Внедрение методик дыхательных упражнений в процесс физической подготовки курсантов ведомственных образовательных организаций (на примере Пермского института ФСИН России)

Актуальность, значимость и сущность проблемы. На современном этапе развития общества и совершенствования системы высшего образования большое внимание уделяется физическому воспитанию учащейся молодежи, не исключением являются образовательные организации ФСИН России. Система образования в уголовно-исполнительной системе Российской Федерации (УИС) имеет долгий период формирования. Накопление и систематизация практического опыта позволили создать отдельный институт педагогической системы, который берет начало с 1897 г. в виде курсов для тюремных надзирательниц и продолжается по сегодняшний день. В настоящее время подготовка специалистов УИС осуществляется на основе Федерального закона от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» с учетом положений Концепции развития уголовно-исполнительной системы Российской Федерации до 2020 г. В целях повышения качества образовательного процесса в ведомственных образовательных организациях на занятиях по физической культуре возникает необходимость поиска инновационных средств и методов повышения функциональной подготовки обучающихся. Одним из эффективных средств в решении данной проблемы являются дыхательные упражнения.

Об актуальности выбранной темы свидетельствуют противоречия между необходимостью повышения эффективности функциональной подготовки курсантов и недостаточной научной разработанностью проблемы использования в образовательном процессе различных режимов дыхательных упражнений. Указанные проти- воречия определили проблему исследования, которая заключается в необходимости улучшения подготовки курсантов на основе включения в образовательный процесс различных методов дыхательных упражнений.

Цель исследования заключалась в выявлении более эффективных техник для внедрения их в образовательный процесс курсантов ведомственных вузов.

В соответствии с поставленной целью исследования решались следующие задачи :

• 1 . Определить степень разработанности проблемы применения дыхательных упражнений в образовательном процессе курсантов.

• 2 . Экспериментально проверить эффективность применения различных режимов дыхательных упражнений в образовательном процессе курсантов на занятиях по физической культуре.

Научная новизна результатов исследования заключается в использовании в образовательном процессе ведомственных вузов дыхательных упражнений по методикам А. Н. Стрельниковой, В. Ф. Фролова и динамических дыхательных упражнений в целях повышения уровня функциональной подготовленности занимающихся, а также адаптационных возможностей организма в анаэробном режиме работы.

Теоретические предпосылки и состояние проблемы. Человек использовал дыхательные упражнения с древнейших времен. В различные эпохи отношение к этим упражнениям изменялось, но интерес к ним никогда не угасал. Специалисты разных стран относят дыхательные упражнения к числу действенных факторов оздоровления и повышения физической подготовленности организма человека. К сожалению, недостаточное изучение истинных возможностей дыхательных упражнений способствует в ряде случаев распространению гипертрофированных представлений [1, с. 54].

Так, швейцарский врач Мишель Пфульг утверждал, что дыхательные упражнения оказывают терапевтический эффект при лечении практически всех болезней, связанных с органами дыхания [2; 3]. Использование произвольного дыхания является фактором оздоровления нации и даже повышения ее культуры. Конечно, в данном случае значение дыхательных упражнений явно преувеличено. Гипертрофированные представления об эффективности дыхательных упражнений могут способствовать распространению ложных убеждений [4, с. 37].

В настоящее время к числу основных компонентов, из которых формируются дыхательные упражнения, следует отнести: частоту и глубину дыхания; ритмические характеристики в связи с разными временными соотношениями продолжительности вдоха, выдоха и дыхательной паузы; грудное и диафрагмальное дыхание; направление потока вдыхаемого и выдыхаемого воздуха через нос или через рот; искусственное сопротивление воздушному потоку [5, с. 10].

Большинство дыхательных упражнений просты в исполнении и не требуют специальной подготовки занимающихся, разные их группы имеют различную целевую направленность.

Если основываться на принципе направленного действия, то следует выделить 6 основных групп дыхательных упражнений, которые представлены ниже. Пять приведенных групп дыхательных упражнений используются в практике физического воспитания [6, с. 11].

Классификация дыхательных упражнений по В. В. Михайлову:

• —    формирование рационального дыхания во время соревновательной деятельности;

• —    увеличение резервных возможностей аппарата внешнего дыхания;

• —    сопряженное влияние на функцию смежных внутренних органов;

• —    обеспечение наиболее подходящих условий функционирования двигательного аппарата;

• —    речь, пение.

