Общие понятия о функциональной системе

    В современной науке нет более популярного понятия, чем понятие «система». Известный отечественный физиолог, академик П. К. Анохин писал, что термин «система» имеет весьма древнее происхождение, и вряд ли есть научное направление, которое бы его не употребляло. Действительно, понятием системы и элементами системного подхода (или «системного мышления») в различных его вариантах пользуются сегодня во всех областях знаний – от философии и теоретической физики до экономики, медицины и приборостроения. И это не случайно, ибо объём научных знаний в современном мире за каждые два года увеличивается в пять раз, и на повестку сегодняшнего дня науки поставлены сложнейшие проблемы, в том числе объективное, количественное исследование спортсмена в процессе становления его мастерства. Разобраться в новом потоке информации, решать задачи и квалифицированно проектировать новые исследования можно только на основе определённых общих подходов и принципов, среди которых системный подход играет важнейшую роль.

    Без таких общих подходов измерение каких бы то ни было показателей, сбор каких бы то ни было экспериментальных данных о спортсмене часто теря-ет свой смысл, превращаясь в простое «коллекционирование фактов». Именно поэтому элементы системного подхода являются необходимой частью теории и методики измерений в спорте.

    Системой называется (в несколько упрощённом виде по П. К. Анохину) комплекс элементов, у которых взаимодействие носит характер взаимосодействия, направленного на получение определённого полезного результата. Это определение позволяет применять системный подход при изучении как отдельных физиологических систем организма спортсмена (дыхание, кровообращение, управление движением и др.), так и спортсмена в целом как многосложную систему, способную к обучению и достижению поставленной цели. В рамках этого определения оказываются и такие системы, как тренировочный процесс, движения спортсмена, техника выполнения упражнений, психологическая подготовка и т. п.

    Понятно, что перечисленные системы имеют различную физическую природу и на первый взгляд у них мало общего (например, тренировочный процесс, движения спортсмена, кровообращение). Однако в одном эти системы сходны – все они относятся к числу «кибернетических систем».

    Кибернетической системой называется система управления со сложным поведением и сложной структурой потоков информации, состоящая из очень большого числа элементов. Иначе говоря, кибернетические системы – это сложные системы управления. К ним относятся: биологические системы управления, системы управления большими коллективами людей, сложные системы автоматического регулирования в технике, системы управления экономикой и целый ряд других столь же сложных систем.

    Называя систему кибернетической, мы не только подчеркиваем её чрезвычайную сложность, но характеризуем способ её изучения и описания. Так, биологическую систему управления движением спортсмена можно изучать с гистологической и физиологической точек зрения как перечень элементов (костей, мышц, нейронов и т. д.), но ввиду исключительной сложности системы такой подход не принесёт успеха. Гораздо эффективнее кибернетический под-ход, ставящий во главу угла закономерности обмена информацией между эле-ментами системы.

    Учение о кибернетических системах сегодня выделилось в самостоятельное научное направление со своими традициями и своим специфическим языком.

    Важнейшим понятием теории систем является понятие переменной.

    Переменная – величина, характеризующая систему и принимающая в каждый момент времени определённое значение. Говоря словами одного из основоположников кибернетики У. Р. Эшби, «все величины, используемые в физике, химии, биологии, физиологии и психологии, являются переменными в смысле данного определения». Для примера упомянем о системе кислородного обеспечения организма человека, переменными которой служат потребление кислорода, артериовенозная разница по кислороду, минутный объём кровообращения и т. п. Другой пример – движения спортсмена. К переменным этой системы относятся кинематические и динамические характеристики движения.

    Принято различать входные и выходные переменные. К числу входных переменных, изменяющих состояние системы, относят влияние внешних факторов (температура, влажность, барометрическое давление, мышечная нагрузка, психологические воздействия, питание и т. п.) среды. Входные переменные подразделяются на: а) контролируемые и управляемые; б) контролируемые и неуправляемые; в) неконтролируемые и неуправляемые.

    Выходные переменные характеризуют состояние системы (параметры деятельности физиологических систем, кинематические и динамические характеристики движения, результаты тестирований и т. п.). По своей информативности и важности эти переменные делятся на существенные и несущественные.

    Существенными переменными называются жизненно важные показатели системы, от которых зависит её существование.

