CC BY
11
Вестник Томского государственного университета. 2023. № 488. С. 48-59 Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta - Tomsk State University Journal. 2023. 488. рр. 48-59
Научная статья
УДК 796.012+796.015
аог 10.17223/15617793/488/5
Педагогический учет различий в технике штрафного броска баскетболиста
до и после физической нагрузки
Валерий Иннокентьевич Загревский12, Олег Иннокентьевич Загревский3, Дмитрий Алексеевич Лавшук4
14 Могилевский государственный университет имени А.А. Кулешова, Могилев, Беларусь 2'3Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия
1 2 [email protected] 3 О. Zagrevsky@yandex. ги 4 [email protected]
Аннотация. Обоснованы критерии различия в технике штрафного броска в баскетболе до и после физической нагрузки. Показано, что управляющие движения в суставах спортсмена характеризуются сходимостью параметров управления в одной временной точке как до, так и после физической нагрузки, что свидетельствует о стремлении спортсмена к достижению стандартных для него биомеханических показателей броска независимо от физического состояния. Выявленные особенности построения техники штрафного броска в баскетболе положены в основу план-схемы освоения-закрепления-совершенствования техники штрафного броска в баскетболе.
Ключевые слова: штрафной бросок баскетболиста, двигательные действия, управляющие движения, физическая нагрузка, этапы обучения
Для цитирования: Загревский В.И., Загревский О.И., Лавшук Д.А. Педагогический учет различий в технике штрафного броска баскетболиста до и после физической нагрузки // Вестник Томского государственного университета. 2023. № 488. С. 48-59. аог 10.17223/15617793/488/5
Original article
doi: 10.17223/15617793/488/5
Pedagogical consideration of differences in the technique of a free throw of a basketball player before and after physical activity
Valery I. Zagrevskiy1'3, Oleg I. Zagrevskiy3, Dmitry A. Lavshuk4
14Mogilev State A. Kuleshov University, Mogilev, Belarus 2'3 National Research Tomsk State University, Tomsk, Russian Federation 1 2 [email protected] 3 O. Zagrevsky@yandex. ru 4 [email protected]
Abstract. The issue of effectively solving the problem of an accurate free throw in basketball is a complex task and is associated with the interaction of numerous factors: a large variability of the ball's flight trajectory; a different level of muscle efforts by an athlete before/after physical activity, which leads to a mismatch in the implementation of the program of joint movements at the kinematic and dynamic levels. The study aims to identify kinematic differences in the free-throw technique of a basketball player performed before/after physical activity and, on their basis, to form a plan-scheme for mastering-fixing-improving the free-throw technique. To effectively reach the aim of the study, a set of research methods from the field of related scientific disciplines was used: computer modeling of the flight trajectory of a ball, video filming of a free throw, kinematic analysis of the technique of the exercise, pedagogical structuring of exercises. Computer modeling of the flight trajectory of a ball was used to determine the functional relationship: the angle and the speed of the ball, and the distance to the target of the throw (radius vector). Based on the given parameters of the throw, the ball's flight trajectory was calculated and its computer visualization was performed. The kinematic analysis of the technique of the exercise was carried out on the basis of video filming of the basketball player's free throw. The kinematic indicators of the movement of a basketball player were analyzed when performing a free throw before and after physical activity. According to the materials of the kinematic analysis of the basketball player's free throw, pedagogically justified structural parts of the exercise were determined: its stages and phases. Based on the materials of the study, a plan-scheme of mastering-fixing-improving the free throw in basketball is proposed. The authors substantiate the criteria for differences in the free throw technique in basketball before and after physical activity. The authors come to the following conclusions. (1) Regardless of the amount of physical load
© Загревский В.И., Загревский О.И., Лавшук Д. А., 2023
in the completion phase of the implementation stage, the free throw's standard biomechanical indicators, required to solve the problem of precision movement, are achieved. (2) Mismatches in the parameters of the biomechanical characteristics of a free throw are noted in the accumulation phase: after physical exercise, the biomechanical parameters of movement are characterized by a significantly greater approximation to the required values of the target accuracy of a free throw than in the case of complete physical recovery. Therefore, movement correction in the implementation phase is much more active against the background of full recovery. (3) Improving the motor structure of a free throw in basketball involves the formation of elements of dynamic posture and motor synergies for individual kinematic chains.
Keywords: free throw, motor actions, control movements, physical activity, learning stages
For citation: Zagrevskiy, V.I., Zagrevskiy, O.I. & Lavshuk, D.A. (2023) Pedagogical consideration of differences in the technique of a free throw of a basketball player before and after physical activity. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta - Tomsk State University Journal. 488. рр. 48-59. (In Russian). doi: 10.17223/15617793/488/5
Введение
В современном естествознании эффективность научного поиска во многом определяется успешностью решения задач на стыке междисциплинарных областей исследования, а также использованием современных методов исследования [1-3]. Исследование осуществлено в зоне научных интересов биомеханики, педагогики, теории и методики спортивной тренировки в области спортивной подготовки баскетболиста. Маркерной точкой совпадения вектора научных интересов и объединения методов исследования в данном случае является проблема формирования точностных движений спортсменов, в частности механизмы формирования техники штрафного броска баскетболиста до/после физической нагрузки.
Эффективное решение задачи точного штрафного броска в баскетболе - комплексная проблема, связанная с проявлением многочисленных факторов: с большой вариативностью траектории полета мяча, зависящей от начальной скорости и угла вылета баскетбольного мяча; различным уровнем проявления спортсменом мышечных усилий до/после физической нагрузки, что приводит к рассогласованию в выполнении заданной программы суставных движений на кинематическом и динамическом уровнях; дифференцированным совершенствованием двигательной структуры броска баскетбольного мяча с различных дистанций и сохранением типичной программы двигательных действий баскетболиста в штрафном броске. Противоречием здесь является несоответствие между параметрами кинематических показателей штрафного броска, достигнутыми в фазе аккумуляции с требуемыми параметрами полета мяча в конечный момент времени фазы реализации.
