CC BY
22
УДК 796.012
ФОРМИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО ПОРЯДКА УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРИСЕДАНИЯ У ДЕТЕЙ СТАРШЕГО ДОШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА
Доктор педагогических наук, доктор биологических наук, профессор, проректор по учебной работе и качеству образования, первый проректор, заведующий кафедрой педагогики К. Д. Чермит, доцент, кандидат педагогических наук, заведующий кафедрой физического воспитания А. Г. Заболотний,
профессор, кандидат педагогических наук, директор Института физической культуры и дзюдо А. Б. Бгуашев,
Адыгейский государственный университет.
Контактная информация для переписки: chermit@adygnet.ru, zabolotniy-tol1@yandex.ru
Путем применения оптической системы трехмерного видеоанализа движений проведено исследование кинематических характеристик приседания детей дошкольного возраста. Регистрация кинематических характеристик проводилась при помощи оптической системы трехмерного видеоанализа компании Biosoft. Анализ результатов исследования проведен путем сравнения полученных данных с результатами аналогичных исследований кандидатов и мастеров спорта по пауэрлифтингу. Установлены пространственно-временные параметры угловых перемещений в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах детей 5 и 6 лет. Доказано, что к шести годам происходит формирование двигательного действия на базовом уровне, для которого характерно становление временной структуры угловых перемещений, при которой время сгибания в суставе соразмерно времени разгибания; формирование пространственно-временного порядка угловых перемещений коленного сустава, при котором временной порядок угловых перемещений при разгибании в суставе является обратным временным порядком угловых перемещений при его разгибании; формирование механизма коррекции угловых перемещений при выполнении серий приседаний.
Кроме того, формирование угловых перемещений в кинематической структуре приседания в ходе онтогенеза происходит гетеротропно, что
подтверждается разновременностью формирования временной и пространственной характеристик угловых перемещений, разновременностью формирования временного порядка угловых перемещений в фазах сгибания и разгибания.
Проведенное исследование позволяет заключить, что порядок угловых перемещений при выполнении приседания, характерный для кандидатов и мастеров спорта по пауэрлифтингу, при котором временная зависимость угловых перемещений в процессе сгибания является обратной временной зависимостью угловых перемещений в процессе разгибания, формируется уже в дошкольном возрасте на основе принципа гетеротропности.
Ключевые слова: биомеханика; кинематические характеристики; формирование естественных локомо-ций.
Введение. Изучение кинематических характеристик приседания со штангой у кандидатов и мастеров спорта по пауэрлифтингу в проведенном нами ранее исследовании позволило классифицировать кинематические характеристики на базовые - стабильные к изменению отягощений и модифицирующиеся - изменяющиеся при увеличении отягощения [1, с. 74; 2, с. 51; 3, с. 228]. Определение параметров модификации позволило установить границы изменчивости кинематической структуры двигательного действия при со-
хранении его базовой основы, при поиске новых путей решения двигательной задачи. Однако формирование базовых и модифицированных кинематических характеристик приседания происходит задолго до начала занятий спортом в период становления двигательной функции в онтогенезе. В этой связи изучение формирования параметров базовых и модифицированных кинематических характеристик в детском возрасте позволит установить порядок формирования кинематической структуры данного двигательного действия.
Цель исследования: установить пространственно-временной порядок угловых перемещений при выполнении приседания у детей старшего дошкольного возраста.
Методика исследования. Проведено исследование кинематических характеристик приседания у детей 5 и 6 лет. Регистрация кинематических характеристик проводилась при помощи оптической системы трехмерного видеоанализа компании Biosoft (Институт медико-биологических проблем Российской академии наук, разработчик Воронов). Аппаратная часть комплекса «Видеоанализ движений» состоит из двух видеокамер, двух ламп подсветки, тест-объекта, с вето воз вращающих маркеров, компьютера, платы видеозахвата, записывающей видеоряд на жесткий диск компьютера.
Программная часть комплекса выполняла следующие операции:
- производила съемку движений с частотой 50 кадров в секунду;
- автоматически обрабатывала координаты маркеров на теле человека;
- представляла в графической форме всю фиксируемую биомеханическую информацию.
