Изменение функций организма школьников на уроке физической культуры

Физиологическое обоснование нагрузок на уроках физической культуры прежде всего обусловлено необходимостью изучения дви -гательной деятельности на уроке с учетом интенсивности нагрузок и времени их выполнения, атакже оценкой функционального состоя­ния организма в ответ на эти нагрузки. Исходя из этих основных положений, в настоящее время общепринятой является струк­тура урока физической культуры, состоящая из трех взаимо­связанных частей: вводной (подготовительной), основной и заключи­тельной. Продолжительность каждой части урока должна опреде­ляться направленностью и характером учебной деятельности, возра­стом и полом школьников, их физическим и функциональным развитием.

В общеобразовательных школах в соответствии с суще­ствующими рекомендациями по проведению урока физической культуры время его каждой части довольно четко регламентировано.

Подготовительная часть урока, продолжитель­ностью 8-10 мин, включает ходьбу с построением, бег со средней скоростью и вольные упражнения. Упражнения подготовительного

этапа урока направлены на достижение врабатывания организма школьников к основной его части. Врабатывание различных орга­нов и систем осуществляется неравномерно (вначале — быстро, затем медленнее) и неодновременно (гетерохронно) —двигательная систе­ма (10-30 сек), вегетативные органы (3-5 мин). С физиологических позиций в период врабатывания происходит перестройка нервных и гуморальных механизмов регуляции анимальных и вегетативных систем, формирование необходимого двигательного стереотипа и улучшение координации движений, а также достижение требуемого уровня функций вегетативных органов и систем, оптимально обес­печивающих данную мышечную деятельность.

Основная часть урока, продолжительностью около 30 минут, включает бег, ходьбу, прыжки в длину и высоту и направ­лена, прежде всего, на развитие быстроты и выносливости. Физиоло­гический интерес состоит в том, что в этой части урока следует ожи-датьнаиболее выраженные функциональные изменения.

Заключительная часть урока (5-7мин)включа­ет ходьбу, прыжки на двух и одной ноге, бег со средней скоростью, ходьбу с глубоким дыханием. Все упражнения в этой части урока должны выполняться в замедленном темпе, способствуя расслабле­нию мышц, нормализации функций организма и активизации вос­становительных процессов. Заключительная часть урока должна способствовать постепенному переходу от активной мышечной дея­тельности к обычному двигательному режиму школьника.

Как же изменяются функции организма на различных этапах урока? Во время подготовительной части урока функциональные из­менения характеризуются преобладанием процессов возбуждения в ЦНС, повышением возбудимости сенсорных, моторныхи вегетатив­ных нервных центров, улучшением работы желез внутренней секре­ции. Все это ведет к усилению функций различных органов и систем и, в частности, проявляется ускорением сенсомоторных реакций, увеличением скорости проведения импульсов по нервным и мышеч­ным волокнам; увеличивается скорость метаболических процессов в мышцах, растет содержание в крови катехоламинов и кортикостеро-идов, повышается температура тела.

Со стороны вегетативных органов и систем отмечаются тахикар­дия, повышение артериального давления и скорости кровотока, уве­личиваются ударный и минутный объемы крови, её венозный воз­врат, улучшается микроциркуляция скелетных мышц, миокарда, кожи. Увеличиваются частота и глубина дыхания, минутный объем дыхания, растет коэффициент использования кислорода, повыша­ется количество лейкоцитов, эритроцитов и гемоглобина, отмечается сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо и растет кисло­родная емкость крови, увеличивается потоотделение и др.

Физиологический смысл всех этих изменений заключается в переходе различ­ных органов и систем на новый уровень функционирования, оптимаїіь-ный для конкретной мышечной деятельности.

