Тема 4. Психофизиологические основы учебного труда и интеллектуальной деятельности

Психофизиологическая характеристика учебно-трудовой деятельности студентов

Элементами умственного труда принято считать обучение, самообучение, открытие, изобретение и др., т.е. такую деятельность, которая ведется по плану с целью получения того или иного общественно значимого результата (М. Я. Виленский, 1994).

В результате многочисленных исследований установлено, что умственная деятельность сопровождается изменением функционального состояния различных органов и систем организма. Мозговая ткань потребляет около 20 % кислорода от общего его потребления всем организмом в покое, т.е. значительно больше, чем другие ткани тела.

Первичным и обязательным источником энергии для мозга является окислительный обмен глюкозы, активность которого зависит от функциональной деятельности мозга. В состоянии сна накапливаются богатые энергией фосфорные соединения, а при усиленной умственной работе они расщепляются, что проявляется в усиленном образовании молочной кислоты (А. В. Палладии, 1992).

Суточный расход энергии при умственной работе составляет 2500-3000 ккал. Данные о повышении расхода энергии при некоторых видах умственной деятельности по сравнению с покоем представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Повышение энергозатрат при разновидностях умственной деятельности

ВИД ДЕЯТЕЛЬНОСТИ	ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ, %
Чтение про себя (сидя)
Чтение вслух (сидя)
Слушание лекции (сидя)
Практические (лабораторные) занятия (стоя)
Чтение лекции (стоя)

Умственная деятельность незначительно отражается на функционировании сердечно-сосудистой системы, при этом сосудистые реакции противоположны тем, которые бывают при мышечной деятельности. Кратковременная интенсивная умственная работа вызывает учащение сердечных сокращений, а длительная - замедление.

Но если умственная деятельность связана с эмоциональными факторами, нервно-психическими напряжениями (неприятности, волнение, гнев, нетерпение, дефицит времени и др.), то это значительно сказывается на циркуляции кровообращения. Так, до начала учебного труда у студентов была зафиксирована частота пульса в среднем 70,6 уд./мин; при выполнении относительно спокойной учебной работы - 77,4 уд./мин; умственная деятельность средней напряженности повышала пульс до 83,5 уд./мин, а при сильном напряжении - до 93,1 уд./мин.

Наблюдения в период экзаменационной сессии показали, что частота сердечных сокращений (ЧСС) у студентов составляла в среднем 88,3 уд./мин, что существенно выше показателей во время обычных учебных занятий (72-76 уд./мин). В день экзамена мобилизация всех сил организма настолько велика, что ЧСС в среднем составила 120-130 уд./мин.

При эмоционально напряженном умственном труде дыхание становится неравномерным (может учащаться, углубляться). При этом насыщение крови кислородом снижается на 80%. Нарушается деятельность механизмов терморегуляции, приводящая к усилению потоотделения (более сильному при отрицательных эмоциях) (К. В. Володина, 2001).

При длительной и достаточно напряженной умственной работе наступает утомление, при котором деятельность внешних органов чувств или.ненормально увеличивается, или до крайности ослабляется; снижается сила памяти (быстрое исчезновение того, что незадолго было усвоено). При этом наблюдается стойкое наличие «рабочей доминанты», т.е. мысли о работе полностью не угасают после ее завершения, что вызывает еще большее утомление.

Важно знать, что утомление - это объективное состояние организма индивида, а усталость - его субъективное чувство. Последнее можно существенно уменьшить эмоциями, сосредоточением внимания, усилением интереса к работе. Причем, в возбужденном состоянии можно не замечать утомления. Так, экзамены у студентов проходят в конце семестра, когда они достаточно утомлены, но эмоциональный подъем в этот период бывает настолько большим, что временно снимает чувство усталости.

Функциональное утомление не всегда обнаруживается в одновременном ослаблении всех сторон умственной деятельности. Снижение работоспособности в одном виде учебного труда (например, при работе с вычислительными операциями) может сопровождаться сохранением его эффективности в другом виде (например, занятие чтением). Но может быть и состояние общего утомления, при котором не по силам все виды умственной деятельности, хочется только спать.

Особенно следует учитывать, что умственная деятельность в большинстве случаев протекает в условиях малой двигательной активности. Это способствует развитию торможения в коре больших полушарий и, как следствие, возникновению условий для повышенной утомляемости, снижению работоспособности, ухудшению общего самочувствия. В табл. 2 приведены признаки, по которым можно судить о степени развития утомления.