Программное обеспечение комплекса «Видеоанализ движений» дает возможность фиксировать изменение суставных углов, угловых скоростей, угловых ускорений. Для регистрации кинематических характеристик движения на испытуемого с латеральной стороны тела в области проекции центра плечевого, тазобедренного, коленного, голеностопного, плюсне-фалангового суставов, а также на височной области головы устанавливались световозвращающие (отражающие направленный свет) маркеры диаметром 2,5 см. Испытуемый выполнял приседания, которые записывались на две видеокамеры, располагавшиеся на расстоянии около 6 метров от места съемки и под углом 60 градусов к основному направлению движения испытуемого. За видеокамерами расположены лампы подсветки, освещающие световозвращающие маркеры на теле испытуемого, превращая их в яркие точки, что позволяет четко фиксировать их на видеозаписи. Сделанные видеозаписи обрабатывались при помощи Программного комплекса «Video Motion_ 3D». Всем испытуемым предлагалось выполнить четыре приседания подряд в свободном темпе. В эксперименте принимало участие по 50 детей 5 и 6 лет. В этом возрасте, с позиции Hay L. (1979), доминирует система программирования движений и низкая значимость сенсорных коррекций [4, с. 189]. Поэтому изучение становления
естественных локомоций в период доминирования программирования движений позволит определить пространственно-временной порядок формирования двигательной функции дошкольников. Полученные данные сравнивались с результатами, установленными у спортсменов, занимающихся пауэрлифтингом.
Результаты исследования и их обсуждение. В результате изучения полученных видеозаписей были установлены временные характеристики движения: длительность выполнения двигательного действия, время выполнения приседа и время выполнения вставания, ритм движения как отношение времени приседания ко времени вставания (таблица 1).
Таблица 1
временные параметры приседания детей 5 лет и спортсменов, занимающихся пауэрлифтингом
временные параметры приседания Дети 5 лет Спортсмены, занимающиеся пауэрлифтингом
Время выполнения двигательного действия (с) 1,33±0,21 2,58±0,34
Время приседания (с) 0,68±0,07 1,3±0,16
Время вставания (с) 0,64±0,18 1,28±0,18
Ритм (с) 1,06 1,01
Так, время выполнения двигательного действия составляет 1,33±0,25 с, время приседа - 0,68±0,07 с и время вставания - 0,64±0,18 с. Полученные данные достоверно ниже, чем аналогичные показатели спортсменов, занимающихся пауэрлифтингом [3, с. 74], что объясняется антропометрическими различиями испытуемых. Несмотря на расхождение временных параметров, показатели ритма как отношения времени приседа ко времени вставания у детей пяти лет и спортсменов, занимающихся пауэрлифтингом, оказались одинаковыми. Соотношение времени приседа ко времени вставания оказывается сформированным уже в пятилетнем возрасте.
Изучение угловых перемещений, определяемых по разнице углов в исходном положении и положении низкого седа, позволяет установить, что наибольшие угловые перемещения у детей 5 лет установлены в коленном суставе и составляют 117±23°, в голеностопном - 39,4±8,5°, а в тазобедренном - 12,4±6,5° (таблица 2).
При сравнении полученных параметров угловых перемещений у детей пяти лет с аналогичными параметрами спортсменов, занимающихся пауэрлифтин-гом, установлено, что у детей угловые перемещения в голеностопном и тазобедренном суставах достоверно ниже, чем у спортсменов. Необходимо отметить, что дети и спортсмены самостоятельно выбирали способ выполнения упражнения на основе индивидуальных предпочтений реализации двигательной задачи. При этом границы индивидуальных предпочтений угловых перемещений в голеностопном и тазобедренном су-
ставах у спортсменов оказались достоверно выше, чем у детей. Достоверных различий в величине угловых перемещений в коленном суставе не обнаружено.
