CC BY
21ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ПОДГОТОВКИ СПОРТСМЕНОВ И АСПЕКТЫ СПОРТИВНОЙ ТРЕНИРОВКИ
УДК 799.322.2
АНАЛИЗ ВРЕМЕННЫХ И ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ТЕХНИКИ ДВИЖЕНИЙ СТРЕЛКОВ ИЗ ЛУКА
П. Л. Белоус, магистр пед. наук,
Белорусский национальный технический университет;
М. К. Борщ,
Государственное учреждение «Республиканский научно-практический
центр спорта», Республика Беларусь
Аннотация
В статье представлены данные анализа продолжительности отдельных фаз выстрелов в ходе выполнения соревновательного упражнения. Выявлено, что наиболее продолжительными фазами являются фаза удержания и фаза изготовки. Определены индивидуальные отличительные характеристики временных параметров выстрела между лучшим и худшим результатом. Осуществлен индивидуальный анализ результатов динамики паттернов суммарной ЭМГ 11 ключевых мыши, по средней амплитуде и частоте, по которым можно судить о величине развиваемых ими усилий в процессе реализации выстрела.
ANALYSIS OF THE TEMPORARY AND ELECTROMYOGRAPHY PARAMETERS IN THE MOTIONS' EVALUATION OF ARCHERS
Annotation
The article represents analysis data of the single phases' duration during competitive exercise. It was discovered that the longest phases were the hold-on phase and ready position phase. The personal distinctive characteristics of temporary parameters of shot between the best and the worst results were discovered. Personal analysis of the results of the patterns of total electromyography of 11 key muscles of the average amplitude and frequency, by which can estimate the value of developing efforts in the implementation process of the shot, was carried out.
Введение
Стрелковые виды спорта отличает характер двигательной активности, направленный на многократное попадание в цель. При этом в значительной степени качество стрельбы зависит от способности концентрировать и удерживать внимание на кинестетических ощущениях и осуществлять тонкую и точную кинестетическую регуляцию [1, 2].
Основным показателем качества выстрела является попадание стрелы в центр мишени [3]. Для достижения точного результата необходимо качественное выполнение каждого из компонентов выстрела [4]. Соразмерность и высокая выверенность всех движений осуществляется за счет согласованной межмышечной координации, что позволяет стрелку длительное время находиться в одной позе во время прицеливания [5].
Одним из обязательных компонентов спортивного мастерства стрелков из лука является также высокий уровень специальной физической подготовленно-
сти спортсмена, который непосредственно связан с эффективностью технического выполнения выстрела из лука, так как соревнования и тренировочная деятельность лучников характеризуются многочасовой стрельбой в различных, зачастую неблагоприятных метеорологических условиях. Это приводит к большому расходу энергии, физическому и психическому утомлению [6].
Специальная физическая подготовка решает несколько задач. Одной из них является такое развитие специальной силы, статической и динамической выносливости мышечных групп, участвующих в реализации выстрела, чтобы стрелок мог выполнить длительные стрелковые упражнения и при этом не уставать [5].
Для повышения эффективности тренировочного процесса в целом и силовой подготовки в частности необходимо иметь точные сведения о специализированных усилиях основных мышц и координации активности этих мышц при стрельбе в соревновательных условиях. Рядом авторов было выявлено, что маркерами успешных выстрелов являются оптимальные величины мышечных усилий в фазе «дотяг» следующих мышц: лучевого сгибателя кисти правой руки; локтевого разгибателя кисти левой руки; нижних пучков правой трапециевидной мышцы спины; задних пучков дельтовидной мышцы правой руки; передних пучков дельтовидной мышцы левой руки [4, 7].
Существует сложившееся мнение, что стрелок должен обладать:
- высокой работоспособностью в условиях длительной относительной неподвижности ;
- достаточно развитой мышечной системой и выносливостью к большим статическим нагрузкам;
- умением расслаблять группы мышц, которые не принимают непосредственного участия в удержании позы тела и оружия, в то же время дозированно и избирательно напрягать и расслаблять группы мышц, обеспечивающие необходимое техническое действие;
- точностью и согласованностью движений и положений;
- быстрой и тонко координированной двигательной и зрительно-двигательной реакцией;
- хорошо развитым чувством равновесия;
- способностью быстро и достаточно полно восстанавливать свою работоспособность после больших нагрузок;
- высокой психологической устойчивостью в условиях повышенных эмоциональных напряжений на соревнованиях [8].
