«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, СПОРТА, МОЛОДЕЖИ И ТУРИЗМА (ГЦОЛИФК) (РГУФКСМиТ) ...»

МИНИСТЕРСТВО СПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, СПОРТА, МОЛОДЕЖИ И ТУРИЗМА

(ГЦОЛИФК)» (РГУФКСМиТ)

ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА

подготовки аспирантов очной формы обучения по научной специальности 01.02.08– «Биомеханика»

(физико-математические, педагогические науки) Москва – 2012 2 Основная образовательная программа послевузовского профессионального образования по специальности 01.02.08– «Биомеханика»( физико-математические, педагогические науки) Паспорт специальности Содержание основной образовательной программы 1.

Рабочий учебный план 2.

Программы вступительных экзаменов в аспирантуру по истории и 3.

философии науки, иностранному языку, специальной дисциплине физика Учебно-методические комплексы дисциплин** (модулей) в соответствии с рабочим учебным планом Программы практик 5.

Программа кандидатского экзамена по физике магнитных явлений 6.

1. ПАСПОРТ СПЕЦИАЛЬНОСТИ

Шифр специальности:

01.02.08 Биомеханика Формула специальности:

"Биомеханика" – область естественных наук, изучающая на основе идей и методов механики механические свойства биологических объектов и механические явления в них на всех уровнях организации и в различных состояниях (включая периоды развития и увядания, при патологиях и т.п.). Задачей биомеханики является также применение результатов подобных исследований для развития механики, биологии и медицины, в том числе для целей диагностики, для создания заменителей тканей и органов, для разработки методов влияния на процессы в живых объектах, для создания методов анализа и коррекции естественных, трудовых и спортивных движений, для разработки методов защиты человека от неблагоприятных воздействий механических факторов.

Область исследования:

1. Изучение механических свойств и структуры биологических макромолекул, клеток, биологических жидкостей, мягких и твердых тканей (биореология), отдельных органов и систем.

2. Изучение движения биологических жидкостей, тепло- и массопереноса, напряжений и деформаций в клетках, тканях и органах.

3. Изучение механики движения клетки и субклеточных структур (мембран, цитоскелета, цитоплазмы, ресничек и т.п.), включая митотические движения, фагоцитоз, везикулярный транспорт.

4. Изучение механики опорно-двигательной системы, плавания, полета и наземного движения животных, механики целенаправленных движений человека, движения совокупностей живых организмов, двигательной активности растений.

5. Изучение механических основ и проявлений регуляции (управления) в биологических объектах.

6. Разработка на основе методов механики средств для исследования свойств и явлений в живых системах, для направленного воздействия на них и их защиты от влияния внешних факторов.

7. Изучение механических основ и проявлений процессов роста, развития и адаптации биологических объектов.

8. Создание заменителей органов и тканей.

Отрасли наук:

технические науки, физико-математические науки, биологические науки, медицинские науки, педагогические науки

2. СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ

ПРОГРАММЫ

2.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ПОСЛЕВУЗОВСКОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

по отрасли: педагогические науки.

Основная образовательная программа послевузовского профессионального образования по подготовке аспирантов очной формы обучения при ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ» разработана в соответствии с Приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 16.03.2011 г.

№1365 «О формировании основных образовательных программ послевузовского профессионального образования» и «Рекомендаций по формированию основных профессиональных образовательных программ послевузовского профессионального образования для обучающихся в аспирантуре» по специальности 01.02.08– «Биомеханика» (физико-математические науки, педагогические).

2.1.1. Ученая степень, присуждаемая при условии освоения основной образовательной программы послевузовского профессионального образования и успешной защиты квалификационной работы (диссертации на соискание ученой степени кандидата наук по специальности 01.02.08– «Биомеханика (физико-математические науки, педагогические) – кандидат наук.

Нормативный срок освоения основной образовательной программы послевузовского профессионального образования подготовки аспиранта при очной форме обучения по отрасли педагогические науки составляет 3 года.

Нормативный срок подготовки аспиранта при заочной форме обучения составляет 4 года.

В случае досрочного освоения основной образовательной программы подготовки аспиранта и успешной защиты диссертации на соискание ученой степени кандидата наук аспиранту присуждается искомая степень независимо от срока обучения в аспирантуре.

2.1.3. Цели аспирантуры.

Цель аспирантуры – подготовка научных и научно-педагогических кадров высшей квалификации педагогического профиля для науки, образования и различных отраслей народного хозяйства.

Целями подготовки аспиранта, в соответствии с существующим законодательством, являются:

• углубленное изучение методологических и теоретических основ педагогических наук;

• формирование умений и навыков самостоятельной научноисследовательской и научно-педагогической деятельности;

• совершенствование философского образования, в том числе ориентированного на профессиональную деятельность;

совершенствование знаний иностранного языка, в том числе для использования в профессиональной деятельности.

2.1.4. Квалификационная характеристика выпускника Выпускник аспирантуры по научной специальности 01.02.08– «Биомеханика» (физико-математические науки, педагогические) является специалистом высшей квалификации и подготовлен:

• к самостоятельной (в том числе руководящей) научноисследовательской деятельности, требующей широкой фундаментальной подготовки в современных направлениях глубокой специализированной подготовки в избранном направлении, владения навыками современных методов исследования;

• к научно-педагогической работе в высших и средних специальных учебных заведениях различных форм собственности.

2.2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ, НЕОБХОДИМОМУ

ДЛЯ ОСВОЕНИЯ ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

ПОДГОТОВКИ АСПИРАНТА И УСЛОВИЯ КОНКУРСНОГО ОТБОРА

2.2.1. Лица, желающие освоить основную образовательную программу подготовки аспиранта по данной отрасли наук, должны иметь высшее профессиональное образование.

2.2.2. Лица, имеющие высшее профессиональное образование, принимаются в аспирантуру по результатам сдачи вступительных испытаний (экзаменов) на конкурсной основе. По решению экзаменационной комиссии лицам, имеющим достижения в научно-исследовательской деятельности, отраженные в научных публикациях, может быть предоставлено право преимущественного зачисления при равном числе набранных баллов.

2.2.3. Порядок приема в аспирантуру и условия конкурсного отбора определяются действующим Положением о подготовке научнопедагогических кадров и научных кадров в системе послевузовского профессионального образования в Российской Федерации.

2.2.4. Программа вступительных испытаний по педагогическим отраслям наук разработана в соответствии с государственными образовательными стандартами и включает:

специальную дисциплину (01.02.08);

иностранный язык.

Пересдача вступительных экзаменов не допускается. Сданные вступительные экзамены в аспирантуру действительны в течение календарного года.

Лица, сдавшие кандидатские экзамены по иностранному языку и/или истории и философии науки до поступления в аспирантуру, освобождаются от прохождения соответствующих дисциплин.

2.3. СОДЕРЖАНИЕ И СРОКИ ПОДГОТОВКИ АСПИРАНТА

2.3.1. В ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ» содержание подготовки аспирантов по вышеуказанной отрасли наук регламентируется Учебным планом.

3. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ

ПРОГРАММЕ ПОСЛЕВУЗОВСКОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ

3.1. Образовательная программа послевузовского профессионального образования реализуется на основании лицензии на право ведения образовательной деятельности в сфере послевузовского профессионального образования.

3. 2.Образовательная программа послевузовского профессионального образования имеет следующую структуру:

3.2.1. Образовательная составляющая, включающая следующие разделы:

Обязательные дисциплины (ОД.А.00);

Факультативные дисциплины (ФД.А.00);

Практика (П.А.00).

3.2.2. Исследовательская составляющая, включающая следующие разделы:

Научно-исследовательская работа аспиранта и выполнение диссертации на соискание учёной степени кандидата наук (НИР.А.00);

Кандидатские экзамены (КЭ.А.00);

Подготовка к защите диссертации на соискание ученой степени кандидата наук (ПД.А.00).

3.3. Трудоемкость освоения образовательной программы послевузовского профессионального образования (по ее составляющим и их разделам):

Индекс Наименование разделов и дисциплин (мо- Трудоёмкость ОД.А.03 Специальные дисциплины отрасли науки и Дисциплины по выбору аспиранта**** ОД.А. и т.д.

Факультативные дисциплины***** НИР.А.00 Научно-исследовательская работа аспи- ранта и выполнение диссертации на соискание учёной степени кандидата наук******* КЭ.А.01 Кандидатский экзамен по истории и филосо- КЭ.А.02 Кандидатский экзамен по иностранному язы- КЭ.А.03 Кандидатский экзамен по специальной дис- циплине в соответствии с темой диссертаций на соискание учёной степени кандидата наук ПД.А.00 Подготовка к защите диссертации на со- *) На базе образовательной программы послевузовского профессионального образования по специальности научных работников 13.00.04 научным руководителем совместно с аспирантом разрабатывается индивидуальный план аспиранта.

**) Учебно-методический комплекс дисциплины включает: рабочую программу учебной дисциплины (модуля), обеспечивающую реализацию соответствующей образовательной технологии; учебно-методические указания по самостоятельной работе аспирантов, перечень научных изданий, перечень электронных изданий Одна зачётная единица соответствует 36 академическим часам продолжительностью 45 минут. Максимальный объём учебной нагрузки аспиранта, включающий все виды аудиторной и внеаудиторной (самостоятельной) учебной работы, составляет 54 академических часа в неделю.

) Дисциплины по выбору аспиранта (ОД.А.04, ОД.А.05 и т.д.) выбираются им из числа предлагаемых кафедрами университета, реализующими образовательную программу послевузовского профессионального образования. В рабочем плане должно быть не менее 2 дисциплин.

) факультативные дисциплины (ФД.А.00) не являются обязательными для изучения аспирантом.

) Подготовка к защите диссертации на соискание учёной степени кандидата наук (ПД.А.00) включает оформление диссертационной работы и представление её на кафедру (в научный совет, отдел, лабораторию, сектор) или в совет по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук.

