В роботі представлені результати впливу використання машини автоматизованого управління для циклічних вправ на організм що займаються

Анотація наукової статті з наук про здоров'я, автор наукової роботи - Кобля Якуб Камболетовіч, Свечкарёв Віталій Геннадійович, Хачатуров Володимир Миколайович


The machine of automated management in practice of physical training

In work results of influence of using the machine of automated management for cyclic exercises on an organism engaged are presented.


Область наук:
  • Науки про здоров'я
  • Рік видавництва: 2008
    Журнал: Вчені записки університету ім. П.Ф. Лесгафта

    Наукова стаття на тему 'Машина автоматизованого управління в практиці фізичної культури'

    Текст наукової роботи на тему «Машина автоматизованого управління в практиці фізичної культури»

    ?9. Ротенберг, В.С. Мозок. Навчання. Здоров'я: кн. для вчителя / В. С. Ротен-берг, С. М. Бондаренко. - М.: Просвещение, 1989. - 239 с.

    МАШИНА АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ У ПРАКТИЦІ ФІЗИЧНОЇ КУЛЬТУРИ

    Кобля Якуб Камболетовіч, доктор педагогічних наук, професор, член - кореспондент РАО, ректор Інституту фізичної культури та дзюдо Адигейського державного університету,

    Свечкарёв Віталій Геннадійович, кандидат педагогічних наук, доцент, вчитель фізичної культури, доцент кафедри фізичного виховання, Майкопський державний технологічний університет,

    Хачатуров Володимир Миколайович, кандидат педагогічних наук, доцент кафедри фізичного виховання, Майкопський державний технологічний університет м.Майкоп

    анотація

    В роботі представлені результати впливу використання машини автоматизованого управління для циклічних вправ на організм що займаються

    THE MACHINE OF AUTOMATED MANAGEMENT IN PRACTICE OF PHYSICAL TRAINING Koblev Jakub Kamboletovich, the doctor of pedagogical sciences, the professor, member-correspondent of the Russian Open Society, the rector of Institute ofphysical training and

    judo Adigey state university,

    Svechkaryov Vitaly Gennadjevich, the candidate of pedagogical sciences, the senior lecturer, the teacher of physical training, the senior lecturer of faculty of physical training, Maikop state technological university,

    Hachaturov Vladimir Nikolaevich, the candidate of pedagogical sciences, the senior lecturer of faculty of physical training, Maikop state technological university,

    Maikop

    Abstract

    In work results of influence of using the machine of automated management for cyclic exercises on an organism engaged are presented.

    ВСТУП

    Визначення оптимальної фізичного навантаження як і раніше залишається однією з складних проблем в теорії і практиці фізичної культури. Позитивний вплив занять фізичною культурою визначається відповідністю рівню фізичного навантаження можливостям людини, її виконує. Якщо ж фізичне навантаження перевищує ці можливості, то вона стає надмірною і викликає негативні зміни в організмі. При такому підході очевидно, що навіть невелике фізичне навантаження, отримане не підготовленою до неї людиною, може виявитися для нього надмірної з усіма витікаючими з цього наслідками. Тому дозування фізичного навантаження є такою ж важкою клінічної завданням, як і дозування ліків. Очевидно, що малі дози не будуть ефективними, а великі можуть дати негативний результат, бо надмірне фізичне навантаження призводить або до загострення наявних хронічних захворювань, або до розвитку перенапруги органів і систем організму.

    З огляду на так зване нетреноване серце сучасної людини, що має найрізноманітніші прояви і пов'язане з все падаючим питомою вагою фізичної активності, як в професійному, так і в побутовій діяльності, при

    дозуванні фізичної активності особам, які не займаються спортом, потрібна особлива обережність.

    Основна складність проблеми полягає в тому, що оптимум необхідного фізичного навантаження у кожної людини суто індивідуальний і схильний до постійної зміни (іноді з дуже широким діапазоном) в залежності від психоемоційного стану, ступеня відновлення після попереднього тренування, застосування фармакологічних препаратів і т. Д. Оскільки ступінь впливу всіх факторів постійно змінюється, остільки і у кожної людини повинна індивідуально адекватно змінюватися величина навантаження.

    Тому для посилення оздоровчої спрямованості тренувального процесу при підвищенні обсягу та інтенсивності навантаження необхідні критерії, що визначають їх індивідуальну оптимальність, що включають в себе показники функціонального стану систем, які є провідними в життєзабезпеченні організму (ЧСС та ін.).

    Динаміка наростання рівня фізичного навантаження повинна відповідати зросту функціонального стану організму, бо розвиток фізичних якостей має супроводжуватися поліпшенням стану здоров'я. Тому перспективним є застосування різних пристроїв, тренажерів і машин, що забезпечують розвиток рухових якостей людини, що підвищують ефективність тренувальних занять без перевищення фізіологічних можливостей організму [1].

    У видах фізичного виховання з переважним проявом витривалості, де результат найбільше залежить від діяльності вегетативної системи, управління навантаженням має здійснюватися за об'єктивно встановленими цим безперервного прояви фізіологічних параметрів по ходу виконання вправи. А кошти, що створюють керуючий вплив, повинні працювати на основі принципу прямого і зворотного зв'язку.

    МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ

    Для вирішення цієї складної проблеми нами розроблена штучно керована среда, що отримала назву "Машина автоматизованого управління для циклічних вправ" (МАУЦУ). При занятті на МАУЦУ управління навантаженням здійснюється за допомогою автоматизованої системи управління (АСУ) на основі відповідної реакції організму. АСУ відстежує стан серцево-судинної системи, а також контролює якість виконання рухових дій. На основі показників (змін) ЧСС АСУ вносить корективи в програму управління навантаженням і підтримує її на оптимальному (або при необхідності на заданому) рівні.

    МАУЦУ має переваги перед своїм прототипом - кардіолідером. Вони полягають в наступному:

    • коригування відбувається відразу, як тільки задана ЧСС починає відрізнятися від ЧСС займається, а не після виходу ЧСС займається з пульсового коридору (зони нечутливості приладу),

    • програма коригування інтенсивності навантаження зі зміни ЧСС здійснюється за спеціальним алгоритмом, заданим інструктором,

    • прилад може працювати в режимі звичайного кардіолідера, що значно розширює його можливості,

    • при необхідності програма може бути змінена (вдосконалена) в залежності від конкретних вимог.

    МАУЦУ, розроблена нами, являє собою ношений міні-комп'ютер на базі мікроконтролера АТМБЬ АТ9088535. Він включає в себе аналого-цифровий перетворювач, обчислювальний блок, пристрій управління, дві області пам'яті - для програм і для даних, інтерфейсні порти і лічильники / таймери. Зовнішні інтерфейси комп'ютера: 4-рядковий алфавітно-цифровий дисплей, 12-клавішна

    цифрова клавіатура, роз'єм для навушників, стандартний послідовний інтерфейс для передачі даних і роз'єм для підключення вимірюваних цифрових і аналогових сигналів.

    Алгоритм роботи пристрою формується за допомогою мови ATMEL AVR assembler на персональному комп'ютері і передається за допомогою паралельного інтерфейсу і програматора.

    До МАУЦУ через роз'єм підключається розроблений нами оптоелектронний датчик частоти серцевих скорочень.

    МАУЦУ постійно задає частоту рухових циклів (темп руху) тренується за допомогою звукового (або світлового) сигналу. Ставлячи рівень навантаження, апарат починає програмно коригувати інтенсивність навантаження займається. Причому, чим більше ЧСС реальна (тренується) відрізняється від ЧСС заданої, тим сильніше змінюється темп руху за розробленим нами алгоритмом. За рахунок цього циклічні рухи виходять більш рівними - без різких змін в швидкості.

    ОРГАНІЗАЦІЯ ДОСЛІДЖЕННЯ

    Для виявлення ефективності МАУЦУ нами проведено медико-

    педагогічне дослідження (3,5 місяця). Для цього нами було обстежено понад сто студентів основної групи перших-других курсів навчання (17-19 років), з яких було відібрано 26 юнаків:

    • не мають гострих хронічних захворювань;

    • які не займаються спортом і оздоровчою фізичною культурою;

    • регулярно відвідують заняття з фізичного виховання.

    Студенти були розділені на дві групи - експериментальну і контрольну (по 13 осіб у кожній групі). Групи формувалися методом випадкової вибірки. Заняття в групах проходили два рази на тиждень за розкладом університету. Всі студенти займалися у одного викладача, по одній і тій же програмі. Відмінність полягала лише в кросової підготовки: студенти контрольної групи займалися в традиційних умовах, а експериментальної - з використанням МАУЦУ і застосуванням велоергометра. На кроссовую підготовку на кожному занятті в обох групах відводилося 15 хвилин.

    Інтенсивність навантаження в кросової підготовки в експериментальній групі визначалася (задавалася) по ЧСС:

    • 130 ударів в хвилину - перші два тижні занять (4 заняття);

    • 140 ударів в хвилину - другі два тижні занять (4 заняття);

    • в решту часу (28 занять) у педагогічному експерименті задавалася оптимальна ЧСС, яка визначалася за формулою К. Купера: ЧССопт = (205 - вік / 2) х 0,8, і становила 156 уд. / Хв.

    Статистична обробка зібраного фактичного матеріалу проводилася з використанням методів математичної статистики.

    Імовірнісна оцінка значущості відмінностей здійснювалася з використанням двостороннього t-критерію Стьюдента. Статистично значущим вважався результат з імовірністю р < 0,05.

    Всі результати оброблені на персональному комп'ютері за допомогою програми математичної статистики «Unistat Statistical Package v 5.001», інтегрованої в табличний процесор Microsoft Excel 2002.

    РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ

    Студенти, які брали участь в дослідженні, пройшли тестування, результати якого наведені в таблицях 1, 2 і 3.

    Таблиця 1

    Показники медико-біологічного дослідження студентів перед початком і ______________ після проведення педагогічного експерименту ___________________

    Показник Контрольна група Експериментальна гр. Достовірність відмінностей при р<0,05

    До експ. Після експ. До експ. після експ.

