Бесплатный фрагмент - Оптимизация физической активности школьников на основе информационных технологий

Предисловие

Согласно рекомендациям всемирной организации здоровья, детям и подросткам в возрасте 5—17 лет необходимы как минимум 60 минут физической нагрузки различной активности ежедневно, причем большая длительность лишь усиливает эффект. Достаточная двигательная активность позволяет устранить гиподинамию — важный фактор риска развития многих заболеваний. Несмотря на то, что уроки физической культуры, как правило, обеспечивают должную физическую нагрузку, учебным планом не предусмотрены ежедневные занятия [1]. В связи с этим учащимся необходимо заниматься двигательной активностью и во внеучебное время.

На сегодняшний день не остается никаких сомнений, что образовательный процесс претерпевает существенные изменения, многие из который обусловлены повсеместной имплементацией современных технологий. В государственном образовательном стандарте основного общего образования по физической культуре указывается, что общие цели по физическому развитию, формированию у школьников интересов и потребностей в регулярных занятиях физическими упражнениями реализуются при переходе от суммы «предметных результатов», достигаемых по отдельным учебным предметам, к межпредметным результатам на основе интеграции физического воспитания с современными технологиями обучения. В этом ключе информатизация физкультурного образования выступает как закономерное следствие общественного запроса [22].

В основном внедрение компьютерных технологий в процесс физического воспитания школьников идет по информационно-накопительному пути, что усугубляет проблему снижения интереса к занятиям физической культурой и спортом и еще больше снижает двигательную активность учащихся. На современном этапе развития информационного общества мотивация к занятиям физической культурой во многом формируется под прямым воздействием аудиовизуальных средств коммуникации. В основном через интернет, социальные сети, телевидение, видеофильмы.

Информационные средства имеют большое воздействие на умственное развитие физической культуры подростков, ее влияние дает возможность достичь рационального деятельного отношения молодежи к физическим упражнениям, в общем и целом, к здоровому образу своей жизни [1].

Применение телекоммуникационных и электронных средств напрямую зависит от повышения или уменьшения интереса к урокам по физической культуре и занятиям спортом. Уже немало лет преподавание физической культуры в школе ведется узко, однобоко, школьники не интересуются занятиями, которые проводят в нынешних условиях. Из года в год ученики средней школы проявляют минимальную активность к физической культуре, разнообразию физической активности и к спорту в целом. Воздействие информационных средств коммуникации становится немаловажным, поэтому ученики зачастую из своей настоящей жизни, реальности полностью погружаются в виртуальный мир [2]. Поэтому поступательное внедрение информационно-коммуникативных технологий в сознание обучающихся положительно сказывается на заинтересованности учеников к предмету. Для формирования мотивационно-ценностного отношения к физической культуре необходимо выделять, анализировать и извлекать положительные результаты из данного внедрения.

Повышение эффективности и качества учебного процесса, формирование физической культуры личности напрямую зависит от внедрения информационных технологий в учебный процесс, что после стимулирует применять физические упражнения в личных целях, а ведение здорового образа жизни побуждает духовное и физическое совершенствование [3].

В связи с этим назрела необходимость активного освоения и внедрения информационных технологий в процесс физического воспитания школьников, поскольку цифровизация образовательной деятельности — это объективная реальность, с которой приходится считаться. И наша задача максимально снизить негативные эффекты этого процесса и максимально использовать его положительные воздействия [39]. Данная проблема и определила цель нашего исследования.

Цель исследования. Исходя из указанной выше проблематики нами была сформулирована цель исследования — разработать Web-платформу способную интегрально оценить физическое здоровье учащихся и информирующую об уровне физического здоровья обучающихся начального общего образования московских школ.

Для достижения поставленной цели нами были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Изучить применение современных технических средств для оптимизации физической активности различных групп населения и систематизировать наиболее доступные для включения их в процесс физического воспитания школьников.

2. Оценить эффективность личных средств контроля двигательной активности (фитнес-браслетов) в определении объема и интенсивности нагрузки занимающегося с целью ее оптимизации.

3. Разработать и экспериментально апробировать Web-платформу, способную интегрально оценить физическое здоровье обучающихся начального общего образования московских школ.

4. Разработать алгоритм использования фитнес-трекеров в образовательном процессе по физическому воспитанию обучающихся.

Гипотеза исследования предусматривала, что мотивация и активность учащихся, а также эффективность процесса физического воспитания будет выше, если:

· создать единую информационную среду по физическому воспитанию для родителей, учителя, учащихся, информирующую об уровне физического здоровья обучающихся начального общего образования;

· использовать видео-задания, социальные сети и другие информационно-образовательные технологии, и цифровые образовательные ресурсы для стимуляции двигательной активности школьников;

· использовать аппаратные программные комплексы, для определения индивидуального уровня физического состояния и планирования личных результатов.

Научная новизна исследования заключается в том, что:

· предложен системный подход интеграции в процесс физического воспитания школьников информационных технологий для повышения их заинтересованности, мотивации к активным двигательным действиям;

· разработана система определения уровня физического здоровья и планирования личных результатов школьников;

· разработана и научно обоснована модель интеграции средств мультимедиа в процесс физического воспитания школьников, позволяющая осуществлять индивидуальный подход и реализовать право учащегося на определение образовательного маршрута.

