CC BY
59ПРОЯВЛЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАЗВИТИЯ САМОРГАНИЗУЮЩИХСЯ СИСТЕМ В
СФЕРЕ СПОРТИВНЫХ ИГР
Козина Ж.Л.
Харьковский национальный педагогический университет имени Г.С. Сковороды
Аннотация. В статье рассматриваются основные закономерности функционирования и развития самоорганизующихся систем. Приведены примеры самоорганизующихся систем на уровне клетки, мышечного волокна, спортсмена, команды. Показана схема анализа самоорганизующейся системы с точки зрения системного подхода. Приведены аналогии с общими закономерностями функционирования самоорганизующихся систем в изменении структуры подготовленности спортсменов и динамики соревновательной эффективности.
Ключевые слова: самоорганизующаяся система, системный подход, спортивные игры, динамика соревновательной эффективности, структура подготовленности.
Анотащя. Козина Ж.Л. Прояв закономiрностей розвитку систем, ям самооргашзуються, у сфер1 спортивних irop. У статп розглядаються основш закономiрностi функцюнування й розвитку систем, яш самооргашзуються. Наведено приклади систем, яш самооргашзуються, на рiвнi клики, м'язового волокна, спортсмена, команди. Показано схему аналiзу системи, що самооргашзуеться, з погляду системного подхода. Наведено аналоги iз загальними закономiрностями функцiонування самоорганизуючих систем у змш структури пiдготовленостi спортсмешв i динамiки змагально! ефективностi.
Ключовi слова: система, що самоорганiзуeться, системний шдхвд, спортивнi iгри, динамiка змагально! ефективносп, структура пiдготовленостi.
Annotation. Kozina Z.L. Exhibiting of regularities of development of self-organizing systems in an orb of sports. In paper the basic regularities of functioning and development of self-organizing systems are considered. Examples of self-organizing systems at a level of a crate, a muscular filament, the sportsman, a team are reduced. The plan of analysis of a self-organizing system is shown from the point of view of the systemic approach. Analogies to common regularities of functioning of self-organizing systems in change of frame of readiness of sportsmen and dynamics of competitive efficacy are reduced.
Key words: a self-organizing system, the systemic approach, sports, dynamics of competitive efficacy, frame of readiness.
Введение.
Современный процесс подготовки спортсменов, в том числе - и в спортивных играх, требует рассмотрения спортсмена или команды с точки зрения развития самоорганизующейся системы [1,3,7,12,13]. Это имеет важное значение для процесса управления учебно-тренировочным процессом, поскольку понимание и экспериментальное обоснование закономерностей динамики развития таких систем, как спортсмен или команда, являются основой для прогноза и планирования средств учебно-тренировочного процесса.
При этом особая роль принадлежит анализу динамики соревновательной результативности и структуры подготовленности с точки зрения определения перспектив развития спортсмена или команды, качественного управления учебно-тренировочным процессом на основе прогнозирования [6,7,12,13].
Однако в действительности изучение спортсмена или команды с точки зрения развития самоорганизующейся системы встречается редко, в том числе и по причине отсутствия методологии его проведения в физической культуре и спорте.
В связи с этим разработка методологии рассмотрения процесса становления спортсмена или команды с точки зрения развития самоорганизующейся системы является своевременной и актуальной.
Исследование проведено согласно Сводному плану научно-исследовательской работы Государственного комитета Украины по вопросам физической культутри и спорта на 2006-2010 г. по теме 2.2.8.1 п „Совершенствование подготовки спортсменов разного возраста и квалификации в спортивных играх" и по теме 2.4.1.4.3 п «Психологические, педагогические и медико-биодлогические средства восстановления работоспособности в спортивных играх». Формулирование целей работы.
Цель работы - выявить аналогии в процессе становления спортсмена или команды с общими закономерностями развития самоорганизующихся систем.
Методы исследования: теоретический анализ литературных данных, методы педагогического тестирования, педагогический эксперимент, физиологические, биохимические, психофизиологические и психологические методы исследования. Результаты исследования.
Анализ литературных данных относительно особенностей развития самоорганизующихся систем показал, что законы функционирования самоорганизующихся систем являются общими для всей Вселенной [9,10,11].
Рассмотрим основные аспекты функционирования самоорганизующихся систем различного уровня и характера.
