Возможности физиологических практикумов в оценке адаптации студентов к учебным нагрузкам

Возможности физиологических практикумов в оценке адаптации студентов к учебным нагрузкам

А.Г Соломонов

Суть физиологической адаптации определяют физиологические реакции, направленные на приспособление организма к меняющимся условиям внешней среды через сохранение постоянства среды внутренней. В исследованиях адаптации, наряду с направлением по оценке влияния на организм человека экстремальных факторов среды, изучается адаптация к условиям трудовой деятельности. Для учащихся различных возрастных групп: школьников и студентов, существует проблема адаптации к учебным нагрузкам. Работоспособность учащихся и её динамика в учебном процессе изучается отечественными учёными давно и достаточно широко (1). Вместе с тем потребность в исследовании адаптации к учебным нагрузкам сохраняется в связи с их возрастанием и происходящим одновременно ухудшением адаптационного потенциала, определяемого через показатели здоровья. Отсутствие специального финансирования, а также дефицит времени у студентов, их малая ориентация на здоровый образ жизни заставляют пытаться решать эту потребность совмещением исследований с учебными занятиями. Для педагогических вузов максимальные возможности для этого имеются у включённого в учебный план всех специальностей блока медико-биологических дисциплин с физиологической направленностью и предусматривающих практические занятия. Эти дисциплины на дневном и заочном отделениях в основном курируются кафедрой анатомии и физиологии человека и животных. Они представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Основные физиологические практикумы ЯГПУ

Дисциплина

Специальности, по каким идёт подготовка, факультеты

Курс

Кол-во часов практических занятий

Соотношение часов лекции/практ.

Основы анатомии и физиологии человека

Все специальности (без факультетов начального обучения, физ. культуры) 

1; 2

16 – 32

1 / 2 – 2 / 1

Анатомия, физиология ребёнка

Специальности факультета начального обучения

1; 2

54 – 68

1 /3,5 – 3 /4

Возрастная анатомия и физиология, гигиена

Специальности факультета физической культуры

3

18

1 / 1

Экология человека

география/биология

3

14

1 / 1

Физиология человека и животных

Биологический факультет: 

 

 

 



биология/химия

4

173

1 / 2,5



химия /биология

4

88

1 / 2



география/биология

4

63

1 / 1,5

Общая гигиена и гигиена спорта

Специальности факультета физической культуры

3;4

14

1 / 1

В таблицу включены данные по дневному отделению. В ней не учитывается планирование деятельности студентов по курсовому и дипломному проектированию.

Физиологические практикумы ставят перед учащимися цели расширения и укрепления знаний о закономерностях деятельности человеческого организма, его функциональных возможностях, формирования умений, практических навыков в проведении медико-биологических обследований, методик самоконтроля. Исследование адаптации своего организма к нагрузкам, в том числе и учебным, также может быть одной из целей практикумов. В статье предпринимается попытка анализа основных практикумов именно с этой стороны.

Практикумы, выполняемые на младших курсах. Они знакомят с основами антропометрии, анализом осанки, определением росто-весовых показателей, лёгочных объёмов, с методами измерения артериального давления, частоты сердечных сокращений, оценки состояния нервно-мышечного аппарата (теппинг-тест), с динамометрией. Студенты обучаются навыкам гигиенической оценки помещения (освещённости, вентиляции, подбора учебной мебели), анализируют динамику умственной работоспособности во время занятия. Большинство занятий практикума не рассчитано на применение стационарного оборудования в связи с их проведением в самых различных аудиториях. Вместе с тем, даже достаточно простые методики могут дать достаточно объективную информацию об адаптационных возможностях студентов. В качестве примера приведём исследование чувства субъективного времени студентов нескольких факультетов ЯГПУ.