В целях поиска наиболее оптимальных средств и методов, позволяющих адаптировать организм человека к состоянию гипоксии в процессе физической работы, были проведены анализ и систематизация дыхательных упражнений, а именно следующих безаппаратных дыхательных методик:

• —    методика трехфазного дыхания (система Л. Кофлера) [7];

• —    метод волевой ликвидации глубокого дыхания (ВЛГД) по К. П. Бутейко [3; 7];

• —    задержки дыхания (Ю. Б. Буланов, Ю. А. Андреев) [7];

• —    дыхательная гимнастика А. Н. Стрельниковой [3; 7; 8].

Более детальному анализу были подвергнуты такие аппаратные методы дыхательных упражнений, как:

• —    метод произвольного уменьшения минутного объема дыхания (ПОУМОД) Н. А. Агаджаняна [9];

• —    дыхательная гимнастика В. Ф. Фролова [10].

Анализ воздействия дыхательных упражнений на организм человека, физиологических сдвигов и противопоказаний для использования позволил выявить наиболее удобные, безопасные для здоровья и доступные для выполнения во время тренировочного процесса методики, применение которых позволило бы повысить работоспособность занимающихся. В их число вошли упражнения на повышение работоспособности и устойчивости к гипоксии по Ю. А. Андрееву и дыхание с использованием тренажера В. Ф. Фролова [7–9].

Таким образом, анализ литературных источников по теме исследования позволяет заключить, что нетрадиционные средства в ведомственных вузах, направленные на повышение уровня физической подготовки, не используются.

Материалы и методы

Опытно-экспериментальная работа проводилась в период с 2017 г. по 2018 г. на базе Пермского института ФСИН России. В данном эксперименте приняли участие курсанты 3 курса (96 чел.), которые обучались дисциплине «Физическая культура», направленной на формирование профессиональных и общекультурных компетенций в рамках ФГОС ВО 3+. Помимо этого, в образовательный процесс курсантов были включены динамические дыхательные упражнения и дыхательные упражнения по методике А. Н. Стрельниковой, которые использовались в подготовительной части учебного занятия в целях подготовки дыхательной системы к предстоящей физической работе и адаптации организма к функциональной нагрузке. Динамические дыхательные упражнения выполнялись в движении, в сочетании с комплексами общеразвивающих упражнений, где задействованы основные группы мышц. Дыхательная гимнастика по методике В. Ф. Фролова проводилась в заключительной части занятия как с использованием дыхательного тренажера «ТДИ-01», так и без него в целях нормализации психоэмоционального состояния занимающихся после физических нагрузок. Особенность занятия без тренажера «ТДИ-01» состояла в том, что дыхательные упражнения выполнялись в движении в целях совершенствования дыхательных функций организма и выработки оптимального цикла дыхания для каждого занимающегося.

Кроме того, в часы самоподготовки курсанты выполняли дыхательные упражнения на тренажере «ТДИ-01» по методике В. Ф. Фролова в течение 20–30 мин.

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы: анализ и обобщение научнометодической литературы; педагогическое тестирование; функциональная диагностика (оценка характеристик кардиореспираторной системы); методы математической статистики.

Результаты и обсуждение

В ходе исследовательской работы нами были рассмотрены и апробированы следующие виды дыхательных упражнений:

• —    дыхательная гимнастика по методике А. Н. Стрельниковой;

• —    дыхательная гимнастика по методике В. Ф. Фролова; — динамические дыхательные упражнения.

Комплексы динамических дыхательных упражнений и дыхательные упражнения по методике А. Н. Стрельниковой были включены в подготовительную часть учебного занятия для подготовки дыхательной системы к предстоящей физической работе и адаптации организма к функционально-физической нагрузке. Ниже представлен один из комплексов динамических дыхательных упражнений, применяемых в подготовительной части занятия.

Комплекс динамических дыхательных упражнений

Упражнение 1. Исходное положение (И. п.): основная стойка (О. с.), руки внизу, сцепленные пальцами в «замок». Вдохнуть через нос.

• 1.    Выдыхая медленно через нос, поднять руки вперед-вверх, ладони наружу.

• 2.    Вдох, И. п.

• 3– 4. То же.

Во время выполнения упражнения спина прямая, следить за дыханием. Количество повторений 4–8 раз.

Упражнение 2. И. п.: стойка ноги врозь на «ширине плеч», выдохнуть через рот.

• 1.    Вдыхая медленно через нос, поднять руки вперед-вверх.

• 2.    Выдыхая медленно через рот, руки через стороны опустить вниз. И. п.

• 3–4. То же.

Во время выполнения упражнения дыхание не задерживать, амплитуда движений максимальная. Количество повторений 8 раз.

Упражнение 3. И. п.: стойка ноги врозь на «ширине плеч», руки на поясе, вдохнуть через нос.

