Динамика показателей физического здоровья учащихся 1-11 классов в зависимости от организации уроков физической культуры

Введение. По мнению ученых, в период обучения в школе наблюдается ухудшение состояния физического здоровья обучающихся, что проявляется не только в наличии заболеваний, но и в ухудшении физического развития и функциональных показателей организма [1–6]. Уроки физической культуры в школе призваны формировать и сохранять здоровье подрастающего поколения, однако сложившаяся на сегодняшний день ситуация свидетельствует о низкой оздоровительной эффективности традиционной системы физического воспитания [7, 8]. В связи с этим усилия специалистов направлены на ее совершенствование в общеобразовательных учреждениях [2, 8–10]. Инновационные подходы к организации учебных занятий на уроках физической культуры широко представлены и в зарубежной литературе [11–16].

Цель исследования. Выяснение особенностей динамики показателей физического развития, кардиореспираторной системы и физической работоспособности учениц 1–11 классов за период учебного года в зависимости от организации уроков физической культуры.

Материалы и методы. Проведено обследование учащихся 1–2, 6–7 и 10–11 классов НОУ «Наша Школа» (ЭГ – экспериментальная группа, 38 чел.) и МБОУ СОШ № 169 (КГ – контрольная группа, 81 чел.) г. Новосибирска. Обследованные группы состояли из практически здоровых школьниц, занимающихся на уроках физической культуры в основной медицинской группе. Исследование проводилось в начале и конце учебного года в первой половине дня.

В ЭГ уроки физической культуры в учебном году распределялись на 4 цикла и 4 межцикловых периода. Во время цикла учащиеся ЭГ занимались физической культурой 5 ч в неделю (три раза по 1 ч, а четвертое занятие было 2-часовым). В межцикловой период уроки физической культуры проводились 2 раза в неделю по 1 ч. Продолжительность циклов и межцикловых периодов составляла 4–5 нед. В КГ уроки физической культуры проводились 3 раза в неделю по 1 ч. Количество часов в учебном году в обеих группах соответствовало программе по физической культуре для общеобразовательных учреждений.

Программа исследования включала определение длины и массы тела (ДТ и МТ), обхвата грудной клетки (ОГК), силы мышц сгибателей кистей рук и разгибателей спины (КС и СС). Рассчитывали весо-ростовой индекс Кетле (ИК) по формуле

ИК=МТ/ДТ2.

Оценивали гармоничность физического развития путем сопоставления соматометри-ческих показателей обследуемых со стандартами физического развития школьников г. Новосибирска [17]. Индексы кистевой и становой мышечной силы (ИКС и ИСС) рассчитывали по формулам:

ИКС=(КС правой руки + КС левой руки)/2/МТ;

ИСС=СС/МТ.

Функцию внешнего дыхания оценивали по жизненной емкости легких (ЖЕЛ) и жизненному индексу (ЖИ) по формуле

ЖИ=ЖЕЛ/МТ.

Определяли максимальную продолжительность произвольной задержки дыхания на вдохе и максимальном выдохе (пробы Штанге и Генча). Деятельность сердечнососудистой системы (ССС) оценивали по частоте сердечных сокращений (ЧСС) и артериальному давлению (АД) в условиях относительного покоя и стандартной степ-эргометрической нагрузки мощностью 6 и 10 кгм/(мин·кг). Физическую работоспособность определяли по величине показателя PWC170, рассчитанного по формуле В.Л. Кар-пмана и соавт. [18]

PWC170=N1+(N2–N1)·(170–f1)/(f2–f1), где N1 – мощность первой нагрузки; N2 – мощность второй нагрузки; f1 – ЧСС в конце первой нагрузки (уд./мин); f2 – ЧСС в конце второй нагрузки (уд./мин). Мощность нагрузки выражается в килограммометрах в минуту (кгм/мин).

Математическую обработку данных осуществляли с использованием методов статистического анализа. Различия между группами оценивали по t-критерию Стьюдента для динамических наблюдений в пределах одной группы и по критерию Вилкоксона– Манна–Уитни для независимых выборок и считали достоверными при р≤0,05.

