Abstract INFLUENCE OF N.A. BERNSHTEIN'S SCIENTIFIC APPROACH ON METHODOLOGY AND DIRECTIONS OF DEVELOPMENT IN SPORTS EXPERIMENTAL BIOMECHANICS Honorary worker of RF physical culture, professor I.P. Ratov Honorary worker of RF physical culture, professor G.I. Popov All-russian scientific research institute of physical culture, Moscow Key words: N.A. Bernshtein, biomechanics, regularities of movements' building, methodology of cognition, biomechanics of sports movements, experimental biomechanics, directions of development, achievements and problems. The purpose of this paper devoted to the hundredth anniversary of N.A. Bernshtein was to analyze the main features of his scientific approach on the methodology and development of sports experimental biomechanics. The investigation of motor action's system properties had become one of the main directions at biomechanics laboratory of the All-russian (All-union) scientific research institute of physical culture (former Central scientific research institute of physical culture in Moscow) for many years. The facts of nonlinearity of "power-acceleration" function when performing various movements had been received with a help of cinemavectordynamogra- phic method. The additional peculiarities of efforts transfer in biomechanical systems had been revealed. It had been shown that maximally complete realization of the natural motor opportunities' potential can be realized only in specially created for this purpose man-made conditions, for example, training machines. This methodology had allowed to study the movements' peculiarities from the stages of their elementary mastering and improvement up to the achievement of the sports record in this event.
|
ВЛИЯНИЕ НАУЧНОГО ПОДХОДА Н.А. БЕРНШТЕИНА НА МЕТОДОЛОГИЮ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СПОРТИВНОЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОМЕХАНИКИ Доктор педагогических наук,
профессор, доктор педагогических наук,
профессор, Всероссийский научно-исследовательский институт физической культуры Ключевые слова: Н.А. Бернштейн, биомеханика, законы построения движений, методология познания, биомеханика спортивных движений, экспериментальная биомеханика, направления развития, достижения и проблемы. Юбилей Н.А. Бернштейна для всех, кто интересуется проблемами изучения движений, представляет собой не столько повод для обозрения оставленного им научного наследия, сколько возможность подчеркнуть тот факт, что действительным вкладом каждого выдающегося ученого являются пробужденные им у представителей новых поколений научных работников способности к творческому осознанию феноменов изучаемого пространства фактов и к осмыслению их взаимосвязей. Сейчас, когда заканчивается двадцатое столетие, в котором прошла научная жизнь этого ученого, принесшая ему радости экспериментальных достижений, кратковременный период научного признания, сменившийся временем официальных гонений, и последующее уже на закате жизни удовлетворение от повсеместного признания его научной правоты, проведение юбилейных мероприятий - это наш долг. Долг потому, что рассмотрение его жизни, столь насыщенной событиями, дает нам достойный пример поведения ученого, который не стал приспосабливаться к мнениям большинства околонаучных деятелей, а проложил свой собственный путь в науке, что позволило внести решающий вклад в физиологию активности, в биомеханику и в современную науку в целом. Что касается нас, то мы, не являясь прямыми учениками Николая Александровича, благодарны ему за то, что пример его жизни и особенности научного подхода существенно повлияли на формирование нашего мировоззрения и способа мышления, что хотелось бы подтвердить приводимыми ниже ссылками на некоторые результаты наших исследований. Особую роль Н.А. Бернштейна в развитии биомеханики мы видим не в фактическом оформлении им области знаний, которая сейчас рассматривается как биомеханика, а в утверждении принципиально важного положения, при котором при соединении механики и механизмов движений живых объектов подчеркнута значимость признаков специфики живого, т.е. именно того, чем отличаются биомеханические системы от механических. До трудов НА. Бернштейна описание движений и их объяснение происходило на основе приложения и к движениям живых объектов математического аппарата, что хотя и дало возможности для их толкований с различными степенями сложности, но не обеспечивало раскрытия подлинной сущности принципов организации двигательных действий. Именно мысль Н.