Для того чтобы воспользоваться данной функцией,
необходимо войти или зарегистрироваться.

Закрыть

Войти или зарегистрироваться

Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь:
Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:

Популярное

Виды спорта: Общеспортивная тематика

Рубрики: Спортивная наука

Автор: Полянский Александр Витальевич

Биомеханические аспекты информатизации физического воспитания

Аннотация

Цель исследования - создание математических моделей двигательной деятельности обучающихся. Реализация предложенных моделей на ЭВМ - фактор информатизации физического воспитания студентов.

Ключевые слова: биомеханические аспекты, математические модели, информатизация.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время у ученых и педагогов не вызывает сомнений необходимость новой парадигмы физического воспитания учащихся и студентов [1,2]. Одной из важнейших, но наименее изученных тенденций развития физического воспитания является информатизация.

Однако значительно слабее изучены биомеханические основы информатизации физического воспитания. В педагогике спорта наличие математических моделей двигательной деятельности - один из наиболее значимых факторов тренерского управления, а в физическом воспитании управление двигательной деятельностью обучающихся нередко происходит умозрительно. Согласно новому научному направлению - антропоцентрической биомеханики - двигательную деятельность необходимо рассматривать как метасистему в пространстве деятельностной онтологии человека [2].

ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводились на базе факультета физической культуры (ФФК) Славянского-на-Кубани государственного педагогического института (СГПИ). Педагогический эксперимент со студентами ФФК проводился с 2006 по 2010 год по классической схеме. Контрольная группа включала в себя студентов 2006 года набора, экспериментальная - 2007 года.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

С точки зрения авторов, двигательную деятельность обучающихся необходимо рассматривать как функционирование вероятностного автомата. Параметры модели: T={t0, t1, tN}- моменты времени, X={X0, X1, XL} - параметры состояния обучающегося, Y={Y0, Y1, YM} - параметры воздействий на обучающегося. Тогда P=p(X(ti), X(ti-1), Y(ti-1)) - вероятность того, что обучающийся перейдет из состояния X(ti-1) в состояние X(ti) при воздействии Y(ti-1).

Состояние обучающегося представляет собой кортеж (элемент декартова произведения множеств) - комбинацию значений показателей в конкретный момент времени: X(ti)={x0(ti), x1(ti), ...,xL(ti)}, где L - число показателей, отражающих состояние обучающегося. Очевидно, что x=ДUМ, где Д - множество параметров состояния двигательной деятельности, М - мыслительной. Коэффициент интеллектуализации физического воспитания . Здесь: Р - мощность множества (число показателей), U и  - соответственно операторы объединения и пересечения множеств, Д∩М - множество параметров, отражающих взаимосвязь двигательной и мыслительной деятельности (т.е. параметры, одновременно характеризующие состояние мыслительной и двигательной деятельности). Данную модель расчета коэффициента интеллектуализации авторы объясняют тем, что она должна состоять в наполнении двигательной деятельности психологическим содержанием, а не просто в формировании множеств порций знаний, не имеющих прямой связи с двигательной деятельностью.

Параметры состояния двигательной деятельности - уровни развития физических качеств (их оценивают как латентные переменные в соответствие с ранее предложенной авторами методикой). Параметры состояния мыслительной деятельности -банк теоретических знаний обучающегося, освоенность знаний (научаемость) и экстраполяция знаний. Банк знаний обучающегося - нечеткое множество порций информации, усвоенной мозгом (как описательной, так и командно-исполнительной). Например, определение "Ловкость - способность к оперативному перестроению двигательной деятельности в меняющихся условиях" - порция описательной информации, а формула расчета балла за спортивный результат по шкале ГЦОЛИФК  - порция командно-исполнительной информации. Научае-мость - вероятность успешного применения сложившегося банка знаний в мыслительной деятельности, экстраполяция - вероятность успешного переноса имеющихся знаний и умений в новых условиях феноменального мира. Методы оценки банка знаний, научаемости и экстраполяции были ранее разработаны авторами.

Рассмотрим параметры, одновременно отражающие состояние двигательной и мыслительной деятельности. Это фонд сформировавшихся двигательных умений и навыков, показатели технической чистоты выполнения определенных двигательных действий, уровень тактической подготовленности обучающегося (в практике физического воспитания широко используют спортивные игры и другие виды двигательной деятельности, требующие тактической подготовленности), способность к пополнению фонда двигательных умений и навыков. Фонд двигательных умений и навыков - нечеткое множество, являющееся частью общего банка знаний обучающегося (известно, что выполнение любого двигательного действия невозможно без сформированной мозгом двигательной программы). Техническая чистота (т.е. оптимальность техники) выполнения движений невозможна без контролирующей роли головного мозга. Тактическая подготовленность связана с оптимальным использованием своих физических качеств и фонда технических элементов в борьбе за победу. Она неразрывно связана с научаемостью (в двигательной деятельности) как способностью к использованию арсенала двигательных умений и навыков в целесообразной двигательной деятельности. Например, технические элементы в бадминтоне - арсенал средств борьбы за победу в поединке, но эффективность их использования зависит от эффективности оперативного принятия решений игроком в динамичной обстановке.

