Физиологические механизмы адаптации учащейся молодежи к различным образовательным программам по физической культуре
На правах рукописи
БУГРЕЕВА СВЕТЛАНА ИВАНОВНА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИИ УЧАЩЕЙСЯ МОЛОДЕЖИ К РАЗЛИЧНЫМ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМ ПРОГРАММАМ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЕ 03.03.01 – Физиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Челябинск – 2011 1
Работа выполнена в ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» доктор биологических наук, профессор
Научный консультант:
Бароненко Валентина Александровна доктор биологических наук, профессор
Официальные оппоненты:
Елисеев Евгений Вадимович доктор биологических наук, профессор Селиверстова Галина Петровна Ведущая организация – ГБОУ ВПО «Уральская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России
Защита диссертации состоится « 8 » декабря 2011 года в 12:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.03 при ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу:
454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 69, ауд. 116.
С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет».
Автореферат разослан «» ноября 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Байгужин П.А.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность. Адаптация учащихся к условиям образовательного процесса в современных учебных заведениях является важнейшей составляющей эффективности их обучения и здоровья. Процесс такой адаптации наиболее полно может быть изучен с помощью теории функциональных систем (Анохин П.К., 1989;
Асеев В.А., 1991;
Судаков К.В., 1999;
Фомин Н.А., 2003 и др.). Положения этой теории определили методологию настоящего исследования.
Анализ результатов ряда исследований (Соколова Т.Л., 1996;
Фомин Н.А., 2003;
Плаксина Е.Н., 2004;
Тихвинский С.Б, 2007;
Быков Е.В. с соавт., 2007;
Abolfarz Faraham, 2007;
Bertaki Ch., 2007;
Шибкова Д.З., 2009;
Казин Э.Н. с соавт., 2009 и др.) показывает, что обучение учащихся и студентов проходит в неблагоприятных условиях, вызванных, в том числе информационными перегрузками и гиподинамией. Последние два фактора являются экстремальными, негативно отражающимися на здоровье учащихся.
Особенно это касается учащихся физико-математической специальности (Плаксина Е.Н., 2004;
Кузнецова Ю.В., 2007;
Быков Е.В. с соавт, 2007;
Рязанцев А.В., 2009). В сложившейся ситуации возникает необходимость снижения экстремальности условий образовательного процесса при повышении эффективности обучения, воспитания и сохранении здоровья учащихся. В решении этой проблемы особую роль играет повышение адаптационных возможностей организма (Rashevsky N., 1961;
Асеев В.А., 1977;
Елисеев Е.В., 2003;
Бароненко В.А., 2003). Одним из эффективных методов повышения адаптационных возможностей является двигательная активность.
Большой научный вклад в понимание ключевой роли движения в жизнедеятельности организма внесли теоретические разработки и экспериментальные исследования многих авторов (Скулачев В.П., 1989;
Меерсон Ф.З., 1991;
Медведев В.И., 1998;
Бальсевич В.К., 2000;
Куликов Г.А., 2000;
Бернштейн Н.А., 2001;
Сонькин В.Д., 2002;
Бароненко В.А., 2003;
Аршавский И.А., 2004;
Лубышева Л.И., 2011 и др.). Однако в доступной нам научной литературе не удалось найти сведений о влиянии физической тренировки на морфофункциональный статус, психофизиологический потенциал и адаптацию учащихся лицеев и вузов физико-математической направленности.
Цель исследования – определить физиологические механизмы адаптации учащейся молодежи к различным образовательным программам физической культуры по критериям морфофункционального статуса и психофизиологического потенциала.
Задачи исследования Определить морфофункциональные и психофизиологические 1.
особенности лицеистов до и после применения различных образовательных программ по физической культуре.
Выявить динамику морфофункциональных и 2.
психофизиологических показателей студентов в зависимости от применения различных образовательных программ по физической культуре в период 4 лет обучения в вузе.
На основе факторного анализа установить ведущие факторы, 3.
определяющие физиологические механизмы адаптации к различным образовательным программам по физической культуре, лицеистов и студентов физико-математической специальности.
Научная новизна Выявлены особенности адаптационных процессов лицеистов и студентов физико-математической специальности, которые проявляются в достоверном повышении уровня физического развития и его гармоничности, функциональных резервов мышечной и сердечно-сосудистой систем (достоверное снижение ЧСС и повышение СД в пределах нормы, повышение максимальных аэробных возможностей и адаптационного потенциала).
Впервые установлено, что у студентов на заключительном этапе занятий физической культурой проявляется значимое улучшение (при p0,05) показателей упругоэластических свойств и тонуса сосудистой стенки (Афпг и Арео), сократительной и насосной функций сердца (ИСК, УИ, уИРЛЖ, КДО, КДИ), оксигенации крови (ИДК) и сбалансированности функций симпатического и парасимпатического отделов ЦНС в регуляции системной гемодинамики.
У лицеистов и студентов установлено достоверное возрастание уровня мотиваций учебной деятельности, умственной работоспособности и снижение уровня тревожности при применении занятий физической культуры по инновационной программе.
Установлен ведущий фактор адаптации лицеистов и студентов физико математической специальности к занятиям физической культурой по инновационной программе – экономизация функций сердечно-сосудистой системы и повышение максимального аэробного энергообеспечения организма в 1,7 и в 1,3 раз соответственно.