    1 2 3 4

    ± 5 ± 5 ± 5 ± 5 1-2 1-3 3-4

    тест Купера (м) 2376 77,6 2378 50,2 2365 78,4 2551 73,8 > > <

    проба Штанге (с.) 40,3 3,84 41,9 3,16 38,2 2,46 58,6 5,21 > > <

    індекс функціональних змін (бали) 2,04 0,051 2,05 0,052 2,03 0,061 1,91 0,057 > > <

    індекс Руф'є (ум. од.) 12,21 1,461 12,12 1,326 12,26 0,959 9,53 0,886 > > <

    Таблиця 2

    Показники розподілу величини омега-потенціалу у студентів перед ________ початком і після проведення педагогічного експерименту _____________

    Градації величин омега-потенціалу (mV) Контрольна група Експериментальна група

    До експерименту Після експерименту До експерименту Після експерименту

    n n n n

    41 - 60 45,71 7 57,42 7 48,6 9 43 3

    21 - 40 21 1 немає 0 немає 0 29 8

    0 - 20 16 5 13,5 6 ​​13,8 4 17 2

    Таблиця 3

    Показники варіаційної пульсометрії перед початком і після проведення _______________________ педагогічного експерименту ____________________________

    Показник Пара- метри Контрольна група Експериментальна група

    n n n n

    Ін (ум. Од) вище 237,7 2 221,4 2 357,1 4 233,1 4

    норма 84,7 7 88,4 6 77,7 6 92,4 8

    нижче 42,3 4 37,1 5 32,5 3 18,3 1

    Мо (с.) Вище немає 0 немає 0 немає 0 немає 0

    норма 0,926 4 0,923 4 0,901 3 0,91 4

    нижче 0,729 9 0,74 9 0,72 10 0,75 9

    Амо (%) вище 60,8 5 65,2 5 61,8 5 59,5 2

    норма 38,8 5 44 3 37 5 43,3 10

    нижче 23,33 3 23 5 24 3 17 1

    dX (с.) вище 0,434 9 0,425 10 0,428 8 0,456 3

    норма 0,335 3 0,27 2 0,21 2 0,24 8

    нижче 0,11 1 0,14 1 0,116 3 0,13 2

    ОБГОВОРЕННЯ

    Сумарні показники медико-біологічного дослідження виявили (за більшістю параметрів) деяке погіршення механізмів адаптації у більшості студентів контрольної групи (табл. 2 і 3).

    За нашим припущенням, це може бути пов'язано з:

    • настанням сесії у студентів;

    • невідповідністю деяких навантажень на організм займаються під час занять з фізичного виховання рівню їхньої підготовленості.

    В експериментальній групі сумарні показники медико-біологічного

    дослідження демонструють істотне поліпшення механізмів адаптації у більшості студентів, що, в першу чергу, позначилося на поліпшенні стану симпатичного і парасимпатичного відділів вегетативної нервової системи (результати варіаційної пульсометрії - параметри Амо і? X), інтегрального показника рівня метаболічних процесів в організмі, рівня психофізіологічної активності людини (результати омега-потенціалометріі) і серцево-судинної системи (тест Купера, проба Штанге, індекс Руф'є).

    Спираючись на результати дослідження, можна стверджувати, що метод автоматизованого управління навантаженням з використанням МАУЦУ є ефективним для зміцнення здоров'я.

    Перспективним є подальше вдосконалення алгоритму коригування інтенсивності навантаження в залежності від зміни частоти серцевих скорочень, а також декількох біологічних і біомеханічних показників.

    Справжня система як пристрій керування використовує міні-комп'ютер, що дає деякі переваги перед традиційними тренажерними пристроями: дозволяє не тільки здійснювати автоматичне регулювання величини навантаження, але і задавати її індивідуально кожному спортсмену, поміщати в базу даних результати кожного виконаного вправи. Переваги програмної обробки очевидні. По-перше, універсальність: невеликою зміною налаштувань програми з призначеного для користувача інтерфейсу можна радикально змінити алгоритм обробки і критерії прийняття рішення про формування рівня навантаження для випробуваного; по-друге, записані дані можуть бути використані в більш складних розрахунках для отримання нових даних з уже проведеного експерименту і їх статистичної обробки. Всі ці переваги в кінцевому рахунку покращують результати занять.

    Дана АСУ дозволяє кожній людині індивідуально дозувати величину навантаження, що значно економить здоров'я і дає високий тренувальний ефект. Тренувальне навантаження формується з урахуванням заданих тренером параметрів, причому тренер ніяк не обмежує тренувальні можливості спортсмена, а лише вказує бажані результати. Тренувальне навантаження збільшується в міру адаптації організму до неї.

    Таким чином, вирішена одна з задач по розробці автоматизованої системи управління тренувальним процесом з індивідуальним дозуванням навантаження на основі відповідної реакції організму займаються.

    ЛІТЕРАТУРА:

    1. Черкесов, Ю.Т. Як знешкодити спорт / Ю.Т. Черкесов // Теорія і практика фізичної культури. - 1996.- № 3. - С. 44-45.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити