Научные школы кафедры биомеханики

Научные школы кафедры биомеханики Университета имени П.Ф.Лесгафта. Описана история их становления. Показан вклад ученых разных лет в направления исследований сотрудников кафедры: П.Ф.Лесгафта,  Е.А.Котиковой, Е.Г.Котельниковой, Д.А.Семенова, Е.К.Жукова, В.А.Петрова, И.М.Козлова, Г.П.Ивановой и др.

Самсонова, А.В. История становления научных школ кафедры биомеханики //А.В. Самсонова, Н.Б. Кичайкина, Л.Л. Ципин // Научно-педагогические школы университета. Научные труды. Ежегодник,2013.- С. 10-17.

Самсонова А.В., Кичайкина Н.Б., Ципин Л.Л.

 ИСТОРИЯ СТАНОВЛЕНИЯ НАУЧНЫХ ШКОЛ КАФЕДРЫ БИОМЕХАНИКИ

В 2013 году кафедра отмечает свой юбилей – 50-летие со дня основания. Однако основы научных направлений кафедры закладывались значительно раньше.

Основоположником научных направлений, развиваемых на кафедре биомеханики по праву можно считать Петра Францевича Лесгафта – врача, педагога, естествоиспытателя, основателя нашего вуза. П.Ф. Лесгафт понимал, что функции живого организма, каким является организм человека невозможно изучать односторонне с помощью одного метода. Он указывал: «Описательный анатом знает только мертвый материал. Механику недостаточно известен ни живой, ни мертвый механизм, чтобы правильно уяснить существующие при этом отношения и структуры. Физиолог будет исследовать функцию живого организма только путем экспериментов. Любое одностороннее исследование, проведенное только с помощью одного метода, недостаточно объективно, чтобы исчерпать гармонические проявления жизни». Именно поэтому, разрабатывая теоретические основы анатомии, П.Ф. Лесгафт привлекал большой фактический материал, который затем лег в основу других наук, в частности, биомеханики.

В своем труде «Основы теоретической анатомии» П.Ф. Лесгафт (1905) рассмотрел ряд вопросов, которые в настоящее время составляют направления исследований в биомеханике: механические характеристики биологических тканей (костной, соединительнотканной и мышечной); особенности строения и соединения костей в зависимости от действующих на них сил; особенности функционирования перистых мышц (рис. 1); морфометрические характеристики мышц (длина волокна, площадь поверхности опоры, расстояние от места прикрепления мышцы до оси вращения в зависимости от противодействия внешним силам и функции в организме). На основе анализа морфометрических характеристик мышц П.Ф. Лесгафт предложил новую классификацию скелетных мышц (мышцы сильные и мышцы ловкие). Помимо этого им был разработан новый учебный предмет «Теория телесных движений», который затем был преобразован в биомеханику физических упражнений. Следует отметить, что термин «биомеханика» в научных статьях стал использоваться в конце XIX века. Однако широкое распространение получил в начале ХХ века после фундаментальных исследований Н.А. Бернштейна.

После смерти П.Ф. Лесгафта в 1907 году его ученица Анна Адамовна Красуская возглавила кафедру анатомии и совместно со своей ученицей Еленой Агеевной Котиковой продолжила исследования П.Ф. Лесгафта в области биомеханики. С позиций биомеханики изучался механизм дыхания при выполнении физических упражнений (А.А. Красуская, 1928; М.В. Гитман, Е.А. Котикова, 1928; Е.А. Котикова, И.М. Пинкус, 1929). Следует отметить, что до настоящего времени при выполнении практических работ по курсу биомеханики студенты осуществляют анализ статических положений с точки зрения обеспечения механизма дыхания.

Постепенно научные исследования в области биомеханики значительно расширились. Помимо Е.А. Котиковой научные исследования в области биомеханики проводили: Елена Григорьевна Котельникова, Иван Михайлович Коряковский, Дмитрий Артемьевич Семенов, В.Ф. Сорокин. Биомеханическому анализу были подвергнуты многие физические упражнения, в том числе и спортивные двигательные действия. Результатом проведенных исследований явился первый в СССР учебник по биомеханике физических упражнений под ред. Е.А. Котиковой (Биомеханика физических упражнений, 1939), рис.2.

После Отечественной войны исследования по биомеханике физических упражнений были продолжены. Этими исследованиями руководил заведующий кафедрой физиологии Евграф Константинович Жуков. Выдающийся советский физиолог, он обладал разнообразными научными интересами. Направлениями его исследований были: физиология и биохимия скелетных мышц, мышечный тонус, биомеханика двигательной деятельности, эволюция мышечной системы. Благодаря использованию киносъемки и электромиографии  Е.К. Жуков с учениками изучал координационную структуру физических упражнений (рис. 3). Эти исследования нашли свое отражение в учебнике по биомеханике (Е.К. Жуков, Е.Г. Котельникова, Д.А. Семенов, 1963).

