Теория и методика физического воспитания

Физическая активность в период напряженных умственных нагрузок и формы ее организации

Учебный день студентов насыщен значительными умственными и эмоциональными нагрузками. В совокупности с вынужденной рабочей позой, при которой значительное время в напряженном состоянии находятся мышцы, удерживающие туловище в определенном положении, частые нарушения рационального режима труда и отдыха, неадекватные физические нагрузки могут приводить к нежелательным явлениям, служить причиной утомления, которое, в свою очередь, может накапливаться и переходить в переутомление. Для того чтобы этого избежать, один вид деятельности должен сменяться другим, или необходим отдых. Наиболее эффективен активный отдых в виде умеренного физического труда или занятий физическими упражнениями.

Последние годы возросло внимание к использованию средств физического воспитания для совершенствования учебного труда студентов, но многое еще остается нереализованным. Проблемным вопросом являются средства физической культуры (специфические и неспецифические упражнения), которые непосредственно влияют на функциональное состояние головного мозга при напряженной умственной деятельности.

В теории и методике физического воспитания разрабатываются методы направленного воздействия не только на отдельные мышечные группы, но и на определенные системы организма. Однако сохранение активной деятельности головного мозга человека требует особых подходов, внимания, методов сочетания физических нагрузок и их целенаправленного воздействия на функцию центральной нервной системы.

Изменение умственной работоспособности и сенсомоторики студентов под влиянием занятий физкультурой зависит от времени их проведения в режиме учебного дня. Занятия с 8 до 10 и с 12 до 14 ч в большей степени способствуют повышению умственной работоспособности, быстроте сенсомоторных движений, а координация микродвижений при этом снижается.

Наибольшее повышение умственной работоспособности и быстроты движений отмечается в начале и в конце учебной недели. В эти дни также отмечено наименьшее снижение координации микродвижений. Следовательно, в течение недели есть два периода наиболее эффективного влияния занятий по физическому воспитанию на умственную работоспособность студентов.

Занятия физической культурой оказывают разный эффект положительного воздействия на изменение умственной работоспособности и сенсомоторики у студентов разных курсов и факультетов: больший на студентов I курса, меньший на студентов II и III курсов. Это говорит о том, что первокурсники больше подвержены утомлению в процессе учебных занятий в условиях адаптации к обучению. Поэтому для них занятия по физическому воспитанию особенно важны. Утренняя зарядка, прогулка или пробежка на свежем воздухе - все эти средства благоприятно влияют на организм человека, повышают тонус мышц, улучшают кровообращение и газообмен организма. Немаловажную роль играет активный отдых в каникулярное время: после отдыха в спортивно-оздоровительном лагере учащиеся начинают учебный год с более высокой работоспособностью.

Краткая физиологическая характеристика состояний организма при занятиях физическими упражнениями и спортом

Связанные с выполнением физических упражнений общего и особенно специального (спортивного, соревновательного) характера изменения многих функций организма (увеличение частоты сердечных сокращений, систолического и минутного выброса сердцем крови, легочная вентиляция, потребление кислорода, повышение интенсивности обмена веществ и энергии и т. д.) могут наблюдаться еще до начала выполнения какой-либо мышечной деятельности, в результате возникновения предстартового и стартового состояний.

Предстартовое состояние может возникать за несколько часов и даже суток до начала запланированной мышечной деятельности, а непосредственно стартовое состояние является продолжением предстартового и, как правило, сопровождается усилением предстартовых реакций.

По механизму возникновения эти реакции являются условными (приобретенными) рефлексами, могут носить специфический и неспецифический характер и обусловливаться не только мощностью предстоящей мышечной деятельности, но и ее значимостью и мотивацией для каждого конкретного случая, условиями ее выполнения и т.д. При благоприятном соотношении комплекса факторов предстартовые реакции протекают на оптимальном уровне, способствующем мобилизации функций и повышению работоспособности организма. В противном случае может иметь место либо чрезмерное возбуждение, либо чрезмерное торможение ряда функций, потенциально влекущее за собой пониженную работоспособность организма, физиологическую неэффективность выполняемой работы.

Физиологическими исследованиями выявлено три разновидности предстартовых состояний:

Боевая готовность (оптимальный и желаемый вариант), когда имеют место умеренные соматические и вегетативные реакции: повышаются возбудимость и лабильность, подвижность двигательного аппарата, усиливается деятельность органов дыхания, кровообращения и ряда других физиологических систем, влияющих на успешное выполнение предстоящей физической нагрузки;

Предстартовая лихорадка, которая характеризуется резко выраженными процессами возбуждения, снижающими способность к дифференцированию раздражителей и ухудшению процессов координации и управления движениями, приводящими к необоснованному повышению вегетативных сдвигов;

Предстартовая апатия, когда преобладают тормозные процессы (как правило, бывает у недостаточно тренированных лиц, объективно не подготовленных к предстоящей мышечной деятельности).

Проявление предстартовых реакций связано с уровнем тренированности и вполне может быть регулируемо с помощью разминки, словесных воздействий, массажа, произвольных изменений ритма и глубины дыхания.

Разминка состоит из общей и специальной частей. Первая - способствует созданию оптимальной возбудимости центральной нервной системы и готовности к выполнению мышечной деятельности двигательного аппарата, вообще - повышению обмена веществ и температуры тела, деятельности органов кровообращения и дыхания. Вторая - направлена на подготовку тех образований и звеньев двигательного аппарата, которые ответственны непосредственно за Ш выполнение конкретной предстоящей деятельности..

