Место и значение тренажеров в учебно-тренировочном процессе легкоатлетов

Уровень спортивных достижений в настоящее время очень высок, но потенциальные возможности человека еще не раскрыты полностью. Методика тренировки до последнего времени совершенствовалась в основном за счет повышения объема и интенсивности тренировочных нагрузок. Спортсмены высокого класса довели их до уровня, близкого к пределу функциональных возможностей организма. Дальнейшее повышение может привести к снижению спортивных результатов и отрицательно повлиять на здоровье в связи с переутомлением и перетренировкой. Поэтому такой важной стала проблема повышения эффективности тренировочного процесса за счет лучшей его организации. Это – подбор средств и методов тренировки, чередование работы и отдыха в занятиях и тренировочных циклах с учетом конкретных условий деятельности спортсмена и состояния его организма. Специалисты стали обращать основное внимание повышению интенсивности тренировочной работы. Использование технических средств позволяет выполнять каждое тренировочное упражнение в оптимальном режиме.

Известно, что закрепление нерациональных форм движений тормозит рост спортивных результатов, а процесс переучивания в подобных случаях трудоемок и малоэффективен [54]. Обучение технике спортивных упражнений нередко осуществляется в самых общих чертах, без определенной системы и своевременной информации о его результатах – процесс обучения не является достаточно управляемым. Еще и сейчас занимающийся нередко слышит такие рекомендации: быстрее-медленнее, сильнее-слабее, выше-ниже, хорошо-плохо.

Если раньше единственным авторитетным мнением о технике выполнения упражнения было субъективное суждение тренера, то сейчас необходимо творческое участие самого спортсмена в ее оценке.

Тренажеры с обратной связью дают спортсмену информацию о качестве выполнения упражнения. К тренажерам с обратной связью можно отнести, например, видеокамеру с устройством отображения записи, при помощи которого спортсмен может посмотреть на себя «со стороны» уже после выполнения упражнения.

Условием, обеспечивающим возможность получать и пользоваться подаваемой ученику информацией, является точная оценка извне [12]. Применительно к овладению двигательными навыками значение подобной оценки было отмечено многими авторами [12, 14, 34 и др.] и сформулировано в форме правила, гласящего, что знание результатов действия способствует более быстрому овладению навыком. В этой связи срочная информация о параметрах выполняемого движения становится компонентом управления движениями [4].

Идея срочной информации, выдвинутая В.С. Фарфелем [49] предусматривает экстренное получение обучающимися объективных сведений о параметрах движений с целью коррекции их (движений) или сохранения заданных показателей. Метод «срочной информации» представляет собой управляющее звено процесса обучения движениям (управляющая информация). Эффективность методов срочной информации подтверждена на материале обучения сложным по координации действиям [9, 13, 29 и др.]. При этом, как показали исследования [12], обучаемый, выполнив попытку, должен проанализировать свое действие, количественно и качественно оценить его по выделяемой характеристике. После оценки необходимых параметров действия или движения ученик знакомится с показаниями приборов, зафиксировавших фактические значения характеристик, а затем уточняет свои двигательные представления о действии. С течением времени величина ошибки в субъективной оценке уменьшается и может быть практически сведена на нет. Если информация об объективных значениях опознаваемых характеристик поступает незамедлительно после попытки (срочно) или во время исполнения (сверхсрочно), то формирование способности различать и оценивать параметры действия, управлять отдельными его характеристиками ускоряется [12].

Важно отметить в связи с этим, что при высокой скорости выполнения действия информация о качестве движений (например, в баллистических метательных и прыжковых упражнениях) не успевает пройти по кольцам обратной связи. Не успевает также сформироваться решение о коррекции движения. Формирование двигательного умения в упражнениях, выполняемых в полную силу, неэффективно, поскольку экспериментально показано, что в этих случаях двигательные навыки формируются с погрешностями, большинство которых не удается впоследствии исправить.

