ГЛАВА 5. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ БИОМЕХАНИКА

В.Л.Уткин "Биомеханика физических упражнений"

ГЛАВА 5. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ БИОМЕХАНИКА

Нет в природе такого явления, суть которого можно понять, не вникая в то, как оно возникло...

Каждое явление окружающего нас мира имеет свою биографию,

и мы не можем обсуждать это явление, не ознакомясь с нею.

Н. А. Бернштейн

К ребенку — с величайшим уважением!

Дифференциальной биомеханикой называется раздел биомеханики, изучающий индивидуальные и групповые особенности двигательных качеств и двигательной деятельности людей.

ТЕЛОСЛОЖЕНИЕ И ДВИГАТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

Двигательные возможности человека зависят от особенностей телосложения:

— длины и массы тела;

— пропорций тела — соотношения размеров отдельных частей тела (туловища, конечностей);

— особенностей конституции.

Пропорции и размеры тела у людей существенно различаются, неодинаковы и их двигательные возможности. При одном и том же уровне физической подготовленности люди с большей массой тела обладают большей мышечной силой (рис. 59). В то же время относительная мышечная сила (в расчете на 1 кг массы тела) с увеличением размеров тела снижается.

При ходьбе и беге длина и частота шагов в значительной степени обусловлены размерами тела и, прежде всего, длиной ног. Например, при одной и той же длине тела дети более старшего возраста делают при беге шаги большей длины, что отчасти объясняется тем, что у них в среднем более длинные ноги.

Анатомо-физиологические особенности влияют и на кинематику движений, и на тактику двигательной деятельности. В процессе возрастного развития происходит значительное изменение размеров и строения тела. В связи с этим изменяется и режим передвижения, произвольно выбираемый человеком. Выбор скорости, а также длины и частоты шагов определяется доминирующим критерием оптимальности, который постепенно трансформируется по мере перехода от детского возраста к зрелому.

Рис. 59. Изменение абсолютной и относительной мышечной силы в зависимости от массы тела

Основным естественным критерием оптимальности, сформировавшимся в ходе возникновения и развития жизни на Земле, является экономичность. Поэтому согласно принципу минимума энергозатрат в нормальных условиях взрослый человек самостоятельно выбирает такой режим передвижения (скорость, длину и частоту шагов и т. п.), при котором затраты энергии на единицу преодоленного расстояния минимальны (см. рис. 54).

В отличие от взрослых естественная двигательная деятельность ребенка направлена на развитие и совершенствование органов и систем организма. Она организуется в соответствии с энергетическим правилом скелетных мышц (сформулированным И. А. Аршавским), согласно которому процессы развития и восстановления эффективны лишь при условии интенсивной двигательной деятельности. Установлено, что при ходьбе и беге детей дошкольного возраста принцип минимума энергозатрат нарушается. Произвольно выбираемый детьми режим движений более интенсивен по сравнению с энергетически оптимальным (рис. 60). По мере перехода к подростковому и юношескому возрасту это отличие сокращается, практически исчезая к завершению полового созревания.

Люди пожилого возраста и в особенности люди с ослабленным здоровьем выбирают скорость передвижения ниже оптимальной (см. рис. 60). По-видимому, у человека, перенесшего травму, инфаркт миокарда или другое серьезное заболевание, на первый план выходит критерий безопасности.

Индивидуальные особенности влияют не только на оптимальную технику, но и на оптимальную тактику двигательной деятельности. На рис. 61 изображены графики оптимальной динамики мощности при стремлении к наивысшему спортивному результату на соревнованиях по велоспорту (трек), плаванию, бегу и другим циклическим видам спорта, если на преодоление дистанции затрачивается не более 5—7 мин. Механическая мощность должна изменяться у разных людей по-разному, потому что возможности энергетических систем у них различны. Так, у детей мощность окислительной системы (МПК) и емкость лактацидной системы значительно ниже, чем у взрослых.

Задание для самоконтроля и закрепления знаний

Нарисуйте оптимальные раскладки скорости на короткой, средней и длинной дистанции, если основным критерием оптимальности является: а) экономичность; б) механическая производительность.

