., 1994, и др.). Хотя точность кинометода существенно ниже, чем у стереофотограм-метрического, она приемлема для анализа спортивной техники. Преимущество биомеханической кинематографии по сравнению с фотограмметрическими методами состоит в возможности ее использования непосредственно в учебно-тренировочном процессе и на соревнованиях. Недостатком является меньшая точность и отстраненность выдаваемой биомеханической информации вследствие разрыва во времени между измеряемым процессом и результатом. Использование видеотехники в количественном биомеханическом анализе долгое время было проблематичным вследствие низкой разрешающей способности и ограниченной частоты видеоаппаратуры, что при максимально возможной скорости съемки (50-60 к/с) не давало возможности анализировать быстропротекаю-щие движения ударного типа. С появлением высокочастотных видеомагнитофонов (229 Гц) и видеокамер с электронными затворами, обеспечивающих экспозицию до 1/500 с, эти недостатки были устранены и с конца 80-х годов видеоанализирующие системы активно внедряются в практику экспериментальной биомеханики при исследовании движений человека. Точность видеооцифровки была хотя и ненамного, но достоверно ниже, чем у киноанализирующих систем (Shapiro, 1987; Kennedy, 1989; Angulo & Dapena, 1992; Kerwin &Challis, 1990, и др.). С развитием видеотехники она постоянно увеличивалась и, по данным Tan, Kerwin и Yeadon (1995), точность недавно разработанной видеооцифровочной системы APEX превзошла точность традиционно принятого в биомеханических исследованиях кинематографического метода с форматом пленки 16 мм. Я был свидетелем этих исследований в лаборатории биомеханики университета г. Лафборо в Англии: это были очень аккуратные и качественные исследования. Широкое распространение видеоанализирующих систем в последнее время объясняется тем, что фотограмметрические и кинематографические системы анализа движений очень дороги, поскольку процесс обработки материала довольно длителен и дорог, в то время как видеосистемы позволяют начать обработку сразу после съемки, без всяких предварительных процедур, а сама видеопленка (как и видеоаппаратура в целом) стоит значительно дешевле, чем вышеуказанные системы. Использование ретрофлективных маркеров и датчиков инфракрасного излучения, прикрепляемых к опорным точкам тела спортсмена, позволяет проводить их автоматическое распознавание и оцифровку как непосредственно в процессе движений, так и сразу после его окончания. По данным Haggard & Wing, 1990,Scholz & Millford, 1994, и др., точность измерения таких систем не уступает ручной оцифровке. Однако они стоят дороже обычных видеосистем и накладывают дополнительные ограничения на условия видеосъемки даже в лабораторных условиях. В настоящее время видеоанализирующие системы производят многие зарубежные компании: "Peak Performance", "Motion Analysis", "Biovision", "Elite", "Oxford Metrics", "Optotrack", "Selspot", "NAC", "Sony", и др.). Однако они очень дороги для нас (около 100-200 тыс. долларов). В нашей стране во ВНИПИ "Спорт" совместно с Таллиннским педагогическим институтом (Р. Хальянд с соавт.) был разработан программно-аппаратный ком- плекс для видеоанализа техники спортивных движений, Данная видеоанализирующая система основана на использовании коммерчески доступных компонентов видеоаппаратуры и персонального компьютера и стоит значительно дешевле импортных. Ее программное обеспечение (язык ТУРБО-СИ) обеспечивает оцифровку 23 точек на стоп-кадре видеоизображения, редактирование видеоциклограмм движений с использованием графического пакета, расчет кинематических характеристик опорных точек тела спортсмена и имитационное моделирование. Данная система использовалась для анализа спортивной техники на уровне сборных команд страны по плаванию Р. Хальяндом (ТПИ) и автором статьи (ВНИ-ПИ "Спорт", МГАФК) в спортивной гимнастике, прыжках на лыжах с трамплина и в воду, в тяжелой и легкой атлетике. Точность измерений данной видеоанализирую-щей системы мы определили в результате ее статического и динамического тестирования и метрологической поверки, в процессе которой использовали обычную принятую во всем мире методику для процедур подобного рода и оригинальный тест-объект для испытания оптической аппаратуры, разработанный во ВНИИФКе И.