Методы исследования: поисково-теоретический метод: анализ и обобщение информации из библиографических источников, педагогический эксперимент, математико-статистические методы обработки данных исследования с использованием программы SPSS 23.0, web-технологии — сервис способный оценить физическое здоровье учащихся и информирующую об уровне физического здоровья.

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что результаты исследования можно использовать в педагогическом процессе подготовки бакалавров по направлению «Педагогическое образование» профиль «Физическая культура» по дисциплине «Теория и методика физической культуры».

Практическая значимость исследования заключается в том, что разработанную Web-платформу способную интегрально оценить физическое здоровье учащихся и информирующую об уровне физического здоровья обучающихся начального общего образования московских школ можно использовать при организации образовательного процесса по предмету «Физическая культура» в условиях общеобразовательной организации.

Структура и логика изложения работы: работа изложена на 94 страницах, состоит из введения, трех глав, выводов, заключения, списка литературы и приложений. Работа включает 12 таблиц и 19 рисунков, 3 приложения.

ГЛАВА 1. ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОЦЕССЕ ФИЗИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ ШКОЛЬНИКОВ

1.1. Векторы информатизации и цифровизации в физкультурном образовании школьников

Информационно-компьютерные технологии (ИКТ) являются одним из величайших достижений человечества. Начиная с появления Нomo sapiens множество технологий разной степени сложности являются его постоянными спутниками его на всем протяжении существования. Во многом благодаря именно развитию технологий, возникли такие явления как цивилизация, наука и искусство. Современные технологии также коренным образом изменяют нашу жизнь. Они влияют на различные стороны нашего бытия, и во многом определяют само это бытие. Как показывает практика, современные ИКТ играют важнейшую роль в каждой сфере жизни современного общества.

Некоторые задачи обучения и развития также могут быть существенно автоматизированы благодаря современным цифровым технологиям. Следует также отметить, что многие сложные и критически важные процессы могут быть осуществлены менее затратно и с большей эффективностью при задействовании таких технологий. Благодаря более продвинутым или прикладным ИКТ жизнь человека существенно изменилась, и, следует заметить, она изменилась к лучшему. Следует отметить также, что современные цифровые технологии привнесли поистине революционные изменения и в сферу образования. Важность вопроса внедрения ИКТ в школах различного уровня сегодня уже трудно переоценить.

Фактически с появлением цифровых технологий в образовании учителям стало значительно легче делиться знаниями, а ученикам их приобретать. Повсеместное использование ИКТ сделало тесно взаимосвязанные процессы преподавания и обучения значительно более интересными и позитивно окрашенными как для преподавателей, так и для обучающихся [27].

21 век часто определяют как век технологического прогресса. Несомненно, технологии сегодня играют важнейшую роль в жизни современного человека. Помимо этого, технологии также можно рассматривать как основу современного экономического роста. Любая экономика, бедная высокими технологиями сегодня находится вне сценария роста. Это во многом происходит потому, что технологии значительно облегчают труд человека и делают его менее продолжительным по времени. Влияние технологий можно проследить практически в каждой сфере, и особенно отчетливо это влияние прослеживается в сфере образования.

Современные технологии в образовании.

Как показывают некоторые современные исследования, посвященные влиянию высоких технологий на образования, использование сегодняшними студентами компьютеров, инструментов и различного периферийного оборудования существенно повышает их уровень образования и взаимодействия между собой. Помимо этого, информационные технологии дают студентам возможность работать в интерактивном режиме, открывать для себя новые научные интересы. Трансферт знаний проходит значительно легче, комфортнее и эффективнее. Это прежде всего означает, что человеческий интеллект, вооруженный цифровыми технологиями, работает намного быстрее в любой жизненной сфере, но в этой статье мы постараемся рассмотреть влияние высоких технологий именно на сферу образования. Рассмотрим основы и взаимосвязи инновационных процессов в образовании, возникновение которых стало практически неизбежным в средних школах, колледжах и ВУЗах.

Информационные технологии входят в жизнь современных студентов, как правило, следующими путями:

Круглосуточный доступ к широкополосному интернет-соединению.

Возможность доступа к интернету в последнее десятилетие стала критической для многих отраслей. Необходимость доступа к интернету также является весьма существенной в сфере образования. Несмотря на возможность стать жертвой обмана и массу других сопутствующих ему недостатков, интернет стал поистине сущим благом для студентов. Сегодня доступность интернета является для нас чем-то таким, что в полной мере необходимо нам постоянно и везде. От телевидения и игровых приставок, до наших телефонов и автомобилей, доступ к интернету нужен всегда.

Использование сетевых ресурсов позволяет студентам достигать невиданного доселе комфорта в поиске информации, они с легкостью могут найти самые разные типы учебных пособий, другого дидактического материала, призванного улучшить академическую успеваемость и расширить границы знания.

Видео, проекторы и другие средства визуализации в обучении.

Наглядные образы намного более привлекательны и транслируемы по сравнению с вербальной информацией. Использование проектора и других средств визуализации (видео мониторов, ЖКИ или плазменных панелей и т.д.) в образовательных целях значительно упрощает процесс усвоения новых знаний. Ведущие университеты мира внедрили поистине великую технологию создания обучающих презентаций и видео в PowerPoint, которые позволяют осуществлять образовательный процесс с большим включенностью и интересом. Помимо этого, повсеместное использование проекторов и других средств информативной визуализации позволяет повышать уровень мотивации к обучению и взаимодействию у обучающихся. Им нравится воспринимать яркие образы, и всё то, что побуждает их к мыслительной деятельности гораздо более эффективно, нежели печатное слово. Таким образом, активизация визуального ряда существенно повышает уровень восприимчивости обучающей информации, что является несомненным плюсом внедрения информационных технологий в сфере образования.

