Физиологические основы занятий физической культурой и спортом в образовательных учреждениях

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

Уроки физической культуры должны повышать устойчивость орга­низма школьников к физическим нагрузкам и быть направлены на улучшение физического и функционального развития, повышение 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. Таким образом, для правильного и грамотного проведения занятий педагогу необходи­мо знать и учитывать целый ряд методических и медико-биологиче­ских положений (А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб, 2001).

Для эффективного нормирования и управления уроком физиче­ской культуры необходим комплексный физиолого-педагогический контроль, на основании которого оценивается эффект нагрузки и функциональное состояние организма. 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 сле­дующие виды 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 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 определить 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 учете 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.

Одной из важных задач является нормирование физических на­грузок для детей с учетом их различного возраста.

Обоснование физических нагрузок адекватным 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).

При нормировании нагрузок 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.

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:

а) положительное взаимодействие (сдвиги функций увеличиваются);

б) отрицательное (сдвиги уменьшаются);

в) нейтральное (изменения функций не существенны).

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

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

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

в) 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 (Я.С. Вайнбаум, 1991; А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб, 2001; В.М. Смирнов, В.И. Дубров­ский, 2002).

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 коррекции движений и их ко­нечные результаты и в меньшей мере - показатели функциональных изменений и скорость их нормализации.

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 выявления 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 (Гарвардский степ-тест, PWC ₁₇₀, МПК и др.).

Оценка выраженности функциональных сдвигов и характеристи­ка восстановительных процессов у школьников является одной из важнейших задач любого вида контроля за занятиями физической культурой. 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, нормируются 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 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.