Результаты и обсуждение. По результатам исследования основных антропометрических показателей между сверстницами ЭГ и КГ существенных различий в одни и те же периоды обследования выявлено не было (табл. 1). Согласно данным индивидуального анализа состав ЭГ и КГ по гармоничности физического развития в 1–2 и 6–7 классах был примерно одинаковым. От 63,3 до 71,6 % девочек обследованных групп характеризовалось гармоничным физическим развитием, у 13,9–20,0 % был избыток, а в 7,1–16,7 % случаев выявлен дефицит массы тела. Однако в старших классах доля девушек с гармоничным физическим развитием и с избытком массы тела в ЭГ в начале и конце учебного года составляла 90 и 10 % соответственно, тогда как среди сверстниц КГ гармоничное физическое развитие было лишь у 53,3 % девушек, а 33,4 % обследованных отличались избыточной массой тела.

По величинам показателей абсолютной кистевой и становой мышечной силы между сверстницами ЭГ и КГ существенных различий в начале учебного года выявлено не было (табл. 1). В течение учебного года более высокие темпы прироста КС и СС во всех возрастных группах наблюдались у школьниц ЭГ, в связи с чем к окончанию учебного года они превосходили сверстниц из КГ по величинам мышечной силы, причем в 1–7 классах существенно (р≤0,05). По относительным показателям мышечной силы школьницы ЭГ достоверно превосходили сверстниц из КГ во всех случаях, кроме исходных данных в 1–2 классах (р≤0,05).

Таблица 1

Показатель	Класс	Экспериментальная группа		Контрольная группа
		осень	весна	осень	весна
ДТ, см	1–2	127,1±1,5	131,0±1,4	126,2±0,9	129,1±1,0
	6–7	154,0±1,8	157,6±1,6	159,0±1,3	161,0±1,3
	10–11	162,8±1,9	163,6±1,9	160,4±2,5	161,0±2,5
МТ, кг	1–2	26,8±0,9	28,5±1,2	25,9±0,8	27,4±0,9
	6–7	46,2±1,8	48,9±1,8	52,1±2,1	54,6±2,1
	10–11	56,5±2,7	57,2±2,5	59,6±2,7	59,6±2,5
ОГК пауза, см	1–2	60,7±1,0	62,1±1,1	59,6±0,8	60,5±0,7
	6–7	76,7±1,3	77,9±1,3	80,2±2,4	81,9±2,3
	10–11	82,2±1,8	82,7±1,4	84,4±1,3	84,5±1,1
ИК, кг/м²	1–2	16,6±0,6	16,6±0,6	16,2±0,4	16,4±0,4
	6–7	19,5±0,7	19,7±0,8	20,5±0,7	21,0±0,7
	10–11	21,3±1,0	21,4±1,0	23,2±0,8	23,0±0,8
КС (пр.+лев.)/2, кг	1–2	13,1±0,5	16,0±0,4*^	12,2±0,4	13,3±0,4
	6–7	25,8±1,1	29,6±1,0^	26,2±0,9	28,6±0,8
	10–11	32,6±0,9	34,6±1,0	31,4±1,1	32,8±1,1
ИКС	1–2	0,49±0,02	0,57±0,02*^	0,47±0,02	0,49±0,02
	6–7	0,56±0,02*	0,61±0,03*	0,51±0,01	0,53±0,01
	10–11	0,58±0,02*	0,61±0,02*	0,53±0,02	0,56±0,02
СС, кг	1–2	30,1±0,9	39,4±1,1*^	29,1±0,6	33,2±0,9
	6–7	71,2±2,8	79,3±2,8*^	65,3±2,4	70,6±2,4
	10–11	85,6±2,7	92,2±2,7	83,0±2,4	85,9±2,5
ИСС	1–2	1,13±0,04	1,39±0,04*^	1,14±0,03	1,22±0,03
	6–7	1,54±0,03*	1,62±0,03*	1,28±0,04	1,32±0,04
	10–11	1,53±0,05*	1,62±0,04*	1,40±0,03	1,46±0,04

Показатели физического развития учениц 1–11 классов (М±m)

Примечание. В табл. 1, 2 и на рис. 1 достоверные различия средних величин (p<0,05): ^ – между началом и концом учебного года; * – между сверстницами ЭГ и КГ в один и тот же период учебного года.

