Физиологические обоснования нормирования физических нагрузок для детей школьного возраста
методическая разработка по физкультуре по теме

Методическая работа

на тему

"Физиологические обоснования нормирования физических нагрузок для детей школьного возраста"

Поликарпов В.А., учитель

физической культуры г. Тверь

МОУСОШ №20

Тверь.2012

Содержание

1. Теоретические аспекты нормирования физических нагрузок в процессе физического воспитания школьников .
2. Нормирование режима выполнения общеразвивающих упражнений.
3. Экспериментальное обоснование развития выносливости у младших школьников на уроках физкультуры.
4. Физиологическая оценка комплексной системы развития двигательных качеств у подростков и юношей.
5. Исследования функций центральной гемодинамики.
6. Характеристика функциональных показателей учащихся с разными стадиями полового созревания.
7. Вывод.
8. Список использованной литературы.

Актуальность

Школьные годы — один из важнейших этапов в становлении человека как активного члена общества. В этот период завершается развитие физиологических систем, в том числе и двигательного аппарата. Вот почему в эти годы должна быть создана прочная основа для укрепления здоровья и физического совершенствования человека. Формирование основных двигательных качеств и навыков в процессе физического воспитания может быть более успешным при условии обоснованного применения средств и методов физической культуры, а также интенсификации физических нагрузок, требующих напряженной деятельности всех физиологических систем. Однако при этом необходимо учитывать возрастно-половые и индивидуальные особенности детей и подростков, а также резервные возможности их организма на разных этапах развития. Такой подход оградит практику физического воспитания от применения недостаточных и наряду с этим чрезмерных нагрузок, опасных для здоровья. В процессе физического воспитания следует не только повышать двигательную подготовленность, но и формировать психофизические качества, обеспечивающие готовность к труду и активной деятельности в условиях автоматизированного производства. Вот почему для теории и практики физического воспитания учащихся необходимы данные о переносимости и допустимости физических нагрузок с учетом адаптационных возможностей организма на отдельных возрастных этапах, о степени функциональной зрелости физиологических систем, об уровнях развития и совершенствования двигательных возможностей в процессе направленной тренировки.

Цель работы - показать, как важно нормирование нагрузок на уроках физической культуры для детей школьного возраста.

Задача работы — дать понять, что уроки физической культуры

только тогда будут нести оздоровительное значение, когда на них будут нормироваться нагрузки.

Гипотеза (предположение) — правильное нормирование нагрузок уменьшает травматизм на занятиях по физической культуре.

Задача исследования — выявить, насколько правильно нормируются нагрузки на уроках физической культуры.

Метод исследования — анализ эксперимента нормирования физических нагрузок на основе теоретических данных с последующими выводами.

Теоретические аспекты нормирования физических нагрузок в процессе физического воспитания школьников.

Физиолого-гигиеническому нормированию подлежат все основные факторы, определяющие состояние и развитие организма. И естественно ни у кого не возникает сомнений в необходимости обоснования физиологических норм физических нагрузок в процессе физического воспитания детей и подростков. Для решения этих задач необходимо разработать критерии нормирования нагрузок для детей различных возрастных групп. При обосновании и градации физических нагрузок, адекватных функциональным возможностям исследуемых, как правило, подходят с тех позиций:

1. градация физических нагрузок по отдельным физиологическим показателям, в частности по ЧСС, потреблению кислорода, легочной вентиляции и др.;
2. дозировки интенсивности физической нагрузки в зависимости от максимальной скорости передвижения;
3. оценки интенсивности нагрузки, исходя из максимальных энергетических возможностей организма.

В физиологии спорта чаще всего используются две классификации интенсивности физических нагрузок. Согласно одной из них, интенсивность физических нагрузок оценивается величиной потребления кислорода и затраченной энергии. В другом случае весь диапазон интенсивности физических нагрузок делится на зоны в зависимости от показателей механической работы, которую выполняет человек. В. С. Фарфель (1960), анализируя рекорды в различных видах спорта с циклическим характером движений, обратил внимание на четкую закономерность между скоростью преодоления дистанций и предельным временем, в течение которого эта скорость может поддерживаться. Им описаны четыре временные зоны. К первой зоне отнесены рекорды, укладывающиеся в отрезок времени до 20-30 секунд, ко второй - рекорды, время которых находится в диапазоне от 20-30 секунд до 4-5 минут, к третьей - рекорды от 5 минут до 30-40 минут и к четвертой зоне - все рекорды, время которых превышает 30 40 минут. Классифицируют и физические упражнения и с учетом силы, скорости и продолжительности мышечного сокращения, подразделяя их на:

1. силовые, выполняемые с максимально возможным напряжением мышц в динамическом или статистическом режимах при малой скорости движения;
2. скоросто-силовые, выполняемые в динамическом режиме одновременно с большой скоростью и силой мышечного сокращения, что обеспечивает большую мощность;
3. упражнения на выносливость, при выполнении которых мышцы сокращаются с меньшей силой и скоростью, но при этом во много раз возрастает во времени их способность выполнять работу.

