В последние годы наряду с общеобразовательными школами появились новые учебные заведения (гимназии, лицеи), в том числе и частные, которые характеризуются возросшим объемом общей учебной нагрузки и снижением внимания к занятиям физической культурой. Это приводит к существенному ухудшению функций организма, развитию преморбидных состояний и повышению уровня заболеваемости учащихся.

В физкультурных и педагогических вузах России студенты знакомятся с некоторыми положениями педагогического контроля и особенностями функций организма школьников на уроках физической культуры. Однако в методических указаниях по данной проблеме отсутствуют сведения о влиянии занятий физическими упражнениями на состояние здоровья детей. Параллельное рассмотрение этих вопросов педагогами, тренерами и физиологами будет способствовать всестороннему взаимодополнению и более глубокому анализу влияния физических нагрузок на организм учащихся.

Хорошо известно, что достаточное и правильно организованное физическое воспитание становится действенным средством сохранения и укрепления здоровья, улучшения физического и функционального развития детей и подростков. С другой стороны, анализ существующей системы педагогического и медицинского контроля за уроками физической культуры свидетельствует о том, что такие занятия проводятся без достаточного учета физиологических особенностей организма и работоспособности школьников.

Одной из важнейших задач возрастной физиологии является нормирование физических нагрузок для детей с учетом их возраста.

Обоснование физических нагрузок, адекватных функциональным возможностям организма, обычно осуществляется по трем параметрам:

1) величина сдвигов физиологических констант и прежде всего частота сердечных сокращений, уровень артериального давления, потребление кислорода и легочная вентиляция;

2) биоэнергетические затраты организма;

3) интенсивность физических упражнений (сила, скорость передвижения).

В физиологии спорта чаще всего используются две классификации интенсивности физических упражнений. Согласно одной из них, интенсивность физических нагрузок оценивается величиной потребления кислорода и количеством затраченной энергии. В этом случае упражнения делят на группы с преобладанием аэробных, анаэробных или смешанных (анаэробно-аэробных) путей энергопродукции. При этом подчеркнем, что удовлетворение энергетических запросов организма обеспечивают три энергетические системы: 1) анаэробная фосфагенная (АТФ, КрФ), она же алактатная; 2) анаэробная лактатная (гликолитическая);

3) аэробная (окислительное фосфорилирование).

В другом случае весь диапазон интенсивности физических нагрузок делится на зоны мощности, в зависимости от показателей механической работы, которую выполняет человек. Впервые такую классификацию осуществил А. Хилл (1926), более детально ее рассмотрел В. С. Фарфель (1947), которым была установлена четкая зависимость между скоростью преодоления дистанции и предельным временем, в течение которого эта скорость может поддерживаться. Им обоснованы четыре зоны относительной мощности: максимальная, субмаксимальная, большая и умеренная.

Считается, что тренировочная нагрузка любого занятия физическими упражнениями должна обеспечивать не только нужную величину и направленность срочного эффекта, но и его взаимодействие с тренировочными эффектами предшествующего и последующего занятий (чистый фон или предшествовало какое-то упражнение). Исходя из этого, отмечают три типа взаимодействий, при которых нагрузка предшествующих упражнений влияет на функциональные сдвиги, вызванные нагрузкой последующего упражнения: 1) положительное взаимодействие (сдвиги функций увеличиваются); 2) отрицательное (сдвиги уменьшаются); 3) нейтральное (изменения функций не существенны).

Для развития тренированности важно положительное взаимодействие, которое достигается в следующих случаях:

– в начале занятия выполняются анаэробные алактатные упражнения (скоростно-силовые), а затем анаэробные гликолити-ческие (упражнения на скоростную выносливость);

– сначала выполняются алактатные анаэробные упражнения, а затем аэробные (упражнения на общую выносливость);

– сначала выполняются анаэробные гликолитические, затем аэробные упражнения.

При другом сочетании упражнений добиться положительного взаимодействия трудно, а подчас и невозможно. Так, если вначале выполнять аэробные, а затем анаэробные упражнения, то взаимодействие энергетических систем будет отрицательным, а тренировочные занятия будут мало эффективными.

