Инструментальные методики в исследованиях

Инструментальные методики — это средства регистрации исследуемых показателей. В зависимости от поставленных задач исследователь использует соответствующую инструментальную базу (аппаратуру), позволяющую получить объективную информацию по исследуемым признакам, отражающим искомые стороны подготовленности обследуемых.

В легкоатлетическом спорте результаты оцениваются в точных, количественно выраженных единицах измерения. При массовом педагогическом тестировании измерительная техника, как правило, не очень сложна. Рулетка, секундомер, штанги - измерители высоты. Такими измерительными средствами можно измерить длину дистанции, длину и высоту прыжков, дальность метаний снарядов и время пробегания различных дистанций.

Тестирование специальной подготовленности спортсменов включает в себя измерение уровня развития двигательных способностей (скоростных и силовых качеств, ловкости, выносливости, гибкости и др. качеств, включая показатели техники двигательных действий).

Кроме этих показателей, при комплексном обследовании используются различные физиологические, биохимические, психологические и др. методики определения функционального состояния испытуемых.

В настоящее время используется широкий круг различных инструментальных методик при тестировании состояний спортсменов.

 

Хронометрия

Хронометрирование используется для регистрации временных показателей исследуемых явлений. При хронометрировании используются как простые ручные секундомеры, так и сложные электронные устройства с автоматической системой регистрации времени с точностью до 0,001 с. Данная методика исследования позволяет получить количественные характеристики времени различных реакций нервно-мышечного аппарата, локальных (одно-суставных) движений, времени преодоления различных участков пространства, времени выполнения как частей, так и целостных упражнений.

К настоящему времени разработано большое количество времяизмерительных устройств, которые позволяют получать данные о времени выполнения различных двигательных действий в зависимости от поставленных задач исследования. При автоматической регистрации времени бега используются фотодатчики и тензоплатформы, которые выключают и включают электросекундомер.

 

Тензометрия

Тензометрия — методика, основанная на преобразовании механических напряжений, возникающих в спортинвентаре или силоизмерительных элементах, в электрический потенциал. Тензометрия позволяет регистрировать как временные (если регистрирующая аппаратура оттарирована по времени), так и силовые (если регистрирующая аппаратура оттарирована по силе) показатели исследуемых движений. Тензодатчик наклеивается на силоизмерительный элемент и подключается к мостовой схеме тензоусилителя. Развиваемая спортсменом сила, вызывает механическую деформацию элемента, в результате которой меняется положение тензодатчика и, как следствие, меняется его электрическое сопротивление, что регистрируется соответствующими измерительными приборами.

Характеристики реакцию опоры при отталкивании можно измерить при помощи тензостелек или тензоплатформ. При анализе тензограмм можно получить данные о времени опоры (фазе амортизации и фазе отталкивания), полета, шага, темпа бега, длины шага. Направление вектора реакции опоры определить весьма сложно, иногда невозможно.

 

Динамометрия

Данная методика используется для регистрации силовых показателей. Существуют различные типы динамометров. Кистевые динамометры применяют при измерении силы кистей рук. Становые - для определения становой (спины) силы. Имеются специальные динамометры, регистрирующие градиент (прирост усилия во времени) силы; динамометры, регистрирующие импульс силы за единицу (0,01-0,5 с) времени. Существуют устройства, позволяющие на основе тензодатчиков регистрировать силовые показатели в опорных периодах при ходьбе, беге или прыжках.

Наряду со стандартными пружинными динамометрами существуют динамометры, сделанные на основе тензометрических датчиков. При помощи таких устройств становится возможным регистрировать не только показатели силы, но и показатели силовой выносливости и времени проявления усилия. Это позволяет получать более полную информацию о состоянии нервно-мышечного аппарата различных локомоторных звеньев у испытуемых.

 

Миотонометрия

Данная методика используется для определения тонуса (эластичности, твердости, упругости) мышц. Измерение тонуса проводится с помощью механических (пружинных) и электронных (по принципу тензодатчиков) тонометров. Мышечный тонус измеряется чаще всего в положениях лежа или сидя, то есть в таких положениях, которые позволяют испытуемым произвольно напрягать и расслаблять исследуемую мышцу. Данная методика позволяет получать данные тонуса мышц как в состоянии их напряжения, так и в состоянии их расслабления. Информативным показателем является амплитуда напряжения мышцы (разность между показателями степеней напряжения и расслабления мышцы).