Цифровой «след» в образовательной среде.

Касаясь темы цифровизации в образовании, следует также отметить, что проникновение цифровых медиа в сферу образования в последнее время значительно возросло. Эта распространенность цифровых медиа во многом обусловлена круглосуточной включенностью обучающихся в самые разные форумы создающиеся вокруг проблемы выполнения учебных заданий и взаимопомощи в этом со стороны других. Помимо этого, об увеличении влияния цифровых технологий свидетельствует значительный рост числа разнообразных мобильных приложений призванных помогать студентам в процессе обучения и развития.

Присвоение дипломов и научных степеней по обучающим онлайн программам.

Обучение по различным онлайн программам стало в наши дни обыденным явлением. Люди весьма заинтересованы в прохождении онлайн курсов разной направленности и в получении сертификатов и дипломов по их окончании. Передовые вузы планеты предлагают огромное количество самых разных образовательных программ, которые можно пройти в мобильном приложении или посредством других цифровых медиа. Эта инициатива получает широкую поддержку и распространение во всем мире. Идея прохождения обучающих онлайн курсов и получение онлайн сертификатов и дипломов становится все более привлекательной для студентов, заинтересованных в более гибких и универсальных программах обучения.

Неизбежность цифровизации образования.

Информационные технологии влияют на систему образования с четырех сторон. С одной стороны, этот предмет включен в расписание и указан в рабочих программах каждого курса. С другой стороны, информационные технологии выполняют транспортную функцию, доставки заданий и тестов к обучающимся. Помимо этого, информационные технологии выступают как средства помощи и коррекции выполнения заданий обучающимися, и как средства расширения и обогащения всего образовательного процесса.

Образование трактуется как целостная и академическая категория. Изначально, образование и научение в основном использовались в целях обучения рабочих на мануфактурах производить товары, отличающиеся от товаров, производимых ими ранее. Позднее, образование было переориентировано в сторону создания интеллектуальной поисковой среды, в которой обучающиеся могут самостоятельно формулировать задачи и находить пути их решения. И в том, и в другом случаях, использование информационных технологий обеспечивает обучающимся более продуктивное понимание и усвоение знаний.

Факторы эффективности информационных технологий в образовании.

В современной педагогической литературе указывается на огромное количество трудностей, с которыми сталкиваются преподаватели при в распространении новых знаний. Информационные технологии выставляют требования к преподавателям в тщательном изучении и овладении этими технологиями и скорейшем задействовании их в своей работе. Таким образом, информационные технологии неуклонно повышают у преподавателей уровень педагогического мастерства. Грессар и Ллойд в своих исследованиях доказывают, что уровень овладения преподавателя компьютером является ключевым фактором успешного внедрения ИКТ в образовании. Они также отмечают, что учителя далеко не всегда демонстрируют свое положительное отношение к компьютерам, что может привести к потере эффективности во всех технологически ориентированных образовательных процессах [31].

Наиболее распространенные препятствия в этой сфере состоят примерно в следующем:

· недостаток времени;

· ограничения доступа по каким-то причинам;

· недостаточность образовательных ресурсов;

· недостаток экспертизы и

· недостаток технической поддержки.

Другим немаловажным препятствием является относительно низкая техническая надежность и помехоустойчивость компьютерного оборудования. Низкая техническая надежность в этом контексте подразумевает различные сбои оборудования, несоответствие и рассогласованность программных продуктов в университете и по месту жительства, низкая скорость в работе информационных сетей, устаревшее компьютерное оборудование в университетах и школах, и несоответствие его более современному, а порой и новейшему оборудованию, которым привыкли пользоваться современные преподаватели и студенты.

Измененная образовательная среда в контексте внедрения ИКТ.

Информационно-компьютерные технологии обладают весьма существенным потенциалом к расширению доступа в сфере образования, улучшению его качества и надежности. Многие исследователи отмечают, большое положительное воздействие на образовательную среду, в частности, в процессах приобретения и усвоения знаний обучающимися.

Следует отметить, что ИКТ могут иметь определяющее значение в эффективности работы как преподавателей, так и студентов при организации:

· Активное обучение: инструментально ИКТ помогают оценить и проанализировать объем полученных обучающимися знаний в ходе экзаменов и практических работ, проведенных в цифровой среде и потому более доступных тщательной проверке и верификации. В противовес обучению, выстроенному на запоминании или механическом заучивании ИКТ рассматривают обучающегося прежде всего, как субъект выбора содержания образования, в контексте его насущности и необходимости для применения в своей профессиональной и повседневной деятельности.

· Коллективное и совместно-практическое обучение: внедрение ИКТ побуждает взаимодействие и кооперацию среди обучающихся, сокращению дистанции между учителем и учениками. Эти технологии также дают возможность обучающимся совместно работать в группах с многими людьми разной культурной принадлежности, что существенно повышает их коммуникативные навыки и открытость миру.