Разрешение противоречия между фактическими многодиапазонными параметрами кинематических характеристик подготовительных действий баскетболиста в штрафном броске до/после физической нагрузки и необходимостью достижения их стационарных значений в момент вылета мяча, типичных для сформированного двигательного навыка, диктует цель исследования - выявить кинематические различия в технике штрафного броска баскетболиста, выполняемого до/после физической нагрузки, и на их основе сформировать план-схему освоения-закрепления-совершенствования техники штрафного броска.
Для эффективной реализации цели исследования был применен комплекс методов исследования из области смежных научных дисциплин: компьютерное моделирование траектории полета баскетбольного мяча, видеосъемка штрафного броска баскетболиста, кинематический анализ техники исследуемого упражнения, педагогическое структурирование упражнений.
Компьютерное моделирование траектории полета баскетбольного мяча применялось для определения функциональной связи: угол, скорость вылета баскетбольного мяча и расстояние до цели броска (радиус-вектор). На основе заданных параметров броска выполнялся расчет траектории полета мяча и его компьютерная визуализация.
Кинематический анализ техники исследуемого упражнения выполнялся по материалам видеосъемки штрафного броска баскетболиста. Анализировались кинематические показатели движения баскетболиста при выполнении штрафного броска до и после физической нагрузки.
По материалам кинематического анализа штрафного броска баскетболиста определялись педагогически обоснованные структурные части упражнения: его стадии и фазы.
По материалам выполненного исследования предложена план-схема освоения-закрепления-совершенствования штрафного броска в баскетболе.
Результаты исследования
Физические ограничения на траекторию полета мяча. Условия соревновательной деятельности баскетболистов в зоне игровой площадки ограничивают не только параметры передвижений баскетболистов, но и траекторию полета мяча, которая будет определяться пространственными размерами спортивной площадки. Размеры игровой площадки в баскетболе по правилам международной федерации баскетбола [4] составляют (рис. 1): длина - 28 м, ширина 15 м, диаметр центрального круга - 3,60 м, 3-очковая зона (расстояние от корзины) - 6,75 м, высота кольца 3,05 м, расстояние от корзины до линии штрафного броска - 4,6 м.
Следовательно, установленные правилами соревнований параметры игровой баскетбольной площадки определяют ограничения, накладываемые на горизонтальное перемещение мяча в плоскости пола. Однако траектория полета мяча определяется не только его
горизонтальным перемещением, но и вертикальным. движения, регламентируемые высотой расположения Здесь также существуют ограничения на кинематику баскетбольного кольца.
Рис. 1. Пространственные элементы баскетбольной корзины и баскетбольного щита (А), элементы попадания баскетбольного мяча в корзину (Б)
Б
Баскетбольная корзина находится на высоте 3,05 м от пола. Дополнительно учитываем, что расстояние от корзины до линии штрафного броска 4,6 м. Стандартный размер баскетбольного кольца по диаметру (D) составляет 45 см (рис. 1, Б), а высота верхней кромки - 305 см над уровнем площадки (рис. 1, А).
Таким образом, при построении математической модели полета мяча в штрафном броске баскетболиста регламентируемыми ограничениями перемещения мяча будут: параметры баскетбольной площадки, расстояние от штрафной линии до баскетбольного щита, расстояние от точки «Start» (кисть спортсмена) до центра баскетбольного кольца по вертикали и по горизонтали.
Математическая модель траектории баскетбольного мяча. Учитывая параметры зон игровой площадки, запишем в математической форме обозначения для параметров штрафного броска в баскетболе, которые будут использоваться нами в формульных выражениях моделирования траектории полета мяча.
Расположим начало декартовой системы координат в центре баскетбольного мяча в момент времени «Start» - момент потери контакта кистей рук спортсмена с баскетбольным мячом (рис. 2). Момент времени «Finish» - момент прохождения центра масс мяча через кольцо корзины.
Введем обозначения для рис. 2:
- g - ускорение свободного падения;
- X - расстояние по горизонтали от точки выброса мяча (кисть спортсмена) до центра баскетбольного кольца;
- Y - расстояние по вертикали от высоты расположения верхнего края баскетбольного кольца до точки выброса мяча (кисть спортсмена);
- t0 - начальный момент времени вылета мяча -момент времени «Start»;
- t1 - конечный момент времени прилета мяча -момент времени «Finish»;
- T - длительность полета мяча;
- а0 - угол вылета мяча, определяемый по соотношению горизонтальной и вертикальной составля-
ющих линейной скорости центра масс мяча в момент времени «Start»;
- а1 - угол прилета мяча, определяемый по соотношению горизонтальной и вертикальной составляющих линейной скорости центра масс мяча в момент времени «Start»;
- V0 - начальная скорость вылета мяча в момент времени «Start»;
- Vx0 - горизонтальная составляющая начальной скорости вылета мяча в момент времени «Start»;
- Vy0 - вертикальная составляющая начальной скорости вылета мяча в момент времени «Start»;
- V1 - скорость подлета мяча в баскетбольную корзину в момент времени «Finish»;
- Vx1 - горизонтальная составляющая скорости мяча в баскетбольную корзину в момент времени «Finish»;
- Vy1 - вертикальная составляющая мяча в баскетбольную корзину в момент времени «Finish»;
- ф - сектор угла попадания в баскетбольное кольцо.
Сделаем пояснения по некоторым обозначениям и
формульным выражениям в математической модели полета мяча.
На рис. 2 в колонке «Координаты» показаны численные значения координат полета мяча по осям Ох (Х) и Оу (Y) декартовой системы координат. Шаг изменения координат по времени (колонка «Время») составляет 0,1 с.
Происходящие эволюции траектории мяча по координатам X и Y с течением времени (t), в зависимости от задаваемого для начального момента времени (t0) угла вылета мяча (а0) и начальной скорости (V0), отражаются в правой части динамического рисунка (рис. 2). Задавая для мяча различные начальные условия движения, получаем трансформируемую траекторию и прогнозируемые характеристики полета мяча.
Здесь следует учесть, что ао будет иметь положительную величину, так как угол отсчитывается против часовой стрелки (принимается за положительное направление). Численное значение угла попадания
мяча в баскетбольное кольцо (а1), будет принимать отрицательное значение (рис. 2), так как отсчитывает-
ся от оси Ох по часовой стрелке (отрицательное направление движения).
