Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Психофизиологические параметры и умственная работоспособность школьников учебных учреждений традиционного и нетрадиционного типа

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Литовченко, Ольга Геннадьевна, Тюмень

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Литовченко Ольга Геннадьевна

ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И УМСТВЕННАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ УЧЕБНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ ТРАДИЦИОННОГО И НЕТРАДИЦИОННОГО ТИПА

03.00.13 - физиология человека и животных

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Тюмень 1998

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор В.С. Соловьев

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................5

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ...................................................11

Психофизиологические и физиологические механизмы умственной работоспособности ..................11

1.1. Понятие умственной работоспособности в аспекте

физиологии труда школьников .................................11

1.2.Снижение уровня работоспособности..........................16

1.2.1 .Утомление при умственном труде............................16

1.2.2. Перенапряжение. Переутомление............................18

1.3. Особенности умственной работоспособности школьников ...............................................................19

1.4.Понятие подвижности нервных процессов ..................25

1.5. Влияние умственной нагрузки на состояние сердечно-сосудистой системы....................................28

1.5.1. Электрокардиограмма ребенка.................................32

2.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ................35

2.1. Социально-физиологическая характеристика обследованных детей..................................................35

2.2.Методы исследования ..................................................39

2.2.1. Исследование зрительно-моторных реакций

и умственной работоспособности школьников...........40

2.2.1.1. Определение простой зрительно-моторной реакции....................................................................41

2.2.1.2. Определение сложной зрительно-моторной реакции ...................................................................42

2.2.1.3. Корректурная проба (зрительный поиск) ..............42

2.2.1.4. Мнемический поиск..............................................43

2.2.2.Определение личностных свойств подростков

с помощью опросника Русалова В.М............................43

2.2.3.Изучение сердечно-сосудистой системы

школьников с помощью аппаратно-программного

комплекса «П-Кард» ......................................................45

2.3. Математическая обработка результатов

исследования .................................................................46

3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ....................................................47

3.1.Изучение зрительно-моторных реакций

и умственной работоспособности школьников .............47

3.1.1. Возрастные параметры зрительно-моторных реакций 10-13-летних детей г. Петропавловска .........................47

3.1.2. ЗМР и СЗМР у детей различных учебных учреждений.................................................................52

3.1.3. Состояние психофизиологических показателей школьников в динамике учебного процесса.......................53

3.1.4. Соотношение индивидуально-типологических свойств школьников и психофизиологических показателей......67

3.2. Параметры ЭКГ школьников г. Петропавловска.............88

ВЫВОДЫ .............................................................................101

ЛИТЕРАТУРА......................................................................103

ПРИЛОЖЕНИЕ ....................................................................126

Список сокращений

АРМ-П -автоматизированное рабочее место психолога

АПК - аппаратно-программный комплекс

ЛП- латентный период

ЗМР- зрительно-моторная реакция

СЗМР - сложная зрительно-моторная реакция

мс- милли секунда

ЭКГ- электрокардиограмма

КИГ- кардиоинтервалограмма

ВНД- высшая нервная деятельность

ЦНС- центральная нервная система

ЭОС - электрическая ось сердца

ОБЖ - обеспечение безопасности жизнедеятельности

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Дети младшего подросткового возраста (10-13 лет) обладают характерными психологическими и физиологическими свойствами. Личность младшего подростка отличается психологической неустойчивостью, неадекватной самооценкой. В этом возрасте происходят структурные и функциональные изменения организма, с внутривозрастными и индивидуальными различиями в темпах роста и развития, требующие особого внимания всех участников образовательного процесса.

Интерес к проблеме повысили происходящие в последнее десятилетие серьезные социально-экономические изменения в республике Казахстан, которые совпали с большим количеством теоретических и практических инноваций в образовании. В связи с последним в настоящее время открываются учебные заведения с нетрадиционными формами обучения: лицеи, гимназии, частные школы, школы углубленного изучения ряда предметов, в которых преследуются цели существенного повышения образовательного уровня, пересматриваются программы обучения, вводятся дополнительные учебные нагрузки. Все эти формы обучения, в большей степени экспериментальные, требуют изучения

психофизиологического состояния школьников. Свой вклад в особенности организации учебного процесса в республике Казахстан на современном этапе вносит проблема языковой дезинтеграции в школах.

Степень умственной и физической нагрузки в динамике учебного года в условиях реализации различных педагогических нововведений на фоне дополнительной языковой нагрузки

нуждается в управлении, для этого важно знать характеристики анализаторных и моторных параметров школьника на различных его этапах образовательного процесса с учетом неизбежных колебаний способности ребенка усваивать материал.

Однако способы объективной оценки педагогической эффективности нововведений, последствия их влияния на физиологические и психологические свойства учащихся изучены явно недостаточно.

