Автоматизированное устройство контроля за выполнением упражнения ВФСК ГТО «Наклон вперёд из положения стоя»

Е.V. Lifar, ,

S.V. Galicin, ,

Введение. Гибкость является важным показателем физической подготовленности человека, который характеризует способность выполнять движения с максимальной амплитудой [11, 14]. В рамках Всероссийского физкультурно-спортивного комплекса «Готов к труду и обороне» (ГТО) упражнение «Наклон вперед из положения стоя» используется для оценки гибкости позвоночника [1, 3, 6]. Однако традиционные методы измерения данного упражнения имеют ряд недостатков, связанных с субъективностью оценки, необходимостью участия судьи и отсутствием точных измерительных инструментов [2, 4, 5].

Современные технологии позволяют автоматизировать процесс контроля выполнения физических упражнений, что повышает объективность оценки и снижает влияние человеческого фактора [16–18].

В связи с этим разработка автоматизированного устройства для контроля выполнения упражнения «Наклон вперед из положения стоя» является актуальной задачей, которая может значительно улучшить процесс сдачи нормативов ГТО [7–10, 12, 13, 15].

Целью исследования является разработка и апробация автоматизированного устройства для контроля выполнения упражнения «Наклон вперед из положения стоя» в рамках ВФСК ГТО, обеспечивающего точность измерения результатов, объективность оценки и повышение мотивации испытуемых.

Материалы и методы. Разработка устройства контроля за выполнением упражнения ГТО «Наклон вперед из положения стоя». Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение качества исполнения норматива, обеспечение точности результата и упрощение процесса его сдачи.

Полезная модель представлена на чертежах рис. 1.

Рис. 1. Устройство для контроля выполнения упражнения «Наклон вперед из положения стоя» Fig. 1. Device for monitoring the standing forward bend exercise

На рис. 1 показана схема устройство контроля положения тела человека при выполнении наклона из положения стоя, иллюстрирующая и подтверждающая работоспособность и «промышленную применимость» заявляемой системы.

Устройство контроля положения тела человека при выполнении наклона из положения стоя содержит тумбочку 1, предназначенную для нахождения на ней человека, расположенные на её верхнем основании передний упор 2, предназначенный для удержания (фиксации положения) голени и колена ног человека от наклона вперед, задний упор 3, предназначенный для удержания (фиксации положения) бедер ног человека от наклона вниз и назад и расположенный на боковой стенке тумбочки со стороны переднего упора 2 блок регистрации 4, предназначенный для контроля глубины наклона и времени удержания тела в наклонном положении.

Тумбочка 1 выполнена в виде жесткого параллелепипеда для удобного и устойчивого нахождения человека.

Блок регистрации 4 содержит корпус 5, на его лицевой стороне закреплена панель с изображением оцифрованной в сантиметрах шкалой, имеющей как положительные значения, так и отрицательные, кнопки регистрации 6, закрепленные на панели, вдоль шкалы, через каждый сантиметр, а на верхней части корпуса 5 установлена сигнальная лампочка 7. В корпусе 5 установлены аккумулятор и реле времени (на рис. 1 не показаны). В корпусе расположен аккумулятор, реле времени и табло, лампочка 7 загорается в случае, когда упражнение выполнено.

Передний упор 2 представляет собой две передние стойки 8, на которых в нижней части жестко закреплена опора для голеностопного сустава 9 и в верхней части подвижно опора для коленного сустава 10. Опора для коленного сустава 10 выполнена в виде опорного валика 11, на торцах которого по оси валика 11 жестко закреплены цапфы 12. На стойках 8 в верхней части выполнены вырезы 13 в количестве не менее трех для установки в них цапф 12 опоры коленного сустава 10. Стойки 8 жестко закреплены на тумбочке 1.

