На правах рукописи

МОСКОВЧЕНКО ОЛЬГА НИКИФОРОВНА

ОптимизаЦиЯ физических нагрузок НА ОСНОВЕ

ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ адаптивНОГО

СОСТОЯНИЯ у ЗАНИМАЮЩИХСЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРОЙ И

СПОРТОМ (С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ)

13.00.04 - Теория и методика физического воспитания, спортивной

тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры

АВТОРЕФЕРАТ

на соискание ученой степени доктора педагогических наук

Москва - 2008

Работа выполнена в Политехническом институте

Сибирского федерального университета

Научный консультант: доктор педагогических наук, профессор, академик РАО, действительный член РАО

Портнов Юрий Михайлович

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Малиновский Станислав Владимирович

доктор педагогических наук, профессор

Родионов Альберт Вячеславович

доктор медицинских наук, профессор

Чоговадзе Афанасий Варламович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Московская государственная академия физической культуры»

Защита состоится « 10 » июня 2008 г. в 11.00 часов на заседании диссертационного совета Д 311.003.01 при ФГОУ ВПО «Российский государственный университет физической культуры, спорта и туризма» по адресу: 105122, Москва, Сиреневый бульвар, 4, ауд. 603.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке РГУФКСиТ.

Автореферат разослан « 7 » мая 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Шалманов А.А.

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Проблема и актуальность исследования. Необходимость поиска инновационных подходов к оптимизации физических нагрузок и совершенствование методов управления тренировочным процессом продиктованы временем. В последнее пятнадцатилетие ускорился темп жизни, изменились привычные стереотипы, возросли психоэмоциональные перегрузки в процессе деятельности человека, на фоне дефицита двигательной активности. В то же время высокий уровень спортивных достижений на мировой арене также предъявляет повышенные требования к уровню подготовленности, соревновательной деятельности спортсмена и его психоэмоциональной сфере. При этом следует отметить, что как гиподинамия, так и большие объёмы тренировочной нагрузки приводят к напряжению адаптационных процессов и ухудшению состояния здоровья разных социально-демографических групп населения, в том числе и спортсменов. Чтобы не допустить срыва адаптации, необходимо ориентироваться на индивидуальные особенности человека при выборе физической нагрузки. При этом следует не только опираться на наследственную обусловленность морфофункциональных характеристик телосложения и гомеостатические системы организма (Н.В.Зимкин, 1982, 1984; В.М. Зациорский, 1972; В.К. Бальсевич, 2000, 2002 и др.), но и учитывать основополагающие принципы формирования психических процессов (В.М. Игуменов, 1971; Г.М. Зараковский, 1997; Ю.А. Киселёв, 1984; В.И. Медведев, 1998 и др.) и донозологические состояния (В.В. Матов, Ф.А. Иорданская, 1982 и др.). М.А. Берштейн (1966, 1990),. К. Бальсевич (2002), Л.И. Лубышева (1993, 2002) подчёркивают, что движение не только служит основой развития адаптивного поведения человека, но и является основополагающим принципом формирования и совершенствования физической культуры личности. В трудах (Б.Г. Ананьева, 1969; Л.С. Выготского, 1982; В.В. Давыдова, 1996; С.Л. Рубинштейна, 1969 и др.) отражены идеи об интегральных характеристиках человека как личности, способной к самореализации в социуме.

Одной из основных проблем физического воспитания субъектов образовательного процесса, оздоровительной физической культуры и спорта является дифференциация физических нагрузок в соответствии с адаптивными возможностями организма (Э.Г. Булич, И.В. Муравов, 2003; В.Г. Шилько, 2003; О.Л. Терещева, 2004 и др.). Для дифференциации физических нагрузок для массовой физической культуры компьютерные технологии применяют Ф.В. Викторов, 1990, В.Д. Сонькин (1993); В.В. Зайцева (1995) и др., но при этом нет критериев оценки индивидуальной диагностики донозологического адаптивного состояния.

Как подчёркивает В.В. Зайцева, «сложившийся в физическом воспитании методологический подход, опирающийся на среднестатистическую норму, становится тормозом на пути научного познания», что подтверждает значимость поиска новых подходов по вопросам оптимизации физической нагрузки для разных социальных групп населения и спортсменов.

Сложившаяся система знаний о спортивной тренировке достаточно изложена в ряде работ (Н.Ж. Булгакова, 1990; Л.П. Матвеев, 1991, 1997; Д.Г. Миндиашвили, 1996; А.А. Новиков, 1977; Н.Г. Озолин, 1970, 2002; Г.С. Туманян, 2000, В.Н. Платонов, 1986; Д. Харре, 1971; J. Hollozy, 1973 и др.). Вопросы управления тренировочным процессом рассматривали (Ю.В. Верхошанский, 1985, 1988; С.М. Гордон, В.В. Кузнецов, 1975; Е.А. Ширковец, 1995; Б.Н. Шустин, 1995 и др.) за счёт моделирования состояний и уровня специальной подготовленности, применения математических методов. Между тем, до настоящего времени данная проблема является предметом дискуссий. Спортивный результат можно улучшить за счёт наращивания объёма нагрузки, но объём бесконечно увеличиваться не может, так как. во-первых, ограничивает дефицит времени; во-вторых, может наступить дезадаптация, что приведёт к ограничению роста результата.

В то же время бесспорен и тот факт, что спортивная тренировка - это многолетняя адаптация к спортивной деятельности. Существует множество подходов исследования адаптивных приспособительных функций организма к тренировочным нагрузкам (А.И. Завьялов, 1997; Г.Н. Кассиль, 1978; А.П. Исаев, 1993; М.Г. Пшенникова, 1986; А.С. Солодков, 1988, 1990; Л.Г. Харитонова, 1995 и др.).