· Исследователи отмечают возросшую коммуникабельности и способность к совместной работе в группах как в стенах учебных заведений, так и вне их. Отмечается также рост интерактивного взаимодействия преподавателей и обучающихся, растут показатели онлайн трафика. «Совместная работа есть философия правильного сочетания продуктивного взаимодействия и личного стиля жизни, где каждый из участников отвечает за свои действия, включая образование и демонстрирует уважение к возможностям и вкладу другого в общее дело» [34].

· Творческое обучение: ИКТ эффективно способствуют обработке существующей информации и позволяют каждому обучающемуся проявить свои творческие наклонности и создать какой-либо свой реальный продукт или достичь какой-либо своей практической цели.

· Интегративное обучение: ИКТ обеспечивают внедрение интегративного подхода к преподаванию и обучению, посредством сокращения подчас искусственной дистанции между теорией и практикой, в контрадикции классическим занятиям в классе, ориентированным прежде всего на изучение какого-то отдельно взятого аспекта теории.

· Оценочно-ориентированное обучение: Современные информационно-компьютерные технологии позволяют построить личностно-ориентированное образование, подкрепленное богатой обратной связью, построенной на обширных сетевых взаимодействиях преподавателей и студентов. ИКТ дают возможность обучающимся открывать новое и учиться посредством инновационных способов преподавания и обучения, построенных на конструктивистских теориях образования, в противовес овладению знаниями, основанному на запоминании и механическом заучивании.

Общее положительное воздействие ИКТ на образовательную среду.

1. Расширенные возможности в преподавании и обучении:

· Технические средства обучения такие как цифровые камеры, проекторы, обучающие компьютерные программы, презентации, средства визуализации контента и т.д., оказывают весьма существенную помощь в усвоении знаний как преподавателям, так и обучающимся.

· Совершенно очевидно, что изложение нового материала в сопровождении визуального ряда делает процесс обучения значительно более интересным и понятным. Средства визуализации доступны для восприятия всему классу, и даже преподаватели могут быть вовлечены в совместную работу с обучающимися, что также позволяет процессу обучения стать более интерактивным и интересным.

2. Глобализация:

· Аспект внедрения ИКТ весьма актуальный для нашей страны. При помощи современных технологий учащиеся легко могут «встречаться» со своими оппонентами из другого региона посредством видеоконференции, без необходимости покинуть аудиторию.

· Обучающие сайты по иностранным языкам, работающие в режиме реального времени, позволяют проводить коллективные онлайн занятия со студентами из разных стран мира, что положительно сказывается на качестве приобретаемых языковых навыков.

3. Отсутствие географических границ для обучения.

· Введение онлайновых обучающих программ, снимает необходимость физического присутствия обучающихся в аудитории. Многие известные в мире университеты открыли свои обучающие онлайн программы с присвоением диплома установленного образца. К этим программам активно присоединяются студенты со всех стран мира.

· Дистанционное обучение и онлайн образование сегодня стали неотъемлемой частью глобальных образовательных процессов.

Отрицательные введения ИКТ в образование.

1. Снижение навыков самостоятельного письменного изложения.

· Из-за чрезмерного распространения различных онлайн чатов и конференций, новое поколение обучающихся демонстрирует существенное снижение навыков самостоятельного письменного изложения материала, что не может не настораживать.

· Современные обучающиеся все более активно взаимодействуют в цифровом пространстве, порой совершенно забывая о необходимости поддерживать свои навыки письма, в частности, качество почерка у них катастрофически падает.

· Они испытывают затруднения в правописании, падает общая словарная грамотность, такое понятие, например, как ровный и красивый почерк становится неактуальным.

2.Участившиеся случаи списывания и неправомерного заимствования.

· Многие технические средства, такие как смартфоны, смарт часы, мини видеокамеры, портативные цифровые средства связи и т.д., дают широкие возможности для разнообразных типов неправомерного заимствования. Особенно актуальным этот аспект становится для проведения экзаменов и зачетов.

· При помощи различных современных технических средств, обучающиеся получают неплохие шансы списать материал на зачете практически без риска быть пойманными.

3.Недостаток концентрации на изучаемом учебном материале.

· Написание СМС и текстовых сообщений в мессенджерах стало одним из любимых способов времяпрепровождения у студентов. Наряду с игровыми мобильными приложениями они отвлекают студентов от учебного труда, мешают им сосредоточиться на проблеме.

· Супер-включенность, круглосуточная онлайн доступность студентов во многих случаях приводит к снижению навыков концентрации на какой-то одной задаче. Это в полной мере относится к учебным задачам, дополнительным занятиям, внеучебной познавательной деятельности и физической активности.

Преимущества применения ИКТ в сфере образования

· Процесс обучения становится более интересным и захватывающим для обучающихся.

· Дают возможность обучающимся более свободно планировать свое время выполняя учебные задания онлайн.

· Позволяют обучающимся получить навыки работы с ИКТ, которые, безусловно, смогут принести им пользу в будущей трудовой деятельности.

· ИКТ дают возможность кардинально снизить расход писчебумажной продукции в процессе обучения, тем самым способствуя воплощению концепции ООН «зеленая планета».

Недостатки применения ИКТ в сфере образования.

· Как отмечают многие исследователи, в ходе активного внедрения ИКТ в сфере образования, обучающиеся все чаще испытывают затруднения в процессах воображения и самостоятельного логического мышления.

· Чрезмерный увеличение доли экранного времени, в ущерб непосредственному взаимодействию с учителем вовремя оффлайн занятий.