Рис. 2. Окно программы «Штрафной бросок» и обозначения в математической модели полета баскетбольного мяча
Большое значение имеет сопоставление показателя угла прилета мяча в баскетбольное кольцо (ai) и величины сектора угла попадания. Если абсолютное значение (по модулю) сектора угла попадания меньше вычисленного абсолютного значение угла прилета мяча, то в строке «рекомендации по углу броска» компьютер распечатает «все в норме - попадание». Если попадания не будет, то будут даны соответствующие рекомендации по изменению угла броска: в строке 12 появится запись «увеличьте значение ячейки D6».
Исходные данные для расчетов выделены на рис. 2 компьютерной программы голубым цветом. К этим показателям относятся четыре характеристики начальных условий движения.
Входные характеристики и параметры модельных бросков мяча.
Ускорение свободного падения (g), используемое в расчетах траектории движения мяча, вводится как постоянная величина, принимаемая за константу (const) и равна 9,806 м/с2.
Расстояние по горизонтали (X) - переменная величина, которую можно изменять в зависимости от расстояния до баскетбольного кольца - бросок с различных дистанций.
Расстояние по вертикали (У) - разница между высотой расположения верхней кромки баскетбольного кольца и высотой центра масс мяча в момент времени «Start». Если принять, что высота кольца равна 3,05 м, а высота расположения центра масс мяча составляет 2,05 м (рост спортсмена плюс длина рук, плюс половина диаметра мяча), то вводим в нужную ячейку электронной таблицы значение, равное i м, как разницу между 3,05 и 2,05.
Угол вылета (а0) мяча задается в градусах в соответствии с решаемой задачей моделирования. Изменяя угол вылета, изменяем и траекторию движения.
Выходные характеристики и параметры модельных бросков мяча (рис. 2): начальная скорость (V0)
мяча, время полета (/), угол прилета мяча (а1), сектор угла попадания (ф).
Угол прилета мяча в баскетбольное кольцо (а1) вычислялся по формуле
а1 = агС^^а0 - /v02cos2а0)■ 180/ж. (1) Здесь а: - угол между вектором скорости и плоскостью баскетбольного кольца, вычисляемый по формуле (1) в градусах; п - число «п».
Сектор угла попадания (ф) - постоянная величина, определяемая соотношением диаметров баскетбольного мяча и баскетбольного кольца. Если угол прилета мяча больше угла сектора попадания (по абсолютной величине), то мяч проходит в зазор между ближней и дальней кромками обода кольца по траектории своего полета. Компьютер сигнализирует о возможной ошибке угла задания вылета мяча при выполнении броска.
Координаты полета мяча. Таблица координат (рис. 2) располагается справа от таблицы входных и выходных данных. Вычисленные значения координат мяча в соответствии с текущим временем (шаг изменения времени равен 0,1 с) автоматически вносятся в таблицу (рис. 2) и по этим данным строится рисунок траекторного перемещения мяча в процессе полета.
Моделирование условий успешного выполнения штрафного броска. Постановка двигательной задачи о попадании баскетбольного мяча в корзину при выполнении штрафного броска в математической форме сводится к достижению объектом движения координат цели по оси Ох (Ь) и оси Оу (И) декартовой системы координат (ДСК). Запишем окончательное решение в виде
»0 =
gL
L sin2a0 - 2h cos а0
(2)
Из уравнения (2) следует, что для того чтобы попасть в целевую точку, необходимо задать три параметра: Ь, И, а0. Искомым параметром в этом случае
является начальная скорость вылета. То есть заданные координаты целевой точки (L, h) при заданном угле вылета мяча (ао) будут достигнуты при строго определенной скорости вылета мяча (S0), которая рассчитывается по формульной зависимости уравнения (2).
В серии вычислительных экспериментов изменениям по входным данным подвергался угол вылета,
координаты целевой точки оставались без изменения (Ь = 6, И = 1). На выходе по уравнениям (2) получали требуемую начальную скорость (). Анализ результатов моделирования показывает, что с увеличением угла вылета мяча увеличивается длительность полета), начальная скорость вылета и угол прилета мяча в баскетбольное кольцо (рис. 3).
Рис. 3. Вариации траектории полета мяча в зависимости от угла и скорости вылета мяча
Из результатов вычислительного эксперимента следует, что вариации траектории полета являются функцией двух параметров начального кинематического состояния баскетбольного мяча:
1) угол вылета мяча;
2) скорость вылета мяча.
Рассмотренная зависимость относится к броскам с фиксированными координатами броска и прилета мяча (штрафной бросок). Для бросков в баскетбольную корзину с произвольного расстояния регулирующее значение приобретают также пространственные координаты:
1) расстояние по горизонтали от мяча в момент времени «Start» до цели движения (баскетбольное кольцо);
2) расстояние по вертикали от мяча в момент времени «Start» до цели движения (баскетбольное кольцо).
Таким образом, исследования кинематических параметров траектории полета мяча свидетельствуют о том, что для того чтобы попасть мячом в баскетбольное кольцо, необходимо очень точное согласование угла и скорости вылета баскетбольного мяча и учет пространственного расстояния до цели движения.
Биомеханическое обоснование различий в технике штрафного броска баскетболиста до и после
физической нагрузки основывалось на сравнительном анализе кинематических характеристик исследуемого двигательного действия. Нормировочным маркером физической нагрузки служила частота сердечных сокращений (ЧСС): в фазе восстановления 6080 уд./мин, в фазе пиковой физической нагрузки 120130 уд./мин.
На рисунках 4 и 5 приведены видеограммы броска мяча баскетболисткой до (рис. 4) и после (рис. 5) физической нагрузки.
Визуальный анализ видеограмм упражнений (рис. 4, 5) не позволяет дать точную количественную оценку различиям в технике выполнения штрафного броска баскетболиста до и после физической нагрузки. С этой целью необходимо применить биомеханические методы исследования. Для биомеханического анализа техники штрафного броска в баскетболе мы использовали следующие биомеханические характеристики движений:
1. Пространственные характеристики применялись для оценки линейного перемещения координат суставов, угловой ориентации звеньев тела баскетболиста и величины изменения суставного угла.