Несмотря на достаточную разработанность проблемы, вопросы оптимизации и предлагаемые подходы требуют усовершенствования в связи с жёсткой конкуренцией на мировой арене спортсменов и появлением нетрадиционных видов двигательной активности. В имеющихся работах отсутствует методологический подход к понятию оптимизации физических нагрузок на основе индивидуальной диагностики адаптивного состояния. Кроме того, анализ теоретических исследований выявил существующие противоречия, которые требуют научного осмысления:

- между требованиями, предъявляемыми к сложившейся системе физического воспитания студентов вузов нефизкультурного профиля, и её реальным состоянием, направленным на развитие физических качеств без учёта мотивационно-ценностных отношений и потребностной сферы личности;

- между пропагандой здорового образа жизни и слабым внедрением здоровьесберегающих и инновационных технологий в оздоровительную физическую культуру, что не позволяет активизировать интерес широких слоёв населения к занятиям оздоровительной физической культурой;

- между необходимостью оптимизации тренировочной нагрузки и отсутствием стратегии в управлении наращиванием объёма и интенсивности нагрузок, что не способствует сохранению здоровья спортсменов;

- между необходимостью информационного обеспечения физической культуры и спорта и отсутствием в имеющихся автоматизированных системах расчетных критериев, позволяющих проводить индивидуальную диагностику различных состояний человека, в зависимости от возрастно-половых, региональных особенностей и спортивной специализации.

Из всего вышеизложенного совершенно очевидно, что поиск наиболее инновационных подходов к оптимизации физической нагрузки на основе индивидуальной диагностики адаптивного состояния занимающихся физической культурой и спортом с применением компьютерных технологий весьма актуален. В спортивной педагогике данный подход не применялся, разрабатывались лишь отдельные аспекты данной проблемы.

Объект исследования - процесс оптимизации оздоровительных и тренировочных физических нагрузок у разных социально-демографических групп населения и спортсменов с учётом возрастно- половых особенностей и рода деятельности.

Предмет исследования - управление процессом оптимизации двигательных и тренировочных режимов у занимающихся физической культурой и спортсменов за счет целенаправленного воздействия физической нагрузки на основе адаптивного состояния и компьютерных технологий

Рабочей гипотезой явилось предположение о том, что управление физической нагрузкой будет оптимальным, если выполнить следующие условия:

а) разработать и внедрить концепцию оптимизации физических нагрузок, представляющую собой совокупность образовательных, здоровьесохраняющих, педагогических и компьютерных технологий, направленных на эффективное управление физическими нагрузками за счёт выбора индивидуальной стратегии и тактики повышения личностного потенциала, самореализации личности в социуме;

б) провести дифференциацию и моделирование различных изучаемых параметров с помощью непараметрических методов для выделения критериев функциональных и психофизиологических параметров, характеризующих адаптивные состояния испытуемых;

в) внедрить новые научно обоснованные педагогические технологии, направленные на повышение качества управления учебным и тренировочным процессом.

Это создаст предпосылки для оптимального управления физической нагрузкой и составит теоретическую и практическую основу опережающего образования в системе физического воспитания и инновационных подходов к спортивной тренировке. В ходе эксперимента гипотеза уточнялась и дополнялась, кроме того, по ряду вопросов выдвигались частные гипотезы.

Цель исследования - разработать и научно обосновать стратегию оптимизации физических нагрузок на основе компьютерного обеспечения диагностики адаптивного состояния у занимающихся физической культурой и спортом для повышения эффективности процесса оптимизации оздоровительных и тренировочных нагрузок.

Задачи исследования:

1. Изучить разработанность исследуемой проблемы по данным отечественной и зарубежной литературы, выявить тенденции и инновационные подходы к проблеме оптимизации физических и тренировочных нагрузок.

2. Разработать концепцию оптимизации физических нагрузок, определяющую философско-исторический аспект двигательной активности человека, программно-компьютерное обеспечение, спроектированное по типу модульной структуры автоматизированного мониторинга для системной диагностики индивидуального адаптивного состояния разных социальных групп населения и спортсменов.

3. Исследовать системно различные параметры, характеризующие адаптивное состояние человека, с помощью метода автоматизированной диагностики.

4. Выделить количественные критерии, характеризующие основные компоненты индивидуального адаптивного состояния в соответствии с возрастно-половыми особенностями на основе математического моделирования.

5. Обосновать здоровьесберегающие технологии, разработанные в соответствии с уровнем адаптивного состояния, направленные на формирование потребности в самостоятельных занятиях оздоровительной физической культурой.

6. Разработать стратегию и тактику оптимального планирования и управления тренировочным процессом с целью повышения работоспособности и удержания спортивной формы в ответственных стартах.

7. Обосновать экспериментально эффективность оптимизации физических нагрузок на основе донозологического адаптивного состояния индивида.

Методологической основой исследования явились:

- диалектический материализм Г. Гегеля (1956), позволяющий рассматривать П.Ф. Лесгавту (1951), Н.А. Бернштейну (1966), Г.Г. Наталову (1998), В.К. Бальсевичу (2002), Л.И. Лубышевой, С.И. Филимоновой (2004) педагогическую компоненту физического воспитания и спортивной тренировки с современных позиций;

- теория функциональных систем П.К. Анохина (1974,1980), К.В. Судакова (1983,1996), А.Г. Щедриной (1989) и теория общей Н.А. Агаджаняна (1970, 1983), Ф.З. Меерсона (1973, 1988), В.П. Казначеева (1980, 1986) и психофизиологической адаптации В.Л. Марищука (1984), В.Д. Небылицына (1978), Н.Н. Даниловой (1992), Ф.Б. Березина (1988), В.И. Медведева (1982,1998);

