Исследовательская работа по предмету "Физическое воспитание"
проект по физкультуре (11 класс) на тему

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«МАТЕМАТИКА И СПОРТ»

Секция: математика, информатика, физика.

Андреева Ю.Ю.,  преподаватель кафедры физической культуры и спорта

Введение

Математика дает нам новые изобретения (гаджеты), спорт – нет. Получается, что спорт не интеллектуален?! Есть ли точки соприкосновения между математикой и спортом?

На этот вопрос я попытаюсь  найти ответ в представленной работе.

Цель:  выяснить как взаимосвязаны математика и спорт. Найти  точки соприкосновения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Систематизировать и обобщить знания о взаимосвязи математики и спорта.
• Привести примеры применения математики в различных видах спорта (на основе собственных примеров).
• Показать  значимость и актуальность этой взаимосвязи на данном этапе развития нашего общества.

Для решения проблемы гипотезой исследования стало следующее предположение: если правильно применять знания  математики, то можно достичь высоких результатов в спорте.

В работе использовались следующие методы исследования:

• изучение литературы;
• использование интернет-ресурса при изучении вопроса;
• анализ и синтез;
• тестирование;
• обобщение собранного материала;
• защита исследовательской работы.

Исследовательская работа «Математика и спорт»  проводилась в течение двух месяцев. Связь между математикой и спортом установлена. На основе проведения опроса общественного мнения найдены «Точки соприкосновения математики и спорта». Материалы данной работы могут использоваться во внеурочной деятельности по предмету математика и физическая культура.

Изучение литературы

Математика и спорт, казалось бы, далеки друг от друга. Но это только на первый взгляд.  Среди студентов и школьников, способных и умных, встречается несколько пренебрежительное отношение к физкультуре, спортивным играм, к регулярным физическим нагрузкам. В то же время многие представители различных наук и, в частности, математики и физики старшего поколения с большим вниманием относятся к своим спортивным занятиям. Знают они, что занятия спортом способствуют гармоническому развитию личности, что спорт закаляет человека физически и духовно.

Ни для кого не секрет, что занятие спортом благотворно влияют на умственную деятельность и психику человека, укрепляют его волю. Этот факт бесспорен для многих ученых занимающихся плаванием, теннисом, бегом, лыжами, альпинизмом.

Можно утверждать, что удивительное творческое долголетие многих наших выдающихся математиков и физиков обеспечивается их дружбой со спортом.

    Следует назвать многих крупных ученых - Б. Понтекорво, Дж. Литлвуда, Р. Пэли - сочетавших науку со спортом. Нильс Бор и Харольд Бор играли в классной футбольной команде, Нильс Бор был отличным лыжником, Альберт Эйнштейн увлекался вождением яхт. О математиках и физиках - об альпинистах можно было  бы написать целую книгу.  

Если сравнить подростков, получивших физическое воспитание, с  другими, которые не увлекались спортом, то можно  заметить,  что  первые  легче   преодолевают   трудности   в   жизни, учебе, успешнее борются с болезнями.

Хорошо известно, что спорт является неисчерпаемым источником весьма интересных и трудных проблем, к которым имеют прямое отношение многие науки: медицина, биомеханика, гидродинамика и аэродинамика, социология, статистика и другие. Эти проблемы изучают, решают, о них рассказывают специалисты из соответствующих областей знаний.

Исследовательскую работу  «Математика и спорт» я начала с изучения литературы по различным видам спорта,  такие как волейбол, баскетбол. Волейбол: В 1895 г. Вильям Дж. Морган, преподаватель физической культуры колледжа в г. Холиок, предложил занимающимся среднего и старшего возраста новую игру: перебрасывать  наполненную воздухом камеру от баскетбольного мяча через теннисную сетку, которую он подвесил на высоту 197 см. В 1896 г. ее продемонстрировали в г. Спрингфилде на конференции Союза христианской молодежи, профессор Альфред Т. Хальстед  дал ей название «волейбол», что в переводе с английского означает «летающий мяч». В настоящее время волейбол стал одним из самых распространенных видов спорта.

Баскетбол: Баскетбол, пожалуй, единственный из популярных видов спорта, дата и место возникновения которого доподлинно известны. Уже, будучи преподавателем физкультуры, профессором колледжа в Спрингфилде, Джеймс Найсмит столкнулся с проблемой создания игры для зимы штата Массачусетс, периода между соревнованиями по бейсболу и футболу.

Найсмит полагал, что в связи с погодой этого времени года, лучшим решением будет изобрести игру для закрытых помещений. Найсмит хотел создать подвижную игру для студентов Школы Христианских Рабочих, которая предполагала бы не только использование исключительно силы. Он нуждался в игре для закрытого помещения и относительно малого пространства. И вот, в декабре 1891 года, Джеймс Найсмит представил своему гимнастическому классу в Спрингфилде (YMCA) свое безымянное изобретение. Меньше чем за час, Джеймс Найсмит, сидя за столом в своем офисе в YMCA, сформулировал тринадцать правил баскетбола.

