1467
правок
Изменения
Новая страница: «{{Sportnauka}} == Искусственная управляющая среда для формирования и совершенствования двигат…»
{{Sportnauka}}
== Искусственная управляющая среда для формирования и совершенствования двигательных действий в спорте ==
''Г. И. Попов Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма, Россия''
Рассмотрены основные противоречия в формировании и совершенствовании движений по классическим схемам традиционной системы спортивной подготовки. Основное противоречие между увеличивающейся биомеханической рациональностью спортивного или тренировочного упражнения и уменьшающейся вероятностью получения желательного физиологического последствия от его выполнения приводит к необходимости дифференцирования целей применения каждого из средств технической подготовки. Поскольку варьирование режимами выполнения тренировочных упражнений имеет целевую направленность (обеспечение дальнейшей базы роста результативности через наращивание и суммирование тренировочных эффектов), то набор средств и методов для этого должен обеспечить возможности постоянных выходов за пределы естественных двигательных режимов по целой совокупности параметров. Каждое из средств технической подготовки по своим целевым функциям может выполнять роль средства сопряженной подготовки, обеспечивая одновременно наращивание потенциала силовых или скоростных возможностей, дополняемое формированием и упрочением мысленных образов новых по своим свойствам движений.
В связи со сказанным движения человека и совершенствование в них рассматриваются как результат не просто взаимодействия с внешней средой, а взаимодействия, когда физические свойства внешней среды целенаправленно изменяются. А это значит, что таким способом можно целенаправленно воздействовать на сам характер движения через приспособительные двигательные реакции человека в условиях непрерывного взаимодействия с внешней средой (то, что можно назвать внешней системой управления). Обосновывается, что в управлении движениями человека существуют внутренняя (нервные механизмы) и внешние системы управления, согласованное функционирование которых позволяет построить двигательное действие человека.
Разрешение противоречий традиционной системы спортивной подготовки - сочетание традиционной схемы с созданием специально организованной искусственной среды. Последняя реализуется в виде биомеханических стендов, тренировочных приспособлений, тренажеров, спортивного инвентаря и экипировки. В каждом конкретном спортивном упражнении они обеспечивают энергетическую, силовую, координационную помощь спортсмену, предохранение опорно-двигательного аппарата от перегрузок, улучшение управления двигательными действиями.
На ряде примеров показано, как можно организовать процесс подготовки спортсменов в рамках методологии искусственной управляющей среды с ориентацией на повышенный, в том числе и рекордный, спортивный результат.
== Введение ==
Движения человека подчиняются всем законам и закономерностям, которые определяют на Земле движение любого материального тела. Это и закон всемирного тяготения, и законы Ньютона, и законы гидроаэромеханики, колебательные и волновые явления и т.д. Движения человека, как правило, очень сложны, поскольку двигательный аппарат человека представляет собой очень сложную механическую систему. Он состоит из более чем 200 костей, нескольких сотен сухожилий. Общее число возможных движений в суставах (так называемых степеней свободы) превосходит 250, число мышц, обслуживающих движения, более 600. Все это необходимо для обеспечения чисто механического перемещения человека во внешней среде.
[[Работа мышц (энергетические процессы)|Работа мышц]] - это биологический процесс, при котором мышечные волокна должны быть активированы, чтобы они могли совершить механическую работу по перемещению звеньев тела. Чтобы совершить работу, необходимо затратить энергию. В организме человека энергия есть результат биохимических реакций. С механической точки зрения, человек -это система, обладающая внутренним источником энергии, имеющим биологическое происхождение. Чтобы мышцы сократились в необходимой последовательности и с определенными усилиями, а в результате произвели требуемый механический эффект движения, ими надо управлять. Осуществляют управление головной мозг и нервная система, функционирование которых имеет биологическую природу. Для запуска биологических управляющих механизмов центральной нервной системы головной мозг обладает высшими психическими функциями, такими как мотивация, осознание, программирование, которые оказывают непосредственное воздействие на процесс формирования и исполнения нереальных команд.
Психика человека качественно отлична от высшей нервной деятельности животных. Это проявляется и в двигательных действиях. Только человек может сознательно ставить цель движения, понимать его смысл, контролировать и совершенствовать движения, совершенствовать среду, окружающую его, и специальные приспособления для повышения механического эффекта своих двигательных действий. Лишь человеку доступны высшие символические движения - не только речь, но и рисование, игра на музыкальных инструментах, танец, пантомима и др.
Подавляющее большинство движений человека выполняется с определенной целью и относится к числу произвольных. Такие движения входят в состав двигательных действий, т.е. совокупности элементарных двигательных актов, направленных на достижение определенной цели. В каждом двигательном акте присутствуют ориентировочная, исполнительная и контрольная части. Исполнительная часть - это и есть механическое движение. Но оно всегда определяется психической и физиологической деятельностью мозга, обеспечивающей не только непосредственное управление движением, но также ориентировочную и контрольную части двигательного действия по системам внутренней биологической обратной связи.
Отсюда - движение человека - это взаимодействие его внутренних систем с внешним окружением. Еще Аристотель писал:
«Животное, которое движется, осуществляет свое изменение положения путем нажатия на то, что находится под ним». Р. Энока ставил проблему рассмотрения движения как результата взаимодействия биологической системы и ее внешнего окружения через функционирование нейромеханических систем организма (это то, что можно назвать внутренней системой управления). И. П. Ратов и Г. И. Попов расширили этот подход, утверждая, что движения человека и совершенствования в них следует рассматривать как результат не просто взаимодействия с внешней средой, а взаимодействия, когда физические свойства внешней среды целенаправленно изменяются. А это значит, что таким способом можно целенаправленно воздействовать на сам характер движения через приспособительные двигательные реакции человека в условиях непрерывного взаимодействия с внешней средой (то, что можно назвать внешним управлением).
Следовательно, в управлении движениями существует внутренняя и внешние системы управления, согласованное функционирование которых позволяет построить двигательное действие человека.
== Противоречия в формировании и совершенствовании движений ==
Традиционный процесс подготовки спортсменов связан с постепенным выходом на биомеханические, физиологические и силовые показатели его двигательных действий, которые могут привести к росту спортивных результатов. На этом пути в процессе обучения (обучение понимается здесь не только как процесс начального освоения движения, но и как переход на более высокий уровень освоенности упражнения в рамках совершенствования движений) возникают некоторые противоречия.
Переход ко все более значительному результату - это постоянный процесс «обучения - переучивания». Это связано с тем, что показ какого-то результата требует стабилизации двигательного навыка, а с другой стороны, эта стабилизация препятствует повышению спортивного результата, ибо для этого требуется сформировать новый двигательный навык. Эффективный способ достижения более высокого результата, а именно, спортивная техника не может быть освоена вне условий и двигательных режимов, соответствующих данному результату.
Еще одно противоречие обучения движениям заключается в том, что вся повседневная практика использования обучающих приемов построена на формировании внутреннего содержания движений посредством попыток обучаемого подражать каким-то эталонным внешним формам спортивного упражнения, предъявляемого тренером в качестве образца.
В то же время, очевидно, что сами по себе внешние формы движений представляют собой следствие изменений их внутреннего содержания, а именно, координационного взаимодействия мышечных групп (межмышечная координация) спортсмена в конкретном спортивном упражнении. Осознанию рассматриваемого противоречия препятствовали не только укоренившаяся многовековая практика обучения на основе подражания, но и практическое отсутствие каких-либо методических средств для контроля за правильностью формирования внутреннего содержания движений. Невозможность для обучаемого сразу освоить выполнение сложного движения вынудила к использованию таких обучающих схем, в которых двигательное задание осваивалось через его упрощение и расчленение на элементы.
Другое противоречие также связано с закономерностями межмышечной координации. Это противоречие заключается в том, что наибольшая вероятность формирования рациональной межмышечной координации появляется лишь в условиях отсутствия внешних помех выполнению осваиваемых спортивных упражнений. В то же время известно, что начинающие спортсмены, выполняя свои и тренерские установки на увеличение результативности движений, повышая интенсивность их выполнения, увеличивают вероятность мешающих влияний на развитие движений прежде всего за счет нарушений межмышечной координации, недостаточной физиологической готовности и отставания в развитии физических качеств. Таким образом, получается, что освоение эффективных движений невозможно без выхода на тот режим деятельности, который осуществляется без помех, тогда как сам процесс достижения этого режима приводит к этим помехам.
И последнее противоречие заключается в том, что обучение какому-либо спортивному движению начинается, как правило, на относительно низких уровнях развития физических качеств. Вследствие этого формируемое движение не может быть эффективным. Повторения упражнений формирует и закрепляет двигательный навык. С закреплением навыка закрепляется низкая результативность осваиваемого движения. Выход из данного противоречия на основе традиционных методических путей заключается в постоянном многоэтапном переучивании, в применении специальных средств, препятствующих закреплению навыка.
В процессе формирования и совершенствования движений одним из наиболее важных внешних показателей является уменьшение вариаций характеристик движений при повышении силовых проявлений и росте кинетической энергии движений тела и звеньев тела человека.
Выход на режимы силовых максимумов мышечной работы связан с такими типичными показателями мастерства в движениях, как концентрация усилий во времени и сближение акцентов мышечной активности, динамики и кинематики. В этом проявляются черты более качественного и совершенного двигательного навыка.
Повторение биомеханически рациональных и все более стабилизируемых спортивных упражнений приводит к упрочению и закреплению стабильного двигательного навыка. Стабилизация двигательного навыка, представляющая в целом положительное явление, несет в себе одновременно отрицательное следствие в виде стабилизации спортивных результатов. В числе причин этой стабилизации могут рассматриваться противоречия, возникающие не только как следствие биомеханической рациональности, но и связанные с положительными в целом адаптационными реакциями на выполнение тренировочных упражнений. В данном случае хотелось бы обратить внимание на закономерности адаптации к повышающейся интенсивности физических напряжений и к возрастающим их объемам, рассматриваемым в качестве решающих условий приобретения более высоких уровней тренированности.
Адаптационные реакции на повышенные физические нагрузки означают не только привыкание к тяжелым тренировочным режимам и противостояние сбивающим воздействиям утомления, но и знаменуют стабилизационное упрощение всех технических компонентов осваиваемых двигательных навыков с отрицательным действием в виде стабилизации результатов.
Отрицательное влияние адаптационного приспособления организма спортсмена к большим тренировочным нагрузкам выражается и в таких противоречиях, которые лимитируют возможности дальнейшего повышения уровня спортивно-технического мастерства постоянным повторением двигательных режимов, характеризующихся околомаксимальной и средней интенсивностью. Постоянство двигательных режимов, обеспечивая набор тренировочных объемов и гарантируя закономерную результативность на уровне средних показателей и некоторую вероятность достаточно высоких результатов, закрепляет уже сформированный двигательный навык, ограничивая с каждым повторением возможности эффективного освоения более высоких уровней мастерства.
Указанные противоречия не умаляют роли любого из компонентов тренировочного процесса, а, напротив, подчеркивают их взаимосвязи и взаимообусловленность. В многостороннем процессе могут проявляться не только положительные, но и отрицательные зависимости различных компонентов. Отход в планировании тренировочного процесса от слишком прямолинейных педагогических рекомендаций, использование в процессе подготовки спортсменов диалектического метода должны способствовать переходу на более передовые позиции в управлении ею. Принципиально важной стороной данного подхода при этом станет не только учет обязательности влияния указанных противоречий, но и понимание того, что с ростом спортивных результатов возможны новые противоречия еще более глубоких уровней.
Противоречия между увеличивающейся биомеханической рациональностью спортивного или тренировочного упражнения и уменьшающейся вероятностью получения желательного физиологического последствия от его выполнения приводят к необходимости дифференцирования целей применения каждого из средств технической подготовки. Поскольку варьирование режимов выполнения тренировочных упражнений имеет целевую направленность (обеспечение дальнейшей базы роста результативности через наращивание и суммирование тренировочных эффектов), то набор средств и методов для этого должен обеспечить возможности постоянных выходов за пределы естественных двигательных режимов по целой совокупности параметров. Каждое из средств технической подготовки по своим целевым функциям может выполнять роль средства сопряженной подготовки, обеспечивая одновременно наращивание потенциала силовых или скоростных возможностей, дополняемое формированием и упрочением мысленных образов новых по своим свойствам движений.
== Вариации режимов двигательного исполнения ==
Тренировочные упражнения как целенаправленные процессы взаимодействия с внешним силовым окружением своей внутренней сутью ориентированы на преодоление укрепляющихся при повторениях процессов адаптационного упорядочения стабилизационных процессов. Последние, несмотря на явную биологическую целесообразность (адаптационные реакции организма возникают как способ установления стабильных отношений функциональных систем организма с внешней средой), выполняют функцию ограничителей установления таких неравновесных отношений организма с внешним окружением, при которых становится возможным выход функций систем организма за пределы обычных границ.
Поскольку лишь выход из границ стабильных условий взаимодействия с внешним силовым окружением представляет собой единственно возможный путь к освоению более высоких функциональных и биомеханических уровней двигательных проявлений, то вариация режимов выполнения тренировочных упражнений приобретают принципиально решающую роль. М. Бычваров (Болгария) ставил вопрос об обязательности введения определенной «избыточности разнообразия» воздействия упражнений для предотвращения консервативной стабилизации в этих упражнениях. Это утверждение перекликается с известным в кибернетике принципом: только разнообразие рождает разнообразие.