Первым отличительным признаком самоорганизующейся системы является наличие простых элементов, различающихся по своим характеристикам, которые по отдельности не являются системой, но при соединении и взаимном функционировании превращаются в самоорганизующуюся систему [9,10,11]. Вторым отличительным признаком самоорганизующихся систем является их открытость, т.е. связь с внешним миром через избирательную проводимость различных сигналов. Третьей особенностью самоорганизующихся систем является наличие определенной структуры, т.е. упорядоченности и взаимосвязи отдельных элементов. Благодаря наличию этих особенностей самоорганизующаяся система никогда не бывает постоянной, она все время меняется. Поэтому ее деятельность не возможно предсказать также определенно, как, например, действие механизма, машины, т.е. закрытых систем. Время в самоорганизующейся системе не обратимо, т.е. она уже никогда не будет такой же, как в данный или предыдущий момент [11].
Приведем некоторые примеры самоорганизующихся систем.
По мнению ряда авторов, в том числе - лауреата Нобелевской премии Пригожина [11], наша Вселенная представляет собой самоорганизующуюся систему, поскольку в ней отдельные структурные элементы связаны в единое целое, которое развивается по законам, предполагающим повышение структуризации и динамичности. Так, развитие Вселенной, начиная от большого взрыва, по мнению большинства ученых, представляет собой постепенный процесс структуризации, т.е. образование из плазмы и пыли взаимосвязанных планетарных систем и галактик. А их строение и функционирование в широком масштабе во многом сходно с процессами, происходящими в живых системах [10].
В неживой природе процесс структуризации можно также наблюдать в усложнении упорядоченности расположения молекул при переходе от газа к жидкости и кристаллам. Кристалл обладает наибольшей степенью структуризации, газ - наименьшей [7].
Процесс эволюции жизнни на Земле предствавляет собой также постепенное повышение самоорганизации, т.е. повышение организации живых организмов от одноклеточных до многоклеточных со сложной взаимосвязью различных структурных элементов.
+ + + + + +- ТЧ- + + + + + ++ + + _НтЧ_
о * О Ф о
+ + 1- +■ * + 4- + + + +■+++■ + ±_+ 4-
-71)мП
О 'ЧЁТ о-
мсммршшым мгккчпш^.! пимрн
Рис. 1. Пример самоорганизующейся системы на уровне нервной клетки: поддержание постоянной
величины мембранного потенциала покоя
Например, в функционировании одной клетки или нервного волокна прослеживается наличие определенных элементов, различных по характеру, но связанных общей задачей функционирования. На динамической схеме (рис.1) представлен способ поддержания постоянной величины заряда в клетке (в данном случае, в нервном волокне), так называемого мембранного потенциала покоя. Система поддержания постоянной величины мембранного потенциала является наиболее древней из живых самоорганизующихся систем и основой для формирования других, более сложных живых систем [10].
Аналогичные процессы наблюдаются в системе, обеспечивающей мышечное сокращение. На схеме можно наблюдать, насколько упорядочена и организована структура мышцы, обеспечивающая ее сокращение.
Рис. 2. Пример самоорганизующейся системы на уровне мышечного волокна: слаженная работа отдельных
элементов обеспечивает сокращение мышцы
Под действием нервного импульса, приводящему к выделению кальция в миофибриле, прикреплению головок миозина к нитям актина, поворот этих головок и движение нитей относительно друг друга, что и обеспечивает сокращение мышцы [10].
На уровне двигательной деятельности человека также прослеживается работа сложной самоорганизующейся системы, действия которой подчинены определенной цели [3]. Элементами в данном случае являются сигналы от сенсорных систем, корректирующиеся по принципу обратной связи.
Наконец, ярким примером самоорганизующейся системы является командная организация спортсменов [13]. Так, в команде различные по функциям игроки выполняют различные действия, направленные на достижение цели. При этом каждому элементу данной системы, т.е. игроку, принадлежит определенная функция или запрограммированное действие. При сочетании данных действий наблюдается слаженная работа команды или группы игроков. Однако по отдельности игроки не представляют собой команду.
Таким образом, мы видим, что как отдельные клетки и системы организма, так и спортсмен, и команда являются примерами самоорганизующихся систем. Поэтому рассматривать их надо с точки зрения функционирования самоорганизующихся систем. Для анализа работы самоорганизующихся систем применяется системный подход.
Системный подход стоит на стохастических, вероятностных позициях, базируется на связи естественных и социологических наук с математикой и кибернетических закономерностях, которым подчиняется все живое [9].
В результате анализа экспериментальных данных и теоретического обобщения литературы были выделены основные положения системного анализа (рис.3).
В соответствии с методологией системного анализа изучение любой системы начинают с выявления глобальной, или общей цели исследуемой системы. Для спорта это - достижение максимальных спортивных результатов.
Математическая теория сложных систем оперирует двумя основными аспектами сложности системы - структурной и динамической.
