Критерии и методы оценки качества образовательной
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебная дисциплина «Биомеханика» относится к циклу дисциплин предметной подготовки и федеральному компоненту основной образовательной программы (ООП).
Включение данного курса в состав основных учебных дисциплин объясняется тем, что совершенствование процесса профессиональной подготовки студентов в вузе предполагает соединение учебного процесса с научно-методической подготовкой, особенно в системе университетского образования.
Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах: основах математической статистики, физике, информатике, тесно связано с изучением спортивной метрологии, анатомии, физиологии и базовыми дисциплинами предметной подготовки.
Основные положения дисциплины «Биомеханика» должны быть использованы в дальнейшем при изучении теории и методики физического воспитания и спорта, педагогического физкультурно-спортивного совершенствования, спортивно-педагогических дисциплин, в УИРС и НИРС, во время прохождения педагогической практики.
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования, а также с учетом примерной программы дисциплины «Биомеханика» Федерального агентства по образованию Министерства образования и науки РФ.
При составлении программы учитывались современные тенденции в совершенствовании процесса подготовки специалистов. Прежде всего, стремление от парадигмы «знаний-умений-навыков», которое приводит к «мозаичному» образованию, перейти к обучению на основе системного подхода, направленное на формирование профессиональных компетенций специалиста по физической культуре и спорту.
Кроме того, программа нацелена на развитие у студентов творческих способностей, формирование навыков разрешения противоречий, решения учебных и профессиональных задач и т. п. Некоторое уменьшение доли лекционных занятий и увеличение практических, семинарских, лабораторных и особенно самостоятельных занятий призвано развивать способность студентов к освоению передовых информационных технологий получения свежей профессионально значимой информации.
Целью дисциплины является формирование профессиональной готовности студентов, получения ими профессионально-педагогических знаний, умений и навыков и компетенций, необходимых будущему специалисту по физической культуре и спорту для самостоятельной работы в различных образовательных и физкультурных учреждениях.
В результате изучения дисциплины студенты должны:
- иметь представление о биомеханике как области научного знания, современном развитии и история биомеханики, о биомеханическом обеспечении учебно-тренировочного процесса в подготовке квалифицированных спортсменов и современном высокотехнологичном оборудовании для проведения исследований техник спортивных движений;
- знать методы биомеханических исследований и контроля в физическом воспитании и спорте, биомеханические основы двигательного аппарата и проявлений физических качеств человека, половозрастные особенности моторики человека и методики определения индивидуальных сроков взросления у юных спортсменов, биомеханические аспекты программированного обучения двигательным действиям и физическим упражнениям, входящих в программу физического воспитания школьников, ;
- уметь измерить, обработать и проанализировать кинематические и динамические параметры движений человека, определить механическую работу и расход энергии в спортивных движениях человека, оценить оптимальность индивидуальной техники спортивных движений и грамотность тактических действий спортсмена, подобрать спортивный инвентарь и обувь с ученом индивидуальных антропометрических и морфологических данных, технических и функциональных особенностей спортсмена, организовать обучение и совершенствование техники спортивных движений по принципу «искусственной управляющей среды», разрабатывать технологии использования в учебно-тренировочном процессе тренажеров и тренажерно-измерительных комплексов.
Основная идея курса заключается в понимании студентами роли биомеханических принципов в профессиональной деятельности тренера и преподавателя физической культуры и спорта как уникального средства многосторонней физической и психологической подготовки.
Теоретическая идея курса – система знаний об организации процесса биомеханического анализа и применение его результатов в управлении совершенствованием техники движений и тактического мастерства спортсменов.
Практическая идея курса состоит в умении студентами организовывать биомеханическое обеспечение учебно-тренировочного процесса квалифицированных спортсменов в избранном виде спорта и предполагает формирование соответствующих профессиональных компетенций.
Основные формы занятий: лекционные, практические занятия и самостоятельная работа.
На лекционных занятиях студенты получают знания по истории развития биомеханики, характеристике видов, по основам измерения параметров и анализа спортивных движений, по организации биомеханического обеспечения учебно-тренировочного процесса в различных видах спорта.
На практических занятиях студенты овладевают навыками анализа структуры спортивных движений, организации и проведения измерений, обработки данных и принятия решений по управлению учебно-тренировочным процессом.
В процессе самостоятельной работы студенты изучают программный материал по наиболее важным разделам программы посредством работы с основной и дополнительной литературой по биомеханике.
Задания для самостоятельной работы разрабатываются по каждой теме и распределяются на лекциях, семинарских, практических и индивидуальных занятиях. Задания включают: изучение и анализ литературных данных и опыта работы специалистов физической культуры и спорта; сбор численных данных для проведения анализа техники спортивных движений и оформление в таблицы, рисунки; выполнение письменных работ.
