В ходе интенсивного информационного взаимодействия преподавателя и студентов возникает настоятельная необходимость  в формировании современной эффективной обучающей среды, наполненной разнообразными материалами по тому или иному вузовскому курсу. Информационную образовательную среду  можно определить как программно-телекоммуникационную среду, основанную на использовании компьютерной техники, реализующую с помощью единых технологических средств качественное информационное обеспечение студентов. Это достаточно широкое, емкое и многокомпонентное понятие. Остановимся на некоторых его аспектах, а именно на информационных ресурсах и методическом обеспечении информационно-обучающей среды. Они играют важнейшую роль в формировании содержания вузовского курса, в накоплении системы форм и методов обучения, в определении стратегии развития учебно-методических линий дисциплины. Это особенно важно для курсов, объединенных общей темой «Информационно-коммуникационные технологии в образовании».

Современные технологии развиваются бурно и стремительно. Традиционные учебно-методические пособия  не могут за ними угнаться. Проходит несколько лет, и то, что было актуальным, неизбежно устаревает.  Содержание курса, посвященного использованию ИКТ в учебно-воспитательном процессе, требует постоянной коррекции и обновления, ведь преподаватель вуза должен быть в курсе современных тенденций развития образования.  Как решить эту проблему?

Наиболее подходящий способ – создание учебно-методического портала для студентов. На нем можно оперативно размещать любую учебную информацию: рабочие программы, планы лабораторных работ, материалы для подготовки творческих проектов, тесты по лекционной части курса, пошаговые инструкции по изучению компьютерных программ, полезные ссылки и многое другое.

Существуют разные способы разработки сайта. Традиционный –  полная верстка на языке web-программирования и последующая заливка сайта на хостинг. Чтобы его осуществить, преподавателю нужны  специальные знания в области сайтостроения. Есть и более простой способ – использование визуальных онлайн-редакторов, которых в Интернете немало. Наиболее приемлемый из них  – www.ucoz.ru. Данный сервис поможет преподавателю подготовить информационно-образовательный портал  по своему предмету.

Большое дисковое пространство, многообразие функций, возможность обновлять мультимедийный контент – вот далеко не полный перечень возможностей онлайн-редактора.   Прежде чем создать учебно-методический сайт, надо четко определить его содержание и структуру. Контент может включать в себя следующие блоки: теоретические положения курсов; практико-ориентированные задания; средства диагностики за ходом изучения дисциплины; виды дистанционного взаимодействия. Ясно, что каждый преподаватель может создать новые рубрики, отвечающим тем или иным педагогическим целям.

Как могут быть использованы материалы сайта в ходе обучения? Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим вузовский курс «Аудиовизуальные технологии обучения». Он состоит из теоретической и практической части. На сайте стоит поместить рабочую программу, в которой представлены все необходимые сведения по изучению дисциплины: краткий обзор лекций, набор лабораторных работ, темы семестровых заданий, вопросы к зачету, список основной и дополнительной литературы.

Приступая к изучению курса, студент должен видеть полный список работ, которые надо выполнить в течение семестра. Поэтому на сайте преподавателя http://tasoasevich.3dn.ru представлены семестровые задания студентам разных факультетов. Они содержат подробные планы лабораторных работ и готовые примеры: презентации, электронные таблицы, видеоролики и т.д.

Материалы сайта могут быть использованы не только на практических занятиях, но и на лекциях. Освещение вопросов применение ИКТ в образовании невозможно без опоры на наглядный пример. Демонстрация учебных проектов, обсуждение вопросов применение ИКТ в образовании, дискуссии о достоинства и недостатках практических работ придают лекциям осмысленность и практическую значимость.

Главное достоинство сайта заключается в том, что все нужные материалы  находятся под рукой. И это очень удобно. В ходе обучения часто возникают ситуации, когда надо подобрать студенту индивидуальное задание. С практической работой тесным образом связаны содержание, технологии, компьютерные программы и т.д. Из множества всевозможных материалов, представленных на сайте, можно быстро и легко выбрать все, что необходимо в конкретной учебной ситуации. Учебно-методический портал преподавателя является формой дистанционного взаимодействия. Материалами сайта можно пользоваться не только на аудиторных занятиях, но и дома.  Он незаменим для  студентов-заочников; для того, кто пропустил занятия; для учащихся, имеющих  отклонения в здоровье.

Каким характеристикам  должен отвечать учебно-методический портал вузовского преподавателя? Их достаточно много. Перечислим главные: информационная насыщенность, оперативность получения данных, обновляемость контента, доступность, наглядность, интегрированность в информационно-обучающую среду. Надо помнить о том, что сайт – это не застывшая категория, а развивающаяся учебно-методическая система. Для этого надо  постоянно пополнять его новыми страницами, ссылками, примерами.