Методом отмеривания во время практических занятий определялся субъективный минутный интервал, достаточно длительный и значимый как единица измерения, у студентов факультетов физического воспитания, филологического, исторического, естественно-географического. Студенты первого курса, испытывающие адаптационный стресс при переходе к социально новым условиям жизни, показали достоверно меньшее время длительности субъективной минуты (в среднем 52,5 секунды), чем старшекурсники (64,4 секунды на 3-ем и 57,6 секунды на 4-ом курсах). Достоверно ниже, на 16%, в этой выборке из 101 первокурсника была и успеваемость. Наиболее полное соответствие объективной и субъективной минуты наблюдалось у студентов нескольких групп заочного отделения факультета физического воспитания, наиболее социально зрелых и адаптированных к социальным нагрузкам. Среднее показанное ими время 58,2 секунды. Выполненное исследование подтвердило, что адаптация как морфо-физиологическое приспособление к конкретным условиям существования, обязательно включает адекватное отражение организмом уже существующих пространственно-временных отношений природы (2, с.189).

Курс экологии человека. Для Ярославского государственного педагогического университета этот курс сравнительно новый, лабораторный практикум апробирован в течение двух лет на 76 студентах 4-х групп географов. Конечная цель практикума – показать и изучить зависимость состояния человека как биологического существа от параметров внешней среды при трудовой деятельности. Традиционно экология человека в рабочих условиях рассматривается как дисциплина, включающая в себя физиологию труда (3, с.464). Поэтому основные подходы взяты из практикумов по физиологии труда, когда производится оценка функционального показателя до и после воздействия фактора среды. При отборе работ для практикума ориентировались на следующие критерии:

Простота постановки. Работы выполняются студентами, по очереди выступающими в ролях экспериментатора и испытуемого и не имеющими достаточных навыков работы с оборудованием. 

Кратковременность работы. Может быть выполнена за 90 минут занятия. 

Изучаемые показатели чувствительны к действующему фактору, динамика их величины не носит случайного характера. 

Изучаются наиболее значимые функциональные системы, прежде всего те, что определяют поведение в окружающей среде (системы анализаторов). 

Показатели могут иметь диагностическое значение в оценке потенциала здоровья.

В семи занятиях практикума воздействующими факторами являлись: непрерывные и прерывистые звуки, смещающиеся в поле зрения чёрно-белые полосы, вращательные, вибрационные, температурные, а также физические нагрузки. Программируемый микрокалькулятор МК-56 и сборник стандартных статистических программ (4) позволяли проводить предварительную математическую обработку и достоверно оценить результаты в течение занятия в любом кабинете. Для оценки достоверности различий серий наблюдений, проведённых до и после воздействия факторов в одной и той же группе обследуемых, применялся разностный метод с использованием t- критерия Стьюдента. За достоверные принимались отличия при р0,05. По основным работам занятия получены следующие результаты.

Занятие 1. Чувство времени и влияние на него внешних ритмов. В отличие от работы предыдущих практикумов оценивалась не только длительность субъективной минуты. Строился графически профиль индивидуального восприятия времени по 6-и точкам: 1, 5, 10 секунд и 1, 5, 10 минут. Замеры проводились в трёх повторностях, для 5-и и 10-и минут – в двух. Секундные интервалы оценивались методом самоотмеривания, испытуемый самостоятельно включал и выключал электронный секундомер. Проводилась оценка субъективной минуты при воздействии двух внешних ритмов, отличающихся 2-х кратным соотношением нарастания скорости ударов электрометронома от 12 до 120 ударов: за минуту и за 30 секунд. Для 4-х подгрупп студентов достоверно отличие в длительности субъективной минуты при различных ритмах метронома на 5,5 секунды, t Стьюдента = 2,54, стандартная ошибка среднего значения S = 2,25, р меньше 0,02. Таким образом подтверждается влияние внешних, экзогенных ритмов на ход внутренних часов.