Обычно вариации режимов выполнения тренировочных упражнений обеспечиваются, главным образом, изменением самоустановок и целевых заданий. Возможности вариаций создаются акцентированием определенных фаз движения (амплитудных и частотных характеристик), введением дополнительных самозаданий на расслабление и напряжение тех или иных мышц. В ряду методических средств рассматриваются и приемы варьирования, основанные на использовании разметок для ориентации правильности выполнения самозаданий, приемы звукового и светового лидирования. Все это позволяет сформировать ориентировочную основу двигательного действия.
Особое место в обеспечении вариаций режимов выполнения упражнений занимают специальные упражнения, выполняемые с отягощениями различного веса и разнообразными модификациями сопротивлений. Для создания затрудненных условий в подготовке атлетов еще со времени древних олимпиад использовали бег по песку, позднее в бег по неглубокой воде и снегу. Особой формой беговых режимов является ныне мало применяемый бег по опилочным дорожкам.
Примером вариаций режимов взаимодействия спортсмена с опорой может служить использование искусственных беговых дорожек с покрытиями, отличающимися по своим физико-техническим свойствам, в качестве средств совершенствования спортивной подготовки. Следующий этап использования спортивных покрытий для обеспечения индивидуализированных режимов взаимодействия спортсменов с внешними опорами - это применение искусственных покрытий с характеристиками, изменяемыми в соответствии с целевыми функциями тренировочных занятий.
Подобная тенденция проявляется в использовании спортивных снарядов и тренажеров с переменными, рационально перестраиваемыми свойствами. Используя спортивные снаряды с переменными свойствами, можно в более рациональных пределах изменять характер выполняемых упражнений, повышая качество тренирующих воздействий этих упражнений на организм спортсменов. В качестве примера приведем гимнастические пневматические снаряды, которые в зависимости от давления воздуха в них могут обладать различной упругостью.
Если говорить о стабилизации и вариативности навыка, то при обычном применении соревновательных снарядов достигается лишь техническая стабилизация навыка, тогда как приращения тренирующих эффектов достижимы лишь при введении вариаций в режимы выполнения попыток, либо как следствие дополнительных специальных упражнений, либо при вариативности внешних условий выполнения упражнений (снаряды с изменяемыми свойствами).
== Искусственная управляющая среда ==
Разрешение указанных выше противоречий -сочетание традиционной схемы подготовки спортсменов с созданием специально организованной искусственной среды. Последняя реализуются в виде биомеханических стендов, тренировочных приспособлений, тренажеров, спортивного инвентаря и экипировки. В каждом конкретном спортивном упражнении они обеспечивают энергетическую, силовую, координационную помощь спортсмену, предохранение опорно-двигательного аппарата от перегрузок, улучшение управления двигательными действиями.
Если сказать более обще, то речь идет о том, чтобы отойти от процесса постоянного «обучения - переучивания», а сразу выйти на формирование упражнения с повышенным или рекордным результатом. Но для того, чтобы показать рекордный результат, спортсмен должен тренироваться на режимах, соответствующих этому рекордному результату. Но ни энергетические, ни функциональные системы, ни физические возможности и координационные кондиции спортсмена при текущем уровне его подготовленности не могут обеспечить ему возможности тренировки на рекордных режимах.
Следовательно, за счет специально организованных условий внешней среды необходимо помочь спортсмену выйти на повышенные режимы выполнения упражнения. Задача, которая ставится при конструировании искусственной среды, - дать спортсмену энергетические, силовые и координационные добавки, которые необходимы для компенсации недостающих естественных сил и функциональных возможностей тренирующегося.
Хотя в подобном подходе итоговый рекордный результат обеспечивается сочетанием естественных и искусственных сил, сами же системы движений и присущие им связи меж-мышечных координаций носят вполне естественный характер, поскольку упражнения выполняются самим спортсменом посредством своего нервно-мышечного аппарата. Спортсмен и окружающая его внешняя среда (это, как правило, комплекс технических средств) представляют собой как бы две взаимосвязанные части единого управляющего контура, активным началом в котором является именно человек. Его задача - своими двигательными действиями в ходе выполнения физических упражнений подстроиться под навязанные ему условия искусственной среды.
Поскольку характер выполнения двигательных действий человека зависит от физических свойств внешней среды, в которой он двигается, целенаправленное задание свойств среды определяет и нужную, формируемую нами двигательную реакцию человека. Последняя закрепляется при многократном выполнении набора упражнений в специально созданных внешних условиях. Поскольку условия внешней среды оказывают свое влияние прежде всего на афферентный тракт нервно-мышечной системы, то коррекции, которые через него действуют на существующую моторную программу, приводят к формированию новой моторной программы, соответствующей выполнению упражнения с повышенным или рекордным результатом.
Создаваемые вариации свойств спортивных покрытий, снарядов и тренажеров при их сочетании с вариациями индивидуальных целевых заданий приобретают функцию детерминаторов избирательно направляемых изменений определенных характеристик технических рисунков движений. Закрепление этих действий в устойчивом до определенных пределов двигательном навыке облегчается воспроизведением требуемых режимов движений в искусственных внешних условиях, которые специально конструируются профессионально подготовленными тренерами вместе с сотрудниками комплексных научных групп.
Постановкой вопроса о необходимости конструирования комплексов внешних условий не только выдвигается на первый план научно-методическая проблема управления двигательными следствиями через выбор определяющих их причин, но и подчеркивается ведущая роль факторов внешней среды, приобретающих при умелом планировании управляющие функции в тренировочном процессе по подготовке спортсменов.
Практически возможно говорить об искусственно управляющей среде не только как комплексном факторе совершенствования самой двигательной функции, но и деятельности обеспечивающих ее функциональных систем. Такое акцентирование управляющих функций искусственно подбираемых компонентов внешнего окружения способствует лучшему пониманию не только поверхностных, но и глубинных причин, могущих ускорить формирование спортивных движении с лучшими комплексами свойств и высоким спортивным результатом.
Учитывая первопричины, предопределяющие физический морфотип человека, особенности его двигательного аппарата, функциональные возможности, нельзя не признать их зависимость от условий физической внешней среды и, прежде всего, условий воздействия гравитационного поля. Очевидно, что именно данными особенностями были предопределены и верхние пределы двигательных максимумов, достигаемых человеком. Дело в том, что масштабы физических проявлений человека в ходе его онтогенеза были относительно постоянными, закрепляясь в определенных пределах как следствие видового двигательного опыта. Относительной стабильности масштабов двигательных проявлений и столь же невысоких максимумов способствовала абсолютная стабильность гравитационного поля, по крайней мере на этапе филогенеза человека. Стабильность силы тяжести в ходе индивидуального развития человека также выступает как постоянный фактор ограничения его двигательных максимумов, поскольку повторения движений закрепляют в навыке и верхние пределы их результативности.
Из особенностей стабилизирующего действия среды на детальность механизмов стабилизации двигательных навыков и спортивных результатов неизбежно следует логический вывод: поскольку естественная внешняя среда выполняет стабилизирующую роль, то при допущении возможности существования искусственно созданной среды могут появиться многообещающие перспективы освоения принципиально новых пределов двигательных проявлений. Вполне возможны определенные перестройки ряда внешних условий выполнения многих спортивных упражнений, которые по результатам будут соответствовать изменению некоторых основных компонентов внешнего силового окружения. Более того, принципиально возможны не только статические изменения этих компонентов, то и введение в число компонентов искусственной среды таких управляющих элементов, которые могут выполнять определенные целесообразные действия по отношению к естественным движениям спортсмена, способствующим доведению их до запланированной результативности.
Тренажерные комплексы, включающие большее или меньшее число компонентов искусственной управляющей среды, обладают по сравнению с обычными тренажерами рядом преимуществ. Определяются они тем, что не только создают искусственные условия для воспроизведения спортивных упражнений и их основных элементов, но и обеспечивают возможности выполнять такие рекордные варианты спортивных упражнений, на которые занимающиеся еще не способны вследствие недостаточной подготовленности.
Требование традиционной системы подготовки в виде обязательного введения стадии вариабельности навыков и использования таких специальных средств их «расшатывания», как методики для слома скоростных барьеров (Н.Г. Озолин), практически не оставляет другой альтернативы, кроме введения в процесс подготовки спортсмена упражнений на тренажерных стендах, позволяющих создавать комбинации компонентов искусственной управляющей среды.
Основная сущность методического подхода, реализуемого при использовании вариаций компонентов искусственного окружения, базируется на возможностях преодоления противоречия, связанного с необходимостью переучивания, поскольку в условиях «искусственной управляющей среды» процесс формирования и закрепления двигательного навыка может проходить при освоении сразу с самого начала обучения несколько упрощенному по второстепенным деталям мастерскому варианту спортивного упражнения.
Эта возможность обеспечивается тем, что упрощенный вариант осваиваемого и совершенствуемого упражнения по главным показателям, прежде всего, характеризующим его ритмическо-скоростную основу, может оставаться постоянным во всех попытках на протяжении всех стадий становления и закрепления двигательного навыка и соответствовать планируемым конечным уровням. Здесь необходимо подчеркнуть принципиально важные положения современной спортивной диалектики, заключающиеся в ориентации на приоритет главного перед второстепенным.
Из этого следует необходимость отказа от тех устаревших методических схем, которые предполагают постепенное усложнение упражнений. Другие методические подходы рассчитаны на самые сложные задачи, обеспечивающие освоение основного содержания спортивного упражнения, что может быть подкреплено использованием соответствующих методических средств внешнего искусственно построенного окружения. Подобная логика приводит к выводу о целесообразности первостепенного освоения не самых простых упражнений данной специализации, а наиболее сложных из них, так как лишь с их освоением открываются перспективы спортсмена именно в этой специализации. На примере спортивной гимнастики такой подход был развит Н. Г. Сучилиным.
Для реализации подобных положений следует, прежде всего, найти способы предотвращения всех возможных технических ошибок, которые в обычных условиях неминуемо должны помешать выполнению двигательного задания по избранному техническому варианту. Кроме того, следует ограничить на искусственной основе влияние основных мешающих факторов, которые в естественных условиях в наибольшей степени лимитируют реализацию потенциальных возможностей занимающегося в данном спортивном упражнении.
Установив наиболее «слабые звенья» двигательного аппарата, характерные для конкретного спортсмена в данном спортивном упражнении, следует принять меры к тому, чтобы на искусственной основе уменьшить вероятность разрушения движения, возможность отклонения от правильного варианта.
В естественных условиях двигательные задания с установкой на более высокие результаты, как правило, не выполняются из-за функциональной неподготовленности звеньев двигательного аппарата, ответственных за начальные фазы движения. В тех случаях, когда начальные фазы выполнены правильно, дальнейшее рациональное развертывание движения происходит до первого «слабого звена». Поэтому внесение в этот процесс искусственных «силовых добавок» позволяет осуществить последовательность фазных переходов в двигательных действиях без появления ошибок, уменьшающих итоговую результативность упражнения или прекращающих его выполнение.
Ограничение вероятности появления технических ошибок и устранение основных мешающих факторов позволяет полнее использовать естественные силы спортсмена и ставить перед ним задачи на освоение и закрепление в навыке таких двигательных режимов, которые практически полностью неосуществимы в обычных условиях.
Следует особо подчеркнуть принципиально важное методическое положение: максимально полное раскрытие потенциала двигательных возможностей занимающихся и достижение ими своих двигательных максимумов осуществимо лишь в специально созданных искусственных условиях. Подключение к этому естественному, по сути, процессу дополнительных помогающих внешних сил позволяет прорабатывать действие естественных функциональных и координационных механизмов в режимах, далеко выходящих за пределы текущих возможностей, обусловленных текущим уровнем функциональной подготовленности занимающихся. При любых вариациях использования искусственных факторов спортивные упражнения остаются совокупностью естественных факторов для формирования мысленных образов будущих рекордных движений, а также для становления и упрочения компонентов двигательных навыков, обусловливающих техническое мастерство.
Так как новые двигательные режимы при любых формах внешней искусственной помощи обеспечиваются естественной активностью мышц, то возможность обеспечения последовательных рациональных мышечных напряжений, возникающая при искусственном снятии внешних ограничений, является решающим условием становления и упрочения координационных отношений в системе мышц, свойственных осваиваемым ритмо-скоростным компонентам будущих двигательных навыков рекордных упражнений.
Необходимость формирования движения изнутри и освоение правильной последовательности смены ведущих элементов межмышечной координации представляет важнейшее требование современной технологии управления становления спортивного мастерства. Выполнение этого требования обеспечивает упорядочение межмышечной координации, положительные стороны которой проявляются не только в согласованности взаимодействий всех элементов системы мышц, но и в уменьшении вероятности технических ошибок, определяемых несвоевременной или излишней активностью «быстрых мышц». Упорядочение внутреннего содержания движений проявляется и в том, что через акцентирование напряжений определенных мышц создается ритмически-скоростная основа будущего двигательного навыка. Вся необходимая совокупность мышечных напряжений, запускаемая ритмическим акцентированием деятельности определенных элементов нервно-мышечного аппарата, влечет за собой более полное внутреннее ощущение движений и такие условия рецепции перемещений спортсмена, которые отражают новые режимы скоростно-силовых проявлении, создаваемые на искусственной основе.
Наблюдения над процессом формирования двигательного навыка в условиях искусственно созданного внешнего окружения, обладающего управляющими функциями по отношению к выполняемым движениям, показывают, что ритмо-скоростная компонента формируемого навыка, дополняемая искусственными поддержками по всем внешним проявлениям, мало чем отличается от целостного двигательного навыка, хотя по условиям своего функционирования представляет следствие синтеза естественных и искусственных факторов.
