Понятие физической работоспособности в теории и методике физического воспитания

На современном этапе развития отечественной науки ученые до сих пор не пришли к единому мнению в отношении понятия работоспособности. По мнению Н.В. Алишева и И.С. Егорова, термин «работоспособность» можно связать с термином «работа». Данные авторы под работой понимают деятельность или занятие, и в то же время процесс функционирования каких-либо систем (технических, биологических или других), нагрузка; то есть способность трактуется и как потенциальная возможность, и как потенциал какого-то уровня достижений, и как определенная степень соответствия каких-то внутренних условий, объективно требуемых для совершения каких-то событий (Алишев Н.В., Егоров АС., 1985; Загрядский В.П., Егоров А.С., 1971;). В своих работах Н.В. Алишев и А.С. Егоров определяют понятие «работоспособность» как производительность труда и как характеристику психологического аспекта, в основу которого положено понятие функциональных возможностей организма человека. Получается, что критерием работоспособности человека выступает особенность (тип) его деятельности.

В.В. Розенблат считает, что невозможно дать универсальное определение работоспособности, потому что универсальная взаимосвязь явлений мира столь многообразна, что не только словесные, вербальные формализации, но и математические выражения не могут в полной мере отразить суть дела (Розенблат В.В. 1986;).

В своих работах В.П. Загрядскому и А.С. Егорову удалось выделить ряд основных положений, ха­рактеризующих работоспособность. Они рассматривают работоспособность, как способность к выполнению работы и как действительность, то есть как конкретные показатели работы, которых субъект может достичь при максимальном напряжении сил. По мнению В.П. Загрядского, в основу этого понятия можно положить специальные знания, умения, навыки, а также определенные психофизиологические (память, внимание, особенности перцепции), физиологические (особенности сердечно-сосудистой, эндокринной и других систем), физические (сила, быстрота, выносливость, ловкость) и характерологические качества индивида (Загрядский В.П., Егоров А.С., 1971;). Среди выше названных качеств различают общие, имеющие значение в любом или многих видах деятельности, и специальные, то есть обеспечивающие успешное выполнение конкретной деятельности.

Как правило в спортивной практике понятие работоспособность одно из наиболее распространенных, однако ученые до сих пор не пришли к единому мнению в отношении этого понятия. Это связанно с тем, что спортивная деятельность связана с ее многочисленными формами и видами. Работоспособность спортсмена можно отнести к любому виду деятельности (сенсорной, умственной, физической), к любому виду работы (спринтер, стайер и т.д.), к двигательным качествам (ловкость, сила, выносливость).

Необходимо отметить, что одним из компонентов работоспособности является уровень физической подготовки спортсмена, т.е. его общей физиче-ской работоспособности. Термин «физическая работоспособность» (англ. physicalworkingcapacity – PWC, physicalperformanscapacity) в отечественной и зарубежной литературе не имеется пока четкого определения. Поэтому в понятии «общая физическая работоспособность», а иногда просто «работо-способность», разные авторы вкладывают разное содержание, например: С.Б. Тихвински и сотр. – способность к выполнению максимально возможной для данного человека внешней механической работы при отдельных условиях; И.В. Аулик и сотр. – потенциальная способность человека проявить максимум физического усилия в статической, динамической или смешанной работе, А.Г. Сухарев – готовность организма осуществлять максимальную мышечную деятельность, которая отражает ее энергетический потенциал физиологических механизмов адаптации (Аулик И.В., 1990;). И.В. Аулик и Т.С. Виноградов рассматривают физическую работоспособность как функциональное состояние кардиореспираторной системы, которая лимитирует аэробные возможности организма человека в повседневной жизнедеятельности (Аулик И.В., 1990; Виру А.А., Пярнат Я.П. 1971;). Современные тенденции приводят к тому, что у людей сильно ограничивается двигательная активность, и она имеет выраженный аэробный характер. Наукой доказано, что максимальные аэробные возможности кардиореспираторной системы – главный фактор работоспособности (Карпман В.Л., 1988; Хрущев С.В., Соболев А.М., 2009;).

Физическая работоспособность достаточно серьезно зависит от особенностей состояния морфофункциональных систем организма, т.е. является понятием комплексным и характеризуется рядом факторов: антропометрические показатели, мощность, емкость, эффективность механизмов энергопродукции аэробным и анаэробным путем, сила и выносливость мышц, нейромышечная координация, состояние опорно-двигательного аппарата. Сюда же можно отнести и состояние эндокринной системы, сердечнососудистой системы и состояние систем дыхания (Холл К., Элвин С., Линдсей Гарднер 2000;).