Под влиянием разминки повышаются активность ферментов и скорость протекания биохимических реакций непосредственно в мышцах, их возбудимость и лабильность (подвижность), готовность к напряженной деятельности. В среднем разминка должна продолжаться 10-30 мин и сопровождаться началом потоотделения, свидетельствующего о готовности тепло регуляционных механизмов к повышенным требованиям во время основной физической работы. Однако необходимо помнить, что разминка не должна приводить к утомлению, а должна способствовать успешному вырабатыванию организма.

Врабатывание - это постепенное повышение работоспособности, обусловленное усилением деятельности физиологических систем организма, своего рода оперативная адаптация его в процессе самой работы на более высоком уровне деятельности. Чем быстрее протекает процесс врабатывания, тем выше производительность выполняемой работы.

Различные системы организма настраиваются на необходимый рабочий уровень гетерохронно (разновременно). Так, двигательный аппарат, обладая достаточно высокой возбудимостью и лабильностью, настраивается быстрее, чем вегетативные системы. Однако скелетные мышцы не в состоянии проявлять необходимые двигательные качества сразу, им для этого требуется определенное время. Например, скоростной бег в процессе преодоления стометровой дистанции показывает, что на первой секунде скорость составляет только 55% максимальной, на второй - 76% и лишь к 5-6-й секунде достигает максимума.

Работа отдельных внутренних органов, показатели деятельности вегетативных систем еще более инертны. Если сердечный ритм, хотя и нарастает с первых секунд, к максимальному своему значению он приближается почти через минуту. Врабатывание дыхательных функций происходит в течение нескольких минут и т. д. При этом необходимо помнить, что чем длительные, а следовательно, и менее интенсивно выполняется работа, тем длительные осуществляется и врабатывание.

Состояние организма после врабатывания называют устойчивым, как правило, оно наблюдается при выполнении работы длительностью не менее 4-6 мин, когда потребление кислорода стабилизируется, деятельность различных органов и систем устанавливается на относительно постоянном уровне. Различают устойчивое истинное состояние и ложное (или кажущееся).

Устойчивое истинное состояние возникает при выполнении работы умеренной мощности, характеризуется высокой согласованностью функций двигательных и вегетативных систем.

При устойчивом ложном состоянии деятельность дыхательного аппарата и сердечно-сосудистой системы приближается к уровню, необходимому для обеспечения выполняемой работы, но, несмотря на это, кислородная потребность полностью не удовлетворяется, и постепенно нарастает кислородный долг. Работа при кажущемся устойчивом состоянии связана с большим напряжением функций и не может продолжаться более 20-30 мин. Напряженная мышечная деятельность не может продолжаться долго. Уже через несколько минут, а при работе максимальной мощности с первых секунд деятельности, в организме наступают сдвиги, вынуждающие либо снизить мощность работы, либо прекратить ее вообще. Это обусловливается несоответствием интенсивной деятельности двигательного аппарата и функциональными возможностями вегетативных систем, призванных обеспечить эту деятельность. Когда несоответствие деятельности функциональных систем выражено менее резко, его можно преодолеть и восстановить физическую работоспособность. Такое временное снижение работоспособности (например, в период кажущегося устойчивого состояния) называют «мертвой точкой», состояние же организма после ее преодоления называют вторым дыханием. Эти два состояния характерны для работы циклического характера большой и умеренной мощности.

В состоянии «мертвой точки» существенно учащается дыхание, нарастает легочная вентиляция, активно поглощается кислород. Несмотря на то, что увеличивается и выведение углекислоты, ее напряжение в крови и в альвеолярном воздухе нарастает. Частота сердечных сокращений резко увеличивается, давление крови повышается, количество недоокисленных продуктов в крови растет. При выходе из «мертвой точки» за счет более низкой интенсивности работы легочная вентиляция еще какое-то время остается повышенной (необходимо освободить организм от накопившейся в нем углекислоты), активизируется процесс потоотделения (налаживается механизм теплорегуляции), создаются необходимые соотношения между возбудительными и тормозными процессами в центральной нервной системе. При высокоинтенсивной работе (максимальная и субмаксимальная мощность) «второе дыхание» не наступает, поэтому продолжение ее осуществляется на фоне нарастающего утомления.

Различная длительность и мощность работы обусловливают и различные сроки возникновения «мертвой точки» и выхода из нее. Так, при забегах на 5 и 10 км она возникает через 5-6 мин после начала бега. На более длинных дистанциях «мертвая точка» возникает позднее и может повторяться. Более тренированные люди, адаптированные к конкретным нагрузкам, преодолевают состояние «мертвой точки» значительно легче и безболезненнее.

Один из инструментов ослабления проявления «мертвой точки» - разминка, которая способствует более быстрому наступлению «второго дыхания». Необходимо также помнить, что в процессе тренировочных занятий организм приспосабливается к проявлению волевых напряжений, учится «терпеть», преодолевать неприятные ощущения, имеющие место при кислородной недостаточности и накоплении в организме недоокисленных продуктов. Наступлению «второго дыхания» также способствует произвольное увеличение легочной вентиляции.

Особенно эффективны глубокие выдохи, способствующие удалению (с выдыхаемым объемом воздуха) углекислоты из организма и восстановлению кислотно-щелочного равновесия.

Утомление при физической и умственной работе: компенсированное и некомпенсированное, острое и хроническое

Любая мышечная деятельность, занятия физическими упражнениями, спортом повышают активность обменных процессов, тренируют и поддерживают на высоком уровне механизмы, осуществляющие в организме обмен веществ и энергии, что положительно сказывается на умственной и физической работоспособности человека. Однако следует помнить, что при выполнении любого вида деятельности в зависимости от увеличения объема информации, интенсификации многих сторон жизни в условиях современного общества в организме может развиваться особое состояние, называемое утомлением.

