Виталий Тихонин
Обучение двигательным действиям спортсменов в прыжках в высоту
ВВЕДЕНИЕ
В 1947 году появилась наука об управлении и связи в машинах и живых организмах, названная ее создателем Н. Винером кибернетикой. Эта наука объединяет различные области знаний и человеческой деятельности, где имеют место процессы управления. К ним относится и управление движениями. Сохраняя все черты, присущие физиологии движений, управление движениями использует в то же время ряд общих кибернетических принципов. Кибернетика имеет прикладную направленность и представляет собой, по выражению бельгийского ученого Л. Куффиньяля, искусство эффективного действия.
Возросшее за последнее время внимание к научной организации труда, спортивной тренировки и многих других областей деятельности человека, обусловленной применением сложных и устойчивых двигательных навыков, повысило значение исследований в области координации движений. Потребовалась разработка теоретических позиций, призванных не только объяснить многие накопившиеся за десятилетия факты, но и служить основой для решения важных практических задач, связанных со становлением совершенствованием и переносом двигательных качеств человека.
Еще в древние времена ученых – анатомов, врачей, философов интересовал вопрос о причинах движений человека. В начале нашей эры уже была ясна сократительная функция мышц и роль двигательных нервов. Не трудно было понять, для чего совершаются движения, но неясны были причины, их вызывающие. Так же как для объяснения всех непонятных явлений, и здесь прибегали к помощи непознаваемого божества, которое повелевает человеком и руководит его действиями. Лишь в XVII веке была сделана первая попытка материалистически объяснить причины движений человека. Р. Декарт создал основу рефлекторной теории, показав, что причиной движения может быть конкретный фактор внешней среды, воздействующий на органы чувств. Этим, однако, объяснялось происхождение лишь одного вида движений – непроизвольных движений. Рефлекторная природа произвольных движений была показана И.М. Сеченовым в конце прошлого века. В дальнейшем произвольные движения по ряду признаков были отнесены И.П. Павловым к условным двигательным рефлексам, а непроизвольные – к безусловным.
В прошлом веке было сделано важное открытие, сыгравшее определяющую роль в представлениях о механизмах управления движениями. Английский ученый Ч. Бэлл установил, что помимо двигательных нервов к мышцам подходят также чувствующие нервы. Он очень точно усмотрел значение афферентной иннервации мышц как вида связи, несущей сообщения в центры о событиях, происходящих на периферии и необходимых для коррекции центробежных импульсов.
Открытие Ч. Бэлла не прошло незамеченным, и многие исследователи по-разному использовали его в изучении двигательной функции. Но никто не понял значения мышечной чувствительности так глубоко физиологически и психологически, как И.М. Сеченов. И теперь, более чем через 100 лет после написания им "Рефлексов головного мозга", приходится поражаться тому, насколько правильны и точны с позиций самой современной науки его высказывания о роли двигательных ощущений в управлении движениями в пространстве и во времени, о взаимодействии двигательных ощущений с зрительными и слуховыми.
Вся совокупность физиологических представлений о механизмах, лежавших в основе двигательных актов животных и человека, среди которых все больше подчеркивалось значение двигательной афферентации, явилась основой для широких обобщений о сущности управления движениями, представленных в работах советских физиологов Н.А. Бернштейна и П.К. Анохина.
ГЛАВА I. ОБУЧЕНИЕ ДВИГАТЕЛЬНЫМ ДЕЙСТВИЯМ СПОРТСМЕНОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
1.1. Динамическая устойчивость и биомеханическая целесообразность движений
В учебном пособии рассматриваются частные физические (биомеханические) факторы, определяющие задачи координации движений. Рассмотрим ряд вопросов связанных с движением в целом. Известно, что любое произвольное движение содержит смысловую сторону. В данном случае под этим понимаются те цели, которые стоят перед движением.