2. Временные характеристики позволили оценить временные показатели фазовой структуры штрафного броска баскетболиста, продолжительность нахождения баскетбольного мяча в полете.
Рис. 4. Видеограмма штрафного броска до физической нагрузки баскетболиста
Рис. 5. Видеограмма штрафного броска после физической нагрузки баскетболиста
3. Пространственно-временные характеристики использовались для оценки кинематической активности сегментов тела спортсмена по их угловой скорости и для описания линейной скорости полета баскетбольного мяча.
Сопоставление параметров кинематических характеристик баскетболиста в штрафном броске до и после физической нагрузки является эффективным инструментом выявления влияния величины физической нагрузки на изменение техники штрафного броска. В работах [5, 6] отмечается большая значимость управляющих движений в суставах баскетболиста для приобретения заданной скорости и угла вылета баскетбольного мяча в штрафном броске. Именно поэтому и начнем биомеханический анализ двигательных действий баскетболиста в штрафном броске с характеристики углового перемещения сегментов тела баскетболиста.
Пусть максимум (max) и минимум (min) обобщенных координат сегментов тела спортсмена - экстре-
мальные значения углового положения сегментов тела баскетболиста.
Разница обобщенных координат по максимуму и минимуму характеризует амплитуду сгибательно-разгибательного движения в суставах баскетболиста в штрафном броске (рис. 6).
Сложившийся в результате тренировочных занятий двигательный стереотип управляющих движений в суставах баскетболиста, имеющих наибольшие значения масс-инерционных характеристик сегментов тела (рис. 6; сегменты 3-8, 11, 12), обеспечивает сохранность кинематических форм движений (последовательность включения в работу отдельных звеньев биосистемы) и в условиях физического утомления.
Параметры управляющих движений в суставах до и после физической нагрузки изменяются, но последовательность включения в работу суставных компонентов мышечной системы сохраняет стандартный рисунок.
100
80
60
40
20
ffiijLill
1 2 3 4 5 6 7
9 10 11 12 13 14 15 16
Рис. 6. Амплитуда колебаний (градус) в управляющих движениях баскетболиста в суставах до (^Н) и после ( ) физической нагрузки: 1-2 - стопа; 3-4 - голень, 5-6 - бедро; 7-8 - туловище; 9-10 - плечо; 11-12 - предплечье; 13-14 - кисть; 15-16 - линия
Как уже отмечалось, определенную коррекцию в параметрах вылета мяча осуществляют «мелкие» сегменты опорно-двигательного аппарата тела спортсмена: стопа (рис. 6, 1, 2) и кисть (рис. 6, 13, 14). Здесь следует отметить два обстоятельства. Во-первых, радиус вращения в голеностопном суставе достаточно мал (около 10 см), что не может обеспечить требуемую координату кисти в финишный момент штрафного броска. И, во-вторых, рабочая функция голеностопного сустава должна обеспечивать перемещение тела спортсмена только в вертикальном направлении для обеспечения равновесия и устойчивости спортсмена в опорном положении, что исключает значительную амплитуду перемещения биомеханической системы в горизонтальном направлении.
Основным источником формирования вектора угла вылета мяча являются кисти рук. Именно сгиба-тельно-разгибательные движения в лучезапястных суставах обеспечивают широкий диапазон различий в амплитуде углового перемещения кистей рук баскетболиста, обусловленных выполнением штрафного броска до физической нагрузки (амплитуда 42°) и непосредственно после нее (88°). Различие большое и составляет более 200%. Этому обстоятельству отвечает целенаправленная тренировочная работа по совершенствованию механизма принятия различных рабочих положений кистей рук в момент вылета мяча.
Управляющие движения рук в плечевых суставах выступают в качестве ведущего элемента обеспечения необходимой линейной скорости вылета баскетбольного мяча. Амплитуда изменения угла в плечевых суставах колеблется от 63° (в состоянии полного физического восстановления) до 90° (в состоянии физического утомления), что составляет более 140% возможного изменения от амплитуды сгибательно-разгибательных движений в плечевых суставах до физической нагрузки.
Сгибательно-разгибательные движения в суставах (управляющие движения) обеспечивают необходимую ориентацию звеньев тела спортсмена в пространстве. В биомеханике физических упражнений за величину кинематического управления в суставах принимается разница обобщенных координат. Программное управление (Ц) - межзвенный угол, вычисляемый как разница между обобщенной координатой звена с большим (/ + 1) и меньшим (/) порядковым номером: и, = ф/+1 - ф// = 1, 2, ..., п-1. (3)
Пусть исходный уровень параметров биомеханических характеристик в штрафном броске баскетболиста до физической нагрузки принят за 100%. Разница в параметрах биомеханических характеристик до и после физической нагрузки - рассогласование в технических действиях баскетболиста в штрафном броске в состоянии физического восстановления и утомления.
Степень рассогласования, которая будет критерием влияния физической нагрузки на изменение техники штрафного броска, можно определить численным методом, представив рассчитываемый показатель как разницу между параметрами биомеханического показателя исходного уровня и после нагрузки. В свою очередь, вычисленную разницу можно представить или в виде таблицы чисел, или оформить в виде графика. Следуя этой схеме, рассмотрим программное управление в суставах спортсмена на материале визуального оформления рассогласования в виде графической зависимости (рис. 7).
Соответственно двум блокам двигательной программы штрафного броска в его фазовой структуре мы выделяем две стадии: стадию доставки и стадию реализации.
Стадия доставки - двигательные действия баскетболиста в суставах, обеспечивающие процесс прихода баскетболиста в кинематическое состояние, в котором общий центр масс биосистемы имеет нулевое значение вертикальной составляющей линейной скорости.
В этом положении угловая скорость суставного движения и звеньев тела баскетболиста минимальна (рис. 7, кадр 0), общий центр масс биосистемы не перемещается в вертикальном направлении и спортсмен принимает положение полуприсед - мяч перед собой (рис. 4, 5, кадр 0). Положение полуприсед - граница стадий доставки и реализации (рис. 7, кадр 0).
Стадия реализации: решается задача принятия определенного координатного положения рабочей точки дистального звена биомеханической системы и формирование вектора линейной скорости баскетбольного мяча, достигающего в своем полете целевого результата точного броска. Таким образом задача стадии реализации совпадает с задачей всего точностного движения.