Таблица 2

Внешние признаки утомления в процессе умственного труда студентов (по С.А. Косилову)

№ п/п	Объект наблюдения	Степень утомления
		Незначительная	Значительная	Резкая
	ВНИМАНИЕ	Редкие отвлечения	Рассеянное, частые отвлечения	Ослабленное, реакция на словесные указания отсутствует
	ПОЗА	Непостоянная, потягивание ног и выпрямление туловища	Частая смена поз, повороты головы в разные стороны, облокачивание, поддержание головы руками	Стремление положить голову на стол, вытянуться, откинуться на спинку стула
	ДВИЖЕНИЯ	Точные	Неуверенные, замедленные	Суетливые движения рук и пальцев, ухудшение почерка
	ИНТЕРЕС К НОВОМУ МАТЕРИАЛУ	Живой интерес, задавание вопросов	Слабый интерес, отсутствие вопросов	Полное отсутствие интереса, апатия

Повышенная умственная деятельность на фоне функционального перенапряжения весьма опасна для организма и, как правило, оказывает продолжительное неблагоприятное последствие. Так, при систематическом перенапряжении нервной системы возникает переутомление, для которого характерны чувство усталости до начала работы, отсутствие интереса к ней, апатия, повышенная раздражительность, снижение аппетита, головокружение, головная боль. В оценке признаков переутомления поможет табл.3.

Таким образом, приведенные сведения дают основание утверждать, что умственная деятельность, связанная с психическими напряжениями, предъявляет высокие требования к организму и в определенных неблагоприятных условиях может быть причиной серьезных заболеваний. Так, английский ученый Р.В. Парнелл (1993) установил, что из 145 студентов Оксфорда, прекративших в учебном году занятия в университете в связи с болезнью, около 50 % составили психически больные. При обследовании 80 тысяч студентов Германии психические и психоневрологические расстройства были обнаружены почти у 10 % обследованных. Имеются нервно-психические расстройства и среди российских студентов. Так, Е.Л. Богомолова (1990) провела наблюдения над 800 студентами, среди которых выявила 31 % случаев неврастении, вегетоневроза и ряда других заболеваний нервной системы, а также 19,2 % случаев гипертонических заболеваний.

Итак, рассмотренный материал позволяет сказать, что утомление - это возникающее вследствие работы временное ухудшение функционального состояния организма индивида, характеризующееся снижением работоспособности, изменением некоторых физиологических функций и рядом субъективных ощущений. Оно возникает, как правило, в результате напряженной или длительной умственной деятельности и является обратимым процессом.

Таблица 3 Краткая характеристика степеней переутомления (по К.К. Платонову)

№п/п	СИМПТОМ	СТЕПЕНЬ ПЕРЕУТОМЛЕНИЯ
		1 начинающая	2 легкая	3 выраженная	тяжелая
	Снижение дееспособности	Малое	Заметное	Выраженное	Резкое
	Появление усталости при умственной нагрузке	При усиленной нагрузке	При обычной нагрузке	При облегченной нагрузке	Без видимой нагрузки
	Компенсация недостаточной дееспособности волевым усилием	Не требуется	Полностью	Не полностью	Незначительно
	Эмоциональные сдвиги	Временное снижение интереса к работе	Временами неустойчи­вость настроения	Раздражите льность	Угнетение, резкая раздражитель­ность
	Расстройства сна	Трудно засыпать или просыпаться	Труднее засыпать и просыпаться	Сонливость днем	Бессонница
	Снижение умственной работоспособности	Нет	Трудно о сосредо- точиться	Временами забывчивость	Заметное ослабление внимания и памяти
	Вегетативные сдвиги	Временами тяжесть в голове	Часто тяжесть в голове	Временами головные боли, снижение аппетита	Частые головные боли, потеря аппетита
	Профилактические мероприятия	Отдых, физические упражнения	Отдых, умеренная физическая нагрузка	Организован­ный отдых, предоставле­ние отпуска	Лечение

Начальные признаки утомления вызывают развитие торможения в коре головного мозга, биологически необходимого для предотвращения развития истощения организма. Начало утомления является сигналом к прекращению работы и физиологическому восстановлению. Но этот сигнал может быть заторможен волевым усилием, который не ликвидирует утомление, а лишь его отдалит.

Динамика работоспособности студентов и факторы, ее определяющие

Работоспособность индивида - это его способность к выполнению конкретной деятельности в рамках заданных временных лимитов и параметров эффективности. Основу умственной работоспособности составляют специальные знания, умения, навыки, а также определенные психофизиологические, физиологические особенности и психические качества индивида. Под влиянием учебно-трудовой деятельности работоспособность студентов претерпевает изменения, которые отчетливо наблюдаются в течение дня, недели, на протяжении учебного семестра и учебного года в целом. При этом длительность, глубина, направленность данных изменений определяются функциональным состоянием организма до начала деятельности, особенностями этой деятельности, ее организацией и др.