Однако, какова бы ни была смысловая сторона движения, оно выполняется определенными мышечными синергиями, деятельность которых человек большей частью не улавливает. Его в первую очередь интересует качество выполнения движений. Это, в сущности, и составляет прикладную цель исследований по координации произвольных движений, исследований, связанных не только с теорией вопроса, но и с широким комплексом педагогических проблем (становление, совершенствование и перенос двигательных навыков).
Стремление определить биомеханические качества выполняемого движения и дать им определенную оценку привело к установлению понятия динамической устойчивости движения. Под ним должно пониматься настолько освоенное движение, что оно выполняется с минимальными мышечными затратами и протекает по устойчивым траекториям как в целом, так и в деталях. Устойчивыми же траекториями нужно считать такие, которые при многократном повторении легко воспроизводятся исполнителем с необходимой точностью в пространстве и времени.
Естественно, что до такого совершенства должен быть доведен любой двигательный навык (а вся теория вопроса должна служить именно этому). Для этого необходимо, чтобы все важнейшие реактивные силы, которые возникают в звеньях конечностей при выполнении данного движения, принимали прямое и положительное участие в нем (т.е. способствовали его правильному осуществлению). Это, в свою очередь, требует освобождения всех необходимых степеней свободы и, наконец, точного соответствия мышечных усилий условиям, требуемым силовым полем движения. Данные условия должны быть соблюдены не только в начале движения, но и во всем его ходе. Отсюда вытекает определение понятия координации движений в целом.
По Н.А. Бернштейну, «координация движения есть преодоление избыточных степеней свободы движущегося органа и превращение его в управляемую систему». Следует, однако, учесть, что речь идет не о фиксации избыточных степеней свободы, а именно об использовании их для самого движения.
Н.А. Бернштейн показал (1940), что для того, чтобы добиться динамически устойчивого движения (т.е. освоить новый навык), центральная нервная система последовательно осуществляет три ступени его регулирования в биомеханическом аспекте.
1-я ступень: начальная фаза освоения двигательного навыка. В кинематической цепи посредством мышечной фиксации связаны все основные излишние степени свободы, с целью исключить реактивные силы, мешающие произвести движение хотя бы по приблизительно правильной траектории. Движение в целом – скованное и тяжелое.
2-я ступень: промежуточная фаза. После некоторого освоения движения ряд степеней свободы последовательно высвобождается, так как реактивные силы в целом меньше сбивают его, а мешающие гасятся короткими импульсами мышечных усилий. Само движение протекает легче и увереннее, чем на первой стадии.
3-я ступень: заключительная фаза. Окончательно освоенное движение использует не только мышечные усилия, но и реактивные силы соседних звеньев, базируясь на полном высвобождении требуемых степеней свободы.
В этом отношении освоение движения, в свою очередь предъявляет центральной нервной системе ряд сложных задач, решение которых требует очень большой гибкости ее деятельности при становлении координации движений. В частности, очень важна биомеханическая целесообразность движений.
Этим термином обозначаются такие динамические составляющие структуры движений, которые, независимо от того, насколько они выражены, возникают вследствие необходимости выполнить движение наиболее выгодным образом. Такие составляющие часто и не осознаются лицом, выполняющим навык, но в той или иной форме существуют в структуре движения. Обнаруживаются они не всегда. Легче всего их можно проследить на таких навыках, которые осуществляются на максимальных нервно-мышечных напряжениях. Однако при соответствующем анализе биомеханическая целесообразность мышечных напряжений и вообще динамических составляющих прослеживается даже на таких высокоавтоматизированных навыках как ходьба.
Из всего изложенного ясно, что управление произвольными движениями человека представляет собой очень сложную задачу из-за сложности и изменчивости силового поля движений, громадное количество степеней свободы, наличия реактивных сил, сложной взаимосвязи и, главное, неоднозначности связи между мышечным напряжением и результирующим движением, ауксотоничности в работе мышц.
Речь идет о том, чтобы ряд принципиально самонеуправляющихся кинематических цепей превратить в управляемую систему. Естественно, что для решения этой задачи должен существовать тщательно дифференцированный аппарат, прошедший определенную школу эволюции и способный к выполнению любых вариантов, выдвигаемых жизнью.