Возникает вопрос, какой психофизиологической и физиологической ценой будет достигаться более высокий уровень образования, как влияет повышение учебной нагрузки на работоспособность, и здоровье детей. Требуется конкретизация методов непрерывного мониторинга интеллектуальной деятельности ребенка в условиях применения в школах многочисленных учебных авторских программ. В связи с этим, решение проблемы объективной оценки умственной работоспособности становится одной из наиболее важных задач в области возрастной физиологии.

Исходя из актуальности и слабой изученности поднятой проблемы нами была поставлена цель.

Цель работы. Изучить влияние традиционных и нетрадиционных форм образовательного процесса на психофизиологические показатели младших подростков региона Северный Казахстан. Охарактеризовать состояние умственной работоспособности детей 10-13 лет в динамике учебного процесса в зависимости от типа учебного заведения.

Задачи исследования:

1. Разработать физиологические критерии простой и сложной сенсомоторных реакций у детей 10-13 лет в зависимости от пола и возраста.

2. Исследовать изменение скорости решения нагрузочных заданий детьми 5-7 классов в динамике учебного процесса в зависимости от типа учебного заведения.

3. Пронаблюдать состояние умственной работоспособности в динамике учебного процесса с учетом возраста детей и типа учебного учреждения.

4. Определить соотношение умственной работоспособности младших подростков с различной подвижностью нервных процессов.

5. Изучить состояние темпераментологических свойств детей 10-13 лет. Проанализировать данные сенсомоторных реакций в зависимости от состояния темпераментологических характеристик младших подростков.

6. Изучить состояние сердечно-сосудистой системы детей 1011 лет с помощью системы "П-Кард".

Научная новизна. Впервые выполнены системные исследования психофизиологического состояния младших подростков-школьников, занимающихся в общеобразовательных и инновационных учебных заведениях с разной степенью языковой нагрузки и двигательной активности г. Петропавловска, центра Северо-Казахстанской области. Впервые получены сведения о физиологических и психологических свойствах детей-школьников 10-13 лет этого города. Проведено сравнительное изучение сенсомоторных реакций у школьников учебных заведений

различного типа. Отмечены этнические различия сенсомоторных реакций и темпераментологических характеристик.

Конкретизированы возрастные и половые отличия. Впервые получены сведения о динамике умственной работоспособности школьников на различных этапах учебного года как в средних общеобразовательных, так и в инновационных учебных заведениях г. Петропавловска, впервые представлены объективные оценки темпераментологических показателей младших подростков. Предложены ЭКГ -стандарты для мальчиков и девочек 10-11 лет г. Петропавловска.

Практическая значимость. Полученные данные о состоянии умственной работоспособности в динамике учебного года, подвижности нервных процессов у детей 10-13 лет могут стать основой критериев физиолого-гигиенической оценки влияния общей учебной нагрузки учащихся 5-7 классов, как общеобразовательных учебных заведений, так и школ, использующих нетрадиционные формы обучения.

Материалы исследования используются в учебных заведениях г. Петропавловска (частной школе №1, казахской классической гимназии, казахской средней школе №6, средней школе № 43) и в школе №26 г. Сургута для определения индивидуально-типологических, психофизиологических характеристик школьников 5-7 классов и для организации управления дефференцированным учебным процессом. Темпераментологические характеристики использованы для обеспечения индивидуального контроля и коррекции обучаемости детей. Полученные данные использованы специалистами оздоровительного профиля, в качестве доступных методов контрольных психофизиологического и физиологического

состояния детей 10-13 лет областного центра Северного Казахстана. Результаты исследований использованы в процессе углубленных профилактических медицинских осмотров в образовательных учреждений и в медицинской практике ревматологического отделения детской поликлиники г.

Петропавловска.

Положения, выносимые на защиту.

1. Младшие подростки г. Петропавловска по изученным психофизиологическим и темпераментологическим показателям существенно не отличаются от детей этого возраста других регионов СНГ.

2. В динамике учебного процесса происходит постепенное снижение умственной работоспособности школьников большинства обследованных учебных заведений. Исключение составляет русскоязычная частная школа №1, имеющая оптимальный учебный план.

3. Анализаторные и моторные свойства школьников изменялись в течение учебного года фазно. Каникулы приводили к неполному восстановлению умственной работоспособности, учебный процесс -к ее снижению. Дети, предпочитающие быстрый темп деятельности отличались высокой подвижностью нервных процессов.

4. Языковая дезинтеграция предпринятая в последние годы, не оказала существенного влияния на обучаемость как русскоязычных школьников, так и учащихся школ с преподаванием на казахском языке.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на III съезде физиологов Казахстана, Алматы, 1995; на II международной научно-практической конференции «Физическая культура и спорт учащейся молодежи в развивающемся мире», Шуя, 1996; 1996; на Республиканской научно-практической конференции «Биолого-химические и физико-математические методы средства в современных научных исследованиях», Костонай, 1996; на Республиканской научно- практической конференции «Актуальные проблемы высшей школы в современных исследованиях», Петропавловск, 1997; на I Республиканской научно-практической конференции «Валеология; медико-педагогические аспекты формирования здорового образа жизни», Костонай, 1997; на научной конференции преподавателей СурГПИ, Сургут, 1998.

