Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физиологическая оценка адаптации школьников к особенностям учебной нагрузки в условиях инновационных педагогических технологий

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Бухаринова, Жанна Владимировна, Чебоксары

о / ^/Л ¥ ~ "

ЧУВАШСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ

ИНСТИТУТ им. И. Я. ЯКОВЛЕВА

на правах рукописи

БУХАРИНОВА ЖАННА ВЛАДИМИРОВНА

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АДАПТАЦИИ ШКОЛЬНИКОВ К ОСОБЕННОСТЯМ УЧЕБНОЙ НАГРУЗКИ В УСЛОВИЯХ ИННОВАЦИОННЫХ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

03. 00.13 - физиология человека и животных

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: заслуженный деятель науки ЧР, академик РЭА, доктор биологических наук, профессор

А. Д. Димитриев

Чебоксары - 1998

*

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение....................................................................".......................

5-11

Глава 1 Современные проблемы адаптации детского организма к условиям внешней среды ( обзор литературы )........

12-34

Глава 2 Объект, методика и объем исследований.....................

35-47

Глава 3 Результаты собственных исследований

3.1. Индивидуальная оценка .--физического развития детей...................................i..............j......................... 48

3.1.1. Оценка гармоничности физического развития

детей исследуемых групп................................................ 48-63

3.1.2. Динамика антропометрических показателей в исследуемых группах...................................................... 64-72

3.1.3. Изучение динамометрических показателей в исследуемых группах..................................................... 73-79

3.2. Изучение возрастной динамики сердечнососудистой системы школьников............................... 80

3.2.1. Динамика показателей частоты сердечных сокращений..................................................................... 80-95

3.2.2. Изучение изменений показателей артериального давления у детей............................................................. 96-117

3.2.3. Изучение возрастных изменений систолического объема крови у детей исследуемых групп..................... 118 - 126

3.2.4. Изучение функционального состояния

механизмов кардиорегуляции................................................................................127-134

3.3. Динамика функционирования системы

внешнего дыхания........................................................................................................................135 -150

Заключение................................................................................... 151-158

/

Выводы.......................................Т................................................... 159-160

Список литературы...................................................................... 161-185

список

ВСТРЕЧАЮЩИХСЯ СОКРАЩЕННЫХ ТЕРМИНОВ

А - адаптация;

В - биологический возраст;

ЧСС - частота сердечных сокращений;

АД - артериальное давлего'1;

/ ]

САД - систолическое артериальное давление; ДАД - диастолическое артериальное давление; СОК - систолический объем крови; МОК - минутный объем крови; ПД - пульсовое давление;

ОПСС - общее периферическое сопротивление сосудов;

ИН - индекс напряжения;

ИВР - индекс вегетативного равновесия;

ПАПР - показатель адекватности процессов регуляции;

ЖЕЛ - жизненная емкость легких;

ПТМ - пневмотахометрия;

УВК - учебно-воспитательный комплекс.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования проблемы. В последнее время образовательные учреждения все чаще обращаются к модели всестороннего и гармоничного развития личности учащихся. Различные образовательные системы предлагают решение этих проблем и подходят к ним под своим углом зрения, не имея научно-обоснованных рекомендаций на основе изучения адаптации детского организма.

Из обзора современной литературы можно заключить, что физиологические проблемы влияния внешних и внутренних факторов на формирование морфо-функционального статуса современного ученика находятся в центре внимания исследователей [1, 2, 8, 10, 14, 24, 42, 51, 64, 73, 115, 139, 155, 176, 242]. При этом отмечается, что в настоящее время к числу приоритетных факторов, влияющих на организм ребенка, относятся внешние факторы [ 6, 14, 24, 26, 30, 54, 77, 82, 106, 176, 179, 189, 210]. В настоящее время из этой группы факторов усиливается воздействие на организм социальных и экологических.

В современных условиях, из группы социальных, усиливается воздействие на детский организм школьных факторов, так как в последнее время в образовательной системе наблюдается интенсификация учебного процесса, что потенциально усиливает роль их влияния на морфо-функциональное развитие учащихся [7, 10, 13, 22, 25, 40, 44, 46, 61, 69, 73, 97, 151, 157, 191, 193, 205]. В этих условиях является актуальной проблема сохранения и развития адаптации детского организма к школьной среде. Решение данного вопроса возможно при оценке воздействия школьных факторов на организм ребенка. Это возможно при условии, когда школа способствует реализации фундаментальных свойств организма и эффективному функционированию его отдельных систем.

Соотнося все сказанное к проблемам адаптации организма учащихся к школьной среде, следует отметить, что она может протекать в рамках нормы реакции и модификации, то есть отвечать на комплексное воздействие факторов изменением морфо-функционального статуса организма в определенных пределах [11].

В специальной литературе имеется большое количество работ, посвященных проблемам влияния на организм учащихся как учебных, так и социально-бытовых и экологических факторов среды [39, 47, 51, 75, 77, 85, 176, 178, 193, 210, 213, 219, 239].

