Физиологические особенности спортивной тренировки детей школьного возраста
Обновлено: 05.07.2024
Обоснование физических нагрузок, адекватных функциональным возможностям организма, обычно осуществляется по трем параметрам:
1) величина сдвигов физиологических констант и прежде всего частота сердечных сокращений, уровень артериального давления, потребление кислорода и легочная вентиляция;
2) биоэнергетические затраты организма;
3) интенсивность физических упражнений (сила, скорость передвижения).
В физиологии спорта чаще всего используются две классификации интенсивности физических упражнений. Согласно одной из них, интенсивность физических нагрузок оценивается величиной потребления кислорода и количеством затраченной энергии. В этом случае упражнения делят на группы с преобладанием аэробных, анаэробных или смешанных (анаэробно-аэробных) путей энергопродукции. При этом подчеркнем, что удовлетворение энергетических запросов организма обеспечивают три энергетические системы: 1) анаэробная фосфагенная (АТФ, КрФ), она же алактатная; 2) анаэробная лактатная (гликолитическая);
3) аэробная (окислительное фосфорилирование).
В другом случае весь диапазон интенсивности физических нагрузок делится на зоны мощности, в зависимости от показателей механической работы, которую выполняет человек. Впервые такую классификацию осуществил А. Хилл (1926), более детально ее рассмотрел В. С. Фарфель (1947), которым была установлена четкая зависимость между скоростью преодоления дистанции и предельным временем, в течение которого эта скорость может поддерживаться. Им обоснованы четыре зоны относительной мощности: максимальная, субмаксимальная, большая и умеренная.
Считается, что тренировочная нагрузка любого занятия физическими упражнениями должна обеспечивать не только нужную величину и направленность срочного эффекта, но и его взаимодействие с тренировочными эффектами предшествующего и последующего занятий (чистый фон или предшествовало какое-то упражнение). Исходя из этого, отмечают три типа взаимодействий, при которых нагрузка предшествующих упражнений влияет на функциональные сдвиги, вызванные нагрузкой последующего упражнения: 1) положительное взаимодействие (сдвиги функций увеличиваются); 2) отрицательное (сдвиги уменьшаются); 3) нейтральное (изменения функций не существенны).
Для развития тренированности важно положительное взаимодействие, которое достигается в следующих случаях:
– в начале занятия выполняются анаэробные алактатные упражнения (скоростно-силовые), а затем анаэробные гликолити-ческие (упражнения на скоростную выносливость);
– сначала выполняются алактатные анаэробные упражнения, а затем аэробные (упражнения на общую выносливость);
– сначала выполняются анаэробные гликолитические, затем аэробные упражнения.
При другом сочетании упражнений добиться положительного взаимодействия трудно, а подчас и невозможно. Так, если вначале выполнять аэробные, а затем анаэробные упражнения, то взаимодействие энергетических систем будет отрицательным, а тренировочные занятия будут мало эффективными.
При нормировании нагрузок также рекомендуется учитывать следующие компоненты:
1) продолжительность упражнения;
2) его интенсивность;
3) продолжительность интервалов отдыха между упражнениями;
4) характер отдыха (активный, пассивный);
5) число повторений упражнений.
Анализ и учет всех этих компонентов позволяет, с одной стороны, регулировать интенсивность нагрузок, а с другой – прогнозировать величину и характер функциональных сдвигов у занимающихся.
На уроках физической культуры должны выполняться упражнения как циклического характера (ходьба, бег, приседания), направленные прежде всего на развитие быстроты и выносливости, так и ациклического характера (прыжки, метания, гимнастические упражнения), развивающие силу и ловкость. Необходимость ациклических движений подтверждается большим их представительством при выполнении трудовых и бытовых двигательных действий.
При нормировании нагрузок в упражнениях циклического характера первостепенное значение приобретает оценка энерготрат на данную работу, степень функциональных сдвигов при ее выполнении и скорость их восстановления. При нормировании интенсивности ациклических упражнений главное значение приобретает оценка уровня устойчивости двигательного динамического стереотипа разучиваемого движения, степень совершенства коррекций движений и их конечные результаты и в меньшей мере – показатели функциональных изменений и скорость их нормализации.
Одна из задач физиологически обоснованного нормирования нагрузок на уроках физической культуры состоит в том, чтобы затраты энергии, число повторений упражнений и продолжительность выполнения серий упражнений были оптимальными. Если затраты энергии и число повторений упражнений малы, то эффект занятий будет понижен вследствие недостаточной мобилизации физиологических функций. Если же затраты энергии, число повторений и продолжительность упражнений чрезмерно велики, то эффект упражнений будет также снижен, но в результате ослабления физиологических процессов в связи с истощениями энергоресурсов, ферментов и нарушениями механизмов регуляции функций.