Утомление - это вид функционального состояния организма человека, временно возникающий под влиянием продолжительной или интенсивной работы и приводящий к снижению ее эффективности. Состояние утомления проявляется в уменьшении силы и выносливости мышц, ухудшении координации движений, в возрастании затрат энергии при выполнении однообразной работы, в замедлении скорости переработки информации, ухудшении памяти, затруднении процесса сосредоточения и переключения внимания.

Развитие процесса утомления связано с ощущением усталости. В то же время утомление служит естественным сигналом возможного истощения организма и одновременно предохранительным биологическим механизмом, защищающим его от перенапряжения. Вместе с тем утомление, возникающее в процессе физического или умственного упражнения, является также и стимулятором, мобилизующим резервы организма, его органы и системы, восстановительные процессы.

Таким образом, утомление может наступить как при физической, так и при умственной деятельности. Оно бывает острым и хроническим, т. е. может проявляться в короткий промежуток времени, носить длительный характер (вплоть до нескольких месяцев); общим и локальным, т. е. характеризующим изменение функции организма в целом или какой-либо ограниченной группы мышц, органа, какого-либо анализатора и т. п. Кроме того, различают две фазы развития утомления: компенсированную (без явно выраженного снижения работоспособности за счет подключения к напряженной деятельности резервных возможностей организма) и некомпенсированную (когда резервные мощности организма исчерпываются и работоспособность явно снижается).

Систематическое выполнение работы на фоне недовосстановления, непродуманная организация труда, чрезмерное нервно-психическое и физическое напряжение могут привести к переутомлению и, как следствие, к перенапряжению нервной системы, обострениям сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической и язвенной болезням, снижению защитных свойств организма. Физиологическая основа всех этих явлений - нарушение баланса возбудительно-тормозных нервных процессов.

Умственное переутомление особенно опасно для психического здоровья человека, так как оно связано со способностью центральной нервной системы к длительной работе с перегрузками, что в конечном итоге может привести к развитию запредельного торможения в ее корковых и подкорковых структурах, к нарушению слаженности взаимодействия вегетативных функций.

Устранение и профилактика утомления при умственных и физических нагрузках возможны за счет повышения уровня общей и специальной тренированности организма, оптимизации его физической, умственной и эмоциональной активности. Мобилизация других сторон психической активности и двигательной деятельности, не связанных с теми, которые привели к утомлению, способствует отдалению умственного утомления и даже его профилактике. Необходимы активный отдых, переключение на другие виды деятельности, использование арсенала средств восстановления.

Физиологические процессы, обеспечивающие восстановление измененных при выполнении того или иного рода деятельности функций организма, называются восстановительными. Выявление механизмов, обеспечивающих восстановление, имеет фундаментальное значение для целостных и частных физиологических процессов у лиц разного возраста, в различных условиях деятельности и окружающей среды. Время, в течение которого происходит восстановление физиологического статуса после выполнения определенной работы, называют восстановительным периодом. Однако следует помнить, что в организме, как при работе, так и в условиях его предрабочего и после рабочего покоя, на всех уровнях его жизнедеятельности, непрерывно происходят тесно взаимосвязанные процессы расходов и восстановления функциональных, структурных и регуляторных резервов. Естественно, во время выполнения работы процессы диссимиляции преобладают над процессами ассимиляции, и тем больше, чем значительнее интенсивность работы и меньше готовность организма к ее реализации.

В восстановительном периоде, как правило, преобладают процессы ассимиляции, а восстановление энергетических ресурсов может происходить даже с превышением исходного уровня (сверхвосстановление или суперкомпенсация). Это явление имеет огромное значение для повышения тренированности организма и его физиологических систем, обеспечивающих в конечном итоге повышение работоспособности.

Схематически процесс восстановления можно представить в виде трех взаимодополняющих звеньев: устранение изменений и нарушений в системах нейрогуморального регулирования; выведение продуктов распада, образующихся в результате работы в тканях и клетках работавшего органа, из мест их возникновения; устранение продуктов распада из внутренней среды организма. Функциональное состояние организма в течение жизни неоднократно и периодически меняется. При этом изменения, возникающие у человека в различных органах, системах и организме в целом за счет мобилизации процессов восстановления, постоянно возвращаются на уровень, близкий к исходному. Эти периодические изменения могут протекать как в короткие интервалы времени, так и в течение относительно длительных периодов.

Периодическое восстановление связано с биоритмами, которые обусловлены суточной периодикой, временем года, возрастными изменениями, половыми признаками, влиянием природных условий окружающей среды. Так, например, изменение временного пояса, температурных условий, наличие геомагнитных бурь и т. д. могут значительно уменьшить активность процессов восстановления и существенно лимитировать успешность как умственной, так и физической работоспособности.

Периодические восстановительные процессы лежат в основе естественной замены тканей и клеток, например, лейкоциты, эритроциты, эпидермис, слизистые оболочки и т. д.

Различают раннюю и позднюю фазу восстановления. Ранняя -после легкой работы обычно заканчивается через несколько минут, после достаточно тяжелой работы - через несколько часов; поздние фазы восстановления могут длиться до нескольких суток и более.

Как уже говорилось, развитие утомления сопровождается фазой пониженной работоспособности, а спустя какое-то время восстановления она может перейти в фазу повышенной работоспособности. Длительность этих фаз зависит от степени тренированности организма и особенно выполняемой работы.

