Актуальность. Современная спортивная гимнастика — вид спорта, который предъявляет спортсмену высочайшие требования со стороны технической, физической, тактической, теоретической и психологической подготовки в их единстве и взаимосвязи. Техническая подготовка доминирует над другими сторонами подготовки, так как является предметом соревновательной оценки.
В настоящее время стремление к усложнению соревновательных программ и совершенствованию исполнительского мастерства является непременной особенностью гимнастики высших достижений. Процесс поиска новых, технически сложных и рискованных упражнений и путей их освоения, составляет основную профессиональную функцию тренеров и гимнастов и научных исследователей.
Основой тренировочного процесса в гимнастике является техническая подготовка, где основное внимание уделяется изучению и совершенствованию элементам и их соединениям. Уровень технической подготовленности гимнастов, в свою очередь, определяется их физической подготовленностью. Удержание рабочего положения на снаряде и сохранение динамической осанки заставляет гимнастов прилагать необходимые для этого мышечные усилия. В связи с этим определение биомеханических параметров техники гимнастических упражнений, выявление необходимых физических качеств гимнастов и определение моментов мышечных сил, обеспечивающих сгибательно-разгибательные движения в суставах, на основе биомеханического анализа техники исследуемых упражнений является важнейшей проблемой, определяющей перспективность освоения и совершенствования техники гимнастических упражнений. В то же время исследования, выполненные в этом направлении, немногочисленны и носят фрагментарый характер.
Бурное развитие современной спортивной гимнастики предъявляет к спортсменам все более высокие требования. Это продиктовано возросшей конкуренцией не только на соревнованиях российского уровня, но и на международной арене. В конечном итоге требования заключаются как в повышении уровня физических качеств спортсмена, так и в совершенствовании выполнения соревновательных упражнений.
В спортивной гимнастике соревновательные упражнения относятся к искусственной форме движений, поэтому их количество чрезвычайно велико. В настоящее время специалистами отмечается (Ю.К. Гавердовский, 2004), что всего насчитывается более десяти тысяч упражнений, и это не предел, так как появляются новые и более сложные упражнения.
Увеличение сложности гимнастических элементов достигается за счет увеличения количества вращательных движений в различных плоскостях как в опорном, так и в безопорном положениях за счет выполнения упражнений в группировке, согнувшись либо с абсолютно выпрямленным телом за счет увеличения количества упражнений в безопорном положении, а так же выполненных в соединении одно за другим.
Особое место по объему и разнообразию элементов, а также их соединений занимает перекладина. Количество элементов, выполняемых на ней, еще к 1975 году значительно превышало одну тысячу (Ю.К. Гавердовский, 1995 г.).
Упражнения на перекладине являются одним из интереснейших и сложных видов гимнастического многоборья. Весьма заметное и почетное место в богатейшем арсенале упражнений на перекладине занимают элементы с выраженной фазой полета (перелетовые упражнения) (Н.Г. Сучилин, 1978 г.).
Требование иметь в соревновательной комбинации упражнение, содержащее промежуточную, выраженную фазу полета (с дальнейшим переходом в вис или упор) является в правилах соревнований одним из пунктов специальных требований к композиции комбинаций гимнастов на перекладине. Современные лидеры мировой гимнастики в упражнениях на перекладине выполняют как минимум три перелетовых элемента в соединении, а максимальным числом таких элементов является шесть. В своей комбинации это продемонстрировал А. Немов в 2004 году на Олимпийских играх в Греции.
Элементы, имеющие безопорный период, исполняются относительно как поперечной, так и продольной оси тела. Важно отметить, что за последние пять лет увеличилась тенденция к исполнению элементов данной группы с абсолютно выпрямленным телом в безопорном периоде, а так же к увеличению количества перелетовых элементов в соединении.
Познание механических закономерностей построения техники спортивных упражнений является важнейшим условием повышения уровня технического мастерства гимнастов (Н.Г. Сучилин, 1978 г.).