Существующие «Методические рекомендации по проведению урока физической культуры» предусматривают максимальные сдви­ги физиологических функций в основной части урока и возвращение их к исходному состоянию в заключительной части. Однако, как показа­ли специальные исследования В. С. Фарфеля с сотрудниками (1949) и других специалистов, отмечаются значительные отклонения фак­тических данных от методических рекомендаций. В частности, было установлено существенное увеличение частоты сердечных сокраще­ний даже в подготовительной части урока (160-180 уд/мин, а реко­мендуется увеличение не более, чем в 1,5-2 раза от исходного); иногда в подготовительной части урока изменения функций происходят в сторону увеличения по сравнению с основной; в заключительной ча­сти урока показатели не всегда достигают исходных величин.

Все это свидетельствует о неправильном распределении физичес­ких нагрузок на уроке, а следовательно урок не всегда достигает сво­ей цели — повышению выносливости и тренированности, сохране­нию и укреплению здоровья учащихся. С другой стороны, это ука­зывает на необходимость более глубокой и всесторонней физиолого-педагогической оценки урока физической культуры и внесения соответствующих коррективов в его проведение.

ВЛИЯНИЕ ЗАНЯТИЙ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРОЙ НА ФИЗИЧЕСКОЕ,

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ, РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ

И СОСТОЯНИЕ ИХ ЗДОРОВЬЯ

Уроки физической культуры должны повышать устойчивость орга­низма школьников к физическим нагрузкам и быть направлены наулуч-шение физического и функционального развития, повышению работо­способности, сохранениеиукрешениездоровьяучащихся. Медико-био­логической основой этих процессов являются физиологические, био­химические и морфологические изменения, возникающие во время занятий физическими упражнениями, атакже совершенствование не­рвной и гуморальной регуляции функций организма учащихся.

Одно из основных физиолого-педагогических требований урока фи­зической культуры состоит в получении тренировочного эффекта. В физиологическом отношении тренировочный эф­фект заключается, прежде всего, в повышении функциональных возможностей различных органов и систем и развитии адаптации организма к физическим нагрузкам.

Тренировочный эффект возникает, если нагрузка достигает или пре­вышает пороговую величину, которая всегда должна быть выше

обычной повседневной (бытовой) нагрузки. Выбирая величину пороговой на­грузки, следует учитывать функциональные возможности организма, возрасти пол школьников. Однаи гаже нагрузкаможетбытьвыше или ниже пороговой для школьников разного возраста (младший, средний, старший) и разного пола. Для решения различных задач урока (вводная, основная, заключительная) величина пороговых нагрузоктакже долж­на быть различной. Из сказанного следует, что для правильного и гра­мотного проведения занятий педагогу необходимо знать и учитывать целый ряд методических и медико-биологических положений.

В соответствии с фазовым протеканием адаптационных измене­ний тренировочный эффект физических упражнений может быть различным: срочным, отставленным (пролонгированным) и кумуля­тивным.

Срочный эффект нагрузки проявляется функци­ональными изменениями в организме во время или вскоре после окончания нагрузок (до 30-60 мин). Главная физиологическая осо­бенность срочного эффекта заключается в том, что он формируется на основе готовых, ранее образованных механизмов регуляции и программ приспособления и характеризуется избыточной активаци­ей различных органов и систем.

Отставленный тренировочный эффект на­блюдается на поздних фазах восстановления и в физиологическом отношении представляет собой продолжительную деятельность раз­личных органов и систем на повышенном уровне их функциониро­вания. Именно отставленный эффект способствует развитию в орга­низме явлений суперкомпенсации.

Кумулятивный эффект возникает как результат последовательного суммирования срочных или отставленных и фор­мируется на основе вновь создаваемых программ и механизмов при­способления. В кумулятивном эффекте возникают изменения, свя­занные с усилением синтеза нуклеиновых кислот и белков, способ­ствующих развитию долговременной адаптации. Кумулятивный эффект выражается в улучшении физического и функционального развития, повышении работоспособности и вызывает две основные физиологические перестройки:

а) увеличение функциональных ре­зервов организма;

б) повышение экономичности (эффективности) деятельности различных органов и систем.