· Завышенная цена за использования многих обучающих онлайн программ.

· Значительное увеличение доли экранного времени может повлечь за собой возникновение проблем со здоровьем.

Не все студенты способны легко и быстро освоить современные сверхсложные, в особенности прикладные ИКТ.

Однако в процессе школьного образования все эти факторы проявляются и интегрированы очень избирательно ввиду того, что ИКТ в сфере образования не имеют системного подхода их использования. Это обусловлено, на наш взгляд, следующими причинами:

· недостаточным цифровым оснащением школ;

· быстрый рост технического прогресса приводит к неравномерному его потреблению учащимися (у одних смартфоны и пр., у других кнопочные телефоны);

· отсутствием работающих рекомендаций по использованию цифровых средств для повышения эффективности процесса физического воспитания.

Одним из наиболее ярких преимуществ цифровых мультимедиа является интерактивность. Однако, необходимо учесть, что доступность учебных материалов и информационного обеспечения для школьников варьируется в очень широких пределах.

В ряде исследований отмечается, что применение средств мультимедиа будет эффективным только тогда, когда преподаватель использует их не только для подачи информации, но и обеспечивает интеграцию их в двигательную активность, создает некую двигательно-цифровую модель взаимодействия [1, 11, 15,18, 31, 35].

Повсеместное внедрение современных информационно-компьютерных технологий в сфере образования привнесло в нее массу положительных изменений. Вместе с тем, такое внедрение сопровождается некоторыми негативными моментами, которые также необходимо признать. Преподавателям и студентам следует активно использовать в своей работе положительные черты от внедрения ИКТ и постараться учитывать и минимизировать отрицательные. В той же мере это относится и к сфере администрирования и управления учебными заведениями. В настоящее время весьма насущной проблемой образования становится дальнейшая компьютеризация учебных заведений разного уровня, внедрение новейших программных продуктов и современного оборудования.

1.2. Анализ наиболее доступных средств и методики применения информационных технологий в программах оздоровительной, спортивной и фитнесс тренировки

На сегодняшний день в России преобладает информационно-накопительный вектор цифровизации, что и вызывает отторжение у большей аудитории пользователей и делает громоздким и затруднительным процесс использования накопленной информации [12, 26]. В то время как за рубежом цифровые технологии уже давно заняли нишу в практическом сопровождении процесса занятий физическими упражнениями. Так, в Народной Республике Болгарии еще в 80-е годы прошлого столетия были организованы десятки компьютерных консультативных пунктов, в которых каждый желающий может получить необходимую помощь по организации своего двигательного режима. Данные о работе этих пунктов широко публиковались, создана своего рода индустрия оздоровительной физкультуры [10]. Консультации в таких пунктах дают квалифицированные специалисты, по результатам обработки результатов тестирования программно-аппаратными комплексами. Рекомендации, включают режимы двигательной нагрузки, конкретные упражнения и средства, программы занятий на несколько недель.

Одним из основных вопросов образования сегодня стоит вопрос развития способности объективного анализа собственной деятельности обучающимся. Коммуникативные и информационные технологии в образовании дают возможность обучающемуся показать пройденный материал с разных сторон, создать объемную образовательную модель. Объемная модель образования дает возможность сформировать у обучающегося, особенно у будущего педагога, необходимые «Soft skills» (мягкие навыки), причем данная модель будет эффективна как в очном, так и в дистанционном формате обучения.

Немаловажное значение цифровые информационные технологии сегодня приобретают и в сфере физической культуры и спорта: спортивная тренировка, организация и проведение спортивных соревнований, оздоровительная физическая культура и фитнес, диагностика функциональных систем организма, психодиагностика в спорте, мониторинг физического состояния и здоровья занимающихся физической культурой и спортом и, наконец, создание информационно-методического обеспечения в спортивных организациях и оздоровительных центрах. В организации физкультурно-спортивной деятельности (при спортивных тренировках, организации и проведении спортивных соревнований, физкультурно-оздоровительной работы) сегодня активно используются различные программно-аппаратные комплексы, позволяющие оперативно оценивать и корректировать учебно-тренировочный процесс с применением различных диагностик в лабораторных условиях, а также мобильных средств, дающих возможность оценивать состояние спортсменов непосредственно в «полевых» условиях, управлять тренировочным процессом с помощью различных мобильных приложений, повышать объективность оценки результатов соревнований.

В ряде институтов Российской федерации создаются научные лаборатории, позволяющие проводить имитационное моделирование срочных и долговременных адаптационных процессов, протекающих в организме спортсменов. Разработчики предполагают, что использование программ позволит повысить эффективность учебного процесса при проведении занятий по биохимии, физиологии и биомеханике.

Оптимизация учебного процесса по физическому воспитанию в вузах не физкультурного профиля осуществляется посредством программ, позволяющих обучать предмету «физическое воспитание», планировать и контролировать физическую подготовленность, общую двигательную активность, а также психофизическое состояние студентов.

Естественно, что наибольшее количество исследований посвящено созданию прикладных программных продуктов (ППП) и автоматизированных систем (АС), позволяющих оптимизировать управление тренировочным процессом в спорте и программ для мониторинга различных аспектов физического здоровья населения. Также следует отметить активно развивающееся направление по разработке и внедрению в тренировочный процесс программно-аппаратных комплексов, позволяющих автоматизировать ввод информации, ее обработку и вычисление необходимых биомеханических параметров. Это дает возможность повысить эффективность обучения двигательным действиям и избежать ошибок.