В спортивной гимнастике имеется огромное количество упражнений, техника которых изучена недостаточно полно. К таким упражнениям относятся элементы с выраженной фазой полета на перекладине.
В настоящее время запросы практики спортивной деятельности требуют принципиально иного подхода в области методики обучения сложным гимнастическим движениям: недостаточно ограничиваться видоизменением уже известных форм движений с помощью интуиции и мысленного моделирования, а необходимо строить тренировочный процесс на основе выявленных биомеханических закономерностей изучаемых упражнений, что позволит повысить качество, стабильность исполнения упражнений, а также сократить сроки обучения. В связи с этим выявление наиболее значимых факторов в структуре техники полетных упражнений и совершенствование ее посредством биомеханического анализа и направленного воздействия на развитие определенных физических качеств является актуальным в свете современных требований. Отсюда и вытекает необходимость дальнейшего изучения группы перелетовых упражнений на перекладине.
Исследования техники гимнастических упражнений на перекладине проводились рядом авторов (Н.С. Гончаров, 1957; В. М. Семенов, В. М. Смолевский, 1961; A.M. Шлемин, 1961, 1962; В. Б. Коренберг, 1966, 1967; С. А. Алекперов, А. Ф. Гринштейн, 1969; В. Т. Назаров, 1973, 1974; В. И. Загревский, 1979; В. Е. Кирилов 1982; В. Аксенов, 2000). Но многие научные изыскания носили больше описательный характер техники упражнений. Исследование техники упражнений на перекладине с полетным периодом также в большей степени имеет фактически описательный характер, так как не подвергалась глубокому биомеханическому анализу. В связи с этим отсутствует технология обучения данной группы упражнений, что затрудняет тренировочный процесс.
В настоящее время наиболее очевидными стали следующие противоречия:
1. Признавая важность биомеханических исследований для совершенствования техники гимнастических упражнений (Л.Я. Аркаев, Ю. К. Гавердовский, Н. Г. Сучилин и др.) и методики обучения им, в практической деятельности тренеров сохраняются установки, в соответствии с которыми обучение базируется на методе «проб и ошибок», а не на знании биомеханических закономерностей техники изучаемого упражнения;
2. На теоретическом уровне описывается важность физической подготовленности гимнастов к освоению тех или иных упражнений, но в практической деятельности тренеров этому важному моменту сопутствует нецеленаправленная подготовка. Методика и технология решения указанной задачи не учитывает величины суставных моментов мышечных сил, реализующих двигательную программу в перелетовых упражнениях на перекладине;
3. Современная система обучения перелетовым упражнениям на перекладине недостаточно совершенна, так как мало использует данные биомеханического анализа по кинематическим и динамическим характеристикам ввиду отсутствия таковых.
Поиск путей разрешения этих противоречий и составляет проблему нашего исследования, связанную с усовершенствованием методики обучения технике перелётовых упражнений на перекладине, основанной на биомеханических закономерностях рациональной техники структурной группы гимнастических упражнений «перелет Ткачева».
Сформулированная проблема обусловила выбор темы диссертационного исследования: «Совершенствование методики обучения перелетовым упражнениям на перекладине на основе биомеханического анализа их техники».
Цель исследования заключалась в исследовании параметров биомеханических характеристик и выявлении основных закономерностей рациональной биомеханической структуры перелетовых упражнений на перекладине.
Объектом исследования являлся учебно-тренировочный процесс гимнастов.
Предмет исследования — методика обучения перелетовым упражнениям на перекладине на основе биомеханического анализа их техники.
Гипотеза исследования состояла в следующем: предполагалось, что выявление и анализ биомеханических характеристик и их параметров в исследуемой группе перелетовых упражнений на перекладине, позволит: на основе выявленного диапазона параметров биомеханических характеристик упражнений группы «Ткачев» выявить рациональную технику их исполненияопределить биомеханические закономерности техники перелетовых упражнений на перекладине, что позволит наметить пути совершенствования структуры их техникииспользовать в тренировочном процессе выявленные биомеханические закономерности построения техники перелетовых упражнений группы «Ткачев» на перекладине, что может значительно повысить эффективность процесса обучения как в плане улучшения качества исполнения упражнений, так и в аспекте сокращения времени, затрачиваемого на обучение.