Следует иметь представление также и о гетерохронизме (разновременности) восстановления функций различных систем организма. В качестве некоторых примеров можно привести следующие:

после длительного бега первой возвращается к исходным параметрам функция внешнего дыхания (частота и глубина);

через более длительный срок стабилизируются частота сердечных сокращений и артериальное давление;

показатели сенсомоторных реакций возвращаются к исходному уровню спустя сутки и более;

у марафонцев восстановление основного обмена наблюдается лишь на третьи сутки после пробега.

Рациональное сочетание нагрузок и отдыха - необходимое условие сохранения и развития активности восстановительных процессов. Дополнительными средствами восстановления могут быть факторы гигиены, питания, массаж, использование биологически активных веществ (например, витаминов). Главный критерий положительной динамики восстановительных процессов - готовность к повторной деятельности, а наиболее объективный показатель восстановления работоспособности - максимальный объем повторной работы.

С особой тщательностью необходимо учитывать нюансы восстановительных процессов при организации занятий физическими упражнениями и планировании тренировочных нагрузок. Повторные нагрузки целесообразно выполнять в фазе повышенной работоспособности. Слишком длинные интервалы отдыха снижают эффективность тренировочного процесса. Например, после скоростного бега на 60--80 м кислородный долг ликвидируется в течение 5-8 мин. Возбудимость же центральной нервной системы в течение этого промежутка времени еще сохраняется на высоком уровне. Поэтому интервал в 5-8 мин - оптимальный для повторения скоростной работы.

В качестве ускоряющего процесс восстановления средства в спортивной практике с успехом используется активный отдых, т. е. переключение на другой вид деятельности. Значение активного отдыха для восстановления работоспособности впервые было установлено русским физиологом И.М.Сеченовым (1829-1905), который показал, что явно выраженное ускорение восстановления работоспособности утомленной конечности происходит не при ее пассивном отдыхе, а при работе в период отдыха другой конечностью.

Биологические ритмы и работоспособность

Биологические ритмы - регулярное периодическое повторение во времени характера и интенсивности жизненных процессов, отдельных состояний или событий. В той или иной мере они присущи всем живым организмам: характеризуются периодом, амплитудой, фазой, средним уровнем, профилем. Делятся на экзогенные, т. е. вызванные воздействием окружающей среды извне, и эндогенные, обусловленные активными процессами в самой живой системе. Существуют биоритмы клеток, органа, организма, сообщества. По выполняемой функции биологические ритмы делят на физиологические - рабочие циклы, связанные с деятельностью отдельных систем (дыхание, сердцебиение и др.), и экологические, или адаптивные, служащие для приспособления организма к периодичности окружающей среды (например, зима - лето). Период (частота) физиологического ритма может изменяться в широких пределах в зависимости от степени функциональной нагрузки (например, от 60 уд./мин сердца в покое до 180-200 уд./мин при выполнении работы); период экологических ритмов сравнительно постоянен, закреплен генетически (т. е. связан с наследственностью), в естественных условиях захвачен циклами окружающей среды, выполняет функцию биологических часов. В качестве распространенного примера действия физиологических часов можно привести данные о «совах» и «жаворонках». Давно замечено, что даже в течение дня работоспособность меняется, ночь же предназначена природой для отдыха. Многочисленными наблюдениями и исследованиями установлено: в среднем период активности, когда уровень физиологических функций высок, характерен для отрезка времени с 10 до 12 и с 16 до 18 ч. К14чив вечерние часы работоспособность снижается. Но не для всех людей такая закономерность характерна: одни успешнее справляются с работой с утра и в первой половине дня (их называют жаворонками), другие - вечером и даже ночью (их называют совами).

Говоря о биологических ритмах, нельзя не отметить существенной значимости современных социальных ритмов, в плену которых мы находимся постоянно: начало и конец рабочего дня, укорочение отдыха и сна, несвоевременный прием пищи, ночные бдения и т. д. Социальные ритмы оказывают всевозрастающее давление на ритмы биологические, ставят их в зависимость, не считаясь с естественными потребностями организма. Для студентов характерны большая социальная активность и высокий эмоциональный тонус. Видимо, не случайно гипертоническая болезнь более присуща этой категории людей, чем их сверстникам из других социальных групп.

Таким образом, ритмы жизни обусловлены протеканием физиологических процессов в организме, влиянием природных и социальных факторов окружающей среды: сменой времен года, суток, состоянием солнечной активности и космического излучения, вращением Луны вокруг Земли, относительным расположением и влиянием планет друг на друга, сменой сна и бодрствования, трудовых процессов и отдыха, двигательной активности и пассивного отдыха и т. д. Все органы и функциональные системы организма (сердечно-сосудистая, дыхательная, выделительная, секреторная, эндокринная и т. д.) имеют собственные ритмы, измеряемые в секундах, часах, неделях, месяцах и годах. Взаимодействуя друг с другом, биоритмы отдельных органов и систем образуют упорядоченную систему ритмических процессов, которая и осуществляет организацию деятельности целостного организма во времени.

Спорт высших достижений - это своеобразный пример совершенствования человеческого организма, в основе которого лежит, прежде всего, труд. Однако знание и рациональное использование биологических ритмов могут существенно помогать в процессе подготовки и в выступлениях на соревнованиях. Если обратить внимание на календарь соревнований, то оказывается, что наиболее интенсивная часть программы приходится на утренние (с 10 до 12) и вечерние (с 15 до 19) часы, т. е. те часы суток, которые оказываются самыми близкими к естественным подъемам работоспособности. Многие исследователи считают, что основную нагрузку спортсмены должны получать во второй половине дня.

Учитывая биоритмы, можно добиваться более высоких результатов меньшей физиологической ценой. Профессиональные спортсмены тренируются подчас по нескольку раз в день, особенно в предсоревновательный период, и многие из них показывают хорошие результаты благодаря тому, что они подготовлены к любому времени соревнований.