Теоретическая и практическая значимость исследования Полученные результаты дополняют и расширяют научные представления о повышении уровня адаптационных возможностей организма с помощью методов физической культуры. На основании результатов исследования были разработаны практические рекомендации, позволяющие более эффективно распределить лицеистов и студентов по группам здоровья на занятиях физической культурой, что способствует оптимизации учебно-воспитательной деятельности за счет совершенствования морфофункциональных и психофизиологических особенностей современной учащейся молодежи.
Полученные результаты исследования включены в учебный процесс:
лекционные и семинарские занятия по дисциплинам «Валеология», «Психофизиологические основы здоровья», «Физическая культура в системе здорового образа жизни» Института физической культуры, спорта и молодежной политики УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина;
и учебно-воспитательный процесс специализированного муниципального лицея № 130 г. Екатеринбурга.
Положения, выносимые на защиту:
Применение инновационной программы физической культуры 1.
способствует совершенствованию морфофункционального статуса и психофизиологического потенциала;
достоверному повышению: уровня физического развития и его гармоничности, функциональных резервов мышечной и сердечно-сосудистой систем, адаптационного потенциала, а также достоверному возрастанию уровня мотиваций учебной деятельности, умственной работоспособности и снижению уровня тревожности лицеистов и студентов физико-математической специальности.
Основой физиологического механизма позитивного влияния 2.
занятий физической культурой на адаптационные возможности учащейся молодежи в возрасте 15-22 лет является повышение аэробного энергообеспечения организма и экономизация функций сердечно-сосудистой системы.
Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены на научно-практических конференциях молодых ученых УГТУ-УПИ г. Екатеринбурга (2005, 2006, 2007, 2008, 2009);
III, IV Съездах физиологов Урала (Екатеринбург, 2006, 2007);
I Международной научно-практической конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2006);
XX Всеуральской Олимпийской научной сессии молодых ученых и студентов (Екатеринбург, 2008);
III и IV Международном конгрессе «Человек, спорт, здоровье» (Санкт Петербург, 2007, 2009);
XXI Съезде Физиологического общества имени И.П. Павлова (Калуга, 2010);
III Съезде физиологов СНГ (Ялта, 2011).
Тема исследования поддержана грантом ректора ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» 2010 г. (проект № 1.2.3./21).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 44 научные работы, включая 6 работ в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы (включающего 183 источника, из них 32 публикации зарубежных авторов) и приложений. Диссертация иллюстрирована 8 рисунками и 23 таблицами.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Организация и методы исследования. Всего было обследовано учащихся мужского пола в возрасте 15-22 лет: из них две группы (по человек) лицеистов (15-16 лет) физико-математической специальности лицея № 130 и две группы (по 25 человек) студентов (17-22 лет) физико математической специальности УрФУ (Екатеринбург). Контрольная группа (КГ) учащихся занималась физической культурой по традиционной программе;
экспериментальная (ЭГ) – по инновационной программе (с дополнительными часами в неделю с применением игрового вида спорта – баскетбол).
Исследование проводили в начале и конце каждого учебного года.
Для оценки морфофункционального статуса (МФС) и психофизиологического потенциала (ПФП) применяли комплексный подход.
МФС определяли по показателям: уровня физического развития, функциональных резервов мышечной, дыхательной и сердечно-сосудистой систем, адаптационного потенциала (Апанасенко Г.Л., 2000, 2004;
Баевский Р.М. и Берсенева И.А., 1993). Состояние гемодинамики, включая упругоэластические свойства и сосудистый тонус, сократительную и насосную функции сердца, оксигенацию крови и механизмы нервной (симпатической и парасимпатической) регуляции, изучали с помощью аппарата МАРГ 10- «Микролюкс». ПФП оценивали по показателям уровня: учебных мотиваций (Карпова Г.А., 1996), ситуативной тревожности (Карпова Г.А., 1997), агрессивности (Литвинова Н.А. и др., 2002), умственной работоспособности (Великанова Л.К., Гуминский А.А., 1992). Математическое (теоретическое и практическое) мышление определяли с помощью программно-аппаратного комплекса STATUS (Литвинова Н.А и др., 2002). Анкетированием определяли индивидуально-типологические свойства ВНД (Вяткин Б.А., 1984). Все результаты исследования обработаны методами математической статистики по Стьюденту – статистическая достоверность (при p0,05), по Спирмену – корреляционные взаимосвязи показателей. Применен метод главных компонент по Иберла К., который наиболее полно отражает концепцию факторного анализа.
РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Физиологические механизмы адаптации лицеистов в возрасте 15-16 лет к различным образовательным программам по физической культуре Исследования МФС свидетельствуют о том, что у лицеистов занятия физической культурой (ФК) по инновационной программе по сравнению с традиционной способствуют статистически достоверному повышению уровня физического развития и его гармоничности за счет снижения массы тела до уровня должного (табл. 1), и повышению уровня физической подготовленности с лидированием таких качеств, как скорость, гибкость и мышечная сила (табл. 2).