Развитие цифровой техники позволяет сегодня использовать в качестве средства срочной информации цифровое изображение двигательного действия, которое получено с помощью видеокамеры (цифрового фотоаппарата) и впоследствии обработано при посредстве компьютерного программного обеспечения. Предлагается немало образцов цифровой техники, но наиболее пригодными для практики обучения двигательным действиям следует признать устройства, которые позволяют использовать режим «скоростная съемка». Данный режим в ряде цифровых фотоаппаратов позволяет производить видеосъемку с частотой от 60 до 1200 кадров в секунду. Указанные выше возможности образцов цифровой техники позволяют в процессе обучения технике двигательных действий срочно (после выполнения двигательного действия) получать данные: о скорости бега на отдельных отрезках; о длительности движений; об угловых положениях частей тела и всего тела. Например, для определения времени пробега учениками определенных отрезков разбега, бега или выполнения отдельных движений необходимо импортировать файл из камеры в ноутбук. Знание тренером полученного точного времени и длины дистанции позволяет педагогу посредством несложных математических операций определить скорость выполнения отдельного движения или пробегаемого учеником отрезка дистанции. Погрешность измерения при этом минимальна при частоте видеозаписи 60 кадров в секунду. При использовании встроенной в ноутбук веб-камеры частота видеозаписи не будет превышать 30 кадров в секунду, что непригодно для сьемки сверхбыстрых движений. Для определения угловых положений необходимо импортировать отснятый файл в программу «Adobe Photoshop» и при помощи инструмента «линейка» этой программы определить искомые угловые параметры.

На основании полученной (с помощью цифровой техники) срочной информации представляется возможным непосредственно на занятии осуществлять педагогический анализ отдельных движений или двигательного действия в целом. Для исправления ошибок в упражнениях при посредстве видеосъемки рекомендуется использовать следующий алгоритм действий [7]:

– произведение видеосъемки двигательного действия;

– анализ полученных данных двигательного действия (рассчитывается скорость и длительность отдельных фаз двигательного действия, угловые положения частей тела);

– полученные данные сопоставляются с эталонными значениями или рекомендациями;

– принятие решения о коррекции движений;

– сообщение ученику задания, двигательной установки для исправления ошибки в следующей попытке выполнения двигательного действия или выполнение учащимся специально-подводящих упражнений.

Анализ и интерпретация педагогом совместно с учеником полученных с помощью цифровой камеры данных двигательного действия позволяет: соотнести чувственный опыт ученика с объективными параметрами его движений; практически реализовать в учебном процессе методические принципы «сознательности и активности», «наглядности обучения» [32].

Реализация принципа «сознательности и активности» требует побуждения занимающихся на занятиях к самоанализу, самооценке, самоконтролю действий. Для этого необходимо в учебном процессе использовать возможности для развития у них способности анализировать удачные и неудачные выполнения упражнений; находить ошибки в технике движений, причины их возникновения и пути устранения. Для формирования таких способностей к анализу собственных движений, занимающиеся должны сопоставлять субъективные ощущения силы, скорости, времени и других параметров движения с оценкой, получаемой от преподавателя при посредстве технических устройств. При предоставлении ученикам (после выполнения ими попытки) цифровых данных и видеозаписи двигательного действия становится возможным эффективное формирование логических связей между характером выполнения движений и его результатами. При этом словесная коррекция педагога вносит обобщенные уточнения в выполнение движения (рано, поздно, меньше, больше и т. д.). Эффект в коррекции зависит от времени, затраченного на паузы между повторением движения. Чем короче пауза, тем выше эффект.

Реализация принципа «наглядности обучения» требует преимущественного использования на начальных этапах обучения форм опосредственной (демонстрация посредством технических средств) и непосредственной (показ учителем) наглядности при постепенном переходе впоследствии к так называемым формам двигательно-перцептивной (предусматривает формирование представления о физическом упражнении за счет мышечных ощущений) и смысловой (предусматривает формирование представления о физическом упражнении посредством формально-логических связей) наглядности. Комплексное использование всех форм наглядности в учебном процессе обеспечивает качественный переход от чувственного познания к пониманию сущности изучаемого материала.

