Самостоятельная работа обучающихся под руководством преподавателя

Проректор по УМР

Нурмуханбетова Д.К.

__________ _____________

«____» __________ 20___ г.

 

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

 

по дисциплине «Биомеханика»

Специальность 5В010800 - “Физическая культура и спорт”

Форма обучения: дневная

Всего 1 кредит

Семестр 4 Курс 2

Лекции 5 часов

практические (лабораторные, семинар) занятия 10 часов

СРСП 7,5 часа

СРС 22,5 часа

Трудоемкость 45 часов

Экзамен 4 семестр

 

 

Алматы, 2015

 

 

Учебно-методический комплекс составлен на основании _____________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

Составитель _______________

 

 

Заведующий кафедрой ________________

 

 

Обсуждена и рекомендована учебно-методическим бюро факультета

 

Протокол № ___ от _____ ____________ 20____ г.

 

Председатель УМБ __________________________

 

 


Предисловие

 

В связи с переходом вузовского обучения на кредитную систему и новейшими достижениями в области биологических технологий возникла необходимость разработки данной программы обучения по предмету "Биомеханика" по специальности 050108 - «Физическая культура и спорт».

В результате изучения курса студенты должны овладеть биомеханическим обоснованием техники физических упражнений как методом исследования, позволяющим раскрывать специфику физики живого, понимать суть движений в двигательной деятельности. Кроме решения образовательных в процессе изучения биомеханики важно решать задачи воспитательные, используя для формирования диалектикоматериалистического мировоззрения богатейший материал о формах движения материи и их развитии.

Содержание курса отражает современное состояние биомеханики как биологической науки с педагогической направленностью и развитие ее как учебной дисциплины. В качестве теоретической основы курса приняты положения отечественной школы биомеханики, созданной трудами Н. А. Берштейна.

Биомеханические исследования охватывают различные уровни организации живой материи: биологические макромолекулы, клетки, ткани, органы, системы органов, а также целые организмы и их сообщества. Чаще всего, объектом исследования этой науки, является движение животных и человека, а также механические явления в тканях, органах и системах. Под механическим движением понимается движение всей биосистемы в целом, а также движение отдельных частей системы относительно друг друга — деформация системы. Все деформации в биосистемах, связаны с биологическими процессами, которые играют решающую роль в движениях животных и человека. Это сокращение мышцы, деформация сухожилия, кости, связок, фасций, движения в суставах. Отдельным направлением биомеханики является - биомеханика дыхательного аппарата, его эластичное и неэластичное сопротивление,кинематика (то есть геометрическая характеристика движения) и динамика дыхательных движений, а также другие стороны деятельности дыхательного аппарата в целом и его частей (лёгких, грудной клетки); биомеханика кровообращения изучает упругие свойства сосудов и сердца, гидравлическое сопротивление сосудов току крови, распространение упругих колебаний по сосудистой стенке, движение крови, работу сердца и др. Биомеханика человека — наука комплексная, она включает в себя самые разнообразные знания других наук, таких как: механика и математика, функциональная анатомия и физиология, возрастная анатомия и физиология, педагогика и теория физической культуры.

 

Цель: - подготовка специалистов, овладевших основами спортивной техники и умеющих применять их в тренировочном процессе и физкультурно-оздоровительной работе.

Задачи преподавания: в процессе прохождения курса обучающиеся должны ознакомиться:

с теорией управления движениями биологических систем;

многообразием, сложностью, надежностью моторики человека;

овладеть специальными навыками обучения и проведения социально- вспомогательных, оздоровительных и лечебных двигательных комплексов.

 

Пререквизиты дисциплины

«Биомеханика» - это биологическая дисциплина со спортивно­педагогической направленностью. Она основана на использовании законов механического движения тела человека, теории управления движениями человека для решения практических задач, теории и практики спорта, оздоровительной и лечебной физической культуры; в частности - для обучения и совершенствования спортивной техники, подбора специально­вспомогательных упражнений, разработки оздоровительных комплексов, биомеханического обоснования упражнений в ЛФК.