    Несущественные переменные – это показатели менее важные, второстепенные, не оказывающие решающего влияния на эффективность работы системы. Понятно, что всякая реальная система характеризуется множеством переменных. Но для её анализа используются только существенные переменные, тщательно отбираемые из десятков, а то и сотен количественных характеристик системы. Включение тех или иных переменных в число существенных зависит от конкретной цели исследования. Например, при оценке функционального состояния стайера измеряют производительность систем кровообращения и дыхания, потребление кислорода и другие показатели, характеризующие выносливость. Если же исследуется спринтер, то в центре внимания оказываются его психофизиологические показатели, определяющие скоростные навыки, способность к «взрывным» действиям, анаэробные возможности организма. В том и другом случае к несущественным переменным можно отнести показатели технико-тактических действий.

    Величины переменных, характеризующих живую систему, непрерывно изменяются во времени. Математик сказал бы, что они являются функциями времени. Поэтому набор численных значений переменных в конкретный момент времени определяет состояние системы в этот момент, что может отображаться в пространстве так называемой репрезентативной точкой.

    Итак, измерение переменных системы позволяет получить представление о состоянии системы в момент измерения. Например, оценив физическую, техническую, психологическую и тактическую подготовленность спортсмена, можно судить об уровне его тренированности на сегодняшний день. Однако задача тренера состоит не только в том, чтобы определить функциональное состояние своего воспитанника. Задача тренера – подготовить спортсмена высокого класса или, говоря языком теории систем, перевести данную систему (спортсмена) в определённое, наперёд заданное состояние. Эта задача известна в теории систем как задача об управлении системой.

Понятие об управлении

    Управлением в науке называется перевод какой-либо системы в делаемое состояние.

    Управление тренировочным процессом — система воздействий на спортсмена с целью перевода его с одного (исходного) уровня спортивной подготовленности на некоторый заданный другой уровень для достижения намеченных спортивных результатов. Управление тренировочным процессом всегда базируется на некоторых принятых человеком, осуществляющим управление (субъектом управления), специальных конкретных принципах, концепциях, мето­дах, правилах, но корректируется («подправляется») в со­ответствии со складывающимися реальными условиями и самим ходом управления. Управление спортивной подготовкой осуществляется целевым подбором и дозированной реализацией воздействий на спортсменов. Эффективность управления определяется уровнем достигнутых целевых сдвигов применительно к затраченным времени, силам, материальным расходам.

    В каждый момент времени человек находится в определенном физическом состоянии. Физическое состояние определяют как минимум:

здоровье; телосложе ние;состояние физиологических функций, в частности двига­тельной функции, а именно: а) возможности выполнять определенный круг движений (т.е. техническая подготовленность); б) уровень двигательных (физических) качеств.

    То физическое состояние, которого стихийно достигает человек под влиянием условий жизни, обычно далеко от желаемого. Поэтому физическим состоянием человека надо управлять, изменяя его в нужном направлении. Этому служит физическое воспитание с помощью специальных средств (преимущественно физических упражнений). Пример: физическое состояние человека, впервые пришедшего в спортивную секцию, характеризуется невысокими показателями, скажем, силы или гибкости. Построив тренировочный процесс соответствующим образом, можно повысить уровень либо одного из названных качеств, либо обоих вместе, т.е. можно управлять состоянием этого человека. В спортивной тренировке цель такого управления — стойкое улучшение физического состояния, выражающееся в повышении спортивных результатов.

    Сложность управления в спортивной тренировке заключается в том, что мы не можем непосредственно управлять изменением спортивных результатов. Например, мы не в состоянии  каким-либо прямым способом повысить у спортсмена силу или выносливость. Это можно сделать только опосредствованно. Фактически тренер управляет лишь действиями (или, как иначе говорят, поведением) спортсмена: он задает ему определенную программу упражнений (тренировочную нагрузку) и добивается ее правильного выполнения, в частности правильной техники движений.

    Те изменения в организме, которые наступают во время выполнения физических упражнений и сразу после их завершения, называются срочным тренировочным эффектом. Из-за наступающего утомления он обычно связан со снижением работоспособности и спортивных результатов. Те изменения в организме, которые происходят в результате суммирования следов многих тренировочных занятий, называются кумуля тивным тренировочным эффектом (от лат. «кумул» — куча). При правильно построенном процессе тренировки этот эффект выражается в повышении работоспособности и спортивных результатов.