Таблица Показатели физического развития лицеистов (M±m) Наблюдение Группа Показатели фоновое итоговое Масса тела, кг 62 ±0,53 59,1 ±0,3* Массо-ростовой индекс, балл 36,1 ± 0,7 30±0,75* ЭГ ЖЕЛ-массовый индекс, балл 71,3 ±3,5 64,4 ±2, Силовой индекс, балл 52,6 ±2,1 55,6 ±2, Уровень физ. развития, балл 8,3 ±0,2 9,4±0,3* Масса тела, кг 61 ±1,64 65,1 ±1, Массо-ростовой индекс, балл 35,6 ± 0,7 37 ±0, КГ ЖЕЛ-массовый индекс, балл 82,7 ±4,3 62,1±2,15* Силовой индекс, балл 54,7 ±2,5 52,8 ±2, Уровень физ. развития, балл 8,6 ±0,2 8,6±0,2 ** Примечания: * – статистически достоверные различия по сравнению с исходными данными (p0,05);
** – статистически достоверные различия по сравнению с данными другой группы (p0,05) Эта закономерность в основном обусловлена увеличением функциональных резервов мышечной системы относительно исходных данных (по показателям силового индекса) и нормальными значениями резервов внешнего дыхания (по уровню ЖЕЛ-массового индекса) лицеистов (табл. 1).
Позитивные сдвиги показателей функций сердечно-сосудистой системы определяются достоверным снижением ЧСС (с 78,6±2,2 до 70,0 ±1,5 уд/мин), повышением до верхней границы нормы СД (с 119 ±1,0 по 125 ±1,3 мм рт. ст.), УОК (с 58 ±0,4 по 63 ±1,5 мл), а также возрастанием максимального аэробного энергообеспечения организма (снижение индексов Робинсона и Руфье и адаптационного потенциала) (табл. 3), которое обеспечивается увеличением показателей сократительной функции сердца (УОК и МОК) и экономного режима его работы (нормализация ЧСС).
Таким образом, установлено позитивное влияние занятий ФК по инновационной программе на МФС лицеистов-старшеклассников (табл. 2 и 3).
Таблица Составляющие физической подготовленности лицеистов (M±m) Наблюдение Группа Показатели фоновое итоговое Скорость, балл 30,6±1,9 33,8±1,2** Гибкость, балл 18,8±1,9 25,0±1,7* ЭГ Мышечная сила, балл 30,6±3,5 35,1±2,0** 163,6±3,5*, ** Уровень физ. подготовленности, балл 148±4, Скорость, балл 28,5±2,2 19,8±1,6* Гибкость, балл 18,0±2,0 16,4±1,0** КГ Мышечная сила, балл 23,1 ±4,8 23,8±2,92** Уровень физ. подготовленности, балл 140,7±7,0 106±5,0* Примечания: * – статистически достоверные различия по сравнению с исходными данными (p0,05);
** – статистически достоверные различия по сравнению с данными другой группы (p0,05) Традиционная программа занятий ФК оказывается неэффективной в предупреждении и коррекции выявленных негативных сдвигов МФС, и в конце года проявляющихся в сохранении сниженных показателей: уровня физического развития и его дисгармоничности (о последнем свидетельствует непропорциональное увеличение массы тела) и уровня физической подготовленности за счет ухудшения скорости, гибкости и мышечной силы, а также снижении функциональных резервов систем: мышечной;
внешнего дыхания и сердечно-сосудистой (табл. 1, 2 и 3).
Таблица Показатели функциональных резервов сердечно-сосудистой системы лицеистов (M±m) Наблюдение Группа Критерии резервов фоновое итоговое Индекс Робинсона, балл 89,5±3,7 76±4,15 * ЭГ Индекс Руфье, балл 9,0±0,5 8,5±0, 1,80±0,02*,** Адаптационный потенциал, балл 2,05±0, Индекс Робинсона, балл 96,2±2,9 104±4,12 ** КГ Индекс Руфье, балл 10,0±0,6 10,8±0,72 ** Адаптационный потенциал, балл 2,01±0,06 2,04±0, Примечания: * – статистически достоверные различия по сравнению с исходными данными (p0,05);
** – статистически достоверные различия по сравнению с данными другой группы (p0,05) Установлено позитивное влияние применения занятий ФК по инновационной программе на составляющие ПФП: мотивации, эмоции и умственную работоспособность. Общим для лицеистов обеих групп является средний исходный уровень учебных мотивов (40,8±1,2 и 41±1,5 баллов соответственно), что для учащихся лицея повышенного статуса оценивается как недостаточный. Применение инновационной программы занятий ФК достоверно повышает их уровень до значений «выше среднего» (45,5±0, баллов), а традиционной – сохраняет его в пределах средних значений (42,1±1, баллов). Лицеисты обеих групп полимотивированны. Лидирующими мотивами их учебной деятельности являются – познавательные, саморазвития и профессионально-жизненного самоопределения, что указывает на доминирующую роль в их учебной деятельности стремления к самоактуализации в профессиональной деятельности. Разница между группами заключается лишь в уровне мотивированности.
Эмоциональная составляющая оценивалась по показателям тревожности и агрессии. До применения курса занятий ФК у лицеистов обеих групп диагностирован уровень тревожности «выше среднего» (27,1±2,3 и 25,3±1,95 баллов соответственно), что свидетельствует об умеренном эмоциональном напряжении. После применения курса занятий ФК по инновационной программе у лицеистов уровень тревожности соответствует норме (20±1,1 баллов), чего не наблюдается в контрольной группе лицеистов, у которых этот показатель остается на уровне «выше среднего» (29±1,07 баллов).
Уровень агрессии в начале учебного года у лицеистов обеих групп превышает нормативы (6,44±0,47 и 6,18±0,33 баллов соответственно). Лидирующими факторами этого качества являются физическая и вербальная агрессия.
Восьмимесячный курс занятий ФК по инновационной программе способствует снижению уровня агрессии (5,5±0,4 баллов), а по традиционной – оказывается неэффективным (6,31±0,35 баллов).