Продолжительность упражнений тесно связана со скоростью их выполнения и определяется характером энергообеспечения. Так, при выполнении упражнений в максимально возможном темпе в те­чение 3-10 сек энергообеспечение осуществляется по креатинфос-фатному механизму, при работе от 20 сек до 3-5 мин — гликолитичес-кому (лактатному) и при умеренной нагрузке в течение десятков ми­нут и нескольких часов развертываются аэробные реакции.

Существенное значение имеет продолжительность интервала

отдыхамежду нагрузками. Если нагрузки невелики и отдых между ними достаточен, то школьники работают при аэробном энергообес­печении; если нагрузки большие, а отдых мал — при анаэробном энергообеспечении.

Увеличение числа повторений упражнений в аэробных условиях повышает функциональные возможности кислородтранспортной системы и физическую работоспособность, а при увеличении числа повторений в анаэробных условиях — наступает истощение механиз­мов энергообеспечения и снижаются функциональные возможности организма.

С увеличением возраста школьников, которые регулярно занима­ются физическими упражнениями, функции организма и работос­пособность улучшаются. С другой стороны, достоверно установлено, что количество занятий физическими упражнениями для адекватного развития организма школьников, предусмотренное существующим ныне учебным планом, недостаточно. В частности, специально вы­полненными исследованиями под руководством Л. Е. Любомирского (1989), школьников разных возрастных групп (7-10 классы) при обычном занятии физической культурой (2 часа в неделю) и допол­нительном введении одного внеурочного часа установлено, чтоулиц экспериментальной группы были лучшие показатели гемодинами­ки, внешнего дыхания, энергообеспечения и выше уровень физичес­кой работоспособности поданным велоэргометрии. Было также по­казано, что у школьников в стадии завершения полового созревания как в состоянии покоя, так и при различных физических нагрузках. (по сравнению с лицами препубертатного периода) показател и фун­кций организма более экономичны и у них существенно выше рабо­тоспособность.

Известно, что в странах Западной Европы, США и Японии на за­нятия по физическому воспитанию школьников отведено от 3-х до 6 часов в неделю. И даже при таком положении дел в ФРГ, например, «более 60% школьников страдают заболеваниями, которые раньше считались «привилегией» лиц пожилого возраста». В США подан­ным Президентского совета по физической подготовке и спорту «... в начале 80-х годов лишь 0,1 % школьников выполняли спортивные нормативы, установленные советом «(Жарова Л., Станиславская Е., 1987). Есть все основания полагать, что физическое и функциональ­ное развитие школьников нашей страны и состояние их здоровья — не лучше.

Поданным доклада в Государственной думе в 1993 г. о состоянии здоровья населения Российской Федерации, 60% детей в возрасте от 3 по 7 лет отнесены к практически здоровым, но имеющим различ­ные функциональные нарушения. В частности, у 30-40% детей

младшего и у 20-30% — старшего дошкольного возраста отмечены невро­тические нарушения, у 35% — отклонения со стороны опорно-двига­тельного аппарата и пр.

За последние 33 года (1960-1993) численность практически здо­ровых школьников (I-II группы здоровья) снизилась в первых клас­сах с 61 % до 46%, в восьмых — с 60% до 48%. С переходом из класса в класс здоровье детей ухудшается. За время обучения в школе число абсолютно здоровых детей снижается в 4-5 раз, особенно в 5-4 клас­сах, когда совпадают периоды полового созревания и повышенной учебной нагрузки. К 8 классу в 5 раз возрастает частота нарушений со стороны органа зрения, в 1,5-2 раза — нервно-психических рас­стройств, в 2-3 раза — нарушения осанки.

По данным Первого съезда практических психологов (1994), око­ло 80% школьников заканчивают учебу с отклонениями в состоянии здоровья, 45% из них являются хроническими больными. Причиной такого состояния являются издержки школьного обучения. Высокая интенсивность школьного обучения и недостаточная двигательная активность приводят к резкому снижению эмоционального и психи­ческого тонуса учащихся, повышению уровня тревожности и сниже­нию их умственной работоспособности.

