Тренажер – учебно-тренировочное устройство для обучения и совершенствования спортивной техники, развития двигательных качеств, совершенствования анализаторных функций организма [82]. Обучающие тренажерные устройства получили широкое распространение в связи с возрастающими запросами практики обучения движениям в спорте и в физическом воспитании. В основе наиболее совершенных тренажеров для технической подготовки лежит принцип обратной связи. «Обратная связь» позволяет получать информацию о параметрах движений и на ее основе управлять ими. Кроме того, обучающие устройства позволяют программировать различные биомеханические показатели осваиваемого действия или его части.
Современные концепции психолого-педагогической теории обучения [10, 32, 60] и принципы общей теории управления [3, 74, 81] предусматривают при разработке обучающих тренажерных устройств последовательное решение следующих задач [40]:
– изучение общей структуры деятельности и выделение основных педагогических навыков;
– анализ требований, предъявляемых к внешней структуре развиваемых навыков, и определение элементов конкретного навыка;
– изучение внутренней структуры отдельного навыка, его ориентировочной основы;
– разработка устройств, воспроизводящих в модельных условиях аутентичные режимы мышечной деятельности обучаемых;
– реализация ориентировочной основы действия за счет применения средств срочной информации;
– создание рациональных методик выработки пространственных, временных и силовых компонентов навыка на базе разработанных тренажеров;
– исследование эффективности процесса формирования двигательных навыков с учетом выявленных закономерностей;
– уточнение путей рациональной организации процесса обучения и тренировки с использованием тренажеров.
При создании эффективных тренажерных устройств необходимо выполнять следующие условия [82]:
– упражнения, выполняемые на тренажере, должны иметь пространственные, пространственно-временные и динамические характеристики, соответствующие характеристикам движений (элементов) при выполнении основного спортивного упражнения;
– характер работы мышц при использовании тренажера должен соответствовать реальным условиям выполнения основного спортивного упражнения.
Кроме того, важным методическим положением при использовании тренажерных устройств является то, что упражнения в искусственных условиях локального воздействия должны соответствовать отдельным элементам динамической структуры соревновательного движения, упражнения регионального воздействия – отдельным фазам соревновательного движения [9, 26]. Вместе с тем допустимо выполнение соревновательного упражнения в облегченных или затрудненных условиях при работе на тренажере [18, 92]. Это будет отражаться в изменениях кинематических и динамических показателей действия.
Перспективными тренажерными устройствами для обучения будут такие, которые позволят регламентировать условия выполнения упражнений, выделять необходимые параметры движений, искусственно акцентировать требуемые фазы. Это будет способствовать локализации и усилению процессов в требуемых мышечных звеньях.
На основании широкого материала исследований И.П. Ратов выдвинул и теоретически обосновал концепцию «искусственная управляющая среда» [48, 49, 52, 53]. В основе предлагаемого подхода лежит идея использования подкрепляющих естественное движение внешних искусственных «энергосиловых добавок». Эти «добавки» позволяют восполнить дефицит естественных сил в тех объемах, которые необходимы для выполнения осваиваемых, совершенствуемых или восстанавливаемых движений с требуемыми комплексами характеристик и с планируемой результативностью. Для формирования движений с ориентацией на заданную результативность автор предлагает первоначально развивать ритмично-скоростную основу двигательного навыка, которая (по мере закрепления) должна постепенно дополняться «силовым содержанием» (при столь же постепенном отходе от искусственных условий воспроизведения двигательных заданий) и замещаться естественным их выполнением, но уже без внешних помогающих воздействий [48].
Часть тренажеров, оснащенных системами обратной связи, могут адресовать информацию не только сознанию спортсмена. Существуют тренажеры, в которых информация о тех или иных особенностях выполнения двигательного задания формирует сигналы, перестраивающие режим работы тренажера, а также сигналы, подаваемые на мышцы спортсмена для коррекции движения и обеспечения его эффекта. Подобные устройства – тренажеры «управляемого взаимодействия» [50, 51].
В зависимости от решаемых задач тренажерные устройства подразделяют на три группы: для обучения спортивной технике и овладения совершенством выполнения упражнений; для развития двигательных качеств в единстве с обучением спортивной технике; для обеспечения физической подготовленности [61].