Таким образом, в спортивной тренировке имеется такая последовательность причин и следствий:

действия спортсмена (поведение) — срочный эффект — ку мулятивный эффект

    Воздействуя на начальное звено этой цепи (поведение), мы хотим добиться желаемого результата в конечном (кумулятивном) эффекте. Пример: желая развить у бегуна выносливость, тренер предлагает ему пробежать, скажем, 6 раз по 300 м с определенными скоростью и интервалами отдыха, т.е. он управляет поведением спортсмена. В результате выполнения этой нагрузки в организме спортсмена произойдут некоторые физиологические сдвиги — срочный тренировочный эффект. При систематических занятиях накопление их следов приведет к кумулятивному тренировочному эффекту — росту выносливости бегуна.

    Конечно, приведенная схема весьма упрощена. Ее следует уточнить.

Поведением спортсмена, строго говоря, управляет не тренер, а сам спортсмен. Тренер дает ему указания, которые он может выполнить, а может и не выполнить (не хочет или не может). Допустим, спортсмен стремится выполнить все указания тренера. Тогда начальная часть схемы управления будет выглядеть так:

тренер —> спортсмен -> поведение

Специфика управления в спортивной тренировке заключается в том, что мы пытаемся воздействовать на самоуправляемую систему (организм спортсмена). Реакции этой систе­мы определяются ее собственными законами, нам во многом неизвестными. Поэтому, хотя наличие причинных связей в цепочке:

поведение -> срочный эффект -> кумулятивный эффект

бесспорно, в наших силах лишь косвенно влиять на каждое из этих звеньев. При этом из-за очень больших индивидуаль­ных и временных различий в состоянии спортсменов мы не можем быть уверены в том, что, применяя одно и то же воз­действие, получим одну и ту же ответную реакцию. Одинаковая тренировочная нагрузка может вызвать разный тренировочный эффект. Поэтому актуален вопрос об обратных связях (контроле).

    Таким образом, управлением называется целенаправленное изменение состояния системы. Цель управления – переместить систему в желаемое состояние (например, в высокий уровень мастерства спортсмена или из состояния низкой тренированности перевести систему в состояние высокой тренированности).

    Управление различными системами (биологическая, техническая и др.) имеет свои особенности. Однако некоторые принципы управления справедливы для систем любого происхождения, назначения и сложности. К таким общим, основополагающим принципам относятся принципы иерархичности и обратной связи.

    Принцип иерархичности состоит в многоступенчатом построении управляющей системы, при котором функции управления распределяются между соподчинёнными частями системы. Иначе говоря, все подсистемы управления взаимосвязаны, взаимодействуют друг с другом при соблюдении строгой субординации (выполнение своих функций, невмешательство в работу других подсистем, взаимодополнение). При этом управляющие сигналы подсистем старшего ранга носят обобщённый характер и конкретизируются в подсистемах младшего ранга. Исключительным примером тому может являться центральная нервная система (ЦНС) человека, где чётко обозначена иерархия управления – от коры головного мозга до спинальных нейронов.

    Управляемая система состоит из двух частей: управляемого и управляюще-го объектов, которые всегда соединены связями (каналы прямой и обратной связи). Прямая связь идёт от управляющего объекта к объекту управления, а обратная – от объекта управления к управляющему устройству или органу. Обратная связь является важнейшим принципом управления любой кибернетической (или функциональной) системы. Именно она является важным условием выживания, целенаправленного и оптимального поведения сложных биологических систем.

4.  Спортивная тренировка как процесс управления

    Спортивная тренировка, так же как и физическое воспитание, представляет собой процесс управления. В каждый момент времени человек находится в определённом физическом состоянии, которое определяют как минимум здоровье, телосложение, состояние физиологических функций, технико-тактическая подготовленность, уровень двигательных (физических) качеств.

    Понятно, что физическое состояние, которое достигает человек под влиянием условий жизни, обычно далеко от желаемого. Ибо каждый вид спорта требует определённого состояния физиологических функций, их возможностей и резервов, уровня физических качеств, технического и тактического мастерства, психологической подготовленности. Поэтому не случайно, что специализированная мышечная тренировка направлена на формирование и совершенствование определённых свойств и качеств организма спортсмена. Построив тренировочный процесс соответствующим образом, можно повысить уровень одного или нескольких качеств, т. е. можно управлять состоянием человека. В спортивной тренировке цель управления – стойкое улучшение физического состояния, выражающееся в повышении спортивных результатов.