А. Бернштейна о наличии специфичности биомеханических систем побудило биомехаников ВНИИФКа после воссоздания лаборатории в 1960 г. предпринять попытку специального анализа влияния тех типических признаков, которые характерны для проявлений деятельности биомеханических систем. При обычных описаниях механических систем основные расчеты строятся на движении точки центра масс звена, рассматриваемого как абсолютно твердое тело, т.е. при предельном упрощении. На первых этапах исследований в биомеханике это было допустимо. При все большем углублении в изучение биомеханических закономерностей движения пренебрегать значимостью биологических факторов - значит обрекать себя на топтание на месте. Ограниченность классических расчетных методов для получения по перемещениям точек данных о величинах ускорений и сил в двигательных действиях с изменений положений звеньев вытекает хотя бы из тех обстоятельств, что при любых движениях живых тел нет, во-первых, возможностей для объективной оценки постоянных изменений направлений смещений внутрених органов, масс крови и лимфы. Во-вторых, у двигательных действий человека как системы появляются новые системные свойства, например такие, как передача сил или энергии от звена к звену, что в рамках обычно принятых алгоритмов расчетов не учитывается. Исследование указанных системных свойств было одним из направлений работы лаборатории биомеханики ВНИИФКа в течение ряда лет. Киновектординамографическим методом были получены факты нелинейности функции "сила - ускорение" при выполнении различных движений при разных по масштабам перемещениях звеньев тела и спортивных снарядов [7]. Было также показано, что значительные ускорения при перемещениях масс могут и не приводить к появлению усилий. Одновременно были подмечены еще дополнительные особенности передачи усилий в биомеханических системах, которые определяли нестабильность значений функции "сила - ускорение", связанных как с переменчивостью свойств элементов многозвенной системы, так и с наличием феномена неоднозначности условий передачи. Суть его в том, что в ответственные моменты движений, а особенно при их выполнении высококвалифицированными спортсменами, линейность функции "сила - ускорение" возрастает [4; 6; 7; 8]. Это дает возможность, во-первых, обозначить подобный факт как "феномен временного приближения внешних свойств биомеханической системы к свойствам механической", а во-вторых, позволяет направленно осуществлять специальный подбор условий в целях как понижения потерь при передаче усилий, так и возможного повышения эффективности движений. Следующий цикл работ был связан с изучением передачи энергии от звена к звену. Было показано, что этот процесс является волновым, рекуперационным по своей сути и во многом определяет эффективность двигательных действий в спортивных упражнениях [19]. Именно появление новых системных свойств в двигательных действиях человека позволило одному из авторов сформулировать новое направление в биомеханике - синергетика биомеханических систем, - являющееся теорией самоорганизации открытых диссипативных нелинейных биомеханических систем [19, 21]. Построение Н.А. Бернштейном положений системно-структурного подхода дало возможность не только рассматривать двигательные проявления с подобных позиций, но и заранее ожидать различий в особенностях внешних проявлений деятельности разнородных элементов биосистем, обусловленных различиями их свойств и различиями иерархических рангов этих элементов, и предполагать обязательность своеобразия связей этих элементов при разных степенях взаимообусловленности их отношений между собой. Так, положение о системности и структурности двигательных действий предопределило ожидание нами обязательности проявлений гетерохро-низма в протекании процессов изменения характеристики развития мышечного возбуждения, самого развития мышечных напряжений и вызванных этими напряжениями проявлений мышечных усилий, за которыми с обязательным отставанием должны следовать изменения в положениях суставных углов и в перемещениях масс. Это позволило наблюдать феномены гетерохронизма акцентов проявления мышечной электроактивности, мышечных напряжений, усилий и перемещений в качестве характерного признака биомеханических систем, в которых практически никогда нельзя ожидать присущих чисто механическим системам закономерных явлений линейной связи между действием силы и вызванным им ускорением. Эти проявления гетерохронизма, наиболее четко наблюдаемые при двигательных действиях, осуществляемых