Предпосылкой данного исследования является положение, выдвинутое Н.Д. Граевской и Т.И Долматовой, о том, что «вследствие низкой двигательной активности ухудшается работоспособность, и умственная, и физическая, ухудшается память, психоэмоциональный фон, снижается сопротивляемость к инфекционным заболеваниям, хронические заболевания проявляются в стадии обострения. В период обучения человек в особенности имеет необходимость в двигательной работе, по этой причине малая динамичность, некомпенсируемая нужными согласно объему и насыщенности физиологическими перегрузками, приводит к формированию единого строя болезней. Из числа учащихся зачастую попадаются подобные болезни, равно как неврозы, вегетососудистая дистония, функциональная кардиопатия» [1, с. 56]. Статистика показывает, что приблизительно 50% учащихся, приходящих на первый курс, имеют те или иные отличия в здоровье, а из числа выпускников институтов сейчас больше 80% невозможно назвать совершенно здоровыми. В процессе длительных занятий умственным трудом в организме могут наступить определенные физиологические изменения, которые сохраняются даже при активной мышечной деятельности. Это говорит о том, что в организме наступают необратимые патологические процессы, связанные с умственным переутомлением организма в глубокой фазе. Такие течения достаточно опасны и требуют особо тонкого подхода к реконструкции организма.
«Согласно требованиям государственного образовательного стандарта, необходим поиск и разработка новых направлений совершенствования учебного процесса по физической культуре. Одним из таких направлений может стать комплексный подход к работе по развитию системы высшего физкультурного образования, эффективность которой невозможна без оптимального сочетания физических и умственных нагрузок на студента, обеспечивающих повышение их активности в самосовершенствовании и саморазвитии, разработки современных информационных технологий» [2, с. 69-72].
Мозг, обладающий мощной компенсаторно-защитной функцией, длительное время может работать, не подавая сигнала о процессах достаточно глубокого утомления при мыслительных операциях, которое может в одночасье перерасти в переутомление.
Каковы же отличительные особенности умственного утомления? Это, прежде всего, снижение интеллектуальных способностей организма, проявляющихся в снижении памяти, внимания, ослаблении мыслительных операций. Под умственной работоспособностью можно понимать возможность человека выполнять определенную мыслительную нагрузку в заданных параметрах и длительное время без потери эффективности. Основными компонентами умственной работоспособности выступают психофизические качества: память, мышление, внимание и т.д. В своей работе В.И. Шалупин и В.В. Карпушин отмечают, что «студенческий возраст является наиболее благоприятным для развития и совершенствования физических качеств. Грамотно поставленный учебный процесс помогает развивать необходимые для повышения умственной и физической работоспособности физические и психические качества» [3, с. 191-194].
Работоспособность зависит от физиологического состояния организма: от состояния сердечно-сосудистой, дыхательной, мышечной, костной и других систем. Работоспособность зависит от настроения человека, мотивации и конкретно поставленной задачи, от возможностей человека, адекватных уровню мотивации и поставленной цели. «При длительной работе в организме могут возникать функциональные изменения, обусловленные главным образом малой подвижностью. Выражается это в ухудшении работы головного мозга, сердца, склеротических изменениях кровеносных сосудов, появлении гипотонии (у молодых) и гипертонии (у пожилых), возникновении неврозов» [4, с. 55-59].
В учебно-педагогическом процессе студентов факультета авиационных систем и комплексов умственная работоспособность обуславливается также в определенной степени типологическими особенностями нервной системы каждого индивидуума, свойствами личности. Характерной особенностью работоспособности является и процесс адаптации к учебному процессу, новизна поставленной задачи, интерес, проявляемый студентом к ее выполнению, важность выполняемой работы и оценка полученных результатов.
Целью исследования было выявление влияния физических упражнений на умственную и физическую работоспособность студентов факультетов авиационных систем и комплексов.
Материал и методы исследования. Исследования проводились на базе Московского государственного технического университета гражданской авиации с участием студентов-мужчин 2-х курсов факультета авиационных систем и комплексов (ФАСК) в количестве 89 человек в период 2017/2018 учебного года. Средний возраст испытуемых - 18,2+0,4 года.
Физическая работоспособность определялась по величине расчетной МПК. Проводились также наблюдения, анализ учебной деятельности и контрольные тесты на занятиях по физической культуре. В период 2017/2018 учебного года нами проведены исследования динамики физической работоспособности студентов ФАСК с помощью оценки величин МПК.