Ранее авторами статьи [4-6] было обосновано, что если ΔФП - различие между первым и вторым соперником (например, бадминтонистами) по физической подготовленности, ΔТМ - различие по тактическому мастерству, D - различие в уровне спортивного мастерства, то ΔТМ (все величины выражены в логитах). Аналогичная задача рассматривалась и в плавании [7]

Параметры воздействий на обучающегося можно разделить на три группы показателей:

— параметры двигательной деятельности (объем и интенсивность двигательной нагрузки по каждому виду двигательных действий),

— параметры мыслительной деятельности (решаемые обучающимся задачи или задания),

— порции (кванты) информации, передаваемые обучающемуся тем или иным способом (от педагога, информационной обучающей системы и т.д.).

С математической точки зрения (а именно - теории вероятностных автоматов), воздействие на обучающегося представляет собой входное автоматное слово - кортеж, элементами которого являются виды воздействий. Если каждому двигательному действию (физическому упражнению) поставить в соответствие некоторое число (код), то последовательность двигательных актов, выполняемых обучающимся за определенное время, будет представлять собой некий код, или автоматное слово (примеры таких слов приводились ранее авторами при исследовании аэробики). Но следует учитывать, что учебно-тренировочные занятия включают жесткий (общий, нормативно-рациональный) компонент и вариативный (индивидуально-рациональный). Следовательно, автоматные слова (последовательность упражнений) у разных обучающихся (вероятностных автоматов) будут иметь как сходные кодовые комбинации, так и различные. Различие между двигательной деятельностью двух обучающихся (в пределах определенного периода времени) можно определять как кодовое расстояние в соответствии с известными методами теории кодирования (раздел теории информации и сигналов). При формировании кодовых цепочек учитывают ограниченность бюджета времени: . Здесь: Т - выделенный бюджет времени (например, занятие), W - количество выполненных двигательных действий (длина автоматного слова), ti - затрачиваемое время на выполнение I-го действия.

Семантические модели двигательной деятельности представляют собой триединство физического, социального и психологического пространства двигательной деятельности (механизмы порождения смыслов двигательной деятельности изучены в антропоцентрической биомеханике). С точки зрения авторов, формирование физической культуры личности обучающихся будет более эффективным, если выделение обучающимися смыслов двигательной деятельности будет перманентным, т.е. синхронным самому процессу двигательной деятельности. Педагогическая диагностика умений обучающихся выделять смыслы двигательной деятельности должна происходить синхронно с контролем их физической подготовленности и управлением учебно-тренировочной деятельностью. Обучающие в результате физического воспитания должны овладеть умениями рефлексии собственной двигательной деятельности. С точки зрения авторов, предпосылками самоорганизации двигательной деятельности обучающегося являются выделенные умения (табл. 1). Очевидно, что будущий специалист по физической культуре должен обладать всем комплексом таких умений.

Рассмотрим взаимосвязь между биомеханическими и дидактическими аспектами физического воспитания. Она имеет три направления.

Во-первых, рейтинг обучающегося в течение определенного периода времени (рейтинговая система приобретает все большее распространение, ее дидактическая эффективность доказана специалистами, а в СГПИ она официально принята с 2004 года) , т.е. оценка учебно- тренировочной деятельности обучающегося должна складываться из оценки параметров состояния и оценки параметров самой деятельности. Весовые коэффициенты определяют исходя из целей и задач физического воспитания в вузе. Очевидно, что  (нормирование коэффициентов). Освобождение от рутинной работы по подсчету рейтинга возможно, если применяют автоматизированное рабочее место педагога по физической культуре (компьютерную многофункциональную программу, автоматизирующую различные виды деятельности).

Во-вторых, педагогу необходимо вести базу данных об обучающихся, их учебно-тренировочной деятельности и ее результатах, т.е. состоянии обучающихся (под ведением базы данных понимают выполнение любых возможных операций над ней). Одним из ее главных компонентов должна быть информация о двигательной и иных видах деятельности обучающихся в виде цепочек кодов. Накапливая информацию о состояниях обучающихся и их деятельности, педагог по физической культуре может выявить взаимосвязь между деятельностью и ее результатами, следовательно, и отбирать наиболее рациональные и продуктивные (оптимальные) варианты. Учет и аудит учебно-тренировочного процесса (накопление информации о нем) создает благоприятные предпосылки для творчества педагога. Имея базы данных кодов (накопленных вариантов двигательной деятельности как последовательности двигательных действий), возможно производить вариацию данных кодов, оценивать возможность их реализации на занятиях. Модифицировать комбинации двигательных действий возможно либо на основе метода Монте-Карло, либо генетических алгоритмов. Особенно актуален подобный подход при использовании инновационных форм занятий (например, постановку номеров по аэробике можно производить таким образом).