в многозвенных биомеханических системах, специально анализировались на моделях таких, например, спортивных движений, как подъем штанги. Во время ее подъема осуществлялась киносъемка и одновременно регистрировались величины и направления усилий, прикладываемых как к динамографической платформе, так и к грифу тяжелоатлетической штанги. Регистрировались также гониограммы изменений положений суставных углов нижних конечностей и электроактивность нескольких мышц [7]. В ходе этих исследований был применен метод получения графиков связи "сила - ускорение" на основе предложенного нами и защищенного авторским свидетельством способа выведения электрических сигналов на входы управления векторографическим электронным осциллоскопом. Установка вертикально ориентированного датчика ускорений на штанге при векторографи-ческом сопоставлении этого сигнала о величине вертикальной составляющей опорного усилия, снимаемого с тензодинамографической платформы, позволяла достаточно наглядно наблюдать относительно длительные периоды приращения опорных усилий, которые не сопровождались появлением сигналов ускорения массы снаряда - штанги. При этом весьма показательно, что начало появления сигнала с датчика ускорений во многих случаях сопровождалось снижением опорных усилий. Этим демонстрировались характерные для многозвенных биомеханических систем явления "запаздывания" в прохождении "силовой волны". В то же время в этих опытах на других двигательных моделях удалось наблюдать феномены "сближения акцентов мышечной активности, динамики и кинематики" в наиболее ответственные моменты выполнения упражнений, что свидетельствовало о том, что биомеханические системы в эти моменты "приближаются по своим свойствам к механическим системам", для которых характерна линейная связь силы и ускорения. Одновременно было выявлено, что для спортсменов наиболее высоких квалификационных уровней умение выполнять упражнения с большей вероятностью наблюдения феномена "сближения акцентов мышечной активности, динамики и кинематики" является одним из характерных признаков высокого мастерства. Специфика отражения биологической сущности проявлений биомеханических систем отчетливо видна в возможностях управления процессами передачи усилий по многозвенным системам, причем в таких формах, когда эти процессы могут осуществляться при инструментальном аутокон-троле, т.е. в условиях осознанной коррекции двигательных действий. Подобные формы постановки, контроля и самооценки двигательных задач можно рассматривать как своеобразные психобиомеханические установки. Это хорошо дополняет и усиливает механизмы внутренней коррекции движения человека, которые были названы "компенсаторной приспособляемостью" [19, 22]. Еще одной принципиально важной особенностью научного подхода Н.А. Бернштейна является то, что он рассматривал двигательные действия с позиции такой формы комплексности, при которой в круг интересов входили не только сами двигательные действия и определяющие эти действия двигательные механизмы, но и принципы управления ими. Для нас подобный подход означает не только следование положению о комплексном рассмотрении феноменологии двигательных проявлений роли механизмов обслуживания, обеспечивающих эти проявления, но и обязательность учета причин, обусловливающих определенные двигательные следствия, что закономерно должно подводить к переходу от учета причин к конструированию их совокупностей. Этим была предопределена такая особенность методологии научного подхода сотрудников, аспирантов и членов актива лаборатории биомеханики ВНИИФКа, когда для обеспечения лучших условий воспроизводимости изучаемых и формируемых движений стали широко применяться специально конструируемые комплексы искусственных условий, реализуемых на основе применения тренажеров [7]. Поскольку нами было показано [4, 6, 14, 15, 18, 20), что максимально полная реализация потенциала естественных двигательных возможностей может быть осуществлена лишь в специально созданных для этого искусственных условиях, то этим была предопределена необходимость обязательного применения обеспечивающих эти условия тренажеров. Это, в свою очередь, позволило без влияния помех изучать особенности движений в процессе их начального освоения, при дальнейшем совершенствовании вплоть до достижения рекордного результата, а также создало предпосылки для изменения практики выявления потенциальных возможностей занимающихся и спортивного тестирования [23]. На основе создания лучших условий повторения попыток были обеспечены также более благоприятные возможности для изучения влияния различных мешающих факторов, например, таких, как утомление. Выполнение изучаемых упражнений в стандартизированных условиях тренажеров позволило проследить влияние различных помогающих факторов в виде внешних "энергосиловых каркасов" и внешних добавок в форме "облегчающего" или "силового лидирования", а также в виде электростимуляции мышц [7, 11, 13, 14, 16, 18, 20]. Электромиографические исследования Н.А. Бернштейна, который рассматривал работу мышц как первопричину двигательных действий и как своеобразную модель системно-структурной организации движений, побудили нас к проведению многолетних исследований, в результате которых были выявлены закономерности перераспределения уровней электроактивности и градаций напряжения в системе мышц, а также показаны условия использования механизмов межмышечной координации для формирования эффективных движений "со стороны их внутреннего содержания" [1-3, 5-8, 10, 11, 13, 16]. Этим, в свою очередь, обеспечивались предпосылки для выработки технологий обучения без координационных ошибок и достижения рекордных результатов в целом ряде спортивных дисциплин. Система положений для формирования движений с заданными рекордными результатами или же восстановления ослабленной двигательной функции на основе искусственно-организационных условий "приближения пациентов" к состоя-ниям их здорового "двигательного прошлого" была развита нами в концепцию "искусственная управляющая среда" [12, 14-16, 18, 20]. Поскольку Н.А. Бернштейном были обоснованы положения возрастной эволюции и инволюции двигательных действий, этим были стимулированы исследования в поиске доказательств возможностей управления этими процессами на основе подбора условий не только для убыстрения возрастного развития функций, но и, что особенно важно, для замедления их естественного увядания. Отдавая должное великому ученому, считаем необходимым сказать, что мы никогда не являлись безусловными приверженцами его идей и использованных им методов исследования. Мы считаем, что, признавая заслуги великих деятелей науки, нельзя стоять на месте. Используя их достижения, нужно планировать и осуществлять следующие шаги в научном познании мира, причем эти шаги должны начинаться прежде всего с переоснащения инструментальных средств измерения. Это и предопределило отказ от крайне недостоверных для начала 60-х годов методов анализа киноматериалов, что, кстати, создало для нас целый ряд сложностей скорее социального, нежели научного порядка. Поэтому применение методов киносъемки в воссозданной в те годы благодаря стараниям Д.Д. Донского лаборатории биомеханики несло лишь вспомогательную нагрузку в виде дополнения к электронным средствам измерения, которые имели безусловный приоритет. Но приоритеты всегда изменялись. Всем известно, что отличия в подходе Н.А. Бернштейна к трактовке механизмов нервно-мышечной деятельности и к самим принципам организации экспериментальной работы явились причиной необоснованных обвинений в попытках опорочить бессмертное материалистическое учение И.П. Павлова. В то же время, объясняя причины своей приверженности к использованию инструментальных методов исследования, Н.А. Бернштейн использовал блестящее обоснование этого инструментального подхода в фразе, где говорилось, что "... для того чтобы по монотонному падению капель слюны вывести законы высшей нервной деятельности, понадобился гений Павлова, то какое же богатство описания этих законов можно было бы получить, если использовать при этом сведения об особенностях движений?" Позиция Н.А. Бернштейна как ученого, не использующего канонизированные и официально утвержденные образцы объяснения различных фактов, хотя и привела к разгрому его лаборатории и запрещению биомеханики, объявленной "буржуазной лженаукой", но в итоге послужила побудительным мотивом к изучению тех экземпляров его трудов, которые избежали уничтожения. В связи со сказанным необходимо отметить, что считать себя последователем Н.А. Бернштейна имеют право не те, кто пытается толковать определенные уровни управления процессом выполнения движения строго соответствующими описанным им градациям. Мы полагаем, что подгонка собственных данных под логические схемы, разработанные этим выдающимся исследователем, противоречит основным принципам его научного подхода, так как самое главное, чем он вооружил нас, заключается в побуждении к честному поиску истины своим собственным путем. Литература 1. Верховский Ф.Я., Ратов И.