- теория донозологической диагностики Г.Л. Апанасенко (1997), Р.М. Баевского, А.П. Бересневой (1997), Ф.А. Иорданской (1982), В.П. Казначеева (1980, 1988) В.В. Матова (1982) и количественной оценки адаптивных возможностей человека Л.Х. Гаркави (1998), Э.М. Казина, Г.А. Кураева (1993);

- исследования в области личностно-ориентированной педагогики (Ю. Б. Бабанский,1983; Л.С. Выготский, 1982; В.В. Давыдов, 1996 и др.) и психологии личности (Б.Г. Ананьев,1969; А.Н. Леонтьев, 1989; В.Н. Мясищев, 1965; С.Л. Рубинштейн, 1969.), а также развития личности средствами физической культуры (М. Я. Виленский, 1996); В.И. Столяров, 1993; Л.И. Лубышева,1994 и др.);

- теоретические положения системы физического воспитания и спортивной тренировки (Н.Ж. Булгакова,1990; Ю.В. Верхошанский,1985,1988; С.М.Гордон, 1981, 1988; Л.П. Матвеев, 1991, 1997; М.Я. Набатникова, 1982; Н.Г.Озолин, 1970, 2002; В.Н. Платонов, 1986; В.П. Филин, 1960; Н.А. Фомин,1986 и др.;

- основы проектирования педагогических (Э.Г. Булич,2003; С.И. Петухов, 2001 и др.) и компьютерных технологий в оздоровительной физической культуре и спортивной тренировке (П.В. Бундзин, 1991; В.В. Зайцева, 1990,1995; В.В. Кудрявцев,1993; В.Д.Сонькин.,1993 и др.);

- методология информационных (Ю.П. Журавлев, 1978; А.С. Чернышев, 1982 и др.) и экспертных систем (Л.Ф. Ноженкова,1997, 2000; А.Е. Янковская, 1994 и др.), аппаратно-программного комплекса (Г.М. Алдонин,1998; А.Д. Рифтин, 1989; В.В. Крысанов, 1994) и математическое моделирование (Е.В. Гублер, 1978; А.Г. Ивахненко, 1986; А.В. Лапко, 1993, 1995, 2000; Н.А. Новоходько, 1995 и др.).

Работа выполнена в соответствии с приоритетными направлениями прикладных исследований по проектам: сводному плану НИР Госкомитета Совета Министров СССР по науке и технике (Постановление № 5 от 07.01.75 г., Приказы Минвуза СССР № 210 от 28.02.80 г., № 350 от 17.05.85 г. (1980-1989 г., руководитель тем); в соответствии с координационным планом НИР и ОКР Госкомспорткомитета СССР от 17.05.85 г. (1985-1986 г.г., руководитель тем); Госкомспорта РФ на 2003-2005 гг., направление № 1/4.02.03 «Управление двигательной деятельностью человека; по программе Мин. образования РФ, распоряжение № 165-30 от 10.02.2000 г. (2000-2002 г.г., руководитель темы). Кроме того, автор использовал свой многолетний опыт научно-исследовательской и тренерской работы в качестве руководителя КНГ Крайспорткомитета к стартам VII и VШ зимних Спартакиад народов РСФСР и СССР, а также научного руководителя лаборатории «Мониторинг здоровья» и межвузовского оздоровительного центра «Valeo».

Методы исследования - анализ и обобщение научно-методической литературы по проблеме исследования, медицинских карт школьников и студентов, планов подготовки и дневников ведущих спортсменов, педагогические наблюдения, педагогический эксперимент, медико-биологические методы, метод автоматизированной диагностики (включает 8 компьютерных диагностических систем и АПК для системного исследования адаптивного состояния человека), методы оценки и контроля двигательной активности и основных сторон подготовленности спортсменов, математическое моделирование и обработка экспериментального материала с помощью программы «NPCL», разработанной в ИВЦ СО РАН.

Организация исследований. Исследования проводились с 1978 по 2006 гг. на спортивных и производственных объектах городов: Москва, Алушта, Минск, Ташкент, Красноярск, Новосибирск, Комсомольск на Амуре, Усть-Кут, на лыжной базе п. «Вершина Тёи», на базе лаборатории «Мониторинг здоровья» и межвузовского оздоровительного центра Красноярского государственного технического университета (ныне ПИ Сибирского федерального университета). В соответствии с условиями, решаемыми задачами и избранным методом исследования количество обследуемых в группах было различным. В многолетнем эксперименте приняли участие 30255 испытуемых обоего пола (табл.1). В психофизиологических исследованиях проведено 180250 тестирований.

Таблица 1

Характеристика обследуемого контингента

Примечание: среди спасателей МЧС 16 мастеров спорта, 4 кандидата в мастера спорта; среди спортсменов: заслуженных мастеров спорта - 6 чел., мастеров спорта международного класса - 12 чел., мастеров спорта - 98 чел., в том числе Олимпийский чемпион - 2 чел., серебряный призер Олимпийских игр - 1, рекордсменов Мира и Европы - 26 чел.

Исследования проводились в 5 этапов. 1 этап (1978-1980) - поисково-аналитический. Изучалось состояние исследуемой проблемы в отечественных и зарубежных источниках. Осуществлялся подбор и апробация методов исследования в соответствии с гипотезой и задачами, разрабатывались алгоритмы для программ. Обобщался опыт подготовки сборных команд края по различным видам спорта. Были намечены и разработаны теоретические предпосылки исследования.