Исходные показатели умственной работоспособности лицеистов находятся в пределах возрастных нормативов (табл. 4). Применение занятий ФК по инновационной программе способствует повышению всех показателей умственной работы, о чем свидетельствует возрастание показателей объема и скорости переработки зрительной информации, точности и продуктивности умственной работы в целом. У лицеистов отмечен повышенный исходный уровень математического мышления, что для учащихся физико математической специальности является профессионально ценностным качеством. Воздействие инновационной программы занятий ФК выражается в повышении уровня практического и теоретического мышления по сравнению с данными лицеистов, занимающихся ФК по традиционной программе. При этом теоретическое мышление преобладает над практическим у лицеистов обеих групп (табл. 4).
Таблица Мыслительная составляющая ПФП лицеистов (M±m) Наблюдение Группа Виды мышления Показатели фоновое итоговое Элементарный Q, бит 520 ±12 563 ±11* анализ информации S, бит/с 1,52 ±0,03 1,66 ±0,03* A, усл.ед 0,87 ±0, Высший анализ 0,90±0,02* ЭГ информации QP, усл.ед 967 ±27* 875± Практическое 15,5 ±0,46 16 ±0, Математическое Теоретическое 17,7 ±0,56 18,5 ±0, мышление, баллы Уровень 16,6 ±0,54 17,25 ±0, Q, бит 566 ±16 560 ± Элементарный анализ информации S, бит/с 1,54 ±0,04 1,60 ±0, A, усл.ед 0,86 ±0,04 0,85 ±0, Высший анализ КГ информации QP, усл.ед 877 ±55 856 ± Практическое 13,4 ±0,5 13,6 ±0, Математическое Теоретическое 15,5 ±0,63 15,9 ±0, мышление, баллы Уровень 14,45 ±0,7 14,75 ±0, Примечания: * – статистически достоверные различия по сравнению с исходными данными (p0,05) Результаты факторного анализа свидетельствуют, что ведущим фактором адаптации лицеистов экспериментальной и контрольной групп является критерий функциональных резервов сердечно-сосудистой системы (индекс Робинсона), уровень которых повышается у первых и снижается – у вторых.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ГРУППА КФРССС АП ЧСС ИР СД УОК МОК КОНТРОЛЬНАЯ ГРУППА КФРССС ЧСС АП СД ИР УОК Рис. 1. Ведущий фактор адаптации лицеистов физико-математической специальности:
аэробные возможности организма (КФРССС) Примечания: центр – ведущий фактор, периферия – факторная нагрузка;
сильные положительные связи (r=0,7-0,99);
средние положительные связи (r=0,5-0,69);
Из рис. 1 следует, что с повышением аэробных возможностей лицеистов экспериментальной группы увеличивается уровень систолического давления, ударного объема крови, работоспособность сердца, нормализуется частота сердечных сокращений и, как следствие, повышаются адаптационные возможности организма. У их сверстников контрольной группы выявленное снижение экономизации функций сердечно-сосудистой системы и аэробных возможностей сопровождается снижением индекса Руфье и адаптационного потенциала. Содержание факторной нагрузки свидетельствует о том, что у лицеистов экспериментальной группы аэробное энергообеспечение является надежным и информативным показателем тренированности адаптационных механизмов.
Физиологические механизмы адаптации студентов в возрасте 17- лет к различным образовательным программам по физической культуре Анализ результатов выявил дифференцированные (позитивные и негативные) изменения параметров МФС и ПФП студентов, обучающихся по различным образовательным программам по ФК.
Установлено (табл. 5), что студенты, занимающиеся ФК по инновационной и традиционной программам, на первом курсе имеют ниже среднего уровень физического развития.
Таблица Показатели физического развития студентов (M±m) Наблюдение Показатели Группа абсолютные / интегральные фоновое итоговое Масса тела, кг 68±1,18 71±1, Длина тела, см 181±1,48 184±1, Массо-ростовой, баллы 21,73±0,66 20,5± 0, ЭГ Силовой, баллы 56,38±1,71 58,5±1, ЖЕЛ-массовый, баллы 71,89±2,61 62±2,3* Уровень физ. развития, баллы 4,23±1,02 6,81±0,08* Масса тела, кг 71,26±1,13 73±1, Длина тела, см 178,6±2,1 180±0, Массо-ростовой, баллы 22,18±0,61 23±1, КГ Силовой, баллы 46,13±1,81 32,6±1,3* ЖЕЛ-массовый, баллы 56,6±2,6* 72,06±1, Уровень физ. развития, баллы 4,04±1,07 5,24±0, Примечания: * – статистически достоверные различия по сравнению с исходными данными (p0,05) При этом отмечено его динамическое возрастание с каждым годом, который к концу третьего курса у студентов экспериментальной группы приближается к нижней границе среднего уровня физического развития (с 4,23±1,08 по 6,81±0,08 баллов), а у их сверстников контрольной группы – лишь некоторая тенденция к увеличению (с 4,04±1,07 по 5,24±0,89 баллов).
Это обусловлено пропорциональным увеличением абсолютных параметров физического развития и его гармонизацией (табл. 5) и нормальными значениями функциональных резервов внешнего дыхания. Как следует из таблицы, у студентов исходные показатели функциональных резервов мышечной системы были сниженными. Однако к концу третьего года обучения в вузе у студентов, занимающихся ФК по инновационной программе, отмечено увеличение функциональных резервов скелетной мускулатуры (с 56,38±1,71 по 58,5±1,8 баллов), чего нельзя сказать про студентов контрольной группы, у которых эта величина снизилась еще на 13,53 баллов.
