Глава III. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПУТИ РАЗВИТИЯ ДВИГАТЕЛЬНОГО НАВЫКА
Выше, при рассмотрении деятельности колец управления движениями, мы несколько раз бегло касались становления, совершенствования и распада двигательных навыков человека. Поскольку применение предложенной нами блок-схемы для решения этих вопросов связано с ее практическим значением, считаем нужным остановиться на последнем более подробно.
Становление и совершенствование двигательного навыка
В свете изложенного управление достаточно координированным движением (установившимся навыком) допустимо представить как согласованную деятельность колец, когда каждое выполняет свою функцию. В этом случае педагогическая задача становления навыка заключается в «запуске» и взаимодействии колец, а совершенствование — в дальнейшей стабилизации их деятельности. Хотя, особо отмечаем, обе эти задачи решаются фактически одновременно и становление навыка нельзя отрывать от его совершенствования. Распад следует рассматривать как ухудшение или прекращение способности колец регулировать контролируемые ими параметры движений. И, наконец, перенос — как использование программы готовых навыков для образования новых, сходных по структуре. Но прежде отметим одно важное обстоятельство, без учета которого эти задачи не решаются.
Как было описано, формирование управления двигательными навыками с приведенных позиций управления можно представить в виде образования соответствующей программы взаимно-последующего возбуждения групп нервных клеток в программирующем механизме внутреннего кольца и дальнейшего построения его деятельности в целом так, чтобы была обеспечена, с одной стороны, биомеханическая целесообразность движений, а с другой, деятельность кольца приняла стабилизированный характер. Тогда за внешним кольцом остается только руководство смысловой стороной движения, чем, конечно, возможно обеспечить тактически (если речь идет о спортивных навыках) наиболее целесообразное использование движений.
В противном случае часть управления определенными мышечными синергиями может перейти на внешнее кольцо, которое к этому не приспособлено. В результате это движение будет лишено биомеханической целесообразности и автоматизированности, поскольку, как было неоднократно подчеркнуто, это кольцо к руководству деятельностью конкретных мышечных синергии не приспособлено, прежде всего из-за отсутствия датчиков, накапливающих первичную информацию о фактических параметрах состояния мышц, сухожилий и т. д.
Образование смысловой программы движения в задающем механизме внешнего кольца не составляет особых трудностей (хотя это не отрицает определенные педагогические приемы, может быть на самом высоком уровне) и достигается обычными методами, связанными с той или иной информацией о внешней картине движения — показом, рассказом, личным изучением и т. п. Создание же аналогичной программы в собственно программирующем механизме внутреннего кольца и вообще «запуск» принципиально значительно сложнее[*].
Здесь возможен только один путь — непосредственное выполнение самого движения. Если рассматривать программу деятельности внутреннего кольца, как наличие связей между управляющими и корригирующими функциями, то для их образования необходима взаимно направленная иррадиация возбуждения соответствующих нервных центров. В данном случае она возникает между двигательными (эффекторными) и афферентными, может быть, через промежуточные. Но если возбуждение первого их них допустимо представить как передачу раздражений из самых высоких нервных центров в более низкие — эффекторные, то афферентные центры могут соответственно возбудиться только в том случае, если раздражение поступит в них из периферии, т. е. лишь тогда, когда мышца будет напряжена, сухожилие натянется, а суставной угол изменится и все это приведет в действие механорецепторы. Подобное явление бывает только в ходе самого движения.
Иными словами, для образования программы во внутреннем кольце требуется создание «проприоцептивного рефлекса». Оговариваем, что для простоты последующих рассуждений мы несколько упрощаем описание этого процесса — на самом деле он протекает сложнее, но это не принципиально. В частности, мы не будем касаться всего хода сужения, иррадиации, последующей дифференциации возбуждения, укрепления связей и т. д., предполагая, что эти детали в данном случае не существенны.
Важен самый главный факт — без движения нет образования программы и вообще «запуска» внутреннего кольца!