Рис. 61. Оптимальная по производительности динамика механической мощности у людей разного возраста

ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ

Совершенствование двигательных возможностей в процессе возрастного развития происходит под влиянием двух факторов: созревания и научения. Созревание — это генетически обусловленное совершенствование систем организма. Научение — результат педагогического воздействия. Взаимодействие этих факторов может носить различный характер: нейтральный, синергический (однонаправленный) или антагонистический (противоположный). Причем при синергическом взаимодействии суммарный эффект больше, чем сумма эффектов от каждого фактора.

У детей, воспитывающихся в обычных условиях, существует определенная последовательность овладения основными двигательными действиями. При исследовании близнецов установлено, что ребенок, находящийся в обществе других людей, обучается брать в руку игрушку, сидеть, стоять и ходить в определенные сроки независимо от того,

обучали его или нет. Это пример нейтрального взаимодействия обучения и созревания.

Дети, лишенные человеческого общества, не овладевают типичными для человека видами двигательной деятельности, например прямохождением. Тому немало исторических свидетельств — например, жизнь Гаспара Хаузера — юноши, который в младенческом возрасте был заключен в одиночную камеру и, никогда не видя людей, не владел типично человеческими движениями.

Педагогическое воздействие эффективно лишь при условии, что достигнута определенная степень зрелости организма. В жизни человека есть сенситивные периоды — наиболее благоприятные для овладения различными двигательными действиями или двигательными качествами. Сходное с этим явление импринтинга (запечатлевания) наблюдается у животных: соответствующая двигательная реакция появляется сразу, как бы в готовом виде, но лишь в том случае, когда стимул, вызывающий эту реакцию, предъявляется в строго определенный период жизни. Например, цыпленок неотступно следует за наседкой или любым движущимся предметом (ботинком, мячом, кошкой и т. д.), который первым попал в поле его зрения после вылупления из яйца.

Задача педагога — приурочить обучающие мероприятия к сенситивному периоду развития и тем самым добиться синергизма процессов созревания и научения. Установлено, что в эти периоды можно достичь положительных сдвигов, применяя даже небольшой объем тренировочных упражнений на уроках физкультуры в школе.

Представление о сенситивных периодах развития некоторых двигательных качеств дает рис. 62, из которого видно, что начинать обучение ребенка, например, игре в настольный теннис целесообразно с 9—10-летнего возраста. Теория сенситивных периодов учитывается и при дозировании упражнений, нацеленных на развитие двигательных качеств (табл. 11).

Чрезмерно раннее обучение мешает освоению двигательных действий. Ранняя спортивная специализация также препятствует достижению высоких спортивных результатов в зрелом возрасте, особенно в силовых и скоростно-силовых видах спорта. Например, атлетической гимнастикой и другими силовыми упражнениями не следует заниматься до того, как закончится созревание фосфагенной энергетической системы, т. е. до 16—17 лет. В противном случае научение и созревание окажутся антагонистами, в результате чего занятия физкультурой принесут не пользу, а вред растущему организму.

Рис. 63. Возраст финалистов и олимпийских чемпионов в разных видах спорта:

1 — фигурное катание, плавание, гимнастика; 2 — спортивные игры, бокс, горные лыжи; 3 — гребля, конькобежный спорт, хоккей; 4 — водное поло, борьба, легкая атлетика; 5 — лыжные гонки, фехтование, биатлон, пятиборье; 6 — парусный, стрелковый, конный спорт (сплошной линией показаны средние значения возраста спортсменов, пунктир — минимальные и максимальные величины) (по Л. Б. Гороховскому)

В каждом виде двигательной деятельности есть возрастной диапазон, в котором достигаются самые высокие спортивные результаты. В подавляющем большинстве случаев границы этого диапазона простираются от 16 до 30 лет — это возраст расцвета двигательных возможностей человека. В разных видах спорта собраны данные о возрасте, в котором большая часть спортсменов достигает выдающихся успехов (рис. 63). Совершенно очевидно, что средний возраст победителей крупнейших международных соревнований тесно связан с периодом достижения наивысшего уровня ведущего в данном виде спорта двига-

тельного качества. Например, во многих циклических видах спорта важнейшим качеством является выносливость, достигающая наибольших величин в зрелом возрасте. В этой связи в легкой атлетике, например, наблюдается тенденция увеличения среднего возраста чемпионов с удлинением дистанции: с 22 лет в беге на 100 м до 26 лет на дистанции 1500 м и до 31 года в марафоне.