В 1963 году в нашем Вузе была создана первая в СССР кафедра биомеханики. Ее заведующим стал канд. физ.-мат. наук, профессор Валентин Александрович Петров. Основным направлением деятельности В.А. Петрова в ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта являлось совершенствование учебного процесса руководимой им кафедры. Разработанный им в то время курс биомеханики физических упражнений имел скорее техническую направленность. Под руководством В.А. Петрова были разработаны программы обучения и учебные пособия по дисциплинам: «Математика», «Механика спортивных движений», «Статистика», «Приборы и методы исследований спортивных движений». В.А. Петров создал лабораторию, в которой разрабатывались новые научные методики для проведения занятий по биомеханике и спортивной метрологии. Совместно со своим учеником Юрием Александровичем Гагиным он подготовил учебник по механике физических упражнений (В.А. Петров, Ю.А. Гагин, 1974).

С 1973 года в течение тридцати лет кафедрой биомеханики руководил докт. биол. и докт. пед. наук, профессор Игорь Михайлович Козлов. И.М. Козлов закончил биолого-почвенный факультет Ленинградского государственного университета. Под руководством Е.К. Жукова он начал исследования спортивных движений. Работая в должности заведующего кафедрой, И.М. Козлов стал активно использовать в биомеханическом анализе двигательных действий электромиографическую методику, позволяющую анализировать активность мышц. В течение последующих 15 лет И.М. Козлов сумел создать на кафедре биомеханики крупный научный центр, оснащенный современными научными методиками. Одновременно он активно сотрудничал с лабораторией спортивной радиоэлектроники ЛЭТИ им. Ульянова (Ленина), которой до настоящего времени руководит профессор Юрий Дмитриевич Ульяницкий и ШВСМ им. В.И. Алексеева, на базе которой проводились многочисленные научные исследования. Это позволило ученикам И.М. Козлова защитить более 40 кандидатских и шесть докторских диссертаций, а И.М. Козлову опубликовать более 10 монографий и 200 статей, в том числе и в зарубежных изданиях.  В своей монографии «Биомеханические факторы организации движений» (1998) И.М. Козловым рассмотрены периферические механизмы организации движений на основе детального анализа морфометрических и электромиографических характеристик мышц.

В 90-х годах ХХ века И.М. Козлов и его ученики В.А. Сепсяков и Н.А. Орлова, стали активно разрабатывать вопросы сенсомоторной структуры движений. Результаты этого исследования  отражены в монографии Н.А. Орловой «Биомеханическая характеристика физической и технической подготовки в легкоатлетической школе В.И. Алексеева (2007). В сложные времена, практически без аппаратурных методик И.М. Козлову и его ученикам удалось доказать, что программа двигательной деятельности во многом зависит от ряда биомеханических факторов, например, от степени устойчивости тела человека.

До настоящего времени И.М. Козлов активно сотрудничает с институтом физической культуры и дзюдо (г. Майкоп). Сотрудниками и аспирантами этого института под руководством И.М. Козлова защищено несколько кандидатских и докторских диссертаций.

Со дня основания кафедры профессором, докт. биол. наук Галиной Павловной Ивановой и ее учениками активно развивается научное направление, связанное с биомеханикой ударных движений и эргономикой. Под руководством Г.П. Ивановой защищено 13 кандидатских диссертаций. В 2011 году успешно защитил кандидатскую диссертацию  ученик Г.П. Ивановой, представитель Туниса Шекиб Жемай на тему: «Технико-тактическая подготовка квалифицированных теннисистов на основе управления темпом игры»,  а в 2012 году – представитель Китая Чжан Сяо Цюань на тему: «Начальная подготовка детей 6-10 лет в теннисе на основе эргономического подхода». В настоящее время вышли в свет учебные пособия Г.П. Ивановой: «Биомеханика соударения» «Биомеханика тенниса», монография «Воспитать чемпиона», главы в монографии: «The Biomechanics of the Complex Coordinated Store», глава Современный теннис: биомеханика, эргономика, техника игры в энциклопедии «Наука о спорте».

Биомеханика силовых упражнений и биомеханика силовых способностей – одно из научных направлений, активно развиваемое на кафедре биомеханики. Руководит работой этого направления зав. кафедрой биомеханики, докт. пед. наук, профессор А.В. Самсонова.