Перечень дисциплин, предшествующих изучению «Биомеханики»:

«Анатомия»;

«Физиология»;

«Биохимия».

 

Постреквизиты дисциплины

Перечень смежных дисциплин:

«Теория и методика физической культуры»;

«Спортивная медицина»;

«Лечебная физическая культура»;

«Теория и практика спортивно-педагогических дисциплин».

Основные разделы «Биомеханики»: программа состоит из трех разделов. Первый раздел предусматривает ознакомление с предметом и историей биомеханики. Во втором разделе рассматриваются вопросы общей теории биомеханики: биомеханические особенности строения человека, основы управления движениями человека, кинематика и динамика движений человека, спортивно-техническое мастерство, биомеханическое обоснование лечебных физических упражнений. В третьем разделе вопросы частной биомеханики.

 

Содержание дисциплины

Распределение часов по видам занятий

 

Наименование тем Количество часов
Лекции Практичес кие занятия СРОП СРО
1.1 Введение в биомеханику     0,5
Модуль Общая биомеханика        
1.2 Биомеханические особенности строения тела человека  
1.3 Мышцы как двигатель силы мышечной тяги.  
1.4 Биомеханические основы организации и управления движениями человека.    
1.5 Кинематика и динамика движений человека.   0.5
1.6 Динамические характеристики движений человека.    
1.7 Биомеханика двигательных качеств  
1.8 __ Биомеханические основы спортивно­технического мастерства.   0.5
1.9 Биомеханические основы реабилитации и лечения физическими упражнениями.    
  Всего 1 модуль 13,5
Модуль Частная биомеханика        
2.1 Сохранение положения тела и движения на месте.  
2.2 Локомоторные движения. Виды и характеристика.  
2.3 Шагательные локомоции.  
2.4 Биомеханика спортивных локомоций.    
2.5 Перемещающие движения.   0.5
2.6 Движения вокруг оси.    
  Всего 2 модуль 3,5
  Всего: 7.5 22,5
                   

 

Лекционный курс

№ темы Наименование тем лекций Содержание тем Объем в часах
  Модуль 1. Общая биомеханика  
  Введение в биомеханику Предмет и история биомеханики. Предмет биомеханики как науки и учебной дисциплина. Механические движения живых систем, его формы, особенности, многообразие. Основные разделы, задачи и направление общей биомеханики. Биомеханика спорта, ее цель и задачи. Связь биомеханики с другими дисциплинами. История развития биохмеханики. Д.Борелли, В. Браун, О.Фишер, П.Ф.Лесгафт, Н.М.Сеченов, А.А.Ухтомский, М.Ф.Иваницкий. Формирование биомеханики спорта: Н.А.Бернштейн, Д.Д.Донской, Л.В.Чхаидзе, В.М.Зациорский, Ю.Л.Гагин.
Биомеханические особенности строения тела человека Биомеханические особенности строения тела человека. Понятие о биомеханической система (БМС). Биокинематические цепи и пары. Соединения звеньев тела, степени свободы. Звенья тела как рычаги. Условия равновесия и ускорения костных рычагов. Движения в биокинематических цепях (сложение скоростей, сложение вращательного и поступательного движения).
Биомеханическ ие основы организации и управления движениями человека. Структура системы управления на примере биомеханической системы человека. Аппараты управления, исполнения, передачи информации (аппараты программирования, каналы прямой и обратной связи, биомеханический датчик, двигатели). Биомеханическая система человека как самоуправляемая и самоорганизуемая система. Программа и программирование движений. Целевая и биомеханическая программа, коррекция движений, автоматизация движений. Многоуровневая система управления и ее виды сенсорных коррекций. Координация движений, виды координации (нервная, мышечная, двигательная). Помехоустойчивость системы управления движениями человека. Пространственно-временная организация движений как результат формы.
  Модуль 2. Частная биомеханика  
Сохранение положения тела и движения на месте. Условия и виды равновесия тела человека. Поза, положение тела и звеньев тела. Опрокидывающие и восстанавливающие моменты. Статические и динамические показатели устойчивости тела человека. Равновесие колебательного типа. Виды колебаний общего центра массы тела, его звеньев и их роль в сохранении равновесия. Механизмы равновесия. Движения на месте. Условия движений на месте: сохранение равновесия на месте опоры, изменение движения масс тела. Взаимодействия опоры, опорных и подвижных звеньев. Механизмы притягивания и отталкивания. Движущие силы.
    Виды и характеристика локомоторных движений. Наземные локомоции. Механизм отталкивания от опоры. Роль реакции опоры и сил мышечной тяги при отталкивании. Взаимодействие опорных и подвижных звеньев. Периоды и фазы шагательных локомоций. Роль маховых звеньев, угол отталкивания. Сопутствующие движения рук и туловища. Скорость, длина, частота и ритм шагов. Стартовые действия. Биомеханика спортивных локомоций. Биомеханика прыжка. Биомеханика бега. Биомеханика ходьбы. Передвижение со скольжением. Передвижение с порой на воду. Передвижение с механическим преобразованием движений.
  итого часов  