2 этап (1981-1987) - констатирующий эксперимент: включал изучение состояния проблемы компьютеризации педагогических процессов, организацию эксперимента. Разрабатывались модели и технологии, направленные на оценку и повышение адаптивных возможностей организма участников эксперимента. Анализировались выступления спортсменов на российских, всесоюзных и мировых чемпионатах. Определялись методология и теоретические основы исследования. Проводилась бета-апробация автоматизированных систем. Создавалась база данных.

3 этап (1988-1995) - заключался в обеспечении необходимых педагогических условий, формирующих адекватные средства и методы оздоровительной физической и тренировочной нагрузок. Обосновывались педагогические развивающие и коррекционно-реабилитационные технологии. Доказательство их эффективности оценивалось при повторном сравнительном эксперименте. Разрабатывалась концепция оптимизации физических нагрузок, включающая модель оздоровительной инфраструктуры, алгоритмы для автоматизированных систем, организационные и методологические аспекты мониторинга. Создавался аппаратно-программный комплекс. Обобщались результаты собственных исследований. Формировался понятийный аппарат.

4 этап (1996-2003) - опытно-экспериментальный: осуществлялось внедрение разработанных ранее педагогических и здоровьесберегающих технологий, системы управления тренировочным процессом, проверялись модели прогноза уровня физического и адаптивного состояния. Определялась эффективность различных подходов, методов, форм занятий, оздоровительных технологий, анализировалась динамика результатов с помощью систематизации и контент-анализа экспериментальных данных.

5 этап (2004-2006) - внедрение материалов и результатов диссертации в практику. Определена эффективность оптимизации физической нагрузки. Сформулированы основные выводы и рекомендации по теме диссертационной работы, которые широко обсуждены среди научных работников и тренеров. Завершено оформление работы.

Научная новизна:

1. Создано новое научное направление оптимизации физической нагрузки на основе индивидуальной диагностики адаптивного состояния с применением компьютерных технологий, что вносит существенный вклад в развитие научного направления сложившейся системы знаний о ценности физической культуры и спорта и представляет интерес для теории и методики физической и адаптивной культуры, спортивной тренировки, психофизиологии, педагогической валеологии и спортивной медицины.

2. Разработана, научно и экспериментально обоснована концепция оптимизации физической нагрузки на основе индивидуальной диагностики адаптивного состояния занимающихся физической культурой и спортом с применением компьютерных технологий. В рамках предложенной концепции разработаны:

- методология автоматизированного мониторинга, которая спроектирована и реализована на принципиально новой технологии интегральной системы, что может явиться основой для создания новой отрасли знания по автоматизации научных исследований в физкультурно-оздоровительных центрах, фитнес-клубах, спортивных школах;

- педагогическая модель оздоровительной инфраструктуры, определяющая комплекс организационно-педагогических и социальных условий, обусловливающих базис образовательных инноваций и здоровьесберегающих технологий, включающих научно-педагогическую и воспитательно-образовательную деятельность по формированию траектории развития двигательной активности человека, привитию основ здорового образа жизни.

3. Разработана модель системного исследования, предназначенная для комплексной оценки разнородных показателей (нейро-психофизиологических, физиологических, сенсомоторных), характеризующих уровень донозологического адаптивного состояния индивида у разных групп населения и спортсменов.

4. Установлена ранее неизвестная закономерность с помощью непараметрических методов на большом статистическом материале (30756 респондентов), позволяющая выделить количественные критерии, характеризующие нейродинамические профили психофизиологической адаптации; морфофункциональные типы физического развития; уровни физического и адаптивного состояния в соответствии с возрастно-половыми различиями для проживающих в условиях Сибири.

5. Определены основные критерии оптимизации оздоровительных физических нагрузок с помощью интегрального подхода, включающего в себя факторы управления физическим потенциалом, виды подготовки, основополагающие принципы, методические приёмы и средства оптимальных вариантов сочетания объёма, интенсивности, направленности тренировочных нагрузок, обеспечивающих тренирующие воздействия, адекватные функциональному состоянию и энергетическим ресурсам организма для разных социально-демографических групп населения, занимающихся физической культурой.

6. Разработана и реализована на практике система оптимального управления тренировочным процессом высококвалифицированных спортсменов, определены его стратегия и тактика, выделены критерии регулирования нагрузки в микроциклах на основе адаптивного состояния. Выделены специфические контрольные тесты, разработаны модельные характеристики для спортсменов, проживающих в условиях Сибири.

Теоретическая значимость исследования заключается в разработке концепции оптимизации физических нагрузок, которая рассматривается с педагогических позиций в области методологии образования и ценностно-гуманистических основ физической культуры и спорта. Сформулированы теоретические положения и технология автоматизированного мониторинга для системного исследования адаптивного состояния человека. В теорию педагогики физической культуры и спорта внесены новые теоретические понятия: «физическая нагрузка», «индивид», «системный подход», «физическое состояние», «нейродинамический профиль адаптации», «донозологическое адаптивное состояние индивида», «оптимизация физической нагрузки», «интегральный подход к оптимизации оздоровительных физических нагрузок», «компьютерные технологии, «здоровьесберегающие технологии».

Практическая значимость представленной работы заключается в повышении эффективности оздоровительных физических нагрузок и тренировочного процесса за счет следующих положений:

Разработаны принципиально новые медико-биологические и педагогические подходы к созданию здоровьесберегающей инфраструктуры. Обоснована практическая реализация системы управления тренировочным процессом на основе объективных критериев адаптивного состояния, модельных характеристик, позволяющих оптимизировать динамику нагрузок в различных видах спорта.

Разработан дидактический механизм оптимизации оздоровительных физических нагрузок, адекватных адаптивным возможностям организма, являющийся одновременно инструментом образовательных инноваций. Научно-методические рекомендации по различным аспектам физического воспитания, спортивной тренировки и оздоровительной физической культуры, которые отражены в лекционном курсе, учебных пособиях, монографиях, статьях и имеют большое значение для дальнейшего развития теории оптимизации физических нагрузок.

