КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДИАГНОСТИКИ ТОЧНОСТИ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЙ СПОРТСМЕНОВ

Ашанин В. С., Голосов П. П., Горбатенко Ю. И.

Харьковская государственная академия физической культуры

Аннотация. Представлена разработанная компьютерная программа для регистрации точности и скорости выполнения двигательных заданий спортсменов. Теоретически обоснована принципиальная возможность регистрации точности воспроизведения траектории движения с использованием компьютерного манипулятора мышь. Программа включает возможность выбора разнообразных траекторий движения, инверсию направления движения, количество попыток воспроизведения траектории, регулировку времени выполнения задания. Полученные статистические данные повторного тестирования и сравнения с результатами традиционных двигательных тестов на точность свидетельствуют о надежности разработанной компьютерной программы.

Ключевые слова: точность, движение, траектория, диагностика, компьютерная программа.

Анотацiя. Ашанiн В. С., Голосов П.П., Горбатенко Ю.I. Комп'ютернi технологii дiагностики точностi рухових дiй людини. Представлена розроблена комп'ютерна програма для реестрацii точностi i швидкостi виконання рухових завдань спортсменiв. Теоретично обґрунтована принципова можливiсть реестрацii точностi вiдтворення траекторii руху з використанням комп'ютерного манiпулятора миша. Програма включае можливiсть вибору рiзноманiтних траекторiй руху, iнверсiю напряму руху, кiлькiсть спроб вiдтворення траекторii, регулювання часу виконання завдання. Отриманi статистичнi данi повторного тестування i порiвняння з результатами традицiйних рухових тестiв на точнiсть свiдчать про надiйнiсть розробленоi комп'ютерноi методики.

Ключовi слова:точнiсть, рух, траекторiя, дiагностика, комп’ютернапрограма.

Annotation. Ashanin V.S., Golosov P.P., Gorbatenko U.I. Computer technologies of diagnostics of exactness of motive actions of man. The developed computer program is presented for registration of exactness and speed of implementation of motive tasks of sportsmen. In theory of principle possibility of registration of exactness of reproducing of trajectory of motion is grounded with the use of computer manipulator mouse. The program includes possibility of choice of various trajectories of motion, inversion of direction of motion, amount of attempts of reproducing of trajectory, regulation of time of the job processing. The statistical findings of the repeated testing and comparing to the results of traditional motive tests on exactness testify to reliability of the developed computer method.

Keywords: exactness, motion, trajectory, diagnostics, computer program.

Введение.

Важной характеристикой каждого соматического или ментального действия человека является точность его выполнения. Именно благодаря точности обеспечивается целесообразность, рациональность и адекватность разнообразной двигательной и умственной деятельности [3, 8].

Способ оценки точности имеет принципиальное значение, так как точность может оцениваться разными показателями, и полученные характеристики будут отражать разные явления: разные механизмы организации движений и различные способности человека [5, 7]. Различают точность дифференцирования (времени, пространства, усилия),реагирования, ориентирования, равновесия, запоминания и др.

Изучение точности движений человека представляет интерес в нескольких аспектах. Точностные двигательные действия являются удобной моделью для изучения построения движений, так как имеются четкие и хорошо измеряемые критерии эффективности их исполнения. Эта модель представляется наиболее удобной формой, отражающей организацию работы мозга, которая, по-видимому, является основной проблемой биомеханики и психомоторики [2, 6]. Большое значение для актуализации проблем точности имеет также рост популярности новых видов спорта (дартс, керлинг и др.) и возникновение профессий (в особенности связанных с управлением быстротекущими процессами, операторской деятельностью в системе "человек-компьютер"), эффективность двигательной деятельности которых прямо зависит от точности движений.

Контроль точности остается в настоящее время, по-видимому, важной задачей, которая требует дальнейшего теоретического и технологического решения.

Исследования проводились в соответствии со Сводным планом научно-исследовательской работы в сфере физической культуры и спорта на 2006-2010 гг. по теме 1.2.4. "Научно-методические основы использования информационных технологий при подготовке специалистов отрасли физической культуры и спорта" (номер государственной регистрации № 0106U011994) и плана научно-исследовательской работы кафедры информатики и биомеханики Харьковской государственной академии физической культуры.