Наблюдения и многочисленные экспериментальные исследования свидетельствуют о возможностях постепенного наполнения ранее всего формируемой ритмо-скорост-ной основы двигательного навыка «силовым содержанием» (И. П. Ратов, В. М. Дьячков). Исходные посылки этой гипотезы содержали идею постепенного перехода от искусственных условий к естественным при освоении с начала обучения мастерского варианта движения, что обеспечивалось выявлением и локальным укреплением слабых звеньев структуры движений. При этом предусматривалось, что по мере этого укрепления возрастающая силовая компонента двигательного навыка, замещая свой искусственный эквивалент, постепенно как бы врастет в уже существующую канву ритмо-скоростной компоненты, образуя с ней и с уже действующими компонентами обеспечение целостного двигательного навыка. Таким образом, был обоснован и сформулирован принцип техникофизического сопряжения при формировании и совершенствовании двигательных действий спортсменов.
Приоритет задачи по формированию ритмо-скоростной компоненты двигательного навыка перед задачами на предварительное создание силовой базы можно объяснить как навыками природных двигательных умений, так и тем, что из всех так называемых качеств двигательной деятельности быстрота наиболее консервативна по возможностям изменения в своих проявлениях в сторону улучшения. Следует добавить, что силовая подготовка лишь до определенных пределов положительно влияет на быстроту движений.
Анализ методических возможностей использования комплексных технических средств, обеспечивающих разные вариации компонентов искусственного внешнего окружения, показывает, что на их основе можно не только добиваться практически любых вариаций двигательных режимов, но и доводить их до оптимума. В условиях тренировочных стендов, оснащенных устройствами и приборами для программирования характеристик движений и аутоконтроля наиболее важных характеристик двигательной деятельности, возникают особо благоприятные предпосылки для освоения биомеханически рациональных и стабильных двигательных режимов.
Преимущества выполнения заданий на отработку до совершенства соревновательного варианта спортивной техники при использовании тренажерного стенда объясняются, прежде всего, более стабильной воспроизводимостью каждой из попыток при значительно большей вероятности максимально более полной реализации потенциала двигательных возможностей спортсмена.
Следует отметить, что относительно низкая стабильность результатов соревновательных попыток объективно отражает неустойчивость состояния спортсмена, зависимого от большого числа внутренних и внешних причин. Спортсмену требуется каждый раз создавать это состояние, используя приемы идеомоторной тренировки и самонастройки. Если состояние индивидуального оптимума для выполнения попытки спортсмен старается создать исключительно за счет собственных самонастроек и самоустано-вок, реальные оптимумы полной готовности возникают крайне редко, причем они легко разрушаются под воздействием многих причин. Спортсмену в этих условиях очень трудно выбирать и реализовать самонастройки, ориентированные на технические детали упражнения.
В условиях тренажерных стендов, особенно содержащих набор компонентов искусственного внешнего окружения, вероятность реализации технических самоустановок спортсмена резко повышается, что способствует проработке и закреплению до достаточно стабильного уровня соревновательного варианта спортивной техники.
Естественны сомнения, связанные с необходимостью перехода от искусственной поддержки соревновательного варианта спортивной техники к соревновательным попыткам, когда ни на какую искусственную помощь спортсмен рассчитывать не может. Есть вероятность, что закрепляемый в искусственных условиях технический вариант соревновательной попытки может в каких-то деталях отличаться от того, который будет показан в реальных условиях спортивного соревнования. В этой связи следует отметить, что отработка соревновательного варианта спортивной техники в условиях тренажера предполагает, во-первых, обязательную стабилизацию не только всех компонентов технического рисунка движений, но и планируемого соревновательного результата с многократным воспроизведением этого результата в условиях большей или меньшей искусственности и далее - без использования каких-либо форм внешней искусственности. Во-вторых, в условиях постепенно уменьшающейся искусственности спортсмен имеет возможность воспроизводить доведенный до стабильного уровня вариант соревновательный попытки при различных вариациях внешних сбивающих воздействий. И в этом случае переход от искусственных к естественным условиям выполнения попыток предполагает сохранение рациональной и стабильной спортивной техники с недопущением значительного роста «двигательной избыточности».
И в первом, и во втором случае специально созданная искусственность не только не может стать причиной, ухудшающей переходы к выполнению естественных соревновательных попыток, но, наоборот, служит фактором укрепления и стабилизации естественных попыток, поскольку в их основе лежит один и тот же двигательный навык, стабильность которого зависит от большого числа успешных попыток, имевших к тому же не очень малую вариативность характеристик движений.
После того как использование средств варьирования двигательных режимов позволило перейти на более высокий функциональный уровень по главным параметрам движений, дальнейшее качественное освоение этого уровня уже обеспечено «подтягиванием» силовой компоненты двигательного навыка до требуемых значений. В качестве примера тренировочной работы над силовым компонентом навыка можно привести использования различного рода отягощений на звенья тела спортсмена.
В практике спорта в качестве отягощений применяют пояса и жилеты с дозируемыми разновесами, манжеты на дистальные участки звеньев спортсмена, утяжеленную обувь при выполнении прыжков и беговых ускорений, утяжеленные перчатки при выполнении боксерских ударов, снаряды различного веса в легкоатлетических метаниях.
Особую группу составляют специальные упражнения с мгновенным преодолением ударно воздействующего отягощения, которые направлены на увеличение мощности усилий, связанных с большей мобилизацией реактивных свойств мышц. Примером такого рода упражнений могут служить прыжки с некоторой высоты с последующим без пауз выпрыгиванием вверх и упражнения на блочных устройствах, включающих и рывковые преодоления отягощения в виде стремительно перемещающегося груза.
Особенно строгое нормирование внешних отягощений необходимо тогда, когда они применяются для усиления требований к скоростно-силовым способностям в скоростных действиях, которые в естественных условиях выполняются с незначительными внешними отягощениями или вовсе без них. Дополнительные отягощения здесь строго лимитируются - так, чтобы они не искажали структуры и не ухудшали качества действий.
При применении отягощений на теле спортсмена их массы ограничиваются в 3-5% от массы спортсмена при реализации принципа технико-физического сопряжения. Такое ограничение массы отягощений связано с тем, что изменяется положение общего центра масс тела и отдельных кинематических цепей. Использование больших масс приводит к нарушению структуры межмышечной координации. Малые величины добавочных отягощений естественно влекут за собой и не очень значительный эффект от их применения.
При использовании указанных отягощений двигательные действия спортсмена могут обеспечиваться многими вариантами включения мышц в работу. Не всегда эти варианты будут оптимальными с точки зрения выполнения соревновательного упражнения. Поэтому отрицательным моментом выполнения упражнений с подобного рода отягощениями может стать совершенствование в тренировочном упражнении с отягощениями, а не совершенствование в основном упражнении данной специализации. Получается противоречие, которое снимается, если в качестве отягощений применять систему локальных отягощений на центры масс звеньев тела. Действительно, в этом случае условия межмышечной координации сохраняются неизменными, вопрос состоит только в регулировании уровней напряжения отдельных мышц, участвующих в движении. А в этом случае регулятором является постоянность для каждого звена массы дополнительных грузов, фиксируемых на нем. Если мы выбираем эту массу в определенном отношении к массе каждого звена (например, до 10%), то и уровни напряжения мышечных групп, управляющих каждым звеном, будут так же иметь фиксированный предел. Поэтому, с точки зрения выработки оптимумов уровней активности мышц, указанный способ создания отягощающих условий в различных видах спорта обеспечивает реализацию координационного оптимума при выполнении специально-подготовительных и соревновательных упражнений.
Локальные отягощения на практике реализуются следующим образом. На предплечья и плечи крепятся грузы в виде манжет, охватывающих звено. Ширина манжеты 5-10 см. Каждая манжета через систему ремней присоединяется к жилету. На голени и бедра также помещаются манжеты с грузами, которые через систему ремней крепятся к шортам. Грузы соединены между собой регулирующимися по длине ремнями, что позволяет использовать данное устройство спортсменам с разными антропометрическими данными. При выполнении двигательных действий устройства отягощения не стесняют движения спортсмена и, соответственно, не влияют на качество выполнения двигательных действий. Привыкание к отягощающему снаряжению происходит у спортсмена в течение одного занятия. Величины локальных отягощений можно менять путем увеличения или уменьшения числа отдельных грузиков, помещаемых в манжету, которая выполняется в виде патронташа, в каждую ячейку которого помещаются отдельные грузики.
При размещении локальных отягощений на звеньях тела спортсмен вынужден проявлять большие усилия, по сравнению со стандартными условиями выполнения действия, и, как следствие, нервно-мышечный аппарат спортсмена постоянно находится на высоком уровне мышечной иннервации. При подобных условиях выполнения двигательных действий формирование мышечных усилий для построения нового двигательного действия будет происходить из состояния предварительной мышечной иннервации. Это способствует исключению фаз движения, при которых нервно-мышечный аппарат спортсмена проявляет низкую активность и дает основание предполагать, что выполнение двигательных действий с учетом вышесказанных положений повысит эффективность трансформации развиваемых скоростно-силовых способностей в надежность реализации технических действий.
Принципиально важным требованием к размещению отягощений на звеньях тела является следующее: выбор массы отягощений определяется из соображений фиксированной пропорциональности массам звеньев. Массы звеньев для конкретного спортсмена можно определить из регрессионных соотношений, предложенных в биомеханике. Они учитывают росто-весовые, половые и анатомические особенности тела человека. Тем самым полностью сохраняется естественное соотношение масс-инерционных параметров звеньев тела спортсмена. Подбирать величины локальных отягощений лучше индивидуально для каждого спортсмена.
Суть действий отягощений такова: при выполнении спортивного упражнения нервно-мышечный аппарат спортсмена приводит в движение звенья тела в соответствии с технической структурой данного упражнения. Для отдельных мышц и групп мышц - это не что иное, как сгибательно-разгибательные движения в различных суставах. Если теперь на эти звенья закрепить дополнительные грузы (устройства отягощения) вблизи центров масс этих звеньев, то при выполнении того же упражнения с прежними техническими показателями мышцы должны развивать большие усилия при скорости сокращения, определяемой фазовыми соотношениями для целостного выполнения упражнения. Тем самым предъявляются повышение требования к скоростно-силовым качествам мышц.
В случае многократного повторения упражнения с предложенными устройствами отягощения происходит развитие прежде всего скоростно-силовых качеств в естественных условиях выполнения тренировочных и соревновательных упражнений, проводимых в различного рода прикидках. Поскольку размещение локальных отягощений на центрах масс звеньев тела не меняет положение общего центра масс и не нарушает структуру межмышечной координации, общую массу дополнительных отягощений можно поднять до 6-8% от массы тела спортсмена. Естественно, в этом случае эффект воздействия отягощений на формирование и совершенствование скоростно-силовых и силовых качеств спортсменов будет выше, а ожидаемые приросты соответствующих показателей будут достигнуты быстрее.
При указанном выше подходе двигательный навык спортивного упражнения уже сформирован и закреплен по условиям деятельности координационных механизмов. Можно даже говорить о закреплении на новом, более высоком уровне потенциала двигательных возможностей спортсмена, причем в самой реализации этого потенциала имеются значительные резервы.
Поскольку любое спортивное упражнение включает предварительные и основные действия, то иногда для повышения качества технической отработки основных фаз следует делать попытки к искусственно организованному облегчению процесса выполнения предварительных действий. Это положение применимо не только к условиям устранения или ограничения двигательной избыточности. Возможность разделения спортивных упражнений на подготовительные и основные действия и понимание того, что трудный процесс выполнения подготовительных действий может быть облегчен за счет искусственно привнесенных в процесс осуществления движений дополнительных внешних сил или даже полностью замещен искусственными внешними воздействиями, чрезвычайно обогащают перспективы рационализации процесса формирования эффективной спортивной техники.
Из этих основных возможностей вытекают перспективы изменения на искусственной основе традиционных методических схем обучения спортивным движениям и схем их совершенствования. Целесообразность этих изменений очевидна во всех случаях, кроме тех, когда требуется отрабатывать переходные связки подготовительных и последующих действий. Но во всех случаях, когда требуется отработать технику главных частей упражнения, лучше устранять трудности, требующие существенных затрат для выхода на запланированный двигательный режим или приводящие к излишним перенапряжениям второстепенных мышц. Обязательность использования искусственных силовых добавок в выведении на требуемый соревновательный режим основных частей спортивного упражнения диктуется тем, что с их использованием ограничивается влияние естественных помех и препятствий, мешающих при обычном выполнении раскрывать естественные потенциальные возможности спортсмена при их реализации через совершенствуемое упражнение.
Любые искусственные воздействия на человека, способствующие раскрытию его возможностей, подчеркивают наличие у него большого потенциала. Новые приемы управления формированием технического мастерства предназначены и для того, чтобы указать, на каких методических принципах эти возможности могут быть раскрыты и использованы. Для реализации высказанных положений разрабатывались биомеханические технологии, частично реализуемые в рамках тренажерно-исследовательских (тренажерно-моделирующих) стендов (ТИС) по группам видов спорта.
Предпочтительность использования ТИС принципиально важна, потому что стенд обеспечивает наиболее благоприятные условия для стандартизированного воспроизведения попыток при совершенствовании движений, в том числе при рекордных режимах выполнения. Применение ТИС обеспечивает возможности для осуществления процедур экспресс-контроля различных показателей системы движений, причем в самом ходе тренировочного процесса и на его различных этапах. Применение стендов в данном качестве позволяет на каждой тренировке не только определять количественные и качественные показатели результативности, но и служить измерительным инструментом для определения реализации потенциальных возможностей и способностей каждого занимающегося и средством оценки его спортивной перспективности как на данный момент, так и в будущем.