Достоверность и обоснованность результатов, полученных в ходе многолетнего эксперимента (более 28 лет), определяются целостностью рассмотрения предмета исследования, реализацией поставленных задач и цели диссертации. Сформулированные на их основе теоретические положения, практические рекомендации и выводы обеспечиваются многократной проверкой экспериментальных результатов; применением большого количества физиологических, психологических и педагогических методов. А также репрезентативностью выборки, анализируемых эмпирических данных, высокой корреляционной зависимостью анализируемых параметров в повторных исследованиях; системным исследованием адаптивного состояния индивида с помощью автоматизированной диагностики, математического моделирования, прогноза состояний, значительным фактическим материалом, полученным на большом контингенте испытуемых, повышением адаптивных возможностей организма и уровня физической подготовленности, занимающихся физической культурой и результатами спортсменов.

Положения, выносимые на защиту:

1.Концепция оптимизации физических нагрузок на основе индивидуальной диагностики адаптивного состояния, которая базируется на четырёх положениях.

Первое: философско-исторический аспект двигательной активности человека, позволяющий формировать ценностные отношения личности в воспитании двигательной активности. Второе: формирование и уточнение понятийного аппарата в зависимости от инновационного методологического подхода к проблеме оптимизации. Третье: технология модульной системы мониторинга, базирующейся на автоматизированной интегральной системе, что повышает эффективность индивидуальной диагностики и обеспечивает инновационный подход к управлению оздоровительной физической и тренировочной нагрузкой. Четвёртое: организационно-педагогические условия оптимизации физической нагрузки, обеспечивающие реализацию психолого-педагогических принципов в решении задач оптимизации.

2. Методика системного исследования основных компонентов адаптивного состояния с помощью программного компьютерного обеспечения. Обоснование математического моделирования как важного фактора дифференцирования количественных критериев различных состояний, обеспечивающих основу качественной диагностики и своевременную коррекцию адаптивных состояний.

3. Условия оптимизации физических нагрузок, на основе адаптивного состояния, выступающего как системообразующий фактор индивидуального подхода к наращиванию физических нагрузок. Реализация модели интегрального подхода, оценивающего различные стороны подготовленности занимающихся оздоровительной физической культурой.

4. Технология системы управления тренировочным процессом спортсменов высокой квалификации, включающая критерии эффективности оптимизации физических нагрузок, целенаправленное планирование, рациональное соотношение динамики нагрузок микроцикла в соответствии с адаптивным состоянием индивида.

5. Апробированная стратегия и тактика управления физическими нагрузками в соответствии с принципами индивидуальной диагностики адаптивного состояния в системе оздоровительной физической культуры и спорта высших достижений позволяет в более короткие сроки улучшить результаты спортсменов и активизировать интерес населения к занятиям физической культурой.

Апробация работы. Основные положения диссертации изложены и обсуждены на международных научно-практических конференциях (Минск, 1991, Киев, 1991, Гурзуф, 1992; Красноярск, 2001-2004); на Всесоюзных съездах и конференциях (Москва, 1978, 1990; Краснодар, 1982, 1984; Ростов-на-Дону, 1987;); на Всероссийских конференциях (Красноярск, 1980-2006; Анапа, 1983; Ялта, 1986; Липецк, 1988; Томск, 1989; Пермь, 1989; Омск, 1991, 1993; Мурманск, 1991; Краснодар, 1996, Ростов-на-Дону, 1999; Кемерово, 2000); на семинарах тренеров (Москва, Краснодар, Ташкент, Минск, Вильнюс, Кишинев, Алма-Ата 1970-1983, Красноярск, 1970-2006), на Всероссийской отчётной конференции по научно-техническим программам Минобразования РФ (Москва, 2001, 2002), на социальных форумах (Пермь, 2004; Красноярск, 2005; Москва, 2006, 2007).

Программные системы демонстрировались на выставках и конференциях, в том числе на международной выставке РОАИ-91»(Минск, 1991); Новые информационные технологии(Гурзуф, 1992); Выставке-презентации Мин. образования РФ Индустрия образования(Орел, 1999); на выставке-конкурсе «Здоровьесберегающие технологии в образовании» (Кемерово, 2000 - диплом); на Выставке-ярмарке «Современная образовательная среда» (Москва, ВВЦ, 2001, 2002 - серебряная медаль); на социальных форумах: Пермь, 2004 (диплом, грант), Красноярск, 2005 (диплом); на выставке КрасЭкспоцентр, Красноярск, 2006 (диплом); на II и III-ем Всероссийском форуме и конгрессе «Здоровье нации - основа процветания России, Москва, ВВЦ, 2006 (сертификат), 2007 (сертификат, диплом лауреата).

Сведения о внедрении. Результаты исследования внедрены в практику физкультурного образования гимназии № 13, в высшие учебные заведения, в подготовку спортсменов высокого класса и спасателей МЧС. Эффективность практических результатов подтверждена 12 актами внедрения. Материалы диссертации широко используются в лекционных курсах «Основы валеологии», «Теория и методика физической культуры», «Дифференциальная психофизиология», читаемых в КГТУ, КГТЭИ, на факультете повышения квалификации, тренерских семинарах.

Практические результаты исследования легли в основу разработки методов диагностики, алгоритмов для созданияАПК и автоматизированных программ, подтвержденных авторскими свидетельствами РОСПАТЕНТа и свидетельствами регистрации программ в Государственном координационном центре информационных технологий Федерального агентства по образованию.

Программы широко используются в различных учебных заведениях, физкультурно-оздоровительных центрах, в федерациях по различным видам спорта для диагностики физических и психофизиологических состояний разных групп населения и спортсменов.