В развитии сайта могут принимать участие и сами студенты. В течение семестра накапливается множество интересных работ, которые полезно разместить на сайте. Это пополнит коллекцию примеров, которые понадобятся новым студентам, изучающим курс «Аудиовизуальные технологии обучения». Кроме того, размещение на сайте преподавателя лучших работ служит дополнительным стимулом  к учению.

В течение многих лет, используя сайт для работы со студентами, убеждаешься, что данная форма взаимодействия незаменима в повседневной преподавательской практике. Сменяются поколения студентов, появляются новые дисциплины, а учебно-методический портал растет и развивается. Теперь им пользуются не только студенты, но и коллеги. Данные статистики посещаемости сайта свидетельствуют, что на него заходят жители ближнего и дальнего зарубежья. Сайт преподавателя интегрируется, как с информационно-образовательной средой вуза, так и с  мировыми ресурсами. Все это накладывает на преподавателя особую ответственность.

Личный сайт требует от преподавателя постоянной и напряженной  работы с удаленными учебными ресурсами. Пополнение каталога файлов, размещение наглядных материалов, отслеживание тенденций развития информационных систем, накопление опыта применения информационно-коммуникационных технологий в образовании.  Все эти вопросы необходимо решать систематически и комплексно. Информационная образовательная среда, которая формирует грамотного, современно мыслящего студента, способствует его профессиональному росту, готовит к предстоящей педагогической деятельности. И вполне возможно, что к ссылкам, помещенным на сайте преподавателя, в свое время добавятся и учебно-методические страницы сегодняшних студентов – в будущем талантливых и блестящих педагогов!

Учащиеся осваивают новые знания по-разному. Одни увлеченно и быстро, другие без особого интереса и медленно. Найти подход к каждому ребенку – дело не простое.  Благодаря современным технологиям эта проблема решается быстрее и проще. Использование прикладных программ, компьютерных сетей и онлайновых средств дает возможность представлять учебную информацию так, чтобы она воспринималась каждым  учеником предметно и осознанно, не зависимо от его способностей и стартовых возможностей .

Применение информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) в учебном процессе является актуальной проблемой современного образования. Учитель любого предмета должен научиться проводить уроки с использованием ИКТ. Такие занятия наглядны и информативны. Они отвечают требованиям интерактивности, а это, в свою очередь, способствует вовлечению учеников в энергичную познавательную деятельность.

Физическая культура – особая школьная дисциплина. Она формирует у детей силу и выносливость, дисциплину и ответственность. Без нее невозможно приобщить школьников к здоровому образу жизни. Нужны ли здесь компьютерные средства? Или достаточно упражнений, тренировок и соревнований? Без этих традиционных средств, безусловно, процесс обучения физической культуре обойтись не может. И все же, такие процессы, как мониторинг физических характеристик, обработка спортивных данных, визуальное представление различных спортивных мероприятий заставляют учителя использовать в своей деятельности  новые компьютерные средства.

Какие из них наиболее предпочтительны? Как использовать новые технологии в ходе реализации образовательных целей, стоящих перед учителем физической культуры? Таких интерактивных средств немало. Остановимся лишь на некоторых, в частности на программе MS Excel. Точнее на информационных моделях, формируемых с ее помощью.

Информационная модель представляется в виде информации, описывающей существенные параметры и переменные величины объекта, связи между ними и позволяющая путём подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта.

Информационные модели делятся на описательные и формальные. Описательные создаются на естественном языке. Формальные информационные модели – это модели, созданные на формальном языке (т.е. научном, профессиональном или специализированном). Примерами формальных моделей могут служить формулы, таблицы, графы, карты, схемы и т.д.

Рассмотрим некоторые формальные информационные модели, которые учитель физической культуры может создать самостоятельно или в сотрудничестве с учителем информатики. Кроме того, их можно найти  в Интернете. Деятельность учителя связана с постоянным отслеживанием результатов физических показателей учеников и  подведением итогов различных соревнований. С этой целью используются всевозможные электронные таблицы.

Поскольку мы рассматриваем формальные информационные модели, т.е. электронные таблицы, предназначенные для мониторинга учебного процесса, определим их как информационно-диагностические модели. Пример модели данного типа представлен на сайте http://wikikurgan.orbitel.ru/images/9/99/Testtt.jpg . Здесь же приводится описание технологии создания электронной таблицы, предназначенной для проведения тестирования учеников 2-11 классов. Модель содержит базу данных по нескольким упражнениям: подтягивание, прыжки в высоту, эстафета – бег 3х10 м и др.

Как работает таблица? Учитель вводит результаты соревнований (тестирования) учеников. С помощью содержащихся в таблице формул определяется процент выполнения упражнения от общего числа учеников. Здесь же находится средний показатель по каждому виду и выставляется итоговая оценка. В таблице содержатся разные формулы, начиная от СРЗНАЧ до логической  ЕСЛИ. А сама модель выглядит следующим образом (рис.1).