Наука о биологических ритмах имеет также огромное практическое значение для медицины. Появились даже новые понятия: хрономедицина, хронодиагностика, хронотерапия, хронопрофилактика, хронопатология, хронофармакология и др. Эти понятия связаны с использованием факторов времени, биоритмов в практике лечения больных. Ведь физиологические показатели одного и того же человека, полученные утром, в полдень или глубокой ночью, существенно отличаются и могут трактоваться с различных исходных позиций. Стоматологи, например, знают, что чувствительность зубов к болевым раздражителям максимальна к 18 ч и минимальна вскоре после полуночи, поэтому все наиболее болезненные процедуры они стремятся выполнять утром. Следовательно, вполне естественным является обоснованное использование фактора времени во многих областях деятельности человека. Составление режима рабочего дня, учебных занятий, питания, отдыха, занятий физическими упражнениями без учета закономерностей проявления биологических ритмов может быть связано не только со снижением умственной или физической работоспособности, но и с развитием какого-либо заболевания.

Гипокинезия и гиподинамия, их неблагоприятное влияние на организм

Гипокинезия (греч. hypo - понижение, уменьшение, недостаточность; kinesis - движение) - особое состояние организма, обусловленное недостаточностью двигательной активности, т. е. ограничение количества и объема движений в результате образа жизни, особенностей профессиональной деятельности, постельного режима в период заболевания и т. д. В ряде случаев это состояние приводит к гиподинамии. Гиподинамия (греч. hypo - уменьшение, понижение; dynamis - сила) - совокупность отрицательных морфофункцио-нальных изменений в организме вследствие длительной гипокинезии. Это атрофические изменения в мышцах, общая физическая детренированность, детренированность сердечно-сосудистой системы, понижение ортостатической устойчивости, изменение водно-солевого баланса, системы крови, деминерализация костей и т. д. В конечном итоге все сводится к снижению функциональной активности органов и систем и нарушениям функционирования регуляторных механизмов, обеспечивающих их взаимосвязь, ухудшению устойчивости к различным неблагоприятным факторам. Интенсивность и объем афферентной информации, связанной с мышечными сокращениями, уменьшаются, нарушается координация движений, снижается тонус мышц, падает выносливость и снижаются силовые показатели при различных формах двигательной деятельности.

Наиболее устойчивы к развитию гиподинамических признаке мышцы антигравитационного характера (мышцы шеи, спины и др.). Мышцы живота атрофируются сравнительно быстро, что не благоприятно сказывается на функции органов кровообращения дыхания, пищеварения и т.д. В условиях гиподинамии снижаете, сила сердечных сокращений, в связи с уменьшением венозного возврата в предсердия уменьшаются минутный объем, масса сердца и его энергетический потенциал, ослабляется сердечная мышца, снижается количество циркулирующей крови в связи с застаиванием ее в депо и капиллярах. При этом тонус артериальных и венозных сосудов ослабляется, снижается кровяное давление, ухудшается снабжение тканей кислородом (гипоксия) и падает интенсивность обменных процессов (нарушения в балансе белков, жиров, углеводов, воды и солей). Изменение функции дыхания характеризуется уменьшением жизненной емкости легких и легочной вентиляции, интенсивности газообмена. Все это сопровождается ослаблением взаимосвязи двигательных и вегетативных функций, неадекватностью нервно-мышечных напряжений. Таким образом, при гиподинамии в организме создается ситуация, чреватая «аварийными» последствиями для его жизнедеятельности. Если еще добавить, что отсутствие необходимых систематических физических нагрузок связано с негативными изменениями в деятельности высших отделов головного мозга, его подкорковых структур и образований, то становится ясно, почему снижаются и общие защитные силы организма и почему возникает повышенная утомляемость, нарушается сон и т.д., снижается способность поддерживать высокую умственную или физическую работоспособность.

Тема 2.4 Средства физической культуры, обеспечивающие умственную и физическую работоспособность

В качестве основного средства физической культуры следует назвать физические упражнения. Существует так называемая физиологическая классификация этих упражнений, которая, несмотря на чрезвычайное многообразие мышечной деятельности человека, в определенной степени объединяет отдельные группы упражнений по физиологическим признакам. К средствам физической культуры относятся также оздоровительные силы природы (солнце, воздух и вода) и гигиенические факторы (санитарно-гигиеническое состояние мест занятий, режим труда, отдыха, сна и питания). Устойчивость организма к действию неблагоприятных факторов зависит от врожденных и приобретенных свойств. Эта устойчивость достаточно лабильна и поддается тренировке, как средствами мышечных нагрузок, так и различными внешними воздействиями (температурным режимом, уровнем кислорода, углекислого газа и т. д.). Отмечено, например, что физическая тренировка за счет совершенствования ряда физиологических механизмов повышает устойчивость к перегреванию, переохлаждению, гипоксии, действию некоторых токсических веществ, снижает заболеваемость и повышает работоспособность. Исследования показали, что тренированные лыжники при охлаждении тела до 35 °С сохраняют высокую работоспособность. Если нетренированные люди не в состоянии выполнять работу при подъеме температуры до 37-38°С, то тренированные успешно справляются с нагрузкой даже тогда, когда температура достигает 39 °С и более.

У людей, которые систематически активно занимаются физическими упражнениями, существенно повышается психическая, умственная и эмоциональная устойчивость при выполнении напряженной умственной или физической деятельности. К числу основных физических (или двигательных) качеств, обеспечивающих высокий уровень физической работоспособности человека, обычно относят силу, быстроту и выносливость, которые проявляются, как правило, в определенных соотношениях в зависимости от условий выполнения той или иной двигательной деятельности, ее характера, специфики, продолжительности, мощности интенсивности. Названные физические качества дополняются такими понятиями, как гибкость и ловкость, зачастую во многом определяющие успешность выполнения некоторых видов физических Ц упражнений.