Задачи исследования:
1. Изучить состояние проблемы биомеханических исследований техники перелетовых упражнений на перекладине в связи с усовершенствованием методики обучения.
2. Определить параметры кинематических и динамических характеристик группы перелетовых упражнений «Ткачев» на перекладине.
3. Выявить биомеханические закономерности техники гимнастических упражнений «перелет Ткачева» на перекладине и наметить пути совершенствования их структуры.
4. Экспериментально подтвердить эффективность предложенной методики обучения перелетовому упражнению «Ткачев».
Методологическую основу исследования составили фундаментальные теории и концепции: универсальное положение П. К. Анохина (1962) о функциональной системе и теория взаимодействия элементов двигательных действий с позиций системно-структурного анализа (Д.Д. Донской, 1968; C.B. Дмитриев, 1991). Одно из ведущих значений в методологических основаниях диссертационной работы принадлежит концепции о построении целенаправленных движений человека (методы оценки роли суставных движений, динамическая осанка, главные и корректирующие управляющие движения)-В.Т. Назаров, 1984; В. Г. Коренев, 1977.
Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования:
1. Изучение и анализ научно-методической литературы.
2. Педагогические наблюдения.
3. Видеосъемка соревновательных упражнений.
4. Расчет кинематических и динамических характеристик упражнений в вычислительном эксперименте на ПЭВМ.
5. Комплексная методика экспериментального определения моментов мышечных сил.
6. Методы математической статистики.
7. Педагогический эксперимент.
База исследования: ДЮСШ № 3 г. Томска и СДЮШОР г. Северска по спортивной гимнастике.
Организация исследования.
Исследования проводились в течение 2002;2006 гг.
Первый этап (2002 — 2003 гт.) исследования включал в себя анализ научно-методической литературы, а также выбор и разработку методов исследования, обобщался передовой педагогический опыт тренеров.
На втором этапе исследования (2003 — 2004 гг.) проводилась видеосъемка выступлений гимнастов в финальных упражнениях на перекладине, первенств и чемпионатов России, где гимнасты выполняли два и более перелетовых элемента в комбинации. Всего было отснято более 300 упражнений.
На третьем этапе исследования (2004;2005 гг.) проводилась видеосъемка упражнения в лабораторных условиях в соответствии с требованиями, принятыми и регламентированными в биомеханических исследованиях. В исследовании приняли участие более 30 гимнастов. По материалам видеосъемки упражнений были определены кинематические и динамические характеристики, по результатам которых выполнялся биомеханический анализ техники «перелета Ткачева ноги врозь», «перелета Ткачева согнувшись», «перелета Ткачева прямым телом».
На четвертом этапе исследования проводился сравнительный педагогический эксперимент. Эксперимент проводился в естественных условиях учебно-тренировочного процесса на базе гимнастической ДЮСШ № 3 г. Томска. В эксперименте приняло участие 12 гимнастов в возрасте 14 — 15 лет. Методом случайного бесповторного отбора были сформированы экспериментальная и контрольная группы гимнастов по 6 человек в каждой.
Гимнасты контрольной и экспериментальной групп обучались технике упражнения «перелет Ткачева ноги врозь».
Научная новизна:
Впервые выявлены кинематические и динамические параметры рациональной техники перелета «Ткачев», обеспечивающие безошибочное исполнение этого упражнения.