В настоящее время считается, что затраты энергии детей младшего и среднего школьного возраста на уроках физической культуры должны составлять 20–30 % МПК. Продолжительность серий упражнений не должна превышать той, при которой появляются признаки нарушения согласованного ритма физиологических процессов (Любомирский Л.Е., 1989). Проведенный автором анализ экспериментальных показателей работоспособности школьников от 7 до 11 лет и особенностей адаптации их систем дыхания и кровообращения дает основание считать, что использование чередования нагрузок большой и умеренной интенсивности позволяет повышать эффективность уроков физической культуры, направленных на развитие выносливости учащихся.
Физическое воспитание, состоящее в укреплении здоровья и физическом совершенствовании детей, существенно отражается и на развитии мышления, внимания и памяти. В этом заключается не просто биологический смысл: происходит расширение возможностей человека в восприятии, переработке и использовании информации, усвоении знаний, разностороннем изучении окружающей природы и самого себя.
Возрастные закономерности развития моторики. Возрастной физиологией собран огромный фактический материал о возрастных закономерностях развития моторики детей и подростков.
Самые значительные изменения двигательной функции наблюдаются в младшем школьном возрасте.
Период 14–17 лет. Этот период характеризуется наиболее интенсивным ростом мышечной силы у мальчиков. У девочек рост мышечной силы начинается несколько раньше.
Выносливость. Наблюдения показывают, что дети 7-11 лет имеют невысокий показатель выносливости к динамической работе, однако с 11–12 лет мальчики и девочки становятся более выносливыми. К 14 годам мышечная выносливость составляет 50–70 %, а к 16 годам – около 80 % выносливости взрослого человека.
В 7-11 лет происходит интенсивное развитие быстроты движений (частоты, скорости движений, времени реакции и т. д.), поэтому в подростковом возрасте школьники очень хорошо приспосабливаются к скоростным нагрузкам, что выражается в высоких показателях в беге, плавании, т. е.
Также в этот период наблюдается большая подвижность позвоночного столба, высокая эластичность связочного аппарата. Все эти морфофункциональные предпосылки имеют значение для развития такого качества, как гибкость (отметим, что к 13–15 годам этот показатель достигает максимума).
В 7-10 лет ускоренными темпами развивается ловкость движений. В этом возрасте у детей еще недостаточно совершенен механизм регуляции движений, тем не менее они успешно овладевают основными элементами таких сложных действий, как плавание, катание на коньках, езда на велосипеде и др.
К 12–14 годам повышается меткость бросков, метания в цель, точности прыжков. Можно сказать, что подростковый возраст имеет большой потенциал для совершенствования двигательного аппарата.
Таким образом, можно сказать, что основные задачи школьного физического воспитания нужно успеть максимально полно решить за первые восемь лет обучения детей в школе, иначе будут упущены самые продуктивные возрастные периоды для развития двигательных возможностей детей.
Нормирование объема двигательной активности на разных этапах онтогенеза – еще одна важная проблема физического воспитания в школе. Разумеется, чем больше ребенок ежедневно двигается, тем лучше для развития его двигательных функций. Дошкольник находится в движении почти непрерывно, кроме периодов, отводимых на сон и еду. После поступления в школу двигательная активность детей сокращается вдвое. За счет самостоятельной двигательной активности учащихся I–III классов реализуется уже только 50 % оптимального числа движений. Поэтому в этом возрасте так важны организованные формы занятий физическими упражнениями.
5–6 ч занятий физическими упражнениями в неделю (три урока физкультуры, ежедневные физкультурно-оздоровительные формы работы, занятия в спортивной секции) способствуют благоприятному физическому развитию, улучшению общей физиологической и иммунной реактивности организма и являются средней оптимальной и необходимой нормой. Установлено, что ежедневные 15-20-минутные подвижные игры для детей I–II классов после третьего урока в 3–4 раза повышают умственную работоспособность.
Увеличение двигательной активности детей и подростков ведет к изменениям в костной системе и более интенсивному росту их тела. Тренировка укрепляет кости и делает их более устойчивыми к нагрузкам и травмам. Не менее важно и то, что спорт, физические упражнения, учитывающие возрастные особенности детей и подростков, устраняют нарушения осанки.
Разносторонняя мышечная деятельность способствует повышению работоспособности организма, при этом уменьшаются энергетические затраты организма на выполнение работы. Систематические физические нагрузки формируют более совершенный механизм дыхательных движений.