Таким образом получается, что, с одной стороны, навык не может быть осуществлен без наличия программы во внутреннем кольце, а с другой — для образования этой программы требуется выполнение самого движения. И притом не просто выполнения, а такого, которое, как легко понять, с самого начала обеспечило бы создание правильной, требуемой программы движения.
Этот «порочный круг» и составляет наибольшую педагогическую трудность при выработке двигательных навыков. Мастерство педагога заключается в том, чтобы найти пути для устранения этого принципиального противоречия.
Обычно как выход из положения используется один путь — осуществлять осваиваемый навык первоначально под управлением внешнего кольца в какой-то примитивной, минимально приемлемой форме, чтобы заложить хоть какую-то простейшую программу для внутреннего, а затем, по мере включения в управление этого кольца, постепенно расширять его деятельность. Но тут немедленно возникает очень серьезная опасность «заложить» неправильную программу. Подобное первоначальное выполнение движения должно протекать по биомеханическим (внутренним!) параметрам, наиболее близко (если не полностью) стоящим к тем, которые необходимы для правильного выполнения движения. Ибо, очевидно, что несоответствие их требуемым параметрам приведет к тому, что в программирующем механизме внутреннего кольца будет образована ошибочная, ненужная программа, разрушение которой и создание нужной окажется, может быть, более трудным делом, чем образование с самого начала правильной.
Любой педагог в области, связанной с двигательными навыками, может привести многочисленные примеры этого явления, причины которого лежат в том, что важнейшие для освоения движения динамические параметры — его структуры — проходят по внутреннему кольцу и их подробности поэтому всегда скрыты от сознания обучаемого и, как правило, обучающего.
Вот на это принципиально важное обстоятельство мы и считаем нужным обратить внимание читателя. Вся последующая работа педагога будет заметно облегчена, если он найдет выход из описываемого противоречия. К счастью, современные методы вскрытия биомеханической структуры движений позволяют это сделать если не для всех навыков, то хотя бы для некоторых.
Важно применить в ходе первоначального выполнения навыка такие методы срочной информации (В. С. Фарфель), которые позволят немедленно вслед за образованием нужных составляющих структуры движений тут же довести их параметры до обучаемого, т. е. сразу показать ему, как протекает освоение скрытой от него деятельности внутреннего кольца, и одновременно принять меры к устранению возможных ошибок Подобный метод использования срочной информации позволит вести разучивание навыка так, чтобы перемещение звеньев тела и создание мышечных усилий шло сразу по требуемым параметрам. Это устранит опасность заложить неверную программу деятельности наиболее ответственного участка управления. Легко понять, насколько ускорится обучение и повысится его качество.
Мы приводим несколько примеров подобного решения этой проблемы, надеясь, что методы, основанные на предлагаемых принципах управления движениями, завоюют права гражданства и будут расширяться и совершенствоваться.
Как известно, современная техника требует, чтобы гонщик-велосипедист владел силовым воздействием на педаль во всех точках описываемой ею окружности. Это не значит, что он должен всегда и во всех случаях применять подобное «круговое педалирование». Но чем больше будет длина дуги, по которой прикладывается усилие, тем легче ему выбирать нужные для этого места участка. Подобное разнообразие позволит гонщику повысить и свое тактическое вооружение. Поэтому тренеры по велосипедному спорту затрачивают много времени для отработки техники подобного педалирования.
Однако здесь дело не обходится без некоторых серьезных педагогических затруднений. Сразу возникают вопросы: правильно ли гонщик прикладывает усилия к педалям велосипеда? В нужных ли участках окружности? С какой по величине силой и в каком направлении? Как исправить его ошибки, если они имеют место? На какие участки педалирования следует обратить особое внимание обучаемого? И т. д. и т. п. Всего не перечислить... Но ответить на эти вопросы невозможно — внутренняя биомеханическая структура движений скрыта от обучаемого и обучающего, фактического приложения усилий к педалям велосипеда они не видят. Однако сравнительно простое современное электронное устройство позволяет легко перенести всю информацию о биомеханических параметрах движений из внутреннего кольца во внешнее и немедленно поставить ее под соответствующий контроль.