Впервые выявлены биомеханические закономерности построения рациональной техники группы гимнастических упражнений «перелет Ткачева», в частности: сгибательно-разгибательные движения в суставах спортсмена (плечевых и тазобедренных) имеют одновременный характер на всей траектории биосистемыв опорном периоде упражнения максимальная амплитуда изменения угла в тазобедренных суставах в 2 раза превышает амплитуду изменения угла в плечевых суставах;
— максимальные величины моментов мышечных сил достигают при сгибательных действиях в плечевых суставах в части основных действий упражнения — при угле между руками и туловищем равному 126°, и в тазобедренных — при угле между ногами и туловищем 126°- максимальные величины моментов мышечных сил достигают при разгибательных действиях в плечевых суставах в предполетной части упражнения — при угле между руками и туловищем равному 175°, а в тазобедренных — при угле между ногами и туловищем 205 °;
— в упражнениях «перелет Ткачева ноги врозь», «перелет Ткачева согнувшись», «перелет Ткачева прямым телом» отрицательное значение величины кинетического момента тела спортсмена относительно его ОЦМ в момент перехода в безопорное состояние формируется только за счет разгибательного движения ног в тазобедренных суставах;
— организация кинематической структуры предполетной части упражнения для более сложного упражнения «перелет Ткачева прямым телом» начинается с дистальных звеньев. Такие управляющие движения обеспечивают необходимую энергетическую минимизацию управляющих воздействий как для проксимальных суставов, так и для всей биомеханической системы.
Впервые получены сравнительные данные о кинематических и динамических параметрах структурной группы упражнений «перелет Ткачева» на перекладине.
Определены основные концептуальные пути совершенствования техники и методики обучения перелет «Ткачева», разработанные на основе биомеханического исследования.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что, используя современные биомеханические методы исследования техники соревновательных упражнений, удалось дать более полное объяснение механизмам и закономерностям эффективного выполнения структурной группы гимнастических упражнений «перелет Ткачева».
Результаты исследования в содержательной части существенно дополняют раздел теории и методики физического воспитания в вопросах управления спортивной тренировкой, раздел кинематики и динамики курса «Биомеханика физических упражнений», а также раздел техники упражнений курса «Гимнастика», включенные в учебный план подготовки специалистов на факультетах физической культуры.
Практическая значимость исследования заключается в том, что выявленные закономерности техники структурной группы упражнений «перелет Ткачева» на перекладине, представленные в диссертации соответствующими выводами, позволяют ставить и решать большой круг педагогических задач рационализации их техники. Это будет способствовать уменьшению времени, затрачиваемого на процесс обучения изучаемого упражнения и существенно повышать качество его технического выполнения.
Разработан комплекс специальных силовых упражнений, направленных на обучение и совершенствование техники перелетовых упражнений на перекладине, а также методика обучения группе упражнений «перелет Ткачева», которая прошла экспериментальную проверку и внедрена в учебно-тренировочный процесс в СДЮСШОР городов Томска и Северска. Усовершенствованная методика обучения может быть рекомендована для практического использования в учебно-тренировочном процессе в ДЮСШ, СДЮСШОР и в центрах подготовки сборных команд по гимнастике.
Основные теоретические положения диссертационной работы могут быть использованы в лекционных, практических и методических занятиях по гимнастике на факультете физического воспитания ВУЗов страны.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Соревновательная деятельность в гимнастике характеризуется постоянным усложнением гимнастических комбинаций за счет включения новых оригинальных, рискованных упражнений, к которым относится группа перелетовых упражнений «Ткачев». Включение таких упражнений обусловливается не только целевой направленностью на победу в соревнованиях, но и правилами соревнований. Широкому внедрению в соревновательные комбинации перелетовых упражнений типа «Ткачев» препятствует отсутствие научно-обоснованной методики их изучения.
2. Рациональная техника перелета «Ткачев» обеспечивается определенными параметрами биомеханических характеристик.
3. Выявленные биомеханические закономерности техники перелетовых упражнений группы «Ткачев» позволяют говорить: о последовательности выполнения сгибательно-разгибательных движений в суставах как в опорном, так и в безопорном периодахоб амплитуде сгибательно-разгибательных движений в суставахоб организации кинематической структуры предполетной части упражненияо стартовых условиях отхода гимнаста из опорного в безопорный периодо мышечных усилиях, реализуемых гимнастом в процессе выполнения перелетовых упражнений.
4. Совершенствование методики обучения группе гимнастических упражнений перелет Ткачева определено следующей последовательностью: тестирование моментов мышечных .сил гимнастов в плечевых суставах от 125° до 180°, а в тазобедренных от 125° до 200°- овладение навыком динамической осанкиосвоение рабочих положенийотработка управляющих движений и, в частности, с использованием упругих свойств грифа перекладиныдоведение силовых качеств гимнастов до уровня, необходимого для освоения упражнения в целом.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из Введения, четырех глав, выводов, обсуждения результатов исследования, списка литературы и приложения. Работа изложена на 189 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 63 рисунка и приложение. Библиография содержит 217 работ, в том числе 8 на иностранных языках.
169 ВЫВОДЫ.
1. Анализ специальной литературы показал высокую значимость проблемы совершенствования перелетовых упражнений «Ткачев» на перекладине и недостаточную разработанность вопросов, освещающих пути совершенствования техники и методики обучения гимнастов этой группе упражнений. В литературе не обнаружено данных, позволяющих говорить о критериях рациональной техники исполнения этой группы упражнений, так как отсутствуют данные по их биомеханическим характеристикам и их параметрам. Отсутствуют данные по динамическим характеристикам, позволяющие обоснованно судить о механизмах двигательных действий.
2. Определен диапазон параметров рациональной техники упражнения «перелет Ткачева»: стартовые условия отхода гимнаста из опорного в безопорный период (результирующая линейная скорость ОЦМ тела варьирует от 3,00 до 3,60 м/сугол вылета составляет 38 — 45°) обеспечивают необходимую высоту подъема ОЦМ тела спортсмена над грифом перекладины (0,85 — 1,00 м), достаточное время полета (0,52 — 0,60 с) и комфортные условия для выполнения дохвата (высота ОЦМ над грифом перекладины 0,20 — 0,40 мрасстояние от ОЦМ до грифа перекладины 0,60 — 0,90 м) кистями рук за гриф перекладины.
— наибольшие усилия реализуются гимнастом мышцами разгибателями плеч при угле в 175° (3600 Н-м), а в тазобедренных суставах мышцами разгибателями при угле равном 205° (1050 Н-м) — предполетная часть упражнения. Мышцы сгибатели плеч наибольшее усилие развивают в части основных действий при суставном угле равном 126° (640 Н-м), а в тазобедренном суставе при угле в 137° (-210 Н-м).
3. Выявлены следующие биомеханические закономерности рациональной техники структурной группы гимнастических упражнений «перелет Ткачева» на перекладине: техника упражнения «перелет Ткачева ноги врозь» характеризуется четырех цикловой последовательностью выполнения сгибательно-разгибательных движений в суставах в опорном периоде: одновременное сгибание в плечевых и тазобедренных суставах — одновременное разгибателъное движение в плечевых и тазобедренных суставах — одновременное сгибание в плечевых и тазобедренных суставах — одновременное разгибателъное движение в плечевых и тазобедренных суставах;
— в упражнениях «перелет Ткачева ноги врозь» и «перелет Ткачева согнувшись» разгибательное движение ног в тазобедренных суставах совпадает по времени с разгибательным движением рук в плечевых суставах на всей траектории биосистемыво время выполнения броскового движения под опорой 'в части основных действий упражнения амплитуда сгибания в тазобедренных суставах в 2 раза превышает амплитуду сгибания в плечевых суставах;
— при выполнении упражнений структурной группы «перелет Ткачева» в предполетной части упражнения гимнаст выполняет мощное контртемповое, разгибательное движение рук в плечевых и ног в тазобедренных суставах, в результате чего звенья тела гимнаста в полете вращаются в сторону, противоположную их вращательному движению в опорном периоде упражнения. Эта закономерность вращения звеньев тела в опорном и безопорном периоде упражнения является специфической особенностью техники выполнения «перелета Ткачева" — в момент потери кистями рук спортсмена контакта с грифом перекладины пиковая величина результирующей силы реакции опоры в упражнении «перелет Ткачева прямым телом» значительно меньше, чем в упражнениях «перелет Ткачева ноги врозь» и «перелет Ткачева согнувшись».