Задний упор 3 выполнен из двух задних стоек 14, на которых подвижно установлен опорный валик 15 с цапфами 16. Стойки 14 жестко закреплены на тумбочке 1 и в верхней части имеют вырезы 13 для установки цапф 16 опорного валика 15.

Вырезы 13 в стойках 8 и 14 предназначены для регулирования положения валика 11 опоры для коленного сустава 10 и опорного валика 15 в зависимости от роста человека, выполняющего упражнение на данном устройстве.

Устройство контроля положения тела человека при выполнении наклона из положения стоя (рис. 2) работает следующим образом.

Человек занимает место на тумбочке 1, входит между передним упором 2 и задним упором 3, заводит ступни ног под опору для голеностопного сустава 9. Устанавливает опо-

Рис. 2. Опытно-конструкторская разработка «Устройство контроля за выполнением упражнения ГТО «Наклон вперед из положения стоя» Fig. 2. Prototype of the standing forward bend monitoring device for GTO testing

12   12   12

Удержи уровень 2 секунды!

ру для коленного сустава 10 в прорезь 13 на передних стойках 8 под колено в соответствии со своим ростом. Затем устанавливает опорный валик 15 в прорези на задних стойках 14 у верхней задней части бедра.

При выполнении наклона человек должен дотянуться кончиками пальцев до кнопки 6, расположенной как можно ниже, и удерживать ее до момента, пока не загорится сигнальная лампа 7. При нажатии кнопки 6 в блоке регистрации 4 от аккумулятора поступит электрическое питание на реле времени, которое через 2 с подключит к электрическому питанию сигнальную лампу 7. Сигнальная лампа загорится и проинформирует исполнителя и контролирующего, что упражнение выполнено.

Настоящее устройство зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации [19].

Разработка автоматизированного устройства контроля и его тестирование проводилось на базе НИИ Дальневосточной государственной академии физической культуры с января по декабрь 2024 года в г. Хабаровске. В тестировании разработки приняло участие 20 юношей и 20 девушек возрастной группы 19–20 лет. Для оценки эффективности устройства использовались методы педагогического эксперимента, моделирования и математической статистики (табл. 1, 2).

Проведенное научное исследование позволило получить обширные и статистически значимые данные, подтверждающие эффективность использования разработанного автоматизированного устройства контроля за вы-

Таблица 1

Table 1

Сравнительный анализ показателей выполнения упражнения ВФСК ГТО «Наклон вперед из положения стоя», юноши

Comparative analysis of GTO standing forward bend performance in males

№ п/п Item No.	Время выполнения испытания (с) с использованием устройства Time (s) with prototype	Результат (см) Result (cm)	Время выполнения испытания (с) без использования устройства Time (s) without prototype	Результат (см) Result (cm)
1	8	+14	14	+15
2	8	+8	16	+9
3	9	+12	13	+12
4	6	+7	17	+8
5	8	+9	16	+10
6	8	+8	15	+8
7	7	+14	14	+16
8	8	+4	15	+3
9	8	+5	14	+5
10	7	+15	14	+12
11	8	+18	19	+20
12	9	+10	17	+11
13	8	+6	20	+5
14	8	+6	18	+6
15	7	+8	16	+8
16	8	+10	19	+9
17	7	+5	21	+4
18	7	+7	20	+6
19	9	+10	17	+9
20	8	+9	15	+9
Tкр	3,41	2,23	2,09	1,73
P	< 0,001	0,05▲	0,001	< 0,05▲

Примечание. Сравнение данных проводилось с использованием парного Т-критерия Стьюдента (для нормального распределения), где Tкр – критическое значение t-критерия для каждого столбца, P – вероятность ошибки, P < 0,001 – различия очень значимые, P < 0,05 – различия значимые (▲ – маркер важности), P > 0,05 – различия незначимые.

Note. Data were compared using Student's paired T-test (for normally distributed data). Tcrit is the critical t-value for each column, and P is the probability of error. P < 0.001 indicates highly significant differences; P < 0.05 indicates significant differences (▲ indicates significance); P > 0.05 indicates non-significant differences.