У людей в большинстве своем уровень развития отдельных компонентов физической работоспособности различен и зависит от наследственности, состояния здоровья, половых различий, характера физической активности и т.д. Максимальное проявление физической работоспособности зависит от мотивации и волевых качеств человека, выполняющего ту или иную работу и зависимостью от уровня работоспособности и степени заинтересованности индивида в результатах своего труда (Ставицкий К.Р., Худаков Н.А. 1987; Талай В.А., Антонов М.Ф., 1998;).

В основе мотивации лежат биологические и социальные потребности. Чем выше потребность, тем сильнее формируется мотив, направленный на достижение этой потребности (Греченко Т.Н., 1999; и др.).

Сила мотива и потребности определяется силой и длительностью воздействия стимулов (побудителей). Стимулы по своей природе могут быть:

· психологическими;

· физическими;

· физиологическими.

Основным показателем стимулов (побудителей) является их сила. При очень слабой силе воздействия реакция не наблюдается, однако ответная реакция отмечается только тогда, когда раздражитель по силе или интенсив-ности будет равен пороговому значению или превысит его (Греченко Т.Н., 1999; Смирнов В.М., 2002;  и др.).

Для определения функциональных возможностей и степени подготовленности (тренированности) спортсменов к соревновательной деятельности в спортивной практике используются показатели работоспособности. По изменению показателей работоспособности судят об эффективности применения тех или иных средств, методов и методик в тренировочном процессе (Дубровский В.И., 1998; Карпман В.Л., 1978; и др.).

В.М. Зациорский, В.А. Запорожанов, И.А. Тер-Ованесян в исследованиях доказано, что спортсмен достигает высоких спортивных результатов в период наивысшей тренированности.

Тренированность – понятие комплексное и обусловлено уровнем физической, педагогической и психологической подготовки спортсмена.

По данным исследований Н.Д. Граевской, совпадение врачебных данных об уровне физической работоспособности, тренированности и спортивных результатов не всегда является обязательным, такое расхождение она объясняет следующим образом: «В отдельных случаях высокий результат показывают спортсмены, еще не достигшие своего лучшего состояния либо уже имеющие начальные признаки его ухудшения. Данное обстоятельство становится возможным за счет высокого уровня технической или тактической подготовки спортсмена, предельного напряжения его воли и, наконец, за счет огромных компенсаторных возможностей тренированного организма. Необходимо учитывать, что динамические наблюдения показывают о том, что высокие результаты не бывают у таких спортсменов стабильными, а тем более трудно рассчитывать на их дальнейший рост, если вовремя не внести в тренировочный процесс изменения. Хотя приспособительные механизмы в организме высоко тренированного спортсмена очень велики, что помогает ему в определенное время показывать высокие результаты даже при недочетах в функциональном состоянии или здоровье, неоднократное их перенапряжение рано или поздно приводит к срыву и падению работоспособности. Однако в некоторых случаях спортсмен с хорошим функциональным состоянием нередко не показывает высокого результата за счет отставания какого-либо из перечисленных выше факторов» (Граевская Н.Д., 1986;).

Следует отметить, что для более качественного управления процессом обучения и тренировки необходима оперативная и объективная информация о физической работоспособности. В свою очередь данный фактор вызывает необходимость определения ее научного смысла. Н.Г. Озолин, В.Л. Суслов, Б.Н. Шустина, отмечают, что физическая работоспособность является фундаментом для развития специальных качеств, специальной работоспособности, способ­ности переносить высокие физические нагрузки в реальных условиях спортивной деятельности.

Наряду со спортивными результатами и данными, полученными при спортивно-педагогическом контроле, определение уровня физической работоспособности необходимо для оценки состояния подготовленности спортсмена и управления трениро­вочным процессом. Физическая работоспособность проявляется в различных формах мышечной деятельности и зависит от при­годности человека к физической работе, физической культуре и спортивной деятельности (Евсеев Ю.И., 1999;).

В.И. Дубровский, В.Л. Карпман связывают физическую работоспособ-ность с выносливостью и отмечают, что физическая работоспособность является понятием спортивной медицины и физиологии спорта. В своих работах А.А. Виру достаточно подробно рассматривает использование оценок уровня работоспособности для определения эффективности выполнения различных двигательных задач. В частности, измерение уровня работоспособности используется там, где трудно измерить выносливость прямым способом из-за прерывистости упражнения или в тех видах физической деятельности, где выносливость не является ведущим фактором, оказывающим влияние на эффективность решения поставленной задачи (Виру А.А., Пярнат Я.П., 1971;).