При реализации предлагаемого подхода соответствующая система технических средств базируется на преобладающей идее, которая призвана решить конкретную задачу. Вот несколько примеров, реально реализованных в предшествующие годы.
''Пример 1''. Задача состояла в повышении результативности бегунов на средние и длинные дистанции. Необходимо: усилить процессы рекуперации энергии в теле бегунов для повышения экономичности двигательных действий на дистанции, что является резервом улучшения спортивной результативности для стайеров.
Для реализации задачи был создан тренажер, получивший название «система облегчающего лидирования» (СОЛ). Данный тренажер содержит вертикальную упругую связь (ВУС), приложенную к спортсмену от неподвижного кронштейна при беге на тредбане. Одним концом ВУС крепится к кронштейну, а другим - к телу спортсмена через систему поясного и наплечных ремней. ВУС состоит из набора резиновых шнуров, количество которых меняется в соответствии с задачами подготовки. Подстраиваясь под условия СОЛ, спортсмен вынужден изменять свою ритмотемповую структуру бегового шага в резонансном контуре «ВУС - спортсмен» на фоне повышенной скорости передвижения в условиях тренажера.
Использовался тредбан с ВУС. Преимущественное время бега до отказа у испытуемых в условиях тренажера составило 12 мин. На заданной скорости (6,35 м/с) в естественных условиях бега такое время не показывал ни один из испытуемых. Длительное сохранение рекордного режима бега можно объяснить только возросшей величиной рекуперированной энергии.
Рассмотренные положительные эффекты воздействия ВУС на бегунов сохраняются и при длительных циклах подготовки, чтобы можно было решить основную планируемую на цикл подготовки задачу - надежное повышение спортивного результата в основных соревнованиях сезона.
''Пример 2''. При велосипедном педалировании задача состояла в выведении ведущих велосипедисток на уровень мирового рекорда. Основная направленность решения - вывод на рекордные скорости передвижения и поддержание этой скорости максимально длительное время.
ТИС для решения поставленной задачи представлял из себя специально изготовленные велостанки для трека и шоссе. Велосипедное педалирование осуществлялось на личных велосипедах участников, которые были членами национальной сборной команды. В конструкции велостанков предусматривалась возможность создания тормозящего момента на заднем колесе велосипедов для имитации воздействия трения и различных по крутизне подъемов. Для навязывания скоростных режимов работы, превышающих показываемые велосипедистками, на задний вал велостанка подавался дополнительный подкручивающий момент силы через электронную муфту. Тренажеры оснащались различными датчиковыми системами регистрации ЧСС, усилий на педалях, датчиком положения педалей и некоторыми другими. Часть датчиков давала сигналы для систем обратных связей для управления стабилизацией заданных режимов. Основным средством совершенствования техники педалирования на рекордных режимах была электростимуляционная (ЭМС) активизация тех мышц, которые выполняли ведущую роль в движениях педалирования в моменты их естественной наибольшей активности. При педалировании на тренажере в режиме гита спортсменки должны были удерживать рекордную скорость в 15 м/с. В среднем они могли удерживать ее в течение 43,4 с. При этом проходимый путь составлял 669,3 м. Кратковременная электростимуляция мышц в цикле увеличивала это время в среднем на 10,7 с, что выразилось в приросте пути в среднем на 177 м. Зная, что рекорд в гите на время проведения тренировок должен составлять 1:05.0 минуты, была составлена и реализована программа подготовки с использованием ЭМС, которая позволила участвовавшей в эксперименте велосипедистке установить мировой рекорд.
''Пример 3''. В подготовке прыгунов в длину задача состояла в повышении результативности. Необходимо: повысить в тренировочной работе объем прыжков с максимального разбега.
Известно, что мастерство прыгунов в длину и тройным определяется умением прыгать на максимальной скорости. Поэтому прыжки с больших разбегов весьма эффективно воздействуют на нервно-мышечный аппарат прыгуна, способствуя проявлению максимальных мышечных усилий и закреплению динамического стереотипа прыжка на максимальной скорости.
Но прыгуны используют максимальные прыжки весьма мало из-за больших ударных нагрузок на опорно-двигательный аппарат, поэтому в обычных условиях тренировки перераспределение объема прыжков в сторону прыжков с большого разбега осуществить трудно. Было предложено использовать при тренировках оригинальное тренировочное приспособление - пневматическое покрытие, разработанное Б. и В. Савельевыми, В. Заикиным, А. Бондаревым.
Конструктивно пневматическое покрытие состоит из набора воздушных резиновых камер, помещенных в мягкую оболочку из тканевого материала и с помощью переходных шлангов соединенных с общим воздухопроводом, в который компрессором закачивается под разным давлением воздух. Рабочая поверхность пневмопокрытия (ПП), с которой взаимодействует прыгун, представляет собой тонкий слой резины, закрепленный на тканевой оболочке.
Экспериментально было показано, что при выполнении отталкивания с пневматического покрытия происходит значительное (в 1,5-2 раза) снижение ударной нагрузки на опорно-двигательный аппарат спортсмена в момент постановки ноги на опору. По-видимому, снижением ударных нагрузок, а также ростом эффективности мышечной работы объясняется факт возможности резкого увеличения (в 2—2,5 раза) объема прыжков с полного разбега без существенного утомления в течение тренировки.
== От искусственно созданных условий тренировки к естественным соревновательным попыткам ==
Без организованного перехода от искусственно созданных условий к естественным нельзя рассчитывать на сохранение в полном объеме показателей высокой результативности, которые приобретаются в условиях искусственной управляющей среды.
Переход от искусственных условий в условия естественного выполнения заданий может сопровождаться и координационными рассогласованиями. Например, если в движениях ациклического характера и в типично спринтерских упражнениях переход от искусственно организованного режима выполнения движений в естественные условия у квалифицированных спортсменов может протекать с проявлениями положительного переноса ритмо-скоростных компонентов структуры движений, то в типично стайерских дистанциях могут наблюдаться двигательные рассогласования.
В последнем случае только что проработанные рекордные ритмо-скоростные компоненты структуры движения как бы вступают в противоречия с реальными условиями. Поэтому когда нет возможностей организовать планомерный переход от искусственных условий в естественные, лучше предложить занимающимся трехнедельный этап легких восстановительных тренировок, после завершения которого на кумулятивном эффекте можно ожидать приращения спортивного результата.
== Реализация дидактических принципов в условиях искусственной управляющей среды ==
В условиях ИУС движение формируется как функциональная и двигательная синергии. Это значит, что при формировании движения идет управление меньшим числом параметров, а это обеспечивает упрощение процесса обучения. В случае навязанных части звеньев тела условий движения (искусственная синергия) спортсмену легче приспособиться, чем если бы не было заданных условий внешней среды, формировать полностью систему управляющих действий. Наличие у искусственной синергии меньшего числа степеней свободы позволяет реализовать принцип «доступности обучения» и правило «от простого к сложному». Тренировка в заданных условиях ИУС - это организация последовательно и повторно развивающихся откликов на заданные, повторяющиеся события внешнего мира. Поэтому здесь основной метод тренировки - метод повторного упражнения. Во многих случаях в ходе обучения рекомендуется использовать различные виды обратных связей, поэтому мы можем говорить об использовании принципа «наглядности обучения».
При обучении двигательным действиям в условиях ИУС организуется биотехническая система «человек - внешняя среда», где активным началом является человек. Именно он, варьируя свои двигательные действия, подстраивается под навязанные ему условия внешней среды с тем, чтобы добиться искомого результата движения. В этом случае мы можем говорить о реализации принципа «сознательности и активности обучаемого».
Двигательное умение, сформированное в стандартных условиях (основа владения способом решения двигательной задачи), служит базой для выработки умения добиваться стандартного результата в изменяющихся условиях, так называемого вариативного умения (основы владения методом решения класса двигательных задач). Изменяющиеся условия создаются тем, что от выполнения упражнения в ИУС необходимо по мере повышения тренированности (обученности) делать переход к естественным условиям выполнения упражнений. Как промежуточный этап - необходимость сочетания стандартных условий выполнения упражнений и условий ИУС. При таком подходе реализуется правило «от знания к навыку».
Методология ИУС позволяет выйти на решение широкого спектра задач: от инициации, развития и совершенствования новых двигательных способностей до их сохранения и восстановления в условиях действия различных отягчающих факторов в виде болезней, травм, старческой инволюции функций, усиленных отрицательными и ухудшающими здоровье влияниями неблагоприятной среды обитания.
== Глоссарий ==
'''[[Адаптация]]''' - процесс приспособления организма, направленный на поддержание гомеостаза при изменяющихся условиях выполнения двигательных действий.
'''Биомеханика спорта''' - наука о законах механического движения человека при выполнении двигательных действий.
'''Вариативность''' - способ чередования разнообразных тренировочных средств, методов и нагрузок в процессе тренировки, направленный на совершенствование подготовленности спортсмена.
'''Двигательная синергия''' - четкая согласованность движения звеньев тела человека при решении двигательных задач.
'''Двигательное действие''' - система целенаправленных взаимосвязанных движений в отдельных суставах тела человека.
'''Межмышечная координация''' - координационные взаимодействия, т. е. последовательное включение в работу различных мышечных групп спортсмена, определяемое техникой выполнения конкретного спортивного упражнения.
'''Скоростной барьер''' - стабилизация максимальной скорости спортсмена, возникающая в ходе тренировочного процесса и препятствующая дальнейшему ее повышению. Обусловлен выполнением слишком большого объема упражнений с максимальной скоростью при отсутствии вариативности в их использовании.
'''Стабильность двигательного навыка''' - сохраняемое в течение длительного времени умение выполнять целенаправленные двигательные действия, доведенные до автоматизма.
'''Тренажер (тренажерный стенд)''' - комплекс устройств, позволяющих воспроизводить целостные упражнения или их основные элементы в специально созданных для этого искусственных условиях, обеспечивающих возможности регламентировать режимы выполняемых движений и их целесообразное изменение. Тренажеры, в отличие от других средств подготовки, применяемых для обучения и развития качеств и способностей человека, должны обеспечивать формирование у занимающихся действий, которые по всем или некоторым взятым под контроль параметрам должны количественно соответствовать конечной цели обучения или совершенствования в движениях.
'''Тренировочное приспособление''' - любое устройство, крепящееся на теле человека и обеспечивающее достижение некоторых ожидаемых изменений в показателях двигательных качеств или параметрах техники выполнения упражнения.
'''Функциональная синергия''' - совокупность однозначно функционирующих элементов кинематической цепи контура управления двигательным актом.
== Библиография ==
Ратов И. П. (1984). Методология концепции «искусственная управляющая среда» и перспективы ее практической реализации в процессе подготовки спортсменов//Методологические проблемы совершенствования системы спортивной подготовки квалифицированных спортсменов: Сборник трудов ВНИИФК, М. С. 127-145. [Первоначальные представления о концепции искусственной управляющей среды.]
Попов Г. И. (2009). Биомеханика: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. 4-е изд. М.: Издательский центр «Академия». [Обосновывается целесообразность рассмотрения движения человека, особенно в прикладных задачах, как результат не просто взаимодействия с внешней средой, а взаимодействия, когда физические свойства внешней среды целенаправленно изменяются. На основе такого подхода предлагается целенаправленно воздействовать на сам характер движения через приспособительные двигательные реакции человека в условиях непрерывного взаимодействия с внешней средой (то, что можно назвать внешним управлением).]
Попов Г. И. (1992). Биомеханические основы создания предметной среды для формирования и совершенствования спортивных движений: Дис. ... докт. пед. наук.М. [В диссертации реализованы два подхода: биомеханически обоснованы новые классы тренировочных приспособлений, спортивного инвентаря и тренажеров, при использовании которых осуществляется воздействие на различные стороны подготовки спортсменов, и обоснованы технические средства, позволяющие снижать негативное влияние факторов внешней среды на спортсмена в процессе выполнения двигательных действий.]
Ратов И. П., Попов Г. И., Логинов А. А., Шмонин Б. В. (2007). Биомеханические технологии подготовки спортсменов. М.: Физкультура и спорт. [Обсуждаются вопросы подготовки спортсменов в различных группах видов спорта на основе использования биомеханических тренировочных средств, основная направленность которых - обеспечение выхода спортсмена в тренировочных упражнениях за границы своих текущих двигательных возможностей.]
Энока P.M. (1998). Основы кинезиологии. Киев: Олимпийская литература. [Ставится проблема рассмотрения движения как результата взаимодействия биологической системы и ее окружения через функционирование нейромеханических систем организма (то, что можно назвать внутренним управлением).]
== Биографическая справка ==
Попов Григорий Иванович окончил физический факультет Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова,специальность по диплому - физик. Доктор педагогических наук, профессор.
Научные интересы связаны с исследованиями в области управления движениями и биомеханики спорта. Основные научные разработки сделаны в области биомеханических закономерностей формирования и совершенствования двигательных действий человека на основе технических средств искусственной управляющей и предметной сред. Разработаны: конструкции ряда тренажеров; технические приспособления - упругие рекуператоры энергии; теория волновых процессов передачи энергии при движении многозвенных биомеханических систем; метод временных трансформант при моделировании и прогнозировании параметров техники спортивных упражнений и др.
Является автором 308 научных и научно-методических публикаций, среди которых научные статьи, учебники, учебные и методические пособия. Автор 25 патентов и авторских свидетельств, промышленных образцов и полезных моделей в области технических средств обучения и тренировки.