Стандартная нагрузка задавалась работой на велоэргометре субмаксимальной мощности (180-200 Вт в течение 5 мин. с частотой педалирования 60 об./мин.). Быстрота двигательных реакций измерялись до и после физической нагрузки. Масса тела испытуемых определялась по стандартной методике.
Обследования студентов проводились в течение 2017/2018 учебного года в сентябре (после занятий с преимущественным использованием беговых упражнений из легкой атлетики); в октябре-декабре (после комплексных занятий, основу которых составляли упражнения в тренажерном зале и спортивные игры); в феврале (после экзаменационной сессии и каникулярного отпуска); в марте (после занятий по лыжной подготовке); в апреле-мае (после комплексных занятий и легкой атлетики).
Неосознаваемый уровень регуляции деятельности нами устанавливался с помощью проективного идентификационного цветового теста Люшера.
Используя баланс суммы рангов основных четырех цветов, характеризующих вегетативно-эмоциональное состояние обследуемого, вычисляли «коэффициент психовегетативной активности (КПВА) следующим образом:
18-(X3+X4)
КПВА = ----------------- ,
18-(X1+X2)
где Х1 - порядковый номер выборки испытуемым синего цвета из 8 цветов;
Х2 - порядковый номер выборки испытуемым зеленого цвета из 8 цветов;
Х3 - порядковый номер выборки испытуемым красного цвета из 8 цветов;
Х4 - порядковый номер выборки испытуемым желтого цвета из 8 цветов».
Значение, превышающее единицу, интерпретируется как преобладание эрготропного тонуса, меньше единицы - трофотропного, т.е. речь идет о доминировании потребности в затрате энергии (когда яркие цвета находятся на первых позициях) и о перевозбуждении и потребности в покое, когда яркие цвета передвигаются в конец ряда (особенно это касается красного цвета)» [5, с. 55-57]. Показатель КПВА выше 2,0 характеризует очень высокий уровень психофизиологической работоспособности, а меньше 1,0 – низкий.
Быстрота двигательных реакций до и после физической нагрузки определялась с помощью методики А.Ю. Гиринской с соавт. Исследовались: «быстрота и точность (отсутствие ошибок преждевременного реагирования) простой двигательной реакции, точность реакции на движущийся объект, быстрота и точность реакции выбора. В первом случае испытуемый должен следить за появлением сигнала на экране компьютера и как можно быстрее нажимать на адекватную ему клавишу; во втором случае – «сопровождать» движущийся сигнал и фиксировать его в определенном месте; в третьем случае тест представляет собой следующее: из двух светлых квадратов на экране компьютера один исчезает. При исчезновении левого квадрата надо нажать левую клавишу, правого – правую. Определяется среднее время реакции, количество и среднее время ошибочных реакций» [6, с. 41].
Результаты исследования и их обсуждение. По данным исследований В.И. Шалупина и И.А. Родионовой с соавт., отмечается, что «важным условием для формирования адаптации к умственным нагрузкам студента является двигательная активность. Рациональные физические нагрузки способствуют быстрому восстановлению умственной работоспособности, помогают решить одну из главных проблем - усвоение большого количества нового материала в технических вузах, поддержание высокой и устойчивой учебно-трудовой активности студентов, создаются условия для интенсивного и напряжённого учебного труда без перегрузки и переутомления» [7, с. 203]. Учебный день студентов характеризуется как умственным, так и физическим напряжением. Нахождение в аудитории в течение нескольких часов учебной деятельности в рабочей позе (положение сидя) вызывает снижение тонуса мышечно-связочного аппарата, увеличение нагрузки на опорно-двигательный аппарат, нарушения функций мышечной активности, снижение скоростно-силовых возможностей, координации движений и т.д. (рисунок).
Максимальное потребление кислорода (МПК) показывает наибольший объем кислорода, который может быть поглощен и усвоен организмом во время больших физических нагрузок. Чем выше уровень МПК, тем лучше доставка кислорода к мышцам и его преобразование в энергию.
. 
Состояние физической работоспособности студентов в процессе учебного дня
Для устранения таких неблагоприятных последствий учебного дня студентов целесообразно применять адекватные средства и методы.
Полученные результаты, как свидетельствуют наши данные, свидетельствуют о том, что физическая работоспособность существенных изменений за семестр не претерпевает. Так, в периоды указанных обследований установлены следующие характеризующие ее показатели: в начале октября МПК, по сравнению с исходным, возросло на 0,7 мл/кг мин-1, что связано с направленной беговой подготовкой, затем в ноябре - на эту же величину снизилось, и в последующем до января прослеживается устойчивая тенденция к снижению с 52,7 до 50,59 мл/кг мин-1. Это можно объяснить сокращением объема нагрузки при проведении занятий в зале преимущественно по спортивным играм и выполнению упражнений в тренажерном зале. Одновременно в этот период наблюдений отмечается увеличение массы тела студентов.