Знание общих закономерностей структуризации в живой и неживой природе позволяет при анализе как командной, так и индивидуальной структуры подготовленности спортсменов делать более точные и глубокие выводы и давать более адекватные рекомендации относительно построения учебно-тренировчного процесса.
системный анализ
Рис. 3. Схема системного анализа в научных исследованиях в области биологии, психологии, социологии, а
также физической культуры и спорта
На основании обобщения литературных данных, результатов собственных экспериментов и проведения общей теоретико-аналитической работы нами была разработана общая схема путей индивидуализации процесса подготовки спортсменов [6,7].
Первое направление данной серии исследований предполагает создание алгоритма математической систематизации и обработки широкого спектра показателей, отражающих не только отдельные стороны подготовленности, а состояние игрока как системы. Данное направление рассматривает состояние игрока или группы игроков в отдельный момент времени.
Второе направление научного обеспечения индивидуализации процесса подготовки связано с анализом факторов, обуславливающих индивидуальную динамику игровой результативности спортсменов.
Третье направление исследований в данной области связано с разработкой универсальных методов, позволяющих индивидуализировать различные аспекты тренировочного процесса.
На основе результатов, полученных в исследованиях первого и второго направления в сочетании с результатами третьего направления создаются индивидуальные программы подготовки спортсменов.
Данные принципы, включающие систему направлений или алгоритмов действий, могут применяться для спортсменов разной квалификации, возраста, вида спорта и других индивидуальных и групповых особенностей.
Рассмотрим основные этапы алгоритма первого направления данной схемы. В его основе лежит обработка широкого диапазона показателей тестирования путем применения факторного анализа методом главных компонент (рис. 4).
Факторный анализ позволяет быстро анализировать корреляционные взаимосвязи большого массива показателей.
Приведем некоторые примеры применения алгоритма первого напрвления исследований.
Баскетболисты команды Харьковского педагогического университета проходили комплексное расширенное тестирование, которое включало 32 показателя, значения которых были обработаны с помощью факторного анализа методом главных компонент.
В качестве примера внутрифакторных взаимосвязей в трехмерном пространстве на рис. 5 показана взаимосвязь между основными показателями четвертого фактора, а именно: показателя моды в сердечном ритме, прыжка с разбега и конценцентрацией инсулина в крови.
ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОМ ГЛАВНЫХ КОМПОНЕНТ:
Сбор широкого диапазона показателей тестирования
Рис. 4. Схема разработки индивидуальных программ подготовки спортсменов с помощью применения факторного анализа методом главных компонент
Из рисунка видно, возрастание скоростно-силовых качеств связано с развитием системы энергообеспечения организма. Данные взаимосвязи свидетельствуют о том, что проявление какой-либо способности человека, в том числе - и скоросно-силовых, - это результат комплексного, системного взаимодействия разных функций организма, и поэтому анализировать необходимо именно комплекс показателей.
Рис. 5. Взаимосвязь между основными показателями четвертого фактора, а именно: показателя моды в сердечном ритме, прыжка с разбега и концентрацией инсулина в крови
Для выявления групп игроков, наиболее похожих между собой, что в данном случае привело к уточнению игровых функций баскетболистов, был примененен иерархический кластерный анализ показателей тестирования. На основании анализа дендограммы (рис. 6) можно определить степень «похожести» игроков друг на друга и уточнить их функции.
В данном исследовании получили 3 кластера, то есть 3 группы спортсменов-баскетболистов. В баскетболе это отвечает трем основным функциям игроков - центровые, крайние нападающие и защитники.
Более, чем две трети результатов тестирования достоверно различаются у представителей разного игрового амплуа не только по показателям тестов по физической и технической подготовленности, но и по биохимическим и психофизиологическим показателями.
Игроки 0....................................5...........................10..........15.....20.........25
3:А-н 3
7:Х-в 7
6:К-й 6
4:В-о 4
2:П-в 2
1:П-н 1
5:П-с 5
Рис. 6. Дендограмма объединения игроков в кластеры
Индивидуальные значения факторов подготовленности и результаты кластерного анализа были объединены и составлены индивидуальные профили баскетболистов с уточнением их игровых функций.
Аналогичные данные были получены для баскетбольной команды Горловского педагогического университета иностранных языков.
Данный алгоритм был эффективно применен также при построении индивидуальных программ для баскетболисток команды «БК-21 век».
Было выявлено, что у баскетболисток высокой квалификации в подготовительном периоде количество достоверных взаимосвязей между различными показателями подготовленности меньше по сравнению с соревновательным периодом. Это свидетельствует о том, что по мере развития спортивной формы повышается степень структурированности системы, которой является баскетбольная команда [5].