Двигательные возможности человека интенсивно развиваются в юности и постепенно затухают в зрелом возрасте. До известной степени это компенсируется тренировкой и опытом (рис. 64), особенно в видах двигательной деятельности со сложной техникой и тактикой. Например, всемирно известный советский вратарь Лев Яшин даже в 40-летнем возрасте демонстрировал отменное технико-тактическое мастерство и играл не только в составе сборной СССР, но и за сборную мира.

ДВИГАТЕЛЬНЫЙ ВОЗРАСТ

Если измерить результаты выполнения какого-либо двигательного задания у большой группы детей одного возраста (например, 9 и 10 лет), то можно определить их средине достижения (рис. 65). В той же группе обязательно окажутся дети, чей результат превысит средний уровень,— у них двигательный возраст опережает календарный. Таких детей называют акселератами в отличие от р етардантов, чей двигательный возраст отстает от календарного. Акселераты в одних двигательных заданиях могут быть ретардантами в других. Например, ребенок может опережать своих сверстников в силовых упражнениях и отставать в упражнениях, требующих выносливости или меткости.

Существование акселератов и ретардантов легко объяснить. Дело в том, что темпы развития двигательных возможностей существенно зависят не только от генетически обусловленных индивидуальных особенностей, но и от условий жизни: они замедляются при болезни или недостаточном питании. После нормализации условий отмечается ускорение развития, и ребенок возвращается, как говорят, в свой «канал развития».

Для оценки двигательного возраста разработаны таблицы, в которых представлены средние для данного календарного возраста результаты выполнения различных двигательных заданий. Применяя такие таблицы, следует учитывать, что показатели двигательного возраста в разных регионах страны (и в разных странах) могут существенно различаться в силу климатических условий, этнографических особенностей, социальных факторов. В качестве такой таблицы могут использоваться, например, нормативы Всесоюзного комплекса ГТО.

Вопросы для самоконтроля знаний

1. Какие факторы выносливости и скоростных качеств совершенствуются, а какие ухудшаются:

а) при переходе от младенческого возраста к зрелому?

б) по мере перехода к среднему и пожилому возрасту?

2. Всегда ли у двигательных ретардантов показатели двигательных качеств ниже, чем у акселератов? Например, как вы назовете 60-летнего человека, который по своим двигательным возможностям не уступает 40-летнему?

ПРОГНОСТИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИВНОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МОТОРИКИ

Часто встает вопрос о том, каковы будут двигательные возможности человека спустя несколько лет, например ребенка, когда он станет взрослым. Ответить на этот вопрос помогают материалы исследований наследственных влияний (спортивных семей, близнецов и т. п.), а также лонгитудинальные (т. е. длительные, на протяжении ряда лет) наблюдения за показателями моторики детей.

Рис. 66. Коэффициент корреляции между величинами двигательных возможностей в дефинитивном и ювенильном возрасте в зависимости от ювенильного возраста (в данном случае дефинитивный возраст 18 лет)

Возраст, когда осуществляется прогнозирование, принято называть ювенильным. Величины показателей, зарегистрированные в этом возрасте, называются ювенильными показателями. В отличие от них дефинитивные показатели можно будет зарегистрировать в дефинитивном возрасте, для которого делается прогноз. Например, значения показателей в детском возрасте называют ювенильными, а во взрослом — дефинитивными. Мерой прогностической информативности показателей моторики является коэффициент корреляции между значениями ювенильных и дефинитивных показателей. Наиболее уверенный прогноз дают показатели моторики, измеренные в препубертатном возрасте (рис.66). В период полового созревания прогностическая информативность снижена, что связано с происходящими в организме изменениями.