Биомеханический анализ техники штрафного броска баскетболиста на фоне полного восстановления физической работоспособности спортсмена и значительного физического утомления (рис. 7) позволил установить следующие закономерности.
Рис. 7. Программное управление в суставах спортсмена: • - до физической нагрузки в стадии реализации;
- после физической нагрузки в стадии реализации
Независимо от физического состояния баскетболиста, была физическая нагрузка или нет, параметры управляющих движений в суставах баскетболиста сходятся в одной временной точке (рис. 7, кадр 11), что можно трактовать, как необходимость достижения спортсменом стандартных биомеханических показателей вылета мяча.
Необходимость достижения стандарта биомеханических показателей вылета мяча обусловливает типичность траектории программного управления в любом из суставов баскетболиста независимо от его физического состояния.
Механизм компенсации рассогласования в управлении движением в отдельном суставе действует по принципу сообщающихся сосудов: допущенное рассогласование в локальном суставе компенсируется нейтрализующим кинематическим воздействием в смежных суставах. Суммарный результат подобного рода погашений от программной траектории проявляется в целевом достижении кинематических параметров броска в момент времени «Start» (рис. 7, кадр 11).
Развитие различительной чувствительности к биомеханическим характеристикам движений в штрафном броске баскетболиста на разных этапах обучения. Отличительными признаками любой классификационной схемы являются взаимосвязи элементов системы, так как в соответствии с закономерностями их взаимодействия обеспечивается функционирование всей системы. На основе экспериментально выявленных основных закономерностей организации и построения точностных движений спортсмена определена кинематическая структура управляющих движений в суставах баскетболиста при выполнении штрафного броска до и после физической нагрузки. В частности, были выделены следующие закономерности в организации кинематической структуры управляющих движений:
1. Поза спортсмена в исходном и конечном положениях штрафного броска консервативно устойчива (рис. 5-7).
2. Угол вылета баскетбольного мяча варьирует незначительно: 45°-60° (см. рис. 4; рис. 5, кадр 11). Начальная скорость баскетбольного мяча составляет 8,40-8,67 м/с.
Из курса теории спорта [7] известно, что к методам, направленным на совершенствование двигательных навыков и развитие двигательных способностей, относятся:
1) равномерный;
2) переменный;
3) повторный;
4) интервальный;
5) круговой;
6) игровой;
7) соревновательный.
Каждый из методов имеет свои отличительные особенности, и поэтому их использование в структуре тренировочного процесса баскетболиста регламентируется специфическими образовательными задачами направленного формирования двигательных умений и навыков.
Выделим три этапа формирования двигательного навыка штрафного броска баскетболиста: этап освоения, этап закрепления, этап совершенствования.
Упражнения для развития различительной чувствительности [8] к основным биомеханическим характеристикам движений основаны на реализации совместной деятельности проприорецепторов (меха-норецепторов), локализованных в мышцах, фасциях, сухожилиях, суставах, надкостнице и обеспечивающих кинестезию - ощущение положения, движения и силы [9, 10]. Рассмотрим подробнее особенности проявления сенсорной чувствительности и параметры биомеханических характеристик на разных этапах обучения технике штрафного броска в баскетболе.
Этап начального освоения техники штрафного броска в баскетболе с фиксацией поз в промежуточных положениях методом динамической осанки. На этапе освоения техники штрафного броска целесообразно применять равномерный метод для освоения типового промежуточного исходного положения звеньев тела баскетболиста в штрафном броске. Под типовым промежуточным исходным положением здесь понимается положение звеньев тела баскетболиста в момент начала разгибания из положения полуприседа (рис. 8, А), в которое приходит спортсмен из основной стойки по сигналу выполнения штрафного броска.
Отличительная черта техники промежуточного типового положения баскетболиста в штрафном броске - малая вариативность обобщенных координат
Обобщенные координаты (положение «Start»)
Голень (55° ^ 60°) Бедро (125° ^ 130°) Туловище (82° ^ 86°) Плечо (-58° ^ -63°) Предплечье (33° ^ 46°) Кисть (95° ^ 110°)
звеньев тела спортсмена. Основная двигательная задача фазы перехода из основной стойки в полуприсед - сохранение динамического равновесия баскетболиста. Именно в силу необходимости сохранения динамического равновесия расположение звеньев тела спортсмена в полуприседе имеет числовые значения обобщенных координат в том диапазоне их изменения, которые приведены на рис. 8, А.
Поскольку упражнение должно быть динамически устойчивым, для его освоения можно использовать метод «динамической осанки». Упражнения должны выполняться со спортивным снарядом (баскетбольный мяч) на фоне полного физического восстановления с фиксацией положения звеньев тела спортсмена в течении 5-7 с. Голова - прямо, смотреть перед собой.
Обобщенные координаты (положение «Finish»)
Голень (85° ^ 92°) Бедро (95°-ь100°) Туловище (80° ^ 95°) Плечо (25° ^ 35°) Предплечье (35° ^ 45°) Кисть (121° ^ 45°)
Рис. 8. Обобщенные координаты звеньев тела спортсмена (первое число - до нагрузки, второе - после нагрузки) в положении полуприседа (А) и в момент завершения штрафного броска в баскетболе (Б)
В финишной части штрафного броска амплитудные колебания звеньев тела спортсмена также незначительны, особенно для проксимальных к опоре звеньев (рис. 8, Б). Дистальные звенья (плечо, предплечье, кисть) имеют относительно большие амплитудные колебания, однако в силу существенно меньшей массы они не могут значительно повлиять на условия сохранения устойчивого динамического равновесия. Финишную часть штрафного броска также следует осваивать методом динамической осанки с фиксацией и корректировкой позы в конечном положении в течении 5-7 с.
В упражнениях выполнять требования:
1. Голова - прямо, сохранять строгую ориентацию головы, так как незначительное движение головой приводит к потере чувства равновесия [11].
2. Смотреть перед собой, зафиксировав взгляд на кольце баскетбольного щита (инерциальная система координат внешнего пространства). Неподвижность глаз обеспечивает в ответ на вестибулярную функцию необходимую компенсаторную моторную реакцию устойчивого динамического равновесия [11].