По результатам исследования функции внешнего дыхания увеличение показателей ЖЕЛ и ЖИ за период учебного года было выявлено у школьниц всех групп, однако темпы прироста в ЭГ были выше (табл. 2). Так, величины ЖЕЛ у учащихся 1–2, 6–7 и 10–11 классов в ЭГ увеличились на 13,9; 8,5 и 5,1 %, а в КГ – на 7,3; 4,9 и 4,1 % соответственно. При этом значения ЖИ к концу учебного года у девочек младших классов и в старших классах ЭГ стали достоверно выше, чем в КГ (p<0,05), что указывает на более высокие потенциальные возможности функции внешнего дыхания [18].

Как известно, проведение гипоксических проб позволяет комплексно оценить функциональное состояние организма, так как устойчивость организма к условиям гипоксии и гиперкапнии зависит не только от функционального состояния кардиореспираторной системы, но и от уровня гемоглобина в крови, интенсивности обмена веществ, возбудимости дыхательного центра, степени координации функций [18]. В нашем исследовании различий по продолжительности гипоксических проб между девочками младших классов ЭГ и КГ в начале и конце учебного года практически не было (табл. 2). В средних и старших классах школьницы ЭГ существенно превосходили сверстниц КГ по продолжительности апноэ при проведении проб Штанге и Генча на начало и конец учебного года (р≤0,05), причем в динамике наблюдений их превосходство возрастало. Надо полагать, что двигательная активность при цикловой организации уроков физкультуры ведет к совершенствованию механизмов устойчивости организма учащихся ЭГ к условиям гипоксии и гиперкапнии.

Важнейшая роль в приспособлении организма к различным факторам среды, в обеспечении организма кислородом принадлежит аппарату кровообращения. Оценка деятельности ССС в условиях относительного покоя не выявила существенных различий между девочками 1–2 классов ЭГ и КГ (табл. 2). В средних и старших классах ЭГ в течение учебного года наблюдалось урежение ЧСС на 4,6–6,7 % (р≤0,05), что связано с ослаблением симпатических и усилением ваготонических влияний на хронотропную функцию сердца в условиях цикловой организации уроков физической культуры. В КГ изменения ЧСС были незначительными. Показатели артериального давления у школьниц обеих групп в течение учебного года практически не изменялись, но с возрастом от младших классов к старшим значения САД и ДАД закономерно возрастали и соответствовали возрастным нормам, что согласуется с литературными данными [7, 19].

По результатам исследования системы кровообращения в условиях стандартной физической нагрузки у учениц 1–11 классов ЭГ в течение учебного года отмечалось уменьшение хронотропной реакции сердца (табл. 2), причем в средних и старших классах динамика была существенной (р≤0,05). В то же время в КГ за период наблюдения показатели практически не изменялись. Школьницы ЭГ характеризовались достоверно меньшей хронотропной реакцией сердца на стандартную физическую нагрузку во всех случаях (р≤0,05), кроме исходных данных в 1–2 классах. Показатели артериального давления при выполнении стандартной физической нагрузки у школьниц обследованных групп от младшего возраста к старшему увеличивались, но за период учебного года существенно не изменялись (табл. 2). Однако, начиная со средних классов, девочки ЭГ характеризовались достоверно меньшими значениями САД (р≤0,05). Полученные данные отражают повышение экономичности деятельности ССС девочек ЭГ в динамике наблюдений не только в состоянии относительного покоя, но, что особенно важно, и в условиях выполнения физической нагрузки. В отличие от КГ у них наблюдалось снижение физиологической стоимости выполнения физической нагрузки, что свидетельствует о повышение адаптационных резервов сердечнососудистой системы.

Одним из важных показателей здоровья человека является уровень его физической работоспособности. Как показало исследование, благоприятная динамика PWC170/кг в процессе наблюдений за школьницами была установлена лишь в ЭГ, особенно в средних и старших классах (р≤0,05), тогда как в КГ дос- товерных изменений обнаружено не было (рис. 1). Школьницы ЭГ во все возрастные периоды в начале и конце учебного года, кроме исходных данных в 1–2 классах, характеризовались достоверно большими вели- чинами физической работоспособности по сравнению с КГ (р≤0,05), что указывает на совершенствование кардиореспираторного аппарата и, в определенной степени, на повышение аэробных возможностей организма.