Основной источник информации, передаваемой тренером спортсмену, – субъективное мнение самого тренера. Он замечает основные, на его взгляд, ошибки при выполнении упражнения. Однако даже опытному специалисту очень трудно осознать многие детали быстро выполняемого упражнения.

В современном спорте этого уже недостаточно. И тренеру, и самому спортсмену необходима срочная информация о количественных, временных, пространственных и динамических характеристиках различных элементов совершаемых движений. Такая информация должна непосредственно обслуживать учебно-тренировочный процесс, стать его неотъемлемой, органической частью. На основе срочной информации о выполненном движении, о допущенных ошибках спортсмен может не на следующей тренировке, а уже в очередной попытке внести необходимую коррекцию.

Для обеспечения срочной информации создано множество средств регистрации отдельных параметров движений. Среди них – самые разнообразные датчики: механические, емкостные, электроконтактные, магнитоэлектрические, потенциометрические, биоэлектрические устройства, сейсмодатчики, тензодатчики, пьезодатчики, фотореле, акселерометрические датчики и др. Передача сигналов может осуществляться механическим путем, электропроводной системой, сейсмографически, акустически, фотографически и радиотелеметрически.

Так же разнообразны и регистрирующие приборы – начиная от секундомера и измерительной линейки и заканчивая электронным осциллографом. Все, чем располагает современная техника и радиоэлектроника, может быть использовано в роли средств срочной информации о параметрах спортивных движений. Например, для тщательного анализа техники спринтерского бега применяется методика сейсмографии, а так же производится одновременное измерение времени бега и длины каждого шага с помощью контактного спидографа. Для определения способности к бегу на средние и длинные дистанции применяется методика оценки аэробной работоспособности при частоте сердечных сокращений (ЧСС) 170 уд/мин, что позволяет прогнозировать результат в беге на указанные дистанции. С целью формирования определенной скорости и способности поддерживать ее используется тредбан, запущенный на нужную скорость, при этом одновременно регистрируется ЧСС. Для обучения технике разбега в прыжках в высоту или в длину применяется методика, предусматривающая получение записи оптимального разбега на высококачественное видео с возможностью прослушивания частоты беговых шагов.

Представляет интерес и система динамографических исследований вертикальных прыжков вверх, состоящая из тензоплатформы, регистратора. Применение цифровой техники с заданной программой расчета важнейших параметров отталкивания позволяет в числовой форме автоматически записывать следующие данные: вес спортсмена, максимальную силу отталкивания, импульс силы и время нахождения в воздухе. Данная система может использоваться для совершенствования специальных качеств спортсменов высшего класса и дает возможность немедленно получать информацию об уровне развития скоростно-силовых качеств.

Для совершенствования точности отталкивания у прыгунов в длину сконструировано устройство, позволяющее получать световую и звуковую индикацию. На месте отталкивания смонтированы контактные пластины, при замыкании которых электрический сигнал подается на лампочку и звуковой индикатор. Контактные пластины замыкаются, если прыгун заступил за контрольную черту.

Электротензометрия в легкой атлетике используется специалистами для изучения динамики и структуры спортивных движений, величины развиваемых при этом усилий в статических положениях и в движении. Кроме того, с помощью электротензометрических методов изучается величина и особенности распределения усилий, прикладываемых в точках опоры. Наибольшее применение нашли тензорезисторы, у которых изменяется электрическое сопротивление чувствительного элемента под действием измеряемой деформации. Тензорезисторы зарекомендовали себя как точные и надежные датчики. Наклеив их на твердую основу, можно воспроизвести многократные изменения. Измерения также осуществляются с помощью тензодатчиков. Электрический сигнал при этом усиливается и подается на вход принимающего регистрирующего прибора – светолучевого осциллографа, милливольтметра или миллиамперметра, электронного осциллографа. Методы и средства электротензометрии с каждым годом совершенствуются и позволяют изучать самые сложные и недоступные обычному визуальному наблюдению элементы спортивной техники и динамики мышечных сокращений. Совмещение измерительной цепи с устройствами вычислительной техники и ввод данных на компьютер обеспечивают высокое качество исследований и управления учебно-тренировочным процессом спортсменов-легкоатлетов.