Учитывая, что в последние годы резко повысился темп выполнения упражнений, спортсмену-лучнику надо уметь быстро согласовывать, соподчинять, организовывать в единое целое и воспроизводить двигательные действия, развивая при этом способность к эффективному управлению мышечным напряжением и расслаблением. Это закладывает основу последующего развития точности восприятия и воспроизведения мышечных усилий, а также способности дифференцирования временных, скоростных и силовых характеристик, обеспечивающих выстрел [10-13].
Цель исследования: изучить особенности временных и электромиографических параметров в оценке качества техники движений стрелков из лука.
Организация и методы исследования. Исследования проводили на базе Белорусского национального технического университета, в котором принимали участие 8 спортсменов с уровнем квалификации от кандидата в мастера спорта до мастера спорта международного класса. Возраст обследуемых - от 17 до 40
лет. Спортсмены выполняли 60 выстрелов из классического лука в условиях, моделирующих соревновательную деятельность - 20 серий по 3 выстрела в каждой. Условия для выполнения соревновательного упражнения были стандартны, дистанция до мишени - 18 м.
В стрелковом упражнении анализировались лучший и худший выстрелы стрелковой серии. Лучший выстрел - попадание в 10 при наименьшем расстоянии до центральной точки мишени. Худший выстрел - наибольшее отклонение от центральной точки мишени.
Во время стрельбы из лука осуществлялась видеосъемка при помощи системы видеоанализа, а также регистрировалась электромиография мышц. Анализ техники стрельбы проводился с помощью системы Qualisys. В состав данной видеорегистрирующей системы входили восемь цифровых видеокамер 0qus-300, программное обеспечение для регистрации и обработки видеоизображения Qualisys Track Manager, персональный компьютер с программным обеспечением для сохранения данных. Регистрация биопотенциалов мышц осуществлялась с помощью системы электромиографии Delsys, а обработку полученных данных проводили в специальной компьютерной программе EMGwork Analisys. Электромиографический комплекс Delsys позволяет записывать биоэлектрическую активность исследуемых мышц на значительном расстоянии от регистрирующего компьютера. Данные передавались в режиме online на основе беспроводных технологий Wi-fi. Все системы были синхронизированы между собой, размещались стационарно в условиях спортивного зала. Обработка полученных в ходе исследования материалов осуществлялась математико-статистическими методами с применением программных продуктов компании Microsoft Office.
Результаты исследования и их обсуждение
Для оценки параметров, характеризующих технику двигательного действия в стрельбе из лука, была осуществлена строгая последовательность действий по применению аппаратно-программных комплексов, связанных с процессами регистрации, записи, обработки полученных данных, а также последующей визуализации информации, полученной на их основе.
В рамках исследования был разработан алгоритм регистрации для оценки результативности выстрелов для каждого спортсмена, в котором указывались результаты попадания в мишень 60 выстрелов в 20 стрелковых сериях. Проводилась оценка каждого выстрела по отклонению от центра мишени. Чем меньше отклонения от центра в мм, тем выше оценка выстрела. Наивысшая оценка - 100 баллов - присваивается выстрелу с отклонением от центра, равным 0. Применялся сенсомоторный метод для оценки качества выстрела самим спортсменом.
Проанализировав соревновательную технику стрельбы из лука на основании данных литературы и на основании оценки видеоряда выполняемого стрелкового упражнения, было осуществлено деление структуры всего выстрела на рабочие фазы с указанием граничных моментов начала и завершения каждой из фаз [7, 8]:
1-я фаза - изготовки, включает в себя следующие действия: занятие исходной стойки (положение ступней и распределение веса на стопы, установка туловища и бедер); заряжение стрелы, захват тетивы, подъем лука, завершающим действием 1-й фазы является упор в лук.
2-я фаза - предустановки лука и растягивания. В этой фазе все ключевые элементы: положение головы, положение удерживающей руки, давление на упор при поднятии лука - остаются без изменений, единственное изменение -
лук поднят и нацелен в мишень. В результате предустановки задается основное направление для растягивания лука. Растягивание лука включает в себя динамическое перераспределение усилий спины, вызванное поворотом плеча и области лопатки, приводящее к изменению положения тетивы и стрелы на расстояние длины растяжки. Переход к удержанию является определяющей точкой окончания растягивания лука.
