Управление технической подготовкой прыгунов в высоту с использованием интерактивной системы прогнозирования успешности спортивных движений

Управление технической подготовкой прыгунов в высоту с использованием разработанной нами интерактивной системы прогнозирования успешности прыжка основано на корректирующих воздействиях и осуществляется следующим образом (рис. 5).

Рис. 6 Схема применения интерактивной системы прогнозирования успешности прыжка в управлении технической подготовкой спортсмена

Каждая модель техники прыгуна в высоту строится на совокупности его попыток в соревнованиях и в тренировочном процессе. При этом во внимание берутся как удачные, так и неудачные попытки. Тем самым, стремясь к модельным характеристикам «идеального прыжка» на заданную высоту, мы корректируем его собственные движения, соответствующие уровню специальной физической подготовки на данный момент времени. То есть, мы направляем прыгуна к оптимальной технике, которую он показывает в некоторых зарегистрированных попытках, добиваемся большей воспроизводимости успешных прыжков, что ведет к стабилизации движений и повышению спортивного результата.

На основе созданных моделей, учитывающих индивидуальные биомеханические особенности прыжка в высоту, нами разработана методика коррекции техники прыжка в высоту, которая включает в себя:

1) в рамках предсоревновательного мезоцикла: общее количество микроциклов в предсоревновательном мезоцикле – 3; количество тренировок в тренировочном микроцикле – 2-3; оптимальная высота для корректировки и стабилизации техники прыжка в высоту в начале предсоревновательного мезоцикла составляла 80-85% от максимального результата, по мере совершенствования индивидуальной техники этот показатель доводился до 90%; при возникновении отклонений от модельных биомеханических характеристик мы использовали комплексы упражнений и психологические двигательные установки (ПДУ) для исправления ошибок;

2) соревновательный период включает в себя: использование двух мезоциклов по 3 микроцикла каждый: в первом целевой задачей является достижение уровня 90-95% от максимального результата, а во втором – 95-100%; количество технических тренировок в тренировочном микроцикле – 1-2; при возникновении у прыгуна отклонений от модельных биомеханических характеристик мы использовали индивидуальные корректирующие комплексы упражнений и ПДУ.

Так, для коррекции техники прыжка в высоту спортсмена И.К. и достижения индивидуальных биомеханических модельных характеристик нами предложен следующий комплекс тренировочных средств и ПДУ:

а) Разминочный бег – 1 км. Общие разминочные упражнения – 20 мин. Беговые упражнения 840 м.

б) Прыжки с ноги на ногу с нарастающей активностью – 440 м. ПДУ: «Не учащать шаги, сохранять амплитуду движений».

в) Прыжки с ноги на ногу с финальным усилием (несколько шагов и отталкивание вверх) в 3 шага – 530 м.

г) Выпрыгивания на баскетбольное кольцо с разбега с постепенным приближением места отталкивания и места начала разбега к кольцу – 8 раз.

д) Бег по разбегу без отталкивания с увеличенной шириной дуги – 5 раз. ПДУ: «Держать тело ровнее, меньше наклоняться внутрь дуги».

е) Выталкивания на планку с полного разбега (8-11 беговых шагов) с увеличенной шириной дуги – 5 раз.

ж) Прыжки в высоту «флоп» с полного разбега (8-11 беговых шагов) – 15 раз (перенести отметку начала разбега на 20 см ближе). ПДУ: «Меньше наклоняться внутрь дуги, бежать последние три шага с большей амплитудой, не «лезть» на планку, тянуться вверх в отталкивании».

з) Бег 2100 м (80% от максимума). Упражнения на расслабление, гибкость – 10 мин.

В таблице 2 приведены результаты применения разработанной методики управления технической подготовкой на индивидуальном уровне у спортсмена И.К. В конце педагогического эксперимента достоверно изменились все биомеханические характеристики прыжка в высоту, приблизившись к модельным значениям.