На начальной стадии внедрение ИТ в планирование тренировочного процесса шло по пути создания систем управления базами данных, позволяющих хранить и осуществлять поиск адекватных средств тренировки. В настоящее время оптимизация планирования подготовленности спортсмена идет по пути создания экспертных систем и программ, близких к ним по содержанию. Экспертные системы — это сложные программные комплексы, интегрирующие знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующие этот опыт для консультации менее квалифицированных пользователей. По мнению разработчиков экспертных систем, этот тип прикладных программных продуктов наиболее соответствует решению задач такого типа. К настоящему времени разработаны экспертные системы для планирования подготовки бегунов на средние дистанции и тяжелоатлетов, а также спортсменов в прыжковых видах легкой атлетики. Разработана программа, позволяющая осуществлять планирование нагрузки в стрельбе [39].

А. В. Кубеевым и А. Г. Баталовым на базе микрокомпьютера созданы простые программы, позволяющие повысить эффективность работы тренера при проведении занятий по лыжному спорту. Несмотря на их относительную простоту, карманный микрокомпьютер производит вычисления быстро и эффективно. Предложенный пакет программ позволяет рассчитать результаты в лыжных гонках с учетом возрастного коэффициента, вычислить некоторые параметры нагрузки, границы метаболических режимов по частоте пульса и многое другое.

В статье Г. П. Лосева описывается малогабаритный вычислительный комплекс, позволяющий в полевых условиях тестировать и выбирать оптимальный вариант смазки лыж перед соревнованиями. Современные технологии также помогают спортивным фанатам видеть четкую картинку и все самые четкие детали. Например, в американском футболе использование HD-технологий началось с 2007 года, чтобы не было спорных ситуаций в различных матчах. Эти HD-технологии в 5 раз четче обычных стандартных изображений. Профессиональные спортсмены также используют цифровые методы. Например, бейсболист может поместить датчик на свое тело, чтобы он замерил траекторию и силу удара. После этого возможно подробно рассмотреть результат на экране [53].

Несколько лет назад спортивные ошибки мог подтвердить только судья или тренер, однако, сейчас каждое движение может быть разложено на части любой человек может проанализировать реальное действие с помощью современных цифровых технологий. К сожалению, в нашей стране использование данных информационных технологий, является редкостью. По моему мнению, это можно объяснить недостаточным финансированием физической культуры и спорта в Российской Федерации.

Публикаций, освещающих вопросы использования ИТ при проведении соревнований, немного. П. А. Виноградов и В. А. Савин указывают, что при проведении соревнований уровня олимпийских игр применение ИТ обеспечивает оперативный сбор, передачу, хранение и обработку большого количества информации. На олимпийских играх в Атланте впервые была использована передача данных о результатах соревнований через сеть Интернет. Сейчас же мы можем смотреть не только результаты, но и сами соревнования в режиме онлайн.

Помимо работы с большими информационными массивами персональные компьютеры используются для статистической обработки результатов соревнований. Это особенно важно для тех видов спорта, в которых результат спортсмена оценивается судьями-экспертами. А. А. Макаров с со авторами [17] описывают систему начисления очков в соревнованиях по прыжкам с трамплина, лыжному двоеборью, фигурному катанию на коньках, гимнастике, синхронному плаванию, выездке. Разработаны программы, позволяющие оценивать результативность деятельности игрока (команды) в спортивных играх.

Big Data внедрение систем аналитики типа сейберметрика, позволяют прогнозировать и анализировать результаты различных спортивных матчей [53].

AR (дополненная реальность) и VR (виртуальная реальность) — эти две футуристические технологии уже существуют и, как любое хорошее изобретение, положительно влияют на жизнь людей. Дополненная реальность и виртуальная реальность (AR/VR) не являются чем-то новым, но последние достижения в области вычислительной мощности, хранения данных, обработки графики и дисплеев высокого разрешения помогли преодолеть некоторые ограничения, которые стояли на пути широкого использования этих иммерсивных технологий [6].

В широком контексте VR — это полное погружение, которое обманывает ваши чувства, заставляя думать, что вы находитесь в другой среде. Используя головной дисплей или гарнитуру, вы ощутите созданный компьютером мир образов и звуков, в котором вы можете манипулировать объектами и передвигаться с помощью тактильных контроллеров, привязанных к консоли или ПК. [11].

Виртуальная реальность открывает широкие возможности по моделированию различных спортивных сценариев, направленных на тренировку тех или иных навыков спортсмена. Кроме того, тренировки в условиях виртуальной среды позволяют одновременно проводить мониторинг различных физиологических показателей спортсмена [2].

AR — это технология, которая визуально сочетает в себе физическое и цифровое. В частности, AR накладывает компьютерную графику на реальную среду. AR — это технология, которую часто объединяют с виртуальной реальностью (VR) и смешанной реальностью в категорию технологий, известных как иммерсивные технологии.

Один из многочисленных способов, которыми приложения AR революционизируют технологию, — это то, как мы видим данные. Существует много данных, которые нужно выяснить во время состязания, но на глаз, зачастую, всё определить — невозможно. Машина способна справится со всеми входящими данными, поэтому никого не должно шокировать, что спортивные продюсеры сотрудничают с технологическими организациями, чтобы дать своим поклонникам технологию дополненной реальности для выяснения всей статистики и цифр, связанных с тем, чтобы следовать за вашими предпочтительными командами.