Цель, задачи работы, материал и методы.

Цель работы заключалась в теоретическом и экспериментальном обосновании использования компьютерных технологий для оценки точности двигательных действий человека.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

  • теоретически обосновать принципиальную возможность регистрации точности воспроизведения траектории движения с использованием компьютерного манипулятора мышь;
  • разработать компьютерную программу для диагностики точности и скорости выполнения двигательных заданий;
  • экспериментально проверить надежность разработанной компьютерной диагностики точности двигательных действий.

Для решения поставленных заданий использовались следующие методы исследования:

  • теоретический анализ научно-методической литературы по проблеме точности двигательных действий;
  • информационное и алгоритмическое моделирование;
  • компьютерное тестирование;
  • наблюдение, беседа;
  • методы математической статистики при обработке результатов исследования.

Результаты исследования.

Анализ литературных источников показал, что при разработке средств диагностики точности двигательных действий необходимо учесть: вариативность траекторий движения, инверсию (изменение направления движения) и возможность автоматической регистрации скорости выполнения двигательного задания [1]. Это позволит, с одной стороны, изучить механизмы управления движениями с учетом асимметрии [4], а с другой - провести широкий круг исследований по влиянию различных факторов (утомление, тревожность, скорость и др.) на точность и биомеханические характеристики движения спортсмена.

Методики, которые разрабатываются, должны отвечать требованиям кратковременности процедуры измерения и одновременно владеть максимальной чувствительностью к изменчивости функционального состояния испытуемого. Центральной становится проблема отбора из числа имеющихся бланочных и аппаратных методик наиболее надежных, быстрых и удобных для практического использования и приспособления их к возможностям компьютерной техники.

Компьютерные системы, оборудованные развитым набором внешних устройств ввода-вывода данных, передачи, обработки и хранения информации, позволяют не только реализовать психомоторные тестирующие процедуры, но и открывают пути их совершенствования [9].

Принцип регистрации интегральной оценки точности воспроизведения заданного двигательного движения, предлагаемый в работе, представлен на рисунках 1-3. На рис.1 приведен участок эталонной линии, вдоль которой проведены две равноотстоящие вспомогательные линии, образующие "коридор" шириной 2L.

Рис.1. Эталонная линия

При тестировании экспериментальная линия (в программе - красного цвета) образует ломаную кривую, которая ниже и выше осевой линии формирует группы фигур разной площади (рис. 2).

Рис.2. Экспериментальная линия

 

Сумму этих площадей компьютерная программа преобразует в площадь экспериментального прямоугольника с длиной, равной длине эталонной линии, и шириной 2l (рис. 3).

Рис.3. Экспериментальный прямоугольник

Для количественной меры интегральной точности воспроизведения двигательного задания выбирается отношение ширины экспериментального прямоугольника к ширине "коридора", образованного вспомогательными линиями. Итоговая оценка точности Т может быть представлена безразмерным отношением или его процентным эквивалентом:

,

где Т- точность.

При идеальном совпадении эталонной и реальной траектории l=0, что соответствует абсолютной точности выполнения двигательного задания и отсутствия ошибки (Т=0).

Определение средней скорости выполнения двигательного задания сводится к простой формуле:

,

где S - длина эталонной линии, аt - время выполнения задания, регистрируемое внутренним таймером компьютера.

Вышеупомянутое легло в разработку на языке программирования С++ компьютерной диагностической системы Точность. Главное окно программы включает возможность выбора одной из 18 стандартных траекторий движения (двигательных заданий), изменение направления движения (вправо-влево, вверх-вниз, по, или против, часовой стрелки), количество попыток воспроизведения траектории, регулировку времени выполнения задания (от 1 до 30 с).

Стандартные траектории включают: 4 прямолинейных отрезка (горизонтальный, вертикальный и два наклонных); 3 окружности разных радиусов; 4 полуокружности различной ориентации; 4 четверти полуокружности различной ориентации; 3 фрагмента синусоидальных траекторий.