3-я фаза - удержания и выхода стрелы из-под кликера («дотяга»). Фаза удержания достигается, когда тянущая рука оказывается под подбородком и значительное усилие удерживается мышцами спины.
4-я фаза - выпуск стрелы и завершение выстрела. Выпуск - соскальзывание тетивы с пальцев: последний важный момент, когда лучник еще находится в контакте с луком.
5-я фаза - расслабления: включает в себя действия стрелка с момента опускания опорной руки до принятия им предварительной изготовки. Тело и разум должны подготовиться к следующему выстрелу и сбросить любое напряжение, созданное предыдущим выстрелом.
Регистрация временных параметров стрельбы свидетельствует о большой вариативности времени выполнения выстрела у разных стрелков и значительном различии в результатах попадания в цель. При этом автором отмечено, что при сокращенном времени прицеливания более 60 % результатов попадания выше, чем при выстрелах со стандартной фазой прицеливания [12]. Из чего следует, что для объективного выявления временных параметров выполняемых действий при максимальном использовании спортсменом двигательного потенциала необходимо учитывать временные параметры стрельбы.
Используя возможности системы ОиаМзуэ были определены следующие временные параметры выполнения фаз выстрела спортсменкой М.А., мастером спорта международного класса, а именно: время фазы удержания лука, время фазы изготовки, время фазы завершения, время фазы предустановки, суммарное время выстрела (таблица 1).
Таблица
- Временные характеристики выстрелов
Показатель
Время фазы изготовки, с
Время фазы предустановки, с
Время фазы удержания, с
Время фазы завершения, с
Время выстрела, с
№
выстрела
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Серия № 9
2,67
2,68
2,95
1,75
1,58
1,42
2,48
2,50
2,40
1,00
1,04
1,08 8,50
8,40
8,40
Серия № 5
2,78
2,96
2,91
1,47
1,75
1,47
3,20
2,42
2,37
1,06
1,10
1,03 9,50
8,90
8,50
Первый кадр фазы
Последний кадр фазы
Анализируя длительность отдельных фаз выстрелов в ходе выполнения соревновательного упражнения, необходимо отметить, что наиболее продолжительными фазами являются фаза удержания и фаза изготовки. Временные характеристики выстрела между лучшим и худшим выстрелом отличаются на 0,49 секунды, это разница во времени достигается в результате разной длительности фазы изготовки и натягивания лука. В лучшем выстреле на фазу изготовки и натяжение затрачено 4,26 секунды, в худшем выстреле - 4,71 секунды.
Ранее было установлено, что на фоне нарастающего утомления первым начинает пропадать чувство времени удержания [12]. Время отвечает за плавность и контроль выстрела. Именно время начинает изменяться первым в стрессовой ситуации. В среднем лучники тратят на удержание от полутора до трех секунд, после четырех секунд резко ухудшается постоянство прицеливания и падает концентрация. Если фаза удержания менее одной секунды, выстрел будет неточным. Постоянство времени удержания важнее количества времени [7, 9]. Разница во времени удержания между выстрелами не должна превышать 1 секунду. Постоянство удержания позволяет лучнику концентрироваться максимально только на короткий промежуток времени, так как существует определенное «окно» времени фазы удержания, в котором достигаются наилучшие результаты.
В проведенных ранее исследованиях было установлено, что вариативность кинематических параметров внешней структуры выстрела из классического лука существенно выше, чем структуры внутренней, представленной ЭМГ паттернами скелетных мышц, обеспечивающих реализацию выстрела [4, 7]. В исследованиях по изучению мышечной активности у стрелков из лука была выявлена зависимость результативности выстрела от проявления оптимальных мышечных усилий ведущих мышц [4, 7].
Для оценки биоэлектрической активности ведущих мышечных групп беспроводные датчики регистрации суммарной электромиографии (ЭМГ) крепились на двигательной точке мышцы, далее выполнялось соревновательное упражнение. Анализировали данные 11 мышц: двуглавой мышцы плеча (слева и справа), трехглавая мышцы плеча (слева и справа), передней и задней части дельтовидной мышцы справа, задней части дельтовидной мышцы слева, лучевого сгибателя запястья справа, широчайшей мышцы спины справа, средних и нижних пучков трапециевидной мышцы справа.