Хотя виртуальную и дополненную реальность довольно часто сравнивают, но на самом деле они сильно отличаются. Проще говоря, VR помещает пользователя в искусственно созданную среду, то есть переносит пользователя в полностью созданный цифровой мир в цифровом виде, в то время как AR берет созданный в цифровом виде контент и накладывает его на реальную среду, посредством различных устройств. Когда же дело доходит до спорта, и VR, и AR могут оказать существенное влияние на всю индустрию. Однако на конференции MIT Sloan Analytics 2017 года несколько спортивных руководителей заявили, что они уверены, что AR — более эффективный инструмент для спортивного маркетинга, чем VR [32].

Благодаря поиску наиболее эффективных способов улучшить тренировочный процесс, спортивный маркетинг и различные активности для болельщиков, всё чаще люди приходят к применению средств VR и AR. Что странно, но далеко не все верят в будущее дополненной и виртуальной реальности в спортивной индустрии. Они склоняются к тому, что VR и AR больше направлены на игровую и развлекательную индустрии.

Говоря о возможностях дополненной и виртуальной реальностях для тренировочного процесса, то уже многие тренера достигли значительных результатов. Одной немецкой группе разработчиков удалось добиться хороших результатов, они уже выпустили тренировочный когнитивно-тактический футбольный симулятор SoccerBot360. Разработчики использовали ставшую классической схему тренировочного комплекса в виде манежа. Манеж круглый, на его стены проецируются изображения мишеней или также тренировочные локации в виде виртуального матча с моделями игроков и леса, где необходимо попасть мячом в определённые места на экране, что будет считываться компьютером и анализироваться тренером [48].

Существует широкий спектр возможных применений AR и VR в спорте. Например, во время тренировок командных видов спорта все игроки могут носить ненавязчивые AR-гарнитуры и устройства слежения за ними. Тренер же, находящийся внутри виртуальной реальности, будет анализировать движения команды и давать отдельным игрокам советы или команды. Они могут быть легко наложены на реальный мир игроков через их гарнитуры.

Дополненная реальность в спорте действительно может быть революционной и разрушительной идеей. Это может изменить то, как мы тренируем спортсменов, смотрим игру и смотрим рекламу вместе со спортом. Это может быть отличная беспроигрышная ситуация для всех заинтересованных сторон.

Использование дополненной и виртуальной реальности в спорте приводит к значительным изменениям в том, как люди потребляют и наслаждаются спортивными событиями. Он также, использование этих технологий, дает ценную информацию профессиональным игрокам и тренерам. Это помогает значительно улучшить их показатели. Бизнес может извлечь выгоду из огромного рыночного потенциала индустрии спорта и развлечений во всем мире. Дополненная реальность в настоящее время находит широкое применение в различных видах спорта. Он обеспечивает потрясающий опыт для фанатов и новые финансовые возможности для компаний, занимающихся решениями дополненной реальности.

Виртуальная (дополненная) реальность в спортивной подготовке.

Для таких видов спорта, как бейсбол, баскетбол и теннис, спортсмены могут практиковать в симуляциях и могут регулировать свою технику в соответствии с системной обратной связью. Такие компании, как StriVR и Eon Sports, создали решения, к использованию дополненной виртуальной реальности в практике различных видов спорта [50].

Более 400 тренажерных залов по всему миру сегодня предлагают:

1. Икарос–тренажер виртуальной реальности, который обеспечивает основной тренировки, в различной среде. Пользователи в этом тренажере могут летать и глубоко нырять, и передвигаться в различных условиях среды (горы, пустыня);

2. Holodia используют традиционные тренажеры, такие как гребные тренажеры, вело, беговые дорожки, нов сочетании с дополненной реальностью они дают возможность пользователю совершать путешествия через фантастические миры.

Black Box VR демонстрируют «создание первого в мире опыта тренажерного зала виртуальной реальности», который разыгрывает упражнения, делая его более похожим на футуристический спорт, а не на видеоигру [41]. Он настроен на использование модулей машинного обучения для персонализации ваших программ, а также системы кабельных шкивов, чтобы обеспечить реальную мышечную и силовую устойчивость для всего тела.

Особенно большую популярность набирают программы без использования дополнительного оборудования в виде дорогих тренажеров [52]. К таким программам можно отнести Les Mills Body Pump (хореографические упражнения под музыку, групповые занятия фитнесом) и Body Combat (Боевые искусства, кардио-упражнения в домашних условиях) Рисунок 1.

Эти программы отличаются тщательно отредактированной музыкой; существенной частью всех тренировок Les Mills; разумно разработанной структурой классов, которая четко дифференцирована по группам мышц, характеру работы, каждая тренировка обновляется каждые три месяца, с новыми движениями и новым музыкальным плейлистом.

В США уже больше 10 лет существует институт виртуальной реальности здоровья и физических упражнений, который был создан, чтобы лучше понять влияние VR (виртуальной реальности) на организм человека [63].