Результаты отдельных разработок автора использованы при подготовке докторской (И.В. Коваль) и четырёх кандидатских диссертаций (Л.Н. Ноженкова, Н.А. Новоходько, А.С. Востротина, Д.А. Шубин).

Личный вклад соискателя состоит в теоретической разработке основных идей и концептуально-методологических положений по исследуемой проблеме, в разработке технических заданий для проектирования мониторинга, АПК, включающего тестирующие приборы, изготовление которых осуществлено с сотрудниками кафедры приборостроения КГТУ. Автор, являясь главным экспертом и разработчиком алгоритмов к 8-ми автоматизированным системам, непосредственным руководителем и исполнителем экспериментальной части исследования, осуществлял систематизацию и обобщение материала, разрабатывал планы научного обеспечения сборных команд края и планы подготовки спортсменов. На основе адаптивных состояний разработаны комплексы авторских корригирующих программ и оздоровительные здоровьесберегающие технологии. По теме диссертации опубликовано 184 работы в центральной и местной печати, что отражено в 3-х монографиях, 8 учебных пособиях, 6 отчётах НИР, лекционном курсе в 2-х томах, 4-х методических рекомендациях, журналах рецензируемых ВАК: «Валеология», 1999-2004; «Теория и методика физической культуры», 2004; Вестник КрасГАУ, 2004; Вестник КГУ, 2004. В журналах «Спортсмен-подводник», 1979, 1980, 1981; Вестник КГТУ; «Физкультурное образование Сибири» (1997), «Профессиональное образование в Сибири» (1998, 2002); «Экономика, психология, бизнес», 2004.

Общий объём 186,57 печ. л., авторский вклад - 83,7 %.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического списка использованных литературных источников, включающего 361 отечественный и 102 зарубежных, 5 приложений, 12 актов исследования. Объём диссертации представляет труд на 331 странице текста в компьютерном исполнении, имеет 6 глав, заключение и выводы, содержит 38 таблиц и 39 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность исследования; определяются объект и предмет исследования, цель, задачи, рабочая гипотеза, методологические основы и методы исследования, организация исследования, практическая значимость, достоверность и обоснованность результатов, апробация материалов исследования, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Степень разработанности проблемы и теоретическая база исследования» рассмотрены теоретические и базовые аспекты современных подходов к оптимизации физических нагрузок, которые позволили решить первую задачу исследования. Вопросам оптимизации оздоровительных физических нагрузок особое внимание стало уделяться в последнее десятилетие в связи с ухудшением состояния здоровья населения (Г.Л. Апанасенко, 1997; О.Л. Терещева, 2004 и др.).

Несмотря на то, что вопросы оптимизации тренировочного процесса достаточно изучены в различных видах спорта (Ю.В. Верхошанский, 1988; С.М. Гордон, 1988; Л.П. Матвеев, 1997; Н.Г. Озолин, 2002 и др.), данная проблема остаётся актуальной. Существует множество подходов исследования функциональных особенностей организма и его адаптивных приспособительных функций к тренировочным нагрузкам (В.В. Матов, 1982; В.Н. Волков 2002; А. П. Исаев, 1993; Ф.А. Иорданская, 1982; М.Г. Пшенникова, 1986; А.С. Солодков, 1990 и др.). Вместе с тем, возросшие в настоящее время требования к уровню подготовленности занимающихся физической культурой, жёсткая конкуренция на мировой арене спортсменов вызывают необходимость поиска новых, более совершенных методов управления спортивной тренировкой за счёт оптимизации физических нагрузок.

Кроме того, мы не нашли работ, в которых основой оптимизации физической нагрузки занимающихся физической культурой и спортом является индивидуальная диагностика адаптивного состояния. Теоретические исследования показали необходимость формирования индивидуального подхода к оптимизации физической нагрузки, обеспечивающей гуманистический аспект гармоничного развития личности, её ориентированность как на двигательную активность, спортивное мастерство, так на социализацию личности и сохранение здоровья.

Во второй главе «Методы и организация исследований» раскрываются методы исследования и организация исследования, условия эксперимента. В ходе многолетнего эксперимента решались задачи сформулированной гипотезы, уточнялись выдвинутые положения, разрабатывались алгоритмы для создания автоматизированного мониторинга, исследовались факторы оптимизации физических нагрузок. Годичный педагогический эксперимент заключался в апробации индивидуально-личностного подхода к оптимизации физических нагрузок.

По замыслу и при личном участии автора для определения психофизиологических параметров были сконструированы приборы: «Треморефлексометр» - для регистрации простой и сложной зрительно-моторной реакции; прибор «Теппинг-тест» - для регистрации максимальной частоты движений (МЧД); прибор «ОМАС» - для регистрации биоэлектропотенциометрии (БЭП), омегаметрии, критической частоты световых мельканий (КЧСМ), которые составили базовую основу аппаратно-программного комплекса.

В третьей главе «Концепция оптимизации физических нагрузок на основе индивидуальной диагностики адаптивного состояния» изложены материалы, посвящённые решению второй, частично пятой и шестой задач. Представлены основополагающие положения концепции: философско-исторический аспект двигательной активности человека; формирование понятийного аппарата; методологическая основа автоматизированного мониторинга; организационно-педагогические условия, система методов, средств, направленных на оптимизацию физических нагрузок.