Рабочий учебный план подготовки аспирантов по специальности 01.02.08 - Биомеханика предусматривает следующие компоненты:

ОД.А.00 - обязательные дисциплины ФД.А.00 - факультативные дисциплины НИР.А.00 - научно-исследовательскую работу аспиранта и выполнение диссертации на соискание учёной степени кандидата наук КЭ.А.00 - кандидатские экзамены ПД.А.00 - подготовку к защите диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

УЧЕБНЫЙ ПЛАН

подготовки аспирантов очной формы обучения по специальности 01.02.08– «Биомеханика» (физико-математические науки, педагогические).

Факультативные дисциплины могут быть освоены аспирантом на добровольной основе дополнительных образовательных профессиональных программ, предусмотренных в нормативных документах для изучения на уровне послевузовского профессионального образования, и получения квалификации «Преподаватель высшей школы» или других дополнительных квалификаций.

Аспирантам, желающим получить дополнительную квалификацию «Преподаватель высшей школы», могут быть перезачтены теоретические курсы цикла ФД.А.00, изучавшиеся ранее.

Часы на подготовку и проведение экзаменов итоговой аттестации – кандидатских экзаменов включены в общую трудоемкость изучаемых дисциплин.

Аспирант проходит педагогическую практику, если в часы, выделенные для факультативных дисциплин, он (а) осваивает дополнительную образовательную профессиональную программу для получения дополнительной квалификации «Преподаватель высшей школы».

На основании учебного плана разрабатываются индивидуальные планы аспирантов и определяются темы диссертаций, которые утверждаются в порядке, определенном действующим Положением о подготовке научнопедагогических кадров и научных кадров в системе послевузовского профессионального образования в Российской Федерации.

Программы учебных дисциплин разрабатываются соответствующими кафедрами, обучающими аспирантов по конкретным дисциплинам.

Срок освоения основной образовательной программы подготовки аспиранта:

- при очной форме обучения 156 недель, в том числе каникулы не менее – 16 недель.

Максимальный объем учебной нагрузки аспиранта в период теоретического обучения устанавливается в размере 54 часа в неделю, включая все виды аудиторной и внеаудиторной (самостоятельной) работы.

Научно-педагогическая практика при освоении дополнительной квалификации «Преподаватель высшей школы» должна проводиться на соответствующих кафедрах вузов (участие аспирантов в проведении лекций, семинаров, практических занятий и студенческих практик).

Лицам, окончившим аспирантуру по научной специальности 01.02.08– «Биомеханика» (физико-математические науки, педагогические), предоставляется месячный отпуск в случае выполнения следующих требований:

полностью выполнен индивидуальный учебный план;

сданы кандидатские экзамены по истории и философии науки, иностранному языку и специальной дисциплине;

завершена работа над диссертацией и оформленная диссертация представлена в Диссертационный совет.

ПРОГРАММА

ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА

по специальности 01.02.08– «Биомеханика» (физико-математические науки, В программе отражено основное содержание учебной дисциплины «Биомеханика». Данная дисциплина является специальной для дальнейшей подготовки аспирантов вузов физической культуры.

I. ОБЪЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Вступительный экзамен по специальности является составным элементом конкурсного отбора при поступлении в аспирантуру. Цель экзамена – установить глубину знаний претендента по биохимии и биоэнергетике спорта, уровень подготовленности к научно-исследовательской и педагогической работе.

Данная рабочая программа предназначена для подготовки претендентов на сдачу вступительного экзамена в аспирантуру по специальности 01.02.08– «Биомеханика» (физико-математические науки, педагогические) в Российском государственном университете физической культуры, спорта, молодежи и туризма (далее ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ»).

В основу настоящей программы положены разделы дисциплины биомеханики, необходимые квалифицированным преподавателям и тренерам в области физической культуры и спорта, а также специалистам смежных специальностей.

Вступительный экзамен по специальной дисциплине сдается по программе, разработанной кафедрой биомеханики ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ»

II. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

III. ТРЕБОВАНИЯ ДЛЯ ДОПУСКА К ВСТУПИТЕЛЬНОМУ

ЭКЗАМЕНУ В АСПИРАНТУРУ ПО БИОМЕХАНИКЕ

Претендент обязан:

1. Освоить программный материал в объеме представленной рабочей программы.

2. Знать терминологию и понятийный аппарат биомеханики как науки.

3. Уметь проводить биомеханический анализ некоторых спортивных упражнений.

Претендент имеет право:

1. Получать консультации у будущего научного руководителя.

2. Получать консультации на профилирующей кафедре.

3. Пользоваться библиотечными фондами университета.

4. Пользоваться фондами Интернет - сети университета.

IV. ВОПРОСЫ К ВСТУПИТЕЛЬНОМУ ЭКЗАМЕНУ В АСПИРАНТУРУ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 01.02.08– «Биомеханика» (физикоматематические науки, педагогические).

Перечень вопросов к вступительному экзамену в аспирантуру по биомеханике 1. Предмет биомеханики как науки о движениях человека.

2. Общая задача изучения движений. Частные задачи биомеханики спорта.

3. Содержание биомеханики спорта: ее теория и методы.

4. Механическое, функционально-анатомическое и физиологическое направления развития биомеханики.

5. Развитие биомеханики спорта. Современный этап развития биомеханики спорта.

6. Временные характеристики: момент времени, длительность движения, темп и ритм движения.

7. Биокинематические цепи и пары. Замкнутые и незамкнутые цепи.

8. Степени свободы и связи в биокинематических цепях.

9. Звенья тела как рычаги и маятники.

10. Элементы биомеханических рычагов.

11. Механические свойства мышц. Упругие свойства мышц.

12. Механические, анатомические и физиологические тяги мышц.

13. Силы в движениях человека. Силы упругой деформации. Реакция опоры.

14. Двигательное действие как система движений.

15. Виды вращательных движений.

16. Условия равновесия тела и системы тел.

17. Устойчивое и ограничено устойчивое равновесие тела.

18. Зона сохранения равновесия.

19. Показатели устойчивости твердого тела. Способы компенсации неустойчивости.

20. Компенсаторные и амортизационные движения.

21. Шагательные движения, скорость, длина, частота и ритм шагов.

22. Биодинамика прыжка, дальность прыжка.

23. Влияние вращения мяча на траекторию полета.

24. Основы механики метаний. Разновидности ударов. Ударный импульс.

25. Биомеханика ударных действий.

26. Изменение траектории мяча при полете с учетом вращения.

27. Крученный и резаный мяч.

28. Центральный удар. Косой удар.

29. Общий центр масс тела человека.

30. Преодолевающие и уступающие движения.

31. Двигательные действия как система движений (состав системы, пространственные и временные элементы).

32. Самоуправляемые системы (понятие об управлении, построение самоуправления движения).

33. Управление движениями вокруг оси с изменением кинематического момента системы.

34. Механизм отталкивания от опоры и действие сил.

35. Телосложение и моторика человека.

36. Утомление и его биомеханические проявления.

37. Система отсчета расстояний и времени.

38. Скорость материальной точки.

39. Ускорение материальной точки 40. Способы изучения движения.

41. Степени свободы твердого тела.

42. Теорема о проекции скоростей.

43. Поступательное движение твердого тела. Свойства поступательного движения. Мгновенное поступательное движение.

44. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Уравнение вращения твердого тела вокруг неподвижной оси.

45. Угловая скорость, угловое ускорение вращения твердого тела вокруг неподвижной оси. Равномерное вращение. Равнопеременное вращение.

46. Скорости и ускорения точек твердого тела при вращении вокруг неподвижной оси.

47. Сложное движение точки. Основные понятия сложного движения.

Относительное, переносное и абсолютное движение.

48. Сложение скоростей точки. Теорема о сложении скоростей точки при сложном движении.

49. Сложение ускорений точки при поступательном переносном движении. Теорема о сложении ускорений точки.

50. Плоское движение твердого тела.

51. Уравнения плоского движения твердого тела.

52. Разложение плоского движения твердого тела на поступательное и вращательное движение.

53. Угловая скорость и угловое ускорение твердого тела при плоском движении.

54. Скорость точек твердого тела при плоском движении. Теорема о мгновенном центре скоростей. Нахождение мгновенного центра скоростей.

55. Ускорения точек твердого тела при плоском движении. Теорема ускорений плоского движения.

56. Мгновенный центр ускорений точек твердого тела при плоском движении. Теорема о мгновенном центре ускорений.

57. Теорема о конечном перемещении плоской фигуры.

58. Сложное движение точки в общем случае.

59. Сложение скоростей точки в общем случае переносного движения.

Теорема о сложении скоростей.

60. Сложение ускорений точки в общем случае переносного движения.

Теорема сложения ускорений (кинематическая теорема Кориолиса).

61. Относительное ускорение. Переносное ускорение в частном случае переносного движения. Ускорение Кориолиса.

62. Динамика движения материальных объектов. Сила.

63. Основные аксиомы классической механики.

64. Системы единиц измерения, используемые в механике.

65. Дифференциальные уравнения движения материальной точки.

66. Две основные задачи динамики материальной точки.

67. Центр масс. Моменты инерции.

68. Теорема о моментах инерции относительно параллельных осей (теорема Гюйгенса-Штейнера).

69. Моменты инерции простейших однородных тел.

70. Механическая система. Внешние и внутренние силы механической системы. Простейшие свойства внутренних сил системы.

71. Количество движения материальной точки и механической системы. Теорема о количестве движения центра масс.

72. Элементарный и полный импульс силы.

73. Теорема об изменении количества движения точки.

74. Теорема об изменении количества движения механической системы.

75. Закон сохранения количества движения.

76. Теорема о движении центра масс. Следствия теоремы.

77. Кинетический момент относительно оси вращения при вращательном движении твердого тела.

78. Теорема об изменении кинетического момента точки. Теорема об изменении кинетического момента системы.

79. Закон сохранения кинетических моментов.

80. Дифференциальное уравнение вращения твердого тела вокруг неподвижной оси.

81. Теорема об изменении кинетического момента системы в относительном движении по отношению к центру масс. Теорема об изменении кинетического момента системы относительно центра масс.

82. Элементарная работа силы. Полная работа силы. Единицы измерения работы.

83. Мощность. Золотое правило механики.

84. Кинетическая энергия материальной точки, механической системы.

Вычисление кинетической энергии механической системы (теорема Кёнига).