Рис.1    Тестирование учеников 2-11 классов

  Приведем еще один пример  информационно-диагностической модели. Это таблица, состоящая из нескольких листов. Лист 1: «Мониторинг двигательных качеств учеников 11 класса». Лист 2: «Нормативы упражнений». Лист 3: «Методическая справка об использовании таблицы учителем физической культуры». На рис.2 представлен Лист 1. Она подготовлена студентом – будущим учителем физической культуры под руководством преподавателя. Здесь, как и в предыдущей таблице, используется логическая функция, только более сложная.

Рис.2   Мониторинг двигательных навыков учеников 11 класса

  Следующая модель – учебно-информационная. Она связана с учетом результатов соревнований по женскому семиборью (используются данные 10 спортсменок в финале Олимпийского Лондона 2012). Таблица вновь  состоит из трех листов: Лист 1 «Семиборье», Лист 2: «Коэффициента_женщины», Лист 3 «Места». При подготовке таблицы используются  новые функции, в частности  ОТБР, РАНГ и ИНДЕКС. Вот как выглядит  Лист 1 этой таблицы (рис.3).

Рис.3   Таблица результатов в женском семиборье

 Почему данную таблицу мы назвали учебно-информационной?  По виду обе последние модели похожи.  Они подводят итоги деятельности. Но, по понятным причинам, последнюю модель, предназначенную для подсчета спортивных показателей высоких достижений, по прямому назначению мы не можем использовать в школе.  В качестве  информационно-диагностической нет. Но обучать с ее помощью  можно.  Ученикам будет интересно узнать о соответствии показателей спортсменки и полученными ею баллами (очками).  В семиборье побеждает тот, кто набрал наибольшее количество очков. Можно сказать, что эта модель носит не только диагностический, но и обучающий характер. С ее помощью ученикам объясняется, как происходит обработка спортивной информации. И таких моделей существует немало. Они помогают автоматизировать  учет деятельности спортсменов и упростить процесс подведения итогов.

Приведенные информационные модели не только помогают учителю обрабатывать данные  тренировок, проводить диагностику различных физических показателей, но и способствуют наглядной передаче новых знаний. Кроме того, систематическое накопление информационных моделей способствует лучшей организации учебного процесса.  Они необходимы в решении самой важной задачи, стоящей перед учителем физической культуры, – сохранении и укреплении здоровья школьников!

Как известно характеристики основных механизмов и форм познавательной деятельности человека складывается из серии позна-вательных психических процессов: ощущение, восприятие, внимание, память, воображение, переключение внимания  и  мышление.Нами выявлено, что оперативное  мышление и эффективность выполнения двигательных действий  в таких игровых видах спорта как  баскетбол, волейбол  и футбол связаны с показателями восприятия элементов содержания задач, переключения внимания, ощущения и показателями правильного решения и времени решения  игровых задач [ В. А. Усков, 8,9 ]. Проблему переключения внимания изучали авторы [ Выготский Л. С.,1;  Гальперин П. Я.,2; Лурия А. Р.,3; Маклаков А.Г.,4;  Павлов И. П ,5;  Рубин-штейн С. Л.,6; Сеченов И.М.,7;  Ухтомский А.А. ,10].

Для решения выше поставленной проблемы была разработана новая методика КОНТРОЛЯ ТАКТИКО-ПСИХИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ СПОРТСМЕНОК-ОРИЕНТИРОВЩИЦ, которая включает  в себя использование: 1) общеизвестных теорий; 2)  старых знаний о механизмах и процессах в деятельности человека; 3) алгоритмов программированного обучения (В.А. Усков);  4)  метода моделирования пространственных-временных условий и содержания задач для оценки мышления; 5)  управления: контроля, оценки, планирования и  коррекции индивидуальных программ деятельности; 6) приборов регистрации показателей деятельности;  7) принципов обучения,  последовательности  проведения поисковых и сравнительных экспериментов;  8) методов конструирования  моделируемых условий деятельности для достижения поставленной цели;  9) современных изобретений для моделирования механизмов и процессов  деятельности человека; 10)  методов математики для обоснования логики проведения экспериментов и опреде-ления достоверного  прироста  (P < 0,05)  показателей у испытуемых в процессе творческой деятельности, тренировки или соревнований и т.д.

В ходе исследования взаимосвязи между психофизическими показателями и результативностью соревновательной деятельности (занятое место – ранг) спортсменок-ориентировщиц наиболее предпочтителен корреляционный анализ. В качестве критерия результативности соревновательной деятельности использовались занятые места спортсменками  на соревнованиях. В дальнейшем итоговые показатели  ранжируются по общепринятым принципам.