Освоению подлежит поза спортсмена в двух вариантах:
1) поза спортсмена в положении «Start», «Finish» до физической нагрузки;
2) поза спортсмена в положении «Start», «Finish» после физической нагрузки.
Упражнения повторить в 2-3 сериях по 5-6 раз. Угол наклона звена к оси Ох определяется с помощью гравитационного гониометра.
Упражнения доступны для выполнения с заданной ориентацией сегментов тела, так как человек способен чувствовать и улавливать вращательное движение конечностей с высокой степенью различения: «например, плечо улавливает изменение угла в 0,5°» [11. С. 22].
О высокой степени различения пространственных параметров свидетельствуют и исследования группы ученых [12], по данным которых у нетренированных лиц погрешность приведения конечности в заданное положение в плечевых суставах составляет 2,8°-7,3°. У спортсменов ошибка дифференцировки угла в плечевых суставах существенно меньше чем у нетренированных и, соответственно, равна (1,0°-2,8°). Для тазобедренных суставов эти показатели равны: у нетренированных 5,2°-5,6°, у спортсменов 1,4°-2,5°.
Этап закрепления и совершенствования динамической осанки в промежуточной и завершающей позах («Элементы динамической осанки»). Этот этап освоения элементов техники штрафного броска баскетболиста связан с закреплением чувства позы в «полуприседе» и финишном положении и решает задачу повышения степени осознанности различения пространственных характеристик движений и действий. Этап назван нами «Элементы динамической осанки». Применяется переменный метод изменения амплитуды движений в суставах.
1. Воспроизведение позы в лимитных (максимальных и минимальных) значениях обобщенных координат звеньев тела спортсмена раздельно по каждому из суставов (голеностопные, коленные, тазобедренные,
Б
плечевые, локтевые, лучезапястные) в положении полуприсед. Минимальный лимит соответствует обобщенным координатам звеньев баскетболиста в «полуприседе» и завершающей позе без физической нагрузки (см. рис. 8), максимальный - после физической нагрузки.
2. «Качели» являются усложнением предыдущего задания и воспроизводят переход от минимального лимитирующего значения суставного угла в одной и той же позе к максимальному суставному углу. «Качели» выполняются» раздельно по каждому из суставов с фиксацией межзвенных углов в других суставах. Выполняется по методике сближенных заданий: 1) минимальная амплитуда изменения угла в суставе (0°); 2) максимальная амплитуда изменения угла в суставе (20°); 3) половинная амплитуда от максимальной (10°).
3. «Качели» с синхронизацией движений в двух, трех и более суставах по методике сближенных заданий.
4. Последовательное применение по кинематической цепи биосистемы упражнения «качели» по типу бегущей волны, начиная с проксимальных суставов по методике сближенных заданий.
Этап освоения и закрепления программного управления в стадии реализации штрафного броска баскетболистом. Основное содержание этапа - отработка программного перехода из положения полуприсед к элементу «завершающая поза» в стадии реализации штрафного броска на основе слитного выполнения последовательности упражнений «Элементы динамической осанки».
Слитное движение из полуприседа в завершающую позу формируется в педагогическом аспекте на основе положений Н.А. Бернштейна [13] об иерархической структуре управления движениями и концепции И.М. Козлова [14] о валентности двигательных действий, выдвинутой им в 1999 г. и объясняющей механизм объединения освоенных отдельных элементов двигательного действия в единую систему элементарных движений. По мнению О. Б. Немцева, «...способность человека объединять в систему элементарные движения предлагается называть коорди-нированностью» [15. С. 24], в основе которой лежит способность человека ощущать движения.
Биомеханическая особенность ощущения движения при выполнении штрафного броска в стадии реализации заключается в оценке фазовых различений пространственных и временных элементов суставных движений баскетболиста: примерно за 1/3 времени броска (0,12 с - фаза настройки) ускоренно преодолевается 25-30% амплитуды движения в суставах, за вторую треть времени движения (0,16 с - фаза аккумуляции) преодолевается 65-60% амплитуды движения в суставах, в заключительной трети времени (0,12 с - фаза завершения) - около 10%. Длительность стадии реализации - 0,4 с.
Таким образом, пространственно-временная структура организации стадии реализации включает три фазы движения баскетболиста, с относительной длительностью каждой примерно в 1/3 времени от общей продолжительности стадии реализации, с отчетливой дифференциацией скоростных показателей по
каждой фазе, когда в фазе активизации средняя скорость изменения суставных углов в 2-3 раза превышает этот показатель в фазе настройки. Торможение суставных движений спортсмена происходит в третьей фазе, при этом штрафной бросок, выполненный на фоне усталости (после физической нагрузки) характеризуется незначительной вариацией кинематических изменений относительно штрафного броска, выполненного в состоянии полного физического восстановления.
Возможность осознанного управления пространственно-временными показателями штрафного броска баскетболистом основывается на высокой чувствительности проприорецепторов к различению временных интервалов движения длительностью до 10,8 м/с [16], что составляет примерно 0,01 с и не менее высокой степенью различимости углового перемещения: ошибка дифференцирования углового перемещения звеньев биосистемы равна 1°-2,5° [12].
Для освоения двигательного навыка применяется повторный метод целостного выполнения штрафного броска баскетболистом. Внешние условия реализации двигательных задач стадий доставки и реализации остаются неизменными, поэтому биомеханически обоснована типичная индивидуальная техника построения двигательных действий и типичность исполнения упражнения с реализацией педагогических задач обучения:
1) освоение раздельным методом техники двигательных действий в стадии доставки в штрафном броске баскетболиста;
2) освоение раздельным методом техники двигательных действий в стадии реализации в штрафном броске баскетболиста;
3) освоение целостным методом техники двигательных действий в стадиях доставки и реализации в штрафном броске баскетболиста.
Этап совершенствования техники штрафного броска в баскетболе обусловлен необходимостью повышения коэффициента результативности в технических действиях спортсмена, который в норме, для баскетболистов высокой спортивной квалификации, составляет 80-83%.
Используемые методические приемы.
Выполнение штрафного броска с закрытыми глазами для выключения из процесса сенсорных коррекций пространственно-временных сигналов двигательных действий и активизации мышечного чувства построения движения.