Единицы измерения кинетической энергии.

85. Кинетическая энергия твердого тела при поступательном, вращательном и плоском движении.

86. Теорема об изменении кинетической энергии точки.

87. Теорема об изменении кинетической энергии механической системы (в дифференциальной и интегральной форме).

88. Потенциальное силовое поле и силовая функция. Элементарная и полная работа силы в потенциальном силовом поле.

89. Поверхности уровня и их свойства. Силовые линии.

90. Потенциальная энергия.

91. Силовая функция однородного поля силы тяжести и линейной силы упругости.

92. Закон сохранения механической энергии.

В каждом билете планируется по три вопроса. Соответствующую тему необходимо раскрывать с позиции биомеханики с учетом своей специализации.

V. ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ

1. Попов Г.И. Биомеханика: Учебник для институтов физической культуры / Попов Г.И. – М., 2005.

2. Михайлина Т.М. Краткий курс биомеханики спортивных движений:

Учебно-методическое пособие для студентов физкультурных вузов и тренеров. – Краснодар: КГУФКСТ, 2003.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

1. Донской Д.Д. Биомеханика: Учебник для институтов физической культуры / Донской Д.Д., Зациорский В.М. – М.: Физкультура и спорт, 1979.

2. Практикум по биомеханике: Учебное пособие для институтов физической культуры / Под ред. И.М. Козлова. – М.: Физкультура и спорт, 1980.

3. Донской Д.Д. Строение действия (биомеханическое обоснование строения спортивного действия и его совершенствования): Учебнометодическое пособие для студентов физкультурных ВУЗов и тренеров. – М.:

РГАФК, 1995.

4. Донской Д.Д. Расчетно-графические работы по биомеханике: Методические разработки для студентов ГЦОЛИФКа / Донской Д.Д., Зайцева Л.С., Каймин М.А. – М.: ГЦОЛИФК, 1986.

5. Зациорский В.М. Введение (предмет и история биомеханики): Лекция для студентов ГЦОЛИФКа. – М.:ГЦОЛИФК,1990.

6. Зациорский В.М. Биомеханика двигательного аппарата человека / Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. – М.: Физкультура и спорт, 1982.

7. Зациорский В.М. Биомеханические основы выносливости / Зациорский В.М., Алёшинский С.Ю., Якунин Н.А. – М.: Физкультура и спорт, 1982.

8. Коренберг В.Б. Спортивная биомеханика: Словарь-справочник.

Часть II «Биомеханическая система. Моторика и её развитие. Технические средства и измерения». – Малаховка, 1999.

9. Лукунина Е.А. Сохранение положения тела человека в условиях отсутствия внешних возмущающих воздействий: Методические разработки для слушателей ФУС и студентов / Лукунина Е.А., Шалманов Ан.А. – М.:

РГАФК, 2000.

10. Сучилин Н.Г. Оптикоэлектронные методы измерения движений человека / Сучилин Н.Г., Савельев В.С., Попов Г.И. – М.: Физкультура, образование, наука, 2000.

11. Уткин В.Л. Биомеханика физических упражнений. – М.: Просвещение, 1989.

12. Шалманов Ал.А. Основные механизмы взаимодействия с опорой в прыжковых упражнениях: Методические рекомендации для слушателей Высшей школы тренеров, факультетов усовершенствования и повышения квалификации / Шалманов Ал.А., Шалманов Ан.А. – М., 1990.

2. Реферат (для выпускников вузов текущего года возможно представление реферата в виде ВКР).

Реферат – краткое изложение в письменном виде содержания изученной литературы о состоянии научной проблемы по избранной специальности.

Вступительный реферат имеет своей целью показать, что поступающий в аспирантуру имеет необходимые теоретические и практические знания по выбранному направлению своей научной деятельности. Это позволяет также углубить и расширить полученные знания, систематизировать их, а также реализовать в ходе работы над выбранной диссертационной темой.

При выборе темы реферата необходимо исходить, прежде всего, из ее актуальности, а также собственных научных интересов по выбранной для обучения в аспирантуре специальности.

Реферат должен носить характер творческой самостоятельной научноисследовательской работы. Изложение материала не должно ограничиваться лишь описательным подходом к раскрытию выбранной темы, но так же должно отражать авторскую аналитическую оценку состояния исследуемой проблемы и собственную точку зрения на возможные варианты ее решения.

Реферат должен соответствовать следующим теоретико-методическим требованиям:

1. Объем реферата должен составлять 20-28 страниц печатного текста (формат А-4; поля: Левое – 3 см, остальные по 2 см; шрифт – Times New Roman, кегль 14 пт.; междустрочный интервал полуторный; выравнивание по ширине; отступ 1,25 см), номера страниц: положение - вверху страниц, выравнивание - по центру. Работа выполняется на русском языке.

2. Титульный лист оформляется в соответствии с приложением № 4.

3. План реферата: пример оформления плана (оглавления, содержания) работы приведен в приложении № 5 в двух вариантах.

4. Структура реферата имеет вид: введение, основную часть, заключение.

Во введении необходимо отразить обоснование выбора темы, ее актуальность, степень разработанности исследуемой проблемы, цель и задачи исследования.

В основной части выделяются несколько (не менее двух) разделов, формулировка названий которых должна соответствовать пунктам плана. В основной или главной части реферата раскрывается суть исследуемой проблемы, оценка существующих в литературе основных теоретических подходов к ее решению, изложение собственного взгляда на проблему и пути ее решения и т. д., кроме теоретической части реферат может включать практическую часть исследования. Проблематика, рассматриваемая в разделах реферата, должна быть теоретически и логически взаимосвязанной, а ее рассмотрение должно способствовать содержательному освещению темы.

В заключении необходимо подвести итоги анализа и сделать основные выводы.

5. Реферат завершается списком использованной литературы, включая оригинальные тексты, монографические исследования, статьи, учебные пособия и др. Список литературы оформляется в соответствии с ГОСТом 7.1М.: ИПК Издательство стандартов. – 2004). Минимальное количество использованной литературы – 20 источников.

6. Дополнительной частью реферата может быть приложение.

7. Текст должен быть тщательно выверен и соответствовать нормам научного литературного языка.

В установленные сроки реферат с рецензией потенциального научного руководителя представляется в отдел аспирантуры. В исключительных случаях решением заведующего кафедрой из профессорско-преподавательского состава назначается преподаватель (доктор или кандидат наук), который осуществляет рецензирование представленного реферата.

В ходе рецензирования реферата проводится анализ его содержательных и формальных параметров, результаты которого фиксируются в баллах по следующей схеме:

научной специальностью. Четкая постановка цели и 2 Обоснованность плана и структуры реферата, их соот- ветствие поставленным целям и задачам.

3 Теоретический уровень анализа заявленной проблемы. Глубина ее философско-методологического осмысления. Использование современного категориального рассматриваемой проблемы, самостоятельный и творческий характер работы.

5 Качественные и количественные параметры литера- турных источников, использованных при написании реферата, их соответствие заявленной теме и современному уровню научных исследований.

требованиями, предъявляемыми к научным работам и аттестационным текстам (язык изложения, стилистические особенности, правильность оформления аппарата ссылок и в целом текста реферата).

Рецензия оформляется в виде заполненной таблицы, в приложении к которой в обязательном порядке даются краткие содержательные комментарии, с фиксацией как положительных моментов работы, так и ее недостатков, повлиявших на итоговую оценку. Рецензент дает общую оценку реферата по формуле «зачтено» или «не зачтено», а в случае общей позитивной оценки дифференцирует ее с учетом количества баллов в таблице:

Выставленная оценка за подписью рецензента с указанием его фамилии, ученой степени и звания фиксируется как в тексте рецензии, так и на титульном листе реферата с указание даты его проверки. В случае выставления оценки «не зачтено» автор реферата не допускается к сдаче вступительных экзаменов в аспирантуру.

Собеседование по теме реферата может включаться в структуру вступительного экзамена по специальности в качестве одного из дополнительных вопросов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Матвеев Л.П. Теория и методика физической культуры: Учебник для институтов физической культуры. – М.: Физкультура и спорт, 1991.

2. Максименко А.М. Основы теории и методики физической культуры. – М., 1999.

3. Лях В.И. Тесты в физическом воспитании школьников. – М, 1998.

4. Холодов Ж.К., Кузнецов В.С. Теория и методика физического воспитания и спорта: Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 2000.

5. Смирнов Ю.И., Полевщиков М.М. Спортивная метрология: Учебник для вузов физической культуры. – М., 2000.

6. Матвеев Л.П. Основы общей теории спорта и системы подготовки спортсменов. – Киев, 1999.

7. Платонов В.Н. Общая теория подготовки спортсменов в олимпийском спорте: Учебник для студентов вузов физической культуры. – Киев:

Олимпийская литература, 1997.

8. Теория и методика спорта: Учебное пособие для училищ олимпийского резерва /Под общ. Ред. Ф.П. Суслова и Ж.К. Холодова. – М., 1997.

9. Матвеев Л.П. Общая теория спорта: Учебник для вузов физической культуры. – М.: Физкультура и спорт, 1999.

10. Фискалов В.Д. Спорт и система подготовки спортсменов. Учебник.М.: Советский спорт, 2010.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА СПЕЦИАЛЬНОЙ

1. Цели и задачи дисциплины:

- совершенствование профессиональной подготовки аспирантов специальности 01.02.08 - Биомеханика посредством научно и методической подготовки;

- обеспечение глубокого теоретического осмысления биомеханики, а также привитие аспирантам умения практической реализации основных его положений.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины Аспирант должен иметь представление:

- об интеграционных процессах «наука - образование»;

- о методах организации и проведения научно-исследовательской работы.

Аспирант должен знать и уметь:

- комплекс профилированных отраслей теории и методики физической культуры и спорта;

- основную проблематику и методологию исследований в области базового физического воспитания, профессионально-прикладной физической подготовки, оздоровительно-рекреационной и адаптивной физической культуры и определять пути их решения;

- организовывать и проводить научно-исследовательскую и методическую работу по проблемам биомеханики спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры;

- отечественную и зарубежную научную литературу по проблемам биомеханики и смежным проблемам, истории возникновения и развития исследовательской проблемы, современного состояния перспектив разработки;

- получить методическую подготовку для выполнения и защиты диссертации на соискание ученой степей кандидата педагогических наук по специальности 01.02.08 - Биомеханика.