В-третьих, предложенные модели двигательной деятельности должны быть неотъемлемой частью моделей процесса физического воспитания. Модели процесса физического воспитания можно представить следующим образом: МФВ={М1, М2, М3, М4, М5}, где М1=МОСФВ - модель организации системы физического воспитания в образовательном учреждении, М2 =МПОФК - модель предметной области "Физическая культура", М3=МУФФКЛ - модель управления формированием физической культуры личности обучающегося, М4=МОб - модель обучающегося, М5=МО - модель обеспечения процесса физического воспитания (нормативного, научно-методического, технического, информационного и т.д.). Ограниченный объем статьи не позволяет подробно раскрыть модель физического воспитания (это будет сделано в перспективе), но отметим: модели двигательной деятельности связаны с М2, М3 и М4.

Проведенный на базе ФФК СГПИ педагогический эксперимент подтвердил эффективность использования предложенных моделей двигательной деятельности в формировании физкультурно-спортивных и педагогических компетенций будущих специалистов по физической культуре. В отличие от студентов контрольной группы, студенты экспериментальной группы формировали семантические модели собственной двигательной деятельности, а преподаватели, ведущие учебные дисциплины (предполагающие учебно-тренировочные занятия), производили автоматизированный учет и аудит двигательной деятельности студентов и ее результатов. Не отличаясь от контрольной группы по физической подготовленности в начале первого семестра (p>0,05), к концу третьего курса студенты экспериментальной группы превосходили (p<0,05) студентов контрольной группы по физкультурно-спортивной компетентности на 0,97 логит, по педагогической - на 1,46 логит.

ВЫВОДЫ

1. В свете вероятностно-статистического подхода двигательная деятельность обучающегося - функционирование вероятностного автомата. Параметрами состояния обучающегося являются уровень развития физической культуры личности, здоровья и иных аспектов двигательной и мыслительной деятельности, параметрами воздействия - показатели физической и интеллектуальной нагрузки. Семантические модели двигательных действий - модели взаимосвязи между двигательной и мыслительной деятельности, психологической составляющей двигательной деятельности.

2. Взаимосвязь биомеханических и дидактических основ информатизации физического воспитания прослеживается по следующим направлениям: рейтинговая оценка двигательной и мыслительной деятельности обучающихся; моделирование двигательной деятельности и автоматизированный учет ее результатов; моделирование процесса физического воспитания.

3. Проведенный на базе педагогического вуза эксперимент показал высокую эффективность применения математических моделей двигательной деятельности в системе педагогического управления, выразившуюся в повышении уровня физкуль-турно-спортивной и педагогической компетентности студентов экспериментальных групп.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Бальсевич, В.К. Онтокинезиология человека / В.К. Бальсевич. - М. : Спорт АкадемПресс, 2000. - 275 с.
  2. Гагин, Ю.А. Духовный акмеизм биомеханики / Ю.А. Гагин, С.В. Дмитриев ; Балт. Пед. акад. - СПб. : [б.и.], 2000. - 308 с.
  3. Основы научно-исследовательской и методической деятельности в педагогике образования и спорта / Полянская С.Б., Полянский А.В., Романов Д.А., Лукъя-ненко Е. Ю. - Славянск-на-Кубани : Изд. центр СГПИ, 2009. - 218 с.
  4. Романов, Д.А. Математические модели выполнения аэробных упражнений // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - 2009. - № 11 (57) - С. 77-82.
  5. Полянский, А.В. Педагогический эксперимент в физическом воспитании студентов / А.В. Полянский, Д.А. Романов, Е.Ю. Лукьяненко // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - 2008. - № 4 (38). - С. 55-60.
  6. Романов, Д.А. Управление процессом физической подготовки студентов факультета физической культуры / Д.А. Романов, С.Б. Полянская, Е.Ю. Лукьяненко // Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта. - 2008. - № 3. - С. 50-58.
  7. The use of mathematical model for evaluation of the effectiveness of given training exercises in swimming / Szepelawy M.,Cholewa J., Roczniok R., Nawarecki D. // Sporto Mokslas, Sport Science, 1 (51). - Vilnius, 2008. - S. 52-57.

Контактная информация: plnsk1976@mail.ru

Помимо статей, в нашей спортивной библиотеке вы можете найти много других полезных материалов: спортивную периодику (газеты и журналы), книги о спорте, биографию интересующего вас спортсмена или тренера, словарь спортивных терминов, а также многое другое.

Похожие статьи

Социальные комментарии Cackle