Занятие 2. Влияние звуков на умственную работоспособность. Оценка работоспособности проводилась по методикам с применением таблиц Анфимова. Затем в аудиторию в течение 10-и минут подавался через микрофоны наушников звук от звукового генератора с плывущей частотой 200-8000 Гц, 80 дБ. Частота и скорость её изменения изменялась экспериментатором произвольно. Сразу проведённое повторное обследование в выборке 39 человек выявило увеличение количества просмотренных знаков в среднем на 96 при S = 14,5; t =6,69; р меньше 0,001. Одновременно возрастает количество допущенных ошибок, в среднем на 0,78; S =0,38; t =2,04; p меньше 0,05. Так как относительный прирост количества ошибок больший, чем относительный прирост количества просмотренных знаков, то проявляется активирующее влияние на кору мозга применяемого звука с одновременным растормаживанием её деятельности. Повышение работоспособности при данных условиях эксперимента наблюдалось как в начале, так и в конце трудового дня. Звуковой раздражитель в данном объёме является стимулирующим.

Занятие 3. Влияние зрительной нагрузки на величину критической частоты слияния мельканий (КЧСМ). Для задания 10-и минутной нагрузки использовали чёрно-белую спираль Плато, вращающуюся с частотой 2 об/сек. В выборке из 44 человек после нагрузки повторное определение КЧСМ по трём измерениям выявило её снижение в среднем на 1,04 Гц; S =0,51; t =2,02; p меньше 0,05. Предложенная функциональная проба приводит к утомлению зрительного анализатора. Пробу можно применять для оценки его лабильности и динамики других психофизиологических качеств, например, глазомера.

Занятие 4. Определение закалённости участков кожи при холодовой пробе. Показателем закалённости считали разность температуры кожи по сравнению с исходной через одну минуту после холодовой одноминутной пробы Маршака (5). Студенты определяют этот показатель на открытом участке – коже лба, “закалённом”, подвергаемом смене температур, и на участке, обычно покрытом одеждой – локтевом сгибе, “незакалённом”. Для выборки в 27 человек снижение температуры кожи лба составило в среднем 2,47 градуса Цельсия, S = 0,22, а на локте 3,38 градуса, S =0,47. И хотя отличия в температуре для такого объёма выборки статистически недостоверно, можно предполагать большую закалённость открытых участков тела в сравнении с закрытыми. Следует отметить, что во всех 4-х группах не нашлось добровольцев, сумевших провести закаливание хотя бы участка тела даже в течение одной недели. Очевидно, идея закаливания как части здорового образа жизни в студенческой среде не слишком популярна.

Занятие 5. Влияние вращательных нагрузок на вестибулярный анализатор. Функциональная устойчивость вестибулярного анализатора оценивалась комплексом предложенных В.Г. Базаровым методов. Нагрузка задавалась вращением в кресле Барани, 10 оборотов за 20 секунд, голова теменем кверху. Из серии показателей, определяемых в тестах вертикального письма, длительности нистагма глаз, АД, ЧСС, пробе Ромберга, чувствительным к вращению и удобным для количественного анализа оказался показатель дискретной кефалографии Ркфг, находимый по 20-и точкам (6). Он изменился более чем на 15 % , величину относительной ошибки в отсутствие нагрузки, после неё у 85% обследованных. Показатель ЧСС оказался менее чувствительным, он изменился после вращения лишь у 28 человек из 39-и. В среднем ЧСС возросла на 4,1 удара в минуту, S = 1,51; t = 2,86; p меньше 0,01. Чувствительность вестибулярного анализатора обследованных студентов не к слишком сильным раздражителям стандартной функциональной пробы свидетельствует о малых функциональных резервах к вращательным нагрузкам.

Занятие 6. Влияние вибрации на частотно-амплитудные характеристики тремора. Показано, что характеристики тремора можно применять для оценки нервно-психического напряжения студентов (7) . В практикуме проводилась регистрация количества ошибок тремора и общее время ошибок по методу Меде при использовании стандартной аппаратуры (звукового генератора, счётчика импульсов) и разработанных дополнительных элементов. Для оценки влияния на тремор минутной вибрационной нагрузки применяли бытовые электроприборы, работающие от сети переменного тока (электробритва, электромассажёр, частота вибрации 100 Гц), а также электромагнитное реле, амплитуда вибрации якоря которого регулировалась величиной тока. В 53 наблюдениях за 1 минуту регистрации тремора после вибрации количество ошибок (касаний щупом стенок отверстия контактной пластины) увеличилось в среднем на 5; S = 4; отличие статистически недостоверно. Зато общее время касания щупом увеличивается статистически достоверно; р меньше 0,01. Тремор как мышечный феномен играет важную роль в комплексе адаптационных процессов в организме.