Кроме того, была выявлена значительная роль психофизиологических факторов в структуре подготовленности баскетболисток высокого класса и составлены факторные модели каждого игрока.
Данный алгоритм был успешно применен также для разработки индивидуальных приграмм для игроков либеро волейбольной команды «Харшв'янка» (рис. 7), в результате применения которых была качественно улучшена структрура их подготовленности, а один из игроков либеро был признан лучшим на Украине.
Красовская
физическая подготовл.
скоростно-силов.качества, ощущен.времени 100
состояние ССС
високие антр.данные, низкая силовая выносл., низкая эффект.игры в защ
состояние ССС
воспр.времени, лидерство
сила кисти, состояние дыхат.системы
высокии рост, низкая выносл.
высокое лидерство, высокая эффект.игры в защ .
сила кисти, сост.дыхат.сист.
Рис. 7. Изменение индивидуальной факторной структуры подготовленности волейболистки К-ой в
результате эксперимета
В женской баскетбольной команде ХНПУ игроки были разбиты на группы не по функциям, а по стажу занятий баскетболом.
Данный алгоритм был применен при определении индивидуальных особенностей адаптивных систем и планировании восстановительных мероприятий баскетболистов ХНПУ на основе математического анализа показателей сердечного ритма и концентрации инсулина и кортизола в крови (табл. 1) [4].
Для управления такой системой, как спортсмен или команда, необходимо применение второго аспекта системного анализа - анализа динамичности системы. Как показали исследования второго направления предложенной схемы, т.е. определение индивидуальной динамики показателей соревновательной эффективности квалифицированных баскетболисток, колебания данных показателей являются гармоничными, т.е. описываются синусоидальными функциями с периодом 25-30 дней [7].
Таблица 1
Результаты факторного анализа показателей сердечного ритма и концентрации гормонов в крови у
баскетболистов
Повернутая матрица компонентов
Компоненты (Факторы)
Показатели Симпатический отдел Парасимпатический
Н/С отдел Н/С
ИН 0,99
АМ 0,92
Кортиз. 0,60 -0,44
Инсулин 0,99
дельта х -0,63 0,72
Мо -0,66 0,69
Это свидетельствует о том, что на определенном временном интервале индивидуальная соревновательная эффективность может быть предсказана достаточно точно, несмотря на наличие многих влияющих на нее факторов. Однако, сопоставляя полученные данные с теоретическими положениями самоорганизующихся систем, можно отметить, что на более длительных интервалах предсказуемость поведения самоорганизующейся системы невозможна [11].
Рис. 8. Процесс развития самоорганизующейся системы
Это связано с тем, что после периода относительно равномерного синусоидального или равномерного развития вследствие воздействия на систему различных внешних и внутренних возмущений наступает так называемая точка бифуркации, после которой развитие системы может ускориться или замедлиться, система может вообще поменять направление своего развития или даже разрушиться [11] (рис. 8). Будущее предсказуемо только на этапе развития системы до точки бифуркации, за которой наступает зона непредсказуемого развития [11].
Действие этих законов прослеживается в динамике игровой результативности некоторых спортсменов. Например, у игрока Х-т И. (рис. 9) после выраженного подъема соревновательной эффективности, который описывается кубической функцией, наступила точка бифуркации.
S
т
Рис. 9. Пример регрессионного моделирования индивидуальной игровой результативности игрока Х-т И.
Дальнейшее развитие данной системы (т.е. игрока Х-т И.) пошло совершенно в другом направлении (в данном случае спортсменка вышла замуж и родила ребенка). У игрока команды «Политехник» после выраженного закономерного и предсказуемого развития также отмечается точка бифуркации: он перешел в другую команду.
Результаты третьего направления предложенной схемы показали, что существуют также универсальные методы тренировки, которые в своей сути изначально содержат системный подход, т.е.
воздействуют на весь организм в целом и подходят для спортсменов разной квалификации, возраста, антропометрических данных.
К таким методам можно отнести регуляцию интенсивности физической нагрузки по субъективным ощущениям, применение метода аутогенной и психорегулирующей тренировки, природных средств восстановления работоспособности [4], упражнений, построенных по принципам движений по силовым линиям электромагнитного поля человека.
Следует отметить, что повышение уровня организации такой самоорганизующейся системы, как спортсмен или команда, может быть осуществлено при взаимодействии с более высокоорганизованной системой. Например, совместная тренировка с более квалифицированным спортсменом или наблюдение за его техническими и тактическими действиями.
Кроме того, применение метода аутогенной тренировки с концентрацией на природных образах способствует воздействию данных образов, как отображения более организованной системы, такой, как природа, воздействовать на механизмы восстановления работоспособности спортсмена.