Что же касается функциональных резервов сердечно-сосудистой системы, то инновационная и традиционная программы по ФК оказывают дифференцированное действие: первая – позитивное, а вторая – негативное.
Это выражается в первом случае – в достоверном снижении ЧСС (с 79±1,2 по 72,3±1,5 уд/мин), некотором повышении в пределах нормы СД (с 119±1,1 по 124±1,4 мм рт. ст.), УОК (с 58,5±1,7 по 64±1,2 мл), МОК (с 4366±110,8 по 4520±299 мл/мин), а во втором – в их повышении (ЧСС с 75,3±1,4 по 78,4±1, уд/мин, СД с 120±1,99 по 127±1,42 мм рт. ст., УОК с 65±1,5 по 67±1,1 мл, МОК с 4200±135 по 4356±166 мл/мин).
Таблица Показатели функциональных резервов сердечно-сосудистой системы студентов (M±m) Наблюдение Группа Индексы фоновое итоговое Робинсона, балл 94,93±2,54 91,5±3, ЭГ Руфье, балл 9,9±0,6 9,3±0, Адаптационный потенциал, балл 2,27±0,06 2,04±0,07* 106,0±3,0*, ** Робинсона, балл 98,10 ±2, КГ Руфье, балл 9,6±0, 9,7±0, Адаптационный потенциал, балл 2,28±0,07 2,1±0, Примечания: * – статистически достоверные различия по сравнению с исходными данными (p0,05);
** – статистически достоверные различия по сравнению с данными другой группы (p0,05) Как видно из табл. 6, по интегральным критериям у студентов экспериментальной группы наблюдается выраженная тенденция к повышению функциональных резервов, а контрольной – их снижению. Об этом свидетельствует в первом случае – снижение абсолютных значений индексов Робинсона и Руфье, а также критериев адаптационного потенциала, а во втором – их повышение. Согласно концепции Апанасенко Г.Л., отмеченные сдвиги функциональных резервов сердечно-сосудистой системы свидетельствуют в первом случае – о повышении максимального аэробного энергообеспечения организма и экономизации функций сердечно-сосудистой системы, а во втором – об их снижении.
Типичным для мотивационной составляющей ПФП является статистически достоверное возрастание ее уровня на третьем курсе у занимающихся по инновационной программе ФК (с 41,8±0,4 по 51,6±0, баллов), а у занимающихся по традиционной программе – статистически достоверное его снижение (с 43,9±0,32 по 39±0,35 баллов). Лидирующими оказываются мотивы: познавательные, саморазвития, достижения и профессионально-жизненного самоопределения.
Эмоциональная составляющая студентов, оцениваемая по уровню тревожности, нормализуется у экспериментальной и контрольной групп (с 20±1,6 по 12±0,9 и с 25±1,2 по 17,4±1,8 баллов соответственно). При этом наибольший позитивный эффект отмечен при занятиях ФК по инновационной программе.
Установлено, как позитивное, так и негативное влияние программы ФК на умственную работоспособность в зависимости от периода обучения в вузе (табл. 7). На третьем курсе занятия ФК по инновационной программе способствуют повышению показателей элементарного и высшего анализа зрительной информации, особенно это касается скоростных качеств и точности умственной работы;
занятия по традиционной программе не способствуют нивелированию негативных сдвигов показателей процессов элементарного и высшего анализа зрительной информации.
Таблица Умственная работоспособность и свойства нервных процессов студентов Показатели Период обучения Наблюдение Свойства нервных Группа умственной Начало 1 Конец процессов, баллы фоновое итоговое работы года года Q, бит 566±14,9 592±18,1 Сила возбуждения 65±2,97 63±2, S, бит/с 1,72±0,04 1,83±0,03* Сила торможения 68±2,17 61±2, ЭГ Подвижность A, усл. ед. 0,80±0,02 0,86±0,01* 67±1,66 69±2, QP, усл. ед. 827±24,5 864±18 Уравновешенность 3,0±1,5 2,0±1, Q, бит 580±10,5 545±15 Сила возбуждения 57±2,04** 54,4±2, S, бит/с 1,77±0,03 1,70±0,05 Сила торможения 65±1,94 59±2 * КГ 65±1,54 57±2,5*,** A, усл. ед. 0,86±0,02 0,89±0,04 Подвижность QP, усл. ед. 837±16,7 859±18,8 Уравновешенность 8,0±1,5** 4,6±1, Примечания: * – статистически достоверные различия по сравнению с исходными данными (p0,05);
** – статистически достоверные различия по сравнению с данными другой группы (p0,05) Нейрологическая составляющая ПФП определяемая индивидуально типологическими свойствами ВНД (сила, уравновешенность, подвижность возбуждения и торможения), выявляет, что, согласно классификации И.П. Павлова, все студенты отнесены к сильному, уравновешенному типу, и отличаются устойчивостью к условиям образовательного процесса (табл. 7).
При этом у большинства занимающихся экспериментальной группы (65%) отмеченные качества свойств нервных процессов имеют устойчивый характер, а у меньшинства из них (35%) – неустойчивый. У занимающихся по традиционной программе наблюдается противоположная закономерность (25% и 75% соответственно), которая обусловлена статистически достоверным снижением силы внутреннего торможения и подвижности возбуждения и торможения.