Занятие 7. Итоговое. Посвящено обобщению сведений об адаптационном потенциале группы в целом. Делается вывод об информативности включённых в лабораторный практикум функциональных проб. Проводится нормирование по распределению признаков, студентами делаются заключения о собственном адаптационном потенциале. 

Курс физиологии человека. Несомненно, именно в нём в наибольшем объёме может быть произведена оценка адаптации на практических занятиях. Это связано, во-первых, с тем, что курс проходят студенты естественно-научной ориентации, в наибольшей степени подготовленные к восприятию идеи и содержания адаптации. Во-вторых, это определяется большим объёмом часов на занятиях практикума, достаточно подробно, по темам рассматривающих отдельные физиологические системы. Не останавливаясь на анализе тем и отдельных занятий, отметим основные методы, пригодные для оценки адаптации и уже применяемые на занятиях фронтально.

Таблица 2.

Методы практических занятий курса физиологии человека в ЯГПУ, пригодные для оценки адаптационного потенциала.

Содержание темы

Методы

Мышечное сокращение

Динамометрия, эргография

Рефлекторная деятельность

Неврологические пробы, хронометрия безусловных рефлексов

Высшая нервная деятельность

Хронометрия сенсомоторных реакций, психофи-зиологические методы характеристики познава-тельных процессов: внимания, памяти и других

Анализаторы

Зрительный: определение поля, остроты зрения, КЧСМ, световой, цветовой чувствительности, характеристик фосфена, аккомодации, иридоскопия;



Слуховой: аудиометрия, оценка костной и воздушной проводимости;



Осязательный: определение абсолютных и относительных порогов, термометрия

Кровообращение

Методы и функциональные пробы, основанные на регистрации АД и пульса

Дыхание

Спирометрия, спирография, дыхательные пробы

Несомненно, перечисленные в темах методы не исчерпывают возможности лабораторных занятий по физиологии в оценке адаптации. Так в теме “анализаторы” ещё применяется значительная часть работ, изложенных в учебном пособии (8). Иногда на занятии информативные методы применяются, например, электрокардиография, лишь демонстрационно, на ограниченном числе студентов, так как требуют значительного времени. Множество высокоэффективных и желаемых к внедрению методов, таких как кардиоинтервалография по Р.М. Баевскому не ставится, к сожалению, из-за отсутствия оборудования. Новым шагом в проведении занятий явилось бы внедрение методов компьютерной регистрации и обработки результатов с расчётом показателей адаптивности (суточной, недельной, годовой), коэффициентов синхронизации функций. Оснащение вычислительной техникой позволило бы составлять на основе получаемых результатов информационный банк по адаптационному потенциалу, уровню здоровья учащихся.

Курсы общей гигиены и гигиены спорта (физических упражнений). Они также могут быть использованы, и уже используются, для оценки адаптационных возможностей. В них, с учётом специфики факультета физической культуры, акцент делается на исследование адаптации к физическим нагрузкам. Основные диагностические методы те же, что используются в других курсах.

Огромным резервом в исследовании адаптации является деятельность самих студентов, выполняющих на кафедре курсовое и дипломное проектирование. Методы, принципы которых студенты усваивают на занятиях, могут быть значительно расширены и углублены, так как исследователь и испытуемый не ставятся в жёсткие временные рамки. Могут быть использованы принципиально другие методы: биохимические (анализ крови и других биологических жидкостей на базе медицинских лабораторий), информативные электрофизиологические (ЭКГ, ЭЭГ, КГР, ЭМГ, хронаксиметрия). Детально могут быть проанализированы социально-бытовые условия жизни обследуемых, их режим дня. Все измерения могут быть произведены неоднократно или через малые временные промежутки, а на значительном временном интервале. Наконец, студенты могут оказывать неоценимую помощь в ремонте, наладке и создании необходимого диагностического оборудования. Более семи лет при кафедре физиологии студенты-энтузиасты, их друзья и даже школьники участвуют в такой творческой, конструкторской деятельности. Их усилиями ремонтировались хронаксиметр, звуковые генераторы, электротермометр, анемометры, создавались электрометрономы, эргографы, устройство для обнаружения биологически активных точек, камеры-обскуры, хронорефлексометр безусловных рефлексов, приспособления для регистрации тремора и многое другое, что сейчас активно применяется в физиологических практикумах. Автор выражает своим помощникам искреннюю признательность. 