Действительный член Российской академии естественных наук, почетный академик Белорусской инженерной академии.
== Искусственная управляющая среда для формирования и совершенствования двигательных действий в спорте ==
''Г. И. Попов Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма, Россия''
Рассмотрены основные противоречия в формировании и совершенствовании движений по классическим схемам традиционной системы спортивной подготовки. Основное противоречие между увеличивающейся биомеханической рациональностью спортивного или тренировочного упражнения и уменьшающейся вероятностью получения желательного физиологического последствия от его выполнения приводит к необходимости дифференцирования целей применения каждого из средств технической подготовки. Поскольку варьирование режимами выполнения тренировочных упражнений имеет целевую направленность (обеспечение дальнейшей базы роста результативности через наращивание и суммирование тренировочных эффектов), то набор средств и методов для этого должен обеспечить возможности постоянных выходов за пределы естественных двигательных режимов по целой совокупности параметров. Каждое из средств технической подготовки по своим целевым функциям может выполнять роль средства сопряженной подготовки, обеспечивая одновременно наращивание потенциала силовых или скоростных возможностей, дополняемое формированием и упрочением мысленных образов новых по своим свойствам движений.
В связи со сказанным движения человека и совершенствование в них рассматриваются как результат не просто взаимодействия с внешней средой, а взаимодействия, когда физические свойства внешней среды целенаправленно изменяются. А это значит, что таким способом можно целенаправленно воздействовать на сам характер движения через приспособительные двигательные реакции человека в условиях непрерывного взаимодействия с внешней средой (то, что можно назвать внешней системой управления). Обосновывается, что в управлении движениями человека существуют внутренняя (нервные механизмы) и внешние системы управления, согласованное функционирование которых позволяет построить двигательное действие человека.
Разрешение противоречий традиционной системы спортивной подготовки - сочетание традиционной схемы с созданием специально организованной искусственной среды. Последняя реализуется в виде биомеханических стендов, тренировочных приспособлений, тренажеров, спортивного инвентаря и экипировки. В каждом конкретном спортивном упражнении они обеспечивают энергетическую, силовую, координационную помощь спортсмену, предохранение опорно-двигательного аппарата от перегрузок, улучшение управления двигательными действиями.
На ряде примеров показано, как можно организовать процесс подготовки спортсменов в рамках методологии искусственной управляющей среды с ориентацией на повышенный, в том числе и рекордный, спортивный результат.
== Введение ==
Движения человека подчиняются всем законам и закономерностям, которые определяют на Земле движение любого материального тела. Это и закон всемирного тяготения, и законы Ньютона, и законы гидроаэромеханики, колебательные и волновые явления и т.д. Движения человека, как правило, очень сложны, поскольку двигательный аппарат человека представляет собой очень сложную механическую систему. Он состоит из более чем 200 костей, нескольких сотен сухожилий. Общее число возможных движений в суставах (так называемых степеней свободы) превосходит 250, число мышц, обслуживающих движения, более 600. Все это необходимо для обеспечения чисто механического перемещения человека во внешней среде.
[[Работа мышц (энергетические процессы)|Работа мышц]] - это биологический процесс, при котором мышечные волокна должны быть активированы, чтобы они могли совершить механическую работу по перемещению звеньев тела. Чтобы совершить работу, необходимо затратить энергию. В организме человека энергия есть результат биохимических реакций. С механической точки зрения, человек -это система, обладающая внутренним источником энергии, имеющим биологическое происхождение. Чтобы мышцы сократились в необходимой последовательности и с определенными усилиями, а в результате произвели требуемый механический эффект движения, ими надо управлять. Осуществляют управление головной мозг и нервная система, функционирование которых имеет биологическую природу. Для запуска биологических управляющих механизмов центральной нервной системы головной мозг обладает высшими психическими функциями, такими как мотивация, осознание, программирование, которые оказывают непосредственное воздействие на процесс формирования и исполнения нереальных команд.
Психика человека качественно отлична от высшей нервной деятельности животных. Это проявляется и в двигательных действиях. Только человек может сознательно ставить цель движения, понимать его смысл, контролировать и совершенствовать движения, совершенствовать среду, окружающую его, и специальные приспособления для повышения механического эффекта своих двигательных действий. Лишь человеку доступны высшие символические движения - не только речь, но и рисование, игра на музыкальных инструментах, танец, пантомима и др.
Подавляющее большинство движений человека выполняется с определенной целью и относится к числу произвольных. Такие движения входят в состав двигательных действий, т.е. совокупности элементарных двигательных актов, направленных на достижение определенной цели. В каждом двигательном акте присутствуют ориентировочная, исполнительная и контрольная части. Исполнительная часть - это и есть механическое движение. Но оно всегда определяется психической и физиологической деятельностью мозга, обеспечивающей не только непосредственное управление движением, но также ориентировочную и контрольную части двигательного действия по системам внутренней биологической обратной связи.
Отсюда - движение человека - это взаимодействие его внутренних систем с внешним окружением. Еще Аристотель писал:
«Животное, которое движется, осуществляет свое изменение положения путем нажатия на то, что находится под ним». Р. Энока ставил проблему рассмотрения движения как результата взаимодействия биологической системы и ее внешнего окружения через функционирование нейромеханических систем организма (это то, что можно назвать внутренней системой управления). И. П. Ратов и Г. И. Попов расширили этот подход, утверждая, что движения человека и совершенствования в них следует рассматривать как результат не просто взаимодействия с внешней средой, а взаимодействия, когда физические свойства внешней среды целенаправленно изменяются. А это значит, что таким способом можно целенаправленно воздействовать на сам характер движения через приспособительные двигательные реакции человека в условиях непрерывного взаимодействия с внешней средой (то, что можно назвать внешним управлением).
Следовательно, в управлении движениями существует внутренняя и внешние системы управления, согласованное функционирование которых позволяет построить двигательное действие человека.
== Противоречия в формировании и совершенствовании движений ==
Традиционный процесс подготовки спортсменов связан с постепенным выходом на биомеханические, физиологические и силовые показатели его двигательных действий, которые могут привести к росту спортивных результатов. На этом пути в процессе обучения (обучение понимается здесь не только как процесс начального освоения движения, но и как переход на более высокий уровень освоенности упражнения в рамках совершенствования движений) возникают некоторые противоречия.
Переход ко все более значительному результату - это постоянный процесс «обучения - переучивания». Это связано с тем, что показ какого-то результата требует стабилизации двигательного навыка, а с другой стороны, эта стабилизация препятствует повышению спортивного результата, ибо для этого требуется сформировать новый двигательный навык. Эффективный способ достижения более высокого результата, а именно, спортивная техника не может быть освоена вне условий и двигательных режимов, соответствующих данному результату.
Еще одно противоречие обучения движениям заключается в том, что вся повседневная практика использования обучающих приемов построена на формировании внутреннего содержания движений посредством попыток обучаемого подражать каким-то эталонным внешним формам спортивного упражнения, предъявляемого тренером в качестве образца.
В то же время, очевидно, что сами по себе внешние формы движений представляют собой следствие изменений их внутреннего содержания, а именно, координационного взаимодействия мышечных групп (межмышечная координация) спортсмена в конкретном спортивном упражнении. Осознанию рассматриваемого противоречия препятствовали не только укоренившаяся многовековая практика обучения на основе подражания, но и практическое отсутствие каких-либо методических средств для контроля за правильностью формирования внутреннего содержания движений. Невозможность для обучаемого сразу освоить выполнение сложного движения вынудила к использованию таких обучающих схем, в которых двигательное задание осваивалось через его упрощение и расчленение на элементы.
Другое противоречие также связано с закономерностями межмышечной координации. Это противоречие заключается в том, что наибольшая вероятность формирования рациональной межмышечной координации появляется лишь в условиях отсутствия внешних помех выполнению осваиваемых спортивных упражнений. В то же время известно, что начинающие спортсмены, выполняя свои и тренерские установки на увеличение результативности движений, повышая интенсивность их выполнения, увеличивают вероятность мешающих влияний на развитие движений прежде всего за счет нарушений межмышечной координации, недостаточной физиологической готовности и отставания в развитии физических качеств. Таким образом, получается, что освоение эффективных движений невозможно без выхода на тот режим деятельности, который осуществляется без помех, тогда как сам процесс достижения этого режима приводит к этим помехам.
И последнее противоречие заключается в том, что обучение какому-либо спортивному движению начинается, как правило, на относительно низких уровнях развития физических качеств. Вследствие этого формируемое движение не может быть эффективным. Повторения упражнений формирует и закрепляет двигательный навык. С закреплением навыка закрепляется низкая результативность осваиваемого движения. Выход из данного противоречия на основе традиционных методических путей заключается в постоянном многоэтапном переучивании, в применении специальных средств, препятствующих закреплению навыка.
В процессе формирования и совершенствования движений одним из наиболее важных внешних показателей является уменьшение вариаций характеристик движений при повышении силовых проявлений и росте кинетической энергии движений тела и звеньев тела человека.
Выход на режимы силовых максимумов мышечной работы связан с такими типичными показателями мастерства в движениях, как концентрация усилий во времени и сближение акцентов мышечной активности, динамики и кинематики. В этом проявляются черты более качественного и совершенного двигательного навыка.
Повторение биомеханически рациональных и все более стабилизируемых спортивных упражнений приводит к упрочению и закреплению стабильного двигательного навыка. Стабилизация двигательного навыка, представляющая в целом положительное явление, несет в себе одновременно отрицательное следствие в виде стабилизации спортивных результатов. В числе причин этой стабилизации могут рассматриваться противоречия, возникающие не только как следствие биомеханической рациональности, но и связанные с положительными в целом адаптационными реакциями на выполнение тренировочных упражнений. В данном случае хотелось бы обратить внимание на закономерности адаптации к повышающейся интенсивности физических напряжений и к возрастающим их объемам, рассматриваемым в качестве решающих условий приобретения более высоких уровней тренированности.
Адаптационные реакции на повышенные физические нагрузки означают не только привыкание к тяжелым тренировочным режимам и противостояние сбивающим воздействиям утомления, но и знаменуют стабилизационное упрощение всех технических компонентов осваиваемых двигательных навыков с отрицательным действием в виде стабилизации результатов.
Отрицательное влияние адаптационного приспособления организма спортсмена к большим тренировочным нагрузкам выражается и в таких противоречиях, которые лимитируют возможности дальнейшего повышения уровня спортивно-технического мастерства постоянным повторением двигательных режимов, характеризующихся околомаксимальной и средней интенсивностью. Постоянство двигательных режимов, обеспечивая набор тренировочных объемов и гарантируя закономерную результативность на уровне средних показателей и некоторую вероятность достаточно высоких результатов, закрепляет уже сформированный двигательный навык, ограничивая с каждым повторением возможности эффективного освоения более высоких уровней мастерства.
Указанные противоречия не умаляют роли любого из компонентов тренировочного процесса, а, напротив, подчеркивают их взаимосвязи и взаимообусловленность. В многостороннем процессе могут проявляться не только положительные, но и отрицательные зависимости различных компонентов. Отход в планировании тренировочного процесса от слишком прямолинейных педагогических рекомендаций, использование в процессе подготовки спортсменов диалектического метода должны способствовать переходу на более передовые позиции в управлении ею. Принципиально важной стороной данного подхода при этом станет не только учет обязательности влияния указанных противоречий, но и понимание того, что с ростом спортивных результатов возможны новые противоречия еще более глубоких уровней.
Противоречия между увеличивающейся биомеханической рациональностью спортивного или тренировочного упражнения и уменьшающейся вероятностью получения желательного физиологического последствия от его выполнения приводят к необходимости дифференцирования целей применения каждого из средств технической подготовки. Поскольку варьирование режимов выполнения тренировочных упражнений имеет целевую направленность (обеспечение дальнейшей базы роста результативности через наращивание и суммирование тренировочных эффектов), то набор средств и методов для этого должен обеспечить возможности постоянных выходов за пределы естественных двигательных режимов по целой совокупности параметров. Каждое из средств технической подготовки по своим целевым функциям может выполнять роль средства сопряженной подготовки, обеспечивая одновременно наращивание потенциала силовых или скоростных возможностей, дополняемое формированием и упрочением мысленных образов новых по своим свойствам движений.
== Вариации режимов двигательного исполнения ==
Тренировочные упражнения как целенаправленные процессы взаимодействия с внешним силовым окружением своей внутренней сутью ориентированы на преодоление укрепляющихся при повторениях процессов адаптационного упорядочения стабилизационных процессов. Последние, несмотря на явную биологическую целесообразность (адаптационные реакции организма возникают как способ установления стабильных отношений функциональных систем организма с внешней средой), выполняют функцию ограничителей установления таких неравновесных отношений организма с внешним окружением, при которых становится возможным выход функций систем организма за пределы обычных границ.
Поскольку лишь выход из границ стабильных условий взаимодействия с внешним силовым окружением представляет собой единственно возможный путь к освоению более высоких функциональных и биомеханических уровней двигательных проявлений, то вариация режимов выполнения тренировочных упражнений приобретают принципиально решающую роль. М. Бычваров (Болгария) ставил вопрос об обязательности введения определенной «избыточности разнообразия» воздействия упражнений для предотвращения консервативной стабилизации в этих упражнениях. Это утверждение перекликается с известным в кибернетике принципом: только разнообразие рождает разнообразие.