В верхней части программы расположены два окна "точность" и "скорость", в которых автоматически выводятся данные тестирования. Точность характеризуется числом, которое лежит в пределах от 0 до 1. Если испытуемый абсолютно точно выполнил двигательное задание, то на экран выводится значение 0,0000. Скорость выполнения движения измеряется в м/с (например, 0,0624 м/с). Результаты тестирования автоматически записываются в базу данных программы.

Тестирование осуществляется следующим образом: испытуемый с помощью оптической мыши проводит курсор вдоль выбранной траектории, а программа производит вычисление среднего отклонения реальной траектории от эталонной. На экране программы остается выделенная красным цветом проведенная траектория движения.

Поскольку в настоящее время уже используются беспроводные мыши, которые можно использовать в настольном и "воздушном" режиме, то имеется возможность осуществлять движения манипулятора по плоскости стола или в безопорном положении. В частности, такую мышь можно прикреплять к отдельным элементам опорно-двигательного аппарата человека и производить биомеханический анализ точности движения.

Экспериментальное определение надежности разработанной компьютерной программы через устойчивость и согласованность результатов осуществлялось путем ретестирования, т.е. повторного обследования одной и той же группы испытуемых. Полученные данные по коэффициентам корреляции и t-критерию Стьюдента свидетельствуют о надежности повторного тестирования на уровне р<0.01. Это подтвердили проведенные сравнительные испытания нашей методики с общепринятыми методиками определения точности (путем попадания в горизонтальную и вертикальную цель мячом). Полученные значения коэффициента корреляции (0,75-0,84) позволяют считать данную методику валидной. Получены данные, которые подтверждают влияние утомления и ситуативной тревожности на точность двигательной деятельности спортсменов.

Выводы.

  1. Предложен интегральный способ регистрации точности воспроизведения заданной траектории движения и скорости выполнения двигательного задания средствами компьютерных технологий;

  2. Разработана компьютерная программа "Memory test", которая позволяет автоматически оценивать скорость и точность выполнения двигательных действий спортсменов в условиях вариативности траектории движения и направления ее воспроизведения;

  3. Статистический анализ полученных результатов свидетельствует о надежности и достоверности получаемых результатов.

Перспектива дальнейших исследований связана с использованием разработанной программы для диагностики и совершенствования биомеханических характеристик двигательных действий спортсменов.

Литература.

1. Бретз К. Дiагностика координацiйних компонентiв цiлеспрямованих рухiв руки людини / К. Бретз, Б. Виноградський, А.А. Лопатьев [та iн.] // ТМФВ. - 2008. - №6. - С. 8-10.

2. Голомазов С. В. Кинезиология точностных действий человека / С. В. Голомазов. - М. : СпортАкадемПресс, 2003. - 228 с.

3. Ильин Е. П. Дифференциальная психофизиология / Е. П. Ильин. - СПб. : Питер, 2001. - 464 с. - (Серия "Учебник нового века").

4. Ильин Е. П. Психомоторная организация человека : [учебник для вузов] / Е. П. Ильин. - СПб. : Питер, 2003. - 384 с. - (Серия "Учебник нового века").

5. Моделирование управления движением человека : [сб. научных трудов / под ред. М. П. Шестакова и А. Н. Аверкина]. - М. : СпортАкадемПресс, 2003. - 360 с.

6. Озеров В. П. Психомоторные способности человека / В. П. Озеров. - Дубна: Феникс +, 2002. - 320 с.

7. Романенко В. А. Диагностика двигательных способностей: [учебное пособие] / В.А. Романенко. - Донецк : Изд-во ДонНУ, 2005. - 290 с.

8. Ровний А. С. Сенсорнi механiзми управлiння точнiсними рухами людини: [монографiя] / А. С. Ровний. - Харкiв : ХаДIФК, 2001. - 220 с.

9. Трофiмов Ю. Л. Iнженерна психологiя / Ю. Л. Трофiмов. - К. : Либiдь, 2002. - 264 с.

Поступила в редакцию 04.04.2010г.

Ашанин Владимир Семенович
ashaninv@mail.ru

Голосов Петр Петрович

Горбатенко Юлия Ивановна
horbatenko@mail.ru

 Home На главную   Library В библиотеку   Forum Обсудить в форуме 

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!