Занятия по лыжной подготовке в феврале-марте обусловили существенное увеличение МПК, которое составило 49,3-50,3 мл/кг-мин-1. Наиболее выраженная тенденция к снижению МПК до 48,4 мл/кг-мин-1 проявляется в январе, что объясняется отсутствием целенаправленной физической подготовки в период экзаменационной сессии и каникулярного отпуска. Вес тела увеличился по сравнению с данными первого обследования на 2,4 кг, что было связано также с сезонными колебаниями в уровне этого показателя.
В дальнейшем проведение занятий со студентами ФАСК обусловило повышение МПК до 51,6 мл/кг мин-1.
Практическое занятие длилось 90 мин., из них 35 - скоростно-силовая подготовка (беговые и прыжковые упражнения, выполняемые в высоком темпе), остальное время - игровая подготовка. Показателем интенсивности всего занятия был средний пульс - 130, 0 уд./мин., скоростно-силовых упражнений - 145,6 уд./мин., технико-тактических упражнений -140,8 уд./мин., причем 52% работы велось в развивающем режиме. Косвенные проявления интеллектуальных функций, данные которых приведены в таблице, являются методической характеристикой практической умственной деятельности.
Показатели психовегетативной активности, быстроты и точности двигательных реакций до и после занятия
|
Методики и измеряемые параметры |
«Фоновые» замеры (проводились в свободное время) |
Замеры до начала занятия по физической культуре |
Замеры сразу после занятия по физической культуре |
|
КПВА по тесту Люшера |
1,00 |
1,44 |
1,72 |
|
Быстрота двигательных реакций (в мс) |
179,5 |
163,0 |
164,2 |
|
Кол-во преждевременных ошибок |
5,8 |
4,3 |
4,1 |
|
Точность реакции на движущийся объект (в мс) |
51,6 |
52,0 |
43,3 |
|
Время реакции выбора (в мс) |
232,7 |
209,0 |
185,9 |
|
Кол-во ошибок в реакции выбора |
8,6 |
6,4 |
5,1 |
|
Среднее время ошибки в реакции выбора (в мс) |
211,0 |
192,3 |
179,4 |
Если обратиться к абсолютным значениям диагностики в различных условиях учебной деятельности студентов, то, прежде всего, обращает на себя внимание общая закономерность: в процессе отдыха у них в целом не наблюдается какая-либо установка на мобилизацию психофизиологических ресурсов. Это - так называемый пассивный отдых, не связанный с задачами повышения профессиональной подготовленности. Особенно это касается психовегетативной активности, которая сохраняется на нейтральном уровне. И только перед началом занятия по физической культуре наблюдается не только положительный сдвиг в психофизиологическом состоянии студентов, но и их ярко выраженная готовность к энергичным и рациональным действиям, эрготропным тенденциям, связанным с установкой на активную деятельность, на борьбу, на преодоление любого сопротивления. Под воздействием средств организованной и рациональной физической деятельности на учебном занятии происходит формирование той сферы индивида, которая обеспечивает будущий профессиональный рост.
Заключение. На основании вышеизложенного мы пришли к выводу, что физическая работоспособность в меньшей степени подвержена влиянию неблагоприятных факторов учебно-педагогической деятельности, чем умственная работа.
Для того чтобы мозговые процессы функционировали в полном объеме, чтобы импульсы из различных систем организма к ним поступали, основу этого составляет мышечная система, для чего необходимо чередовать умственную и физическую деятельность. При двигательных процессах в кору головного мозга поступает большое количество нервных импульсов, которые поддерживают его в активном состоянии. Тем самым подтверждается тезис: умственный труд неотделим от физического труда. Вследствие этого можно констатировать то, что физические упражнения положительно, хотя и косвенно, влияют на умственную работоспособность.
Целесообразно систематически включать психолого-педагогические методы целенаправленного формирования системы установок эмоционального реагирования на неуспех, через моделирование напряженных ситуаций, требующих регуляции самооценки, нередко полностью неосознаваемой, и оптимизацию учебного процесса.
Физическая и умственная работоспособность зависят друг от друга, и смена одного вида деятельности на другой дает положительный эффект в совершенствовании координационных механизмов в его функционировании.
Вследствие этого целесообразно учебный процесс строить с учетом умственной и физической деятельности студентов, применяя метод чередования учебных дисциплин.