Радиотелеметрия применяется для изучения деятельности сердечно-сосудистой системы, органов дыхания, биотоков мозга, скелетных мышц. В последние годы данный метод приобрёл широкое распространение в процессе совершенствования техники легкоатлетических упражнений, ритмовой структуры в циклических и ациклических локомоциях. Для записи радиотелеметрических данных применяют различного класса осциллографы с фотоприспособлениями, а так же магнитописцы и стрелочные самописцы. Для получения срочной информации в процессе проведения радиотелеизмерений используют приборы, дающие возможность визуально следить за характером изменения исследуемых величин. Записанные результаты измерений дешифрируются и обрабатываются. Результаты проведенной обработки оформляются в виде таблиц и графиков, характеризующих зависимости измеряемых величин от времени. Значительное место в последние годы и непосредственно в учебно-тренировочном процессе занимает метод радиотелеметрической регистрации физиологических показателей и характеристик спортивной техники.

В тренировочном процессе легкоатлетов-бегунов широко используются радиокардиолидеры. Применение новейших электронных элементов позволяет выполнить такие приборы в миниатюрном виде, что отвечает специфическим требованиям тренировок (небольшие вес и размеры, автономность электропитания). Получили распространение системы, регистрирующие одновременно различные функции организма и опорно-двигательного аппарата. Приборы систем, укрепленные на теле спортсмена, позволяют передавать четыре любых сигнала во всех доступных частотных диапазонах (Wi-Fi, Bluetoth и прочие).

Возможность исследования и управления тренировочным процессом в естественных условиях с помощью радиотелеметрической аппаратуры существенно дополняет комплексные исследования работоспособности спортсменов в лабораторных условиях.

Особый интерес представляет регистрация опорно-полетных фаз в беге с одновременной записью длительности опорных реакций. Такой метод, в частности, применяет в исследованиях В.К. Бальсевич [2]. В основу метода положено применение тензометрической системы и телеэлектрокардиографа. В этом случае передающее устройство представляет собой одностороннюю линию связи. Возникающие в результате разбаланса моста электрические импульсы, отражающие величину, характер и продолжительность опорных реакций в беге, подаются на вход модулятора частоты импульсного генератора передающего устройства. Затем сигналы с передатчика поступают на приемник, усиливаются и регистрируются на осциллографе. Такая радиотелеметрическая система позволяет оценить: характер, величину и продолжительность вертикальной составляющей усилий в отталкивании; время полетных и опорных интервалов; темп, скорость бега; ритм локомоторных движений.

Для регистрации опорно-полетных фаз в беге можно использовать аппаратуру, созданную на основе серийно выпускаемой системы «Спорт-4» с подключением цифровых измерителей временных интервалов с дальнейшей обработкой данных на быстродействующем цифровом устройстве.

В последнее время все большее распространение получают и методы так называемой «сверхсрочной текущей информации», подаваемой во время выполнения движений. Это световая или звуковая информация, сопровождающая движение и дающая дополнительные характеристики о ритме, амплитуде движения, его продолжительности, развиваемых усилиях.

Использование технических средств срочной информации ускоряет процесс обучения, о чем свидетельствуют многочисленные примеры из практики спорта. Они позволяют сознательно управлять даже такими количественными характеристиками движения, которые в обычном учебно-тренировочном процессе часто не осознаются. Следовательно, появляется возможность обучения без ошибок и переучивания.

Некоторыми из средств срочной информации спортсмены могут пользоваться самостоятельно. Но все же основным назначением технических средств остается помощь в работе тренера.

Использование вычислительной техники позволяет разрабатывать различные системы экспресс-анализа, имеющие ряд преимуществ перед другими системами срочной информации. Среди них – многоцелевые возможности в сборе данных, контроле и коррекции движений.