Итоговой формой контроля освоения дисциплины является экзамен.
Экзамен проводится по билетам, которые включают два теоретических вопроса.
Оценка знаний студентов производится по следующим критериям:
– оценка «отлично» выставляется студенту, за глубокое понимание сущности обсуждаемого вопроса, логичность изложения, использование примеров из практики или своего личного опыта;
– оценка «хорошо» при признаках, характерных для отметки «отлично», студент допустил несущественные отклонения и незначительные ошибки;
– оценка «удовлетворительно» основная информация воспроизведена с нарушением логической последовательности ее представления, имеются пробелы в знаниях, отсутствует аргументация излагаемого материала, студент не умеет использовать примеры из практики;
– оценка «неудовлетворительно» не знает существа излагаемого материала, искажает факты, правила или информацию об основных моментах.
Содержание ГОС по дисциплине
ДПП.Ф.08 Биомеханика
Биомеханика как учебная и научная дисциплина. Направления развития биомеханики как науки. История развития биомеханики. Кинематика и динамика движений человека. Механическая работа и энергия при движениях человека. Биомеханические основы двигательного аппарата человека. Методы биомеханических исследований и контроля в физическом воспитании и спорте. Биомеханика физических качеств человека. Биомеханические основы технико-тактического мастерства. Половозрастные особенности моторики человека. Биомеханические аспекты программированного обучения двигательным действиям. Биомеханические основы физических упражнений, входящих в программу физического воспитания школьников.
Содержание курса
Тема 1.Биомеханика как учебная и научная дисциплина.
Предмет биомеханики как науки и учебной дисциплины. Цель, предмет, задачи, содержание и методы спортивной биомеханики. Связь ее с другими науками о спорте. История развития и современное состояние биомеханики. Развитие теорий биомеханики.
Тема 2.Кинематика и динамика движений человека.
Биомеханические системы, обеспечивающие движения человека и их особенности. Понятие о двигательном аппарате человека как биомеханической системе. Биомеханические особенности мышечной системы. Биомеханические особенности костной системы. Основные понятия кинематики: путь, перемещение, скорость, ускорение. Поступательное и вращательное движения, линейные и угловые характеристики. Относительность движения. Основные понятия и законы динамики. Сила и момент силы, импульс силы, импульс тела и кинематический момент; Геометрия масс тела человека и способы ее определения. Понятие об общем центре массы тела (ОЦМТ). Общий центр масс и центры масс отдельных звеньев. Момент инерции. Внутренние и внешние силы.
Тема 3.Механическая работа и энергия при движениях человека.
Понятие о механической работе, мощности и видах механической энергии. Закон сохранения энергии, и его следствия. Внутренняя и внешняя работа.
Методы измерения работы в движениях человека. Закон сохранения энергии, и его следствия. Рекуперация энергии: переход энергии из одного вида в другой, обмен энергией между звеньями тела человека, использование энергии упругой деформации мышц и сухожилий. Способы и средства коррекции двигательных действий человека. Двигательные синергии. Групповое взаимодействие мышц. Моторные (двигательные) программы. Основные способы сообщения скорости снаряду: с разгоном снаряда и с ударным взаимодействием. Передача энергии в многозвенных биомеханических системах. Волновые процессы в движениях человека. Биомеханика ударных действий.
Тема 4.Биомеханические основы двигательного аппарата человека.
Биомеханические свойства мышц, связок и сухожилий. Механические свойства костей и суставов. Закон сохранения энергии, и его следствия. Рекуперация энергии: переход энергии из одного вида в другой, обмен энергией между звеньями тела человека, использование энергии упругой деформации мышц и сухожилий. Движение звена в суставе: зависимость углового ускорения звена от моментов внешних для него сил и его собственного момента инерции. Управляющие мышечные моменты. Вращение биомеханической системы при опоре и без опоры. Закон сохранения кинетического момента.
Тема 5.Методы биомеханических исследований и контроля в физическом воспитании и спорте.
Измерения в биомеханике. Биомеханические характеристики. Технические средства и методики измерений. Телеметрия. Лабораторные и натурные измерения. Элементы биомеханического анализа двигательных действий в спорте. Основные понятия теории управления. Уровни управления. Аппарат управления и аппарат исполнения. Способы организации управления в самоуправляемых системах. Незамкнутые и замкнутые контуры управления. Каналы прямой и обратной связи. Биологические обратные связи в практике физкультурно-спортивной работы.
Тема 6.Биомеханика физических качеств человека.