При выполнении физических упражнений разной мощности и продолжительности вклад данных систем, как правило, неодинаков. В связи с этим физические упражнения подразделяются на группы с явным преобладанием анаэробного или аэробного путей энергопродукции, а также смешанного анаэробно-аэробного энергообеспечения. В спортивной физиологии приводятся соотношения трех систем энергообеспечения при выполнении анаэробных и аэробных циклических упражнений.

При нормировании нагрузок рекомендуется учитывать пять компонентов:

1. продолжительность упражнения;
2. интенсивность;
3. продолжительность интервалов отдыха между упражнениями;
4. характер отдыха;
5. число повторений упражнения.

При нормировании выполнения циклических упражнений особое внимание заслуживают процессы возрастного развития двигательной системы. Изменения физиологических процессов в связи с выполнением тренировочных занятий обусловлены воздействием на организм повторяющихся движений. При этом в первую очередь происходят изменения функционального состояния двигательной системы. Вегетативные процессы перестраиваются под влиянием раздражений, сигнализирующих о возможной гипоксии, но главным образом - под влиянием моторно-висцеральных рефлексов. Поэтому при планировании тренировочных занятий и выборе нагрузок важно учитывать не только обменные процессы, но и возрастные особенности регуляции движений и освоения техники моторных навыков.

Нормирование режима выполнения                         общеразвивающих упражнений.

Одна из целей физиологически обоснованного нормирования нагрузок на уроках физической культуры заключается в том, что затраты энергии, число повторений упражнений и продолжительность выполнения серий упражнений были оптимальными. Если затраты энергии и число повторений упражнений малы, то эффект от упражнений будет понижен вследствие недостаточной мобилизации физиологических функций. Если же затраты энергии и число повторений и продолжительность упражнений чрезмерно велики, то эффект от упражнений будет понижен вследствие ослабления физиологических процессов в связи с истощением веществ, богатых энергией, и ферментов, а также нервных механизмов регуляции движений. При выполнении медленного равномерного бега школьниками 10-11 лет потребление кислорода составляет 771,4 мл/мин. В условиях относительного покоя у исследуемых школьников этого возраста потребление кислорода равняется 193,0 мл/мин. Следовательно, потребление кислорода нетто на выполнение работы медленного бега составляет 771,4 - 193,0 = 578,4 мл/мин. В пересчете на кг веса тела потребление кислорода нетто на выполнение работы медленного бега будет равным 578,4 : 35 = 16,5 мл/мин  кг.

Созданы необходимые предпосылки для физиологически обоснованного планирования физических нагрузок при разработке структуры урока. Так, у детей 7-8 лет потребление кислорода при ходьбе 120 шагов в минуту составляло 407,3 мл/мин, а в относительном покое - 156,8 мл/мин.

Рисунок (таблица): потребление кислорода в ЧСС у детей 7-10 лет при выполнении различных физических упражнений (ходьба, бег игра, ОРУ и др.)

На рисунке прослежена зависимость величины потребления кислорода от величины ЧСС при выполнении школьниками 7-8- лет и 9-10 лет различных упражнений. Наглядно видно, что с увеличением ЧСС возрастает потребление кислорода при переходе от исходного положения к ходьбе и от ходьбы к бегу. Однако при переходе от ходьбы к игре потребление кислорода почти не изменяется, а ЧСС заметно увеличивается, а от ходьбы к общеразвивающим упражнениям потребление кислорода уменьшается, а ЧСС возрастает.

Экспериментальное обоснование развития выносливости у младших школьников на уроках физической культуры.