Основным критерием технической подготовленности прыгунов в высоту в ходе педагогического эксперимента служило отклонение реальных значений биомеханических показателей от модельных. Для каждого из 6 спортсменов рассчитывался индивидуальный набор линейных, скоростных, угловых, и временных характеристик, по которым и были построены индивидуальные биомеханические модели успешности прыжков в высоту на основе каскадной нейро-нечеткой сети. Для оценки эффективности применения разработанной нами методики управления технической подготовкой на индивидуальном уровне были вычислены отклонения реальных значений биомеханических показателей от модельных в начале и в конце педагогического эксперимента.

В таблице 3 показаны средние значения данных отклонений для каждой группы биомеханических показателей. Как следует из полученных данных, в целом к концу педагогического эксперимента большинство показателей у 6 прыгунов в высоту были максимально приближены к индивидуальным модельным значениям. Количество успешных попыток, составлявшее в исследуемой группе 57% до педагогического эксперимента, достоверно возросло до 82% после педагогического эксперимента (²=11,69; р<0,001).

Важным являлось изучение динамики соревновательных результатов и достижения в конце педагогического эксперимента максимального спортивного результата и высокой стабильности.

Таблица 2

Сравнительная характеристика биомеханических параметров прыжка в высоту спортсмена И.К. в ходе педагогического эксперимента

№	Характеристики, единицы измерения	Модельные характеристики (высота 2,27 м)	До корректирующих воздействий n=28	После корректирующих воздействий n=12	p
1.	Расстояние места отталкивания до проекции планки, м	0,92	0,810,019	0,910,027	<0,01
2.	Угол наклона туловища к вертикали в момент отталкивания, град.	-4,1	-2,400,511	-4,210,718	<0,05
3.	Угол наклона туловища к вертикали в фазе амортизации на предпоследней опоре, град.	-3,9	-6,70,321	-3,80,812	<0,01
4.	Скорость на последнем шаге разбега, м/с	6,8	5,80,097	6,80,224	<0,01
5.	Время опоры последнего шага разбега, с	0,15	0,160,002	0,150,003	<0,05
6.	Длина последнего шага разбега, м	1,36	1,470,02	1,330,05	<0,05
7.	Средняя длина 3-х последних шагов, м	1,78	1,640,02	1,770,06	<0,05
8.	Средний темп 3-х последних шагов, шагов/с	4,03	3,880,03	4,050,07	<0,05
9.	Коэффициент мобилизации темпа, отн.ед.	1,405	1,3420,017	1,4080,027	<0,05

Так, у спортсмена И.К. в течение оцениваемого спортивного сезона произошел прирост личного результата на 3 см при высоком уровне стабильности соревновательных результатов. У спортсмена Л.Б. в конце педагогического эксперимента личный результат увеличился на 5 см, также при стабильности результатов. В целом по экспериментальной группе улучшились личные соревновательные результаты у 4 из 6 спортсменов на 3-5 см, что превосходит годовую динамику роста спортивных результатов элитных спортсменов – прыгунов в высоту (В.Ф. Таранов, А.В. Черкашин, 2011). У двух других спортсменов лучшие результаты были повторены в течение сезона, соответствующего времени педагогического эксперимента.

Таблица 3

Изменение технических характеристик у прыгунов в высоту в ходе

педагогического эксперимента (отклонение от модельного значения, в %)

№	Характеристики	До педагогического эксперимента n=6	После педагогического эксперимента n=6	р
		М±σ	М±σ
1.	Линейные	13,1±1,8	4,2±0,6	<0,01
2.	Скоростные	6,3±1,2	2,1±0,3	<0,01
3.	Угловые	4,0±0,9	1,2±0,2	<0,05
4.	Временные	6,9±1,0	1,8±0,3	<0,01

Обобщая результаты настоящего исследования, можно утверждать, что применение разработанной методики управления технической подготовкой прыгуна в высоту на основе имитационного моделирования с использованием каскадной нейро-нечеткой сети позволяет существенно повысить эффективность тренировочного процесса, достичь высокой стабильности и роста спортивного результата.

ВЫВОДЫ

1. Совершенствование системы управления технической подготовкой прыгунов в высоту в тренировочном процессе должно строиться на основе современных информационных технологий. Применение нейро-нечеткой сети обосновано для прогнозирования результата прыжка в высоту, поскольку эта задача относится к разряду таких, где не представляется возможным учесть все реально имеющиеся условия, от которых зависит результат, а можно лишь выделить приблизительный, нечеткий набор наиболее важных условий. Разработка модельных показателей технической подготовленности прыгунов в высоту позволяет наиболее качественно управлять тренировочным процессом.