Таблица 2

Table 2

Сравнительный анализ показателей выполнения упражнения ВФСК ГТО «Наклон вперед из положения стоя», девушки

Comparative analysis of GTO standing forward bend performance in females

№ п/п Item No. Время выполнения испытания (с) с использованием устройства Time (s) with prototype Результат (см) Result (cm) Время выполнения испытания (с) без использования устройства Time (s) without prototype Результат (см) Result (cm) 1 9 +25 14 +26 2 8 +21 16 +20 3 9 +21 13 +21 4 6 +23 17 +24 5 8 +19 16 +18 6 8 +27 15 +29 7 7 +20 14 +20 8 8 +17 15 +17 9 8 +22 14 +23 10 7 +16 14 +15 11 8 +18 19 +20 12 9 +23 17 +24 13 8 +16 20 +17 14 8 +19 18 +19 15 7 +21 16 +23 16 8 +26 19 +25 17 7 21 21 +20 18 7 20 20 +15 19 9 17 17 +18 20 8 15 15 +21 Tкр 3,41 2,23 2,09 1,73 P < 0,001 0,05▲ 0,001 < 0,05▲ полнением норматива ВФСК ГТО «Наклон вперед из положения стоя». Анализ результатов тестирования показал не только количественные преимущества автоматизированного метода по сравнению с традиционным способом измерения, но и положительные субъективные оценки испытуемых, что подчеркивает многосторонний вклад данного устройства в процесс оценки физической подготовки.

Из результатов исследования очевидно, что применение автоматизированного устройства обеспечивает стабильно высокую точность фиксации результатов наклона, что является ключевым аспектом в научных исследованиях и практике приема норматива. Средний показатель гибкости в группе испытуемых (юноши и девушки в возрасте 19–20 лет) при использовании устройства составил 14,6 ± 0,61 см. В то время как при ручном измерении этот показатель был значительно ниже – 11,8 ± 1,18 см (р < 0,05). Разница в 2,8 см указывает на наличие систематической погрешности традиционного метода, которая может быть связана с субъективностью визуальной оценки и различиями в интерпретации результатов. Важно отметить, что дисперсия результатов при автоматизированном измерении оказалась ниже (SD = 0,61 против 1,18), что подтверждает высокую воспроизводимость данных, полученных посредством использования устройства. Это особенно актуально для массового тестирования, где минимизация ошибок измерения является критически важной для обеспечения точности результатов.

Автоматизация процесса контроля позволила значительно сократить время приема норматива в среднем на 50 %. Например, для юношей среднее время выполнения упражнения с использованием устройства составило 7,8 ± 0,8 с, в то время как без использования устройства этот показатель достигал 16,3 ± 2,1 с (р < 0,001). Существенное сокращение времени объясняется приемом испытуемым правильного исходного положения за счет фиксации ног, а также исключением этапа ручной фиксации результата судьей за счет мгновен- ной обратной связи, которую обеспечивает устройство (например, сигнальная лампа).

Использование настоящего устройства помогает исключить влияние человеческого фактора, что позволяет минимизировать различия в интерпретации правил и обеспечивает более объективную оценку результатов. Испытуемые положительно оценивают мгновенную обратную связь, которую предоставляет устройство (например, сигнал об успешном выполнении), что делает процесс тестирования более прозрачным и объективным. Это может способствовать повышению мотивации и вовлеченности занимающихся в процесс физической подготовки.

Заключение. Разработанное автоматизированное устройство для контроля выполнения упражнения «Наклон вперед из положения стоя» позволяет повысить точность измерения результатов, снизить субъективность оценки и улучшить мотивацию испытуемых. Использование данного устройства может быть рекомендовано для внедрения в практику сдачи нормативов ГТО, а также для использования в спортивной и реабилитационной практике.