Интервью с преподавателем физической культуры

Для того чтобы выяснить как математика проявляется в выше перечисленных видах спорта я  встретилась с преподавателем физкультуры, который во время интервью отвечал на вопрос «Как применяются знания по математике в волейболе и баскетболе?»:

- преподаватель физкультуры Павел Евгеньевич Чуринов в своем интервью отметил: «Волейбол как вид спорта относится к игровым видам спорта и прежде всего он построен на точности, на точности принятия решения. Игра – волейбол обязательно  связана с  психологией,  то есть должны быть крепкие нервы, что куется на протяжении всех лет обучения детей игре в волейбол и из которого создается опыт игры.

Но мы остановимся на точности: у нас, прежде всего, ограничена площадь, и сложность состоит в том, что у игрока нет возможности долго размышлять, поэтому на протяжении многих лет мы отрабатываем именно точность, технику».  Из интервью с Павлом Евгеньевичем мы сделали вывод, что математика – это точная – наука, а волейбол – это точность.

Про баскетбол Павел Евгеньевич рассказал следующее: «Знания математики применяются в командной игре - баскетбол при изучении различных видов бросков: средних, дальних, штрафных. Ребята учатся быстро считать очки, складывать, запоминать. Также математика помогает нам в тактических действиях: например за некоторые доли секунды ребенок должен сориентироваться, принять решение, правильно сделать передачу или совершить бросок».

После встречи мы пришли к выводу: математика - логическое мышление, баскетбол – знание тактических схем, в которых, несомненно, нужна логика мышления. 

Опрос общественного мнения

Для того чтобы ответить на вопрос «Если точки соприкосновения математики и спорта?» я провела анкетирование среди студентов 1-3 курса техникума. Мнения у всех были различными, некоторые респонденты к нашему сожалению затруднились ответить на наш вопрос, так как не видели взаимосвязи между математикой и спортом. (Приложение № 1)

В результате нашего исследования  мы пришли к выводу, что основные точки соприкосновения: скорость, время и расстояние. По каждому из направлений мы попытались указать эти точки.

Применение математических знаний и навыков при занятии спортом

В целях подтверждения гипотезы на основе личных примеров показала, как применяем знание математики в спорте.

Математика на уроках физической культуры:

Многие спортсмены, как и я, думают, что спорт связан с математикой. Чтобы это доказать я представлю несколько доказательств.

Первое доказательство – это измерение пульса. На графике 1 представлен мой пульс на одном из уроков физической культуры. Есть два способа измерения пульса: клинастотический  (измерение стоя) и артостатический (измерение лежа). (Приложение №2) Основной целью оздоровительной тренировки является увеличение работоспособности сердца и кровообращения. Поскольку сердце – самое уязвимое звено в тренирующемся организме, то наблюдение за его состоянием особенно важно. Во-первых, знание резервных возможностей своего сердца позволяет сделать безопасными и эффективными используемые нагрузки. Во-вторых, контроль за развивающимися в процессе занятий изменениями в сердечно-сосудистой системе позволяет выяснить, насколько успешно эта задача решается.

Перед началом систематическими занятиями физическими упражнениями надо проверить исходный уровень тренированности. Уровень подготовленности организма определяется работоспособность сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Для их оценки существует достаточно много точных методов и функциональных проб. Наиболее доступным показателем деятельности сердечно-сосудистой системы является пульс.  

Состояние нервной регуляции сердечно-сосудистой системы позволяют оценить пробы с переменой положения тела (ортостатическая и клиностатическая пробы).

Ортостатическая проба. В положении лежа подсчитывается пульс за 10 с и умножается на 6. Затем нужно спокойно встать и подсчитать пульс в положении стоя. В норме превышение его не составляет 10-14 уд./мин. Учащение до 20 ударов расценивается как удовлетворительная реакция, свыше 20 – неудовлетворительная. Большая разница в частоте сердечных сокращений при переходе их положения в положении стоя говорит об утомлении или недостаточном восстановлении после физической нагрузки.

Клиностатическая проба. Выполняется в обратном порядке: при переходе из положения стоя в положение лежа. В норме пульс уменьшается на 4-10 уд./мин. Большое замедление – признак тренированности.

Второе доказательство-это измерение дыхания. При физической нагрузке потребление О2 и продукция СО2 возрастают в среднем в 15-20 раз. Одновременно усиливается вентиляция и ткани организма получают необходимое количество О2, а из организма выводится CO2.

 Каждый человек имеет индивидуальные показатели внешнего дыхания. В норме частота дыхания варьирует от 16 до 25 в минуту, а дыхательный объем - от 2,5 до 0,5 л. При мышечной нагрузке разной мощности легочная вентиляция, как правило, пропорциональна интенсивности выполняемой работы и потреблению О2 тканями организма. У нетренированного человека при максимальной мышечной работе минутный объем дыхания не превышает 80 л*мин, а у тренированного может быть 120-150 л*мин и выше. Кратковременное произвольное увеличение вентиляции может составлять 150-200 л*мин.