С учетом того, что в реальности организм учащихся испытывает совместное воздействие указанных выше факторов, в работах современных исследователей указывается на необходимость комплексного подхода к решению этой проблемы [25, 69, 71, 95, 126, 151, 165, 197, 205, 225].

Несмотря на многочисленные теоретические и экспериментальные работы по проблемам адаптации организма учащихся к школьной среде [5, 12, 14, 23, 64, 69, 76, 126, 205, 215], следует подчеркнуть, что результаты этих исследований невозможно автоматически переносить на детей, проживающих в другом регионе, что объективно зависит от гетерогенности детской популяции, обусловленной биологическими и социальными факторами, качественными и количественными особенностями учебной нагрузки, социально-бытовыми условиями жизни, конкретными экологическими и другими региональными особенностями

Из этого следует, что в каждой конкретной среде, в том числе школьной, создается присущая только ей совокупность факторов, которая может обуславливать определенную направленность морфо-фукциональных изменений в организме учащихся.

Школьные факторы на фоне огромного количества других, правомерно рассматривать как приоритетные и значимые для организма

детей. Правомерность такого подхода обусловлена тем, что обучение в школе является длительно действующим фактором, который может накладывать отпечаток на все последующее индивидуальное развитие организма. Все это указывает на необходимость изучения адаптации детского организма к условиям школьной среды. При этом показателем эффективности и рациональности режима школьной среды является комплекс физиологических показателей, полно и всесторонне характеризующих морфо-функциональный статус организма учащихся. Это особенно актуально еще и тем, обучение в школе совпадает с подростковым возрастом, со свойственными этому периоду, значительными морфо-функциональными перестройками и преобразованиями в организме, предъявляющими более повышенную физиологическую " цену " адаптации к интенсивным факторам школьной среды. В этой связи возникает ряд теоретических и прикладных задач в области физиологии детей и подростков, решение которых возможно только при условии изучения морфо-функционального состояния организма в реальных условиях организации учебно-воспитательного процесса. Результаты подобных научных исследований могут служить основой повышения эффективности учебно-воспитательного процесса в условиях современной школы и обеспечения условий для полноценного физиологического развития учащихся [5, 14, 23, 26, 96] .

Данная научная проблема становится особенно актуальной и значимой для нетрадиционных экспериментальных школ, цели задачи которых объективно связаны с внедрением более сложных учебных программ и обуславливают усиление воздействия на организм детей школьных факторов. Все выше сказанное позволяет заключить, что исследование проблемы зависимости морфо-функционального статуса

детей от воздействия школьных факторов, является актуальным и значимым.

С учетом вышеизложенных теоретических положений и отсутствия научного физиологического обеспечения проводимых педагогических экспериментов к конкретных условиях Чувашской Республики, целью данного исследования явилось изучение влияния дифференцированной учебной нагрузки на характеристики параметров физического развития детей с определением антропометрических, динамометрических показателей и параметров функционального состояния отдельных физиологических систем организма школьников.

Для достижения этой цели нами были поставлены следующие задачи:

1. Выявить особенности физического развития детей обследуемых групп в зависимости от школьных факторов.

2. Исследовать возрастную динамику и адаптационные изменения сердечно - сосудистой системы школьников в зависимости от школьных факторов.

3. Изучить состояние адаптационных механизмов организма учащихся к воздействию школьных факторов на основе математического анализа сердечного ритма.

4. Выявить возрастные изменения функционального состояния системы внешнего дыхания в группах исследуемых школьников.

Научная новизна Установлено, что в условиях внедрения дифференцированного обучения в школе по возрастным изменениям антропометрических параметров у детей с повышенной учебной нагрузкой наблюдается тенденция к опережению ростовых процессов, по сравнению с детьми, испытывающими меньшую учебную нагрузку.

Выявлено, что в группе детей с максимальной учебной нагрузкой в динамике происходит увеличение удельного веса детей с гармоничным физическим развитием, а у детей, испытывающих сложную и повышенную учебную данный показатель снижается. У детей, обучающихся по программе государственного стандарта образования, данный показатель за период наблюдения остается практически на одном уровне.

В результате проведенного исследования сердечно-сосудистой системы выявлены возрастные изменения ряда гемодинамических показателей, находящихся в зависимости от воздействия школьного фактора, которые выявляются при функциональных пробах у школьников 13 - 14 лет.

Па основе математического анализа кардиоциклов и установления сдвигов по показателям X, Амо, Мо, ИН выявлено, что у школьников с максимальной и сложной учебной нагрузкой при обучении в 5-6 классах обнаружен сдвиг в сторону преобладания симпатического тонуса вегетативной нервной системы, по сравнению с детьми сравниваемых групп. На основе изучения этих показателей в возрастном периоде 13-14 лет установлена сбалансированность тонусов симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы.