Поиск наиболее эффективных тренировочных режимов развития двигательных качеств — одна из главных задач физического воспитания школьников. К настоящему времени накапливается все больше денных о том, что физические качества учащихся следует как можно полнее развивать уже в первые годы обучения в школе. Подчеркивается возможность целенаправленного развития выносливости у детей младшего школьного возраста. Для обоснования тренировочного режима развития выносливости у детей 7-10 лет на первом этапе исследования мы изучили возрастную картину вегетативных реакций и ряда биомеханических параметров работы при выполнении велоэргометрических нагрузок разной интенсивности. Было выявлено, что от 7-8 до 9-10 лет выносливость повышается только к нагрузкам, выполняемым в режиме аэробного энергообеспечения, т.е. к таким, предельная продолжительность которых более 2,5 минут. Максимальная продолжительность работы при 70% нагрузке увеличивается за этот период в среднем на 2,5 минут, а при 50% нагрузке - на 4 минуты. Анализ естественного прироста выносливости к нагрузкам разной интенсивности к 9-10 годам свидетельствует о том, что у мальчиков рассматриваемого возраста выносливость интенсивнее увеличивается к физическим нагрузкам большой мощности и меньше - к умеренным нагрузкам. В 7-8 лет отмечена несколько более напряженная деятельность систем, обеспечивающих транспорт кислорода, и менее эффективная его утилизация из вентилируемого воздуха при нагрузках аэробной направленности. Меньшая предельная продолжительность работы у школьников 7-8 лет при выполнении 70% нагрузки сочетается с менее эффективной кислородной производительностью дыхательного и сердечного циклов. Таким образом, результаты изучения возрастной динамики естественного развития показателей работоспособности школьников 7-8 и 9-10 лет и особенностей адаптации их систем дыхания и кровообращения дают основание считать, что использование нагрузок большой и умеренной интенсивности позволит повысить эффективность уроков физической культуры, направленных на развитие выносливости младших школьников.

Физиологическая оценка комплексной системы развития двигательных качеств у подростков и юношей.

В плане поиска более эффективных форм и средств физического воспитания нами в течение ряда лет апробировался экспериментальный режим урочных и внеклассных занятий с подростками и юношами 7-10 классов. С учетом возрастных закономерностей развития моторики и ведущих физиологических систем, обеспечивающих мышечную деятельность, в содержание занятий включались упражнения для формирования скоростных, скоростно-силовых возможностей, мышечной силы и выносливости в условиях более напряженного учебно-тренировочного процесса. Помимо двух еженедельных уроков физической культуры дополнительно вводили один час внеурочных занятий, акцент которых был сделан на развитие силы и выносливости. Экспериментальный режим обусловил интенсификацию процесса физического воспитания, повышение моторной плотности занятий и, естественно, усиление напряжения у школьников физиологических функций. Поэтому, для того, чтобы объективно оценить, насколько адекватны использованные нагрузки функциональным возможностям учащихся 7-10 классов, параллельно с педагогическим экспериментом проводились комплексные методико-физиологические исследования. Для оценки физической работоспособности подростков и юношей 7-10 классов ежегодно проводились 2 серии обследований. В 1-й, осенней серии определяли общую физическую работоспособность мальчиков при двух велоэргометрических нагрузках - 7 и 3 Вт/кг. Отказ от работы регистрировался при снижении частоты педалирования на 10% ниже заданной. В процессе работы, в течение 5 минут регистрировалась ЧСС. Аналогичная серия проводилась весной. Затем данные обеих серий сопоставлялись соответственно по экспериментальной (ЭГ) и контрольной (КГ) группам школьников. Еще одна серия - в середине учебного года была направлена на выявление особенностей гемодинамики у мальчиков при критической мощности на уровне МПК. В ней участвовали только те испытуемые, которые успешно справились с нагрузками 1-й серии.

Исследования функций центральной гемодинамики.

Анализ динамики ЧСС показал, что у школьников от 13 до 17 лет в состоянии относительного физического покоя величина этого параметра кровообращения постепенно уменьшается. Наибольшее снижение ЧСС отмечается к 16-17 годам. Возрастных различий и различий между КГ и ЭГ в процессе выполнения вышеуказанных нагрузок по ЧСС выявить не удалось. В восстановительном периоде

после нагрузок 3 и 7 Вт/кг исследуемые группы по этому показателю практически также не различаются.

На рисунке показана физическая работоспособность и интенсивность накопления пульсового долга v школьников 10 класса.

Вывод:

Исследование ИНПД показало, что чем выше мощность нагрузки, тем быстрее она накапливается. Существенный сдвиг в сторону уменьшения ИНПД при исследуемых нагрузках происходит к 15-17

годам. Представляется интересным, что у мальчиков контрольной группы при задаваемых нагрузках интенсивность накопления пульсового долга в большинстве случаев выше (р<0,05) (рисунок).

В состоянии относительного физического покоя ЧСС с возрастом постепенно уменьшается, а УО, наоборот, увеличивается. Существенный сдвиг в сторону увеличения УО крови происходит к 14 15 годам.

У школьников ЭГ 8 класса УО существенно больше, чем в КГ. Очевидно, что в связи с противоположной возрастной динамикой ЧСС и УО МОК в состоянии относительного физического покоя в возрасте 13-17 лет увеличивается незначительно. У школьников КГ МОК меньше, чем у их сверстников ИЗ ЭГ.