При нормировании нагрузок также рекомендуется учитывать следующие компоненты:

1) продолжительность упражнения;

2) его интенсивность;

3) продолжительность интервалов отдыха между упражнениями;

4) характер отдыха (активный, пассивный);

5) число повторений упражнений.

Анализ и учет всех этих компонентов позволяет, с одной стороны, регулировать интенсивность нагрузок, а с другой – прогнозировать величину и характер функциональных сдвигов у занимающихся.

На уроках физической культуры должны выполняться упражнения как циклического характера (ходьба, бег, приседания), направленные прежде всего на развитие быстроты и выносливости, так и ациклического характера (прыжки, метания, гимнастические упражнения), развивающие силу и ловкость. Необходимость ациклических движений подтверждается большим их представительством при выполнении трудовых и бытовых двигательных действий.

При нормировании нагрузок в упражнениях циклического характера первостепенное значение приобретает оценка энерготрат на данную работу, степень функциональных сдвигов при ее выполнении и скорость их восстановления. При нормировании интенсивности ациклических упражнений главное значение приобретает оценка уровня устойчивости двигательного динамического стереотипа разучиваемого движения, степень совершенства коррекций движений и их конечные результаты и в меньшей мере – показатели функциональных изменений и скорость их нормализации.

Одна из задач физиологически обоснованного нормирования нагрузок на уроках физической культуры состоит в том, чтобы затраты энергии, число повторений упражнений и продолжительность выполнения серий упражнений были оптимальными. Если затраты энергии и число повторений упражнений малы, то эффект занятий будет понижен вследствие недостаточной мобилизации физиологических функций. Если же затраты энергии, число повторений и продолжительность упражнений чрезмерно велики, то эффект упражнений будет также снижен, но в результате ослабления физиологических процессов в связи с истощениями энергоресурсов, ферментов и нарушениями механизмов регуляции функций.

В настоящее время считается, что затраты энергии детей младшего и среднего школьного возраста на уроках физической культуры должны составлять 20–30 % МПК. Продолжительность серий упражнений не должна превышать той, при которой появляются признаки нарушения согласованного ритма физиологических процессов (Любомирский Л.Е., 1989). Проведенный автором анализ экспериментальных показателей работоспособности школьников от 7 до 11 лет и особенностей адаптации их систем дыхания и кровообращения дает основание считать, что использование чередования нагрузок большой и умеренной интенсивности позволяет повышать эффективность уроков физической культуры, направленных на развитие выносливости учащихся.

Физиологическое обоснование нагрузок на уроках физической культуры прежде всего обусловлено необходимостью изучения двигательной деятельности на уроке с учетом интенсивности нагрузок и времени их выполнения, а также 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 с), 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 мин, 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 ожидать наиболее выраженные функциональные изменения.

Заключительная часть урока (5–7 мин) 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, моторных и вегетативных нервных центров, улучшением работы желез внутренней секреции. Все это ведет к усилению функций различных органов и систем и, в частности, проявляется ускорением еенеомоторных реакций, увеличением скорости проведения импульсов по нервным и мышечным волокнам; увеличивается скорость метаболических процессов в мышцах, растет содержание в крови катехоламинов и кортикостероидов, повышается температура тела.

Со стороны вегетативных органов и систем отмечаются тахикардия, повышение артериального давления и скорости кровотока, увеличиваются ударный и минутный объемы крови, ее 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, оптимальный 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. 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.

С одной стороны, это свидетельствует о неправильном распределении физических нагрузок, урок не всегда достигает своей цели – повышения выносливости и тренированности, сохранения и укрепления 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.

Уроки физической культуры должны повышать устойчивость организма школьников к физическим нагрузкам и быть направлены на улучшение физического и функционального развития, увеличение работоспособности, сохранение и укрепление здоровья учащихся. Медико-биологической основой этих процессов являются физиологические, биохимические и морфологические изменения, возникающие во время занятий физическими упражнениями, а также 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, возраст и пол школьников. Одна и та же нагрузка может быть выше или ниже пороговой для школьников разного возраста (младший, средний, старший) и разного пола. Для решения различных задач урока (вводная, основная, заключительная) величина пороговых нагрузок также 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 секунд энергообеспечение осуществляется по креатинфосфатному механизму, при работе от 20 секунд до 3–5 минут – по гликолитическому (лактатному) и при умеренной нагрузке в течение десятков минут и нескольких часов развертываются аэробные реакции.

