Оптимизация техники гимнастических упражнений на основе данных имитационного моделирования двигательных действий. (90,00 руб.)

Стр.1

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

ш На правах рукописи ЛАВШУК Дмитрий Алексеевич ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНИКИ ГИМНАСТИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЙ 13.00.04 -теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры 01.02.08 - биомеханика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Москва - 2007

Стр.1

Работа выполнена на кафедре теории и методики физического воспитания Учреждения образования «Могилевский государственный университет им. А.Л.Кулешова» Научный руководитель: Доктор педагогических наук, доцент, Загревский Валерий Иннокентьевич Официальные оппоненты: Доктор педагогических наук, профессор Гавердовский Юрий Константинович Кандидат педагогических наук, профессор Фураев Александр Николаевич Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт физической культуры и спорта Т000005111 ЦОБ по ФКиС РГАФК Защита состоится «10» апреля 2007 года в «Е?-00» часов на заседании диссертационного совета но защите диссертаций Д. 311.003.01 при Российском государственном университете физической культуры, спорта и туризма по адресу: 105122, Москва, Сиреневый бульвар, 4, ауд. 603. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного университета физической культуры, спорта и туризма Автореферат разослан Ученый секретарь диссертационного совета « » 2007 г. Шалманов А. Л.

Стр.2

3 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы диссертации. До последнего времени исследования, проводимые в области биомеханики двигательных действий, сводились, в основном, к биомеханическому анализу, т.е. к изучению уже известных форм движений на основе данных оптической регистрации спортивных упражнений. Подобный подход биомеханического исследования техники спортивных упражнений можно представить в виде следующей методологической цепочки: освоенное двигательное действие - биомеханический анализ - выводы и рекомендации по совершенствованию техники упражнений и методики обучения им. В то же время, здесь уместно отметить определенную ограниченность данного подхода, которая заключается прежде всего уже в том аспекте вопроса, какое место занимает научное исследование в методологической цепочке взаимосвязи науки и практики: первоначально на практике осваивается какое-либо движение, а лишь затем оно подвергается биомеханическому анализу. В настоящее время запросы практики спортивной деятельности требуют принципиально иного подхода в области теории построения движений: недостаточно ограничиваться анализом уже известных форм движений, а необходимо разрабатывать технику упражнений с заранее заданными качествами и свойствами. Методологическая цепочка взаимосвязи науки и практики выглядит в этом случае следующим образом: биомеха)шческий синтез исследуемого движения - биомеханический анализ - выводы и практические рекомендации - освоение двилсения. То есть коренным образом меняется место и роль научного исследования в процессе обучения. Вместо констатирующего фактора оно косит прогнозирующий характер с активным участием непосредственно в учебно-педагогическом и тренировочном процессах. Исследования в данном направлении уже проводились рядом авторов (П.Г.Бордовский, 1986; С.П.Евсеев и др., 1985; В.И.Загревский, 1982, 1994; А.В.Зинковский, 1977, 1983, 1988; В.Т. Назаров, 1973, 1974). Однако, и в настоящее время синтез движений человека на ПЭВМ не получил достаточно широкого распространения. Объект исследования - процесс совершенствования техники упражнений в спортивной гимнастике. ражнепкй с использован^^иатематических моделей. Предмет «сс^едовйшмя^-чр^уттгт^в^ш^стДэвания техники гимнастических упП~ м с П \ '• >';'; &*Лг*Т

Стр.3

4 Цель исследования. Цель диссертационной работы заключалась в теоретическом обосновании применения математических моделей для совершенствования техники больших оборотов назад и вперед на перекладине и в создании программной компьютерной системы, позволяющей синтезировать оптимальное управление движениями биомеханических систем в вычислительном эксперименте на ЭВМ. Гипотезой исследования явилось предположение о том, что имитационное моделирование движений человека на ЭВМ позволит получить не просто различные варианты технических действий спортсмена, но и сконструировать оптимальную биомеханическую структуру изучаемых движений индивидуально для каждого исполнителя с учетом его антропометрических особенностей и уровня силового потенциала. Задачи исследования. Для достижения поставленной цели нам необходимо было решить следующие задачи: 1. Выявить биомеханические закономерности построения рациональной техники большого оборота назад и большого оборота вперед на перекладине. 2. Разработать алгоритмы автоматизированного построения расчетных моделей анализа и синтеза движений биомеханических систем на ЭВМ. 3. Обосновать и построить оптимальную технику изучаемых упражнений с учетом масс-инерционпых характеристик и силовых ресурсов каждого из исполнителей. 4. Обосновать возможность совершенствования техники больших оборотов назад и вперед на перекладине, на основе математических моделей оптимизации в педагогическом эксперименте. Методология и методы проведения исследования, Методологическую основу исследования составляют: учение П.К.Анохина о функциональной системе; теория построения движений Н.А.Бернштейна; системный подход изучения исследуемых процессов; теоретические положения о взаимосвязи обучения и воспитания; концепция ведущих элементов двигательных действий (В.Т.Назаров, 1970) и построения целенаправленных движений человека (Г.В.Коренев, 1974), формирование программного управления на кинематическом и динамическом уровнях в математических моделях синтеза движений человека на ПЭВМ(В.И.За1ревский, 1994)). В работе использовались следующие методы: 1. Анализ литературных источников. 2. Видеосъемка спортивных упражнений.

Стр.4

5 3. Компьютерная обработка видеоматериалов регистрации движений спортсменов и построение видеограмм упражнений на ПЭВМ. 4. Аналитический метод определения геометрии масс тела человека. 5. Аналитический расчет биомеханических характеристик движения. 6. Механико-математический метод моделирования динамических систем. 7. Математические методы оптимизации движений биомеханических систем. 8. Вычислительные эксперименты на ПЭВМ. 9. Педагогический эксперимент. 10. Методы математической статистики для обработки результатов вычислительных и педагогических экспериментов. Организация исследования. Первый этап исследования включал в себя анализ литературных источников, а также выбор и разработку методов проведения исследования, была разработана методика выполнения промеров по данным видеосъемки. Второй этап исследования заключался в разработке математической модели синтеза движений биомеханической системы для построения оптимальной техники спортивных упражнений. Па третьем и четвертом этапах исследования была разработана и протестирована компьютерная программа для поиска оптимальной техники спортивных упражнений. Пятый этап исследования проводился в русле констатирующего педагогического эксперимента, в котором принимало участие 46 испытуемых. Цель проведения — сравнительный биомеханический анализ решения двигательных задач со сформированным двигательным навыком и с поставленной двигательной задачей. На шестом этапе исследования изучался вопрос возможности совершенствования техники модельных упражнений у группы наиболее квалифицированных спортсменов, принимавших участие в констатирующем педагогическом эксперименте. Для выявления возможности совершенствования кинематической структуры упражнений применялся метод компьютерной оптимизации движений. На седьмом этапе исследования проводился сравнительный педагогический эксперимент., в котором приняло участие 16 юных гимнастов в возрасте 13-14 лет. Обучение упражнениям в контрольной и экспериментальной группах проводилось по общепринятой методике, но для исполнителей экспериментальной группы, предварительно, в вычислительном эксперименте на ПЭВМ, были построены оптимальные траектории с учетом индивидуальных антропометрических особенностей и силовых ресурсов спортсменов. Для контрольной группы эталонная техника упражнений не конструировалась.

Стр.5