Синхронизация временных параметров выстрела с зарегистрированной электрической активностью исследуемых мышц позволила произвести точный электромиографический анализ рассматриваемых фаз выстрела.
На данном этапе были получены количественные значения показателей электромиографии, характеризующих среднюю амплитуду и среднюю частоту ЭМГ, по которым можно судить о величине развиваемых усилий. Значения средней амплитуды и средней частоты прежде всего определялись количеством активизированных двигательных единиц мышц, а также степенью их синхронизации.
Типичная запись интерференционной ЭМГ исследуемых мышц представлена на рисунке 1. Маркерами в виде линий отмечены исследуемые фазы выстрела.
Двуглавая мышца плеча слева (1), трехглавая мышца плеча слева (2), средний пучок трапециевидной мышцы справа (3), нижний пучоктрапециевидной мышцы справа (4), широчайшая мышца спины справа (5), трехглавая мышца плеча справа (6), лучевой сгибатель запястья справа (7), передний пучок дельтовидной мышцы справа (8), задний пучок дельтовидной мышцы справа (9), двуглавая мышца плеча справа (10), задний пучок дельтовидной мышцы слева (11); 1-5 фазы выстрела: I фаза - «изготовки»; 11 фаза -«предустановки»; III фаза - «удержания»; IV фаза - «выпуска»; V фаза - «расслабления»
Рисунок 1 - Типичная запись интерференционной ЭМГ мышц, участвующих в реализации выстрелау спортсменки М.А., МСМК, 39 лет
Анализ результатов динамики паттернов суммарной ЭМГ у спортсменки позволил нам выявить, что среди 11 мышц наблюдается определенная разно-уровневость в амплитудно-частотном спектре, а также различная степень включенности в работу той или иной группы мышц. К наиболее активным мышечным группам по амплитуде следует отнести: трехглавую мышцу плеча справа (376,02±25,72 мкВ), лучевой сгибатель запястья справа (578,78±23,29 мкВ) передний пучок дельтовидной мышцы справа (1,83±0,03 мВ), задний пучок дельтовидной мышцы справа (799,12±21,62 мкВ), средний пучок трапециевидной мышцы справа (136,24±12,47 мкВ), задний пучок дельтовидной мышцы слева (274,47±13,54 мкВ). Анализ мышц показывает, что именно на эти мышцы ложится основная нагрузка, а следовательно, можно говорить об их ведущей роли в реализации выстрела в целом. Что касается анализа амплитуды электроактивности мышц по фазам, необходимо отметить, что большинство мышц максимум своей активности проявляют в 3-й «фазе удержания» и 2-й «фазе натягивания».
К менее активным мышечным группам по амплитуде следует отнести: трехглавую мышцу плеча слева (90,25±2,35 мкВ), широчайшую мышцу спины
справа (42,09±1,89 мкВ), двуглавую мышцу плеча слева и справа (106,55±2,31 мкВ, 125,92±4,35 мкВ). При этом именно эти мышцы проявили наиболее высокие параметры частоты ЭМГ.
Показатели амплитуды напряжения характеризуют силовые способности мышцы и, соответственно, мобилизацию высокопороговых двигательных единиц, а частоты импульсации - активизацию низкопороговых двигательных единиц, которые отвечают за выносливость. В лучшей попытке наибольшую биоэлектрическую активность демонстрируют мышцы обеих рук и правая трапециевидная мышца. Широчайшая мышца спины включена в работу незначительно, как в лучшей, так и в худшей попытках. В худшей попытке отмечается включение мышц только правой конечности и правой стороны спины. Зафиксированы слишком высокие показатели активности мышц в обеих попытках, что может свидетельствовать об излишней напряженности.
В результате анализа данных биоэлектрической активности разных групп мышц были предложены следующие рекомендации: необходимость включать в работу мышцы спины, чтоб снять излишнее напряжение с мышц рук; использовать упражнения на расслабление между подходами.
Заключение
Использование мобильных аппаратно-программных комплексов дает возможность определить достаточно точные граничные моменты перехода от одной фазы к другой, что очень важно для регистрации временных характеристик, получения параметров опорных взаимодействий и проведения точного электронейромиографического анализа всех фаз выстрела в соревновательном упражнении.