Созданное вместе со студентами оборудование применяется и в научных исследованиях (9). Следует отметить, что при любой форме самостоятельной деятельности студента нельзя недооценивать роль научного руководителя, помогающего получать действительно объективные данные, проводить полноценный их анализ и делать квалифицированные выводы.

Несомненно, в исследовании такой сложной комплексной проблемы, как диагностика адаптационного потенциала, уровня здоровья студентов усилий сотрудников только кафедры анатомии и физиологии человека недостаточно. Чтобы получить полную, обстоятельную картину, необходимо сотрудничество с другими учебными подразделениями педагогического вуза, психологами, медиками, физиологами спорта. Необходимо расширение совместной деятельности с профилакторием ЯГПУ и профсоюзным комитетом, практически решающим вопросы оздоровления студентов. Нужна тесная связь с молодёжной поликлиникой, ведущей учёт заболеваемости студентов. И, несмотря на захлестнувшие общество волны наркомании, половой распущенности, алкоголизма, нужно пропагандировать здоровый образ жизни всеми доступными способами: от учебных занятий до средств массовой информации областного уровня. Кафедра физиологии ведёт такую работу (10). 

Полноценное освещение проблемы может быть выполнено только при существовании общевузовской программы, учитывающей и обеспечивающей как организационные, так и материально-технические ресурсы. Выполнение этой программы целесообразно осуществлять из единого центра на уровне всего вуза. Диагностика величины адаптационного потенциала студентов, проведённая во время учебных занятий, может стать одним из основных элементов этой программы.

Список литературы

Адаптация организма учащихся к учебной и физической нагрузкам. / Под ред. А.Г. Хрипковой, М.В. Антроповой. - М.: Педагогика, 1982. 240 с. 

Соломонов А.Г. Отсчёт времени и адаптация к учебным нагрузкам студентов ЯГПУ.// Тезисы докладов 5-й конференции молодых учёных. – Ярославль: изд. ЯГПУ, 1997. – с.189-191. 

Шеррер Ж. Физиология труда. – М.: Медицина, 1973. 496 с. 

Иванов Ю.И., Погорелюк О.Н. Обработка результатов медико-биологичес-ких исследований на микрокалькуляторах. – М.: Медицина, 1990. 220 с. 

Маршак М.Е. Физиологические основы закаливания организма человека. – Л.: Медицина, 1965. 150 с. 

Соломонов А.Г. Исследование вестибулярных нагрузок методом кефалогра-фии.// Биология, медицина, спорт. Сб. материалов межвузовской научной конференции. – Ярославль: изд. ЯГПУ, 1999. – с.25-26. 

Немчин Т.А. Состояния нервно-психического напряжения. –Л.: изд ЛГУ, 1983. 150 с. 

Соломонов А.Г. Дорогами наших чувств. Вводный курс физиологии анали-заторов: Учебно-методическое пособие. – Ярославль, изд. ЯГПУ, 2000. 56 с. 

Соломонов А.Г., Крылов С.В., Филатов А.В. Электрометрические измерения при характеристике функциональных состояний.//Тезисы докладов 6-ой кон-ференции молодых учёных, ч.2. – Ярославль: изд. ЯГПУ, 1998. – С.373-375. 

Соломонов А.Г. Проблемы здоровья на страницах областной печати.// Здо-ровье, спорт, наука, образ жизни. Сб. статей. – Йошкар-Ола: 1998. – с.64-65.