Гипокинезия, вызывая нарушения обменных процессов и избы­точное отложение лип идов, способствует заболеванию детей ожире­нием. У таких детей чаще возникают травмы, у них в 3-5 раз выше простудная заболеваемость. На протяжении школьного обучения у 14-18% школьников развивается гипертоническая болезнь, а 20-25% детей из числа отстающих в учебе по состоянию здоровья стано­вятся второгодниками. Как указывают авторы, школьные уроки фи­зической культуры (2 часа в неделю) восполняют двигательный дефи­цит только на 11%.

На протяжении последних десяти лет под нашим руководством проводились комплексные обследования детей дошкольного возрас­та, школьников и студентов в различных регионах России (Кали­нинград, Кемерово, Краснодар, Курск, Санкт-Петербург, Шуя, Ус­сурийск). Результаты этих исследований, значительная часть ко­торых уже завершена и защи щена в виде кандидатских и докторских диссертаций, позволили нам сформулировать и реализовать некото­рые теоретические и прикладные проблемы профилактического, ди­агностического и оздоровительного характера.

Выполненные комплексные исследования по оценке функцио­нального состояния ЦНС, сердечно-сосудистой, дыхательной и сенсорныхсистем, органов выделения, энергообеспечения и физической работоспособности у школьников и студентов в процессе регулярных занятий физическими упражнениями позволили установить некото­рые особенности в проявлении вышеназванных физиологических

реакций по сравнению с аналогичными показателям и у лиц, не занима­ющихся физическими упражнениями. В частности, у последней кате­гории обследованных перестройка регуляторных приспособитель­ных механизмов и мобилизация физиологических резервов осуще­ствляется, как правило, с повышенными энергетическими затрата­ми. В зависимости от возраста и стажа физкультурных занятий установлены различные типы кортикального влияния на процессы центральной регуляции адаптивных механизмов с вовлечением в этот процесс различных отделов головного мозга.

Особенностью деятельности сердечно-сосудистой системы у де­тей в первые годы регулярных занятий физическими упражнениями с определенными нагрузками является преобладание процессов гипер­трофии миокарда и более умеренное расширение полостей сердца. П од влиянием умеренных физических нагрузок у школьников и студен­тов улучшается взаимодействие анализаторных систем, нормализу­ется кислотно-щелочной бшанс организма, ускоряется восстановле­ние мышечного тонуса, а также совершенствуются фильтрацион­ные, водо-, ионо— и осморегулирующие функции почек. Лица, не зани­мающиеся регулярно физическими упражнениями, при нагрузках характеризуются более ранним метаболическим ацидозом и корот­ким аэробно-анаэробным переходом, что является факторами, ли­митирующими физическую работоспособность и способствующими возникновению отдельных заболеваний.

В процессе систематических занятий определенным видом труда в организме человека формируется специальная функ­циональная система адаптации. Образование та­кой системы у школьников и студентов составляет принципиальную основу долговременного приспособления к физическим нагрузкам и реа­лизуется повышением эффективности деятельности различных ор­ганов, систем и организма в целом (Солодков А.С., 1988). Установле­ны особенности взаимосвязи функций ЦНС, кровообращения, дыха­ния, сенсорных систем и энергообеспечения взависимости от возраста и стажа занятий. Зная закономерности формирования функциональ­ной системы, можно различными средствами эффективно влиять на отдельные ее звенья, ускоряя приспособление к физическим нагруз­кам и повышая работоспособность, т.е. управлять адаптационным процессом, а также предупреждать неблагоприятно направленные функциональные сдвиги и сохранять здоровье учащихся.

