Информационные технологии в работе тренера

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И  ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ВЛАДИВОСТОКСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА

ИНСТИТУТ СЕРВИСА, ТУРИЗМА И ДИЗАЙНА

КАФЕДРА ФИЗКУЛЬТУРНО-ОЗДОРОВИТЕЛЬНОЙ  И СПОРТИВНОЙ РАБОТЫ

 

 

 

 

Доклад

по дисциплине «Основы тренерского мастерства»

Использование иннавационных технологий

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент

гр. СО-09-01          А.Д. Курика

 

Руководитель                                          Д. В. Мясников

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Владивосток 2013

Введение

В западном спорте достижения в области информационных технологий применяются с Токийской олимпиады 1964 года, когда впервые был применен компьютер с объемом памяти 64 кБ. Активное использование информационных технологий в области измерений движения спортсменов позволило западным атлетам неоднократно завоевывать олимпийские медали. Компьютерное моделирование и прогнозирование позволило не только внести существенные коррективы в учебно- тренировочный процесс, но и существенно повлиять на обновление системы спортивных сооружений, снарядов и амуниции. А начало эры спортивных соревнований роботов (с 1997 года) существенно влияет на саму философию спорта – специалисты получают возможность по иному взглянуть на механизмы мышечной деятельности, иначе моделировать тактико-техническую деятельность спортсменов людей.

Информационные технологии представляют собой совокупность средств и методов, которые разработаны на основе использования современных достижений вычислительной и телекоммуникационной техники, обеспечивают автоматическую обработку информации и оптимизацию учебной и производственной деятельности человека.

Ярко выраженная информатизация современного общества объясняет необходимость  все более широкого использования информационных и телекоммуникационных технологий в сфере физической культуры и спорта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Информационные системы

 

Под системой (от греч. systema - целое, составленное из частей; соединение) понимают множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которые образуют определённую целостность, единство. Что касается физической культуры и спорта, то здесь, в контексте настоящего электронного учебника, уместно говорить о системе «человек и машина», которая состоит из человека-оператора (или группы операторов) и машины (совокупности технических и программных средств), посредством которой он(они) осуществляет(ют) трудовую деятельность, связанную с производством материальных ценностей, управлением, обработкой информации и т.д. Сочетание способностей человека и возможностей машины (или совокупности технических и программных средств) существенно повышает эффективность управления, например, учебно-тренировочным процессом.

Два основных варианта распределения  функций между оператором и техническими средствами:

1) «параллельный» - человек  выполняет только операции контроля за машинным процессом решения задачи и утверждает решение;

2) «последовательный» («пошаговый») - часть операций выполняется  человеком и машиной совместно,  иначе решение не может быть  получено.

 

Выделяют следующие пять основных классов систем, в которых  человек:

1) непосредственно включён  в технологический процесс и,  работая в основном в режиме немедленного обслуживания, совершает преимущественно управляющие действия, руководствуясь при этом инструкциями, содержащими, как правило, почти полный набор возможных ситуаций и решений (например, тренер, спортсмен, судья и т.п.);

2) является оператором-наблюдателем  или контролёром (например, судья,  преподаватель вуза и пр.);

3) выполняет функции оператора-манипулятора, осуществляющего управление роботами, манипуляторами, машинами - усилителями мышечной энергии человека;

4) выступает в роли  оператора-исследователя (научные  исследования);

5) осуществляет деятельность  оператора-руководителя (операторы,  принимающие ответственные решения: например физкультурно-спортивной организации, тренер и пр.).

 

 

 

 

2 Информационные системы

в физической культуре и спорте

Информатизация отрасли  «физическая культура и спорт» предполагает разработку и применение информационных технологий в следующих информационных системах :

1. Делопроизводство педагога, тренера-преподавателя, научного  работника,студента;

2. Обслуживание спортивных  соревнований;

3. Научно-методическое обеспечение  подготовки спортсменов:

а. автоматизированные диагностические  комплексы для оценки и мониторинга  состояния спортсменов;

б. компьютеризированные тренажерно-диагностические стенды для обеспечения комплексного контроля специальной подготовленности спортсменов;

в. компьютеризированные комплексы  для сбора и анализа информации о технической подготовленности спортсменов

г. экспертные системы для  планирования тренировочного процесса спортсменов;

д. системы "виртуальной  реальности" для формирования у  спортсменов двигательных навыков  и умений

е. автоматизированные системы  для контроля и управления тренировочным  процессом спортсменов;

ж. компьютерные программы для решения задач моделирования и прогнозирования в спорте.