В спортивной науке особое место занимает проблема повышения физической работоспособности. Уже  проведено не маленькое количество научных исследований, которые были направлены на выявление скрытых резервных возможностей организма человека, поиску новых средств и методов повышения физической работоспособности, теоретическое и практическое обоснование их применения в процессе физического воспитания и спортивной тренировки (Ендальцев Б.В., 1997; Дорошенко А.С., 2001;).

Ученые в своих работах предлагают  по разному повышать физическую работоспособность, так  Т.В. Никифорова за счет применения в тренировочном процессе различных тренажерных устройств для обеспечения направленного воздействия на мышечные группы, выполняющих основную работу в тренировочном процессе (Никифорова Т.В., 1993;). А.И. Треков изучал влияние низкоинтенсивного лазерного излучения и индивидуального подхода в физической подготовке на работоспособность и военно-профессиональную готовность курсантов (Треков А.И., 2000).

В своих работах Л.П. Матвеев, В.А, Грибов, А.А. Бирюков и др. отмечали, что решающую предпосылку повышения физической работоспособности составляет гармоничное развитие основных физических качеств.

При оценке физической работоспособности необходимо помнить о комплексном учете функционального состояния организма, количества и качества результатов труда и других показателей, которые позволяют получать достаточно надежную оценку работоспособности.

В своих работах В.Л. Загрядский и А.С. Егоров достаточно четко классифицировали методы измерения и оценки работоспособности. Все предложенные ими методы определения работоспособности делятся на прямые и косвенные. Необходимо отметить, что прямые методы подразделяются на количественные, качественные и комбинированные. В свою очередь косвенные методы могут быть подразделены на две группы: тестовая оценка работоспособности с применением специально разработан-ных нагрузочных тестов и бестестовая оценка работоспособности на основе различных методов определения текущего функционального состояния организма без применения специальных нагрузочных тестов (Загрядский В.П., Егоров А.С., 1971;).

Для оценки работоспособности в качестве показателей используются в основном показатели функционального состояния организма. Под функциональным состоянием понимается интегральный комплекс различных характеристик тех качеств и свойств организма, которые прямо или косвенно определяют деятельность человека, или некий симптомокомплекс характеристик физиологических и психофизиологических процессов, определяющих уровень активности органов и систем организма, особенностей жизнедеятельности,  обусловливающих в большей мере работоспособность и поведение человека (Фомин Н.А., Вавилов Ю.Н. 1991;).

На современном этапе развития знаний по педагогике спорта и физиологии нет достаточно четких и однозначных критериев для определения физической работоспособности. В основе исследования физической работоспособности применяются функциональные пробы на уровне максимальных или субмаксимальных нагрузок в заданном или свободном режиме. Оценка работоспособности проводится с помощью различных информативных показателей, которые, определяются способом задания функциональной нагрузки (Давиденко Г.М., 1972).

В научно-методической литературе выделяют следующие общепринятые методики для определения физической работоспособности: непрерывная нагрузка равномерной интенсивности, мощность работы ко­торой одинакова для всех испытуемых или определяется в зависимости от возраста и физической подготовленности, непрерывная работа равномерно повышающейся мощности с быстрой сменой последующих ступеней без интервалов отдыха, непрерывная ступенчато повышающаяся нагрузка без интервалов отдыха, ступенчато повышающаяся нагрузка с интервалами отдыха после каждой ступени, увеличение же мощности нагрузки и продолжительности интервалов отдыха изменяются в зависимости от задач исследования (Мотылянская Р.Е., Артамонов В.Н. 1982; Матвеев Л.П., 1995;).

Для определения физической работоспособности в спортивно-педагогической практике наибольшее распространение получили следующие инструменты: степэргометры, велоэргометры (механические и электрические), бегущая дорожка (тредбан) и др. (Аулик И.В., 1990;). В спортивной методике широкое применение имеют так называемые функциональные пробы, проводимые как в лабораторных условиях, так и в процессе занятий.

В научно методической литературе под понятием «функциональная проба» обычно понимают понятие «тест». В свою очередь под тестом понимают измерение или испытание, проводимое с целью определения двигательных возможностей и состояния человека посредством контрольных упражнений, антропометрических измерений и функциональных проб (Зациорский В.М., 1979; Карпман В.Л., 1988; и др.).

При тестировании физической работоспособности нельзя использовать один критерий оценки, потому что это может привести к ошибке, следствием которой будут неправильные выводы (Аулик И.В., 1990; Карпман В.Л., 1978;). При исследовании физической работоспособности необходимо проведение комплексной оценки. Однако комплексная оценка не лишена недостатков, так как при комплексной оценке недостаток одного из критериев может быть «компенсирован» за счет преимуществ другого. Следовательно, выбор критериев должен осуществляться с учетом специфики сферы деятельности тестируемого.