Они самостоятельно оценивают VR-игры в контролируемой среде, с целью публикации результатов через систему рейтинга фитнеса, обнаружив, что многие приложения VR более эффективны при сжигании калорий, чем беговая дорожка. Например, институт опубликовал информацию, что 152 миллиона калорий были сожжены (эквивалент бега вокруг Земли 46 раз) от воспроизведения программы rhythm VR Audioshield с момента ее выпуска в 2016 году.

Для тех, кто незнаком, BoxVR — это, по сути, чистая фитнес-кардио-боксерская игра, где единственный игровой процесс основан на пробивании розовых и синих целей, блокировании и избегании барьеров либо приседая, либо уклоняясь влево или вправо. В этой программе нет никаких трюков геймплея. Это, однако, одна из немногих игр VR, которая получает право на фитнес-бокс. Он может похвастаться кураторскими плейлистами тренировок, разработанными настоящими фитнес-инструкторами, и набором саундтреков для тренировок и после них. BoxVR — это интенсивная фитнес-игра требует игровой площадки размером 6,5 х 6,5 футов рекомендуется для большинства игр для ПК VR и Oculus Quest, при этом вы должны стоять в пространстве, которое достаточно далеко от вашего телевизионного экрана (при игре на PSVR), чтобы вы случайно не разбили его рукой Рисунок 2.

Предлагаемые технологии дополненной реальности и виртуальной реальности не в коем случае не могут заменить традиционных форм, средств и методов физической культуры. Они служат для дополнения существующих форм, средств и методов, являются одним из инновационных средств обучения, способствующих качественному усвоению материала, формированию умений и навыков, а, в итоге — формированию компетенций.

Спектр использования технологий дополненной реальности и виртуальной реальности очень широк Таблица 1.

Наряду с преимуществами виртуальной реальности есть и ее минусы, к которым можно отнести неизученные эффекты воздействия на организм занимающихся. В настоящее время проводятся пилотные исследования в этой теме. Из-за молодости технологии медицинских исследований её влияния на людей было проведено немного, а единого вердикта учёных относительно безопасности использования VR-очков до сих пор не существует. В результате проведенного эксперимента ученые пришли к выводу, что субъективная оценка усталости зрения существенно не отличалась, как при использовании шлема виртуальной реальности (VR-HMD), так при использовании 2-D дисплея. То есть вред такой же, как от компьютеров.

Над разработкой единых санитарно-эпидемиологических правил использования VR-очков работают и российские учёные. Например, активно работает с виртуальной реальностью Дальневосточный федеральный университет, а потому ученые из этого учебного заведения сейчас изучают влияние VR-оборудования на детей и подростков. Результатом исследования станут СанПиНы по использованию и безопасному времени нахождения в иммерсивной среде.

Один из развивающихся в настоящее время инновационных подходов к процессу тренировки связан с созданием и применением искусственной среды (ИС). Такие системы ИС можно определить, как «техногенные среды, имитирующие реальные условия с учётом специально сформулированных требований и в контролируемых режимах» [66].

Возможно, первоначальный импульс для разработки таких биотехнологических систем был связан с развитием специализированных тестирующих комплексов, которые в лабораторных условиях имитируют различные варианты спортивной деятельности в реальных условиях. Успешно моделируются и изучаются такие спортивные дисциплины, как бег, велоспорт, академическая гребля, гребля на байдарках и каноэ, лыжные гонки, конькобежный и парусный спорт [39]. Следующим шагом в создании такой системы было использование ИС для подготовки спортсменов в точно заданных условиях с использованием онлайн-мониторинга, обратной связи и корректировки. Такой инновационный подход создал огромные возможности при применении в полностью контролируемых средах. Эти передовые технологии были реализованы в нескольких олимпийских видах спорта, таких как парусный спорт, бобслей, академическая гребля, теннис и гимнастика. Рассмотрим ряд успешных применений такого подхода в различных видах спорта Таблица 2.

Упомянутые выше и другие системы ИС были разработаны с целью повышения эффективности подготовки спортсменов за счёт более детерминированных и полностью контролируемых тренировочных условий.

Более того, эти инновационные системы открыли новые перспективы в объективной диагностике и более точной оценке специфических по виду спорта способностей спортсменов.

Суммируя упомянутые особенности систем ИС, можно выделить ряд их преимуществ:

· действия спортсмена при имитации в значительной степени соответствуют реальности; это одно из главных преимуществ искусственно созданных систем спортивной подготовки;

· используя устройства обратной связи в режиме реального времени, системы ИС позволяют осуществлять онлайн-коррекцию двигательных действий, приближая их к «идеальной» схеме;

· дополнительные преимущества систем ИС связаны с индивидуализацией тренировочного процесса; это позволяет тренеру развить сильные и подтянуть слабые стороны каждого спортсмена.

К сожалению, недостатки систем ИС, в том числе высокая стоимость и необходимость привлечения высококвалифицированных специалистов для сопровождения, существенно ограничивают их реализацию на практике.

Еще одно направление использования ИТ связано с разработкой программ для оздоровительной физической культуры. Программы этого направления можно разделить на диагностические, диагностико-рекомендательные и управляющие. В первом случае программа позволяет специалисту быстрее поставить диагноз, во втором — наряду с диагнозом пользователю предлагается определенный набор рекомендаций, соответствующий выявленному уровню здоровья и двигательной активности.

В третьем случае компьютер осуществляет взаимодействие с пользователем по принципу обратной связи: выдает задания, контролирует их выполнение, а по результатам новых тестов вырабатывает соответствующие рекомендации.