Существенное значение имеет продолжительность интервала отдыха между 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 кислородтран-спортной 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, что у лиц экспериментальной группы были лучшие показатели гемодинамики, внешнего дыхания, энергообеспечения и выше уровень физической работоспособности по данным 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) показатели 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 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, по данным 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.

По данным 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.

С 1960 по 1993 г. численность практически здоровых школьников (Ι-ΙΙ 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 4–5 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. Причины такого состояния – издержки школьного обучения.

Гипокинезия, вызывая нарушения обменных процессов и избыточное отложение липидов, способствует заболеванию детей ожирением. У таких детей чаще возникают травмы, 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 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 защищена 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 сенсорных систем, 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 показателями 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. Под влиянием умеренных физических нагрузок у школьников и студентов улучшается взаимодействие анализаторных систем, нормализуется кислотно-щелочной баланс 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.

При систематических занятиях 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 в зависимости 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 (в данном случае не принимается во внимание лечение болезней) могут осуществляться путем применения различных способов и средств. В настоящее время наиболее распространенными являются: скрининг населения с выявлением «групп риска» 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. А 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. 61). Оказалось, что недостаточная двигательная активность ведет к изменению функциональных показателей организма, отрицательные сдвиги которых могут вызывать возникновение предпатологических состояний и заболеваний. Возникшие формы патологии в свою очередь снижают двигательную активность, ухудшают функциональное состояние организма и еще более увеличивают интенсивные показатели заболеваний, 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.

1 – уровень физической активности;

2 – состояние функций организма;

3 – заболеваемость

В частности, проведенное нами медико-педагогическое наблюдение за учащимися гимназии физико-математического профиля при СПбГУ показало, что ученики 9 класса (первый год обучения в гимназии) совершают от 12 000 до 20 000 локомоций (по данным шагометрии), в 10 классе 5000-12 000 ив 11 классе – от 10 000 до 15 000 (рис. 62). 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.

По данным врачей этой гимназии, среди учащихся 9 класса заболевания, по поводу которых они обращались за медицинской помощью, отмечены у 54 % гимназистов, в 10 классе – у 86 % и в 11 классе – у 78 %. Несомненный интерес представляют сведения об освобождении учащихся по болезни от занятий на уроках физической культуры. Так, если общее число освобождений в 9 классе условно принять за 100 %, то в 10 классе оно составило 307 % ив И классе – 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.

О состоянии 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, имеющие те или иные формы патологии. Поэтому общая заболеваемость студентов в различных вузах колеблется от 50 % до 75 % от общего их числа. У школьников и студентов, регулярно занимающихся физическими упражнениями, общая заболеваемость в 1,5–2 раза ниже, чем у лиц контрольных групп.

Зарегистрированные в процессе контроля параметры функционального состояния и эффектов нагрузки сопоставляются с количественными и качественными ее характеристиками, на основании чего составляется конспект урока и методические рекомендации по его проведению. Используются три вида контроля: оперативный, текущий и этапный.

Оперативный контроль предназначен для регистрации одного упражнения, серии упражнений и урока в целом, а также функциональных изменений организма. Анализ результатов контроля основан на оценке зависимости типа «доза-эффект», где дозой является величина и время нагрузки, а эффектом – степень выраженности и направленность функциональных сдвигов. Установлено, что наибольшее потребление кислорода, более эффективное функционирование различных органов и систем отмечается при средних по величине объемах нагрузок. Малые нагрузки не вызывают необходимого физиологического эффекта, большие – угнетают деятельность кислородтранспортной системы, снижают функциональные резервы и работоспособность учащихся.