Основные положения диссертации опубликованы в 6 тезисах и 3 статьях.

1. Обзор литературы психофизиологические и физиологические механизмы умственной работоспособности

1.1. Понятие умственной работоспособности в аспекте

физиологии труда школьников

Одной из фундаментальных категорий физиологии человека является работоспособность. Работоспособность зависит от физического и психического состояния и способна меняться в широких пределах. Это связано с влиянием внешних и внутренних факторов. Это в полной мере относится к обучению как форме труда. Среди внешних факторов ведущее значение имеют условия окружающей среды и степень физиологической рациональности организации трудового учебного процесса. Основным трудом школьника является умственный, поэтому мы сосредоточили свое внимание на изучении влияния нагрузок на умственную работоспособность. К внутренним факторам относятся мотивация и эмоциональная сторона деятельности, уровень функциональной активности в момент ее осуществления, особенности личности, участвующей в данной конкретной деятельности.

Существуют различные формулировки изучаемого понятия. Работоспособность характеризуют, как максимально возможную целенаправленную деятельность человека и как способность человека точно выполнять определенную, специфическую работу в течение длительного времени без снижения ее качества и уровня мощности (Макаренко Н.В., 1991).

В.П. Дядичкин (1987; 1990) под работоспособностью предлагает понимать способность организма к мобилизации

функциональных возможностей для выполнения работы. Так как в повседневной жизни человек работает не на пределе возможностей, а использует какую-то степень мобилизации (текущую работоспособность).

В словаре физиологических терминов (1988) понятие работоспособности обозначено как потенциальная способность человека на протяжении заданного времени и с определенной эффективностью выполнять максимально возможное количество работы.

По определению P.M. Баевского (1975), умственная работоспособность - это определенный объем работы, выполняемой без снижения установившегося на оптимальном для данного индивидуума уровня функционирования организма. Предполагается возможность колебаний объема выполняемой каждым субъектом умственной работы, то есть наличия у него в разные отрезки времени высокой, средней или низкой работоспособности.

Структура умственной деятельности с позиций теории П. К. Анохина о функциональных системах (Анохин П.К., 1980; Судаков К.В., 1984; Матюхин В.В., 1993) включает принятие решения, постановку цели, достижение конечного полезного результата.

Рассматривая работоспособность как функциональную систему, возможно выделить две взаимосвязанные подсистемы: функционального напряжения и восстановительных процессов. Пусковым механизмом подсистемы функционального напряжения организма является мотивационное побуждение к выполнению работы разной степени сложности, уровень которой зависит от силы и характера внешних раздражителей и факторов, т.е. от уровня напряженности деятельности. К.В. Судаков, Ю.В. Урываев (1987) считают, что мотивация приводит к активации мозговых структур,

позволяющих извлекать из памяти знания и опыт, получаемые по принципу динамического стереотипа, в процессе учебы и собственной деятельности. В этом они близки к мнению A.A. Ухтомского (1925, 1951), который отмечал, что взаимосвязанные процессы - мотивация и аппарат памяти - вызывают предрабочее состояние. С физиологических позиций предрабочее состояние соответствует доминанте, в основе которой лежит возбуждение определенных нервных центров. Свойственный умственной работоспособности принцип саморегуляции осуществляется благодаря постоянному получению информации о конечном результате через поток обратной афферентации.

Подсистема восстановительных процессов характеризуется избирательной мобилизацией нервных элементов различных уровней центральной нервной системы. При этом их стимулирующее влияние избирательно вовлекает непосредственно корковые и подкорковые центры с последующими проявлениями вегетативных и гуморальных реакций (Меерсон Ф.З., 1984). Внешний аспект подсистемы восстановительных процессов имеет в своей основе поведенческие, включая социальные, реакции. При наличии соответствующей обстановочной афферентации появляется мотивационная установка и формируется внутренняя потребность восстановления функций, реализующаяся в отдыхе. Это может осуществляться непроизвольно и осознанно (Матюхин В.В., 1993).

Умственная деятельность представляет собой

функциональную систему, согласно которой поведение можно представить в пространственно-временном континууме в виде ряда поведенческих актов, решение о выборе последовательности которых принимается благодаря афферентному синтезу при взаимодействии доминирующей мотивации, следов памяти,

афферентных стимулов внешней среды и с учетом оценки результата предыдущего поведенческого акта (Анохин П.К., 1975; Ильин Е.П., 1978; Судаков К.В., 1984; Матвеев Е.В., Надеждин Д.С., 1994).

Близок к описанному выше системному подходу -комплексный подход (Зинченко В.П., Леонова А.Б., 1978; Заклякова В.Н., Борисова Т.А., 1982; Лисицина К.А., 1983; Дубровина З.В., Блинова Л.Г., 1986). Суть которого состоит в том, что авторы предлагают учитывать в формировании поведения участие большого числа п