• 1.    Медленно выдыхая через рот, выполнить наклон прогнувшись, смотреть перед собой.

• 2.    Медленно вдыхая через нос, принять И. п.

• 3–4. То же.

При выполнении упражнения ноги не сгибать, спина прямая, дыхание не задерживать. Количество повторений 8 раз.

Упражнение 4. И. п.: стойка ноги на «ширине плеч», выдохнуть через рот.

• 1.    Медленно вдыхая через нос, поднять руки вперед-вверх, прогнуться и задержать дыхание.

• 2.    Медленно выдыхая через нос, принять И. п.

• 3–4. То же.

Амплитуда движений максимальная, следить за дыханием. Количество повторений 8 раз.

Упражнение 5. И. п.: ноги на ширине плеч, руки на поясе, выдохнуть через рот.

• 1.    Подняться на носки, руки за голову, свести лопатки, медленно вдохнуть через нос и не дышать.

• 2.    И. п., выдох через рот.

3–4. То же.

Упражнение 6. Разновидности ходьбы. Дыхание строится по следующему принципу: вдох через нос, выдох только через рот. На каждом третьем шаге — вдох, на четвертом — медленный выдох. Продолжительность выдоха постепенно увеличивать на один счет. Продолжительность времени ходьбы составляет до 3 мин.

Дыхательную гимнастику по методике В. Ф. Фролова мы проводили в заключительной части занятия с использованием дыхательного тренажера «ТДИ-01» в целях нормализации психоэмоционального состояния обучающихся после физических нагрузок, а также без использования дыхательного тренажера. Особенность занятия без тренажера «ТДИ-01» состояла в том, что дыхательные упражнения выполнялись в движении для совершенствования дыхательных функций организма и выработки оптимального цикла дыхания для каждого занимающегося.

В заключительной части занятия применялась дыхательная гимнастика В. Ф. Фролова на тренажере «ТДИ-01» по схеме, представленной в таблице 1.

Данные, полученные в ходе исследования, приведены в таблице 2.

Помимо этого, в начале и конце учебного года нами проводились контрольные испытания по оценке функциональных характеристик кардиореспираторной системы занимающихся с использованием следующих тестов: продолжительность дыхательного акта (ПДА), минутный объем дыхания (МОД), время задержки дыхания на выдохе (проба Генча), время задержки дыхания на вдохе

Таблица 1. Программа курса занятий на тренажере «ТДИ-01» в образовательном процессе курсантов (Table 1. Syllabus of training on «Third Breath Inhaler» in the cadets’ educational process )

Адаптационный аппаратный курс воздействия (вдох через нос, выдох через рот в «ТДИ-01»)
Неделя	День	V воды, мл	ПДА, сек	Частота в день	Время занятий, мин
1	1–7	12–14	5–10	2–3	5–10
2	8–14	15–16	11–15	2–3	11–15
3	15–21	17–18	16–20	2–3	16–22
4	22–30	19–20	21–25	1–2	23–25
Прирост времени дыхания на 1 мин через 2 дня
Предельное время ежедневного дыхания, мин. ПДА+15
Аналогично интервальной гипоксической тренировке
Основной аппаратный курс воздействия (вдох через нос, выдох через рот в «ТДИ-01»)
5	31–35	12–14	15–18	1–2	15–20
6	36–42	15–16	19–25	1–2	1–25
7	43–49	17–18	25–35	1–2	5–30
8	50–60	19–20	35–50	1–2	30–35
Прирост времени дыхания на 1 мин через 2 дня
Предельное время ежедневного дыхания, мин ПДА+15
Аналогично интервальной гипоксической тренировке
«Переходный» аппаратный курс воздействия
9	60–70	17–20	25–50	1–2	25–40
В гипоксическом основном курсе воздействия ПДА лимитирован
В данном курсе воздействия ПДА увеличивается за счет «подсосов»
Переход с интервального на устойчивое, гипоксическое воздействие
Аппаратный курс воздействия (диафрагмальный «подсос» через нос, выдох в «ТДИ-01»)
10	70–80	17–20	50–60	1–2	25–40
Основной вдох ртом через ТДИ-01 в начале дыхательного акта с прерыванием выдоха для диафрагмального «подсоса» через нос. Выраженный характер устойчивой гипоксии. Парциальное давление аналогично условиям среднегорья
Закрепление направленного дыхания
Безаппаратный курс воздействия (диафрагмальный «подсос» через нос, выдох через рот) в движении
11	80–305	35–360	Постоянно
В данном режиме ПДА увеличивается за счет «подсосов»
Устойчивая гипоксия. Парциальное давление аналогично условиям среднегорья
Совершенствование направленного дыхания

(проба Штанге). Данные показатели нашли отражение в таблицах 3 и 4.