И. Ивановым с соавт. (АС СССР № 1007076). Установлено, что абсолютная погрешность измерения перемещений составляет 7 мм, а приведенная суммарная относительная погрешность - 1,5° о. Таким образом, видеоанализирующие системы наиболее перспективны для анализа спортивной техники. Как уже говорилось выше, импортные системы в настоящее время очень дороги (и не только для нас), но они обеспечивают надежные и достаточно точные данные. Однако возникает вопрос: что делать с этим морем точных цифр? Ведь биомеханическая информация должна подаваться на вход управляющей (обучающей) системы периодически в удобоваримой форме и в адекватном объеме, поскольку информационная избыточность в системе управления, как и ее недостаточность, ухудшает качество управления. Бесспорно, количественный анализ спортивной техники необходим. Но ему целесообразно предпослать качественный сравнительный анализ. Однако его методология и методика на уровне использования современных программно-аппаратных средств была практически не разработана, и мы попытались восполнить этот пробел. При разработке методики сравнительного качественного анализа спортивной техники с помощью компьютерного видеоанализатора первая задача состояла в адекватном описании техники на основе объективных критериев. Разработанный нами подход опирается на работы Д.Д. Донского, В.М. Дьячкова, И.П. Ратова, В.Т. Назарова, Х.Х Гросса, Ю.К. Гавердовско-го. Первым объективным критерием здесь является состояние, в котором спортсмен выполняет технические действия. В соответствии с ним выделяются онорныи и безопорныи периоды и приземление. Второй объективный критерий - направление и характер действия внешних сил на тело спортсмена. Эти силы могут его разгонять, тормозить или быть нейтральными. В соответствии с данным критерием в периодах выделяются стадии технических действий. Последние, в свою очередь, делятся на фазы, в которых выделяются характерные граничные положения (ГП), характеризуемые местом и ориентацией тела спортсмена в пространстве и его позой. Критерием при определении фаз и ГП является изменение знака главного управляющего движения. Например, закончилось сгибание и началось разгибание. Переход из одного граничного положения в другое осуществляется с помощью ведущего элемента координации, который характеризуется началом выполнения, степенью развиваемых спортсменом усилий и их продолжительностью. Изложенный подход позволяет достаточно легко (как качественно, так и количественно) определить технические ошибки и индивидуальные различия в технике, а по биомеханическим следствиям технических действий судить, чья техника предпочтительнее. Разработанная нами структура технических ошибок представлена в виде плаката, на котором условно выделены структурные ошибки (определяемые для граничных положений и ведущих элементов фаз) и параметрические ошибки (определяемые для основных параметров полета, которыми являются стартовая скорость о.ц.м. и главный кинетический момент тела спортсмена, который задается от опоры и в полете не изменяется). На качественном уровне для граничных положений используются две пары определений: "рано-поздно" (которые определяют положение тела спортсмена в пространстве в момент прохождения граничного положения) и "недостаточно-чрезмерно" (которые определяют позу спортсмена в целом или в деталях. Например, недостаточное общее прогибание тела или чрезмерное сгибание в тазобедренных суставах). Для ведущих элементов используются следующие три пары вербальных определений: "рано-поздно" (характеризующие момент начала), "сильно-слабо" (характеризующие степень развиваемых спортсменом усилий) и "долго-коротко" (характеризующие их продолжительность в данной фазе). Другие термины, обычно используемые тренерами при обучении, можно разложить на вышеуказанные. Например, термин "вяло" означает "долго и слабо", а термин "резко" - "коротко и сильно". Несколько слов о параметрических ошибках. Как известно, горизонтальная составляющая скорости о.ц.