Аспирант должен иметь навыки:

- для решения конкретных задач, возникающих в процессе научной и научно-методической деятельности.

РУП РУП РУП РУП

Раздел I. Основы биостатики Тема 1.1. Введение. Предмет, задачи, содержание, составные части биомеханики спорта. Биомеханика как наука и учебная дисциплина. Механические явления в живых системах. Понятия о формах движения материи.

Особенности механического движения человека. Задачи и направления развития общей биомеханики движений человека. Цели и задачи спортивной биомеханики.

Развитие биомеханики. Возникновение биомеханики как науки – Джовани Альфонсо Борели, Е. Майбридж, Э. Марей, В. Брауне и О. Фишер. Возникновение и развитие отечественной биомеханики – П.Ф. Лесгафт, И.М.

Сеченов, А.А. Ухтомский, Н.А. Бернштейн и др. Современное состояние биомеханики. Направления развития биомеханики. Связи биомеханики с другими науками.

Методологические основы изучения двигательной деятельности человека. Понятие о двигательном действии, умении и навыке. Роль и место биомеханики в их изучении.

Тема 1.2. Биостатика. Основные понятия, аксиомы, простейшие теоремы, проецирование силы на оси координат, сходящиеся силы.

Логика построения исследований в «статистической биомеханике» (логико-статистический метод и метод регрессионных остатков).

Тема 1.3. Сохранение положения тела и движения на месте. Положение тела человека (место, ориентация и поза). Силы возмущающие и уравновешивающие (их источники и действие). Условия равновесия тела человека (системы тел) и показатели устойчивости. Сохранение положения тела человека в условиях отсутствия и наличия внешних возмущающих воздействий (реципрокный характер взаимодействия мышц антагонистов, изменение жесткости связи в суставах, компенсаторные и амортизирующие движения, балансирование и др.).

Биодинамика осанки статической и динамической. Нарушения и восстановление правильной осанки.

Движения на месте как изменения позы без перемены опоры. Условия движения на месте, сохранение равновесия и места опоры. Взаимодействие опоры, опорных и подвижных звеньев. Роль реактивных внешних сил.

Тема 1.4. Методы и методики исследования движений в биомеханики. Методы качественного биомеханического анализа. Методы механикоматематического моделирования движений человека. Метод определения биомеханизмов двигательных действий. Этапы создания теоретических (умозрительных и математических) моделей опорно-двигательного аппарата человека (определение цели исследования, построение модели объекта, изучение свойств модели, решение задач исследования с помощью модели и экспериментальная проверка следствий теории).

Инструментальные методикик исследования в биомеханики: механоэлектрические (гониометрия, спидометрия, акселерометрия, динамометрия, стабилометрия и др.); оптические и оптико-электронные системы (биомеханическая фото- и киносъёмка, видеосъёмка, телевизионные системы, оптронные пары, лазерные устройства и др.); электрофизиологические (электромиография).

Раздел II. Биокинематика Тема 2.1. Кинематические характеристики. Системы отсчета расстояний и времени, траектория движения, радиус-вектор, пространственные и временные характеристики движения, скорость и ускорение точки, годограф радиус-вектора, скорости и ускорения, пространственно-временные характеристики движения, способы изучения движения (векторный, координатный и естественный) и их взаимосвязь.

Тема 2.2. Кинематика тела. Степени свободы, поступательное и вращательное движение, скорости и ускорения точек тела при вращении вокруг неподвижной оси.

Эволюция моделей тела человека. Скелетно-мышечные модели.

Строение пассивной части двигательного аппарата человека. Тело человека как многозвенная система. Кинематические пары и движения в суставах (понятие о степенях свободы). Механические свойства связок и сухожилий. Трибология суставов. Движения в кинематических цепях. Открытые и замкнутые кинематические цепи.

Скорость, длина, частота и ритм шагов в ходьбе и беге. Темп и ритм выполнения циклических и ациклических движений.

Понятие о вращательном движении. Движение звеньев в суставе (ось вращения в суставе, качение, скольжении и кручение, понятие о конгруэнтности суставных поверхностей).

Тема 2.3. Плоское движение тела. Понятие плоско-параллельного движения. Уравнение движения тела при плоском движении, разложение плоского движения тела на поступательное и вращательное. Угловые скорость и ускорение тела при плоском движении, скорости и ускорения точек тела при плоском движении, мгновенный центр скоростей и ускорений, сложение вращательного и поступательного движений, теорема о конечном перемещении тела.

Тема 2.4. Кинематика сложного движения. Основные понятия сложного движения точки, сложение скоростей и ускорений точки при поступательном переносном движении, сложение скоростей и ускорений точки в общем случае переносного движения, относительное и переносное ускорение в частном случае переносного движения, ускорение Кориолиса.

Движение звеньев кинематической цепи вокруг осей как результат сложения вращательного и радиального движений. Кинематика пары вращений. Мгновенная ось вращения.

Раздел III. Биодинамика Тема 3.1. Динамические характеристики. Основные положения и аксиомы, системы единиц измерения, дифференциальные уравнения движения материальной точки, две основные задачи биодинамики, геометрия масс, момент инерции, теорема Гюйгенса-Штейнера о моментах инерции, момент инерции тела.

Геометрия масс тела человека:

- массы и моменты инерции звеньев тела человека;

- общий и частный центр масс тела и его звеньев;

- центр объёма и центр поверхности тела.

Силы в движениях человека. Силы внешние как меры действия внешних тел, среды и опоры на тело человека. Силы инерции внешних тел, силы упругой деформации, силы тяжести и веса, силы реакции опоры. Роль сил в движениях человека. Силы внутренние как мера взаимодействия частей тела и тканей тела человека.

Силы в пассивных элементах двигательного аппарата человека. Силы внутрибрюшного давления. Экспериментальные и аналитические способы определения внутренних сил.

Прямая и обратная задачи биомеханики.

Тема 3.2. Общие теоремы биодинамики. Простейшие свойства внутренних сил, количество движения, теоремы об изменении количества движения, закон сохранения количества движения, теорема о движении центра масс тела, кинетический момент и теорема о его изменении, закон сохранения кинетических моментов, дифференциальное уравнение вращения твердого тела вокруг неподвижной оси, основы теории удара, виды ударов.

Сохранение и изменение движения центра масс системы. Сохранение и изменение количества движения систем. Преодолевающие и уступающие движения при опоре. Механизмы притягивания и отталкивания. Условия активного и пассивного приближения и отдаления относительно верхней и нижней опоры.

Локомоторные движения при взаимодействии с опорой (наземные) и средой (водные). Механические условия создания движущих сил при отталкивании от опоры в наземных и водных локомоциях. Сила реакции опоры при отталкивании и её составляющие. Соотношение движущих и тормозящих сил.

Виды наземных локомоций. Взаимодействие звеньев тела в наземных локомоторных движениях. Механизм собственно отталкивания от опоры.

Механизм движения маховых звеньев.

Биомеханика ходьбы и механизм обратного маятника в ходьбе:

- элементы шагательных движений при опоре и переносе ног;

- сопутствующие движения туловища и рук.

Биомеханика бега:

- период полета – вынос ноги, опускание на опору;

- периоды опоры – подсед, отталкивание.

Стартовые действия: стартовые положения, движения и разгон. Движение по дистанции и финиширование.

Передвижение со скольжением; скользящий шаг на лыжах, отталкивание лыжами и палками.

Передвижение с опорой на воду:

- плавучесть;

- сопротивление среды;

- механизм гребка.

Передвижения с механическими преобразованиями движений. Передача усилий при педалировании на велосипеде. Передача усилий при академической гребле.

Биомеханика прыжка. Подготовка к отталкиванию, отталкивание, полет, амортизация.

Виды перемещающих движений и требования к ним. Основы механики полёта снарядов. Скорость, высота и углы вылета снаряда. Влияние вращения снаряда и сопротивления воздуха на траекторию его полёта. Гироскопический эффект и эффект Магнуса.

Биомеханика бросков и метаний. Фазовый состав движений. Взаимодействие звеньев тела и сила действия. Скорость в перемещающих движениях. Механизм «хлёста» и поворотное движение целостной кинематической цепи.

Биомеханика ударных действий. Основы теории удара (понятие о механическом ударе, виды ударов и ударный импульс). Фазы ударных действий. Роль ударной массы.

Зависимость углового ускорения звена от моментов внешних для него сил и его собственного момента инерции. Роль упругих и инерционных сил в биокинематической паре. Вращение звена под действием суставной силы.

Изменения момента инерции при радиальном движении. Теорема об изменении кинетического момента системы в приложении к кинематической цепи.

Движения биомеханической системы без опоры и при опоре. Закон сохранения кинетического момента. Особенности его проявления в незамкнутой системе. Взаимодействие тела человека с опорой как причина изменения движения вокруг осей.

Основные способы управления движениями вокруг осей с изменением и сохранением кинетического момента: приложение внешней силы, изменение радиуса инерции, активное создание момента внешней силы, группирование и разгруппирование тела, встречные круговые движения конечностями и изгибания туловища.

Тема 3.3. Энергетически-мощностные характеристики движения.

Элементарная и полная работа силы, мощность, кинетическая энергия и её вычисление по теореме Кёнига, теорема об изменении кинетической энергии, потенциальная энергия, закон сохранения механической энергии, «золотое правило» механики в движении человека.

Фракции полной механической энергии. Теорема Кёнига. Работа внутренних сил и изменение кинетической энергии тела человека. Работа перемещения:

- внутренняя и внешняя работа;

- вертикальная и продольная работа.

Экономия механической энергии:

- обмен энергии;

- переход энергии от звена к звену;

- использование потенциальной энергии упругой деформации мышц и сухожилий.

Методы измерения работы и энергии при движениях человека.