Чтобы понять многообразие и специфичность воздействия упражнений на организм человека, есть смысл ознакомиться с физиологической классификацией физических упражнений (с точки зрения спортивных физиологов). В основу этой классификации положены определенные физиологические классификационные признаки, которые присущи всем видам мышечной деятельности, входящим в конкретную группу. Так, по характеру мышечных сокращений работа этих мышц может носить статический или динамический характер. Деятельность мышц в условиях сохранения неподвижного положения тела или его звеньев, а также упражнение мышц при удержании какого-либо груза без его перемещения, характеризуется как статическая работа (статическое усилие). Статические усилия имеют место при поддержании разнообразных поз тела, а усилия мышц при динамической работе связаны с перемещениями тела или его звеньев в пространстве.

Значительная группа видов физических упражнений выполняется хотя и относительно, но все же в строго постоянных (стандартных) условиях, как на тренировках, так и на соревнованиях; двигательные акты при этом выполняются в определенной последовательности. В рамках определенных стандартных движений и I. условий их выполнения совершенствуются показатели результативности осуществления конкретных движений с проявлением силы, быстроты, выносливости, высокой координации.

Есть также большая группа физических упражнений, особенностью основ, движения которых является нестандартность, непостоянство условий их выполнения, постоянно меняющаяся ситуация, требующая мгновенной двигательной реакции (это единоборства, спортивные игры и т. п.). Две большие группы физических упражнений, связанные с тем или иным видом спорта, о стандартностью или нестандартностью движений, в свою очередь, делятся по характеру воздействия их на организм на упражнения (движения) циклического характера (ходьба, бег, плавание, гребля, передвижение на коньках, лыжах, велосипеде и т. п.) и упражнения ациклического характера (упражнения без обязательной слитной повторяемости определенных циклов, имеющие четко выраженное начало и завершение движения: прыжки, метание, гимнастические и акробатические элементы, поднимание тяжестей и т. д.). Общим для всех движений циклического характера является то, что все они могут представлять собой работу не только постоянной, но и переменной мощности с различной продолжительностью выполнения. Многообразный характер движений не всегда дает возможность определить точно мощность выполненной работы (т. е. количество работы в единицу времени, связанное с силой мышечных сокращений, их частотой и амплитудой), поэтому в таких случаях часто используется термин «интенсивность». Понятно, что предельная длительность работы зависит от мощности и интенсивности выполняемой работы, ее объема. Характер ее выполнения самым непосредственным образом связан с развитием утомления в организме. Если мощность работы велика, то длительность ее мала вследствие быстро наступающего утомления, и наоборот. При работе циклического характера спортивные физиологи различают зону максимальной мощности работы), продолжительность ее не превышает 20-30 с, причем утомление и снижение работоспособности большей частью наступает уже через 10-15 с), субмаксимальной (продолжительность ее составляет от 20-30 с до 3-5 мин), большой (продолжительность от 3-5 до 30-50 мин) и умеренной (продолжительность 50 мин и более).

Особенности функциональных сдвигов организма при выполнении различных видов циклической работы в различных зонах мощности определяют спортивный результат. Так, например, характерной основной чертой работы в зоне максимальной мощности является то, что деятельность мышц протекает в бескислородных (анаэробных) условиях. Мощность работы настолько велика, что организм не в состоянии обеспечить ее совершение за счет кислородных (аэробных) процессов. Если бы такая мощность работы могла проходить за счет кислородных реакций, то органы кровообращения и дыхания должны были бы обеспечить доставку к мышцам свыше 40 л кислорода в 1 мин. Но даже у высококвалифицированного спортсмена при полном усилении функции дыхания и кровообращения потребление кислорода может только приближаться к 1/4 указанной цифры. В течение же первых 10-20 с работы потребление кислорода в пересчете на 1 мин достигает лишь 1-2 л. Поэтому работа максимальной мощности, как правило, выполняется «в долг», который ликвидируется после окончания мышечной деятельности. Процессы дыхания и кровообращения во время работы максимальной мощности не успевают усилиться до необходимого уровня, обеспечивающего нужное количество кислорода для пополнения энергией работающих мышц. Практически во время спринтерского бега делается лишь несколько поверхностных дыханий, а иногда такой бег может совершаться при полной задержке дыхания. При этом афферентные и эфферентные отделы нервной системы функционируют с максимальным напряжением, вызывая достаточно быстрое утомление клеток центральной нервной системы.

Причина утомления самих мышц связана со значительным накоплением продуктов анаэробного обмена и в частичном истощении энергетических веществ в них. Главная масса энергии, освобождающаяся при работе максимальной мощности, образуется за счет энергии распада АТФ и КФ. Кислородный долг, ликвидируемый в период восстановления после выполненной работы, используется на восстановление этих веществ.

Снижение мощности и соответственное увеличение продолжительности работы связано с тем, что помимо анаэробных реакций энергообеспечения мышечной деятельности разворачиваются также и процессы аэробного энергообразования. Это обеспечивает - увеличение (вплоть до полного удовлетворения потребности) поступления кислорода к работающим мышцам. Так, например, при выполнении работы в зоне относительно умеренной мощности (бег на длинные и сверхдлинные дистанции) уровень потребления кислорода может достигать примерно 85% максимально возможного. При этом часть потребляемого кислорода используется на окислительный ресинтез АТФ, КФ и углеводов, часть - на непосредственное окисление жиров и углеводов. При длительной (иногда многочасовой) работе умеренной мощности углеводные запасы организма (гликоген) значительно уменьшаются, что приводит к снижению поступления глюкозы в кровь, отрицательно сказываясь на деятельности нервных центров, мышц и других работающих органов. Поэтому, чтобы восполнить израсходованные углеводные запасы организма в процессе длительных забегов, заплывов и т. д., предусматривается специальное питание растворами сахара, глюкозы, соками и т. п.