 

 

Практические занятия

№ темы Наименование тем занятий Содержание тем Объем в часах
  Модуль 1. Общая биомеханика  
Построение кино циклограммы двух бега по координатам точек тела. Построить сетку координат. Сетка строится на стандартном листе бумаги, на развернутых киотах ученической тетради или на миллиметровой бумаге такого же формата. Вначале следует определить по таблице (таб.1) наибольшие значения Sx и Sy (Sx точки 1 -го кадра равна 247мм; S у точки С 5-го кадра равна 129мм). По этим данным установить размеры сетки координат. Для положительных значений - по горизонтали - не менее 250мм, по вертикали - не менее 130мм. о вертикали - не менее 30мм. Затем нанести численные значения через каждые 10мм .Построить кино циклограмму двух шагов бега. Нанести на сетку двое точки правой половины тела для 1-го кадра (1-й позы). Начать о построения точки С.
Расчет линейных скоростей и ускорений точек тела при выполнений Заготовить две таблицы расчета линейных скоростей и ускорений точек тела из 6 граф (см.табл.2 и 3). В 1 графе записываются номера кадров изучаемого движения; во 2- координаты точек тела; в 3- первые разности (Δ1 ) ; в 4-вторые разности (Δ2); в 5-линейные скорости; в 6-линейные ускорения.
Построение параметрически х графиков перемещений, скоростей и ускорений головы и тазобедренного сустава. Построить графики перемещений головы и тазобедренного сустава: а) построить оси координат. Размер вертикальной шкалы определяется по максимальному значению перемещений С и ∫ Максимальное перемещение С по горизонтали (24) наблюдается между 9 и 10 кадрами. Реальная величина перемещения определяется умножением перемещения в мм на масштаб киноциклограммы бега (α = I0). 24 мм I0= 24см. Следовательно, размер шкалы перемещений по вертикальной оси будет не более 30см (см.рис.2).
Расчет результирующих скоростей и ускорений графическим и аналитическим способами и их векторное изображение на киноциклограмм е бега Определить масштаб векторов скоростей к ускорений тазобедренного сустава при выполнении двух шагов бега.Рекомендуется одинаковый масштаб векторов для скоростей к ускорений - М= I:500см (см/сек; см/сек2)Провести расчет результирующих скоростей и ускорений тазобедренного сустава по масштабу и изобразить их на киноциклограмме в виде векторов (см.рис.5)Расчет скоростей и ускорений производится по данным работы 2, таблицы 2,3. В таблице 2 приведены значения скоростей и ускорений головы и тазобедренного сустава - горизонтальных составляющих, а в 3 - вертикальных (по осям X и У).
  Модуль 2. Частная биомеханика  
Расчет и построение линейной и круговой хронограмм спортивного движения. Заснять спортивное движение на кинопленку: (двойное сальто вперед в группировке с трамплина) с частотой киносъемки не менее 32 кадра в секунду. С кинопленки изготовить фотоотпечатки, построить промер или контурограмму движения, отметив на позах номера кадров, соответствующие номерам на кинопленке (см.рис.8) Рассматривая контурограмму (промер) определить граничные моменты. Определить периоды и фазы упражнения, обратив внимание на такие характерные части, как полет и опора, вращение в группировке, первое и второе сальто и др.
Определение реакции опоры аналитическим способом при осуществления толчка ногами. Заснять спортивное движение на кинопленку о частотой кадров не менее 32.С кинопленки изготовить фотоотпечатки всех кадров толчка ногами плюс дополнительно ещё четыре кадра (два кадра до опоры и два кадра после опоры). Например, на опору приходится четыре кадра: 40,41,42,43. Фотоотпечатки надо печатать с 38 по 45 кадр в избранном масштабе (рекомендуется масштаб натуральной величины).
Расчет и векторное изображение общей реакции опоры на циклограмме. Определение плеча действия и вращательного момента реакции опоры. По готовым координатам точек тела и ОЦТ (табл.6) построить киноциклограмму толчка ногами на сальто и траекторию ОЦТ тела (см.рис 2). Произвести расчет реакции по осям X и Y (Rx и Ry). По результатам расчета на киноциклограмме толчка построить составляющие вектора реакции опоры, затем по правку параллелограмма построить общие вектора для 40, 41, 42, 43 кадров (см.рис. 12).
Определение положения общего центра тяжести тела человека аналитическим путем (по фотографии или схематической позе) На рисунке или фотографии произвольно провести две взаимно перпендикулярные оси: горизонтально (X) вертикальную (Y).Фотографию (рисунок) позы относительно этих осей можно помещать в любом наклоне. Начертить таблицу расчета ОЦТ тела из II граф (табл.7)
  итого часов  