Гемодинамика студентов, занимающихся по различным образовательным программам физической культуры Установлено, что у студентов, занимающихся ФК по инновационной программе, основной показатель упругоэластических свойств сосудов – индекс наполнения пульса (Афпг) и критерий амплитуды пульсации аорты (Арео) статистически достоверно выше такового студентов, занимающихся по традиционной программе (на 15,5 баллов и 10 мОм соответственно) (табл. 8).
Таблица Показатели упругоэластических свойств и тонуса сосудистой стенки Группа Афпг, балл АДпв, мм рт. ст. Арео, мОм АДср, мм рт. ст.
ЭГ 51,5±1,6 ** 95± 1,9 162±1,4 ** 95±1, КГ 36±1,5 97±1,8 152±1,9 98± Примечания: ** – статистически достоверные различия по сравнению с данными другой группы (p0,05) Это свидетельствует о том, что занятия ФК по инновационной программе являются более эффективными в повышении упругоэластических свойств сосудов системного кровообращения в отличие от результата, зарегистрированного у студентов, занимающихся по традиционной программе.
Сократительная функция сердца (табл. 9) всех обследованных студентов, независимо от условий занятий, несколько превышает нормативы.
При этом у студентов, занимающихся по инновационной программе, такие показатели, как индекс сократимости (ИСК), ударный индекс миокарда (УИ) и индекс ударной работы левого желудочка (уИРЛЖ) выше по сравнению с данными студентов, занимающихся по традиционной программе (на 11 1/с, мл/м2, 17 г*мин/м2).
Таблица Интегральные показатели работы сердца (сократительная и насосная функции) Сократительная функция Насосная функция Группа ИУС, ИСК, УИ, ИРЛЖ, уИРЛЖ, ВН, КДО, КДИ, ФВ, СИ, 1/с2 1/с мл/м2 л/мин/м2 кг*мин/м2 г*мин/м2 мл мл/м % % 223 104 71 5 6,8 92 2,9 145 119 ЭГ ±6,6** ±6,3 ±4,04** ±0,2 ±0,3 ±4,7** ±0,75 ±7,0** ±17,5 ±1, 202 93 59 5,2 6,6 77 7,5 118 104 КГ ±7,4 ±3,4 ±4,5 ±0,5 ±0,5 ±4,4 ±1,3 ±7,5 ±6,25 ±2, Примечания: ** – статистически достоверные различия по сравнению с данными другой группы (p0,05).
С повышением показателей диастолического объема (КДО, КДИ, ФВ) в пределах физиологической нормы улучшается насосная функция левого желудочка (табл. 9). В этом случае можно говорить о четко выраженном тренирующем эффекте насосной функции сердца и скелетных мышц при длительном применении инновационной программы ФК.
Вместе с тем критерии периферического сопротивления сосудов находятся в пределах нормативов за исключением уровня сопротивления грудной клетки, который несколько снижен (табл. 10).
Учитывая теоретические разработки Хаютина В.М., Черниговского В.Н.
о физиологических механизмах регуляции системного кровообращения, можно считать, что реализация этого условия осуществляется с помощью сопряженных рефлексов сердечно-сосудистой системы на основе функционального принципа: ухудшение тканевого обмена при физической нагрузке мобилизация функций системной гемодинамики улучшение региональной микроциркуляции крови активация тканевого обмена.
Таблица Показатели периферического сопротивления системному кровотоку, оксигенации крови и гидратации грудной клетки ИОПС, ЧД, ОПС, уИОПС. ЖГК, ИДК, z0, SpO2, Группа дин*с*см* вдох/ 1/кОм мл/мин/м Ом балл Ом % см-5 мин 1032 1852 143 19,5 16,4 58 932 ЭГ ±30,3** ±58,73 ** ±5,2 ** ±1,2 ±0,97 ±2,5 ±27,6 ** ±0, 756 1414 108 19 15 53,5 742 КГ ±44,2 ±56,6 ±6 ±1,1 ±1,5 ±2,3 ±30,2 ±0, Примечания: ** – статистически достоверные различия по сравнению с данными другой группы (p0,05) Подтверждением тому является возрастание критериев оксигенации крови в пределах установленных нормативов (табл. 10). При этом величина индекса доставки кислорода в группе студентов, занимающихся по инновационной программе, достоверно выше (на 190 мл/мин/м2) таковых студентов, занимающихся по традиционной программе. Судя по показателям насыщения крови кислородом (SpO2), оксигенация крови также соответствует норме.
Нами установлено, что занятия ФК по инновационной программе способствуют оптимизации вегетативной регуляции функций организма, выражающейся в сбалансированности активности симпатического и парасимпатического отделов ЦНС.
Данные факторного анализа, представленные на рис. 2, свидетельствуют о том, что у студентов в качестве ведущего фактора адаптации выступает критерий функциональных резервов сердечно-сосудистой системы, величина которого достоверно выше у студентов экспериментальной группы по сравнению с контролем.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ГРУППА Сократительная функция сердца Насосная функция ИРЛЖ сердца уИРЛЖ КДО СИ УИ КДИ УОК КФРССС Тонус АДпв сосудистой Арео z стенки ИДК ИОПС ОПС S Сопротивление Оксигенация крови уИОПС системному кровотоку Нервная регуляция КОНТРОЛЬНАЯ ГРУППА Сократительная функция сердца Насосная функция УИ сердца МОК СИ КДО ИРЛЖ КДИ УОК КФРССС z0 ИДК ОПС SpO ИОПС уИОПС Сопротивление Оксигенация крови системному кровотоку Рис. 2. Ведущий фактор адаптации студентов физико-математической специальности Обозначения: центр – ведущий фактор, периферия – факторная нагрузка;
сильные положительные связи (r=0,7-0,99);
средние положительные связи (r=0,5-0,69);
Как показано, повышение аэробных возможностей студентов экспериментальной группы приводит к увеличению сократительной и насосной функций сердца, тонуса сосудистой стенки и сбалансированности активности отделов вегетативной нервной системы в механизмах регуляции работы сердца.