  На графике 2 я проиллюстрировал, как изменяется частота дыхания. (Приложение №3) В системе дыхания под влиянием длительных физических нагрузок повышается эффективность и экономичность дыхательной функции, увеличивается жизненная емкость легких, что обеспечивает быстрый рост максимальных показателей. Снижается чувствительность дыхательного центра к недостатку кислорода (гипоксии) и избытку углекислого газа (гиперкапнии). Это позволяет существенно увеличить переносимость кислородного долга и продлить задержку дыхания.

При адаптации организма студентов к физическим нагрузкам показатели дыхательной системы становятся подвижными. Точнее следуют за текущими изменениями мощности нагрузки.

При занятиях физической культуры очень важно контролировать состояние здоровья. Как это правильно отследить нам непосредственно помогают знания математики.

Алгоритмы в математике и спорте:

Алгоритм – это точное предписание исполнителю совершить определенную последовательность действий  достижения поставленной цели за конечное число шагов.

Алгоритмы применяются в математике и информатике.

Создание алгоритма, пусть даже самого простого, -  процесс творческий.  В математике, как и в спорте,  важно знать правила для составления алгоритмов. В математике и спорте их не мало.

Спортсмены, которые занимаются конкретным видом спорта, отмечают, что знания математики им помогают:

-во-первых, в построении тактики,

-во-вторых, при расчете физической нагрузки.

Спортсмены так же однозначно отмечают, что каждому из них необходимо выстраивать алгоритм действий выполнения физических заданий.

Я создала алгоритм выполнения прыжка в длину, он состоит из следующих действий:

-Разбег длиной от 36 до 44 м (18-24 беговых шага). При выполнении последних 6-4 беговых шага длина и темп достигают предельных величин. Разница между длиной последнего и предпоследнего шага не должна превышать 3/4 длины стопы;

      - отталкивание  на высокой скорости с последующим вылетом под углом 19-24°.

-полет на высоте 50-75 см;

-приземление высокое поднимание колен вперед-вверх к наклоненному туловищу при слегка согнутых руках, двигающихся вперед, вниз и назад.

После группировки вывести стопы вперед, выпрямить туловище и подать вперед таз. Перед касанием песка ноги практически выпрямлены в коленных суставах, а носки «взяты на себя». Обе ноги приземляются на одной линии. После касания ногами песка тело перемещается по прямой линии, чему способствует мах руками вперед, или же производится падение в сторону от нее.

Составление алгоритма необходимо спортсмену при всех видах единоборства, шашках, шахматах и др. видах спорта.

В подтверждении нашей гипотезы: если правильно применять знания  математики, то можно достичь высоких результатов в спорте.

По мнению специалиста, в настоящее время подготовка спортсменов с использованием математических методов при расчете тренировок применяется только на уровне олимпийских сборных. При подготовке олимпийских спортсменов применяются специальные программно-аппаратные методы оценки состояния спортсменов – расчет выхода на пик спортивной формы строится на основании анализа крови спортсменов до и после тренировок, физических параметров и т.д. С помощью специальных программных комплексов рассчитывается рацион питания.

На более низком уровне подготовки (региональные, районные сборные) к сожалению, математические методы в подготовке спортсменов не применяются, возможно, в связи с высокой стоимостью оборудования/оснащения.

За последние десятилетия произошли существенные изменения условий жизни, произошел качественный скачок в образовании, особенно в области точных наук. Возросший поток информации увеличил психологические нагрузки в сфере служебных обязанностей; занятия в школе стали более напряженными. Новые условия жизни, учебы и работы требуют от людей  определенной психологической и физической устойчивости.  Ученым, занятым творческой работой, известны и радость открытия, и напряженный труд,  и усталость, которая сопутствует  периодам  напряженной  работы.  

Еще Норберт  Винер писал: «Интенсивная исследовательская работа изматывает до предела. Если ученый лишится возможности отдыхать с такой же полнотой, с которой он отдается работе, это сразу же скажется на качестве его статей».   Многие стремятся к «разрядке умственной напряженности». Однако разные люди эту разрядку обретают различными путями. Одни увлекаются шахматами (шахматное искусство достойно мудрых!), другие - эпизодическими прогулками и очень немногие - физической культурой.

Поклонникам интеллектуальных игр полезно знать, что в спорте  и спортивных  играх  ум, образование, расчет - вещи  далеко не лишние.

Вывод

Так в результате нашей работы я сделала следующие выводы:

- в спорте и математике можно определить три точки соприкосновения: скорость, время и расстояние;

- спорт  это интеллектуальный род занятий, практическая математика помогает добиваться высоких спортивных результатов.

- моя гипотеза подтвердилась: если правильно применять знания  математики, то можно достичь высоких результатов в спорте.

Список используемой литературы:

Приложение № 1

Результаты проведение опроса общественного мнения.

Вопрос: Назовите три точки соприкосновения математики и спорта.

Приложение № 2

Измерение пульса.                                                                График 1                                     

Изменение частоты пульса на уроке физической культуры. График №2

Приложение № 3

Измерение дыхания.                                                                  График №3