 

Самостоятельная работа обучающихся под руководством преподавателя

№№ п.п. Наименование тем и содержание заданий для СРОП Формы проведения Объем в часах
Тема 1 Построение киноциклограммы 2х шагов спринтерского бега по координатам точек тела. Таблица со значениями координат определяющая положения различных точек по значениям координат. Написание конспекта 0.5
Тема 2 Построение схематических поз человека (киноциклограммы) Написание конспекта 0.5
Тема 3 Расчет линейных скоростей и ускореный точек тела при выполнений бега. На основе киноциклограммы считать координаты точек тела по параметру. Написание конспекта 0.5
Тема 4 Определить линейные скорости и ускорения по способу разностей. Написание конспекта 0.5
Тема 5 Построить параметрические графики кинематических характеристик движения. Написание конспекта 0.5
Тема 6 Исследовать динамику изменения кинематических характеристик бега. Написание конспекта 0.5
Тема 7 Расчет результирующих скоростей и ускорений графическим и аналитическим способами, их векторное изображение на киноциклограмме бега. Написание конспекта 0.5
Тема 8 Расчет и построение линейной и круговой хронограмм спортивного движения. Определить моменты изменения движения, периоды, фазы движения, их длительность. Написание конспекта 0.5
Тема 9 Построить по произведенным расчетам линейную и круговую хронограмму. Написание конспекта 0.5
Тема 10 Определить линейное ускорение ОЦТ тела по способу вторых разности. Определить массу спортсмена. Написание конспекта 0.5
Тема 11 По соответствующим формам определить горизонтальные и вертикальные составляющие реакции опоры при осуществлении толчка ногами. Написание конспекта 0.5
Тема 12 Расчет и векторные изображение общей реакции опоры на циклограмме. Написание конспекта 0.5
Тема 13 Определить плечо действия и вращательного момента реакции опоры. Написание конспекта 0.5
Тема 14 Определить положение ОЦТ тела человека аналитическим путем (по фотографии или схематической позы). Написание конспекта 0.5
Тема 15 Определить моменты сил тяжести звеньев тела по осям «X» и «У». Написание конспекта 0.5
  Итого:   7,5