Многочисленные исследования В.Е. Борилкевича, Т.М. Воеводиной, В.П. Гребняк, свидетельствуют о том, что критерий используемый при тестировании в большинстве случаев не может полностью характеризовать работоспособность организма человека. В основном они являются характеристикой координации, выносливости, силы и т.д., которые представляют лишь качества работоспособности.

Как уже выше отмечалось при определении физической работоспособности необходимо проведение комплексной оценки обследуемого, то есть нельзя ограничиваться одним тестом или одной функциональной пробой.

 Подбор методик должен осуществляться по принципу валидности и надежности и в зависимости от решения поставленной задачи, исходя из представления о физиологических основах различных видов мышечной деятельности.

В спортивной практике наибольшее распространение получили следующие тесты для определения физической работоспособности:

- степ-тест,

- тест Купера,

- PWC170,

- функциональная проба по Квергу,

- МПК.

Степ-тест применяют при обследовании степени тренированности и приспособленности к физическим нагрузкам. Степ-тест считается одним из наиболее информативных тестов для выяснения функциональных возможностей дыхательной и сердечно­сосудистой систем при работе субмаксимальной интенсивности (Давиденко Г.М., 1972; Зациорский В.М., 1978; Карпман В.Л., 1988; и др.).

Среди всего многообразия степ-тестов одним из основных является гарвардский. Во времена второй мировой войны этот тест разработали специалисты медицинского факультета Гарвардского университета (США) для того, чтобы оценивать уровень подготовленности новобранцев, отправлявшихся на фронт. Данный тест основывается на фиксации учащения пульса после стандартной нагрузки, которая фиксируется в восстановительном периоде; чем больше будет пульс, тем ниже физическая подготовленность обследуемого. Гарвардский степ-тест достаточно простой, доступный и обладает высокой пропускной способностью.

Второй способ определения физической работоспособности – это тест Купера. Этот тест получил широкое распространение с легкой руки американского врача Купера, он заключается в том, чтобы задавать время и измерять объем работы (дистанцию). Тесты Купера – 6-минутный или 12‑минутный бег – позволяют вполне удовлетворительно характеризовать физическую работоспособность человека, измерять предельные возможности его энергетических систем. Этот тест недаром получил столь широкое распространение: с его помощью можно объективно контролировать собственное состояние и следить за его сдвигами в зависимости от тренировки, утомления и т.п.

Третий способ определение уровня физической работоспособности – тест PWC170, он заключается в том, что между частотой сердечных сокращений (ЧСС) и мощностью физической нагрузки существует линейная зависимость. Это позволяет определить величину механической работы, при которой ЧСС достигает 170 ударов, путем построения графика и линейной экстраполяции данных, либо путем расчета по формуле, предложенной В.Л. Карпманом и сотр., ЧСС, равная 170 ударам в минуту, соответствует началу зоны оптимального функционирования кардиореспираторной системы. Кроме того, с этой ЧСС нарушается линейный характер взаимосвязи ЧСС и мощности физической работы. Нагрузка может быть выполнена на велоэргометре, на ступеньке (степ-тест), а также может быть иной другой - специфической для конкретного вида спорта.

Четвертый способ определения физической работоспособности – это функциональная проба по Квергу. Данная проба базируется на фиксации учащения пульса после стандартной нагрузки, которая фиксируется в восстановительном периоде, чем больше будет пульс, тем ниже физическая работоспособность обследуемого.

Одним из важнейших факторов, опре­деляющих физическую работоспособность, является уровень функ­ционального состояния кардиореспираторной системы. Интегративным показателем степени совершенствования функционирования различных систем организма, и прежде всего состояния кардиореспираторной системы является максимальное потребление кислорода (МПК). Максимальное потребление кислорода выражает предельную для человека «пропускную» способность системы транспорта кислорода и зависит от пола, возраста, физической подготовленности и состояния организма. В среднем МПК у лиц с разным физическим состоянием достигает 2,5...4,5 л/мин, в циклических видах спорта – 4,5...6,5 л/мин. Способы определения МПК: прямой и непрямой. Прямой метод определения МПК основан на выполнении спортсменом нагрузки, интенсивность которой равна или больше его критической мощности. Однако данный способ определения МПК небезопасен для обследуемого, так как связан с предельным напряжением функций организма. Чаще пользуются непрямыми методами определения, основанными на косвенных расчетах, использовании небольшой мощности нагрузки. К косвенным методам определения МПК относятся метод Астранда, определение по формуле Добельна и др. (Зациорский В.М., 1978; Карпман В.Л., 1988; Аулик И.В., 1990; и др.).