Учебный день студентов, как правило, вначале не отличается высокой продуктивностью учебного труда. Проходит от 10 до 30 мин, прежде чем работоспособность студентов достигнет оптимального уровня. Этот период врабатывания характеризуется постепенным повышением работоспособности, формированием рабочей доминанты, для чего большое значение имеет соответствующая мотивация.

Период устойчивой работоспособности продолжается 1,5-3 часа, в процессе которого происходят функциональные изменения в организме студентов, адекватные характеру выполняемой деятельности.

Затем работоспособность вследствие наступления утомления постепенно снижается. При начальных признаках утомления снижение работоспособности можно компенсировать волевыми усилиями и положительной мотивацией. Но это ведет к возникновению нервно-психического напряжения и возникновению чувства усталости. При этом функциональные изменения наиболее отчетливо проявляются в тех органах и системах, которые в содержании конкретной умственной деятельности студента имеют решающее значение (например, в зрительном анализаторе, функции устойчивости внимания, оперативной памяти и т.д.). В дальнейшем начинается достаточно быстрое снижение работоспособности, которое уже не удается компенсировать волевым усилием.

В некоторых случаях перед окончанием работы можно наблюдать т.н. «конечный порыв», который выражается в кратковременном повышении эффективности работы, как следствии мобилизации организма на предстоящее ее окончание. К вышеизложенному следует добавить, что для физической работоспособности студентов изменения в течение учебного дня весьма близки к тем, которые типичны для умственной работоспособности.

Динамика умственной работоспособности в недельном учебном цикле характеризуется наличием периода врабатывания в начале (понедельник, вторник), устойчивой работоспособности в середине (среда, четверг) и ее снижением в последние дни недели. В некоторых случаях в субботу отмечается некоторый подъем работоспособности, что связывают с явлениями «конечного порыва».

Однако типичная кривая работоспособности может изменяться, если имеется фактор нервно-эмоционального напряжения в течение нескольких учебных дней. Так, если студентам в первые три дня недели пришлось сдавать зачет или писать контрольную работу, подготовка к которым проводилась с большой ответственностью и напряжением, то в этот период наблюдалась значительная положительная динамика работоспособности. Последовавшие за этим обычные учебные нагрузки воспринимались большинством студентов как облегчение, контрастное по отношению к первым. Это объективно и субъективно стимулировало ход восстановительных процессов в организме и в конце недели могло выразиться в появлении фазы суперкомпенсации (сверхвосстановления). Изменение типичной динамики работоспособности в учебной неделе может быть обусловлено и увеличением объема учебной нагрузки - до 10 часов в день. Сильную усталость после такой недели занятий отметили 97 % обследованных студентов.

Итак, вышеизложенные типичные изменения работоспособности студентов в недельном учебном цикле необходимо учитывать при составлении учебного расписания занятий в вузе, когда наиболее сложные для усвоения дисциплины необходимо планировать на середину, а менее сложные - на конец и начало недели.

Для изменений динамики физической работоспособности в целом характерна рассмотренная динамика умственной работоспособности.

Анализ и обобщение материалов исследований, проводившихся в различных вузах страны за последнее десятилетие, позволили определить основные черты динамики работоспособности студентов в учебном году.

Так, в начале учебного года в течение 3-3,5 недель наблюдается период врабатывания, характеризующийся постепенным повышением уровня работоспособности. Период устойчивой работоспособности охватывает октябрь и ноябрь. Во второй половине декабря наблюдается период высокой эмоциональной напряженности, связанный с наступлением зачетной и экзаменационной сессии. В период экзаменов показатели работоспособности нарастают. В период зимнего каникулярного отдыха происходит процесс восстановления работоспособности, степень выраженности которого зависит от организации и вида отдыха (активного или пассивного).

Начало второго полугодия также начинается периодом врабатывания, но менее продолжительного, чем в первом полугодии - до 1,5-2 недель. В дальнейшем, со второй половины февраля до начала апреля, наблюдается устойчивый уровень работоспособности студентов, который несколько выше, чем в первом полугодии. В середине апреля наступает утомление, которое обусловливает снижение работоспособности студентов.

Итак, в годичном учебном цикле наиболее высокий уровень работоспособности и учебно-трудовой активности студентов отмечается в октябре, ноябре и марте, поэтому целесообразно наиболее сложные и трудоемкие для учебного труда студентов задания планировать в каждом полугодии в данные периоды времени, по возможности разгружая конец полугодий. Изменения физической работоспособности в учебном году у студентов происходят идентично динамике умственной работоспособности.