1. Выполнить штрафной бросок с закрытыми глазами. Открыть глаза непосредственно сразу после вылета мяча для сопоставления реальной траектории полета мяча с проприоцептивной информацией о реализованной программной траектории в суставах спортсмена при выполнении штрафного броска.
2. Выполнение штрафного броска с различных дистанций (±3 м от соревновательной) для развития отчетливости двигательных (включая и мышечные) ощущений. Используется метод «контраста».
3. Выполнение штрафного броска с противодействием соперника броску поднятием рук. Внешняя помеха - следует увеличить угол вылета мяча. Изме-
нение пространственно-временных параметров броска, способствующих увеличению угла вылета мяча и его стартовой скорости, - вариативное изменение внешних условий выполнения броска.
4. Выполнение штрафного броска после приема мяча от товарища по команде. Затрудненные условия принятия исходного положения в стадии доставки.
5. Выполнение штрафного броска по неожиданно поданному сигналу с ограничением времени на выполнение задания. Дефицит времени подготовки к выполнению стадии доставки.
6. Изменение высоты расположения баскетбольного кольца. Прием используется для варьирования кинематического программного управления в суставах баскетболиста в стадии реализации.
Используемые на этом этапе средства и методические приемы совершенствования техники штрафного броска основаны на вариативности двигательных действий спортсмена и способности баскетболиста к различению сенсорных коррекций пространственно-временных сигналов и дифференцировки мышечных усилий построения движений.
Заключение
1. Независимо от величины физической нагрузки в фазе завершения стадии реализации достигаются
стандартные биомеханические показатели штрафного броска, требуемые для решения задачи точностного движения.
2. Рассогласование в параметрах биомеханических характеристик штрафного броска отмечается в фазе аккумуляции: после физической нагрузки биомеханические параметры движения характеризуются существенно большим приближением к требуемым значениям целевой точности штрафного броска, чем в случае полного физического восстановления. Поэтому коррекция движения в фазе реализации происходит значительно активнее на фоне полного восстановления.
3. Совершенствование двигательной структуры штрафного броска в баскетболе предполагает:
- формирование элементов динамической осанки и двигательных синергий для отдельных кинематических цепей;
- совершенствование стабильности кинематического управления в кинематических цепях в стадии реализации при адаптации к различным вариативным условиям выполнения движения;
- адекватное развитие двигательных качеств (скорости, координации), проприоцептивных свойств мышечной системы и сенсорики в целом (различение пространственных и временных атрибутов процесса).
Список источников
1. Майер Р.В. Решение физических задач в электронных таблицах Excel : учеб. пособие. Глазов : Глазов. гос. пед. ин-т, 2016. 150 с.
2. Рамон П. Теория поля. Современный вводный курс. М. : Мир, 1984. 336 с.
3. Терехович В.Э. Философско-методологические проблемы принципа наименьшего действия : дис. ... канд. филос. наук. СПб., 2013. 224 с.
4. Размеры баскетбольной площадки. URL: https://allbasketball.org/232994-razmeri-basketbolnoj-ploschadki.html
5. Буркова В.Е., Загревский В.О., Загревский В.И. Биомеханические характеристики помехоустойчивости у юных баскетболисток при вы-
полнении штрафных бросков // Стратегия формирования здорового образа жизни населения средствами физической культуры и спорта: целевые ориентиры, технологии и инновации : материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. памяти проф. Валентина Никифоро-вича Зуева (25-26 ноября 2021 года, г. Тюмень). Тюмень : Вектор Бук, 2021. С. 150-154.
6. Загревский О.И., Загревский В.И., Буркова В.Е. Биомеханическое обоснование различий в технике штрафного броска баскетболиста до и
после физической нагрузки // Совершенствование системы физического воспитания, спортивной тренировки, туризма, психологического сопровождения и оздоровления различных категорий населения: материалы XX Юбилейной междунар. науч.-практ. конф. (1920 ноября, 2021 г., Сургут). Сургут : СурГУ, 2021. С. 236-239.
7. Курамшин Ю.Ф. Теория и методика физической культуры : учебник. М. : Советский спорт, 2004. 464 с.
8. Немцев О.Б. Биомеханическая структура точностных двигательных действий : автореф. дис. ... д-ра пед. наук. Майкоп, 2005. 48 с.
9. Данилова Н.Н. Психофизиология : учеб. для вузов. М. : Аспект Пресс, 2001. 373 с.
10. Физиология человека : в 3 т. / под ред. Р.Ф. Шмидта, Г. Тевса. М. : Мир, 1996. Т. 1. 323 с.
11. Развитие сенсорно-перцептивных качеств спортсменов на этапах становления спортивного мастерства : практ. пособие / Е.В. Микуло [и др.]. Минск : БГУФК, 2014. 104 с.
12. Аганянц Е.К., Пирожкова А.М., Пирожков О.В. Особенности пространственной дифференцировки у лиц, занимающихся тхэквондо // Физиология мышечной деятельности : тез. докл. Междунар. конф. М., 2000. С. 4-6.
13. Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. М. : Медицина, 1966. 349 с.
14. Козлов И.М. Центральные и периферические механизмы формирования биомеханической структуры спортивных движений : дис. ... д-ра пед. наук в форме науч. доклада. СПб., 1999. 46 с.
15. Немцев О.Б. Место точности движений в структуре физических качеств // Теория и практика физической культуры. 2003. № 8. С. 22-25.
16. Шляхтин Г.С. Трансформация механизмов субъективной оценки длительности коротких интервалов времени. URL: http://www.unn.ru/pages/e-library/vestnik_soc/99990201_West_soc_2004_1(3)/9.pdf
References
1. Mayer, R.V. (2016) Reshenie fizicheskikh zadach v elektronnykh tablitsakh Excel [Solving Physical Problems in Excel Spreadsheets]. Glazov:
Glazov State Pedagogical University.
2. Ramon, P. (1984) Teoriyapolya. Sovremennyy vvodnyy kurs [Field Theory. Modern introductory course]. Moscow: Mir.
3. Terekhovich, V.E. (2013) Filosofsko-metodologicheskie problemy printsipa naimen'shego deystviya [Philosophical and methodological problems
of the principle of least action]. Philosophy Cand. Diss. Saint Petersburg.