Динамику коэффициентов корреляции между психофизическими показателями и показателями результативности соревновательной деятельности у спортсменок-ориентировщиц обозначим  (начало x осеннего,  у – весеннего тренировочных периодов устанавливалась из серии различных данных), в частности, показателей ранга и переключения внимания:  = 0,477.  Для ранга  и логичности мышления был установлен следующий показатель:  = 0,261. Связь ранга и  конкретизации мышления установлены на уровне:  = 0,371. Ранг и  обобщенное мышления связаны следующим соотношением: = 0,038.  Ранг и  уровень тревожности спортсменки характеризуются следующим образом:  = 0,463. Ранг и конкретизация мышления отвечают показателю:  = 0,290.

Результаты исследования представлены в таблице 1.

Таблица 1

Анализ таблицы 1 свидетельствует о том, что из всех психофизиологических показателей достоверная взаимосвязь обнаруживается между результативностью в соревнованиях и функцией переключения внимания. Эта взаимосвязь носит умеренный характер. К концу весеннего и осеннего тренировочных периодов обнаруживается умеренная взаимосвязь между показателями уровня тревожности и показателями результативности в соревнованиях. Уменьшение уровня тревожности способствует повышению спортивных результатов на начальном этапе и возможно отражает психофизическое напряжение, связанное с соревновательной деятельностью.

Для исследования психоэмоционального состояния спортсменок- ориентировщик в динамике соревновательного периода применялись тесты с целью определения уровня тревожности и нервно-психической устойчивости. С учетом требований, предъявляемых к обработке и интерпретации результатов, была проведена оценка объективности ответов респондента. Проведенная оценка нервно-психической устойчивости показала, что в начале соревновательного периода большая часть (89.8%) спортсменок имела удовлетворительную нервно-психическую устойчивость, и лишь у 14.2% студенток была выявлена хорошая нервно-психическая устойчивость. К концу соревновательного периода отмечается улучшение нервно-психического состояния, о чем свидетельствует увеличение числа ориентировщиц с хорошей оценкой НПУ до 35,7%.

Результаты оценки уровня тревожности с помощью шкалы Тейлора свидетельствует о преобладании у большинства 92.9% ориентировщиц среднего уровня ситуативной тревожности. К концу соревновательного периода происходит снижение уровня ситуативной тревожности, что подтверждает увеличение с 0% до 14,2% числа спортсменов с низкой тревожностью.

Проведенная статистическая обработка результатов исследования психоэмоционального состояния спортсменок-ориентировщиц с помощью критерия знаков G показала, что сдвиг в сторону снижения тревожности является достоверным (p<0,05). Соревновательная деятельность способствует снижению тревожности в конце соревновательного периода, что подтверждено критерием знаков G   при уровне значимости р=0,01.

Уровень эмоционального состояния влияет на спортивный результат. Это по приросту показателя  повышения нервно-психической устойчивости, который является достоверным. Соревновательная практика способствует повышению нервно-психической устойчивости к концу соревновательного периода, что подтверждено критерием знаков G при уровне значимости р=0,01.

Таким образом, представленные результаты свидетельствуют об улучшении психоэмоциональном состоянии спортсменов к концу соревновательного периода.

Из всех психофизиологических показателей наиболее достоверная взаимосвязь обнаружена между результативностью в соревнованиях и функцией переключения внимания. Внимание обладает рядом свойств, которые характеризуют его самостоятельным психическим процессом. К основным свойствам внимания относятся устойчивость, концентрация, распределение, переключение, отвлекаемость и объем. Важными свойствами психических процессов являются распределение внимания, переключаемость внимания и объем внимания. Многие авторы считают, что распределение внимания является обратной стороной другого свойства – переключаемости. Наиболее важным свойством внимания является концентрация внимания [А.Г. Маклаков, 4].

А.А. Ухтомский   [10] полагал, что концентрация внимания связана с особенностями функционирования доминантного очага возбуждения в коре головного мозга. В частности, он считал, что концентрация является следствием возбуждения в доминантном очаге при одновременном торможении остальных зон коры головного мозга. Все перечисленные свойства являются предпосылками для формирования памяти, мышления, сознания и динамической стереотипии, которая и определяет уровень развития тактико-психической и технической подготовленности спортсменок ориентировщиц.

  Концепция положений, формирующих произвольное внимание, была открыта в ходе исследования оперативного мышления на основе решения игровых задач из трёх альтернатив при предъявлении 6  элементов из 12. Эксперимент был проведен  с помощью метода, новизна которого подтверждена Авторским свидетельством на изобретение СССР № 961718 В.А Усков [8,9].

Произвольное внимание формируется в процессе реализации  следующих концептуальных положений:

1. Восприятие элементов содержания игровых видов деятельности в процессе переключения внимания с одного элемента на другой формируется в ходе целенаправленной умственной деятельности и выбора оптимального решения.

