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 |
