Эргономическая биомеханика

    Полная  механическая энергия создается  за счет механической работы, совершаемой всеми без исключения мышцами тела. Ее удобно рассматривать как сумму явной, или наблюдаемой, механической работы и скрытой от нашего взгляда работы внутренних органов (сердца, дыхательной мускулатуры, а также мышц-антагонистов в тех случаях, когда их напряжение чрезмерно, нерационально).

    Явная механическая работа состоит из внутренней и внешней работы. Внутренней называют работу, совершаемую при перемещении  отдельных сегментов тела (в первую очередь рук и ног) относительно общего центра масс (ОЦМ). А внешней — работу по перемещению всего тела, масса которого как бы сосредоточена в точке ОЦМ. На внутреннюю работу приходится значительная часть расходуемой энергии; например, на перемещение ног у велосипедиста затрачивается более половины явной механической работы.

    И наконец, внешняя механическая работа состоит из продольной работы, за счет которой движущийся человек или  спортивный снаряд перемещается в нужном направлении, и непроизводительной поперечной работы.

    Теперь  мы знаем, что полная механическая энергия человеческого тела состоит из фракций, часть из которых обеспечивает выполнение полезной работы, а другая часть бесполезна, непроизводительна и ее следует по возможности уменьшать. В соответствии с этим рекомендации, направленные на повышение выносливости, можно условно разделить на пять групп. 
 

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  

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.

    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.  

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.  

Основы  педагогической кинезиологии.

    Четкое  формулирование целей и способов их достижения на каждом этапе обучения позволяет реализовать дидактические  принципы сознательности и активности. Обучение становится целенаправленным. Обучаемому дается возможность заранее увидеть всю последовательность обучающих мероприятий и осознанно переходить от этапа к Этапу. Так подходят к организации процесса обучения в педагогической кинезиологии (См.: Гросс X. X. Методология педагогической кинезиологии.— Таллин, 1987.).

    Необходимость нового подхода, развивающего идеи программированного обучения, обусловлена тем, что разучивание  двигательных действий существенно  отличается от освоения теоретических  знаний. При выполнении физических упражнений возможен и необходим  не только логический, но и образный, и чувственный самоконтроль. Другими словами, в процессе обучения ученику следует сообщить и дать почувствовать:

    1) что он должен делать (на этой  информации основывается логический  самоконтроль);

    2) что он будет ощущать при  правильном выполнении двигательного действия.

    Тем самым в сознании ученика связываются  воедино смысловой, зрительный и  кинестетический образы двигательного  действия.

    Центральным понятием педагогической кинезиологии является модель оптимальной техники. Как правило, это — словесное описание рациональной техники, иллюстрированное рисунками и содержащее:

    1) описание фазового состава двигательного  действия;

    2) описание и фотографии (или схематические  изображения) оптимальных граничных  поз, которые человек должен  принимать в начале и в конце  каждой фазы (без остановки движения);

    3) перечисление целей, к которым нужно стремиться при выполнении всего двигательного действия и каждой из его фаз, и задач, которые нужно решить для достижения целей.

    Когда специалисты по педагогической кинезиологии обдумывают и формулируют модель, они исходят из представления  о двигательном действии как системе, которая характеризуется составом и структурой, т. е. прежде всего стараются понять, из каких пространственных и временных элементов (элементарных действий) состоит целостное действие и по каким закономерностям организована взаимосвязь между ними.

    Все это, вместе взятое, дает педагогу и  ученику ориентиры, которые помогают значительно ускорить обучение и  обучать сразу правильно, минуя  этап проб и ошибок.

    Иллюстрацией  сказанного могут служить те разделы  глав 7, 8 и 9, которые посвящены кинематике ходьбы, бега, передвижения на лыжах и плавания и оптимизации техники в этих видах циклических локомоций. Там содержатся сведения, соответствующие четырем «языкам», которыми можно описать технику.

    Первый  язык (что вижу) — описание «видимых фактов», или внешней картины движений. Этот язык понятен всем, кто участвует в обучении:

    — ученику (от которого нельзя требовать  знаний по биомеханике);

    — учителю или тренеру (который  тоже не всегда имеет хорошую биомеханическую  подготовку);

    — специалисту, глубоко разбирающемуся в закономерностях двигательной деятельности.

    Второй  язык (почему так происходит) — описание биомеханических механизмов, обеспечивающих оптимизацию двигательных действий. Это язык специалистов, овладевших биомеханикой хотя бы в объеме первых пяти глав настоящего учебного пособия.

    Третий  язык (что рекомендую, требую) предназначен для учителя физкультуры или  тренера.

    И наконец, четвертый язык (как должно быть и что при этом ощущаю) предназначен для ученика. Например, спортсмену необязательно знать, каковы величины суставных углов. Но он должен знать, где те или иные точки тела встречаются в пространстве.

    Чем ниже уровень подготовленности человека, которому адресуется модель, тем проще  должен быть язык. Например, там, где  нельзя требовать специальных знаний, нужно пользоваться простейшим языком. В этом случае приходится говорить даже не о фазах, а об элементарных действиях (рукой, ногой, тазом и т. п.).

    Таким образом, при использовании методов  педагогической кинезиологии сознательность обучения обеспечена наличием «модели» (образца) техники или тактики. Обучаемый получает возможность осмысленно приближать свою двигательную деятельность к этому стандарту.

    Последовательность  и постепенность обучения достигаются  упорядоченностью решаемых задач. Программа обучения составляется так, чтобы обучаемый осваивал правильную технику двигательных действий и тактику двигательной деятельности постепенно, шаг за шагом, осмысливая свои действия.

    Доступность обучения реализуется тем, что каждая очередная порция информации осваивается на уровне уже достигнутых возможностей, которые реально оцениваются учителем и самим учеником.

    И наконец, обучение становится активным благодаря самоконтролю, для чего создается система ориентиров —  зрительных и кинестетических (основанных на ощущениях обучаемого).

    Заметим, что все физические упражнения, с  точки зрения педагога, делятся на две группы:

    1) легко усвояемые (например, упражнения  комплекса ГТО);

    2) те, над которыми работают годами (например, метания спортивных снарядов).