м. тела спортсмена в момент прекращения связи с опорой определяет длину полета, а вертикальная - его абсолютную высоту и время. Для выявления параметрических ошибок используются две пары определений: "далеко-близко" (которые характеризуют длину полета) и "высоко-низко" (которые характеризуют его высоту). Главный кинетический момент может быть охарактеризован лишь опосредованно - по скорости вращения тела спортсмена в полете в определенной позе с помощью термина "быстро-медленно". Изложенный подход к описанию техники и анализу технических ошибок мы реализовали с помощью вышеупомянутого программно-аппаратного видеокомплекса в различных видах спорта. В результате видеосъемки большого числа упражнений в условиях учебно-тренировочного процесса ВКС и крупных соревнований и последующей оцифровки видеоданных была создана необходимая база данных. Сравнительный анализ проводился следующим образом. Программными средствами на дисплей компьютера вызывались два или более (до 8) оцифрованных файлов исполнения конкретного упражнения, которые могли быть разнесены, совмещены или наложены друг на друга. Далее, не измеряя основных параметров полета (стартовая скорость о.ц.м. тела спортсмена и его главный кинетический момент), качественно оценивают на основе сравнительного анализа оцифрованных видеоциклограмм различных исполнителей и определяют, у кого из них эти параметры больше или меньше. Например, при внешне аналогичных программах управления вращательным движением в безопорном положении больший, чем у другого спортсмена, угол поворота его тела за то же время означает, что этим спортсменом от опоры был задан больший кинетический момент и, следовательно, его техника опорных действий при прочих равных условиях предпочтительнее, так как он может раньше закончить требуемую форму движения в полете, что зрелищно более выигрышно и дает преимущество в судейской оценке. Далее, выделив программными средствами граничные положения в фазовой структуре, определяем, в чем конкретно состоят различия в технике исполнителей, используя вышеперечисленные качественные определения, которые очевидны при сравнительном анализе видеоциклограмм. Сравнительный анализ начинается с этого момента (т.е. как бы с конца) и ведется в направлении, противоположном направлению движения. При схожей программе управления движением в полете в обоих случаях второй спортсмен вращается в полете медленнее, что свидетельствует о недостаточности главного кинетического момента, заданного от опоры (он явно меньше у второго спортсмена). Далее, анализируя данную совмещенную видеоциклограмму от конца к началу, находим очевидные различия в граничных положениях, диагносцируем их с помощью перечисленных выше вербальных определений и находим первопричину в цепи технических ошибок у второго спортсмена, сравнивая его с первым, удачным, исполнителем. Диагноз для второго спортсмена в данном случае следующий: ранний и слабый замах, который провоцирует долгий и слабый (т.е. вялый) бросок, а он, в свою очередь, - слабый антикурбет в фазе предстартовых действий опорного периода и ранний старт, а последнее - недостаточный кинетический момент и как следствие - относительно медленное вращение в низком полете с остановкой движения внизу после дохвата за перекладину. За что и наказывается судьями. Рекомендации в данном случае очевидны: нужно исправить первопричину в цепи технических ошибок, т.е. начать и закончить фазу замаха позже, а сам замах выполнить сильнее (активнее). Исправление других, более поздних, ошибок обойдется дороже по времени и усилиям и вряд ли приведет к успешному выполнению упражнения. После качественного анализа выполняется сравнительный количественный анализ с определением биомеханических характеристик успешных и ошибочных технических действий в вышеуказанных фазах движения с помощью программного обеспечения компьютера, использующего созданную в результате оцифровки базу данных. В итоге находим ответ на вопрос не только чем, но и насколько количественно одна техника исполнения отличается от другой с известной точностью. В заключение следует сообщить, что данная система используется в учебном процессе Московской академии физической культуры в курсах биомеханики и спортивной гимнастики и студентам она нравится. В настоящее время в ПИИТ МГАФКа ведется научно-исследовательская работа по теме "Разработка программно-аппаратных средств видеокомпьютерного анализа движений физкультурников и спортсменов", в рамках которой мы разрабатываем новые, более совершенные версии видеоанализирующих систем. Поступила в редакцию 08.04.96
При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна! |
На главную
В библиотеку
Обсудить в форуме