Философско-исторический аспект двигательной активности человека заключается в его биосоциальной природе как способе социального бытия человеческого тела, обеспечивающего приспособление к условиям социальной среды и жизнедеятельности, отражённой в общественном и индивидуальном сознании. Изменение приоритетов и ценностей человека XXI века меняет задачи образовательной деятельности в воспитании двигательных навыков и развитии физических качеств. Однако познать психолого-педагогический процесс формирования личности средствами физической культуры и спорта невозможно без рассмотрения теоретического и методологического основания философско-исторической обусловленности двигательной активности человека. Акцентируя внимание на двигательной активности человека в историческом аспекте, мы подчеркиваем значимость движений как закономерного явления на разных этапах жизни и деятельности человека, сформировавших не только систему знаний педагогического процесса по физическому воспитанию, но и ценностного отношения к двигательной активности и повышению спортивного мастерства.

Понятийный аппарат занимает важное место в методологическом арсенале любой науки. Характерной особенностью гуманитарных дисциплин является то, что их понятийный аппарат не является статичным, он формируется и развивается под влиянием множества факторов и в зависимости от методологического подхода, в связи с чем понятия уточняются, расширяются и конкретизируются.

Физическая нагрузка, как правило, рассматривается в целом как двигательная деятельность человека. На наш взгляд, целесообразно физическую нагрузку человека рассматривать в трёх аспектах: первый - в массовой физической культуре как средство улучшения функционального состояния, адаптационных возможностей организма и гармоничного развития морфофункционального типа физического развития; второй - в адаптивной и лечебной физической культуре для профилактики и коррекции заболеваний; третий - в спорте высших достижений для повышения физической работоспособности и оказания стимулирующего воздействия на отдельные органы и системы организма с целью развития специфических качеств в соответствии с видом спорта.

Индивид - человек, который рассматривается в его целостности и полноте как личность. Целостность указывает на единство многообразных функций и механизмов, которые характеризуют его онтогенетические задатки, адаптивные возможности, направленные на личностно-профессиональное развитие и способность к самореализации, выработке психоэмоциональной устойчивости, что обеспечивает его адаптацию к конкретным жизненным условиям и конкурентоспособность.

Системно-структурный подход - представляет совокупность средств, методов, компьютерных технологий, современных методов управления тренировочным процессом для оптимизации физических нагрузок на основе индивидуальной диагностики адаптивных возможностей организма, обеспечивающих реализацию психолого-педагогических принципов здоровьесбережения в массовой физической культуре и спорте высших достижений.

Физическое состояние рассматривается нами, с одной стороны, как процесс формирования структурно-функциональных особенностей организма, с другой - как условная мера дееспособности (способный к действию).

Нейродинамический профиль адаптации - это нейрофизиологические закономерности развития внимания, мыслительной деятельности, памяти, эмоций, поведенческих реакций, пластичности нервных, вегетативных и соматических функций, характеризующих единство био-психо-социальных механизмов индивидуальной адаптации человека.

Донозологическое адаптивное состояние индивида - это интегральная характеристика динамического состояния функционального резерва основных систем организма человека, обеспечивающих его приспособительные функции, что даёт представление о «цене» адаптации физиологических, психофизиологических систем, устойчивости и пластичности нейродинамических процессов, сенсомоторных функций индивида.

Оптимизация физической и тренировочной нагрузки - это кратчайший путь достижения цели за счёт умелого управления имеющимися условиями и ресурсами на основе донозологического адаптивного состояния индивида, выступающего в роли системообразующего фактора - критерия, обеспечивающего конечную цель - результат. Оптимизация предполагает выбор стратегии и тактики при планировании нагрузки. Стратегия - искусство планирования. Она исследует закономерности тренировочного процесса, и на этой основе выбирается тактика. Тактика - часть стратегии, она включает все виды подготовки, средства и методы, контрольные тесты, меняющиеся во времени под влиянием тренировочных воздействий.

Интегральный подход к оптимизации оздоровительных физических нагрузок представляет собой область научного знания о совокупности средств и методов, интегрирующих педагогические и психофизиологические формы физкультурно-оздоровительной направленности, способствующие совершенствованию физических качеств и видов подготовки занимающихся физической культурой.

Компьютерные технологии - это программное компьютерное обеспечение на основе автоматизированного мониторинга. Технология мониторинга ориентирована на получение новых научных сведений в области автоматизированной системы управления адаптивными возможностями организма для интенсификации и индивидуализации учебно-тренировочного процесса разных социальных групп населения и спортсменов.

Здоровьесберегающие технологии - это совокупность научных знаний, средств, методов и приёмов, позволяющих оценить функциональные и психофизиологические параметры здоровья индивида. На основе оценки параметров здоровья подобрать адекватную тренировочную нагрузку, позволяющую повысить функциональные возможности организма с целью перевода его на новый уровень функционирования для сохранения и укрепления творческого потенциала, повышения уровня работоспособности и социальной активности, решения задач спортивной подготовленности.

Методологические основы автоматизированного мониторинга заключаются в создании новой технологии проектирования на базе автоматизированной интегральной системы (АИС), предназначенной для диагностики и педагогического управления адаптивным состоянием человека. Главной методологической особенностью мониторинга (на рис.1) является совокупность составляющих его различных аспектов. Правовой аспект опирается на принятые на федеральном уровне правовые и нормативные акты в области сохранения и укрепления здоровья человека. Организационный зависит от условий и целевых установок организации, внедряющей мониторинг. Информационно-управляющий заключается в обеспечении межведомственной координации деятельности по внедрению мониторинга. Научно-методический опирается на принцип комплексности, который заключается в дифференцированном и здравоохранительном подходах. Дифференцированный позволяет рассматривать различные состояния (физическое, психофизиологическое и т.д.) человека. Его основная функция - адресная реализация педагогических принципов развития физических качеств с учётом возрастной периодизации. Здравоохранительный объектом изучения ставит не болезнь, а здоровье субъекта.