Обычно вариации режимов выполнения тренировочных упражнений обеспечиваются, главным образом, изменением самоустановок и целевых заданий. Возможности вариаций создаются акцентированием определенных фаз движения (амплитудных и частотных характеристик), введением дополнительных самозаданий на расслабление и напряжение тех или иных мышц. В ряду методических средств рассматриваются и приемы варьирования, основанные на использовании разметок для ориентации правильности выполнения самозаданий, приемы звукового и светового лидирования. Все это позволяет сформировать ориентировочную основу двигательного действия.
Особое место в обеспечении вариаций режимов выполнения упражнений занимают специальные упражнения, выполняемые с отягощениями различного веса и разнообразными модификациями сопротивлений. Для создания затрудненных условий в подготовке атлетов еще со времени древних олимпиад использовали бег по песку, позднее в бег по неглубокой воде и снегу. Особой формой беговых режимов является ныне мало применяемый бег по опилочным дорожкам.
Примером вариаций режимов взаимодействия спортсмена с опорой может служить использование искусственных беговых дорожек с покрытиями, отличающимися по своим физико-техническим свойствам, в качестве средств совершенствования спортивной подготовки. Следующий этап использования спортивных покрытий для обеспечения индивидуализированных режимов взаимодействия спортсменов с внешними опорами - это применение искусственных покрытий с характеристиками, изменяемыми в соответствии с целевыми функциями тренировочных занятий.
Подобная тенденция проявляется в использовании спортивных снарядов и тренажеров с переменными, рационально перестраиваемыми свойствами. Используя спортивные снаряды с переменными свойствами, можно в более рациональных пределах изменять характер выполняемых упражнений, повышая качество тренирующих воздействий этих упражнений на организм спортсменов. В качестве примера приведем гимнастические пневматические снаряды, которые в зависимости от давления воздуха в них могут обладать различной упругостью.
Если говорить о стабилизации и вариативности навыка, то при обычном применении соревновательных снарядов достигается лишь техническая стабилизация навыка, тогда как приращения тренирующих эффектов достижимы лишь при введении вариаций в режимы выполнения попыток, либо как следствие дополнительных специальных упражнений, либо при вариативности внешних условий выполнения упражнений (снаряды с изменяемыми свойствами).
== Искусственная управляющая среда ==
Разрешение указанных выше противоречий -сочетание традиционной схемы подготовки спортсменов с созданием специально организованной искусственной среды. Последняя реализуются в виде биомеханических стендов, тренировочных приспособлений, тренажеров, спортивного инвентаря и экипировки. В каждом конкретном спортивном упражнении они обеспечивают энергетическую, силовую, координационную помощь спортсмену, предохранение опорно-двигательного аппарата от перегрузок, улучшение управления двигательными действиями.
Если сказать более обще, то речь идет о том, чтобы отойти от процесса постоянного «обучения - переучивания», а сразу выйти на формирование упражнения с повышенным или рекордным результатом. Но для того, чтобы показать рекордный результат, спортсмен должен тренироваться на режимах, соответствующих этому рекордному результату. Но ни энергетические, ни функциональные системы, ни физические возможности и координационные кондиции спортсмена при текущем уровне его подготовленности не могут обеспечить ему возможности тренировки на рекордных режимах.
Следовательно, за счет специально организованных условий внешней среды необходимо помочь спортсмену выйти на повышенные режимы выполнения упражнения. Задача, которая ставится при конструировании искусственной среды, - дать спортсмену энергетические, силовые и координационные добавки, которые необходимы для компенсации недостающих естественных сил и функциональных возможностей тренирующегося.
Хотя в подобном подходе итоговый рекордный результат обеспечивается сочетанием естественных и искусственных сил, сами же системы движений и присущие им связи меж-мышечных координаций носят вполне естественный характер, поскольку упражнения выполняются самим спортсменом посредством своего нервно-мышечного аппарата. Спортсмен и окружающая его внешняя среда (это, как правило, комплекс технических средств) представляют собой как бы две взаимосвязанные части единого управляющего контура, активным началом в котором является именно человек. Его задача - своими двигательными действиями в ходе выполнения физических упражнений подстроиться под навязанные ему условия искусственной среды.
Поскольку характер выполнения двигательных действий человека зависит от физических свойств внешней среды, в которой он двигается, целенаправленное задание свойств среды определяет и нужную, формируемую нами двигательную реакцию человека. Последняя закрепляется при многократном выполнении набора упражнений в специально созданных внешних условиях. Поскольку условия внешней среды оказывают свое влияние прежде всего на афферентный тракт нервно-мышечной системы, то коррекции, которые через него действуют на существующую моторную программу, приводят к формированию новой моторной программы, соответствующей выполнению упражнения с повышенным или рекордным результатом.
Создаваемые вариации свойств спортивных покрытий, снарядов и тренажеров при их сочетании с вариациями индивидуальных целевых заданий приобретают функцию детерминаторов избирательно направляемых изменений определенных характеристик технических рисунков движений. Закрепление этих действий в устойчивом до определенных пределов двигательном навыке облегчается воспроизведением требуемых режимов движений в искусственных внешних условиях, которые специально конструируются профессионально подготовленными тренерами вместе с сотрудниками комплексных научных групп.
Постановкой вопроса о необходимости конструирования комплексов внешних условий не только выдвигается на первый план научно-методическая проблема управления двигательными следствиями через выбор определяющих их причин, но и подчеркивается ведущая роль факторов внешней среды, приобретающих при умелом планировании управляющие функции в тренировочном процессе по подготовке спортсменов.
Практически возможно говорить об искусственно управляющей среде не только как комплексном факторе совершенствования самой двигательной функции, но и деятельности обеспечивающих ее функциональных систем. Такое акцентирование управляющих функций искусственно подбираемых компонентов внешнего окружения способствует лучшему пониманию не только поверхностных, но и глубинных причин, могущих ускорить формирование спортивных движении с лучшими комплексами свойств и высоким спортивным результатом.
Учитывая первопричины, предопределяющие физический морфотип человека, особенности его двигательного аппарата, функциональные возможности, нельзя не признать их зависимость от условий физической внешней среды и, прежде всего, условий воздействия гравитационного поля. Очевидно, что именно данными особенностями были предопределены и верхние пределы двигательных максимумов, достигаемых человеком. Дело в том, что масштабы физических проявлений человека в ходе его онтогенеза были относительно постоянными, закрепляясь в определенных пределах как следствие видового двигательного опыта. Относительной стабильности масштабов двигательных проявлений и столь же невысоких максимумов способствовала абсолютная стабильность гравитационного поля, по крайней мере на этапе филогенеза человека. Стабильность силы тяжести в ходе индивидуального развития человека также выступает как постоянный фактор ограничения его двигательных максимумов, поскольку повторения движений закрепляют в навыке и верхние пределы их результативности.
Из особенностей стабилизирующего действия среды на детальность механизмов стабилизации двигательных навыков и спортивных результатов неизбежно следует логический вывод: поскольку естественная внешняя среда выполняет стабилизирующую роль, то при допущении возможности существования искусственно созданной среды могут появиться многообещающие перспективы освоения принципиально новых пределов двигательных проявлений. Вполне возможны определенные перестройки ряда внешних условий выполнения многих спортивных упражнений, которые по результатам будут соответствовать изменению некоторых основных компонентов внешнего силового окружения. Более того, принципиально возможны не только статические изменения этих компонентов, то и введение в число компонентов искусственной среды таких управляющих элементов, которые могут выполнять определенные целесообразные действия по отношению к естественным движениям спортсмена, способствующим доведению их до запланированной результативности.
Тренажерные комплексы, включающие большее или меньшее число компонентов искусственной управляющей среды, обладают по сравнению с обычными тренажерами рядом преимуществ. Определяются они тем, что не только создают искусственные условия для воспроизведения спортивных упражнений и их основных элементов, но и обеспечивают возможности выполнять такие рекордные варианты спортивных упражнений, на которые занимающиеся еще не способны вследствие недостаточной подготовленности.
Требование традиционной системы подготовки в виде обязательного введения стадии вариабельности навыков и использования таких специальных средств их «расшатывания», как методики для слома скоростных барьеров (Н.Г. Озолин), практически не оставляет другой альтернативы, кроме введения в процесс подготовки спортсмена упражнений на тренажерных стендах, позволяющих создавать комбинации компонентов искусственной управляющей среды.
Основная сущность методического подхода, реализуемого при использовании вариаций компонентов искусственного окружения, базируется на возможностях преодоления противоречия, связанного с необходимостью переучивания, поскольку в условиях «искусственной управляющей среды» процесс формирования и закрепления двигательного навыка может проходить при освоении сразу с самого начала обучения несколько упрощенному по второстепенным деталям мастерскому варианту спортивного упражнения.
Эта возможность обеспечивается тем, что упрощенный вариант осваиваемого и совершенствуемого упражнения по главным показателям, прежде всего, характеризующим его ритмическо-скоростную основу, может оставаться постоянным во всех попытках на протяжении всех стадий становления и закрепления двигательного навыка и соответствовать планируемым конечным уровням. Здесь необходимо подчеркнуть принципиально важные положения современной спортивной диалектики, заключающиеся в ориентации на приоритет главного перед второстепенным.
Из этого следует необходимость отказа от тех устаревших методических схем, которые предполагают постепенное усложнение упражнений. Другие методические подходы рассчитаны на самые сложные задачи, обеспечивающие освоение основного содержания спортивного упражнения, что может быть подкреплено использованием соответствующих методических средств внешнего искусственно построенного окружения. Подобная логика приводит к выводу о целесообразности первостепенного освоения не самых простых упражнений данной специализации, а наиболее сложных из них, так как лишь с их освоением открываются перспективы спортсмена именно в этой специализации. На примере спортивной гимнастики такой подход был развит Н. Г. Сучилиным.
Для реализации подобных положений следует, прежде всего, найти способы предотвращения всех возможных технических ошибок, которые в обычных условиях неминуемо должны помешать выполнению двигательного задания по избранному техническому варианту. Кроме того, следует ограничить на искусственной основе влияние основных мешающих факторов, которые в естественных условиях в наибольшей степени лимитируют реализацию потенциальных возможностей занимающегося в данном спортивном упражнении.
Установив наиболее «слабые звенья» двигательного аппарата, характерные для конкретного спортсмена в данном спортивном упражнении, следует принять меры к тому, чтобы на искусственной основе уменьшить вероятность разрушения движения, возможность отклонения от правильного варианта.
В естественных условиях двигательные задания с установкой на более высокие результаты, как правило, не выполняются из-за функциональной неподготовленности звеньев двигательного аппарата, ответственных за начальные фазы движения. В тех случаях, когда начальные фазы выполнены правильно, дальнейшее рациональное развертывание движения происходит до первого «слабого звена». Поэтому внесение в этот процесс искусственных «силовых добавок» позволяет осуществить последовательность фазных переходов в двигательных действиях без появления ошибок, уменьшающих итоговую результативность упражнения или прекращающих его выполнение.
Ограничение вероятности появления технических ошибок и устранение основных мешающих факторов позволяет полнее использовать естественные силы спортсмена и ставить перед ним задачи на освоение и закрепление в навыке таких двигательных режимов, которые практически полностью неосуществимы в обычных условиях.
Следует особо подчеркнуть принципиально важное методическое положение: максимально полное раскрытие потенциала двигательных возможностей занимающихся и достижение ими своих двигательных максимумов осуществимо лишь в специально созданных искусственных условиях. Подключение к этому естественному, по сути, процессу дополнительных помогающих внешних сил позволяет прорабатывать действие естественных функциональных и координационных механизмов в режимах, далеко выходящих за пределы текущих возможностей, обусловленных текущим уровнем функциональной подготовленности занимающихся. При любых вариациях использования искусственных факторов спортивные упражнения остаются совокупностью естественных факторов для формирования мысленных образов будущих рекордных движений, а также для становления и упрочения компонентов двигательных навыков, обусловливающих техническое мастерство.
Так как новые двигательные режимы при любых формах внешней искусственной помощи обеспечиваются естественной активностью мышц, то возможность обеспечения последовательных рациональных мышечных напряжений, возникающая при искусственном снятии внешних ограничений, является решающим условием становления и упрочения координационных отношений в системе мышц, свойственных осваиваемым ритмо-скоростным компонентам будущих двигательных навыков рекордных упражнений.
Необходимость формирования движения изнутри и освоение правильной последовательности смены ведущих элементов межмышечной координации представляет важнейшее требование современной технологии управления становления спортивного мастерства. Выполнение этого требования обеспечивает упорядочение межмышечной координации, положительные стороны которой проявляются не только в согласованности взаимодействий всех элементов системы мышц, но и в уменьшении вероятности технических ошибок, определяемых несвоевременной или излишней активностью «быстрых мышц». Упорядочение внутреннего содержания движений проявляется и в том, что через акцентирование напряжений определенных мышц создается ритмически-скоростная основа будущего двигательного навыка. Вся необходимая совокупность мышечных напряжений, запускаемая ритмическим акцентированием деятельности определенных элементов нервно-мышечного аппарата, влечет за собой более полное внутреннее ощущение движений и такие условия рецепции перемещений спортсмена, которые отражают новые режимы скоростно-силовых проявлении, создаваемые на искусственной основе.
Наблюдения над процессом формирования двигательного навыка в условиях искусственно созданного внешнего окружения, обладающего управляющими функциями по отношению к выполняемым движениям, показывают, что ритмо-скоростная компонента формируемого навыка, дополняемая искусственными поддержками по всем внешним проявлениям, мало чем отличается от целостного двигательного навыка, хотя по условиям своего функционирования представляет следствие синтеза естественных и искусственных факторов.
Наблюдения и многочисленные экспериментальные исследования свидетельствуют о возможностях постепенного наполнения ранее всего формируемой ритмо-скорост-ной основы двигательного навыка «силовым содержанием» (И. П. Ратов, В. М. Дьячков). Исходные посылки этой гипотезы содержали идею постепенного перехода от искусственных условий к естественным при освоении с начала обучения мастерского варианта движения, что обеспечивалось выявлением и локальным укреплением слабых звеньев структуры движений. При этом предусматривалось, что по мере этого укрепления возрастающая силовая компонента двигательного навыка, замещая свой искусственный эквивалент, постепенно как бы врастет в уже существующую канву ритмо-скоростной компоненты, образуя с ней и с уже действующими компонентами обеспечение целостного двигательного навыка. Таким образом, был обоснован и сформулирован принцип техникофизического сопряжения при формировании и совершенствовании двигательных действий спортсменов.
Приоритет задачи по формированию ритмо-скоростной компоненты двигательного навыка перед задачами на предварительное создание силовой базы можно объяснить как навыками природных двигательных умений, так и тем, что из всех так называемых качеств двигательной деятельности быстрота наиболее консервативна по возможностям изменения в своих проявлениях в сторону улучшения. Следует добавить, что силовая подготовка лишь до определенных пределов положительно влияет на быстроту движений.
Анализ методических возможностей использования комплексных технических средств, обеспечивающих разные вариации компонентов искусственного внешнего окружения, показывает, что на их основе можно не только добиваться практически любых вариаций двигательных режимов, но и доводить их до оптимума. В условиях тренировочных стендов, оснащенных устройствами и приборами для программирования характеристик движений и аутоконтроля наиболее важных характеристик двигательной деятельности, возникают особо благоприятные предпосылки для освоения биомеханически рациональных и стабильных двигательных режимов.
Преимущества выполнения заданий на отработку до совершенства соревновательного варианта спортивной техники при использовании тренажерного стенда объясняются, прежде всего, более стабильной воспроизводимостью каждой из попыток при значительно большей вероятности максимально более полной реализации потенциала двигательных возможностей спортсмена.
Следует отметить, что относительно низкая стабильность результатов соревновательных попыток объективно отражает неустойчивость состояния спортсмена, зависимого от большого числа внутренних и внешних причин. Спортсмену требуется каждый раз создавать это состояние, используя приемы идеомоторной тренировки и самонастройки. Если состояние индивидуального оптимума для выполнения попытки спортсмен старается создать исключительно за счет собственных самонастроек и самоустано-вок, реальные оптимумы полной готовности возникают крайне редко, причем они легко разрушаются под воздействием многих причин. Спортсмену в этих условиях очень трудно выбирать и реализовать самонастройки, ориентированные на технические детали упражнения.
В условиях тренажерных стендов, особенно содержащих набор компонентов искусственного внешнего окружения, вероятность реализации технических самоустановок спортсмена резко повышается, что способствует проработке и закреплению до достаточно стабильного уровня соревновательного варианта спортивной техники.
Естественны сомнения, связанные с необходимостью перехода от искусственной поддержки соревновательного варианта спортивной техники к соревновательным попыткам, когда ни на какую искусственную помощь спортсмен рассчитывать не может. Есть вероятность, что закрепляемый в искусственных условиях технический вариант соревновательной попытки может в каких-то деталях отличаться от того, который будет показан в реальных условиях спортивного соревнования. В этой связи следует отметить, что отработка соревновательного варианта спортивной техники в условиях тренажера предполагает, во-первых, обязательную стабилизацию не только всех компонентов технического рисунка движений, но и планируемого соревновательного результата с многократным воспроизведением этого результата в условиях большей или меньшей искусственности и далее - без использования каких-либо форм внешней искусственности. Во-вторых, в условиях постепенно уменьшающейся искусственности спортсмен имеет возможность воспроизводить доведенный до стабильного уровня вариант соревновательный попытки при различных вариациях внешних сбивающих воздействий. И в этом случае переход от искусственных к естественным условиям выполнения попыток предполагает сохранение рациональной и стабильной спортивной техники с недопущением значительного роста «двигательной избыточности».
И в первом, и во втором случае специально созданная искусственность не только не может стать причиной, ухудшающей переходы к выполнению естественных соревновательных попыток, но, наоборот, служит фактором укрепления и стабилизации естественных попыток, поскольку в их основе лежит один и тот же двигательный навык, стабильность которого зависит от большого числа успешных попыток, имевших к тому же не очень малую вариативность характеристик движений.
После того как использование средств варьирования двигательных режимов позволило перейти на более высокий функциональный уровень по главным параметрам движений, дальнейшее качественное освоение этого уровня уже обеспечено «подтягиванием» силовой компоненты двигательного навыка до требуемых значений. В качестве примера тренировочной работы над силовым компонентом навыка можно привести использования различного рода отягощений на звенья тела спортсмена.
В практике спорта в качестве отягощений применяют пояса и жилеты с дозируемыми разновесами, манжеты на дистальные участки звеньев спортсмена, утяжеленную обувь при выполнении прыжков и беговых ускорений, утяжеленные перчатки при выполнении боксерских ударов, снаряды различного веса в легкоатлетических метаниях.
Особую группу составляют специальные упражнения с мгновенным преодолением ударно воздействующего отягощения, которые направлены на увеличение мощности усилий, связанных с большей мобилизацией реактивных свойств мышц. Примером такого рода упражнений могут служить прыжки с некоторой высоты с последующим без пауз выпрыгиванием вверх и упражнения на блочных устройствах, включающих и рывковые преодоления отягощения в виде стремительно перемещающегося груза.
Особенно строгое нормирование внешних отягощений необходимо тогда, когда они применяются для усиления требований к скоростно-силовым способностям в скоростных действиях, которые в естественных условиях выполняются с незначительными внешними отягощениями или вовсе без них. Дополнительные отягощения здесь строго лимитируются - так, чтобы они не искажали структуры и не ухудшали качества действий.
При применении отягощений на теле спортсмена их массы ограничиваются в 3-5% от массы спортсмена при реализации принципа технико-физического сопряжения. Такое ограничение массы отягощений связано с тем, что изменяется положение общего центра масс тела и отдельных кинематических цепей. Использование больших масс приводит к нарушению структуры межмышечной координации. Малые величины добавочных отягощений естественно влекут за собой и не очень значительный эффект от их применения.
При использовании указанных отягощений двигательные действия спортсмена могут обеспечиваться многими вариантами включения мышц в работу. Не всегда эти варианты будут оптимальными с точки зрения выполнения соревновательного упражнения. Поэтому отрицательным моментом выполнения упражнений с подобного рода отягощениями может стать совершенствование в тренировочном упражнении с отягощениями, а не совершенствование в основном упражнении данной специализации. Получается противоречие, которое снимается, если в качестве отягощений применять систему локальных отягощений на центры масс звеньев тела. Действительно, в этом случае условия межмышечной координации сохраняются неизменными, вопрос состоит только в регулировании уровней напряжения отдельных мышц, участвующих в движении. А в этом случае регулятором является постоянность для каждого звена массы дополнительных грузов, фиксируемых на нем. Если мы выбираем эту массу в определенном отношении к массе каждого звена (например, до 10%), то и уровни напряжения мышечных групп, управляющих каждым звеном, будут так же иметь фиксированный предел. Поэтому, с точки зрения выработки оптимумов уровней активности мышц, указанный способ создания отягощающих условий в различных видах спорта обеспечивает реализацию координационного оптимума при выполнении специально-подготовительных и соревновательных упражнений.
Локальные отягощения на практике реализуются следующим образом. На предплечья и плечи крепятся грузы в виде манжет, охватывающих звено. Ширина манжеты 5-10 см. Каждая манжета через систему ремней присоединяется к жилету. На голени и бедра также помещаются манжеты с грузами, которые через систему ремней крепятся к шортам. Грузы соединены между собой регулирующимися по длине ремнями, что позволяет использовать данное устройство спортсменам с разными антропометрическими данными. При выполнении двигательных действий устройства отягощения не стесняют движения спортсмена и, соответственно, не влияют на качество выполнения двигательных действий. Привыкание к отягощающему снаряжению происходит у спортсмена в течение одного занятия. Величины локальных отягощений можно менять путем увеличения или уменьшения числа отдельных грузиков, помещаемых в манжету, которая выполняется в виде патронташа, в каждую ячейку которого помещаются отдельные грузики.
При размещении локальных отягощений на звеньях тела спортсмен вынужден проявлять большие усилия, по сравнению со стандартными условиями выполнения действия, и, как следствие, нервно-мышечный аппарат спортсмена постоянно находится на высоком уровне мышечной иннервации. При подобных условиях выполнения двигательных действий формирование мышечных усилий для построения нового двигательного действия будет происходить из состояния предварительной мышечной иннервации. Это способствует исключению фаз движения, при которых нервно-мышечный аппарат спортсмена проявляет низкую активность и дает основание предполагать, что выполнение двигательных действий с учетом вышесказанных положений повысит эффективность трансформации развиваемых скоростно-силовых способностей в надежность реализации технических действий.
Принципиально важным требованием к размещению отягощений на звеньях тела является следующее: выбор массы отягощений определяется из соображений фиксированной пропорциональности массам звеньев. Массы звеньев для конкретного спортсмена можно определить из регрессионных соотношений, предложенных в биомеханике. Они учитывают росто-весовые, половые и анатомические особенности тела человека. Тем самым полностью сохраняется естественное соотношение масс-инерционных параметров звеньев тела спортсмена. Подбирать величины локальных отягощений лучше индивидуально для каждого спортсмена.
Суть действий отягощений такова: при выполнении спортивного упражнения нервно-мышечный аппарат спортсмена приводит в движение звенья тела в соответствии с технической структурой данного упражнения. Для отдельных мышц и групп мышц - это не что иное, как сгибательно-разгибательные движения в различных суставах. Если теперь на эти звенья закрепить дополнительные грузы (устройства отягощения) вблизи центров масс этих звеньев, то при выполнении того же упражнения с прежними техническими показателями мышцы должны развивать большие усилия при скорости сокращения, определяемой фазовыми соотношениями для целостного выполнения упражнения. Тем самым предъявляются повышение требования к скоростно-силовым качествам мышц.
В случае многократного повторения упражнения с предложенными устройствами отягощения происходит развитие прежде всего скоростно-силовых качеств в естественных условиях выполнения тренировочных и соревновательных упражнений, проводимых в различного рода прикидках. Поскольку размещение локальных отягощений на центрах масс звеньев тела не меняет положение общего центра масс и не нарушает структуру межмышечной координации, общую массу дополнительных отягощений можно поднять до 6-8% от массы тела спортсмена. Естественно, в этом случае эффект воздействия отягощений на формирование и совершенствование скоростно-силовых и силовых качеств спортсменов будет выше, а ожидаемые приросты соответствующих показателей будут достигнуты быстрее.
При указанном выше подходе двигательный навык спортивного упражнения уже сформирован и закреплен по условиям деятельности координационных механизмов. Можно даже говорить о закреплении на новом, более высоком уровне потенциала двигательных возможностей спортсмена, причем в самой реализации этого потенциала имеются значительные резервы.
Поскольку любое спортивное упражнение включает предварительные и основные действия, то иногда для повышения качества технической отработки основных фаз следует делать попытки к искусственно организованному облегчению процесса выполнения предварительных действий. Это положение применимо не только к условиям устранения или ограничения двигательной избыточности. Возможность разделения спортивных упражнений на подготовительные и основные действия и понимание того, что трудный процесс выполнения подготовительных действий может быть облегчен за счет искусственно привнесенных в процесс осуществления движений дополнительных внешних сил или даже полностью замещен искусственными внешними воздействиями, чрезвычайно обогащают перспективы рационализации процесса формирования эффективной спортивной техники.
Из этих основных возможностей вытекают перспективы изменения на искусственной основе традиционных методических схем обучения спортивным движениям и схем их совершенствования. Целесообразность этих изменений очевидна во всех случаях, кроме тех, когда требуется отрабатывать переходные связки подготовительных и последующих действий. Но во всех случаях, когда требуется отработать технику главных частей упражнения, лучше устранять трудности, требующие существенных затрат для выхода на запланированный двигательный режим или приводящие к излишним перенапряжениям второстепенных мышц. Обязательность использования искусственных силовых добавок в выведении на требуемый соревновательный режим основных частей спортивного упражнения диктуется тем, что с их использованием ограничивается влияние естественных помех и препятствий, мешающих при обычном выполнении раскрывать естественные потенциальные возможности спортсмена при их реализации через совершенствуемое упражнение.
Любые искусственные воздействия на человека, способствующие раскрытию его возможностей, подчеркивают наличие у него большого потенциала. Новые приемы управления формированием технического мастерства предназначены и для того, чтобы указать, на каких методических принципах эти возможности могут быть раскрыты и использованы. Для реализации высказанных положений разрабатывались биомеханические технологии, частично реализуемые в рамках тренажерно-исследовательских (тренажерно-моделирующих) стендов (ТИС) по группам видов спорта.
Предпочтительность использования ТИС принципиально важна, потому что стенд обеспечивает наиболее благоприятные условия для стандартизированного воспроизведения попыток при совершенствовании движений, в том числе при рекордных режимах выполнения. Применение ТИС обеспечивает возможности для осуществления процедур экспресс-контроля различных показателей системы движений, причем в самом ходе тренировочного процесса и на его различных этапах. Применение стендов в данном качестве позволяет на каждой тренировке не только определять количественные и качественные показатели результативности, но и служить измерительным инструментом для определения реализации потенциальных возможностей и способностей каждого занимающегося и средством оценки его спортивной перспективности как на данный момент, так и в будущем.