4. Научно-методическое обеспечение  физического воспитания детей,  подростков, учащейся молодежи:

а. автоматизированные методы оценки физического состояния человека;

б. реализация дифференцированного подхода на основе использования современных информационных технологий.

5. Учебный процесс в  вузах физической культуры:

а. электронные учебные  пособия в системе высшего  физкультурного образования;

б. информационно-поисковые и справочные системы;

в. автоматизированные обучающие  системы;

г. моделирование предметной среды;

д. компьютеризированные учебные  курсы;

е. системы компьютеризированного  контроля знаний;

ж. экспертные системы учебного назначения с элементами искусственного интеллекта.

6. Научно-исследовательская,  организационная и управленческая  деятельность:

а. автоматизация социологических  исследований;

б. создание баз данных и баз знаний по актуальным проблемам физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры;

в. создание баз данных нормативно-правовых документов в отрасли "Физическая культура и спорт" и т.п.

г. создание баз данных и  баз знаний по актуальным проблемам  физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Информационные технологии в изучении и моделировании движений человека3D- графические методы в подготовке спортсменов

Основные понятия и  определения. 3D-графика (3-dimension) – это  трехмерная компьютерная графика, используемая либо для моделирования на ПК сцен (background), либо для моделирования движений (animation). Классификация ПО 3D-графики: а. мультимедийные виртуальные симуляторы (компьютерные игры); б. обучающие и моделирующие системы;

Ниже рассмотрены программы 3D-графики в системе физической культуры и спорта. Мультимедийные виртуальные симуляторы (компьютерные игры). Социальна язначимость спорта отражает этот вид деятельности в компьютерных играх – гольф и автогонки, спортивные игры и единоборства, вот далеко не полный перечень знакомых многим игр. Их социальную роль в системе ИТ ФКС можно назвать мотивирующей.3D-графические обучающие и моделирующие системы. Получившие распространение программы моделирования тела и движений человека 3D-графика позволяют решать ряд задач тренировочного этапа тех- нической (и тактической) подготовок. Например, пакет для 3D моделирования и анализа движений человека (рис.5.2) «Solid Dynamics», в который заложено более 100 параметров человеческого тела.

Прекрасной иллюстрацией 3D-графического решения поставленных задач является компьютерная энциклопедия «Профессиональный бокс». Здесь  помимо справочного материала о более 4000 поединках и 2300 боксерах, участвовавших в них, фотографий более 300 спортсменов и 30 минут уникальных видеосъемок, приведен небольшой учебный блок для ознакомления с основными ударами и защитами в боксе.

Пакеты трехмерной графики. Наиболее распространенным программным продуктом для решения задач моделирования и анализа движений в нашей стране следует назвать 3D Studio Max, хотя существует и множество других программ 3D-графикиОвладение 3D-мультимедиа позволяет тренеру эффективнее реализовывать педагогический принцип наглядности: демонстрация двигательных действий, тактических замыслов, спортивного оборудования и тренажеров в 3D-графике, моделирование спортивных программ – вот неполный перечень возможностей анимации в физической культуре и спорте.

Системы автоматического  проектирования (САПР). Наиболее распространенной программой в Российской Федерации для проектирования спортивных сооружений является AutoCAD. Другим ее достоинством, для применения в физической культуре и спорте, является возможность оцифровки движений человека, например, со стробофотографии при использовании электронных планшетов (дигитайзеров).

Методы оптикоэлектронного измерения движений человека в спор-

те (3D–сканирование). Исследование движений человека (спортивных в частности) требует регистрации, измерения  и анализа характеристик процессов  различий природы (биомеханических, физиологических, биохимических, психологических и  др.). Биомеханический процесс, представляющий собой перемещение тела человека и/или его звеньев во времени и пространстве, является одним из текущих «выходов» двигательной деятельности человека. На оптимальное обеспечение биомеханической программы движения должны быть направлены все остальные процессы.