Экзаменационная сессия для студентов является своеобразным моментом, в котором подводятся итоги их учебного труда за семестр, решается вопрос о правомерности быть студентом вуза, о самоутверждении личности и др. Экзаменационная ситуация характерна известной степенью неопределенности в ее положительном исходе, что позволяет оценивать ее как сильный фактор эмоционального характера. Неоднократно повторяющиеся экзаменационные ситуации, сопровождающиеся индивидуально различными эмоциональными переживаниями, создают устойчивое состояние эмоциональной напряженности. В то же время экзамены являются определенным стимулом к увеличению объема, продолжительности и интенсификации учебного труда студентов, мобилизации всех возможностей на фоне определенного изменения их жизнедеятельности.

Под комплексным влиянием этих факторов у многих студентов в этот период появляются отрицательные эмоции. Так, при обследование 640 студентов было установлено, что около 37 % из них испытывали перед экзаменом сильную эмоциональную напряженность, вызванную неуверенностью в своих силах, чрезмерным волнением, страхом и т.п., а около 64 % плохо спали накануне. Все это приводит к снижению показателей умственной и физической работоспособности, отрицательная динамика которых нарастает от экзамена к экзамену. Из полученных экспериментальных данных видно, что наиболее высокие колебания умственной работоспособности наблюдаются у первокурсников, которые постепенно снижаются на последующих курсах. Очевидно, что студенты старших курсов лучше адаптированы к условиям экзаменационной сессии. Наличие более высоких изменений работоспособности у женщин отражает их повышенную эмоциональную реакцию на ситуацию экзаменов. Также отмечено, что при столь высоком нервно-эмоциональном возбуждении возрастает и энергетическая «стоимость» физической деятельности. В целом можно утверждать, что в период экзаменов существенно повышаются физические и психические траты на учебный труд студентов. Об этом свидетельствуют и факты снижения массы тела студентов за экзаменационный период на 1,5 - 2,3 кг.

Таким образом, все вышеизложенное свидетельствует о том, что учебный труд студентов, независимо от его временных параметров (учебный день, неделя, семестр, год), характеризуется последовательной сменой периодов врабатывания, устойчивой, высокой умственной и физической работоспособностью и периодами их снижения. Подобная динамика изменений определяется действием психофизиологических механизмов адаптации (приспособления) организма индивида в ответ на.специфичные учебные нагрузки, обусловленные организацией учебно-воспитательного процесса в вузе и образом жизни студентов. В период экзаменационной сессии у студентов наблюдается высокое нервно-эмоциональное напряжение, которое негативно влияет на уровень умственной и физической работоспособности. Все это во многом накладывает отпечаток на выбор и использование средств и методов физической культуры, групповое и индивидуальное использование которых оказывало бы профилактическое, корректирующее влияние на психо-эмоциональное состояние и работоспособность студентов, обеспечивало бы успешную оптимизацию условий их учебно-трудовой деятельности.

Особенности использования средств физической культуры для оптимизации работоспособности и повышения эффективности учебного труда студентов

В результате многочисленных исследований была определена количественная оценка оптимального режима проведения учебных занятий по физическому воспитанию, которая свидетельствует о преимуществе трех занятий в неделю. И если такой объем занятий регламентирован вузовской программой для студентов, занимающихся на спортивном отделении, то для студентов специального и основного учебных отделений его реализация должна обеспечиваться иным путем. Он состоит в разумном использовании выходного дня для активного отдыха, в индивидуальных или коллективных формах разнообразной двигательной активности. В остальные дни недели непременным спутником здоровой организации жизнедеятельности индивида должны быть утренняя зарядка, физкультурные паузы, самостоятельные занятия физическими упражнениями. Такое «порциональное» выполнение физических упражнений в течение дня не менее эффективно, чем их разовое комплексное использование в одном занятии. Кроме того, данные исследования показали, что необходимый эффект от занятий физическими упражнениями и спортом можно получить лишь при систематическом их проведении в самых различных формах на протяжении всего периода обучения в вузе.

В практике физического воспитания на практических учебных занятиях наблюдается использование как комплексов разнообразных физических упражнений, так и преимущественно упражнений из арсенала одного вида спорта (плавания, лыжных гонок, баскетбола и др.). В силу данного обстоятельства учебные занятия по этому признаку подразделяются на комплексные и однопредметные.