По достижении 17—18 лет она снова возрастает, приближаясь к максимальному значению, равному надежности (стабильности) теста.

Вопрос для самоконтроля знаний

Почему коэффициент корреляции между результатом двух измерений одного и того же показателя в одном и том же возрасте равен надежности теста, а не единице?

Стабильность различных показателей моторики неодинакова. Наиболее стабильны показатели выносливости. Например, величина коэффициента надежности результата в плавании увеличивается с 0,44 на отрезке 50 м до 0,85 на дистанции 800 м. Наименьшей стабильностью обладают показатели, характеризующие точность попадания в цель, особенно у детей и подростков. По мере возрастного развития человека и повышения спортивной квалификации стабильность показателей моторики увеличивается.

ДВИГАТЕЛЬНЫЕ ПРЕДПОЧТЕНИЯ

Большинство людей выполняет бытовые и спортивные движения определенной рукой, ногой, в одну и ту же сторону и т. п. Такие двигательные асимметрии называют двигательными предпочтениями. Предпочитаемая сторона или конечность называется доминантной. Люди, которые одинаково владеют обеими конечностями, называются амбидекстриками (от лат. «амбо» — оба, «декстер» — правый).

Существует представление, что примерно 25% людей рождается праворукими, 25%—леворукими и 50% — амбидекстриками. Затем под влиянием социальных факторов все амбидекстрики и большая часть левшей становятся праворукими. Этим объясняется тот факт, что в развитых странах подавляющее большинство людей предпочитают пользоваться правой рукой, правая нога является маховой, а повороты они обычно делают в левую сторону. У отсталых в своем развитии племен обнаружено примерно равное количество право- и леворуких. Таким образом, никаких объективных причин для предпочтительного пользования правой рукой нет, за исключением традиций, сложившихся исторически.

В спорте умение выполнять технические действия в обе стороны считается признаком высокого спортивного мастерства, особенно в единоборствах и спортивных играх. Однако такие двигательные амбидекстрики встречаются довольно редко, в спортивных играх они составляют лишь около 5% мастеров спорта. Основы такого мастерства нужно закладывать на ранних этапах обучения спортивной технике.

Контрольные вопросы

1. Как влияют размеры тела на основные двигательные качества?

2. Как связаны двигательные возможности человека с его возрастом?

3. Как взаимодействуют созревание и научение в разные периоды возрастного развития?

4. Чем различаются показатели календарного и двигательного возраста, в каких случаях они совпадают?

5. В чем состоит отличие акселератов от ретардантов?

6. О чем может свидетельствовать высокая величина коэффициента корреляции между ювенильными и дефинитивными значениями двигательных показателей?

7. Какие периоды в жизни человека называют сенситив-ными?

8. Почему в разных видах спорта существует возрастной диапазон, в котором спортсмены чаще добиваются выдающихся результатов?

9. Что означает выражение «доминантная рука»?

10. Решите кроссворд (рис. 67).

По горизонтали. 1. Двигательное качество, сенситивный период развития которого начинается примерно с 9-летнего возраста. 2. Человек, у которого отсутствуют двигательные предпочтения. 3. Обладатель редкого двигательного предпочтения. 4. Физическое качество, проявления которого существенно зависят от размеров тела. 5. Отличительный признак, мерило, по которому производится выбор двигательного режима.

По вертикали. 3. Двигательное качество, представляющее собой комплекс качеств, его развитие наиболее быстро происходит в детском и подростковом возрасте. 6. Процесс освоения движений в результате педагогического воздействия. 7. Однонаправленное взаимодействие факторов. 8. Человек, двигательный возраст которого отстает от календарного. 9. Генетически обусловленный процесс, обеспечивающий развитие физических качеств. 10. Явление, наблюдаемое у животных,—аналог сенситивного периода развития движений

ГЛАВА 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОСНОВ БИОМЕХАНИКИ В ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО ФИЗИЧЕСКОМУ ВОСПИТАНИЮ

Используются технологии uCoz