2. На основании статистического анализа кинематических параметров в удачных и неудачных попытках доказано, что успешность прыжка в высоту зависит от индивидуального для каждого спортсмена комплекса биомеханических характеристик (линейных, угловых, временных и скоростных).

3. В результате исследования разработана имитационная модель двигательных действий прыгунов в высоту, входными параметрами которой являются индивидуальный комплекс биомеханических характеристик, который анализируется с помощью каскадной нейро-нечеткой сети, в результате чего определяются конкретные (модельные) значения характеристик и их сочетания, обеспечивающие выполнение успешного прыжка в зависимости от планируемого спортивного результата.

4. Для использования созданной модели в целях управления процессом технической подготовки прыгунов в высоту была разработана компьютерная интерактивная система прогнозирования успешности прыжка в высоту по индивидуальным биомеханическим характеристикам конкретных спортсменов, реализуемая с помощью специальной компьютерной программы. Система имеет модульную структуру и включает модуль построения модели, модуль принятия решения, модуль статистического исследования, базу модели, базу данных.

С помощью данной модели, учитывающей индивидуальные биомеханические особенности прыжкового стиля спортсмена, можно детально анализировать все фазы прыжка, совершенствовать технику за счет направленной коррекции отдельных движений звеньев тела, достижения той оптимальной комбинации кинематических параметров, которая обеспечивает достижение наивысшего результата. При обеспечении соответствия реальных показателей техники модельным, появляется возможность варьировать значения модельных характеристик, так как структура разработанной модели позволяет добиваться одного и того же необходимого итогового результата с различными их сочетаниями. Тем самым, решается проблема коррекции некоторых биомеханических параметров, по каким-либо причинам плохо поддающихся тренировочным воздействиям.

5. Разработана методика управления технической подготовкой прыгуна в высоту, построенная на основе индивидуального моделирования и комплекса упражнений и психологических двигательных установок, которая включает в себя:

1) в предсоревновательном мезоцикле: общее количество микроциклов в предсоревновательном мезоцикле – 3; количество тренировок в тренировочном микроцикле – 2-3; оптимальная высота для корректировки и стабилизации техники прыжка в высоту в начале предсоревновательного мезоцикла составляет 80-85% от максимального результата, по мере совершенствования индивидуальной техники этот показатель доводится до 90%; при возникновении отклонений от модельных биомеханических характеристик используются предложенные нами комплексы упражнений и психологические двигательные установки для исправления ошибок;

2) в соревновательном периоде: использование двух мезоциклов по 3 микроцикла каждый: в первом целевой задачей является достижение уровня 90-95% от максимального результата, а во втором – 95-100%; количество технических тренировок в тренировочном микроцикле – 1-2; при возникновении у прыгуна отклонений от модельных биомеханических характеристик используются индивидуальные корректирующие комплексы упражнений и психологические двигательные установки.

6. Большинство показателей биомеханических характеристик технической подготовленности у прыгунов в высоту в конце педагогического эксперимента были максимально приближены к индивидуальным модельным значениям. Количество успешных попыток, составлявшее в исследуемой группе спортсменов 57% до педагогического эксперимента, достоверно возросло до 82% после эксперимента (²=11,69; р<0,001). На индивидуальном уровне в конце педагогического эксперимента достоверно изменились все биомеханические характеристики прыжка в высоту, приближаясь к модельным значениям (при p<0,05).

7. Разработанная методика управления технической подготовкой прыгунов в высоту на основе имитационного моделирования техники спортивных движений с использованием каскадной нейро-нечеткой сети является эффективным инструментом для контроля и управления учебно-тренировочным процессом. Применение интерактивной системы прогнозирования успешности прыжка в высоту существенно повышает педагогическую эффективность за счет индивидуального подхода, точной биомеханической оценки техники основного двигательного действия и принятия рационального решения по его коррекции.