Конечно, как обучающегося, так и обучаемого интересует не величина возбуждения конкретных мышечных волокон и не фактическое натяжение сухожилий. Здесь нужен какой-то суммированный показатель деятельности мышечных групп ног, выраженный, допустим, в определенных мышечных усилиях, расположенных во времени и пространстве, и являющийся результатом этой деятельности, скрытой от исполнителя. Если установить на педалях велосипеда тензометрические датчики и вывести суммарный сигнал на осциллограф (принципиальная схема этого построения показана на рис. 23), то по кривой, описываемой на экране лучом осциллографа, можно легко установить, как, в какой зоне и какие усилия прикладывал велосипедист. Образцы подобных кривых приведены на рис. 24. Сравнивая эти кривые с теми, которые получаются у обучаемого, можно ответить на многие из приведенных выше вопросов.
а — фактическое перемещение педалей и сложение составляющих за один полный цикл; б — отнесение суммарных векторов усилий к оси педали и соединение концов векторов общей огибающей, по которой перемещается луч осциллографа
В частности, кривая 1 характерна обычно при педалировании на станке человека, не обученного навыкам спортивной езды на велосипеде. Если, однако, его проинструктировать как делать, например, подтягивание педали, то кривая принимает форму 2. Подготовленный гонщик, педалируя на свободном станке, даже простые нажимы на педаль выполняет так, как показывает кривая 3, а вводя в технику элемент проводки педали в ее нижнем положении, придает кривой форму 4. При усиленном «носковом» педалировании кривая принимает обычно форму вытянутого овала, причем нулевая точка, как это показывает кривая 5, располагается вверху. Если гонщик немного наклонит пятку назад, но от дополнительных усилий воздержится, кривая примет форму 6 — наиболее частый случай педалирования одними нажимами. Относительно удовлетворительное круговое педалирование изображает кривая 8. При стремлении гонщика добавить к этому более активное подтягивание кривая примет форму 9. Сильный и резкий толчок педали вниз, без дополнительных усилий иллюстрируется кривой 7. Если гонщик владеет еще и проводкой, то, вложив в усилия все свои мышечные ресурсы, сможет придать кривой форму 10. Впрочем, он выдержит такую нагрузку 2–3 цикла. Это стартовый разгон. Наконец, по кривой 11 можно судить о том, какую конфигурацию принимает траектория перемещения электронного луча при педалировании способом «танцовщица». Нижний выступ отражает «дожим» педалей силой мышц. Верхняя часть, принявшая форму, близкую к кругу, — результат приложения веса тела.
Но это не все. Можно сделать еще один шаг — установить осциллограф так, чтобы его экран был виден обучающемуся, нанести на экран кривую, требуемую для выполнения правильного (или желаемого) педалирования и предложить гонщику так прилагать усилия к педалям велосипеда, чтобы луч осциллографа перемещался по этой кривой. Этим не только будет решена задача информации обучаемого о степени соблюдения им внутренних параметров осваиваемого движения, но и окажется возможным немедленное исправление возникающих при этом ошибок.
Естественно, что подобный метод осуществим только при тренировке гонщика на станке, а так как техника педалирования осваивается велосипедистами обычно зимой в зале, то описанная методика найдет применение и гонщик выйдет весной на шоссе или на трек хорошо подготовленным.
Другой пример. Обычно при освоении некоторых гимнастических движений на перекладине приходится затрачивать много времени (нередко безрезультатно) на отработку важных силовых деталей, необходимых для выхода гимнаста в упор и выполнения других движений. Для облегчения их нужно, чтобы гимнаст еще в начальной фазе движения делал правильный мах. А. И. Джорджадзе предложил простой и действенный контроль за ходом всего движения, позволяющий не только информировать гимнаста о соблюдении параметров движений, но и исправлять их. Однако в этом случае информация о внутренних деталях структуры движения перенесена не на зрительный анализатор, как в первом примере, а на слуховой.