Показатели внешнего дыхания курсантов определялись с помощью данных о продолжительности дыхательного акта и минутного объема дыхания. Продолжительность дыхательного акта (ПДА, сек) оценивалась следующим образом. Испытуемый в положении сидя, спина прямая делает максимальный диафрагмальный вдох через нос 2–3 сек, затем совершает медленный выдох через рот (время выдоха неограниченно, чем дольше по продолжительности выдох, тем выше ПДА). Время фиксируется по секундомеру. Минутный объем дыхания (МОД, мл), определялся следующим образом. При спокойном и ровном дыхании у испытуемого проводится измерение дыхательного объема, который рассчитывается как средняя величина после регистрации как минимум шести дыхательных циклов. Ритм и глубина дыхания должны соответствовать естественным для данного обучающегося значениям (как он обычно это делает в спокойном состоянии). В процессе исследования могут быть оценены привычная для испытуемого в покое частота дыхания (ЧД), глубина дыхания и их качественное соотношение, так называемый паттерн дыхания. С учетом частоты дыхания и дыхательного объема может быть рассчитан минутный объем дыхания как произведение часто-

Таблица 2. Сравнение методик дыхательных гимнастик (Table 2. Comparison of breathing gymnastics methods )

Дыхательные гимнастики	Общее время выполнения комплекса упражнений, мин	Время задержки дыхания в одном упражнении, сек	Соотношение времени выполнения упражнений и времени задержки дыхания, %
Дыхательная гимнастика А. Н. Стрельниковой	15	0	0
Дыхательная гимнастика В. Ф. Фролова	15	Зависит от ИПДА, 1–5	5
Динамические дыхательные упражнения	10–15	Зависит от темпа движений, 20–30	20

Примечание. ИПДА — индивидуальная продолжительность дыхательного акта.

Таблица 3. Внешнее дыхание курсантов в период эксперимента

(Table 3. Cadets’ external respiration during the experiment )

Показатели	До (X±σ)	После (X±σ)	±∆	∆%	Р
ПДА, сек	35,6±1,4	54,8±1,3	19,2	42,4	<0,05
МОД, л	5,7±3,5	4,9±1,43	-0,8	14	>0,05

Примечания: X±σ — среднее значение; ±∆ — разница показателей до и после эксперимента; ∆% — прирост показателей, %; Р — достоверность различий.

Таблица 4. Показатели устойчивости курсантов к гипоксии в период эксперимента

(Table 4. Indices of cadets’ tolerance to hypoxia during the experiment )

Показатели До (X±σ) После (X±σ) ±∆ ∆% Р Проба Штанге, сек 46,0±1,2 55,4±1,6 9,4 26 <0,05 Проба Генчи, сек 21,1±1,1 38,3±5,3 17,2 14,4 <0,05 ты дыхания и дыхательного объема. В связи с проведенным исследованием статистически достоверно улучшили показатели (Р<0,05) в продолжительности дыхательного акта 42,4% курсантов (54,8±1,3 сек). Недостоверным является показатель минутного объема дыхания — 14,0% (4,9±1,43 л).

Устойчивость организма курсантов к гипоксии оценивалась по результатам следующих тестов: времени задержки дыхания на вдохе (проба Штанге), времени задержки дыхания на выдохе (проба Генча). Проба Штанге проводилась следующим образом. Испытуемый в положении сидя отдыхает три минуты, затем после максимального вдоха задерживает дыхание, зажимает нос, тем самым давая сигнал для отметки времени на секундомере. Проба Генча проводится почти так же: в положении сидя после трех минут отдыха испытуемый выполняет максимальный выдох, после чего задерживает дыхание, зажимает нос, тем самым давая сигнал для отметки времени на секундомере.

Результаты оценки устойчивости организма к гипоксии курсантов представлены в таблице 4. На момент начала эксперимента в изучаемых показателях достоверно значимых различий не наблюдалось. Отмечено, что время задержки дыхания на вдохе у курсантов составило 46,0±1,2 сек, время задержки дыхания на выдохе — 21,1±1,1 сек. Достоверный (Р<0,05) прирост результатов данных показателей у курсантов наблюдается при выполнении теста «Время задержки дыхания на вдохе» — 26,0% (55,4±1,6 сек) и теста «Время задержки дыхания на выдохе» — 14,4% (38,3±5,3 сек).