Таблица 2

Показатели кардиореспираторной системы учащихся 1–11 классов (М±m)

Показатель	Класс	Экспериментальная группа		Контрольная группа
		осень	весна	осень	весна
ЖЕЛ, мл	1–2	1482±51	1721±78*^	1400±28	1510±35^
	6–7	2588±101	2829±97	2855±91	3003±93
	10–11	3375±98	3555±93	3273±123	3413±123
ЖИ, мл/кг	1–2	55,8±1,7	60,5±2,0*^	54,8±1,4	56,0±1,5
	6–7	56,5±1,8	58,3±2,3	56,0±1,5	56,1±1,3
	10–11	60,3±1,4*	62,6±1,2*	55,3±1,1	57,8±1,2
Проба Штанге, с	1–2	26,6±1,3	26,9±2,0	24,7±1,1	28,0±1,4
	6–7	41,6±2,0*	52,7±2,6*^	34,9±1,7	37,5±1,6
	10–11	53,1±2,1*	57,1±2,4*	42,2±1,6	44,9±1,9
Проба Генче, с	1–2	14,1±0,7	14,6±0,7	12,3±0,7	12,9±0,6
	6–7	18,8±0,5*	25,5±1,5*^	16,4±0,8	18,1±0,8
	10–11	26,0±1,8*	27,5±1,2*	19,6±0,7	21,9±1,0
ЧСС в покое, уд./мин	1–2	86,8±1,0	87,0±1,0	87,0±0,7	86,4±0,8
	6–7	89,5±1,2	83,5±0,9*^	88,9±0,9	88,2±1,1
	10–11	81,1±1,2	77,4±1,3*^	84,1±1,8	82,0±1,7
САД в покое, мм рт. ст.	1–2	98,9±1,6	98,9±1,6	101,8±1,2	98,5±1,2
	6–7	109,6±1,8	110,4±1,3	113,3±0,7	111,0±1,1
	10–11	114,5±1,0*	115,0±1,5*	122,7±1,1	120,3±1,5
ДАД в покое, мм рт. ст.	1–2	65,4±0,8	64,3±0,8	64,9±0,8	65,6±0,6
	6–7	67,9±0,9	69,3±1,3	71,0±0,9	72,2±0,7
	10–11	76,5±1,0	78,5±1,5	79,0±0,7	78,7±0,7
ЧСС при нагр., уд./мин	1–2	166,7±3,8	163,1±3,8*	168,1±1,7	172,7±1,6
	6–7	166,3±2,4*	158,9±2,2*^	175,4±1,9	178,1±2,1
	10–11	164,3±2,9*	155,0±2,1*^	179,1±2,5	177,3±2,5
САД при нагр., мм рт. ст.	1–2	136,1±1,5	135,0±0,8	133,9±2,0	133,1±1,2
	6–7	142,1±2,2*	145,8±1,8*	156,8±1,6	162,5±1,6
	10–11	154,5±2,6*	151,5±2,6*	166,3±2,2	168,0±2,6
ДАД при нагр., мм рт. ст.	1–2	61,8±1,2	60,4±1,6	61,8±0,8	62,2±1,2
	6–7	62,9±0,9	63,3±1,3	68,0±0,9	67,5±0,7
	10–11	70,0±1,0	71,0±1,0	71,3±0,7	71,0±1,1

Рис. 1. Показатели физической работоспособности учащихся 1–11 классов

Выводы:

• 1.    При цикловой организации уроков физической культуры с перераспределением нагрузок по 5 ч в неделю в цикловые и по 2 ч в неделю в межцикловые периоды у учениц 1–11 классов в течение учебного года наблюдается значительное повышение функциональных возможностей мышечной и кардио-респираторной систем. При традиционном проведении занятий 3 раза по 1 ч в неделю позитивных изменений не наблюдается.

• 2.    Школьницы экспериментальной группы существенно превосходят своих сверст-

• ниц, за исключением фонового исследования в младших классах, по большинству изученных показателей мышечной силы, функции внешнего дыхания, сердечно-сосудистой системы и физической работоспособности. С возрастом различия увеличиваются, что свидетельствует о «накопительном» благоприятном эффекте влияния уроков физической культуры при цикловой их организации на физическое и функциональное состояние организма учащихся в процессе обучения с 1 по 11 класс.