В процессе подготовки спортсменов эффективность применения одних и тех же средств и методов тренировки снижается; что ведет к поиску новых и совершенствованию уже имеющихся. Научная разработка новых средств и методов не отрицает ранее разработанных, а сводится к их рациональному применению, умелому варьированию в тренировочном процессе.

Обнаруживается тенденция к использованию все более специализированных средств, характерных для определенного вида спорта. Это особенно ярко проявляется при конструировании тренировочных устройств и тренажеров для обучения технике и совершенствования в ней. Но при развитии физических качеств одни и те же тренировочные средства могут использоваться спортсменами, специализирующимися в различных видах спорта.

Наибольшее сходство как динамических, так и кинематических структур в осваиваемых движениях, а так же наибольшее сходство условий выполнения упражнений может быть достигнуто при использовании специально сконструированных обучающих тренажерных устройств. Кроме того, большое значение должно придаваться сходству условий воспроизведения осваиваемого упражнения на тренажерном устройстве с условиями выполнения соревновательного действия. Так, Н.Г. Озолин большое значение в процессе обучения двигательным действиям придавал сходству осваиваемых упражнений с соревновательными упражнениями [23].

В лаборатории биомеханики спорта ВНИИФК под руководством профессора И. П. Ратова успешно прошли испытания различные конструкции тренажерных комплексов, основанных на идее «облегчающего лидирования». Результаты проведенных во ВНИИФК исследований показали ряд преимуществ разработанной системы тренажеров [25, 26, 27].

Представляет интерес использование светолидирующего устройства, которое состоит из пульта управления и собственно лидера в виде движущегося светового пятна. Устройство позволяет управлять темпом бега, создает оптимальные условия для адаптации организма к тренировочным нагрузкам, обеспечивает высокую точность в работе.

В последние годы появились приборы, основанные на способах стимуляционного воздействия на мышцы. Электростимуляция может применяться как для развития физических качеств, так и для коррекции движений. Эта методика использовалась в основном в медицине. Интерес к ней здоровых людей возник сравнительно недавно и вызван повышением требований к подготовленности спортсменов, поиском нетрадиционных средств оптимизации и интенсификации тренировочного процесса.

Профессор Я.М. Коц [16] отмечает следующие преимущества электростимуляции:

– возможность избирательной тренировки наиболее важных мышц и мышечных групп;

– способность к активизации всего сократительного аппарата мышц. Вызванное максимальное сокращение может быть более сильным, удерживаться дольше и повторяться большее количество раз, чем при максимальном произвольном усилии;

– возможность вовлекать в вызванное сокращение в первую очередь большие двигательные единицы мышц, с трудом подвергающиеся тренировке обычными средствами;

– возможность выбора достаточно большой частоты сигналов, которая должна позволить проводить электростимуляцию мышц, избегая нежелательного замедления скорости их сокращения.

Исследования, проводимые под руководством профессора В.Т. Назарова [21], показывают высокую эффективность технических средств, основанных на механическом стимулировании мышц. Оно основано на теоретических и экспериментальных исследованиях в области статической и волновой биомеханики. Используется явление биомеханического резонанса, при котором происходит возрастание амплитуды в двигательных звеньях при внешних периодических механических воздействиях с определенной частотой. Стимуляция может производиться в условиях соревновательных упражнений.

Одним из самых эффективных средств специальной физической подготовки спортсменов, развивающим и совершенствующим наиболее важные качества и навыки, является само соревновательное упражнение. Но, как показывает практика, удельный вес выполнения основного упражнения в полную силу на тренировке относительно невелик. Это связано с тем, что выполнение упражнения с максимальной интенсивностью связано с большими затратами физической и нервной энергии. Одним из средств решения проблемы может быть применение в тренировке специальных тренажерных устройств, позволяющих моделировать различные режимы работы мышц.