При реализации предлагаемого подхода соответствующая система технических средств базируется на преобладающей идее, которая призвана решить конкретную задачу. Вот несколько примеров, реально реализованных в предшествующие годы.
''Пример 1''. Задача состояла в повышении результативности бегунов на средние и длинные дистанции. Необходимо: усилить процессы рекуперации энергии в теле бегунов для повышения экономичности двигательных действий на дистанции, что является резервом улучшения спортивной результативности для стайеров.
Для реализации задачи был создан тренажер, получивший название «система облегчающего лидирования» (СОЛ). Данный тренажер содержит вертикальную упругую связь (ВУС), приложенную к спортсмену от неподвижного кронштейна при беге на тредбане. Одним концом ВУС крепится к кронштейну, а другим - к телу спортсмена через систему поясного и наплечных ремней. ВУС состоит из набора резиновых шнуров, количество которых меняется в соответствии с задачами подготовки. Подстраиваясь под условия СОЛ, спортсмен вынужден изменять свою ритмотемповую структуру бегового шага в резонансном контуре «ВУС - спортсмен» на фоне повышенной скорости передвижения в условиях тренажера.
Использовался тредбан с ВУС. Преимущественное время бега до отказа у испытуемых в условиях тренажера составило 12 мин. На заданной скорости (6,35 м/с) в естественных условиях бега такое время не показывал ни один из испытуемых. Длительное сохранение рекордного режима бега можно объяснить только возросшей величиной рекуперированной энергии.
Рассмотренные положительные эффекты воздействия ВУС на бегунов сохраняются и при длительных циклах подготовки, чтобы можно было решить основную планируемую на цикл подготовки задачу - надежное повышение спортивного результата в основных соревнованиях сезона.
''Пример 2''. При велосипедном педалировании задача состояла в выведении ведущих велосипедисток на уровень мирового рекорда. Основная направленность решения - вывод на рекордные скорости передвижения и поддержание этой скорости максимально длительное время.
ТИС для решения поставленной задачи представлял из себя специально изготовленные велостанки для трека и шоссе. Велосипедное педалирование осуществлялось на личных велосипедах участников, которые были членами национальной сборной команды. В конструкции велостанков предусматривалась возможность создания тормозящего момента на заднем колесе велосипедов для имитации воздействия трения и различных по крутизне подъемов. Для навязывания скоростных режимов работы, превышающих показываемые велосипедистками, на задний вал велостанка подавался дополнительный подкручивающий момент силы через электронную муфту. Тренажеры оснащались различными датчиковыми системами регистрации ЧСС, усилий на педалях, датчиком положения педалей и некоторыми другими. Часть датчиков давала сигналы для систем обратных связей для управления стабилизацией заданных режимов. Основным средством совершенствования техники педалирования на рекордных режимах была электростимуляционная (ЭМС) активизация тех мышц, которые выполняли ведущую роль в движениях педалирования в моменты их естественной наибольшей активности. При педалировании на тренажере в режиме гита спортсменки должны были удерживать рекордную скорость в 15 м/с. В среднем они могли удерживать ее в течение 43,4 с. При этом проходимый путь составлял 669,3 м. Кратковременная электростимуляция мышц в цикле увеличивала это время в среднем на 10,7 с, что выразилось в приросте пути в среднем на 177 м. Зная, что рекорд в гите на время проведения тренировок должен составлять 1:05.0 минуты, была составлена и реализована программа подготовки с использованием ЭМС, которая позволила участвовавшей в эксперименте велосипедистке установить мировой рекорд.
''Пример 3''. В подготовке прыгунов в длину задача состояла в повышении результативности. Необходимо: повысить в тренировочной работе объем прыжков с максимального разбега.
Известно, что мастерство прыгунов в длину и тройным определяется умением прыгать на максимальной скорости. Поэтому прыжки с больших разбегов весьма эффективно воздействуют на нервно-мышечный аппарат прыгуна, способствуя проявлению максимальных мышечных усилий и закреплению динамического стереотипа прыжка на максимальной скорости.
Но прыгуны используют максимальные прыжки весьма мало из-за больших ударных нагрузок на опорно-двигательный аппарат, поэтому в обычных условиях тренировки перераспределение объема прыжков в сторону прыжков с большого разбега осуществить трудно. Было предложено использовать при тренировках оригинальное тренировочное приспособление - пневматическое покрытие, разработанное Б. и В. Савельевыми, В. Заикиным, А. Бондаревым.
Конструктивно пневматическое покрытие состоит из набора воздушных резиновых камер, помещенных в мягкую оболочку из тканевого материала и с помощью переходных шлангов соединенных с общим воздухопроводом, в который компрессором закачивается под разным давлением воздух. Рабочая поверхность пневмопокрытия (ПП), с которой взаимодействует прыгун, представляет собой тонкий слой резины, закрепленный на тканевой оболочке.
Экспериментально было показано, что при выполнении отталкивания с пневматического покрытия происходит значительное (в 1,5-2 раза) снижение ударной нагрузки на опорно-двигательный аппарат спортсмена в момент постановки ноги на опору. По-видимому, снижением ударных нагрузок, а также ростом эффективности мышечной работы объясняется факт возможности резкого увеличения (в 2—2,5 раза) объема прыжков с полного разбега без существенного утомления в течение тренировки.
== От искусственно созданных условий тренировки к естественным соревновательным попыткам ==
Без организованного перехода от искусственно созданных условий к естественным нельзя рассчитывать на сохранение в полном объеме показателей высокой результативности, которые приобретаются в условиях искусственной управляющей среды.
Переход от искусственных условий в условия естественного выполнения заданий может сопровождаться и координационными рассогласованиями. Например, если в движениях ациклического характера и в типично спринтерских упражнениях переход от искусственно организованного режима выполнения движений в естественные условия у квалифицированных спортсменов может протекать с проявлениями положительного переноса ритмо-скоростных компонентов структуры движений, то в типично стайерских дистанциях могут наблюдаться двигательные рассогласования.
В последнем случае только что проработанные рекордные ритмо-скоростные компоненты структуры движения как бы вступают в противоречия с реальными условиями. Поэтому когда нет возможностей организовать планомерный переход от искусственных условий в естественные, лучше предложить занимающимся трехнедельный этап легких восстановительных тренировок, после завершения которого на кумулятивном эффекте можно ожидать приращения спортивного результата.
== Реализация дидактических принципов в условиях искусственной управляющей среды ==
В условиях ИУС движение формируется как функциональная и двигательная синергии. Это значит, что при формировании движения идет управление меньшим числом параметров, а это обеспечивает упрощение процесса обучения. В случае навязанных части звеньев тела условий движения (искусственная синергия) спортсмену легче приспособиться, чем если бы не было заданных условий внешней среды, формировать полностью систему управляющих действий. Наличие у искусственной синергии меньшего числа степеней свободы позволяет реализовать принцип «доступности обучения» и правило «от простого к сложному». Тренировка в заданных условиях ИУС - это организация последовательно и повторно развивающихся откликов на заданные, повторяющиеся события внешнего мира. Поэтому здесь основной метод тренировки - метод повторного упражнения. Во многих случаях в ходе обучения рекомендуется использовать различные виды обратных связей, поэтому мы можем говорить об использовании принципа «наглядности обучения».
При обучении двигательным действиям в условиях ИУС организуется биотехническая система «человек - внешняя среда», где активным началом является человек. Именно он, варьируя свои двигательные действия, подстраивается под навязанные ему условия внешней среды с тем, чтобы добиться искомого результата движения. В этом случае мы можем говорить о реализации принципа «сознательности и активности обучаемого».
Двигательное умение, сформированное в стандартных условиях (основа владения способом решения двигательной задачи), служит базой для выработки умения добиваться стандартного результата в изменяющихся условиях, так называемого вариативного умения (основы владения методом решения класса двигательных задач). Изменяющиеся условия создаются тем, что от выполнения упражнения в ИУС необходимо по мере повышения тренированности (обученности) делать переход к естественным условиям выполнения упражнений. Как промежуточный этап - необходимость сочетания стандартных условий выполнения упражнений и условий ИУС. При таком подходе реализуется правило «от знания к навыку».
Методология ИУС позволяет выйти на решение широкого спектра задач: от инициации, развития и совершенствования новых двигательных способностей до их сохранения и восстановления в условиях действия различных отягчающих факторов в виде болезней, травм, старческой инволюции функций, усиленных отрицательными и ухудшающими здоровье влияниями неблагоприятной среды обитания.
== Глоссарий ==
'''[[Адаптация]]''' - процесс приспособления организма, направленный на поддержание гомеостаза при изменяющихся условиях выполнения двигательных действий.
'''Биомеханика спорта''' - наука о законах механического движения человека при выполнении двигательных действий.
'''Вариативность''' - способ чередования разнообразных тренировочных средств, методов и нагрузок в процессе тренировки, направленный на совершенствование подготовленности спортсмена.
'''Двигательная синергия''' - четкая согласованность движения звеньев тела человека при решении двигательных задач.
'''Двигательное действие''' - система целенаправленных взаимосвязанных движений в отдельных суставах тела человека.
'''Межмышечная координация''' - координационные взаимодействия, т. е. последовательное включение в работу различных мышечных групп спортсмена, определяемое техникой выполнения конкретного спортивного упражнения.
'''Скоростной барьер''' - стабилизация максимальной скорости спортсмена, возникающая в ходе тренировочного процесса и препятствующая дальнейшему ее повышению. Обусловлен выполнением слишком большого объема упражнений с максимальной скоростью при отсутствии вариативности в их использовании.
'''Стабильность двигательного навыка''' - сохраняемое в течение длительного времени умение выполнять целенаправленные двигательные действия, доведенные до автоматизма.
'''Тренажер (тренажерный стенд)''' - комплекс устройств, позволяющих воспроизводить целостные упражнения или их основные элементы в специально созданных для этого искусственных условиях, обеспечивающих возможности регламентировать режимы выполняемых движений и их целесообразное изменение. Тренажеры, в отличие от других средств подготовки, применяемых для обучения и развития качеств и способностей человека, должны обеспечивать формирование у занимающихся действий, которые по всем или некоторым взятым под контроль параметрам должны количественно соответствовать конечной цели обучения или совершенствования в движениях.
'''Тренировочное приспособление''' - любое устройство, крепящееся на теле человека и обеспечивающее достижение некоторых ожидаемых изменений в показателях двигательных качеств или параметрах техники выполнения упражнения.
'''Функциональная синергия''' - совокупность однозначно функционирующих элементов кинематической цепи контура управления двигательным актом.
== Библиография ==
Ратов И. П. (1984). Методология концепции «искусственная управляющая среда» и перспективы ее практической реализации в процессе подготовки спортсменов//Методологические проблемы совершенствования системы спортивной подготовки квалифицированных спортсменов: Сборник трудов ВНИИФК, М. С. 127-145. [Первоначальные представления о концепции искусственной управляющей среды.]
Попов Г. И. (2009). Биомеханика: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. 4-е изд. М.: Издательский центр «Академия». [Обосновывается целесообразность рассмотрения движения человека, особенно в прикладных задачах, как результат не просто взаимодействия с внешней средой, а взаимодействия, когда физические свойства внешней среды целенаправленно изменяются. На основе такого подхода предлагается целенаправленно воздействовать на сам характер движения через приспособительные двигательные реакции человека в условиях непрерывного взаимодействия с внешней средой (то, что можно назвать внешним управлением).]
Попов Г. И. (1992). Биомеханические основы создания предметной среды для формирования и совершенствования спортивных движений: Дис. ... докт. пед. наук.М. [В диссертации реализованы два подхода: биомеханически обоснованы новые классы тренировочных приспособлений, спортивного инвентаря и тренажеров, при использовании которых осуществляется воздействие на различные стороны подготовки спортсменов, и обоснованы технические средства, позволяющие снижать негативное влияние факторов внешней среды на спортсмена в процессе выполнения двигательных действий.]
Ратов И. П., Попов Г. И., Логинов А. А., Шмонин Б. В. (2007). Биомеханические технологии подготовки спортсменов. М.: Физкультура и спорт. [Обсуждаются вопросы подготовки спортсменов в различных группах видов спорта на основе использования биомеханических тренировочных средств, основная направленность которых - обеспечение выхода спортсмена в тренировочных упражнениях за границы своих текущих двигательных возможностей.]
Энока P.M. (1998). Основы кинезиологии. Киев: Олимпийская литература. [Ставится проблема рассмотрения движения как результата взаимодействия биологической системы и ее окружения через функционирование нейромеханических систем организма (то, что можно назвать внутренним управлением).]
== Биографическая справка ==
Попов Григорий Иванович окончил физический факультет Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова,специальность по диплому - физик. Доктор педагогических наук, профессор.
Научные интересы связаны с исследованиями в области управления движениями и биомеханики спорта. Основные научные разработки сделаны в области биомеханических закономерностей формирования и совершенствования двигательных действий человека на основе технических средств искусственной управляющей и предметной сред. Разработаны: конструкции ряда тренажеров; технические приспособления - упругие рекуператоры энергии; теория волновых процессов передачи энергии при движении многозвенных биомеханических систем; метод временных трансформант при моделировании и прогнозировании параметров техники спортивных упражнений и др.
Является автором 308 научных и научно-методических публикаций, среди которых научные статьи, учебники, учебные и методические пособия. Автор 25 патентов и авторских свидетельств, промышленных образцов и полезных моделей в области технических средств обучения и тренировки.
Действительный член Российской академии естественных наук, почетный академик Белорусской инженерной академии.