2.  Наибольший эффект восприятия элементов содержания игровых задач    в ходе выбора из двух альтернатив и антиципации направления движения блокирующего игрока влево или вправо достигается в результате   переключения внимания с одного элемента на другой или на совокупность других элементов.

3. Результаты последовательного выполнения сложного игрового упражнения, которое всегда начинается с последовательного переключения внимания и восприятия элемента, способствует качественному решению игровой задачи.

4. Результаты измерения показателей двигательной деятельности спортсменов обрабатываются статистическими методами с учетом измерительной шкалы оценок и  отношений.

5. Главная функция педагогического контроля элементов умственного и двигательного действия состоит в восприятии элементов содержания задачи, оценке количества элементов содержания задачи, сравнении образов окружающей среды, выборе направления   выполняемого действия и принятии оптимального решения.

6. Произвольное внимание только тогда сопровождает правильное двигательное действие, когда оно подчиняется определенной структуре запрограммированного алгоритма.

7. Каждое произвольное действие только тогда овладевает вниманием, когда зрение охватывает максимальное число мотивированных элементов содержания спортивной задачи.

8. Принятие решения в выборе определенного двигательного действия происходит в результате овладения оперативной памятью и осознанием структуры поставленной задачи, умственного и двигательного действия.

9. Психофизиологические механизмы и процессы внимания реализуются на основе механизмов ВНД человека.

10. Внимание никогда не может быть самостоятельным психическим актом, так как оно не имеет биохимических, нейронных и других физиологических механизмов, входящих в системы реализации двигательной деятельности человека и т.д.   

Результаты приведенных выше исследований впервые позволили корректно выявить показатели двигательной деятельности спортсменок- ориентировщиц и измерять данные не по шкалам наименований и порядка, а по набору отношений. Это, в свою очередь, позволило в полном объёме использовать статистические методы для исследования показателей деятельности спортсменок-ориентировщиц.

Задача спортсменок высокой квалификации заключается в прохождении дистанции от КП до КП полностью. Они могут пользоваться картой и компасом для выбора направления движения только на контрольных пунктах. Этот вид тренировки «по памяти» является одним из лучших методов тактической тренировки. Однако новички и спортсменки низкой квалификации могут пробежать от КП до КП только при условии, что каждый из них будет пользоваться картой и компасом постоянно. Это позволит им правильно решить следующие задачи:

- выбрать направление движения по дистанции;

- запомнить наиболее существенные опорные ориентиры передвижения по дистанции;

- составить план скорости бега по всей дистанции;

- своевременно контролировать мыслительные процессы и принять оптимальное решение, используя карту и компас.

В ходе эксперимента регистрировались следующие показатели: сколько вариантов передвижения по маршруту выбрали новички;  какое количество ориентиров запомнили; сколько раз корректировали скорость бега и использовался компас. Зная особенности индивидуальной памяти спортсменки целесообразно выбирать и запоминать только те элементы, которые способствуют оптимальной ориентации на местности.  Важно отметить, что внимание, восприятие, память и мышление являются основными психическими элементами тактики бега ориентировщиц на соревнованиях.

Результаты исследования показателей оценки тактики и техники  бега спортсменок-ориентировщиц на длинные дистанции  представлены  в таблице 2.

Таблица  2

Показатели количества раз использования спортсменками- ориентировщицами компасов и карт маршрута движения к КП были выбраны за основные характеристики тактической деятельности. Показатели количества раз проверки ЧСС и коррекции скорости бега использовались для поддержания темпа бега.

Результаты выявленной динамики коэффициентов корреляции между психофизическими показателями и результатов соревновательной деятельности у спортсменок-ориентировщиц представлены в таблице 2. Данные, приведенные в таблице, показывают, что из всех психофизических показателей достоверная взаимосвязь обнаруживается между результативностью в соревнованиях и функциями переключения внимания. А результаты проведенных нами исследований подтверждают тот факт, что традиционные корреляционные методы оценки психических характеристик деятельности можно проводить в лабораторных условиях.

В ходе эксперимента были измерены показатели деятельности спортсменок не по шкалам наименований и порядка, а  по шкале отношений. Это в свою очередь позволило использовать в полном объёме методы математической статистики для исследования показателей деятельности спортсменов. Результаты исследования, представленные в таблице 2 достоверно подтверждают эффективность методики совершенствования по 4-ем показателям тактико-психической  и технической подготовленности в беге на длинные дистанции у спортсменок-ориентировщиц  в пределах от 28 до 58 % (р < 0,05) .

Таким образом, впервые была разработана методика совершенствования тактико-психологической и технологической подготовленности спортсменок-ориентировщиц на длинные дистанции.