П., Возняк С.В. Возможности предотвращения отрицательных феноменов межмышечной координации в спортивных упражнениях.//Теор. и практ. физ. культ., 1970, № 1, с. 61-63. 2. Мартьянов С.С., Попов Г.И. Компенсаторные приспособления в движениях тяжелоатлетов. //Теор. и практ. физ. культ., 1991, № 12, с. 48-51. 3. Ратов И.П. К обоснованию механизмов структурности одновременного напряжения группы мышц. - В кн.: Матер, и итоги научн. сессии ин-та за 1964 г. - М.: ЦНИИФК, 1965, с. 225-227. 4. Ратов И.П. К особенностям активности системы мышц при фазовых переходах в двигательных действиях. Тез. докл. конф. по биологическому обоснованию вопросов спортивной тренировки (7-8 апреля 1966 г.). - Киев: КГИФК. 5. Ратов И.П. Материалы и объяснения координационных механизмов изменений активности в системе мышц. - В кн.: Матер. сектора физиологии спорта за 1966 г. - М.: ЦНИИФК, с. 163-173. 6. Ратов И.П. Предпосылки к обобщению феноменов структуры движений и к формулировке постулатов биомеханики. - В кн.: Матер, и итоги научн. сессии ин-та за 1967 г. - М.: ВНИИФК, 1969, с. 268-271. 7. Ратов И.П. Биомеханические черты скоростного мастерства. Учебно-метод. пос. - М.: Изд-во типогр. ВНИИФК, 1971. - 80 с. 8. Ратов И.П. Исследование спортивных движений и возможностей управления изменениями их характеристик с использованием технических средств. Докт. дис. М., 1972. 9. Ратов И.П. Проблемы, гипотезы и перспективы ряда исследовательских направлений биомеханики спорта (К вопросам детерминированности характеристик движений). - В кн.: Проблемы биомеханики спорта. Вып. 1. - М.: ВНИИФК, 1974, с. 5-41. 10. Ратов И.П. К закономерностям проявления двигательных реакций на мешающие факторы в характеристиках циклических спортивных упражнений. - В кн.: Совершенствование специальной выносливости спортсмена: Труды ВНИИФК, М., 1975, с. 62-70. 11. Ратов И.П. Проблемы преодоления противоречий в процессе обучения движениям и реализация дидактических принципов. //Теор. и практ. физ. культ., 1983, № 7, с. 40-44. 12. Ратов И.П. К проблемам эволюционной детерминированности единства генезиса и принципов функционирования механизмов управления движениями, речи и мышления. - В кн.: Нейрофизиологические механизмы управления движениями у спортсменов: Сб. научн. тр. - М.: ВНИИФК, 1984, с. 86-99. 13. Ратов И.П. Методология концепции "искусственная управляющая среда" и перспективы ее практической реализации в процессе подготовки спортсменов. - В кн.: Методологические проблемы совершенствования системы спортивной подготовки квалифицированных спортсменов: Сб. тр. - М.: ВНИИФК, 1984, с. 127-145. 14. Ратов И.П. К методологии использовании искусственно созданных условий при изучении движений. - В кн.: Принципиальные вопросы биомеханического анализа спортивных двигательных действий: Сб. научн. тр. - Малаховка: МОГИФК, 1987, с. 31-37. 15. Ратов И.П. Спортивная биомеханика в СССР, развитие, состояние и условия улучшения ее научно-практической отдачи //Теор. и практ. физ. культ., 1987, № 11, с. 44-47. 16. Ратов И.П., Насриддинов Ф.Н. Совершенствование движений в спорте. - Ташкент: Изд-во им. Ибн-Сины, 1991. - 151 с. 17. Ратов И.П. Двигательные возможности человека (нетрадиционные методы их развития и восстановления). - Минск: Изд-во Минстиппроект, 1994. - 116 с. 18. Попов Г.И. Биомеханические основы создания предметной среды для формирования и совершенствования спортивных движений: Автореф. докт. дис. М., 1992. - 48 с. 19. Попов Г.И. Синергетика биомеханических систем. //Сб. научн. тр. - М.: ВНИИФК, 1993, с. 315-323. 20. Попов Г.И. Прогностическое тестирование спортсменов //Современные достижения спортивной науки. Тез. докл. междунар. конф. (Санкт-Петербург, 27-30 июня 1994 г.). С-П., 1994, с. 102. 21. Ratov I.P. Regularities of interdependence of levels of activity in muscular system and their reflection in athletic motion //Biomechanics V-B: International Series on Biomechanics. - University Park Press, 1976, v. 1-B, p. 257-260. 22. Ratov I.P., Varjucha A., Lucasjan S. et al. An investigation of intermuscular coordination and possibilities of its regulation by technical means //Biomechanics VII-B: International Series on Biomechanics. - Warszawa: Polish Scientific Publishers, 1981, v. 3B, p. 521-524. 23. Ratov I.P., Popov G.I. Sport Biomechanics in USSR //International Society of Biomechanics: ISB News: Newsletter, 1990, p. 4-5. Поступила в редакцию 08.08.96
При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна! |
На главную
В библиотеку
Обсудить в форуме