Обусловлено это тем, что при выполнении «перелет Ткачева прямым телом» гимнаст акцентирует действия для создания противонаправленного вращения звеньев тела в полетном периоде упражнения. Но в то же время динамика результирующей силы реакции связи в плечевых и тазобедренных суставах во всех упражнениях группы Ткачева типична. При этом у дистального сустава численное значение величины результирующей силы реакции связи меньше, чем у проксимального сустававо всех трех анализируемых упражнениях отрицательное значение величины кинетического момента тела спортсмена относительно его ОЦМ в момент перехода в безопорный период образуется только за счет активного разгибательного движения ног в тазобедренных суставахорганизация кинематической структуры предполетной части упражнения для более сложного упражнения «перелет Ткачева прямым телом» начинается с дистальных звеньев. Такие управляющие движения обеспечивают необходимую энергетическую минимизацию управляющих воздействий как для проксимальных суставов, так и для всей биомеханической системызаданный на опоре отрицательный вращательный импульс относительно ОЦМ биомеханической системы для всего тела спортсмена в дальнейшем в полетном периоде упражнения перераспределяется на все звенья биосистемы. Поэтому в соответствии с законом сохранения главного момента количества движения биомеханической системы в безопорном положении вращение продольной оси тела гимнаста в полете происходит в направлении, противоположном ее исходному вращательному движению в момент потери кистями рук контакта с опорой;
4. Методика изучения техники упражнения «перелет Ткачева» должна базироваться на следующей последовательности: тестирование силовых качеств гимнастов (моменты мышечных сил) при строго определенных углах: в плечевых суставах в диапазоне от 125° до 180°, а в тазобедренных суставах — от 200° до 125°- овладение навыком динамической осанкиосвоение рабочих положений;
— отработка управляющих движений и в частности с использованием упругих свойств грифа перекладины;
— выполнение группы упражнений «перелет Ткачева» в полной координации.
5. Экспериментальная проверка предложенной нами методики обучения показала ее эффективность по сравнению с традиционной. Время обучения сократилось в 1,8 — 2,0 раза. Качество выполнения упражнения улучшилось по сравнению с контрольной группой на 1,4 балла (Р < 0,05).
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Результаты проведенного исследования позволяют предложить тренерскому составу и специалистам, областью научных интересов которых является техника гимнастических упражнений, следующие практические рекомендации.
При обучении технике структурной группе гимнастических упражнений «перелет Ткачева» на перекладине необходимо учитывать силовые возможности мышц сгибателей и разгибателей в плечевых и тазобедренных суставах. Минимальный уровень моментов мышечных сил в плечевых суставах составляет: сгибатели — (126° — 295,83 Н-м), разгибатели -(175° - 112,11 Н-м) — в тазобедренных суставах: сгибатели (137° - 202,6 Н-м), разгибатели (205° - 289,91 Н-м). На эти модельные характеристики уровня силовой подготовленности гимнастов, приступающих к освоению «перелета Ткачев» на перекладине, необходимо ориентироваться в практической деятельности. Гимнаст пересекает горизонтальную плоскость снаряда сзади уже в прогнутом положении (максимально оттягиваясь от грифа перекладины, создавая большую амплитуду движения, подготавливаясь к бросковому движению ногами).
Амплитуда сгибания ног, во время броскового движения, в опорной части упражнения, в два раза превышает амплитуду сгибания рук в плечевых суставах. Следовательно, движения в тазобедренных суставах более значимы, чем аналогичные движения в плечевых суставах.
Все сгибательно-разгибательные движения в суставах спортсмена (плечевых и тазобедренных) в опорном периоде упражнения выполняются одновременно.
Организация предполетной части упражнения на кинематическом уровне начинается для упражнения «перелет Ткачева прямым телом» с дистальных звеньев. Такие управляющие движения обеспечивают необходимую энергетическую минимизацию управляющих воздействий, как для проксимальных суставов, так и для всей биомеханической системы.