Для этого приведем серию измерений, связанных с показателями техники выполнения нападающих ударов.  Они регистрировались с помощью ниже описанных методов:

1) метод трехканальной динамометрической платформы фирмы «Kastler» для регистрации и анализа опорных взаимодействий спортсмена в 3-х плоскостях (рис.1);

2) метод многоканальной (8 каналов) электрокимографический системы «Медикор», предназначенный для регистрации и анализа параметров мышечной координации спортсмена в процессе выполнения игрового двигательного действия;

3) метод видеосистемы, разработанный в лаборатории биомеханики ВНИИФК, предназначенный для биомеханического анализа игровых двигательных действий (кинематических и динамических характеристик);

4) метод оптикоэлектронной системы «Сел-спот» для регистрации и анализа кинематики игровых двигательных действий спортсмена;

5) метод интегральных датчиков для измерения фаз двигательного акта, состоящий из специальных контактных, емкостных тензодатчиков.

Для обработки полученных результатов исследования  использовались: блок интерфейсов, служащих для конструктивной, энергетической и логической стыковки вышеописанных измерительных блоков и компьютера; компьютер модели IBM-486, предназначенный для обработки результатов измерений и выдачи интегральных характеристик игровых двигательных действий; принтер, служащий для цифровой и графической регистрации (отображения) биомеханических параметров игровых двигательных действий; монитор (дисплей) для визуального контроля и анализа биомеханических параметров двигательного акта.

Рис. 1   Блок-схема тренажерно-исследовательского комплекса регистрации биомеханических характеристик спортсменов

Тренажерно-исследовательский комплекс (стенд) включает в себя пакет специально разработанных компьютерных программ для измерения, регистрации и интерпретации результатов экспериментальных исследований.

В ходе наблюдений за движениями спортсменов регистрировались следующие показатели: реакции опоры, электромиограмм, углов, угловых скоростей и ускорений. В эксперименте использовалась электротензометрическая платформа «Кислер» размером 600×400 мм. Это позволяло регистрировать усилия левой и правой ноги спортсменов в процессе выполнения игровых приемов.

Сигналы с тензометрических датчиков платформы усиливались через многоканальный тензоусилитель, а файл данных регистрировался в памяти ЭВМ. В процессе выполнения игровых приемов в память компьютера фиксировались три составляющих, передаваемых с тензометрической платформы: вертикальное усилие , горизонтальное усилие  и переднее (заднее) усилие. Параллельно с записью усилий с тензометрической платформы записывалось число кадров, отснятых видеокамерами. Метод обработки ЭМГ разработал  А.В. Воронов (2001). При обработке ЭМГ выявлены несколько стадий:

1) низкочастотная фильтрация (отсекали верхнюю ЗДБ точку);

2) выпрямление или инвертирование;

3) пропуск через математическую конструкцию с целью удаления взаимовлияния каналов;

4) интегрировали с временным окном 25 м/секунд;

5) сглаживали низкочастотным 12 Гц фильтром (Баттерворта 2 порядка).

Рассмотрим пункт 3) более подробно. Предполагая, что максимальная амплитуда реального сигнала ЭМГ (Е_р) равна 1, а амплитуда шума (Е_ш) вследствие взаимовлияния каналов усилителя и распространения накожного электрического сигнала ЭМГ и возведении в квадрат предполагаемых амплитуд Е_р, Е_ш получим, что «полезный» сигнал ЭМГ Е_р = Е_р² + Е_ш² = 1,037 будет изменен не более, чем на 3,7%. Интегрирование проводили с шагом (окном) 25 мс. Определяли максимум интегрированного сигнала ЭМГ (ИЭМГ). Если величина сигнала в окне меньше 3,7% от максимума, то его значение обнуляли. Для получения плавной ИЭМГ сглаживали фильтром Баттерворта 2-ого порядка с частотой отсечки 12 Гц (пример зарегистрированной и обработанной по данной методике ЭМГ).

Для повышения точности расчетов биоэлектрической активности мышц при ходьбе анализировалась не отдельная попытка, а усредненный показатель по методике Soles, включающий пять попыток, а также среднее значение биоэлектрической активности мышцы.

В ходе эксперимента была рассчитана суммарная электрическую активность мышц рук и ног  по усредненной активности ИЭМГ.

Подведем некоторые итоги проведенных исследований с использованием комплексной инструментальной методики регистрации, обработки и оценки биомеханических характеристик спортсменов в ходе выполнения нападающего удара в волейболе. Анализ структуры движений технического приема «нападающий удар» проведен с участием квалифицированных волейболистов, которым было дано задание «попасть в центр мишени».     В эксперименте приняли участие 6 волейболистов, из них МС 1, перворазрядников – 5. Эксперимент проводился в 1998 на базе лаборатории А.В. Воронова (ВНИИФК). Средние данные по всем характеристикам обработаны и представлены ниже. На рис. 2 а, б представлены средние значения (Х) и стандартные отклонения (σ) электрической активности мышцы – синергиста (А), а также вертикальная составляющая реакции (Б) при выполнении   волейболистом нападающего удара. Время выполнения нападающего удара принято за 100%.