Для адекватной постановки цели и задач спортивных движений, а также для оптимизации управления и контроля в процессе их освоения и совершенствования необходимо исследовать биомеханические характеристики движений, которые регистрируются, измеряются и анализируются различными методами. В настоящее время доминируют бесконтактные оптико-электронные методы. Основные из них:

1. стробоскопическая стереофотограмметрия,

2. биомеханическая кинематография,

3. компьютерный видеоанализ.

1. Стробоскопическая стереофотограмметрия  является наиболее точным методом  измерения кинематических характеристик движения человека. Абсолютные погрешности измерения координат точек тела спортсмена составляют 0,001 м, скорости - 0,05 м/с и ускорения - 1,5 м/с2. Однако это достаточно дорогой, громоздкий, трудоемкий и недостаточно гибкий метод, применимый лишь в лабораторных условиях.

2. Биомеханическая кинематография. С появлением в 70-х годах  пре цизионных высокоскоростных кинокамер с высокой стабильностью транспорта пленки в фильмовом канале (±1 кадр при частоте съемки 50 к/с) и киноанализаторов фильмов, в которых стандартный кинопроецирующий блок сопряжен через систему аналого-цифрового преобразования с микрокомпьютером, более широкое распространение получили кинематографические методы измерения биомеханических характеристик движений. Вследствие более простой и гибкой процедуры оцифровки точек метод биомеханической кинематографии стал доминировать в экспериментальной биомеханике спорта 80-90 гг. (особенно при анализе техники спортивных движений). По сравнению со стереофотограмметрическим методом метод биомеханической кинематографии менее точен. Суммарная средняя ошибка точности кинематографического метода при определении координат точек объекта составляет 4 - 5 мм. При заданных параметрах движения тест-объекта (по перемещению - 0,5 м, по скорости - 6 м/с и максимальному ускорению 30 м/с2) абсолютные погрешности по перемещению составляют 5 мм, по скорости - 0,1 м/с и по ускорению – 6 м/с2. Относительная ошибка метода при расчете кинематических характеристик составляет по перемещениям 1-3%, по скорости - 3+5% и по ускорению 10+30%.

Использование видеоизображений для биомеханического анализа движений сдерживалось лимитом частоты видеосъемки (50-60 Гц) и отсутствием видеокамер с затвором. После появления таких видеокамер, обеспечивающих выдержку до 1/500 с и тем самым сводящих «смазывание» видеоизображения до минимума при высоких скоростях движения, а также высокочастотных видеокамер и видеомагнитофонов, позволяющих производить съемку с частотой до 500 Гц, применение видеоанализирующих систем в биомеханических исследованиях стало более реальным и стало использоваться даже при анализе быстрых движений ударного и толчкового типа.

3. Компьютерный видеоанализ.  Его основными достоинствами  являются достаточно высокая  точность измерений, относительная  простота и гибкость использования,  возможность автоматической оцифровки точек движущегося объекта и сопряжения видеоизображения с широким диапазоном аналоговых сигналов, получаемых от других средств регистрации и измерения движений (тензография, гониография, кардиография и т.п.). Исходный материал не требует предварительной обработки и анализ можно начинать сразу после видеосъемки или в процессе ее (при использовании устройств автоматической оцифровки в режиме «on-line»). По сравнению с фотограмметрическим и кинематографическим методами видеоанализирующие системы относительно недороги и коммерчески доступны.

До недавнего времени  точность определения координат  точек с помощью киноанализирующих систем (16 мм пленка) была выше, чем у видеоана-лизирующих систем. Хотя различия в точности между ними были статистически достоверны (суммарная средняя ошибка определения координат точек объекта 4,8 мм и 5,8 мм соответственно для кино и видеометодов, Р<0,05), с практической точки зрения ошибка видеометода составляла 0,29% калибровочного пространства, а кинометода 0,24%, - т.е. точность обеих методов была практически соизмерима.