Как показал проведенный А. И. Джорджадзе биомеханический анализ движений при подъеме разгибом и махом вперед, деформация перекладины почти полностью воспроизводит ход протекания важнейших динамических составляющих координационной скруктуры спортивных навыков. Это является тем суммированным показателем деятельности мышечных групп, которые, как и в примере с велосипедом, наиболее интересуют обучаемого и обучающего. Деформация была преобразована в звуковую информацию, состоящую из последовательности высоты и продолжительности звуковых колебаний. Последнее достигалось тем, что на торцевом конце перекладины был укреплен контакт, скользящий по кольцевой плате (рис. 25), к каждому сегменту которой подводился генератор определенной звуковой частоты (использовалось десять генераторов восходящей в пределах одной мажорной гаммы частоты).
Очевидно, что при деформации перекладины скользящий контакт замыкал тот или иной генератор и «выдавал» звук соответствующей высоты и продолжительности. Поскольку при неодинаковом исполнении движения деформация перекладины различна, то и комбинации звуковых колебаний, так сказать «мелодии выполненного движения», становились различными (рис. 26). Используя запись на магнитофонную ленту при разучивании упражнений лучшими мастерами, оказалось возможным повысить эффект обучения начинающего гимнаста. Стремясь придать своим движениям такую форму, чтобы при его выполнении воспроизводимые генераторами «мелодии» соответствовали правильным, ранее прослушанным им, он добивался нужного успеха. Интересно, что для этого не надо обладать особым музыкальным слухом. Гимнаст говорил: «Я не так сделал мах — звучание не то, нужно по другому выносить ноги, тогда звук будет как у мастера». При этом отмечалось, что диапазон использования информации расширялся — корригировался не только мах, но и постепенно все другие детали разучиваемого упражнения.
а — при выполнении упражнения мастером, б — новичком
Подобную звуковую информацию применил и Г. Д. Кирмелашвили для разучивания техники разбега и отталкивания при выполнении другого гимнастического элемента — опорных прыжков. Она была основана на использовании чувствительных сейсмодатчиков, фиксировавших самые незначительные различия в ритме и величине толчковых усилий. И в этом случае были заранее записаны на магнитофонную ленту эти параметры при выполнении разучиваемого движения лучшими гимнастами, а затем этот эталон использовался для сравнения с теми показателями, которые получались у новичков. Как и в предыдущих примерах, соответствующие коррективы техники производились при сличении заданных звуковых параметров с фактическими.
Эти примеры основаны на одновременном участии обоих колец управления. Однако можно применить и такие методы, когда в ходе становления структуры движения роль внешнего кольца будет заметно снижена (хотя бы на определенном, большей частью начальном этапе обучения).
Для этого достаточно заставить звенья тела принудительно перемещаться по заданным параметрам с тем, чтобы в афферентные центры поступало с периферии соответствующее раздражение. Если эффекторные центры так или иначе тоже примут участие в движении (а это достигается сравнительно просто, так как обучаемый обычно предупреждается о том, что ему нужно делать, чтобы облегчить принудительное перемещение конечностей), то задача создания взаимно-направленного возбуждения соответствующих центров будет решена. Значит, образование необходимой и правильной программы во внутреннем кольце облегчается.
По этому пути пошел А. А. Цомая, который применил подобный метод при обучении большим оборотам вперед в висе сзади и в обратном хвате на перекладине. При этом предположили, что если при начальном обучении сразу без участия внешнего кольца будет правильно воспроизведена внутренняя структура движений и, следовательно, при образовании в нем программы наиболее важная часть мышечно-суставной деятельности окажется выполненной достаточно верно, то после «запуска» внутреннего кольца «переключить» управление на внешнее не составит особого труда.
Подкупающей стороной этого метода является то, что внешнее кольцо управления навыком во многом исключается из педагогического процесса и большая часть нагрузки выпадает на внутреннее, становление деятельности которого как раз и наиболее важно на данном этапе. Решение, о котором могут только мечтать педагоги по физическому воспитанию и спорту.