Сохранение и восстановление здоровья населения (вданномслучае не принимается во внимание лечение болезней) могут осу­ществляться путем применения различных способов и средств. В на­стоящее время наиболее распространенными являются: скрининг населения с выявлением «групприска» среди практически здоровых людей, формирование и реализация здорового образа жизни,

улучшение экологической ситуации, условий труда и быта людей и др. Од­нако многие из них требуют значительных материальных затрат,

до­рогостоящего оборудования и аппаратуры, специального обучения персонала. Вместе с тем, достаточная двигательная активность, на­правленная на борьбу с гиподинамией и гипокинезией, широкое внедрение физической культуры в жизнь и быт населения, как показывают многочисленные медико-биологические исследования, способствуют укреплению здоровья человека, повышению устойчи­вости его организма к действию различных неблагоприятных факто­ров внешней среды (температура, давление, загрязненность воздуха и воды, инфекции и др.), а также сохранению и восстановлению ра­ботоспособности,

препятствию развития раннего утомления и переутомления и коррекции психоэмоциональных перегрузок во вре­мя профессиональной деятельности человека.

В процессе выполнения исследований нами была теоретически обоснована и экспериментально проверена на практике в школах, гимназиях и вузах России концепция функциональной взаимозави­симости физических нагрузок, показателей функций организма и со­стояния здоровья учащихся (рис. 59). Оказалось, что недостаточная двигательная активность ведет к изменению функциональных пока­зателей организма, отрицательные сдвиги которых могут вызывать возникновение предпатологических состояний и заболеваний. Воз­никшие формы патологии уже, в свою очередь, снижают двигатель­ную активность, ухудшают функциональное состояние организма и еще более увеличивают интенсивные показатели заболеваний,

Рис. 59. Функциональная взаимосвязь физических нагрузок и состояния здоровья населения

458 которые нередко приобретают хронический характер. Таким образом получается порочный замкнутый круг, который проще и доступнее всего разорвать путем применения различных физических упражне­ний в достаточном объеме с учетом возраста, пола, тренированно­сти и состояния здоровья людей.

В частности, проведенное нами медико-педагогическое наблюде­ние за учащимися гимназии физико-математического профиля при СПбГУ показывает, что ученики 9-го класса (первый год обучения в гимназии) совершают от 12000 до 20000 локомоций (поданнымша-гометрии), в 10-м классе 5000-12000 и в 11 -м классе — от 10000 до 15000 (рис. 60). Анализ функций сердечно-сосудистой системы сви­детельствует, что за трехлетний период обучения у детей как в состо­янии покоя, так и при физических нагрузках наблюдается тенденция к тахикардии, развитию гипотензивных реакций и снижению мы­шечной работоспособности.

Рис. 60. Взаимозависимость двигательной активности и состояния здоровья учащихся

Поданным врачей этой гимназии, среди учащихся 9-го класса те или иные заболевания, по поводу которых они обращались за ме­дицинской помощью, отмечены у 54% гимназистов, в 10-м классе — у 86% и в 11-м классе — у 78% обучающихся. Несомненный интерес представляют сведения об освобождении учащихся по болезни от за­нятий на уроках физической культуры. Так, если общее число ос­вобождений в 9-м классе условно принять за 100%, то в 10-м классе оно составило 307% и в 11-мклассе —265%. Анализ общей заболева­емости гимназистов во всех трех классах позволил установить, что среди 227 человек те или иные формы патологии выявлены у 164 (74,4%) учащихся.

Касаясь состояния здоровья студентов высших учебных заве­дений в различных городах России, можно сказать следующее. Удельный вес студентов, включенных в специальные медицинские группы (Калининградский университет, Кубанский медицинский институт, Санкт-Петербургские медицинские вузы, Шуйский и Уссурийский педагогические институты) составляет от 15% до 30%. Совершенно очевидно, что в состав этих групп включаются не все студенты, имеющиете или иные формы патологии. Поэтому об­щая заболеваемость студентов в различных вузах колеблется от 50% до 75% от общего их чист. У школьников и студентов, регулярно зани­мающихся физическими упражнениями, общая заболеваемость в 1,5-2 раза низке, чем у лиц контрольных групп.