В ходе эксперимента нами установлено, что дыхательная гимнастика А. Н. Стрельниковой является эффективным средством в развитии дыхательной мускулатуры, так как каждое дыхательное упражнение сопровождается движениями различных частей тела. Как показал эксперимент, к недостаткам дыхательной гимнастики можно отнести чрезмерное насыщение организма занимающихся кислородом в процессе активных вдохов через нос и незначительную выработку углекислого газа в процессе выдоха через рот.

В основе динамических дыхательных упражнений лежит умение сочетать физическую работу с правильным дыханием. Нами обнаружена закономерность, что ритм дыхания подстраивается под ритм движений занимающегося. Недостаток данных упражнений состоит в том, что менее подготовленные курсанты перестают контролировать свое дыхание с наступлением утомления и снижением работоспособности организма.

В методике В. Ф. Фролова в качестве положительного момента можно отметить то, что каждый занимающийся во время выполнения цикла упражнений (короткий вдох через нос 1–2 сек, медленный выдох через рот в аппарат) испытывает так называемый эффект высокогорья. Во время выполнения дыхательных упражнений возникает незначительное кислородное голодание, которое компенсируется через индивидуальную продолжительность дыхательного акта (ИПДА). Недостаток, по мнению курсантов, заключается в том, что при выполнении дыхательных упражнений возникают головная боль и одышка. Данные симптомы исчезают сразу после прекращения упражнений.

Анкетирование курсантов показало, что наиболее предпочтительны дыхательные гимнастики В. Ф. Фролова (47%), А. Н. Стрельниковой (33%), динамические дыхательные упражнения (30%).

Использование в образовательном процессе курсантов Пермского института ФСИН России дыхательной гимнастики В. Ф. Фролова выявило увеличение жизненного объема легких (ЖЕЛ) на 0,45 ± 0,15 л. Изменение физической работоспособности не имело достоверных тенденций после искусственных гипоксических тренировок, тем не менее использование тренажера В. Ф. Фролова можно рекомендовать в качестве дополнительной методики в сочетании с тренировочным процессом, а также в качестве адаптационных мероприятий во время подготовки к соревнованиям, в том числе в условиях среднегорья и высокогорья.

При сочетании действий мышечных нагрузок, гипоксемии и гиперкапнии повышается устойчивость к дефициту кислорода и совершенствуются приспособительные реакции организма — растет кислотно-основной резерв, увеличивается емкость буферных систем крови и, как следствие, повышается общая резистентность организма [4; 8].

Данные упражнения при ходьбе или медленном беге рекомендуется выполнять следующим образом: на 2 шага вдох, задержка дыхания на 4 шага, выдох в течение 2 шагов, задержка дыхания на 4 шага [11].

После трех месяцев занятий дыхательными упражнениями с задержками на вдохе и выдохе функциональное тестирование курсантов выявило увеличение на 33% времени задержки дыхания на вдохе (проба Генчи) и на 22% задержки дыхания на выдохе (проба Штанге), повысилась способность организма функционировать в условиях кислородного голода: время задержки дыхания при выполнении физической работы (зашагивания на ступень на задержке дыхания после выдоха) в экспериментальной группе возросло на 41%.

Выводы

• 1.    В результате проведенного исследования было выявлено, что максимальное время задержки дыхания, определяющее действенность дыхательной гимнастики, составило 20% в процессе выполнения динамических дыхательных упражнений, а минимальное — в дыхательной гимнастике В. Ф. Фролова — 5%, в дыхательной гимнастике А. Н. Стрельниковой нет задержки дыхания вообще.

• 2.    Наиболее приемлемыми и простыми в применении являются дыхательные упражнения по методикам А. Н. Стрельниковой и В. Ф. Фролова, которые могут быть дополнительными эргогеническими средствами в физической подготовке курсантов. Дыхательные упражнения целесообразно использовать в часы самоподготовки, во время утренней физической зарядки в целях повышения функционально-физической под-

• готовленности, снижения эмоционального напряжения и нормализации адаптационных функций организма курсантов.

• 3.    Дыхательные упражнения ускоряют процесс адаптации к физическим нагрузкам, активизируют резервные возможности организма, служат для повышения уровня функциональных показателей и профилактики простудных заболеваний курсантов. Естественные дыхательные упражнения помогают ускорению адаптации к физическим нагрузкам, включают резервные возможности организма и служат для повышения уровня функциональных показателей и профилактики простудных заболеваний курсантов.

Перспективы. Создание программы тренировки респираторной системы и использование ее на протяжении всего периода обучения курсантов в образовательных организациях ведомственного профиля.