Экспериментальные данные позволяют заключить, что при выполнении различных двигательных нагрузок по направленности, объему, интенсивности, режиму выполнения умственная работоспособность претерпевает разнохарактерные изменения, общей чертой которых является их фазовый характер. Глубина и выраженность этих изменений определяется уровнем физической подготовленности студентов, степенью адаптации их организма к определенным нагрузкам и его функционального состояния в данный момент. Следует отметить и своеобразие воздействия систематических занятий определенным видом спорта на воспитание определенных психофизических качеств. Но это наиболее ярко проявляется лишь у квалифицированных спортсменов.

Ежемесячное тестирование уровня развития физических качеств и уровня умственной работоспособности в ходе многочисленных педагогических экспериментов по рациональному планированию средств физического воспитания студентов направленного воздействия для воспитания основных физических качеств в учебном году дало определенные результаты, которые позволяют высказать следующие положения.

Для эффективной организации всего учебно-воспитательного процесса в вузе и учебной работы по физическому воспитанию, в частности воспитанию основных физических качеств у студентов, необходимо учитывать закономерную периодику их работоспособности на протяжении учебного года. Исходя из последнего, в первой половине каждого семестра на академических и самостоятельных занятиях целесообразно применять физические упражнения с преимущественной (до 70%) направленностью на воспитание скоростных, скоростно-силовых физических способностей и скоростной выносливости с интенсивностью по ЧСС 140-175 уд./мин; во второй половине каждого семестра с преимущественной (до 75%) направленностью на развитие собственно силовых способностей, силовой и общей выносливости с интенсивностью по ЧСС 130-150 уд./мин, поскольку первая половина семестра совпадает с более высоким функциональным состоянием организма студентов, а вторая - с его относительным снижением. Занятия, организованные на основе такого планирования средств физического воспитания, оказывают стимулирующее влияние на умственную работоспособность студентов, улучшают их самочувствие, обеспечивают прогрессивное повышение уровня физической подготовленности в учебном году.

При планировании академических занятий по физическому воспитанию в режиме учебного дня, а также самостоятельных занятий физическими упражнениями в выходные дни в период врабатывания (первая пара - утренние часы) рекомендуется использовать умеренные нагрузки с ЧСС 120-130 уд./мин при моторной плотности занятия до 65%; при планировании занятий на второй паре рекомендуется более высокая нагрузка с ЧСС 130-160 уд./мин с моторной плотностью занятия 50-65%. Данные режимы занятий физическими упражнениями, сокращая период врабатывания, стимулируют наступление периода высокой работоспособности, способствуют ее сохранению до конца учебно-трудового дня. Занятия с моторной плотностью до 75% при ЧСС свыше 160 уд./мин целесообразно планировать на последние учебные пары. Но важно при таком режиме тщательно учитывать степень тренированности студентов, т.к. у недостаточно тренированных лиц наблюдается снижение умственной работоспособности, а начинать процесс самоподготовки они могут лишь после 4-5 часов отдыха. Естественно, что для студентов с ослабленным здоровьем, также для студентов с высоким уровнем тренированности в рассмотренные двигательные режимы необходимо внести коррективы.

Проверка влияния на динамику умственной работоспособности студентов различных двигательных режимов на занятиях по физическому воспитанию позволила установить диапазон оптимального соответствия между динамикой умственной работоспособности студентов и положительной динамикой их физической подготовленности. Ему соответствует планирование занятий с моторной плотностью 65-70% при ЧСС 140-160 уд./мин. Превышение данного оптимума использования средств физической культуры существенно повышает эффективность воспитания физических качеств, но отрицательно сказывается на уровне умственной работоспособности студентов. Проведение занятий с более низкими параметрами от оптимума практически не способствует развитию двигательных способностей студентов и повышению эффективности их учебно-трудовой деятельности.

Таким образом, рациональное использование средств физического воспитания студентов в учебном процессе и в рамках самостоятельных занятий обеспечивает ускоренную врабатываемость, длительное сохранение высокой работоспособности в учебном труде, способность к ускоренному восстановлению, экономичность учебного труда, эффективное использование бюджета свободного времени для личного и профессионального развития.

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте изменения состояния студентов под влиянием условий обучения.

2. Что такое работоспособность человека и какова характеристика влияющих на нее факторов?

3. Охарактеризуйте закономерности изменения работоспособности студентов в течение:

а) учебного дня;

б) учебной недели;

в) учебного семестра;

г) учебного года.

4. Охарактеризуйте состояние студентов в экзаменационный период.

5. Использование «малых форм» физической культуры в режиме учебного труда студентов.

6. Особенности рационального проведения учебных занятий по физическому воспитанию и самостоятельных занятий физическими упражнениями.

Дата добавления: 2014-12-17