Для конкретного осуществления сказанного А. А. Цомая предложил специальный тренажер (рис. 27), представляющий собой П-образное устройство, установленное на опорах перекладины. Устройство вращается вместе с обучаемым с заданной скоростью и в заданном темпе. Поскольку обучаемый удерживается ремнями на необходимой высоте и вращается с нужной скоростью, то звенья тела, естественно, перемещаются по наиболее желаемым параметрам. Этим и решается поставленная задача. Об успешности подобного решения свидетельствует тот факт, что Федерация гимнастики СССР одобрила внедрение тренажера А. А. Цомая в тренировку гимнаста.
Все четыре приведенных примера с достаточной убедительностью показывают, что есть пути улучшения существующего педагогического процесса обучения двигательным навыкам, если принять предлагаемые теоретические соображения и применить современные методы срочной информации. Во всяком случае, описываемый подход к вопросу позволяет расширить методы обучения и совершенствования двигательных навыков человека. Доказательство этому мы усматриваем в вопросе о программированном обучении.
Потребность в опытных педагогических кадрах в связи со все увеличивающимся числом обучаемых выросла в последнее время в серьезную проблему. Это относится ко многим отраслям человеческой деятельности, в том числе и к такой, в которой преобладающее значение имеют двигательные навыки. Там это ощутимо, пожалуй, более всего, так как спортивные движения выполняются на пределах человеческих возможностей и охватывают массовые контингента обучаемых. Кроме того, методические ошибки педагога здесь наиболее опасны.
Для решения этих вопросов было предложено много путей.
Один из них — программированное обучение. Под этим, на наш взгляд, несколько неудачным термином понимается такая форма педагогического процесса, которая предусматривает очень четкую конкретизацию не столько самой программы охватываемого обучением материала (это так или иначе имеет место при любой форме обучения), сколько определенную, точно установленную и подробно, до мельчайших деталей разработанную последовательность применения наиболее эффективных приемов подачи изучаемого материала. При этом, однако, должен быть сделан еще один важный и принципиальный шаг. В той мере, насколько указанная эвристическая программа действий педагога позволяет «машинизировать» описанную подачу материала, в ее процесс широко внедряется ряд технических приспособлений (различные приборы и пр.), что, естественно, резко ускоряет процесс обучения, позволяет охватить большие контингента учащихся, не снижая, а напротив, повышая качество обучения.
Что подобный путь решения проблемы прогрессивен, сомневаться не приходится. Однако, как показала I Всесоюзная конференция по программированному обучению (Москва, 1966), предстоит еще большая работа, чтобы придать ему совершенную форму.
Но вот в процессе становления и совершенствования двигательных навыков, то есть там, где ошибки педагога наиболее чувствительны, программированное обучение может принести эффект уже сейчас, и не малый.
Действительно, описанная разработка последовательности и размерности перенесенных во внешнее кольцо внутренних динамических параметров движения, сделанная с целью установить контроль за их освоением, явится в данном случае не чем иным, как составлением программы обучения, а ее практическое осуществление — программированным обучением в том понимании, как это сказано выше. Результаты подобного решения вопроса очевидны.
Сказанное относится не только к освоению чисто спортивных навыков, но и вообще к совершенствованию любой двигательной деятельности человека, если только ее внутренние параметры скрыты от обучаемого. Известно, например, как трудно показать новичку, с каким усилием и как подавать резец на токарном станке. Словами этого объяснить нельзя, а пресловутое «мышечное чувство» скрыто даже от обучающего. Достаточно, однако, установить на резце тензометрический датчик и записать усилия квалифицированного мастера, как ученик получает хороший образец для зрительного контроля за своими движениями. Нетрудно видеть, насколько это позволит ему воздержаться от возможных ошибок, а значит, ускорит процесс обучения, не говоря уже о том, что снизит процент отсева учащихся в ремесленных училищах.
* Легкость восприятия смысловой программы навыка и скрытая сложность его внутренней координационной структуры нередко приводит к забавным недоразумениям. Насмотревшись на работу фокусника или на выступления спортсмена, многие по простоте душевной пытаются повторить некоторые, казалось бы, «примитивные» движения. Но каково же их разочарование... Причина все та же — внутреннее кольцо совершенно не подготовлено, а одно внешнее, которое включается легче, руководить движением не может. Фокусники и спортсмены тратят немалое время для «запуска» внутреннего кольца.