Теоретическая значимость исследования заключается в установлении закономерностей формирования морфо-функционального статуса у изученных групп детей, в зависимости от особенностей учебной. Изучение организма учащихся в условиях внедрения в школе новой инновационной педагогической технологии показало, что повышение учебной нагрузки в рамках реализации данного педагогического эксперимента способствует формированию процессов долговременной адаптации. Определение особенностей морфо-функциональных показателей и их динамики за школьный онтогенетический период свидетельствует о том, что к 14-15

годам у учащихся большинство изученных параметров функционального состояния и физического развития выравниваются.

Практическая значимость работы. Полученные в ходе эксперимента данные были использованы для оптимизации функционального состояния учащихся, для этого были проведены индивидуальные беседы с родителями, школьными учителями, детьми.

Результаты исследования использовались в установлении современных региональных критериев физического развития детей.

Практические предложения, разработанные на основе проведенных исследований, используются в системе образования Чувашской Республики.

Материалы проведенного исследования представляют практический интерес для физиологов, школьных врачей, педагогов-валеологов, организаторов учебно-воспитательного процесса и используются при проведении учебных занятий по общей и возрастной физиологии в Чувашском государственном пединституте.

Положения, выносимые на защиту:

1. Направленность возрастных изменений физического развития детей зависит особенностей учебной нагрузки.

2. Особенности возрастных изменений показателей сердечно-сосудистой системы, механизмов кардиорегуляции сердечного ритма и системы внешнего дыхания находятся в определенной зависимости от воздействия дифференцированного уровня учебной нагрузки.

Апробация работы. Материалы проведенного исследования ежегодно докладывались на итоговых научных конференциях профессорско-преподавательского состава, молодых ученых и научных работников, аспирантов и студентов Чувашского государственного педагогического института имени И.Я. Яковлева (1995, 1996, 1997, 1998);

на международной конференции «Проблемы проектирования региональных систем физического воспитания» в г. Тула (1997), на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы формирования гармонически - развитой личности учащихся в современных условиях» в г. Чебоксары (1995), на Всероссийской конференции «Физическая активность и здоровье. Адаптация растущего организма к физическим и учебным нагрузкам» в г. Екатеринбург ( 1996 ), на Республиканских экологических конференциях (1996, 1997). Основное содержание исследования отражено в 10 опубликованных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания организации, методов и объема исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 185 страницах машинописного текста, иллюстрирована 70 рисунками и содержит 45 таблиц. Список литературы включает 242 наименования.

Глава I

Современные проблемы адаптации детского организма к условиям внешней среды (обзор литературы)

Активность всего живого находит свое выражение в процессах адаптации. Термин "адаптация" получил широкое распространение у представителей различных отраслей науки. Вместе с тем, общепринятого определения адаптации нет. Хотя вряд ли кто сомневается в том, что процессы адаптации сводятся, прежде всего, к различным изменениям, которые возникают в процессе жизнедеятельности живых объектов в ответ на те или иные изменения окружающей среды, и необходимы для самосохранения [11, 16, 21, 30, 34, 91, 225].

Адаптация является диалектическим единством изменения и постоянства, динамики и стабильности организма. В наиболее широком плане адаптация - это свойство жизнедеятельности особи и вида ( популяции ), в котором реализуется фундаментальное свойство материи к самосохранению и развитию в конкретных условиях существования. В настоящее время все чаще происходят количественные и качественные изменения окружающей среды, причем, растущий организм является чувствительным к действию этих изменений. Это может вызвать напряжение механизмов адаптации детского организма [16,21, 30].

В исследованиях по возрастной физиологии проблема адаптации детей и подростков к учебным и физическим нагрузкам является одной из ведущих [8, 22, 39, 79, 106, 131, 151, 156, 166]. Основная цель этих исследований состоит в том, чтобы изучить физиологические механизмы адаптации и получить возможность управлять ими.

Существует ряд общих теоретических вопросов проблемы адаптации. Первый из них касается определения адаптации. Насчитывается большое количество определений термина "адаптация" . Согласно определению, которое дается в Большой медицинской энциклопедии, "адаптация (от латинского adapto - приспособляю) - морфо-физиологические приспособления животных и растительных организмов к конкретным условиям существования во внешней среде". Близкое к этому определение адаптации содержится в ряде работ исследователей [4, 28, 57, 63, 69, 184, 225].

Такое представление относится к общебиологическому определению адаптации. С физиологической точки зрения адаптация понимается как "совокупность физиологических реакций, лежащих в основе приспособления организма к изменению условий окружающей среды, и направленная на сохранение относительного постоянства его внутренней среды - гомеостаза" [13. 19,28, 33, 57, 74, 225].

Адаптация в организме протекает фазно и имеет определенные стадии развития. Выделяют фазы кратковременного повышения резистентности организма, возникающие обычно в первые часы и дни воздействия, и ее снижения. В норме, к воздействию адекватных факторов развивается состояние устойчивого приспособления организма к новым условиям внешней среды [4,13, 30, 81, 108].

Реакции адаптации организма принято разделять на две группы:

а) быстро реализующиеся реакции срочной адаптации, для которых в организме имеются готовые механиз