Биомеханика мышц. Механические свойства и механическая модель мышцы. Режимы и механика мышечного сокращения. Работа, мощность и энергия мышечного сокращения. Особенности действия мышц на костные рычаги (золотое правило механики). Биомеханика двусуставных мышц.

Раздел IV. Кинезиология спорта Тема 4.1. Биомеханические аспекты управления движениями человека. Основные понятия теории управления. Аппарат управления и аппарат исполнения. Состояния аппарата исполнения – начальное, промежуточное и конечное. Цели управления, программа поведения, конечный результат. Воздействия управляющие и сбивающие.

Строение двигательного действия. Система движений, её состав и структура. Основы действия:

- механические – детерминизм, неопределенность, непредсказуемость;

- биологические – неоднозначность, целенаправленность, вариативность, адаптация;

- психологические – мотивация, смысловое содержание, самоконтроль.

Системные свойства двигательного действия.

Способы организации управления в самоуправляемых системах. Программный способ управления. Каналы прямой и обратной связи. Незамкнутые и замкнутые контуры управления. Циклы взаимодействия – центральные и периферические. Движение информации по каналам связи.

Биомеханические аспекты управления мышечной активностью. Принцип неоднозначности нервного импульса, мышечной силы и заданного движения. Модель потребного будущего. Управление и регуляция. Произвольный контроль и сенсорные коррекции. Функциональные системы двигательного действия – энергообеспечивающие и формообразующие. Биомеханические аспекты двигательных реакций.

Точность в перемещающих движениях. Два вида точностных заданий.

Понятие о целевой точности и способы её измерения. Влияние биомеханических характеристик движения и условий их выполнения на целевую точность.

Понятие о спортивной технике. Системно-структурный подход и метод биомеханического обоснования спортивной техники.

Показатели технического мастерства. Две группы показателей:

1) что умеет делать спортсмен (объем, разносторонность, рациональность техники);

2) как он это умеет делать (эффективность и освоенность техники).

Разновидности эффективности техники спортивного движения (абсолютная, сравнительная и реализационная) техники и способы их оценки. Показатели освоенности техники (стабильность, устойчивость, автоматизированность выполнения). Дискриминативные признаки спортивной техники.

Тема 4.2. Биомеханика двигательных качеств. Понятие о моторике человека как совокупности его двигательных возможностей. Двигательные качества – качественно различные стороны моторики. Явные, видимые, доступные непосредственному измерению и латентные, скрытые, недоступные непосредственному измерению показатели двигательных качеств.

Биомеханическая характеристика силовых качеств. Сила действия человека. Понятие о силовых качествах.

Зависимость силы действия человека от параметров двигательных заданий (перемещаемой массы, скорости, направления движения, природы сил сопротивления). Положение тела и сила действия человека. Выбор положения тела при тренировке силы.

Топография силы. Биомеханические особенности тренировки силы отдельных мышечных групп. Биомеханические требования к специальным силовым упражнениям. Метод сопряженного воздействия.

Биомеханическая характеристика скоростных качеств. Понятие о скоростных качествах.

Динамика скорости. Скорость изменения силы – градиент силы. Параметрические и непараметрические зависимости между силовыми и скоростными качествами.

Биомеханическая характеристика выносливости. Основы эргометрии.

Правило обратимости двигательных заданий. Утомление и его биомеханические проявления. Выносливость и способы её измерения. Параметрические и непараметрические зависимости между силой, скоростью и длительностью двигательных заданий.

Проблема экономизации спортивной техники; брутто-, нетто- и дельтакоэффициенты экономичности. Биомеханические основы экономизации спортивной техники. Особенности спортивной техники в упражнениях, требующих большой выносливости.

Биомеханические характеристики гибкости. Понятие о гибкости. Методы её измерения. Активная и пассивная гибкость. Влияние гибкости на спортивную технику.

Биомеханические требования к построению и использованию тренажеров для воспитания двигательных качеств.

Телосложение и моторика человека. Влияние тотальных размеров тела людей на их двигательные возможности. Влияние пропорций тела и конституциональных особенностей.

Онтогенез моторики. Роль созревания и научения в онтогенезе моторики. Двигательный возраст, акселераты и ретарданты. Явление гомеореза моторики. Прогноз развития моторики на основе изучения стабильности двигательных показателей и наследственных влияний.

Развитие движений в различные периоды жизни человека: от момента рождения, в младенческом возрасте до одного года, в дошкольном возрасте до трёх лет, дошкольном 3-7-ми лет, школьном 7-17-ти лет, в возрасте 18-30ти лет, старше 30-ти лет. Влияние возраста на эффект обучения и тренировки.

Особенности моторики женщин. Двигательные, в частности спортивные, возможности женщин. Биомеханические особенности телосложения и их влияние на моторику.

Двигательные предпочтения, в частности двигательная асимметрия и её значение в спорте.

ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ

3. Попов Г.И. Биомеханика: Учебник для институтов физической культуры / Попов Г.И. – М., 2005.

4. Михайлина Т.М. Краткий курс биомеханики спортивных движений:

Учебно-методическое пособие для студентов физкультурных вузов и тренеров. – Краснодар: КГУФКСТ, 2003.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

13. Донской Д.Д. Биомеханика: Учебник для институтов физической культуры / Донской Д.Д., Зациорский В.М. – М.: Физкультура и спорт, 1979.

14. Практикум по биомеханике: Учебное пособие для институтов физической культуры / Под ред. И.М. Козлова. – М.: Физкультура и спорт, 1980.

15. Донской Д.Д. Строение действия (биомеханическое обоснование строения спортивного действия и его совершенствования): Учебнометодическое пособие для студентов физкультурных ВУЗов и тренеров. – М.:

РГАФК, 1995.

16. Донской Д.Д. Расчетно-графические работы по биомеханике: Методические разработки для студентов ГЦОЛИФКа / Донской Д.Д., Зайцева Л.С., Каймин М.А. – М.: ГЦОЛИФК, 1986.

17. Зациорский В.М. Введение (предмет и история биомеханики):

Лекция для студентов ГЦОЛИФКа. – М.:ГЦОЛИФК,1990.

18. Зациорский В.М. Биомеханика двигательного аппарата человека / Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. – М.: Физкультура и спорт, 1982.

19. Зациорский В.М. Биомеханические основы выносливости / Зациорский В.М., Алёшинский С.Ю., Якунин Н.А. – М.: Физкультура и спорт, 1982.

20. Коренберг В.Б. Спортивная биомеханика: Словарь-справочник.

Часть II «Биомеханическая система. Моторика и её развитие. Технические средства и измерения». – Малаховка, 1999.

21. Лукунина Е.А. Сохранение положения тела человека в условиях отсутствия внешних возмущающих воздействий: Методические разработки для слушателей ФУС и студентов / Лукунина Е.А., Шалманов Ан.А. – М.:

РГАФК, 2000.

22. Сучилин Н.Г. Оптикоэлектронные методы измерения движений человека / Сучилин Н.Г., Савельев В.С., Попов Г.И. – М.: Физкультура, образование, наука, 2000.

23. Уткин В.Л. Биомеханика физических упражнений. – М.: Просвещение, 1989.

24. Шалманов Ал.А. Основные механизмы взаимодействия с опорой в прыжковых упражнениях: Методические рекомендации для слушателей Высшей школы тренеров, факультетов усовершенствования и повышения квалификации / Шалманов Ал.А., Шалманов Ан.А. – М., 1990.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА СПЕЦИАЛЬНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Цели и задачи дисциплины:

- совершенствование профессиональной подготовки аспирантов специальности 01.02.08 - Биомеханика посредством научно и методической подготовки;

- обеспечение глубокого теоретического осмысления биомеханики, а также привитие аспирантам умения практической реализации основных его положений.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины Аспирант должен иметь представление:

- об интеграционных процессах «наука - образование»;

- о методах организации и проведения научно-исследовательской работы.

Аспирант должен знать и уметь:

- комплекс профилированных отраслей теории и методики физической культуры и спорта;

- основную проблематику и методологию исследований в области базового физического воспитания, профессионально-прикладной физической подготовки, оздоровительно-рекреационной и адаптивной физической культуры и определять пути их решения;

- организовывать и проводить научно-исследовательскую и методическую работу по проблемам биомеханики спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры;

- отечественную и зарубежную научную литературу по проблемам биомеханики и смежным проблемам, истории возникновения и развития исследовательской проблемы, современного состояния перспектив разработки;

- получить методическую подготовку для выполнения и защиты диссертации на соискание ученой степей кандидата педагогических наук по специальности 01.02.08 - Биомеханика.

Аспирант должен иметь навыки:

- для решения конкретных задач, возникающих в процессе научной и научно-методической деятельности.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

РУП РУП РУП РУП

Обязательный минимум содержания образовательной программы Объект курса “Биомеханика (педагогические науки)” – человек, выполняющий движения в условиях трудовой, бытовой, спортивной деятельности, в условиях естественной или искусственной среды на всех этапах онтогенеза и при патологиях.

Предмет изучения – механические свойства двигательных систем человека с учетом биологических механизмов его жизнедеятельности, способов и средств управления двигательными действиями в условиях естественной, искусственной управляющей или управляемой среды, в различных состояниях онтогенеза и при патологиях.

Цель - сформировать у аспирантов навыки научного мышления, передать знания о методах и способах исследования механической формы движения человека в условиях естественной или искусственной среды на всех этапах онтогенеза и патологиях.

Задачами курса являются:

- ознакомление с историей развития биомеханики.

- методология эмпирического и теоретического типов научного мышления в теории биомеханики.

- построение концептуальных и математических моделей организма человека для имитации двигательной деятельности человека.

- представлении о роли биомеханики в изучении и формировании и совершенствовании спортивно-технического мастерства, - освоение знаний о:

а) механических свойствах систем организма человека;

б) методах формирования навыков выполнения технических двигательных действий в различных условиях жизнедеятельности человека;

в) механике наземных локомоций, плавания и полета человека, включая движения с использованием различных механических систем преобразования движения;

г) механическом взаимодействии человека со спортивным инвентарем.

- практическая реализация биомеханических знаний посредством выполнения и оформления рефератов по избранному виду спорта в том числе с применением компьютерного моделирования.

Решение задач курса обеспечивается чтением курса лекций, проведением практических занятий в форме имитации выполнения научноисследовательской и тренерской работы. Контроль знаний осуществляется по качеству представленного реферата о квалификационной научноисследовательской работе и по результатам ее защиты на диссертационном совете.

Тематический план занятий и распределение учебного материала дели организма человека для имитации механической формы движения 8 Биомеханика взаимодействий человека Содержание дисциплины Тема 1. История развития биомеханики человека Введение в биомеханику. Предмет и история биомеханики. Этапы развития биомеханики. Современное состояние и достижения. Перспективы развития биомеханики. Место биомеханики в науках о человеке. Биологические и механические явления в живых системах. Взаимосвязь биомеханики и смежных наук.

Тема 2. Механические свойства систем организма человека Биомеханические свойства двигательного аппарата человека. Кинематика движений человека. Динамика движений. Механическая работа и энергия при движениях человека, способы их расчета. Геометрия масс тела человека.

Механические свойства костей и суставов. Биомеханика мышц.

Тема 3. Методология и методы научных исследований в биомеханике Соотношение эмпирического и теоретического в познании двигательных действий человека. Этапы и методы эмпирического исследования. Этапы и методы теоретического исследования. Методы биомеханических исследований. Биомеханические характеристики движения человека. Технические средства и методики измерения при биомеханических исследованиях. Основы биомеханического контроля. Стратегии движения.

Тема 4. Концептуальные и математические модели организма человека для имитации механической формы движения Механико-математическое моделирование. Обратная и прямая задачи механики в применении к исследованию движений человека. Имитационное моделирование. Интеллектуальные системы, основанные на знаниях: экспертные системы, искусственные нейронные сети, генетические алгоритмы, системы нечеткой логики, виртуальная реальность. Использование искусственных нейронных сетей и нечетких регуляторов при моделировании управлением движениями. Моделирование образного мышления. Методы и алгоритмы интерпретации натурного эксперимента на основе его математической модели. Исследование реальных механизмов управления моторикой опорно-двигательного аппарата человека на основе использования математических биомеханических моделей и компьютерного эксперимента. Физическое моделирование движений.

Тема 5. Биомеханика локомоций и переместительных действий Биомеханика ходьбы и бега. Кинематика ходьбы и бега; топография работающих мышц. Динамика ходьбы и бега. Энергетика ходьбы и бега.

Биомеханика плавания. Кинематика плавания; топография работающих мышц. Динамика плавания. Энергетика плавания. Биомеханика метаний. Кинематика и динамика метаний; топография работающих мышц. Биомеханика прыжков. Кинематика и динамика прыжков; топография работающих мышц.

Передвижение с механическими преобразователями движения. Рекуперационные процессы в движениях человека. Общие представления об опорных взаимодействиях. Взаимодействия с упругой опорой. Ударные процессы в опорных взаимодействиях. Безопорные движения. Устойчивость систем с различным количеством степеней свободы. Волновые и колебательные процессы в движениях человека. Перемещающие движения.

Тема 6. Биомеханика двигательных качеств Биомеханические основы выносливости. Биомеханика силовых, скоростно-силовых и скоростных качеств. Равновесие, устойчивость, сохранение позы. Биомеханика гибкости. Оценка динамических, кинематических и силовых характеристик движения человека при выполнении двигательных действий во внешней среде. Телосложение и двигательные возможности. Возрастные изменения двигательных возможностей. Онтогенез моторики.

Тема 7. Спортивно-техническое мастерство Строение двигательного действия. Биомеханические основы координации движений. Биомеханические характеристики спортивной техники.

Биомеханика упражнений прогрессирующей сложности. Биомеханические черты спортивного мастерства. Биомеханические аспекты спортивной тактики.

Тема 8. Биомеханика взаимодействий человека со спортивным инвентарем Взаимодействия в системе “спортсмен-обувь-покрытие”. Биомеханические основы взаимодействия человека со спортивными снарядами и инвентарем. Тренажеры и тренировочные приспособления, их классификация. Основы эргономики спортивного инвентаря. Искусственная управляющая среда.

Средства профилактики травматизма и эргономического обеспечения мест занятий. Экипировка для занятий физическими упражнениями и спортом.

Биомеханика реабилитационного и спортивного инвентаря для инвалидов.

Тема 9. Управление движениями человека Моторная и сенсорная системы. Основные понятия теории управления.

Многоуровневость системы управления движениями человека. Двигательные (моторные) программы. Обратные связи. Программный механизм управления. Управление произвольными и непроизвольными движениями. Оптимизация управления. Формирование двигательных навыков с учетом биомеханики двигательных действий. Способы и средства коррекции двигательных действий человека. Методы обучения движениям. Возрастные особенности обучения движениям. Методы реабилитации больных с нарушением опорнодвигательного аппарата и системы управления. Биомеханические технологии формирования и совершенствования движений с планируемой результативностью.

Тема 10. Подготовка реферата Подготовка реферата по теме диссертационного исследования с представлением модели объекта исследования, плана проведения исследования, используемых методов и их погрешности, расчетов с помощью математического моделирования возможных результатов исследования, проекта применения методов математической статистики для решения задач экспериментальной части работы.

Контрольные вопросы Основные исторические этапы развития биомеханики Связь биомеханики с другими науками о человеке.

Основные механические параметры тела человека и его частей.

Основное противоречие в двигательном действии человека.

Процесс мышечного сокращения.

Биомеханический механизм перевернутого маятника.

Биомеханический механизм накопления энергии упругой деформации.

Биомеханический механизм рекуперации энергии.

Механизм рекрутирования мышечных волокон.

Строение скелетно-мышечной модели.

Механизм управления двигательной деятельностью.

Строение двигательных единиц.

Эксцентрический и концентрический режимы работы мышц.

Факторы, определяющие результат в прыжке вверх с места.

Процесс накопления энергии в мышцах и сухожилиях.

Внешние силы, вызывающие изменение нагрузки при выполнении физических упражнений.

Внутренний и внешний моменты силы.

Работа одно, двух и многосуставных мышц.

Механические параметры, определяющие рост внутренних затрат энергии.

Факторы, обуславливающие рост силы мышечных волокон.

Условия, определяющие функциональные возможности двусуставных мышц.

Критерии для определения фаз двигательного действия.

Характерные изменения на кривой опорного взаимодействия для разделения фазы амортизации и отталкивания.

Управление активностью мышцы.

Задачи, решаемые в рамках анализа двигательного действия.

Основные особенности выполнения упражнений типа ходьба.

Биомеханическая характеристика упражнения типа бега.

Задачи, решаемые в упражнениях типа метания снаряда.

Особенности механики плавания.

Особенности механики гребли.

Особенности механики велосипедной езды.

Особенности механики поднятия тяжести.

Особенности механики отталкивания от опоры.

Особенности механики бега на лыжах.

Оценка уровня технической подготовленности.

Влияние телосложения человека на технику спортивных двигательных действий.

Процедура проведения антропометрических обследований для оценки геометрии масс тела человека.

Сравнительный анализ измерительных методик, используемых при исследованиях в биомеханике, с точки зрения их информативности.

Латентная стадия действия и программирование движения.

Отличие программированного и афферентационного типов движения.

Биомеханические способы и средства коррекции двигательных действий человека.

Противоречия в обучении и совершенствовании движений.

Биомеханические тренировочные средства, позволяющие разрешать противоречия в обучении и совершенствовании движений.

Рекомендуемая литература 1. Бернштейн Н.А. Избранные труды по биомеханике и кибернетике. – М.: СпортАкадемПресс, 2001. – 295 с.

2. Зациорский В.М., Аруин А.С., Селуянов В.Н. Биомеханика двигательного аппарата человека. - М.: Физкультура и спорт, 1981. - 143с.

3. Зациорский В.М., Алешинский С.Ю., Якунин Н.А. Биомеханические основы выносливости. - М.: Физкультура и спорт, 1982. - 207с.

4. Селуянов В.Н., Аиед Берхаим. Биомеханизм как основа развития теоретической биомеханики двигательной деятельности человека. / Учебное пос. – М.: СпортАкадемПресс, 1997. – 82 с.

5. Спортивная физиология: Учебник для ин-тов физ. культуры / Под ред.

Я.М.Коца. - М.: Физкультура и спорт, 1986. - 240 с.

6. Донской Д.Д., Зациорский В.М. Биомеханика: Учебник для ин-тов физ. Культ. – М.:Физкультура и спорт, 1979. – 264 с.

7. Теория и практика применения развивающего обучения в подготовке специалистов по физическому воспитанию: Труды сотрудников ПНИЛ / Научный руководитель В.Н. Селуянов. - М.: Физкультура, образование и наука, 1996. - 106 с.

8. Персон Р.С. Спинальные механизмы управления мышечным сокращением. - М. Наука, 1985. - 184 с.

9. Спортивная физиология: Учебник для ин-тов физ. культуры / Под ред.

Я.М. Коца. - М.: Физкультура и спорт, 1986. - 240 с.

10. Уткин В.Л. Имитационное моделирование двигательной деятельности человека.//Учебное пособие. - М.: ГЦОЛИФК, 1983. - 80 с.

11. Хилл А. Механика мышечного сокращения. – М..: Мир, 1972. –183 с.

12. Ратов И. П. Двигательные возможности человека (нетрадиционные методы их развития и восстановления).—Минск, 1994.— 190 с.

13. Донской Д. Д. Строение действия (биомеханическое обоснование строения спортивного действия и его совершенствования). Учебно-методическое пособие для студентов физкультурных ВУЗов и тренеров.— М.:Физкультурное образование и наука, 1995.

14. Энока Р.М. Основы кинезиологии.---Киев: Олимпийская литература,1998.-399 с.

15. Попов Г.И. Биомеханика:Учебник для студ. высш.учебн. заведений.- М.: Издательский центр “Академия”, 2005.- 256 с.

16. Попов Г.И. Биомеханика двигательной деятельности: учебн. для студ. учреждений высш. проф. образов./Г.И.Попов, А.В.Самсонова.- М.: Издательский центр “Академия”, 2011.-320 с.

16. Шестаков М.П. Использование теории нейронных сетей в спорте. – М.: РГАФК, 1997. – 118 с.

17. Сучилин Н.Г., Савельев В.С., Попов Г.И. Оптико-электронные методы измерения движений человека. - М.:Физкультура, образование, наука, 2000. - 127 с.

18 Biomechanics and biology of mоvement / edited by B.Nigg, B.MacIntosh, J. Mester. – NY: Human Kinetics, 2000. – 235c.

19. Hay J.G. The biomechanics of sports techniques. - Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hill Inc., 1978. - P. 426-433.

20. Yeadon M.R., Challis J.H. The future of performance-related sports biomechanics research. - J. of Sports Sciences, 1994.- 12.- P.3-32.

ПРОГРАММА КАНДИДАТСКОГО ЭКЗАМЕНА

Цель программы кандидатского экзамена по специальности 01.02.08 – определить у соискателей ученой степени кандидата наук уровень научнотеоретических и научно-прикладных знаний по проблемам биомеханики.

Кандидатский экзамен по специальной дисциплине сдается по программе, состоящей из двух частей: типовой программы – минимум по специальности, соответствующей паспорту научной специальности 01.02.08, утвержденной Министерством образования и науки Российской Федерации1, и дополниПрограмма кандидатских экзаменов // Приказ Минобрнауки России от 8 октября 2007 г. № 274 (зарегистрирован Минюстом России 19 октября 2007 г., регистрационный № 10363), сайт тельной профессиональной программы, разрабатываемой ведущими теоретическими кафедрами профильного направления педагогического института физической культуры и спорта ГБОУ ВПО МГПУ.

Настоящая программа соответствует утвержденному Министерством образования и науки Российской Федерации паспорту научной специальности 01.02.08– «Биомеханика» (физико-математические науки, педагогические).

Специальность 01.02.08– «Биомеханика» (физико-математические науки, педагогические) описывает область научно-практической деятельности и характеризует основные методологические подходы к изучению проблематики биомеханики движений человека, определяет направления фундаментальных и прикладных исследований в сфере биомеханических особенностей различных видов спорта, дает представление о научной и методико-практической значимости изучаемых вопросов и их значении для расширения базовых видов физической культуры и видов спортивной деятельности населения различных возрастных групп.

Программа-минимум решает следующие задачи:

1. Оценить у аспиранта (соискателя ученой степени кандидата педагогических наук) знания в области биохимии и биоэнергетики спорта.

2. Оценить умение использовать теоретико-методические знания в научно-исследовательской работе.

Общие требования к уровню подготовки соискателя, сдающего кандидатские экзамены: соискатель должен быть широко эрудирован, иметь широкую научную подготовку, владеть современными информационными технологиями, включая методы получения, обработки и хранения научной инВысшей аттестационной комиссии (ВАК) Минобразования науки РФ. – Режим доступа:

http://vak.ed.gov.ru/ru/docs/?id54=12&i54=9 (дата обращения 24.09.2012).

формации, уметь самостоятельно формировать научную тематику, организовывать и вести научно-исследовательскую деятельность по избранной научной специальности. Соискатель должен продемонстрировать знания отечественной и зарубежной научной литературы по проблемам биомеханики двигательных действий и смежным проблемам, истории возникновения и развития исследовательской проблемы, современного состояния и перспектив ее разработки, высказать свое аргументированное суждение по дискуссионным вопросам, проявить способности к творческому мышлению.

Кандидатский экзамен по специальности предусматривает выявление системы знаний у соискателей по комплексу профилированных отраслей биомеханики, определение научной эрудиции, выявление основной проблематики и методологии индивидуальных научных исследований и умений определять пути их решения в ходе экспериментальной работы. Экзамен проводится в виде ответов на билеты, в каждом из которых содержится 2 вопроса. Вместе с тем соискатель реферативно должен доложить основные результаты своего научного исследования. Эта часть кандидатского экзамена определяется требованиями образовательного учреждения – ФГБОУ ВПО «РГУФКСМиТ».

Научно-исследовательская реферативная часть программы кандидатского экзамена должна:

соответствовать основной проблематике научной специальности, по которой защищается кандидатская диссертация:

обладать актуальностью, научной новизной, практической значимостью;

в ней должны быть отражены современные теоретические, методические и технологические достижения отечественной и зарубежной науки и практики;

в ней должны быть применена современная методология и методика научных исследований;

в ней должны использоваться современные методы обработки и интерпретации исходных данных, при необходимости с применением компьютерных технологий;

в ней должны содержаться теоретические (методические, практические) разделы, согласованные с научными положениями, защищаемыми в кандидатской диссертации.

Критерии оценки знаний аспирантов:

1) владение научным языком, современной системой научнопрактических знаний о явлениях и биохимических процессах, происходящих в сфере физической культуры и спорта;

2) умение применять теоретические знания и современные методы при осмыслении проблем биохимии физического воспитания и спорта;

3) способность осмысливать актуальную информацию, связанную с изучением различных аспектов науки о физической культуре и спорте;

4) владение методами анализа и критической оценки различных теорий, концепций, подходов в изучении научной проблемы;

5) способность применять различные методологические концепции для раскрытия исследуемой научной темы;

6) способность применять информационные технологии при решении исследовательских задач.

ЧАСТЬ I. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

Общая трудоемкость дисциплины: 1 з.е./36 часов Введение Биомеханика человека - интегральная, междисциплинарная наука, развитие которой в XXI веке (по прогнозу последних 20 лет) ожидается высокими темпами. Это вполне закономерно, т.к. все науки о человеке, о его потенциальных возможностях являются центром интереса мировой науки. Биомеханика опирается на функциональные знания в области биологических наук о человеке (анатомия, биофизика, физиология, генетика, медицина), физикоматематических дисциплин, достижений технического прогресса. Биомеханика нашла свое применение, как прикладная наука, при подготовке специалистов в области спорта, промышленности, искусства, медицины, эргономики и др.

Высококвалифицированные научные кадры по биомеханике человека необходимы во многих областях человеческой жизни. Биомеханика - основополагающая наука в сфере спорта, решающая задачи оптимизации состояния и двигательной деятельности. Биомеханические знания важны педагогам общеобразовательных школ, детских садов, клубов, физкультурных организаций, реабилитационных центров; медикам, занимающимся ортопедией, протезированием в широком смысле от сосудов, зубов до костей и пр.; эргономистам во всех видах промышленности, транспорта; производителям обуви, мебели, спортивного инвентаря, предметов бытового назначения.

Программа по биомеханике человека (педагогические науки) направлена на решение следующих задач:

подготовка научных кадров для спорта и образования;

подготовка квалифицированных педагогов в области движения;

подготовка биомехаников для работы в области эргономики (при создании оборудования и инвентаря для занятия спортом и физической культурой здорового человека и инвалида.).

Программа подготовлена на материалах исследования отечественных и зарубежных биомехаников, включает в себя знания из различных отраслей наук (математики, механики, биофизики, физиологии, анатомии), а также представления о современных технологиях, методах и средствах передачи информации и анализа движений.

1. История развития биомеханики человека Истоки биомеханики по работам Аристотеля, Клавдий Гален, ИбнСина-Авиценна. Вклад в науку о движении человека итальянцев Леонардо да Винчи и Альфонсо Барелли, создавшего первую книгу по биомеханике локомоций. Значение для биомеханики человека работ братьев Веберов. Первые экспериментальные методики биомеханики (Морей и Э. Мейбриджа). Роль Вильгельма Брауне и Отто Фишера в совершенствовании теории и практики биомеханики. Создание анатомо-физиологического направления в отечественной биомеханике: П.Ф, Лесгафт, И.М. Сеченов, А.А. Ухтомский (их основные работы).

Основоположники биомеханики человека в области трудовых и спортивных движений: Н.А. Бернштейн, М.И, Винаградов, Кекчеев; ученики и продолжатели школы П.Ф. Лесгафта - Красусская А.А., Котикова Е.А., Котельникова Е.Г., Д.А. Семенов; московские биомеханики М.Ф. Иваницкий, Д.Д. Донской, немецкий биомеханик Hohtut, американский - J.Hay, их вклад в развитие науки.

Современное состояние биомеханики. Роль рижской школы биомеханики в интеграции науки. Основные направления в развитии мировой биомеханике. Биомеханические общества, их работа в популяризации биомеханических знаний.

2. Методология и методы научных исследований в биомеханике человека Системный анализ и системный синтез - методология исследований в биомеханике. Реализация системного подхода при изучении двигательных действий человека.

Методы исследования:

механо-математическое и физическое моделирование;

инструментальные методы: светолучевые системы, датчики информации о движении, электронно-микроскопические исследования;

статистические методы обработки результатов;

метрологический контроль биомеханического и педагогического экспериментов;

компьютерные технологии и программа для решений задач биомеханики, статистики.

3. Математический аппарат биомеханики Решение системы линейных алгебраических уравнений. Решение систем дифференциальных уравнений, их качественные исследования. Математический анализ функций нескольких переменных. Метод наименьших квадратов. Основные уравнения математической физики. Элементы векторного и тензорного анализа. Ряды Фурье для числовых функций.

4. Биомеханика - раздел биофизики Элементы теории информации и регулирования биологических процессов. Основы термодинамики биологической системы: терминология, законы термодинамики.

Биоэлектрические потенциалы: теория происхождения, потенциал покоя и действия. Проведение возбуждения, передача возбуждения, передача возбуждения в синапсах. Понятие об электропроводимости клеток и тканей.

Биофизика мышечного сокращения: теория механизма мышечного сокращения.

Элементы биофизики органов чувств.

Специальный анализатор положения тела в пространстве (неслуховой лабиринт).

Кожа. Морфология кожных рецепторов. Механорецепторы: возбудимость и адекватность. Вибрационное раздражение, кожные системы связи.

Двигательные анализаторы: мышечно-суставное чувство, сервомеханизм в проприорецепторе, кинезис и проприорецепция.

Принцип теоретической биологии: принцип антиравновесия Э.С. Бауэра, принцип градиентов, принцип адекватности.

5. Основы теоретической механики Теоретическая механика движения системы тел. Механика колебаний.

Гидродинамика. Аэродинамика. Основные положения механики разрушений.

Основы механики неклассического удара. Теория упругости и прочности.

6. Антропометрические, морфологические и анатомические основы биомеханики человека Анатомия строения костей, суставов, связок, сухожилий и мышц. Места прикрепления, ход волокон и направление тяги мышц. Работа одно- и многосуставных мышцах: функции и назначение. Морфометрия мышц.

Строение тела человека и его изменчивость. Конституционные типы и двигательные способности. Возрастная антропометрия, ее учет в решении задач биомеханики.

7. Биомеханика опорно-двигательного аппарата человека (ОДА).

Биомеханика мышц Биомеханические свойства тканей человека: прочность, упругость.

Биомеханика суставов, костей, связок, сухожилий и мышц. Степени свободы открытой кинематической цепи. Вязкость и ее проявление в движении человека. Ползучесть, релаксация мышц. Целостность поведения системы двигательного аппарата при взаимодействии со средой.

Модели мышц. Уравнение, описывающее мышечное сокращение. Характеристические кривые мышечного сокращения. Состав мышц, типы мышечных волокон, иллюстрация работы мышц с разным составом волокон с помощью кривой "сила-время". Групповое взаимодействие мышц в движении человека. Мышцы синергисты и антагонисты. Методы исследования работы мышц в естественных условиях. Способы обработки электромиограммы (ЭМГ). Трактовка характеристик интегрированной ЭМГ: амплитуда, частота, время активности.

Фазовые портреты работы мышц (длительность, скорость сокращения и ЭМГ) их интерпретация и значимость для педагогического анализа. Сила тяги мышцы, факторы определяющие силу мышцы. Момент силы мышцы.

Роль морфометрических характеристик в создании момента силы: угол в суставе ((р), направление силы тяги, длина мышцы (/), плечо силы тяги мышцы (h). Виды и режимы работы мышц. Статическая и динамическая работа мышц, показать на математической модели. Уступающая и преодолевающая работа мышц, проявление морфометрических характеристик и энергетики мышечного сокращения.

8. Вибрационная биомеханика Влияние вибрации на тело человека. Разновидности вибрации, основные характеристики вибрации. Механическое моделирование тела. Исследование действия вибрации на тело человека в разных позах. Локальная вибрация, нормы переносимости вибраций. "Вредная" вибрация, области частот.

Вибрация, как положительное воздействие на мышцы человека: биомеханический резонанс, биомеханические станки.

9. Биомеханика дыхания Структурные элементы дыхания. Строение грудной клетки, движение ребер в суставах. Размеры грудной клетки и их изменение при вдохе и выдохе. Работа мышц при вдохе и выдохе. Биофизика легких при дыхании: растяжимость легких, сопротивление дыханию. Дыхание в покое и при различных видах двигательной деятельности.

10. Биомеханика кровообращения Анализ работы сердца. Движение крови по сосудам. Кровообращение при работе разной интенсивности в различных видах деятельности. Возрастные особенности биомеханики системы кровообращения.

11. Системные биомеханические характеристики положений и позы тела человека Управление положением и позой. Масса тела человека и его звеньев.

Центр масс и общий центр тяжести тела: способы определения и расчета.

Моменты инерции тела. Изменение момента инерции тела на опоре или в движении. Главные оси инерции тела. Центральный момент инерции, значение для анализа движений.

Асимметрия позы и положения, ее причины. Регуляция позы человека, роль анализаторных систем в сохранении устойчивости позы. Механические показатели устойчивости, их значение. Стабилографические показатели, их интерпретация. Понятие «схема тела». Использование представления «схемы тела» для трактовки механизма управления позой без обратных связей на принципе эталона инерциальной динамической модели.

12. Биомеханические характеристики движений человека и его звеньев Кинематические характеристики поступательного и вращательного движения тела человека и его звеньев: понятия, расчет в различных системах отсчета и при выборе координатного или естественного способа задания движения. Криволинейное движение и его характеристики: скорость, ускорение. Составление и решение уравнений движения с учетом и без учета сопротивления среды. Моделирование траекторий полета спортивных снарядов.

Способ исследования временной структуры двигательного действия. Динамические характеристики поступательного и вращательного движения: сила, импульс силы, количество движения. Прямая и обратная задачи динамики и способы их решения. Механизмы передачи количества движения и кинетического момента по многозвенным открытым цепям тела человека. Результативность приложения различных по соотношению «сила-время» импульсов, их разнообразие и целесообразность.

Энергетические характеристики поступательного движения: работа, энергия, мощность. Применение теоремы об изменении кинетической энергии движения системы твердых тел с переменными динамическими связями для описания механических перемещений человека. Приближенные численные методы определения энергетических характеристик движений человека в различных видах спорта. Коэффициент полезного действия человека в свете второго закона термодинамики. Фракции полезной и затраченной работы для обоснования оптимальности двигательной деятельности. Коэффициенты эффективности механической энергии и использования механической энергии на примерах из спорта 13. Биомеханика основных двигательных действий человека 13.1.Биомеханика ходьбы Моделирование ходьбы. Пространственно-временная, силовая и энергетическая структура. История исследования ходьбы. Инвариантность кинематики в зависимости от величины скорости, длины шага, темпа и вертикальных перемещений условного ОЦТ. Динамика ходьбы: величины опорных реакций, суставных моментов мышечных сил и мощностей. Исследование биоэлектрической активности мышц при ходьбе в норме и патологии, при разном темпе, у детей и взрослых. Энергозатраты при ходьбе в зависимости от их скорости и длины шага. Оптимизация энергозатрат в зависимости от вида и веса обуви при ходьбе.

13.2. Биомеханика бега Модели бега. Экспериментальные исследования пространственновременной, силовой и энергетической структуры бега. Эволюция теории биомеханики бега. Характеристики бега с разной скоростью и частотой шагов. Роль маховых звеньев в беге. Импульс силы отталкивания. Биоэлектрическая активность мышц, ее интерпретация на основе метода фазовых траекторий. Энергетика бега и ее оптимизация.

13.3. Биомеханика прыжков Механика прыжков: вверх, в длину, с вращением в полете.

Фазовый состав прыжка: с разбега или с места; толчок (передний, задний);полет с анализом положений тела в безопорном положении; приземление.

Кинематические характеристики движений тела и его звеньев в каждой фазе. Механизм набора скорости к моменту отталкивания в зависимости от вида прыжка. Динамика фазы отталкивания в прыжках разных видов. Создание кинетического момента в прыжках с вращением, механизм работы мышц. Изменение положения тела в полете обосновать работой мышц и законом сохранения кинетического момента или количества движения. Возрастная специфика структуры прыжкового движения.

Биомеханика вращений. Разновидности вращений тела и механическая мощность его создания. Механическая модель вращательного действия: ось вращения, направления вращения, оптимальный способ задания момента сил, природа сил. Изменение позы тела в полете в зависимости от двигательной задачи. Действия человека при приземлениях или завершениях вращений.

Механическая модель, описывающая вращения на опоре или без опоры с сохранением кинетического момента или с изменением его. Работа живой системы при управлении характеристиками вращений.

13.4. Биомеханика бросков и ударов Кинематика открытых цепей звеньев при бросках и ударах. Передача количества движения и кинетического момента от опоры к дистальным звеньям и снаряду. Угол вылета снаряда, модель траектории полета ядра и мяча.

Фаза взаимодействия с телом при ударе. Роль сил внутреннего происхождения в управлении силой и точностью ударных действий. Механическая модель соударения: взаимосвязь ударной массы, ее скорости и параметров вылета снаряда для разных характеристик фазы контакта. Коэффициент восстановления и передачи скорости при ударе.

14. Биомеханика видов спорта 14.1.Биомеханика передвижения на лыжах Механика взаимодействия лыжи со снегом. Характеристики движения тела лыжника: кинематические, динамические, энергетические. Оптимизация механизма передвижения: выбор способа, сочетание длины и частоты шагов, скорости по дистанции, соответствия инвентаря.

14.2.Биомеханика езды на велосипеде История исследований. Кинематика и динамика педалирования. Аэродинамика движения велосипедиста при разных условиях среды. Оптимизация энергозатрат: подбор наилучших режимов педалирования, мышечной активности, темпа и позы велосипедиста. Связь энергозатрат с оборудованием.

14.3. Биомеханика плавания Механика перемещения тела в воде: силы действующие при плавании, сила сопротивления и влияние на нее действий человека. Кинематика и динамика плавания. Топография работающих мышц пловца по данным электромиографии. Оптимизация техники плавания. Механизм дыхания в воде и обучение ему.

15. Педагогическая оценка спортивно-технического мастерства по биомеханическим показателям Показатели технического мастерства: объем технической подготовленности (общей и соревновательной), разносторонность, рациональность техники, эффективность (абсолютная, сравнительная, реализационная), освоенность техники (стабильность, устойчивость, автоматизированность).

16. Биомеханика двигательных качеств человека в возрастном аспекте Возрастные особенности антропометрических показателей тела человека: весо-ростовой индекс. Основные двигательные качества человека. Сила (абсолютная, относительная, удельная), факторы, определяющие силу мышц, силовое проявление мышцы в двигательном действии: момент силы, градиент силы. Изменения силовых показателей в возрастных периодах. Сенситивные периоды развития силы. Скорость движения, факторы ее определяющие. Тренировка скорости.

Быстрота. Структура быстроты, изменение быстроты в возрастном аспекте. Педагогические приемы обучения детей развитию быстроты и скорости движения звеньев.

Гибкость. Размах амплитуды движений в суставах, способы измерения подвижности звеньев. Суммарная гибкость тела и способы ее измерения.

Развитие гибкости в детстве, педагогические методики.

17. Управление движениями Теория Н.А. Бернштейна об уровнях управления движениями. Управление локомоторными движениями. Управление движениями при взаимодействии со средой, ударными и бросковыми движениями. Совершенствование систем управления движениями при тренировке и в возрастном аспекте.

Примерный перечень вопросов к кандидатскому экзамену по специальности 01.02.08 Биомеханика 1. Предмет биомеханики как науки о движениях человека.