Двигательные качества – качественно различные стороны моторики человека. Биомеханика силовых, скоростных и скоростно-силовых качеств. Биомеханические основы выносливости. Основы эргометрии. Механическая эффективность движений. Утомление и его биомеханические проявления. Механическая эффективность движений. Биомеханические характеристики гибкости. Активная и пассивная гибкость.
Тема 7.Контроль над спортивной техникой. Модельные характеристики отбора
Биомеханическое тестирование в спорте. Требования, предъявляемые к тестам. Математическое моделирование движений. Механические модели мышц. Физическое моделирование движений. Регрессионные модели. Оценка будущих (планируемых) показателей двигательных действий человека посредством антропоморфных модулей. Прямая и обратная задачи механики в приложении к движениям человека.
Тема 8.Биомеханические основы технико-тактического мастерства.
Строение двигательного действия. Система движений, ее состав и структура. Системные свойства. Показатели технического мастерства. Основы совершенствования техники спортивного действия. Метод сопряженного воздействия в тренировке. Биомеханика упражнений прогрессирующей сложности. Биомеханический смысл ритма движений. Выделение в структуре движений фаз и граничных моментов. Отличие функционального подхода от системно-структурного. Педагогический контроль и шкалы оценок. Экспертные оценки и должные нормы.
Тема 9.Половозрастные особенности моторики человека.
Половозрастные и индивидуальные особенности моторики человека. Двигательный возраст и варианты развития организма. Двигательные предпочтения, в частности, двигательная асимметрия и ее значение в спорте. Сенситивные периоды в развитие двигательных качеств.
Тема 10.Биомеханические аспекты программированного обучения двигательным действиям.
Научная основа направленного воздействия на параметры движения спортсмена: концепции «предметной среды» и «искусственной управляющей среды». Тренажеры и тренировочные приспособления. Тренажерно-измерительные комплексы. Биомеханические методы и средства вывода спортсменов на рекордную результативность.
Тема 11.Биомеханические основы физических упражнений, входящих в программу физического воспитания школьников
Биомеханика бега: фазовый состав, граничные моменты, виды сил, энергетика. Особенности бега в зависимости от длины дистанции и квалификации спортсмена. Биомеханика спортивной ходьбы: фазовый состав, силы, энергетика. Биомеханика прыжковых упражнений: фазовый состав, силы, энергетика. Зависимость результата от кинематических и динамических характеристик движения. Биомеханика л/а метаний: фазовый состав, силы, энергетика. Зависимость результата от кинематических и динамических характеристик движения. Биомеханика отдельных упражнений – передвижение с механическими преобразованиями движений. Фазовый состав, граничные моменты, виды сил, энергетика.
Тема 12.Конструирование спортивного инвентаря и обуви с запрограммированными биомеханическими свойствами
Биомеханические принципы конструирования спортивной обуви, спортивного инвентаря и оборудования в зависимости от требований вида спорта и индивидуальных особенностей спортсмена.
Практические занятия
Тема 2.Кинематика и динамика движений человека.
Практическое занятие 1
Основные понятия кинематики: путь, перемещение, скорость, ускорение. Поступательные, вращательные и составные движения, линейные и угловые характеристики движений. Системы отчета. Описание положения тела в пространстве. Способы определения кинематических характеристик в спорте.
Практическое занятие 2
. Сила и момент силы, импульс силы, импульс тела и кинематический момент. Векторный характер динамических характеристик. Сложение и разложение векторов. Решение задач расчета скорости и ускорения поступательного и вращательного движений по уравнениям движения, по опорным взаимодействиям (в соответствии со 2-м законом механики).
Практическое занятие 3
Практическое занятие 4
Момент инерции. Взаимосвязь моментов инерции отдельных звеньев и всей биомеханической системы. Внутренние и внешние силы. Сложение сил (определение равнодействующей) и разложение их на составляющие.
Тема 3.Механическая работа и энергия при движениях человека.
Практическое занятие 5
Внутренняя и внешняя работа. Прямые и непрямые методы измерения работы в движениях человека. Закон сохранения энергии, и его следствия. Измерение механической работы в практике видов спорта. Выделение продольной и вертикальной работы. Способы оценки и определения продольной и вертикальной составляющих внешней работы. Движение по наклонной плоскости без учёта силы трения и с учётом. Нахождение равнодействующей системы сил. Задача о теле, брошенном под углом к горизонту. Нахождение центра масс тела в соответствии с теоремой Вариньона. Решение кинематических задач с использованием уравнений энергии. Решение задач на равновесие рычагов I и II рода. Определение линейной скорости точек вращающегося тела. Определение центростремительной и центробежной силы.
Тема 4.Биомеханические основы двигательного аппарата человека.