При этом сниженные функциональные резервы сердечно-сосудистой системы студентов контрольной группы способствуют ухудшению всех функций сердца, особенно это касается оксигенации крови, доставки кислорода тканям.
Таким образом, можно утверждать, что основой физиологического механизма позитивного влияния занятий ФК по инновационной программе на морфофункциональный статус и психофизиологический потенциал при адаптации студентов к различным образовательным программам по ФК является экономная (избирательная) мобилизация функциональных резервов сердечно-сосудистой системы и возрастание максимального аэробного энергообеспечения организма.
ВЫВОДЫ 1. В динамике занятий физической культурой по инновационной программе у лицеистов и студентов физико-математического профиля обучения установлено достоверное повышение параметров морфофункционального статуса: уровня физического развития (на 11,7% и 38%) и его гармоничности (на 17% и 6%), функциональных резервов мышечной (на 5,4% и 4%) и сердечно-сосудистой (по показателю адаптационного потенциала на 12% и 11%) систем.
2. У студентов на заключительном этапе занятий физической культурой в рамках высшего профессионального образования отмечено значимое улучшение (при р0,05) показателей системной гемодинамики:
упругоэластических свойств и тонуса сосудистой стенки (Афпг на 30%, Арео на 6,2%), сократительной и насосной функций сердца (ИСК на 11%, УИ на 17%, уИРЛЖ на 18,5%, КДО на 19%, КДИ на 13%), оксигенации крови (ИДК на 20%) относительно контроля.
3. Позитивное влияние занятий физической культурой по инновационной программе на психофизиологический потенциал лицеистов и студентов характеризуется достоверным повышением уровня учебных мотиваций (на 10,3% и 19%), умственной работоспособности (объема на 7,6% и 4,4%, скорости на 8,4% и 6%, точности на 3,4% и 7%, продуктивности на 9,5% и 4,3%) и снижением уровня тревожности (на 26% и 40%);
при тенденции у учащихся лицея к снижению уровня агрессии (на 1,2%) и увеличению уровня теоретического и практического мышления (на 4,3% и 3,2%) относительно исходного уровня данных.
4. Ведущим фактором адаптации лицеистов и студентов физико математической специальности к условиям образовательного процесса является критерий функциональных резервов сердечно-сосудистой системы, уровень которого у экспериментальной группы повышен, а у контрольной группы – снижен. Следовательно в основе физиологического механизма адаптации лицеистов и студентов, обучающихся по инновационной программе физической культуры, лежит экономизация функций сердечно-сосудистой системы и повышение максимального аэробного энергообеспечения организма в 1,7 и в 1,3 раз соответственно, который у студентов сопровождается достоверным улучшением показателей системной гемодинамики и сбалансированности функций автономной нервной системы (симпато парасимпатического отдела ЦНС) в регуляции системной гемодинамики.
Практические рекомендации 1. Учащейся молодежи в возрасте 15-22 лет 2 раза в год (в начале и конце учебного года) проходить комплексную оценку морфофункционального статуса и психофизиологического потенциала, которая поможет выявить механизмы адаптации и учитывать их при дальнейшей организации, в том числе коррекции образовательного процесса.
2. Внедрить морфофункциональные и психофизиологические критерии отбора учащейся молодежи при выборе ими занятий физической культуры в образовательных учреждениях.
3. Министерству образования Свердловской области внедрить инновационную программу занятий физической культурой для учащейся молодежи в возрасте 15-22 лет с учетом полученных нами данных.
СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:
Бароненко, В.А. Функциональная адаптация, физическое развитие и 1.
здоровье лицеистов-старшеклассников физико-математической специализации в условиях обучения с разным уровнем двигательной активности / В.А. Бароненко, Л.А. Рапопорт С.И. Бугреева // Вестник УГТУ-УПИ.
Современные проблемы развития физической культуры и спорта. В 2 т.
Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. Вып. 5, т. 1, № 16 (68). С. 197-205.
Бароненко, В.А. Роль агрессии и типа мышления в стратегии 2.
школьной адаптации лицеистов-старшеклассников физико-математической специализации, обучающихся в условиях разного режима двигательной активности / В.А. Бароненко, С.И. Бугреева // Вестник УГТУ-УПИ. Серия «Образование и воспитание. Экономика и управление физической культуры и спорта». Современные проблемы развития физической культуры и спорта:
тенденции и перспективы: сборник научных статей. В 2 т. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. Вып. 6, т. 1, № 10 (81). С. 143-149.
Бароненко, В.А. Влияние усиленного режима двигательной 3.
активности на функциональные связи и факторную структуру психофизиологических особенностей стратегии адаптации лицеистов старшеклассников физико-математической специализации/ В.А. Бароненко, Л.А. Рапопорт, С.И. Бугреева // Вестник Уральской медицинской академической науки. 2006. № 3-2(15). С. 50.
Бароненко, В.А. Роль усиленного режима двигательной активности 4.