В рамках этой тематики в настоящее время активно работает целый ряд преподавателей и аспирантов кафедры: профессор Нина Борисовна Кичайкина и ее ученик Г.А.Самсонов, доцент М.А. Борисевич, доцент И.Э. Барникова и ст. преп. В.В. Азанчевский, аспирант А.В. Вахнин. В 2012 году аспиранткой кафедры биомеханики  Е.А. Косьминой  (научн. рук. проф. А.В. Самсонова) успешно защищена диссертация на тему: «Развитие силовых способностей юношей методами «до отказа» и субмаксимальных усилий на начальном этапе занятий атлетизмом».

Расширение исследований этого направления стало возможным благодаря их существенной поддержке ректором НГУ им. П.Ф. Лесгафта профессором В.А. Таймазовым. С 2002 года по настоящее время кафедра биомеханики приобретает необходимое научное оборудование, без которого проведение научных исследований на современном уровне было бы невозможно.

В 2008 году на основании проведенных исследований изданы учебно-методические пособия «Биомеханика» (Н.Б. Кичайкина, И.М. Козлов, А.В. Самсонова, 2008)  и «Биомеханика мышц» (А.В. Самсонова, Е.Н. Комиссарова, 2008). В 2010 году опубликована глава «Морфобиомеханические предпосылки индивидуализации занятий оздоровительными физическими упражнениями» в коллективной монографии «Здоровье как национальное достояние» (А.В. Самсонова, Е.Н. Комиссарова, Л.Л. Ципин, 2010). В 2011 году опубликована монография А.В. Самсоновой «Гипертрофия скелетных мышц человека», в которой освещаются вопросы увеличения массы скелетных мышц и развития силовых способностей. Также в содружестве РГУФКСиТ вышел в свет учебник «Биомеханика двигательной деятельности» (Г.И. Попов, А.В. Самсонова, 2011).

Биомеханикой оздоровительных упражнений занимается профессор кафедры Л.Л. Ципин. В настоящее время им опубликован ряд учебных пособий и монографий по этой тематике, среди которых: «Физическая культура с основами биомеханики оздоровительных упражнений», «Научно-методические основы занятий студентов оздоровительными физическими упражнениями». В 2009 году ученик проф. Л.Л. Ципина Н.С. Беляев успешно защитил кандидатскую диссертацию на тему «Индивидуально-типологический подход в применении базовых шагов на занятиях оздоровительной классической аэробикой с женщинами зрелого возраста».

Продолжением традиций научной школы кафедры биомеханики являются работы проф. Л.Л. Ципина, связанные с применением электромиографической методики при изучении спортивных движений. Л.Л. Ципиным и его учеником Ф.Е. Захаровым изучена взаимосвязь различных показателей электромиограммы и развиваемых усилий при выполнении силовых упражнений (рис. 4). Полученные данные открывают возможность использовать современные аппаратно-программные комплексы для записи электромиограмм не только в лабораторных условиях, но и при исследовании высокоинтенсивных естественных движений, имеющих место в процессе тренировочной деятельности.

Направление, связанное с использованием силовых упражнений, выполняемых на тренажерах, руководит профессор кафедры Н.А. Дьяченко. В 2012 году успешно защитил кандидатскую диссертацию ученик Н.А. Дьяченко Л.Э. Лоайса Давила (Эквадор) на тему: «Методика коррекции техники  выполнения рывка штанги у тяжелоатлетов высокой квалификации на основе биомеханического анализа компенсируемых ошибок». В настоящее время под руководством профессора Н.А. Дьяченко исследованиями по использованию тренажерных устройств в гребле занимается аспирант Т.М. Замотин.

Профессор кафедры биомеханики С.А. Пронин активно разрабатывает направление, связанное с науковедением. За последние годы им опубликовано большое количество статей и сборников по этой проблеме: Библиографический указатель авторефератов диссертаций по проблемам физической культуры и спорта (1937-2005) в 2 частях; Библиографический указатель научно-исследовательских и научно-методических работ по гребному спорту, опубликованных на русском языке (1861-1984 гг.); Библиографический указатель статей журнала «Спортивные игры» (1955-1992 гг.); Библиографический указатель статей журнала «Теория и практика физической культуры» в 3 кн.; Библиографический указатель статей журнала «Физическая культура в школе» (1958-2007 гг.); Библиографический указатель «Двадцатый век российской науки о физической культуре и спорте» в 3 кн.; Библиографический указатель журнала «Легкая атлетика» (1955 — 1996). Готовится к защите кандидатской диссертации ученик С.А. Пронина В.М. Авдонин по теме: «Разработка квалификационных нормативов в циклических видах спорта на основе анализа результатов международных соревнований».