Для современной методики тренировки характерно единство аналитического и синтетического подхода. Необходимо не только в синтезе совершенствовать все те качества, от которых зависит результат спортсмена, но и воздействовать на них избирательно, аналитически.

Наши исследования показали необходимость более интенсивного развития относительно слабых мышечных групп ног у бегунов на короткие дистанции [55]. И.П. Ратовым [25] была показана невозможность достижения максимальной активности отдельной мышцы в сложнокоординированном упражнении. Все это говорит о целесообразности локализованных воздействий на специальных тренажерах.

Большое увлечение советских спринтеров упражнениями со штангой в 60-е годы не привело к существенному росту спортивных результатов в беге на короткие дистанции. Надо полагать, упражнения со штангой наряду с положительными моментами имеют и ряд существенных недостатков. Они развивают силовые и скоростно-силовые качества вне структуры основного спортивного упражнения. Если мышцы-разгибатели ног при выполнении различных упражнений со штангой получают довольно большую нагрузку, то мышцы-сгибатели почти не подвергаются их тренировочному воздействию. Развивается дисгармония в функциональных возможностях различных групп мышц, приводящая к рассогласованию в их деятельности.

Именно поэтому перспективно применение упражнений локального характера на специальных тренажеpax, способствующих развитию относительно слабых мышечных групп, не получающих достаточной нагрузки в процессе тренировки [55].

Согласно исследованиям А.И. Кузнецова [17], при направленных мышечных нагрузках локального характера частота сердечных сокращений меньше, а время расслабления сердечной мышцы больше, чем при такой же нагрузке общего характера. Отмечены более высокие показатели уровня насыщения крови кислородом и электрической активности мышц.

Тренажеры не только повышают эффективность учебно-тренировочного процесса. Размещение их в помещении позволяет уменьшить переохлаждение организма, которому систематически подвергаются конькобежцы, пловцы, фигуристы, лыжники, хоккеисты и др. Кроме того, после перенесения простудных заболеваний появляется возможность возобновлять тренировки при комнатной температуре, упражняясь на тренажерах.

В целом можно отметить [53], что рациональное применение технических средств дает возможность:

– целенаправленно решать вопросы управления учебно-тренировочным процессом спортсменов и более эффективно проводить обучение технике спортивных упражнений;

– расширить круг средств и методов, применяемых в физической, тактической, морально-волевой и теоретической подготовке спортсменов;

– соблюдать принцип сопряженности, т.е. соответствия специальных упражнений основным соревновательным движениям, что дает возможность не только развивать физические качества, но и одновременно совершенствовать техническое мастерство;

– использовать эффект сочетания преодолевающего и уступающего режимов работы мышц с учетом специфики движений основного спортивного упражнения;

– избирательно и целенаправленно развивать основные или специфические группы мышц, определяющие успех в данном виде спорта;

– применять упражнения локального и регионального характера, способствующие укреплению относительно слабых звеньев мышечной системы спортсменов;

– избирательно воздействовать на определенные мышечные группы с учетом фаз движений, где необходимо проявление максимальных усилий;

– многократно повторять выполнение сложнокоординационных упражнений в заданном режиме;

– восстанавливать в «мышечной памяти» основные фазы и детали спортивного упражнения;

– четко дозировать нагрузку.

Зачастую тренер, давая спортсмену ту или иную нагрузку, по существу не знает, вызвала ли заданная тренировочная работа в организме желаемые сдвиги или нет. В зависимости от исходного состояния спортсмена реакция его организма на одну и ту же нагрузку будет различной. Следовательно, если спортсмену дается задание, которое он должен выполнить и при этом не учитываются ответные реакции организма, то очевидно, что в данном случае тренировка будет далеко не оптимальной. Суть тренировочного занятия не в том, что спортсмен должен выполнить определенную работу, а в достижении нужных ответных реакций организма. Поэтому основной задачей дальнейшего совершенствования методики будет переход от управления поведением спортсмена к непосредственному управлению срочным тренировочным эффектом. Решение этой задачи просто невозможно без применения технических средств.