Обоснование и разработка методики оценки качества движения спорт -сменов-лучников является главным ориентиром в поиске эффективных направлений построения тренировочного процесса и способов его коррекции. Рациональное использование аппаратно-программных средств направленного воздействия на спортивную тренировку лучников, поиск оптимальной техники стрельбы и путей реализации поставленных задач способствует достижению высокого спортивного результата.
Список использованных источников
1. Тарасова, A.B. Факторы устойчивости системы «стрелок - оружие» в тренировке высококвалифицированных стрелков / A.B. Тарасова // Вестник спортивной науки. - М., 2009. - № 3. - С. 25-27.
2. Напалков, Д.А. Диагностика и оптимизация психофизиологического состояния стрелка / Д.А. Напалков [и др.] // Медико-биологические технологии повышения работоспособности в условиях напряженных физических нагрузок. - М., 2007. - Вып. 3. - С. 117-129.
3. Тарасова, A.B. Комплексная оценка обшей и специальной подготовленности высококвалифицированных стрелков из лука / A.B. Тарасова, А.Н. Кор-женевский // Теория и практика физической культуры. - № 3. - 2006. - С. 2129.
4. Моисеев, С.А. Вариативность как фактор стабилизации системы управления движениями в стрельбе из лука / С.А. Моисеев // Теория и практика физической культуры. - 2015. - № 6. - С. 17-20.
5. Байдыченко, Т.В. Совершенствование технической подготовленности спортсменов, стрелков из классического лука / Т.В. Байдыченко, Е.А. Архипова, Р.В. Шакиров // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - № 3. -2014. - С. 19-24.
6. Байдыченко, Т.В. Техническая подготовленность стрелков из лука и методы ее совершенствования: дис. ... канд. пед. наук: 13.00.04 /Т.В. Байдыченко; ГЦОЛИФК. - М., 1989. - 142 с.
7. Пухов, A.M. Закономерности управления движениями у высококвалифицированных стрелков из лука / A.M. Пухов и др. // Теория и практика физической культуры. - 2015. - № 6. - С. 20-22.
8. Сыманович, П.Г. Стрельба из лука - основы техники: учеб. пособие / П.Г. Сыманович. - Мозырь: МГПИ им Н.К. Крупской, 2002. - 63 с.
9. Пухов, A.M. Некоторые физиологические механизмы прицельных движений/ A.M. Пухов, P.M. Городничев // Sportul Olimpic §i sportul pentru toti: Materialele Congresului §t. Intern / col. red.: Manolachi V., Danail S. - Ch.: USEFS, 2011.-S. 428-431.
10.Christodonlou, V.X. Changes in heart rate variability during an archery competition / V.X. Christodonlou et al // 15th annual congress of the European College of Sport Science: book of abstracts. - Vol. № 15. - 2010. - P. 339.
11.McKinney, W. Archery / W. McKinney, M. McKinney. - London: Brown & Benchmark, 1997.
12.Ki Sik Lee. Total Archery Inside the archer / Ki Sik Lee // Astra LLC. -2009. - P. 256.
20.04.2017
УДК 796.012.268
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МОБИЛЬНЫХ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ В ОЦЕНКЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ КОНЬКОБЕЖЦЕВ
Д. Ю. Быков, магистр пед. наук,
В. Е. Васюк, канд. пед. наук, доцент,
Белорусский национальный технический университет
Аннотация
Статья посвящена исследованию, направленному на разработку методики оценки технической подготовленности конькобежцев в рамках выполнения упражнений технической имитации. Данные распределения давления, прикладываемого спортсменом к опоре подошвами стоп, а также угловые характеристики в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах отмечены как ключевые, определяющие эффективность выполнения таких упражнений. Регистрация данных осуществлялась на основе использования методов компьютерной педобарографии, а также видеозахвата движений. Результаты исследования свидетельствуют о необходимости использования современных диагностических средств в процессе комплексного контроля за уровнем технической подготовленности конькобежцев.
USE OF MODERN MOBILE HARDWARE AND SOFTWARE IN THE EVALUATION OF TECHNICAL READINESS OF SPEED SKATERS
Annotation
The article is devoted to the research, aimed at developing a methodology for assessing the speed skaters' technical readiness within the performing of technical simulation exercises. Pressure distribution data, applied by the athlete to the soles of