Применение данных методов позволило повысить индивидуальную соревновательную эффективность и соревновательную надежность баскетболисток высокого класса [8].
Выводы.
Результаты проведенных исследований показали, что создание эффективных индивидуальных программ подготовки спортсменов требует применения системного анализа различных аспектов функционирования организма. Основные закономерности развития спортсмена или команды повторяют общие закономерности развития сложных систем в живой и неживой природе. Для анализа спортсмена как системы и создания индивидуальных программ подготовки необходимо опираться на структуру подготовленности и закономерности динамики игровой результативности. Применение индивидуальных программ подготовки в сочетании с универсальными методами индивидуализации повышает эффективность соревновательной деятельности.
В перспективе предполагается проведение исследований по проблемам системного анализа в других видах спорта.
Литература
1. Бубка С.Н., Рыбковский А.Г. Системная организация двигательной активности в спортивной тренировке // Педагопка, психолопя та медико-бюлопчш проблеми фiзичного виховання i спорту: Збiрник наукових праць за ред. Ермакова С.С., Харшв, ХДАДАМ (ХХП1), 2005. - №13. С. 13.
2. Дунаев В.В. Самоучитель Flash MX 2004. - СПб.: Питер, 2005. - 368 с.: ил.
3. Ермаков С.С. Модели биомеханических систем в организации эффективного действия спортсмена // Педагопка, психолопя та медико-бюлопчш проблеми фiзичного виховання i спорту: Збiрник наукових праць за ред. Ермакова С.С., Харшв, ХДАДАМ (ХХП1), 2001. - №12. С. 40.
4. Козша Ж.Л., Пешкова О.В., Боровський С.В. Вплив комплексно! методики вщновлення на концентрацш кортизолу та шсул1ну у спортсмешв-баскетболюпв // Актуальш проблеми фiзичноl культури i спорту: Зб. наук.праць/ Гол.ред. В.О. Дрюков. - К.: Наук.свгг, 2004. - №3. - С.34-44.
5. Козина Ж.Л. Структура шдготовленосп баскетболюток вищих розрядiв в тдготовчому та змагальному перюдах // Педагопка, психолопя та медико-бюлопчш проблеми фiзичного виховання i спорту: Збiрник наукових праць за ред. Ермакова С.С., Харшв, ХДАДАМ (ХХП1), 2005. - №17. С. 20-28.
6. Козина Ж.Л. Научно-методические пути индивидуализации учебно-тренировочного процесса в спортивных играх // Проблемы и перспективы развития спортивных игр и единоборств в высших учебных заведениях // Сборник статей под ред. Ермакова С.С. / электронная научная конференция, г.Харьков, 15 января 2005 года. - Харьков: ХГАДИ, 2005. - С.188.
7. Козина Ж.Л. Результаты разработки и практического применения алгоритма системного анализа в научных исследованиях в области спортивных игр // Слобожанський науково-спортивний вюник. -Харшв: ХДАФК. - 2006. - Випуск № 9. - С. 157-165.
8. Кравчук О.О., Козша Ж.Л. Результати визначення показнишв шдивщуально! ефективносп црових дш баскетболюпв у змагальному перiодi з урахуванням 1хньо1 структури щдготовленосп // Педагопка, психолопя та медико-бюлопчш проблеми фiзичного виховання i спорту: наукова монографiя за редакщею проф.. Ермакова С.С. - Харшв: ХДАДМ (ХХП1), 2006. - № 11. - С. 54-56.
9. Малиновский А. А. Теория структур и ее место в системном подходе./ Системные исследования: Ежегодник, 1970. М.: Наука, 1970. С. 10-69.
10. Мейен С.В. Принципы исторических реконструкций в биологии. / Системность и эволюция. М., 1984. С.7-32.
11. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: Новый диалог человека с природой. М.: Прогресс, 1986. 432 с.
12. Рыбковский А.Г. Системно-структурная организация управления в спортивно-педагогических системах //Педагопка, психолопя та медико-бюлопчш проблеми фiзичного виховання i спорту: наукова монографiя за редакщею проф.. Ермакова С.С. - Харшв: ХДАДМ (ХХП1), 2003. - № 20. - С. 90.
13. Холодов Ж.К. Сахарова М.В. Методологические аспекты дидактического проектирования систем подготовки спортсмена (команды) // Педагопка, психолопя та медико-бюлопчш проблеми фiзичного виховання i спорту: наукова монографiя за редакщею проф. Ермакова С.С. - Харшв: ХДАДМ (ХХП1),
2003. - № 23. - С. 355
Поступила в редакцию 13.12.2006г.