Рис.2 а, б.  Электрическая активность мышц и вертикальной составляющей реакции опоры при нападающем ударе

Таблица 1. Динамика показателей времени появления пиков возбуждений на мышцах рук и ног игрока

За начало и окончание игрового действия принято положение ОЦМ, совпадающее с минимальным значением вертикальной составляющей реакции опоры. Длительность выполнения нападающего удара равнялась 0,96 сек. при вариативности (V) равной 8,2%. Удар осуществляется в точке 57,2% на отметке времени 0,55 секунды от начала цикла движения с вариативностью 4,4%, что в два раза меньше значения (V) для длительности всего нападающего действия. В точке касания мяча наблюдалась значительная вариативность в электрической активности мышцы-синергиста (21%). Различия в значении вертикальной составляющей реакции опоры между попытками в точке экстремума составляют 20%. В таблице 1 представлены показатели времени появления пиков возбуждения на мышцах рук и ног в процессе выполнения нападающих ударов.

Анализ таблицы 1 показывает, что пики возбуждения (электрической активности) на 3 мышцах в подготовительной фазе игрового действия появляются на 1-й секунде. Коэффициенты вариации изучаемого признака выявлены в пределах от 8,2 до 9,0%. В спортивной практике колебания результатов измерений в зависимости от величины коэффициента вариации считают небольшими в пределах от 0 до 10%. Вариационный разброс показателей на мышцах ног составил 0,02с. Коэффициенты вариации времени пиков возбуждения на мышцах ног установлены в пределах от 12,5 до 14,3%.

В основной фазе выполнения нападающего удара коэффициенты вариации показатели времени пиков возбуждения выявлены в пределах от 1,3 до 2,7%. Вариационный разброс показателей времени пиков возбуждения на всех мышцах рук и ног составил 0,02 секунды. Среднее значение времени пиков возбуждения мышц в подготовительной фазе составляет в 3,7 раза больше, чем в основной фазе выполнения игрового действия.

Таким образом, более продолжительные по времени средние показатели электрической активности мышц в подготовительной фазе по сравнению с основной фазой говорят о том, что игрок в процессе выполнения нападающего удара больше времени тратит на восприятие элементов содержания задач и на их решение, чем на выполнение удара. Кроме того, установлено, что динамическая стереотипия в основной фазе более стабильна, чем в подготовительной фазе. С физиологической точки зрения это объясняется тем, что чем дольше человек выполняет движение, тем больше оно корректируется высшей нервной системой. Об этом свидетельствует последовательное проявление электрической активности на мышцах спортсмена.

У нападающих игроков в подготовительной фазе коэффициенты вариации показателей биоэлектрического тока возбуждения мышц выявлены в пределах от 12,5 до 13,6 %. В основной фазе выполнения у тех же нападающих волейболистов – в пределах от 2,3 до 3,1%.

Показатели биоэлектрического тока мышц при выполнении точного нападающего удара у волейболистов представлены на рис. 3.

 Рис. 3.  Пики электрической активности мышц при выполнении точного нападающего удара

Показатели электрической активности мышц у спортсменов в подготовительной фазе и основной фазе соответственно составили 1,8 и 0,8 мкв. Коэффициенты вариаций показателей электрической активности мышц у спортсменов в подготовительной фазе соответственно значительно лучше, чем в основной фазе. На рис.3 приведена электрическая активность мышц при выполнении точного нападающего удара в волейболе.

В заключительной фазе выполнения нападающего удара пики возбуждения на мышцах рук и ног не появляются. Коэффициент вариаций времени в заключительной фазе выполнения нападающего удара составил 5,7%.

Отметим, что при выполнении точных нападающих ударов наиболее высокие коэффициенты вариаций показателей электрической активности наблюдаются в основной фазе движений. Следовательно, внутренние механизмы когнитивной программы игрового действия формируются в подготовительной фазе, а реализуются в основной фазе через моторную программу под контролем высшей нервной системы.

В процессе исследований выявлены некоторые модельные характеристики выполнения нападающего удара, а именно:

-        время опоры в процессе выполнения нападающего удара – 270±9 мс; V=3,3%;

-        время безопорной фазы полета игрока – 966,0±81,7 мс; V=8,2%;

-        время приземления на опору – 160±81,7 мс; V=3,1%;

-        вертикальное усилие (F_z) на опору при отталкивании от нее – 2402,7±480,5 Н; V=2,0%;

-        горизонтальное усилие (F_x) на опору – 22,7±0,8 Н; V=3,5%;

-        переднее и заднее усилие на опору (F_y) – 15,4±0,7 Н; V=4,5;

-        вертикальное усилие (F_z) на опору при приземлении – 1796,0±133 Н; V=7,4%;

-        время пиков возбуждения всех мышц – 680,6±23,4 с; V =3,4%;

-        время нанесения удара по мячу от момента отталкивания – 559,3±14,0 мс; V=2,5%;

-        вариационный размах средних значений пиков возбуждения мышц ног – 30±2,7 мс; V=9%;

-        размах средних значений пиков возбуждения мышц рук – 150±7,8; V=5,2%.