Оперативная оценка физиологической стоимости упражнений имеет большое значение при выборе рациональной последовательности их выполнения и продолжительности на уроке. Нагрузку на уроке нужно распределять так, чтобы получить заданное (положительное или отрицательное) взаимодействие срочных эффектов, которое должно проявляться в увеличении или в уменьшении функциональных сдвигов, вызванных предшествующей энерготратой и последующей работой. Если во время урока используется много различных упражнений, оценка величины и направленности срочных эффектов каждого из них позволяет установить их нагрузочную стоимость и оптимизировать последовательность выполнения. Установлено, что частота сердечных сокращений при выполнении упражнений на различных гимнастических снарядах практически одинакова. Однако если определять частоту пульса только в начале нагрузок, то наибольшие сдвиги при этом наблюдаются при выполнении вольных упражнений, а наименьшие – во время прыжков. Особенно важен оперативный контроль за динамикой функциональных сдвигов в игровых частях урока, когда упражнения выполняются одновременно группой школьников.

Текущий контроль предусматривает регистрацию нагрузок и их влияние на организм за несколько уроков (5-10). В основе текущего контроля лежат данные регистрации показателей каждого урока, их сопоставление с результатами контрольных занятий и с показателями текущего функционального состояния школьников. Анализ данных текущего контроля проводится на основе оценки восстановления основных функций организма в зависимости от объема выполненной нагрузки. Полученные данные о характеристике восстановительных процессов служат основой для планирования нагрузки на ближайшие уроки при обязательном улете гетерохронности восстановления различных функций. Поэтому подбор упражнений должен осуществляться таким образом, чтобы одинаковые по направленности нагрузки задавались через достаточные интервалы времени для восстановления ведущих функций организма.

Этапный контроль нагрузки заключается в регистрации ее параметров и их анализе на протяжении нескольких месяцев и даже всего учебного года. Количество этапов зависит от возраста, пола, подготовленности школьников и педагогических задач урока. Главными задачами этапного контроля являются анализ спортивных результатов, физического развития, функционального состояния и определения наиболее эффективных нагрузок, обладающих выраженным развивающим воздействием. Рассчитав соотношение нагрузок разной направленности, следует сопоставлять полученные результаты с показателями кумулятивного эффекта нагрузки. Надежность полученных при этом данных зависит прежде всего от информативности тестов этапного контроля, к числу которых относят энерготраты организма и показатели физической работоспособности школьников. Наиболее доступными методиками для определения энерготрат являются различные расчетные показатели.

Энерготраты в состоянии абсолютного покоя (основной обмен) рассчитывают по формуле Рида:

Е = 0,75 (ЧСС + 0,74 × ПД × 72),

где Е – энерготраты в ккал/сут; ПД – пульсовое артериальное давление в мм рт. ст.

Широкое распространение для этих целей получила формула Брейтмана:

Е = 0,75 × ЧСС + 0,5 × ПД-74,

где Е – энерготраты в % от стандартов Гарриса и Бенедикта.

В физиологии труда и спорта общие энерготраты организма (Е_общ.) рассматривают как сумму энергетических расходов в покое (Е_пок.) и при нагрузке (Е_нагр.): Е_общ.= Е_пок. + Е_нагр..

При этом энерготраты в покое рассчитывают по формуле:

Е_пок. = W_исх. × 0,014,

где Е_пок. – мощность энерготрат в покое, ккал/мин; W_исх.– исходная мощность функционирования организма в Вт; 0,014 – коэффициент пересчета Вт в ккал/мин.

Энерготраты при выполнении физических нагрузок определяют по формуле:

Е_нагр. = W_нагр. × 0,014 × 5,

где W_нагр. – мощность функционирования организма в процессе физической работы в Вт; 5 – коэффициент перерасчета энерготрат организма при выполнении работы на велоэргометре с КПД = 20 %.

Нередко для практических целей при расчете энерготрат спортсменов используют применяемое в физиологии и гигиене труда сопоставление энергетических характеристик определенных этапов физических упражнений с представленными в литературе константами, полученными при аналогичных видах деятельности методом прямой и непрямой калориметрии. Такая методика не является абсолютно точной, но при оценке энерготрат в динамике она вполне допустима.

При оценке физической работоспособности существуют различные методические подходы. Прежде всего используют ее прямые показатели, которые позволяют оценивать профессиональную (спортивную) деятельность как с количественной (метры, секунды, килограммы, очки и т. д.), так и с качественной (надежность и точность выполнения конкретных физических упражнений) сторон.

К косвенным критериям работоспособности относят различные клинико-физиологические, биохимические и психофизиологические показатели, характеризующие изменения функций организма в процессе работы. Другими словами, косвенные критерии работоспособности представляют собой реакции организма на определенную нагрузку и указывают на то, какой физиологической ценой для человека обходится эта работа, т. е. чем, например, организм спортсмена расплачивается за достигнутые секунды, метры, килограммы и т,д. Кроме этого установлено, что косвенные показатели работоспособности в процессе труда ухудшаются значительно раньше, чем ее прямые критерии. Это дает основание использовать различные физиологические методики для прогнозирования работоспособности человека, а также для выяснения механизмов адаптации к конкретной профессиональной деятельности, оценке развития утомления и анализа других функциональных состояний организма.

В физиологии спорта определение физической работоспособности осуществляется также путем применения различных нагрузочных тестов (проба Летунова, Гарвардский степ-тест, PWC₁₇₀, МПК и др. – см. раздел 5.3 в «Спортивной физиологии»).

Доступными и в достаточной мере информативными показателями, характеризующими влияние нагрузок на организм школьников и эффективность восстановительных процессов, являются частота сердечных сокращений и уровень артериального давления, особенно пульсового. Достаточную информацию дает частота пульса, подсчитанная в течение 10 с троекратно после окончания урока: 0-10 с, 30–40 с, 60–70 с. В результате получают три показателя пульса (П₁, П₂, П₃), которые подвергаются дальнейшей математической обработке и анализу. Считается, что величина П₁ характеризует реактивность сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку, П₂ и П₃ – эффективность ее восстановления. Комплексную оценку состояния сердечно-сосудистой системы осуществляют на основании суммы трех показателей (П₁ + П₂+ П₃).

Более достоверные данные о динамике восстановительных процессов в организме школьников дают два индекса восстановления пульса (ИВП₁ и ИВП₂) после окончания урока, которые рассчитывают по формулам:

Чем больше величины ИВП₁ и ИВП₂, тем быстрее происходит восстановление сердечно-сосудистой системы и тем экономичнее школьник выполняет физические нагрузки на уроке.

Большой информативностью обладают константы, характеризующие потребление кислорода, кислородный долг, уровень молочной кислоты в крови, кислотно-щелочное состояние и порог анаэробного обмена. Для их определения требуются соответствующие специалисты, необходимые условия и оборудование и выполняются они, как правило, с целью научных исследований.

Одной из важнейших задач любого вида контроля за занятиями физической культурой является оценка выраженности функциональных сдвигов и характеристика восстановительных процессов у школьников. Во время мышечной деятельности в организме учащихся происходят связанные друг с другом анаболические и катаболические процессы, при этом диссимиляция преобладает над ассимиляцией. После окончания занятий в организме усиливаются процессы ассимиляции, когда восполняются израсходованные энергоресурсы, ликвидируется кислородная задолженность, удаляются продукты распада, нормализуются нейроэндокринные, анимальные и вегетативные системы, стабилизируется гомеостаз.

При характеристике восстановительных процессов следует исходить из учения И.П. Павлова о том, что процессы истощения и восстановления в организме (деятельном органе) тесно связаны между собой и с процессами возбуждения и торможения в центральной нервной системе. Специальными исследованиями последних лет показано, что чем выше энергетические траты во время работы, тем интенсивнее процесс их восстановления. Однако если истощение функциональных потенциалов в процессе работы превышает оптимальный уровень, то полного восстановления не происходит. В этом случае физическая нагрузка вызывает дальнейшее угнетение клеточного анаболизма.

Большинство исследователей (Луговцев В.П., 1988; Волков В.М., 1990; Солодков А.С., 1990, 1992; и др.) сводят основные физиологические закономерности восстановительных процессов к следующему: их неравномерности, гетерохронности, фазовому характеру восстановления работоспособности, избирательности восстановления и ее тренируемости. Как и всякие системы с обратной связью, восстановительные процессы вследствие морфофункциональных перестроек приводят к супервосстановлению. Это явление составляет одну из важнейших физиологических основ физкультурных занятий, которое, расширяя функциональные резервы организма, обеспечивает рост силы, быстроты и выносливости.

Знание медико-биологических особенностей изменения функций организма и восстановительных процессов, его реализация в практике физической культуры будут способствовать улучшению физического и функционального развития и самое главное – сохранению здоровья учащихся.