    Сложность управления в спортивной тренировке заключается в том, что мы не можем непосредственно управлять изменением спортивных результатов. Например, мы не в состоянии каким-либо прямым способом повысить у спортсмена силу или выносливость. Это можно сделать только опосредствованно. Фактически тренер-педагог управляет лишь действиями (поведением) спортсмена: он задаёт ему определённую программу упражнений (тренировочную нагрузку) и добивается её правильного выполнения, в частности правильной техники движения. Те изменения в организме, которые наступают во время выполнения физических упражнений и сразу после их завершения, называются срочным тренировочным эффектом. Из-за наступающего утомления он обычно связан со снижением работоспособности. Те изменения в организме, которые происходят в результате суммирования следов многих тренировочных занятий, называются кумулятивным тренировочным эффектом. При правильно организованном процессе тренировки этот эффект выражается в повышении работоспособности и спортивных результатов.

    Таким образом, в спортивной тренировке можно представить следующую последовательность причин и следствий:

действия спортсмена (поведение) → срочный эффект → кумулятивный эффект

    Воздействуя на начальное звено этой цепи (поведение), мы хотим добиться желаемого результата в конечном (кумулятивном) эффекте.

    Справедливо ввести оговорку, что приведённая схема несколько упрощена, поскольку поведением спортсмена управляет не тренер, а сам спортсмен. Тренер даёт ему указания, которые он может выполнить, а может и не выполнить с требуемой точностью. Поэтому специфика управления в спортивной тренировке заключается в том, что мы пытаемся воздействовать на самоуправляемую систему (организм спортсмена). Реакции этой системы определяются её собственными законами. При этом из-за очень больших индивидуальных и временных различий в состоянии спортсменов мы не можем быть уверены в том, что, применяя одно и то же воздействие, получим одну и ту же ответную реакцию. Одинаковая тренировочная нагрузка может вызвать разный тренировочный эффект. В связи с чем актуален вопрос об обратных связях (контроле).

    Чтобы управлять тренировочным процессом не «вслепую», нужно получить информацию о ходе и результатах выполнения тренировочных и соревновательных упражнений, состоянии спортсмена, окружающих условиях.

    Сбор обратной информации о состоянии объекта управления и сравнение его действительного состояния с должным называется контролем. Принято различать, как минимум, четыре разных направления в педагогическом контроле:

1) сведения, получаемые от спортсмена (самочувствие, отношение к происходящему, настроение и т. п.);

2) сведения о поведении спортсмена (какие тренировочные занятия выполнены, как это сделано, ошибки в технике и т. п.);

3) данные о срочном тренировочном эффекте (величина и характер тренировочных сдвигов под влиянием однократной физической нагрузки);

4) сведения о кумулятивном тренировочном эффекте (изменения функцио-нальных резервных возможностей организма, технико-тактической подготов-ленности и т. п.).

Схема управления тренировкой приобретает тогда следующий вид:

тренер → спортсмен → поведение → срочный эффект → кумулятивный эффект

    Следует иметь в виду, что данная схема отражает лишь принципиальную сторону вопроса. Контроль за спортивной тренировкой – это активное добывание, хранение, анализ и оценивание такой информации, которая позволяет обоснованно судить об организации, материально-техническом обеспечении, медицинской, научной, воспитательной сторонах, ходе и результатах подготовки спортсмена.

    Для того чтобы спортивная тренировка стала действительно управляемым процессом, необходимо, чтобы тренер принимал решения с учётом результатов объективных измерений. Тренировка, построенная с учётом только самочувствия спортсмена и интуиции тренера, не может дать хороших результатов в современном спорте. Впрочем, не менее опасна и противоположная ошибка: неучёт самочувствия спортсмена. Поэтому только гармоничное сочетание объективных и субъективных показателей может обеспечить успех.

    Контроль начинается с измерения, но не исчерпывается им. Нужно ещё знать, что и как измерять, уметь выбирать информативные (существенные) по-казатели системы, грамотно использовать математический аппарат обработки информации и уметь интерпретировать результаты исследования.

Вопросы для контроля

1. Что называется управлением?

2. Что понимается под системой?

3. Чем определяется состояние системы в данный момент времени?

4. Чем определяется эффективность управления тренировочным про цессом?

5. Что называется срочным тренировочным эффектом?

 

Практическое занятие № 3

Для афк

Тема: ПАРАМЕТРЫ, ИЗМЕРЯЕМЫЕ В ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЕ И СПОРТЕ

Цель:. Рассмотреть основные параметры, измеряемые в ФКС.

Рассматриваемые вопросы:

1.Комплексные параметры, измеряемые в спорте.

2.Основныеизмеряемые и контролируемые параметры в спорте.

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: