Результат спортивных упражнений всегда тесно связан с их основными характеристиками [1, 2]. Так, например, результат прыжка в длину с разбега при прочих равных условиях находится в тесной взаимосвязи со скоростью разбега в момент отталкивания от планки. Обычно эта взаимосвязь нелинейна. При малой скорости разбега длина прыжка невелика. С повышением скорости длина прыжка растет до тех пор, пока скорость не достигнет оптимального значения, при котором длина прыжка будет максимальной. При дальнейшем увеличении скорости разбега длина прыжка уменьшается. Сказанное выше в основном относится к выполнению двигательных действий при использовании потенциальных возможностей спортсмена, близком к предельному. При выполнении спортивных упражнений вполсилы эта закономерность может не прослеживаться.

Взаимосвязь результатов спортивных упражнений с основными характеристиками движений можно аппроксимировать математическим выражением [3]. Такое представление опытных данных формулой часто дает возможность путем математических преобразований найти оптимальные значения одной или нескольких основных характеристик, индивидуальных для каждого спортсмена, при которых он при данном уровне скоростно-силовой подготовленности и при прочих равных условиях покажет наилучший спортивный результат.

Подобная оптимизация основных характеристик движений возможна в различных видах спорта, в разных спортивных упражнениях любой трудности, начиная от элементарных суставных движений и кончая сложнейшими двигательными действиями.

Совершенствование спортивных упражнений на основе оптимизации их характеристик производится в такой последовательности:

- выбираются анализируемые упражнения;

- выявляется основной механизм изучаемых движений;

- находятся основные характеристики, которые детерминируют оценку упражнения, и способы их определения;

- составляются уравнения множественной регрессии, характеризующие количественную связь параметров движений с результатом спортивных упражнений;

- на основе экспериментальных данных определяются коэффициенты множественной регрессии и находятся оптимальные значения основных искомых характеристик;

- проводится педагогический эксперимент, при котором обучаемые стремятся выполнить совершенствуемое упражнение с оптимальными параметрами.

Разучиваемые упражнения подбираются отдельно для каждого спортсмена (или для группы спортсменов). Это могут быть элементы и соединения, которые предполагается включить в упражнение, движения, которые спортсмен начал разучивать, или упражнения, требующие дальнейшего совершенствования. В упражнениях высококвалифицированных гимнастов это будут элементы и соединения, обусловливающие основную трудность произвольных упражнений данного спортсмена, а также часто включаемые в комбинации сильнейших гимнастов мира элементы и соединения.

Основной механизм изучаемых движений выявляется на основе использования законов механики и посредством моделирования двигательных действий.

Основные характеристики определяются следующим образом:

- посредством изучения основного механизма движений;

- путем модельных исследований анализируемых элементов и соединений;

- с помощью выявления статистической связи между основными характеристиками и результатом двигательного действия.

К основным характеристикам могут относиться биомеханические параметры движений [4, 5], характеристики состояния сердечно-сосудистой системы [6] и др.

Способы определения основных характеристик выявляются на основе анализа научно-методической литературы и путем разработки новых методов и устройств.

Покажем применение разработанного нами метода совершенствования спортивных упражнений посредством оптимизации их характеристик на примере гимнастических упражнений и локомоций.

Анализ работ по теоретической механике [7] показывает, что основными характеристиками фазы полета после толчка руками в опорных прыжках в гимнастике являются: модуль вектора скорости центра масс тела спортсмена в момент перехода в безопорное положение и угол между вектором скорости и горизонталью. Зная эти параметры, можно рассчитать все основные характеристики полетной фазы: высоту и длину полета, оптимальный угол вылета, при котором достигается наибольшая дальность полета, и др.

В спортивной гимнастике основные параметры полетных фаз опорных прыжков, которые обусловливают оценку прыжка, обычно не определяются. В связи с этим представляется целесообразным разработать методику, позволяющую найти указанные выше параметры инструментальными методами.

Модельные исследования полетной фазы опорных прыжков в спортивной гимнастике [5] показали, что модуль вектора скорости центра масс тела спортсмена в начале перехода в фазу полета и угол вылета зависят от следующих показателей: расстояния от места опоры руками о коня до места приземления, продолжительности фазы полета и координат центра масс тела гимнаста в момент прекращения связи с опорой и в момент начала приземления, а также постоянных показателей, специфичных для данного вида упражнений, - высоты коня и толщины матов на месте приземления.

Анализ конкретных опорных прыжков в исполнении высококвалифицированных гимнастов показал, что значениями координат центра масс тела спортсмена в начале и в конце фазы полета можно пренебречь. Таким образом, для определения основных параметров полетной фазы опорных прыжков в учебно-тренировочном процессе подготовки гимнастов достаточно измерить лишь две характеристики: продолжительность и длину полета. При использовании видеомагнитофонного устройства в учебно-тренировочном процессе можно, разметив коня и маты на месте приземления, определить эти характеристики при просмотре видеозаписи. Расстояние от толчка руками о коня до места приземления при этом находится по разметке на теле коня и матах, а продолжительность фазы полета определяется посредством умножения числа кадров (с момента окончания толчка руками о коня до момента начала приземления на матах) на 0,04 с или на другую величину, если количество кадров в секунду в данном видеомагнитофоне отличается от 25.

При отсутствии видеомагнитофона можно изготовить и установить контактные площадки на теле коня и на месте приземления и соединить их проводами с электронным миллисекундомером.

Представление связи оценки опорного прыжка с модулем вектора скорости и с углом вылета уравнением множественной регрессии дает возможность после математических преобразований найти оптимальный угол вылета и оптимальную длину полета, при которых оценка будет максимальной.

Применение разработанной нами методики с использованием информации об основных параметрах полетной фазы прыжка в учебно-тренировочном процессе значительно повышает его эффективность, позволяет за короткий срок и с высокой стабильностью совершенствовать опорные прыжки [5], разучивать новые, сложные упражнения.

Предлагаемая нами методика совершенствования опорных прыжков может быть использована в преобразованном виде и при обучении соскокам с гимнастических снарядов.