Ациклические движения, не обладая слитной повторяемостью циклов, представляют собой стереотипно последовательные фазы движений, имеющие четкое завершение. Их выполнение связано с проявлением силы, быстроты, высокой координации движений (движения силового и скоростно-силового характера). Успешность выполнения этих упражнений связана с проявлением либо максимальной силы, либо скорости, либо сочетания того и другого и, естественно, зависит от необходимого уровня функциональной готовности систем организма в целом.

Укреплению и активизации защитных сил организма, стимуляции обмена веществ и деятельности физиологических систем и отдельных органов в значительной мере могут способствовать оздоровительные силы природы. В повышении уровня физической и умственной работоспособности важную роль играет специальный комплекс оздоровительно-гигиенических мероприятий (пребывание на свежем воздухе, отказ от вредных привычек, достаточная двигательная активность, закаливание и т. п.). Регулярные занятия физическими упражнениями, одновременно являясь действенной формой активного отдыха, в процессе напряженной учебной деятельности способствуют снятию нервнопсихических напряжений, а систематическая мышечная деятельность повышает психическую, умственную и эмоциональную устойчивость организма.

Все произвольные движения человека осуществляются с участием сознания. Обучение движению без активного участия сознания невозможно. Двигательный аппарат человека управляется его центральной нервной системой. Таким образом, двигательный аппарат - это управляемая система, а центральная нервная система - управляющая. Между этими системами существует двойная связь: прямая, осуществляемая по эфферентным (центробежным, двигательным) нервным путям, и обратная, осуществляемая по афферентным (центростремительным, чувствующим) нервным путям. Нервная система управляет движениями на основании сигналов, поступающих от рецепторов двигательного аппарата, а также от органов чувств: зрения, слуха, вестибулярного аппарата, рецепторов кожи и отчасти внутренних органов.

В плане управления движениями с точки зрения роли сознания и автоматических действий рассмотрим понятия «умение» и «привычка».

Двигательные привычки - это автоматически совершаемые движения, не связанные со специальным обучением, которые могут возникать без участия сознания. Они образуются как условные двигательные рефлексы в результате многократного, иногда случайного совпадения данного движения с каким-либо иным двигательным рефлексом. Это ставшее привычным движение может быть неэффективным, бесцельным и иногда даже вредным (например, обкусывание ногтей).

Двигательные умения человека, в отличие от двигательных привычек, характеризуются целесообразностью, эффективностью; они - результат сознательного обучения.

Новое двигательное действие по мере прохождения своей начальной стадии осознанного обучения становится все более привычным, все меньше нуждается в неустанном контроле сознания. Вследствие многократного повторения и закрепления данного движения двигательное умение превращается в двигательный навык. При этом приобретаются черты, очень сходные с формированием привычки, и эти два явления становятся неразличимыми, и в том, и в другом присутствуют черты условного рефлекса.

Итак, двигательный навык - умение, появившееся в результате обучения, - многократного повторения определенного двигательного действия. Двигательный навык действует наряду с унаследованными - безусловными двигательными рефлексами.

В физическом воспитании важно знать, какие безусловные рефлексы свойственны человеку, как они проявляются в спортивных движениях, в какой мере используются как база для выработки двигательных (спортивных) навыков и, главное, какую роль здесь играет сознание.

Защитные рефлексы - это кожно-двигательные рефлексы (потирательный, чесательный) или защитные автоматические действия в виде отдергивания конечности при болевом раздражении, откидывание головы и туловища при угрозе удара в голову, зажмуривание глаз, загораживание лица и тела руками при опасности столкновения или падения и др.

В спортивной практике безусловные защитные рефлексы почти отсутствуют и не используются как база для выработки двигательных навыков.

Защитные двигательные действия в спорте встречаются в изобилии, но не как безусловные рефлексы, а как специально выработанные защитные двигательные навыки, которые даже по структуре своей противоположны безусловным защитным рефлексам (например, прием мяча волейболистом, вратарем, прыжки в воду и через планку, падение с лошади, велосипеда и др.).

В практике физического воспитания часто требуется подавление безусловных защитных рефлексов (при начальном обучении плаванию - подавление отрицательных реакций на погружение головы в воду, связанных с защитным рефлексом, на температуру воды и другие особенности водной среды).

Ориентировочные рефлексы проявляются у человека в движениях глаз и головы в направлении зрительного раздражителя, звукового раздражителя; хватательных движений рук ребенка в направлении источника этого раздражения; в приближении предмета или к предмету для его рассмотрения и опробования.

В спортивной практике - это реакция на указания тренера, на судейский свисток, на сигналы партнеров по игре и т. п.

Бывает немало случаев, когда этот рефлекс (например, рефлекс слежения за полетом мяча, ведение мяча в баскетболе, держа его в поле периферического зрения) необходимо тормозить.

Рефлекс на растяжение - в ответ на растяжение мышца рефлекторно сокращается, благодаря чему восстанавливается ее исходная длина.

Этот простейший двигательный механизм присутствует во всех движениях, характеризующихся достаточно быстрым растягиванием мышц (в каждом шаге бегуна, маховых движениях гимнаста, метателя, прыгуна и т. п.). Но после медленного растягивания мышцы возникает остаточное ее растяжение и повышается тонус ее антагониста.