Доценты А.Г. Биленко и Л.П. Говорков активно совершенствуют научные методики кафедры и курс спортивной метрологии. В последнее время ими опубликовано несколько учебных пособий по этой тематике: «Основы измерений в биомеханике физических упражнений. Теоретический курс», «Измерения в биомеханике физических упражнений», а также получен патент на изобретение «Способ исследования суставного тремора и устройства для его осуществления».

С 2007 года на кафедре Биомеханики стал выходить ежегодник «Труды кафедры биомеханики Университета П.Ф. Лесгафта». В этом сборнике имеют возможность опубликовать свои последние результаты не только сотрудники кафедры, но и дружественные кафедры (кафедра прикладной механики и графики ЛЭТИ им. Ульянова (Ленина), проф. П.И.Бегун.

Студенты и аспиранты кафедры биомеханики добились значительных успехов в научных исследованиях. В течение последних 10 лет они   являются победителями и призерами научной конференции молодых ученых НГУ им. П.Ф. Лесгафта «Человек в мире спорта». Кроме того, они успешно выступают на Всероссийских конференциях. Так в 2010 году аспирант Т. М. Замотин (научн. рук. проф. Н.А. Дьяченко) стал призером Интернет-форума «Молодые ученые-2010». В 2011 году аспирантка кафедры Е.А. Косьмина (научн. рук. проф. А.В. Самсонова) завоевала 1 место на Интернет-форуме «Молодые ученые-2011», а на Международной конференции в г. Чернигове ее доклад был признан лучшим.  В 2012 году аспирант кафедры Ф.Е. Захаров (научн. рук. проф. Л.Л. Ципин) и студент 5 курса специализации «Атлетизм» Г.А. Самсонов (научн. рук. проф. Н.Б. Кичайкина) завоевали соответственно 1 и 2 место на Интернет-форуме «Молодые ученые-2012». Аспиранты третьего года обучения кафедры биомеханики за успехи в научных исследованиях в 2013 году награждены стипендией Президента России (М.А. Самсонов) и стипендией  Правительства России (Ф.Е. Захаров).

В заключение следует сказать, что в качестве приоритета кафедра биомеханики выдвигает  задачи, выполнение которых позволит ей стать в ближайшее время одной из  ведущих  кафедр  России, а в будущем – выйти на мировой уровень. Однако уровень мировой науки в любой отрасли научных исследований сегодня настолько высок, что добиться признания можно постоянной работой в одном и том же направлении в течение нескольких десятилетий при условии применения самого современного научного оборудования.

Литература

1. Биомеханика физических упражнений /Учебн. пособие. под общ. ред. Е.А. Котиковой. //Е.А. Котикова, И.М. Коряковский, Е.Г. Котельникова, Д.А. Семенов, В.Ф. Сорокин.– М.Л., 1939 -328 с.
2. Гитман М.В., Котикова Е.А. Изменение типа дыхания под влиянием разных положений тела //Теория и практика физической культуры, 1928.– №1.– С. 16-25.
3. Жуков Е.К. Биомеханика физических упражнений: учебник /Е.Г. Жуков, Е.Г. Котельникова, Д.А. Семенов.- М.: Физкультура и спорт, 1963.- 259 с.
4. Кичайкина Н.Б., Козлов И.М., Самсонова А.В. Биомеханика /учебно-методическое пособие /под ред. Н.Б.Кичайкиной.– СПб. 2008.– 160 с.
5. Козлов И.М. Биомеханические факторы организации движений.– Спб, 1998.– 141 с.
6. Котикова Е.А., Пинкус И.М., К вопросу о «спинном типе дыхания» // Теория и практика физической культуры, 1929.– № 1.– С. 50-56
7. Красуская, А.А. К вопросу о механизме дыхания и дыхательной гимнастике //Теория и практика физической культуры, 1928.– № 2.– С. 54-63.
8. Лесгафт П.Ф. Основы теоретической анатомии. Изд. 2-е ч.1.– СПб: Товарищество Художественной печати, 1905.– 351 с.
9. Петров, В.А., Гагин Ю.А. Механика спортивных движений. – М.: Физкультура и спорт, 1974. — 232 с.
10. Попов Г.И., Самсонова А.В. Биомеханика двигательной деятельности.– М.: Академия, 2011.– 328 с.
11. Самсонова А.В., Комиссарова Е.Н. Биомеханика мышц: учебно-методическое пособие /Под ред А.В. Самсоновой.– СПб, 2008.– 127 с.
12. Ципин Л.Л., Захаров Ф.Е. Оценка динамической силы мышц спортсменов по показателям их электрической активности // Культура физическая и здоровье, 2013.- №1.- С. 47-50.