Информативность миотонометрии повышается, если ее показатели регистрируются и анализируются на протяжении определенного времени. При многократном измерении тонуса точка приложения тонометра должна маркироваться несмываемыми чернилами. Миотонометр устанавливается в симметричных точках левых и правых конечностей. Фиксируются как степень напряжения, так и степень расслабления мышц.

При улучшении функционального состояния нервно-мышечного аппарата увеличивается амплитуда мышечного напряжения. Это происходит за счет повышения тонуса напряжения и снижения тонуса расслабления. При местном (локальном) утомлении амплитуда напряжения уменьшается. Топография показателей тонуса связана с особенностями вида спорта, этапами тренировки, с предшествующими нагрузками, функциональным состоянием испытуемых. Информативность метода повышается при регулярных наблюдениях.

 

Кино-, фото-, видеосъемка

Эти методики применяются для регистрации быстропротекающих процессов (в ряде случаев без вмешательства в сам процесс) и явлений, которые в большинстве случаев невозможно зафиксировать при помощи зрительных анализаторов субъекта исследования. Кино- и видеосъемки подразделяются на несколько ступеней: ускоренная съемка -- 32-96 кадров в секунду; скоростная - 100-1000 кадр./с; и сверхскоростная -- более 1000 кадров в секунду. Анализ видео- и кинограмм позволяет достаточно точно определять временные и пространственные характеристики движений как ОЦМТ, так и отдельных звеньев тела.

 

Циклография

Данная методика представляет собой специальный вид фотографии для регистрации на одном кадре траекторий движения, как отдельных точек, так и целых объектов. Особенность метода заключается в том, что объектив фотоаппарата, нацеленный на исследуемый объект, периодически перекрывается обтюратором (вращающаяся шторка). Вместо обтюратора можно использовать импульсный источник света. Скорость вращения обтюратора, ширина прорезей в нем и их количество подбираются в соответствии со скоростью движения исследуемого объекта. Таким образом, методом циклографии на одном фотоснимке фиксируется объект в различных положениях на протяжении целостного двигательного акта, который можно разложить по фазам (циклам). Анализ циклограмм позволяет установить пространственно-временные характеристики исследуемого движения.

 

Акселеметрия

Методика, используется при измерении ускорений в движениях. В спортивных исследованиях большое распространение получили датчики ускорений, которые используют тензоэффект или пьезоэффект. В обоих случаях измеряется сила инерции, возникающая при ускорении или торможении движущегося объекта. Датчики наклеиваются на упругий элемент. Ускорение вызывает его деформацию и изменение электрического потенциала датчика. Для регистрации полного вектора ускорений в одной конструкции монтируют три одинаковых датчика перпендикулярно друг другу (для регистрации ускорений движений вокруг фронтальной, сагиттальной и фронтальной осей).

 

Гониометрия

Данная методика используется для измерения угловых характеристик движений (движений в различных суставах или перемещений снарядов).

В спортивных исследованиях чаще всего используют электрогониометрию, когда величины угловых перемещений преобразуются в электрический потенциал. При этом наибольшее распространение получили так называемые потенциометрические датчики, в основу которых положены переменные сопротивления (резисторы). При изменениях суставных углов изменяется снимаемый с потенциометра электрический потенциал. Соответствующее тарирование аппаратуры позволяет получать искомые данные в принятых единицах измерения углов — в градусах.

 

Телеметрия

Телеметрические системы позволяют получать искомую информацию об объекте исследования, находясь на удалении от него. Разработано множество разновидностей телеметрических устройств. Главное их отличие в способе передачи информации. В проводной телеметрии переносчиком информации служит электрический ток; в радиотелеметрии — радиоволны; в гидротелеметрии - ультразвук, распространяющийся в водной среде.

Достоинство проводной телеметрии заключается в ее помехоустойчивости, а недостаток — в том, что она в ряде упражнений затрудняет их выполнение.

Достоинства радио- и гидротелеметрий заключается в том, что испытуемый выполняет упражнения в привычных, естественных для себя условиях, а недостатки — в том, что они восприимчивы к сбивающим факторам (помехам) в эфире или в водной среде.

Радиотелеметрия в педагогических исследованиях широко используется для регистрации во время работы и восстановления ЧСС, частоты и глубины дыхания и др. показателей. Например, система "Спорт-4" позволяет одновременно снимать и регистрировать показания с четырех датчиков, укрепленных на теле испытуемого. Широкое распространение радиотелеметрия получила в космических исследованиях.