Практическое занятие 6
Движение звена в суставе: зависимость углового ускорения звена от моментов внешних для него сил и его собственного момента инерции. Управляющие мышечные моменты. Вращение биомеханической системы в опорном и безопорном положении. Расчет моментов сил, действующих на систему «спортсмен плюс снаряд» и оценка устойчивости статического и квазистатического положения тела.
Тема 5.Методы биомеханических исследований и контроля в физическом воспитании и спорте.
Практические занятия 7-8
Технические средства и методики измерений. Телеметрия. Лабораторные и натурные измерения. Элементы биомеханического анализа двигательных действий в спорте. Практика получения кинематических параметров движений с помощью аппаратно-программного комплекса "STARTRACE". Анализ угловых и линейных скоростей, ускорений, амплитуд и углов наклона звеньев биомеханической системы в спортивных движениях. Расчет динамических параметров.
Тема 6.Биомеханика физических качеств человека.
Практические занятия 9-11
Биомеханика гибкости, выносливости, силовых, скоростных и скоростно-силовых качеств. Понятие механической эффективности движений. Утомление и его биомеханические проявления. Механическая эффективность движений и методы ее практического определения.
Тема 7.Контроль над спортивной техникой. Модельные характеристики отбора
Практическое занятие 12
Оценка будущих (планируемых) показателей двигательных действий человека посредством антропоморфных модулей. Основы управления состоянием сложной системы. Технологии оценки компонентов модели спортсмена и выделения «слабых сторон». Прямая и обратная задачи механики в приложении к движениям человека. Подготовка и анализ кинограмм с помощью профессиональных и бытовых фото и видеокамер. Предварительная обработка фото и видеоматериалов для биомеханического анализа. Фазово-структурный и параметрический биомеханический анализ. Использование специализированного и общедоступного программного обеспечения.
Тема 8.Биомеханические основы технико-тактического мастерства.
Практические занятия 13-15
Строение двигательного действия. Система движений, ее состав и структура. Системные свойства. Показатели технического мастерства. Основы совершенствования техники спортивного действия. Метод сопряженного воздействия в тренировке. Биомеханика упражнений прогрессирующей сложности. Биомеханический смысл ритма движений. Выделение в структуре движений фаз и граничных моментов. Отличие функционального подхода от системно-структурного. Педагогический контроль и шкалы оценок. Экспертные оценки и должные нормы.
Тема 9.Половозрастные особенности моторики человека.
Практическое занятие 16
Половозрастные и индивидуальные особенности моторики человека. Двигательный возраст. Двигательные предпочтения, в частности, двигательная асимметрия и ее значение в спорте. Сенситивные периоды развития двигательных качеств.
Тема 10.Биомеханические аспекты программированного обучения двигательным действиям.
Практическое занятие 16
Проблема повышения уровня личных достижений у высококвалифицированных спортсменов. Научная основа направленного воздействия на параметры движения спортсмена: концепции «предметной среды» и «искусственной управляющей среды». Тренажеры и тренировочные приспособления. Тренажерно-измерительные комплексы. Биомеханические методы и средства вывода спортсменов на рекордную результативность.
Тема 11.Биомеханические основы физических упражнений, входящих в программу физического воспитания школьников
Практическое занятие 17
Биомеханика бега: фазовый состав, граничные моменты, виды сил, энергетика. Особенности бега в зависимости от длины дистанции и квалификации спортсмена. Биомеханика спортивной ходьбы: фазовый состав, силы, энергетика. Биомеханика прыжковых упражнений: фазовый состав, силы, энергетика. Зависимость результата от кинематических и динамических характеристик движения. Биомеханика л/а метаний: фазовый состав, силы, энергетика. Зависимость результата от кинематических и динамических характеристик движения. Биомеханика отдельных упражнений – передвижение с механическими преобразованиями движений. Фазовый состав, граничные моменты, виды сил, энергетика.
Критерии и методы оценки качества образовательной
Деятельности студентов
Текущий контроль качества усвоения знанийпроводится путем оценки выполнения заданий на семинарских и практических занятиях; подготовке рефератов и сообщений по заданию преподавателя, выполнения заданий студентами по самостоятельной работе.
На семинарских и практических занятиях оценка работы студентов проводится с учетом понимания общетеоретических основ изучаемой дисциплины, умения определить в рассматриваемых движениях фазовую структуру, характерные точки и граничные моменты, терминологически грамотного объяснения и умения связать биомеханические параметры спортивной техники со знаниями, полученными при изучении других дисциплин. Практические навыки студентов по сбору, обработке и анализу биомеханических параметров спортивной техники оцениваются комплексно, с учетом теоретического обоснования выбора исследуемых параметров, критериев оценки и модельных характеристик изучаемых процессов и систем.