Показатели электрического возбуждения мышц в подготовительной фазе и основной фазе отмечаются в пределах от 0,8 до 1,8 мкВ. Коэффициенты вариации возбуждения мышц в подготовительной фазе значительно выше, чем в основной фазе. На рис.3 приведена электрическая активность мышц при выполнении точного нападающего удара.

В заключительной фазе выполнения нападающего удара пики возбуждения на мышцах рук и ног не появляются. Коэффициент вариаций времени в заключительной фазе выполнения нападающего удара составил 5,7%. Отметим, что при выполнении точных нападающих ударов наиболее высокие коэффициенты вариаций показателей электрической активности наблюдаются в основной фазе движений. Следовательно, внутренние механизмы когнитивной программы игрового действия формируются в подготовительной фазе, а реализуются в основной фазе через моторную программу под контролем высшей нервной системы.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы.

1. Восприятие условий игровой деятельности при решении оперативно-тактических задач определяется фиксированием внимания спортсменов на объектах в процессе поиска и осознания содержания задачи; при этом выделяется приоритетное направление оси симметрии, вокруг которой осуществляется поиск цели.

2. Процедура поиска объектов среды, составляющих содержание оперативно-тактической задачи, определяется типом мышления и квалификацией спортсмена: так, спортсмены высокой квалификации используют чаще всего наглядно-образный способ мышления (Р=0,560), спортсмены средней квалификации – логический способ мышления (Р=0,744), спортсмены низкой квалификации – угадывание (Р=0,750).

3. Правильность выбора направления и точность выполнения мяча при реализации оперативно – тактических решений зависит от восприятия числа элементов содержания задачи. При этом с увеличением количества фиксированных элементов содержания вероятность правильного решения задачи и точность выполнения мяча повышается от квалификации спортсмена.

4. У квалифицированных спортсменов при решении оперативно-тактических задач в процессе игровой деятельности наблюдается так называемое «свертывание решения», исключение «лишних ходов», основанное на прогнозировании развития событий.

5.  Между показателем правильного тактического решения игровых задач и восприятием объектов среды действует неразрывная прямая связь.

6. Выполнение технических приемов в спортивных играх, связанных с точным выполнением мяча в цель, наблюдается синхронизация в последовательном включении в движение «рабочих» мышц, обеспечивающих реализацию целевой функции, а также относительная стабильность показателей работы этих мышц по амплитуде, времени и порядку их включения в работу; относительная стабильность кинематических характеристик движения –  время и значения составляющих реакции опоры, угловых величин, угловых скоростей звеньев тела и т. д.

7. Выполнение технических приемов в спортивных играх, не обеспечивающих точного выполнением мяча в цель, характеризуется:

отсутствием синхронизации в последовательном включении «рабочих» мышц (позднее включение, рассогласование в порядке включения и т.д.), а также

высокой вариативностью показателей работы этих мышц по амплитуде, времени и порядку включения; высокой вариативностью кинематических характеристик движения по всем показателям реакции опоры и угловых значений; увеличением времени реакции опоры по всем составляющим (F_x, F_y, F_z) и увеличением значений показателей горизонтальной и передней и задней составляющих реакции опоры до 12% (относительно точных попыток).

8. Показатель технико-тактического мастерства спортсмена в спортивных играх, связан с успешной реализацией оперативно-тактических решений. Он может служить для более точного выполнение технических приемов при оптимальном значении стабильности кинематических характеристик (формы движения), а также определенной последовательности включения в работу необходимых мышц и стабильность их показателей (механизм движения).

9. Факторы, регулирующие точное движение в спортивных играх, являются:

- оптимальное принятие решения выполнить движение и т.д.;

- время конечного движения перемещающих мяч звеньев тела (руки, ноги) в направлении цели, определяющее точность выполнения передачи мяча при реализации оперативно-тактического решения;

- сокращение количества операций действия в основной части по сравнению с подготовительной;

- увеличение времени подготовительной фазы выполнения игрового действия;

- оптимальное время выполнения точных движений, которое всегда меньше времени неточных движений.

10. В ходе глубоких и длительных научных исследований выявлено фундаментальное положение о междисциплинарной интеграции комплекса биологических, медицинских и педагогических наук, имеющих общую методологическую структуру: цель, предмет и результат исследования.