Характеристика функциональных показателей учащихся с разными стадиями полового созревания.

При анализе у подростков с разными стадиями полового созревания параметров центральной гемодинамики при выполнении нагрузки ступенчато возрастающей мощности отмечена разнонаправленность изменений. ЧСС в процессе полового созревания уменьшается. Однако существенные различия выявляются только при

♦

работе предельной и околопредельной мощности (4 и 5 ступени нагрузки) между школьниками на 1 и 4, а также 1 и 5 стадиях полового созревания.

Таким образом, процесс полового созревания не оказывает существенного влияния на хронотропную функцию центрального кровообращения при нагрузках умеренной и большой мощности. При нагрузке в зоне максимальной мощности, соответствующей уровню МПК, ЧСС ниже, чем у подростков с начальными стадиями полового созревания. УО крови по мере полового созревания нарастает. Его различия более выражено отличаются при работе в зоне большой мощности у подростков с 3-й стадией полового созревания. Однако при работе критической мощности эти различия сглатываются из-за снижения УО при увеличении мощности нагрузки.

У подростков с 4-5 стадиями полового созревания УО становится достоверно выше (р<0,001) во время выполнения нагрузок всех диапазонов, (таблица).

Изучение кинетики КО крови в процессе выполнения различных физических нагрузок свидетельствует о том, что максимальные значения его регистрируются при работе умеренной и большой мощности. При выполнении предельных нагрузок УО крови у подростков имеет тенденцию в уменьшению. Причем с увеличением стадии полового созревания степень и число случаев уменьшения УО крови снижается. Вопреки сложившемуся представлению о том, что наибольшие значения УО крови наблюдаются при ЧСС 110-140 уд/мин, мы регистрировали увеличение УО крови при значительно большей ЧСС. В процессе выполнения подростками нагрузки ступенчато возрастающей мощности наибольшие значение УО крови нередко отличались при ЧСС более 170 уд/мин.

Интегральный параметр центральной гемодинамики МОК изменяется в процессе полового созревания в состоянии относительного физического покоя мало. При работе в зонах умеренной и большой мощности у подростков с 3 стадией полового созревания он больше, чем у подростков с 1 и 2 стадиями. Во время работы в зоне критической мощности достоверных различий не выявлено. Наиболее выраженные изменения в кинетике МОК при работе в различных зонах мощности определяются к концу периода полового созревания (таблица)

Таблица

Таким образом, изучение динамики параметров кровообращения при мышечной деятельность показано, что в процессе полового созревания адаптация функций центрального кровообращения к физическим нагрузкам происходит главным образом за счет увеличения УО крови. Переход на более экономичную форму адаптации кровообращения к физическим нагрузкам в процессе полового созревания сказывается и на физической работоспособности. Так, подростки с 5-1 стадией полового созревания по показателям мощности работы в зоне большой мощности работы превосходят подростков с 1-й стадией в 1,7 раза, а в зоне субмаксимальной - в 1,4 раза. Обращает на себя внимание отсутствие в процессе полового созревания прироста времени работы в зоне большой мощности, что, по-видимому, связано с недостаточным развитием способности удержания стабильного уровня кровообращения при переходе на новый уровень функционирования.

Вывод

Изучение адаптации физиологических систем к физическим нагрузкам разной мощности у детей школьного возраста имеет большое значение для понимания возрастно-половых закономерностей функционирования регуляторных систем при мышечной деятельности и нормирования нагрузок. В результате проведенного комплексного исследования удалось выяснить и выявить возрастные особенности ряда приспособительных реакций двигательной системы, центрального, регионального кровообращения и дыхания, обеспечивающих повышение в процессе индивидуального развития физической работоспособности человека.

В период от 7-8 лет к подростковому возрасту значительно увеличиваются функциональные возможности двигательного аппарата. Об этом свидетельствуют повышение мощности и объема выполняемых нагрузок, рост величины максимального темпа движений, предельной продолжительности работы, быстрое восстановление после нагрузок функционального состояния нейромоторного аппарата.