4. AllBasketball.org. (n.d.) Razmery basketbol'noy ploshchadki [Basketball court sizes]. [Online] Available from: https://allbasketball.org/232994-
razmeri-basketbolnoj-ploschadki.html.
5. Burkova, V.E., Zagrevskiy, V.O. & Zagrevskiy, V.I. (2021) [Biomechanical characteristics of noise immunity in young basketball players when
performing free throws]. Strategiya formirovaniya zdorovogo obraza zhizni naseleniya sredstvami fizicheskoy kul'tury i sporta: tselevye orientiry, tekhnologii i innovatsii [Strategy for the Formation of a Healthy Lifestyle of the Population by Means of Physical Culture and Sports:
Targets, technologies and innovations]. Proceedings of the International Conference. Tyumen. 25-26 November 2021. Tyumen: Vektor Buk. pp. 150-154. (In Russian).
6. Zagrevskiy, O.I., Zagrevskiy, V.I. & Burkova, V.E. (2021) [Biomechanical substantiation of differences in the technique of a basketball player's
free throw before and after physical activity]. Sovershenstvovanie sistemy fizicheskogo vospitaniya, sportivnoy trenirovki, turizma, psikhologicheskogo soprovozhdeniya i ozdorovleniya razlichnykh kategoriy naseleniya [Improving the System of Physical Education, Sports Training, Tourism, Psychological Support and Rehabilitation of Various Categories of the Population]. Proceedings of the 20th International Conference. Surgut. 19-20 November 2021. Surgut: Surgut State University. pp. 236-239. (In Russian).
7. Kuramshin, Yu.F. (2004) Teoriya i metodikafizicheskoy kul'tury [Theory and Methods of Physical Culture]. Moscow: Sovetskiy sport.
8. Nemtsev, O.B. (2005) Biomekhanicheskaya struktura tochnostnykh dvigatel'nykh deystviy [Biomechanical structure of precision motor actions].
Abstract of Pedagogies Dr. Diss. Maykop.
9. Danilova, N.N. (2001) Psikhofiziologiya [Psychophysiology]. Moscow: Aspekt Press.
10. Shmidt, R.F. & Tevs, G. (eds) (1996) Fiziologiya cheloveka [Human Physiology]. Vol. 1 Moscow: Mir.
11. Mikulo, E.V. et al. (2014) Razvitie sensorno-pertseptivnykh kachestv sportsmenov na etapakh stanovleniya sportivnogo masterstva [Development of Sensory-Perceptual Qualities of Athletes at the Stages of Formation of Sportsmanship]. Minsk: Belarusian State University of Physical Education.
12. Aganyants, E.K., Pirozhkova, A.M. & Pirozhkov, O.V. (2000) [Features of spatial differentiation in individuals involved in taekwondo]. Fiziologiya myshechnoy deyatel'nosti [Physiology of Muscular Activity]. Abstracts of the International Conference. Moscow. 21-24 November 2000. Moscow: Fizkul'tura, obrazovanie i nauka. pp. 4-6. (In Russian).
13. Bernshteyn, N.A. (1966) Ocherki po fiziologii dvizheniy i fiziologii aktivnosti [Essays on the Physiology of Movements and the Physiology of Activity]. Moscow: Meditsina.
14. Kozlov, I.M. (1999) Tsentral'nye i perifericheskie mekhanizmy formirovaniya biomekhanicheskoy struktury sportivnykh dvizheniy [Central and peripheral mechanisms of formation of the biomechanical structure of sports movements]. Pedagogies Dr. Diss. Saint Petersburg.
15. Nemtsev, O.B. (2003) Mesto tochnosti dvizheniy v strukture fizicheskikh kachestv [The place of accuracy of movements in the structure of physical qualities]. Teoriya ipraktika fizicheskoy kul'tury. 8. pp. 22-25.
16. Shlyakhtin, G.S. (2004) Transformatsiya mekhanizmov sub"ektivnoy otsenki dlitel'nosti korotkikh intervalov vremeni [Transformation of the mechanisms of subjective assessment of the duration of short time intervals]. [Online] Available from: http://www.unn.ru/pages/e-library/vestnik_soc/99990201_West_soc_2004_1(3)/9.pdf
Информация об авторах:
Загревский В.И. - д-р пед. наук, профессор кафедры теории и методики физического воспитания Могилевского государственного университета имени А. А. Кулешова (Могилев, Беларусь); профессор кафедры теоретических основ и технологий физкультурно-спортивной деятельности Национального исследовательского Томского государственного университета (Томск, Россия). E-mail: [email protected]. ORCID: 0000-0002-2128-6066
Загревский О.И. - д-р пед. наук, профессор кафедры теоретических основ и технологий физкультурно-спортивной деятельности Национального исследовательского Томского государственного университета (Томск, Россия). E-mail: [email protected]. ORCID: 0000-0002-1758-6592
Лавшук Д. А. - канд. пед. наук, доцент кафедры теории и методики физического воспитания Могилевского государственного университета имени А.А. Кулешова (Могилев, Беларусь). E-mail: [email protected]. ORCID: 0000-0002-3201-6838
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Information about the authors:
V.I. Zagrevskiy, Dr. Sci. (Pedagogics), professor, Mogilev State A. Kuleshov University (Mogilev, Belarus); professor, National Research Tomsk State University (Tomsk, Russian Federation). E-mail: [email protected]. ORCID: 0000-0002-2128-6066 O.I. Zagrevskiy, Dr. Sci. (Pedagogics), professor, National Research Tomsk State University (Tomsk, Russian Federation). E-mail: [email protected]. ORCID: 0000-0002-1758-6592
D.A. Lavshuk, Cand. Sci. (Pedagogics), associate professor, Mogilev State A. Kuleshov University (Mogilev, Belarus). E-mail: [email protected]. ORCID: 0000-0002-3201-6838
The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 12.02.2023; одобрена после рецензирования 24.03.2023; принята к публикации 31.03.2023.
The article was submitted 12.02.2023; approved after reviewing 24.03.2023; accepted for publication 31.03.2023.