Рис. 1. Структурная схема автоматизированного мониторинга

Ответственность за поддержание здоровья возлагается на самого человека. Здравоохранительный подход является наиболее конкретным значимым способом внедрения оздоровительных и тренировочных программ по коррекции адаптивных состояний для широких слоёв населения. Информационно-технологический осуществляет децентрализацию диагностической информации с помощью СУБД, что позволяет определять базисные параметры здоровья, выделять группы риска, осуществлять коррекцию адаптивных состояний, проводить динамические наблюдения и прогнозировать состояния. Большое значение уделено кадровому персоналу. Интеграция ведущих специалистов в области педагогики, психологии, физической культуры, социологии, медицинских, психофизиологических и валеологических проблем здоровья позволяет сформировать здоровьесберегающее пространство и создать новую оздоровительную среду.

Функциональная структура АИС «Мониторинг здоровья» позволяет проводить экспресс-диагностику, своевременно распознавать уровни адаптивного состояния, выделять группы риска, формировать «Паспорт здоровья» и аналитические отчеты. Модульная структура АИС объединяет семь модулей. Разнородные по технологии информационные и ЭС, математический аппарат для статистического анализа, АПК выполнены в одной программной среде, что позволяет получить комплексную оценку адаптивного состояния индивида и его психомоторных функций. Предложенная методология и научно-методическое обоснование автоматизированного мониторинга, созданного в полном соответствии с требованиями, предъявляемыми к современному программному обеспечению.

Системный подход к оптимизации физических нагрузок представляет организационно-педагогические условия оптимизации физических нагрузок с учётом функциональных возможностей организма, обеспечивающих реализацию целенаправленной двигательной активности в занятиях оздоровительной физической культурой или спортом.

Оптимизация оздоровительных физических нагрузок. Одной из центральных идей оптимизации оздоровительных физических нагрузок применительно к условиям физического воспитания субъектов образовательного процесса и массовой физической культуры является идея разработки модели оздоровительной инфраструктуры. В высшем учебном заведении эта модель включает в себя четыре взаимосвязанных модуля. Организационно-правовой модуль опирается на приказы министерства и базисные программы. Диагностический модуль предназначен для динамического наблюдения за состоянием здоровья студентов с помощью АМ. Модуль коррекционных программ направлен на повышение адаптивных возможностей организма человека и его психофизиологического потенциала. Модуль научно-образовательной деятельности через теоретико-познавательный компонент позволяет сформировать систему знаний в области физических нагрузок и нетрадиционных средств оздоровления. Научно-поисковая деятельность заключается в разработке, создании и внедрении инновационных технологий, предназначенных для оптимизации двигательных режимов в соответствии с функциональными возможностями организма. Научно-методическая работа осуществляется через разработку дидактического материала, создание демонстрационно-обучающих и презентационных программ, кейса для дистанционного образования. Межвузовская корпоративная сеть представляет мобилизующе-функциональный компонент, позволяющий сотрудничать с другими вузами в рамках коллективного пользования, что способствует более быстрому внедрению новых оздоровительных технологий в образовательный процесс.

Оптимизация тренировочных нагрузок. Вопросы оптимизации в управлении тренировочным процессом многие исследователи, Л.П. Матвеев (1997), С.М. Гордон (1988), А.А. Новиков (1997), Г.С. Туманян (1997), Е.А. Ширковец (1995) и др., рассматривают как одну из наиболее актуальных проблем теории и методики спортивной тренировки. Под оптимизацией тренировочной нагрузки мы понимаем эффективность системы управления, включающей постоянный управляемый объект и управляемые процессы. Объектом управления является субъект. Управление будет оптимальным только в том случае, если сам процесс управления обеспечит достижение цели. Управляемыми процессами являются те, на ход которых можно влиять в той или иной степени. К ним относятся суммарный объём нагрузки, различные сочетания объёма, интенсивности, направленности воздействия применяемых средств и методов. Большое значение придаётся информации о результатах управления состоянием субъекта, который напрямую связан с обратной связью.

Таким образом, предложенная «Концепция оптимизации физических нагрузок на основе индивидуальной диагностики адаптивного состояния» указывает на комплексное решение проблемы оптимизации физических нагрузок. Интегральная оценка донозологического адаптивного состояния (ДАСИ) оценивается совокупностью антропометрических, морфофункциональных, физиологических и психофизиологических параметров, оцениваемых с помощью автоматизированного мониторинга. На основе оценки ДАСИ оптимизируются физические и тренировочные нагрузки не только за счёт подбора средств и методов овладения двигательными навыками и физическими качествами, но и за счёт внедрения здоровьесберегающих технологий, обеспечивающих эффективность образовательного и тренировочного процесса в системе физического воспитания и спортивной подготовки.

В четвёртой главе «Системное исследование адаптивного состояния» изложены материалы, посвящённые решению третьей, четвёртой и пятой задач. В главе представлены результаты многолетних исследований адаптационных возможностей организма разных социально-демографических групп населения и спортсменов высокого класса. Системное исследование предусматривает описание целого комплекса медико-биологических, психофизиологических и психологических параметров, которые носят гетерогенный характер. При этом формируется значительный уровень априорной неопределенности. Системное исследование осуществлено с помощью метода компьютерной диагностики, разработанного автором. Предложенный метод отличается от ранее существующих (Ф.В. Викторов, 1990; В.В. Кудрявцев, 1993; D. B. Caler, 1957; T. P. Mansurova, 1994 и др.) следующими особенностями. Во-первых, основу метода составляет информационно-технологический аспект АИС (см.с.20). Во-вторых, база данных обрабатывается с помощью автоматической классификации непараметрических методов, что позволяет анализировать множество параметров с последующим установлением взаимосвязи между ними с целью выделения критериев индивидуальной нормы различных состояний. В третьих, разработана модель системного исследования.