Таблица 2
Параметры угловых перемещений в коленном, голеностопном и тазобедренном суставах в ходе выполнения приседания
Изучаемые суставы Дети 5 лет Спортсмены, занимающиеся пауэрлифтингом Достоверность различий
Угловое перемещение в коленном суставе (град.) 117±23° 123±9,2° Р>0,05
Угловое перемещение в голеностопном суставе (град.) 39,4±8,5° 57±7,2° Р<0,05
Угловое перемещение в тазобедренном суставе (сгибание-разгибание) (град.) 12,4±6,5° 26±5,7° Р<0,05
С целью определения особенностей угловых перемещений изучены их графические изображения. Проведенное исследование позволяет разделить участников на две группы, характеризующие порядок угловых перемещений голеностопного, коленного и тазобедренного суставов в кинематической структуре двигательного действия (таблица 3).
В первую группу попали испытуемые, у которых графические траектории изменения углов в изучаемых суставах представляют геометрическую параболу, правая ветвь которой характеризует временной порядок сгибания суставов, а левая - временной порядок разгибания суставов (рис. 1). В соответствии с принципами построения параболы временная последовательность разгибания в суставе является обратной последовательностью сгибания в суставе.
Рисунок 1. Изменение угла в коленном суставе, характерное для первой группы испытуемых
Данная зависимость характерна всем спортсменам, занимающимся пауэрлифтингом как при приседании без отягощения, так и при преодолении отягощений до 60% от максимального. Кроме того, в ходе исследования приседания у спортсменов было установлено, что проявление обратной временной последовательности сгибания по отношению к разгибанию в ходе углового перемещения в суставе является критерием качества выполнения двигательного действия, графический рисунок изменения углов в суставах визуально представляет собой симметричную параболу. Данный критерий и был положен в основу отнесения испытуемого к первой группе. Для подтверждения вышеизложенной позиции, как и при исследовании спортсменов, было проведено моделирование графика углового перемещения в коленном суставе, где правая ветвь параболы, характеризующая процесс разгибания суставов, была построена путем воссоздания обратного построения левой ветви параболы, характеризующей процесс сгибания суставов. После чего было проведено сравнение моделированного графического рисунка углового перемещения с реальным. Установлено, что, как и при исследовании спортсменов, моделированный графический рисунок совпадает с реальным (рис. 2).
Таблица 3
Распределение участников эксперимента 5 и 6 лет на группы по сформированности порядка угловых перемещений в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах
Группы Суставы возраст, лет Первая группа (характеризует сформированность порядка угловых перемещений) вторая группа (характеризует несформированность порядка угловых перемещений)
Первый тип второй тип
Тазобедренный сустав 5 лет 0 % 100%
6 лет 2% 98%
Коленный сустав 5 лет 67% 23,6 9,8
6 лет 86% 9,4 4,2
Голеностопный сустав 5 лет 0% 100%
6 лет 3 97%
о ......................................................
1 3 5 7 9 11 1315 17 19 5153555759 31 33 3537 39 41 434547 495153
Реальное угловое перемещение Моделированное угловое перемещение.
Рисунок 2. Реальное и моделированное угловое перемещение в коленном суставе в ходе выполнения приседания детьми 5 лет
Проявление данной зависимости угловых перемещений позволяет говорить о сформированности углового перемещения в структуре двигательного действия у детей первой группы. Помимо этого, подтверждение вывода о том, что временная последовательность изменения угла в суставах при сгибании является базовой характеристикой техники приседания со штангой, сделанное при исследовании спортсменов, позволяет заключить, что базовые характеристики приседания формируются у большей части детей уже в пятилетнем возрасте. Однако данный вывод относится только к кинематическим характеристикам угловых перемещений коленного сустава. Кинематические характеристики, определяющие качество углового перемещения голеностопного и тазобедренного суставов, формируются в более позднем возрасте. Так, число детей, попадающих в первую группу по оценке качества угловых перемещений в коленном суставе (где график углового перемещения представляет геометрическую параболу), в пятилетнем возрасте составляет 67% испытуемых, а в шестилетнем возрасте - 86%. При этом количество детей, попадающих в первую группу по качеству сгибания/разгибания в голеностопном и тазобедренном суставах, в пятилетнем возрасте отсутствует вовсе, а в шестилетнем возрасте составляет 3% и 2% от общего количества обследованных соответственно (таблица 3).
Во вторую группу попали испытуемые пяти и шести лет, у которых обнаружено отсутствие порядка угловых перемещений, что проявляется в нарушении обратного порядка угловых перемещений при разгибании суставов по отношению к сгибанию. В работе коленного сустава оно может проявляться по двум типам. Первый тип характеризуется нарушением симметрии графических траекторий за счет преломления или растягивания правой ветви параболы, характеризующей изменение временного порядка угловых перемещений при разгибании суставов (рис. 3). Подобное проявляется у спортсменов, занимающихся пауэрлифтингом, в ходе преодоления отягощений более 70% от максимального.
Рисунок 3. Проявление нарушения временного порядка угловых перемещений при разгибании коленного сустава
Второй тип характеризуется нарушением симметрии за счет преломления или растягивания левой ветви параболы, характеризующей изменение временного порядка угловых перемещений при сгибании суставов (рис. 4). Данная особенность проявляется только в детском возрасте, подобных фактов при тестировании спортсменов обнаружено не было. Достоверных изменений временного порядка угловых перемещений при сгибании в суставах не происходит даже в ходе применения околопредельных отягощений.
Рисунок 4. Проявление нарушения временного порядка угловых перемещений при сгибании коленного сустава
Проявление первого и второго типа угловых перемещений проявляется у всех испытуемых второй группы на первом приседании, у 72% - на втором приседе и у 25% испытуемых - на третьем и четвертом приседании. Данная ситуация позволяет сделать вывод, с одной стороны, об отсутствии стабильности временного порядка угловых перемещений в коленном суставе, с другой стороны, позволяет говорить о проявлении коррекции временного порядка угловых перемещений. Нарушение временного порядка угловых перемещений характеризует проявление двигательных ошибок, которые у спортсменов встречаются только в процессе разгибания суставов в условиях применения отягощений более 60% от максимального. У детей по-
добные нарушения проявляются как при разгибании, так и при сгибании суставов. Причем нарушение порядка угловых перемещений при сгибании коленного сустава в 87% случаев не ведет к нарушению порядка угловых перемещений при его разгибании. Количество детей второй группы с первым типом нарушения порядка угловых перемещений в пятилетнем возрасте составляет 23,6%, а со вторым типом - 9,4%. Данное количество к шестилетнему возрасту снижается до 9,8% и 4,2% соответственно. Таким образом, формирование углового перемещения в коленном суставе в кинематической структуре приседания в шестилетнем возрасте является сформированным.
Что касается количества детей, отнесенных ко второй группе на основе оценки качества угловых перемещений голеностопного и тазобедренного суставов, то оно в период с 5 до 6 лет не меняется. Установить обратный временной порядок угловых перемещений в голеностопном и тазобедренном суставах детей не удается. Обратная временная последовательность угловых перемещений при разгибании суставов по отношению к сгибанию, установленная у всех спортсменов, не характерна для кинематической структуры приседания детей в данном возрасте. Однако, несмотря на это, проявление коррекции угловых перемещений при выполнении серии приседаний позволяет говорить о том, что формирование угловых перемещений приседания будет сформировано в более поздние периоды онтогенеза (рис. 5).
Рисунок 5. Изменение угловых перемещений в голеностопном суставе в процессе выполнения 3 приседаний детьми 6 лет
Заключение. Изучение угловых перемещений в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах позволяет заключить, что к шести годам происходит формирование двигательного действия на базовом уровне, для которого характерно становление временной структуры угловых перемещений, при котором время сгибания в суставе соразмерно времени разгибания; формирование пространственно-временного порядка угловых перемещений коленного сустава, при котором временной порядок угловых перемещений при разгибании в суставе является обратным временным порядком угловых перемещений при его разгибании; формирование механизма коррекции угловых перемещений при выполнении серии приседаний.
Кроме того, формирование угловых перемещений в кинематической структуре приседания в онтогенезе происходит гетеротропно, что подтверждается разновременностью формирования временной и пространственной характеристики угловых перемещений, разновременностью формирования временного порядка угловых перемещений в фазах сгибания и разгибания.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Чермит, К. Д. Изменение кинематических характеристик при выполнении приседаний со штангой в пау-эрлифтинге / К. Д. Чермит, А. Г. Заболотний // Теория и практика физической культуры. - Вып. 8. - 2013. -С. 73-77.
2. Чермит, К. Д. Классификация (изменение) кинематических характеристик при выполнении приседаний со штангой в пауэрлифтинге / К. Д. Чермит, А. Г. Заболотний. - Статья ВАК // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия «Педагогика и психология». - Майкоп: изд-во АГУ. - Вып. 4. - 2013.-С. 37-51.
3. Чермит, К. Д. Критериальное значение временного порядка изменения углов в суставах в оценке качества выполнения приседания со штангой в пауэрлифтинге / К. Д. Чермит, А. Г. Заболотний, А. В. Шаханова. // Проблемы физкультурного образования: содержание, направленность, методика, организация: матер. третьего междунар. науч. конгресса (23-27.10.2013 г.); БФУ им. И. Канта. - Калининград, 2013. - С. 227-229.
4. Hay, L. Spatial-temporal analysis of movements in children: motor program versus tudback in the development of reaching / L. Hay // J. Mot. Behav, 1979. - V. 11, P. 189-193.
FORMATION OF SPATIO-TEMPORAL ORDER OF ANGULAR MOVEMENTS WHEN DOING SQUATS BY CHILDREN OF EARLY PRESCHOOL AGE
Chermit K. Doctor of Pedagogical and Biological Sciences, Professor, Vice-Rector for Academic Affairs,
and Education Quality, the First Vice-Rector, Head of Pedagogics Department,
Zabolotny A. Associate Professor, Candidate of Pedagogical Sciences, Head of Physical Education
Department,
Bguashev A. Professor, Candidate of Pedagogical Sciences, Director of Physical Education and Judo Institute, Adygei State University.
Contact information for correspondence: chermit@adygnet.ru, zabolotniy-tol1@yandex.ru
The article presents the results of the research of kinematic characteristics of squatting by children of late preschool age by use of the optical system of three-dimensional video analysis of movements. Analysis of the research results was carried out by the way of comparison of obtained data with the results of the similar researches of Candidates of Master of Sports and Masters of Sport in powerlifting. It is proved that children form motor actions at the basic level by the age of six. This level is characterized by the formation of temporal structure of angular movements at which time of bending in a joint is proportional to time of unbending; formation of spatio-temporal order of angular movements of a knee joint at which the temporal order of angular movements of joint bending is the reverse temporal order of angular movements by its unbending; formation of the mechanism of angular movements correction when performing series of squats. Besides, angular movements formation in kinematic structure of squats during ontogenesis is heterotropic. It is proved by different time of formation of spatio-temporal characteristics of angular movements and different time of formation of temporal order of angular movements in phases of bending and unbending. The conducted research allows to conclude that the order of angular movements when performing squats which is typical for Candidates and Masters of Sport in powerlifting is formed already at late preschool age children on the basis of the principle of heterotropia.
Keywords: biomechanics; kinematic characteristics; formation of natural locomotion.
References:
1. Chermit K. D., Zabolotnii A. G. Change kinematic characteristics when performing squat powerlifting. Teoriia i praktika fizicheskoi kul'tury [Theory and Practice of Physical Culture]. 2013, vol. 8, pp. 73-77 (in Russian).
2. Chermit K. D., Zabolotnii A. G. Classification (change) kinematic characteristics when performing squat power-lifting. VestnikAdygeiskogo gosudarstvennogo universite-ta. Seriia «Pedagogika ipsikhologiia» [Herald of Adygeya State University. A series of "Pedagogy and Psychology"], Maikop: ASU publishing house, 2013, vol. 4, pp. 37-51 (in Russian).
3. Chermit K. D., Zabolotnii A. G., Shakhanova A. V. Criteria! value of the time of order change the angles of the joints in the evaluation of quality of performance squat powerlifting. Problemy fizkul'turnogo obrazovaniia: soder-zhanie, napravlennost', metodika, organizatsiia: mater. tret'ego mezhdunar. nauch. kongressa 23-27.10.2013 g.[ Problems of sports education: content, focus, methodology, organization: mater. Third Intern. scientific. Congress 23-27.10.2013 g .], Kaliningrad, BFU them. Kant, 2013, pp. 227-229 (in Russian).
4. Hay L. Spatial-temporal analysis of movements in children: motor program versus tudback in the development of reaching. J. Mot. Behav, 1979, vol. 11, pp. 189193.