Таким образом, упражнения на растягивание, используемые в гимнастике и других видах спорта, выполняемые медленно, с задержками в фазе растяжения, могут быть эффективнее быстрых маховых движений.

Рефлекторный тонус и произвольное расслабление. Тонус мышц - это непроизвольное автоматическое напряжение, поддерживаемое поступающими к ним слабыми нервными импульсами. Благодаря мышечному тонусу автоматически без активного участия сознания поддерживаются многие позы тела (например, удержание прямого положения головы и туловища).

При произвольном выполнении некоторых движений, особенно трудных и непривычных, может непроизвольно повышаться напряжение мышц, непосредственно не участвующих в данном движении («скованность тела»), что создает препятствие координации движений, в которых при напряжении одних мышц требуется расслабление других.

Способность к расслаблению - произвольному торможению непроизвольного мышечного напряжения есть результат двигательной тренировки. Такое умение дается подчас с трудом. Однако с помощью соответствующих педагогических приемов можно научить человека снимать избыточный мышечный тонус.

Ритмический двигательный рефлекс хорошо изучен у животных (спинальных), когда после нескольких пассивных сгибаний и разгибаний его конечности ритмические движения продолжаются уже самим животным. У человека этот рефлекс был обнаружен только в отношении коленного сустава, причем у спортсменов он выражен слабо.

Шагательный рефлекс. Перекрестная координация, лежащая в основе шагательного рефлекса, является для ног человека наиболее элементарной, автоматической, а симметричная координация, необходимая для толчка двумя ногами, - более сложной; она связана с подавлением перекрестной координации и требует обучения.

Автоматическая координация в движениях рук. Элементарной двигательной координацией для верхних конечностей человека является не перекрестная, свойственная нижним конечностям, а симметричная.

Перекрестная координация в движениях рук требует обучения, причем, чем старше человек, тем оно доступнее и быстрее.

Автоматическая координация в совместных движениях рук и ног. Автоматической координацией в совместных усилиях рук и ног являются односторонние, однонаправленные движения. При ходьбе вперед движения рук и ног совершаются перекрестно, иная координация движений рук и ног при ходьбе назад. Причина тому - отсутствие навыка. Обычная ходьба - это, конечно, навык. Первые движения рук при совершенствующемся навыке ходьбы бывают односторонними и однонаправленными с движениями ног. Но они биомеханически невыгодны: вызывают резкие перемещения общего центра тяжести, потерю равновесия и падение. Поэтому необходимо переключение на перекрестную координацию рук и ног. Такая координация при ходьбе - результат самообучения.

В спорте очень часто наблюдаются односторонние, однонаправленные движения рук и ног (бросок мяча в корзину с прыжка, прыжок в высоту, фехтование, бадминтон, бокс и т. п.). В практике физического воспитания важно иметь в виду, что односторонним автоматическим координациям не надо обучать, а перекрестные требуют специального обучения. В ряде случаев обучение новым движениям должно сопровождаться предварительным подавлением двигательных автоматов.

Двигательный навык - динамический стереотип. Системность работы коры больших полушарий как проявление целостной деятельности ЦНС, отмеченная И. П. Павловым, выявляется в процессе тренировки в начале формирования двигательного навыка и достигает завершения, когда совершенствование сложного цепного двигательного навыка переходит в стадию автоматизированности или привычных движений. В процессе образования двигательного навыка наблюдается в основном 3 фазы. Первая фаза состоит из изучения отдельных элементов движения и объединения ряда отдельных частичных действий в одно целостное действие. Вторая фаза характеризуется устранением излишних движений и мышечного напряжения.

Третья фаза связана с дальнейшим совершенствованием двигательного навыка путем уточнения деятельности целого ряда афферентных систем. Например, формирование навыка в попеременном двухшажном ходе на лыжах требует овладения следующими элементами:

Толчками ног, дающими скольжение на одной лыже (накат).

Попеременными толчками палок, своевременным их использованием, с наибольшей силой, при более выгодном угле наклона палок.

Комплексной работой корпуса, рук и ног.

Первая и вторая фаза осуществляются путем выработки так называемого двигательного стереотипа (привычной последовательности движений).

Динамический стереотип возникает в процессе овладения целостным двигательным актом. При этом в коре головного мозга возникают сложные функциональные взаимоотношения. Процессы возбуждения чередуются в определенных сенсорных участках, вызывая состояние возбуждения определенных моторных зон, что, в свою очередь, сопровождается работой соответствующих мышечных групп. Вся эта система многократно повторяется, движение постепенно автоматизируется, т.е. совершается легко, экономно, свободно. Но при овладении движением, несмотря на ясное представление о структуре движения в целом и понимание процесса овладения техникой, могут возникнуть ошибки. Так, при овладении техникой попеременного двухшажного хода могут быть ошибки: ход на прямых ногах, подпрыгивающий ход, падающий ход, двойная опора, скованный ход и т.д. В этом случае динамичность (подвижность) стереотипа проявляется в оперативной корректировке движений и действия.

Устранение лишних, исправление неправильных движений, раскрепощение их от скованности и другое достигаются путем сознательного отношения к замечаниям педагога и активного вмешательства в движения.

Пластичность коры больших полушарий дает возможность возникновению безграничного числа новых двигательных актов, их переделки. При этом большую роль играют процессы торможения, лежащие в основе развития и осуществления координационных отношений.

В коре больших полушарий возникают отдельные относительно независимые друг от друга очаги возбуждения и торможения, в результате чего создается определенная система (шаблон или стереотип) в деятельности ЦНС. Эта система строго определяет структуру движения, его ритм и темп.