Отмечено, что с уменьшением интенсивности, но одновременно с увеличением времени выполнения физической нагрузки и объема работы у мальчиков и девочек увеличивается период восстановления функционального состояния нервно-мышечного аппарата. Однако и по данному показателю у мальчиков после большинства нагрузок период

*

восстановления величины ЛВ ЧМП короче, чем у девочек. Анализ показателей центральной гемодинамики при физической работе свидетельствует о том, что у всех исследованных детей с возрастанием мощности нагрузки происходит увеличение МОК, который достигает своих максимальных значений при нагрузке 50% и при дальнейшем повышении мощности работы меняется незначительно. У мальчиков 7 10 лет ЧСС равномерно растет от нагрузки 20 до 50%, а у девочек, наоборот, реакция ЧСС менее дифференцирована. Пульс достигает у них высоких величин при выполнении умеренных по интенсивности нагрузок уже к 13-14 годам.

Выявленные возрасто-половые особенности центральной гемодинамики при мышечной деятельности можно связать с разными факторами. Более ограниченные пределы возрастания МОК у женского организма при физической нагрузке объясняют меньшими объемами сердца и крови у них по сравнению с мужчинами. В возрасте от 7-8 до 13-14 лет происходит совершенствование механизмов адаптации системы кровообращения к физическим нагрузкам. Однако в процессе становления гемодинамических реакций в рассматриваемый возрастной период у мальчиков и девочек наблюдаются существенные различия. К 9-10 годам у мальчиков расширяются адаптационные возможности центральной гемодинамики, в то время как у девочек в большей степени выражено совершенствование регионарных сосудистых реакций в ответ на физическую нагрузку. К 13-14 годам уже у девочек более выражено совершенствуются функции центральной гемодинамики. Это особенно четко проявляется в реакциях на нагрузки, энергетическое обеспечение которых осуществляется за счет аэробно-анаэробных процессов.

Особенности координационной структуры и регуляции движений предопределяли методический подход к нормированию соответствующих упражнений. Нормирование нагрузок при упражнениях типа ходьбы и бега обычно основывается на оптимизации процессов энергообеспечения и процессов кислородного режима. Факторы, ограничивающие нагрузку для упражнений подобного типа, - развитее гипоксии и процессов, затрудняющих доставку кислорода и богатых энергией веществ к месту их потребления в организме. По этим физиологическим параметрам классифицируются нагрузки ходьбы и бега в зависимости от возраста. При таком нормировании допустимо применение показателя ЧСС. Для нормирования циклических упражнений, используемых на уроке физической культуры, важно выделить такую умеренно напряженную мышечную деятельность, которая может поддерживаться в течение продолжительного времени без значительного увеличения кислородного долга. Нагрузка 50% от максимальной может поддерживаться длительное время. Для оценки влияния физических нагрузок на организм школьников можно пользоваться классификацией нагрузок, включающей 5 зон:

1. Зона низкой интенсивности (20-30%).

Здесь работа может выполняться очень длительное время. При этом все физиологические функции организма не испытывают напряжения, ЧСС не превышает 100-120 уд/мин. Сюда относятся режимы выполнения упражнений с низкой интенсивностью и малой скоростью (ходьба, велосипед, прогулки на лыжах и т.д.)

2. Зона умеренной интенсивности (50% от максимальной нагрузки).

Режим выполнения физических упражнений в этой зоне способствует развитию общей выносливости. Величина пульса при выполнении нагрузок достигает 130-160 уд/мин. Работа в этой зоне способствует установлению взаимодействия между функциями сердечно-сосудистой системы, дыхания и двигательного аппарата.

3. Зона большой интенсивности (70%).

Вызывает напряжение физиологических функций в организме школьников при мышечной работе. Выполнение нагрузки в этой зоне не превышает 4-5 минут у младших школьников, и 10 минут - у старших.

4. Зона субмаксимальной или высокой интенсивности (80%). Соответствует режиму выполнения упражнений (бег на короткие дистанции, скоростно-силовые упражнения, статические нагрузки и др.), при котором работа мышц, сердца и др. Органов и тканей обеспечивается в основном анаэробными источниками энергии. Предельная продолжительность выполнения циклических нагрузок у младших школьников - 50 с., а у старших - 1 мин. и более.
5. Зона максимальной интенсивности (100%).

Соответствует выполнению физических упражнений с максимальной скоростью, предельным темпом и усилением предельного времени выполнения нагрузок до 10 сек. За столь малое время функциональные сдвиги сердечно-сосудистой системы, дыхания и других функций не достигают высоких величин.

Список используемой литературы

1. “Нормирование нагрузок в физическом воспитании школьников» под ред. JI. Е. Любомирского; научно-исследовательский институт физиологии детей и подростков Академии педагогических наук СССР.
2. «Основа ТМФК», учебник для технической физкульиуры.
3. «Теоретические основы методики физического воспитания».

Ч.        Т. Иванков.

4. «Спорт и личность» под ред. А. В. Дмитриевой.
5. «Физкультура в школе» под ред. М. А. Семенова.