в коррекции уровня математического мышления и агрессии лицеистов старшеклассников физико-математической специализации и стратегии их адаптации к образовательному пространству/ В.А. Бароненко, С.И. Бугреева // Физическая культура: воспитание, образование, тренировка. 2009. № 2.
С. 56-59.
Бароненко, В.А. Особенности индивидуально-типологических 5.
свойств нервных процессов при адаптации студентов технических специальностей, обучающихся в условиях занятий игровыми видами спорта / В.А. Бароненко, С.И. Бугреева // Вестник Уральской медицинской академической науки. 2009. № 2 (25). С. 195-196.
Бугреева, С.И. Влияние игровых видов спорта на умственную 6.
работоспособность и стратегию адаптации студентов технической специальности / С.И. Бугреева // Физическая культура: воспитание, образование, тренировка. 2010. № 6. С. 55-59.
Публикации в других изданиях:
Бугреева, С.И. Функциональная адаптация, физическое развитие и 7.
здоровье лицеистов-старшеклассников физико-математической специализации в зависимости от пола / С.И. Бугреева // Физиология и медицина: материалы Всероссийской конференции молодых ученых. СПб.: Издательство Олимп СПб., 2005. С. 17.
Бугреева С.И. Особенности корреляционных взаимосвязей и 8.
факторной структуры показателей агрессивности, типа мышления, умственной работоспособности и физической подготовленности лицеистов-выпускников, обучающихся в условиях различного уровня двигательной активности / С.И. Бугреева // XIV Туполевские чтения: материалы Международной молодежной научной конференции в 9 т. Казань: Издательство Казанского государственного технического университета, 2006. т. 8. С. 83-85.
Бароненко, В.А. Значимость уровня морфофункционального 9.
статуса, здоровья, успеваемости и половых различий в стратегии школьной адаптации лицеистов-старшеклассников физико-математической специализации, обучающихся в условиях разного режима занятий физической культурой / В.А. Бароненко, Л.А. Рапопорт, С.И. Бугреева // Медико биологические аспекты физического воспитания и спорта: материалы III Всероссийской научно-практической конференции (заочной). Тамбов:
Издательство ТГУ имени Г.Р. Державина, 2006. С. 20-23.
Бароненко, В.А. Особенности морфофункционального статуса в 10.
иерархической оптимизации стратегии школьной адаптации лицеистов старшеклассников, обучающихся в условиях усиленного режима двигательной активности / В.А. Бароненко, С.И. Бугреева // Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды: материалы II Международной научно-практической конференции. Челябинск: Издательство ЧГПУ, 2008. С. 293-297.
Бугреева С.И. Влияние игровых видов спорта на особенности 11.
морфофункционального, психофизиологического и нейрологического статуса и стратегию адаптации к образовательному пространству студентов технической специализации / Человек, спорт, здоровье: материалы IV Международного конгресса. СПб.: Изд-во Олимп-СПб, 2009. С. 79.
Бароненко В.А. Мониторинг функциональных резервов сердечно 12.
сосудистой системы и их роль в стратегии адаптации студентов технической специальности, занимающихся игровыми видами спорта / В.А. Бароненко, С.И. Бугреева // Проблемы развития физической культуры, спорта, социального сервиса и туризма в новом тысячелетии: сборник статей II Международной научно-практической конференции. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2010. С. 18- Бароненко В.А. Значимость эмоционального статуса умственной 13.
работоспособности на адаптацию студентов технической специальности, занимающихся игровыми видами спорта / В.А. Бароненко, С.И. Бугреева, В.В. Бароненко // Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды: материалы III Международной научно практической конференции. Челябинск: Издательствово ЧГПУ, 2010.
С. 116-119.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ЭГ – экспериментальная группа КГ – контрольная группа ФК – физическая культура ЖЕЛ – жизненная емкость легких ЧСС – частота сердечных сокращений СД – систолическое давление ДД – диастолическое давление ПД – пульсовое давление УОК – ударный объем крови МОК – минутный объем крови КФРССС – критерий функциональных резервов сердечно-сосудистой системы А – точность умственной работы QР – продуктивность умственной работы – объем переработки зрительной информации Q S, бит/с – скорость переработки зрительной информации Афпг –индекс наполнения пульса АДпв – давление, измеренное по скорости распространения пульсовой волны Арео – амплитуда пульсации аорты АДср – среднее артериальное давление ИУС – индекс ускорения волны кровотока ИСК – индекс скорости (сократимости) миокарда УИ – ударный индекс СИ – сердечный индекс ВН – амплитуда волны наполнения ФВ – фракция выброса крови КДО – конечный диастолический объем левого желудочка КДИ – конечный диастолический индекс ИРЛЖ – индекс работы левого желудочка уИРЛЖ – ударный индекс работы левого желудочка.
ОПС – общее периферическое сопротивление сосудов ИОПС – индекс общего периферического сопротивления сосудов уИОПС – ударный индекс общего периферического сопротивления сосудов – общее сопротивление грудной клетки или гидратация грудной z клетки ЧД – частота дыхания ЖГК – жидкость грудной клетки ИДК – индекс доставки кислорода SpО2 – насыщение крови кислородом – индекс баланса симпатической и парасимпатической активности S Подписано в печать 01.11.2011 Формат 60х84 1/ Бумага типографская Плоская печать Усл. печ. л. 1, Уч.-изд. л. 1,2 Тираж 100 экз. Заказ Редакционно-издательский отдел УрФУ 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, Отпечатано в типографии Печатный двор г. Челябинск, ул. Кирова,