ЗАНЯТИЕ КОНКРЕТНЫМ ВИДОМ
СПОРТА ПРЕДПОЛАГАЕТ НАЛИЧИЕ У
СПОРТСМЕНА
определенного
морфофункционального и
психофизиологического статуса,
который во многом наследственно
предопределен и позволяет в
совершенстве овладеть навыками
спортивного мастерства
Темпы функционального и
физического развития
определяются
наследственностью, акселерацией,
режимом быта
и двигательной активности и
значительно колеблются,
поэтому важны индивидуальный
подход и знание возрастных
особенностей развития.
5. Процессы развития
Количественный процесс:
• Рост – количественный процесс -увеличение числа
клеток или размеров клеток.
Качественные процессы:
• Дифференцирование тканей и органов.
• Формообразование.
Эти процессы взаимосвязаны:
• Ускоренный рост замедляет формообразование,
дифференцирования и развития вторичных
половых признаков.
• Усиленные процессы полового развития тормозят
рост тела и нарастание мышечной массы.
6. Развитие
• Запрограммировано генетической
информацией
• Регулируется внутренними факторами
(гормонами и БАВ)
• Определяется:
– образом жизни (характер питания, уровень
физических и интеллектуальных нагрузок и
т.д.),
– воспитанием,
– состоянием эмоциональной сферы,
– уровнем здоровья,
– влиянием внешней среды.
Периодизация основана на комплексе
признаков:
• Размеры тела и органов, масса и
окостенение скелета (костный возраст).
• Прорезывание зубов (зубной возраст).
• Развитие желез внутренней секреции и
степень полового созревания.
8. Периоды:
Критические
Скачкообразные
моменты развития
организма,
отдельных органов
и тканей
Переключение
организма на
новый уровень
онтогенеза
Создание
морфофункциональной основы
существования в
новых условиях
жизнедеятельности
Контролируются
генетически
Сенситивные
Особо чувствительные периоды,
возникают в период критических
Меньший генетический контроль
Приспосабливают функции
организма к новым условиям
Оптимизация перестроечных
процессов в органах и системах
Согласование деятельности
функциональных систем
Обеспечение адаптации к
нагрузкам на новом уровне
существования организма
Большее влияние внешней среды
(в т.ч. педагогическое и
тренерское)
9. Для развития физических качеств необходимо морфофункциональное созревание структур, обеспечивающих их.
Опорно-двигательный аппарат
ЦНС, ВНС, ФС
Сенсорные системы
Кислородтранспортная система и
энергообмен
• Кардиореспираторная система
10. Сенситивный возраст и возраст достижения максимального значения
11. Оптимальное начало занятий по формированию физических качеств
12. Опорно-двигательный аппарат
• В возрасте 6 лет происходит
заметный прирост длины тела.
• Быстрое увеличение длины
конечностей отмечается в период с 57 лет до 10-11 лет.
• Усиление синтеза мышечных белков
в пубертатном возрасте.
13. Опорно-двигательный аппарат
• Скелетная мускулатура увеличивается и
функционально совершенствуется в
возрасте 15-18 лет, происходит
интенсивный рост костной ткани.
• Суставно-связочный аппарат и скелетные
мышцы к 16 годам достигают высокого
развития, однако полностью эти процессы
завершаются к 22 годам.
14. Опорно-двигательный аппарат
• Даже у детей 7-11 лет костная система развита
недостаточно, крупные мышцы развиваются
быстрее мелких (отсюда затруднения при
выполнении мелких и точных движений и
нарушения координации).
• Существующие особенности (слабый связочный
аппарат, недостаточно развитая мускулатура,
слабое развитие многих групп мышц) требуют
методически грамотного подхода к подбору
упражнений и их дозированию, что позволит
сформировать крепкий мышечный корсет.
15. Особенности энергообмена у детей
• Повышенная отдача тепла
• Высокая интенсивность энергетических
процессов
• Несовершенство работы всех систем организма
• С возрастом общий обмен в расчете на кг массы
снижается, в абсолютных значениях увеличивается
• С возрастом - повышение роли аэробных
процессов
• Максимальное потребление кислорода – к 17
годам
16. В координации движений
• положительные изменения отмечаются
после 7 лет, что связано с быстрым
развитием двигательного и зрительного
анализаторов.
• До этого возраста дети характеризуются
неустойчивостью внимания, в связи с чем
не рекомендуется изучать какой-либо
технический прием продолжительное
время (более 30 минут) и долго (более 2
минут) выполнять одно и то же
упражнение.
17. Возрастные особенности нервной системы у детей
• Миелинизация нервных волокон
завершается к 3-5 годам.
• Мозг обильно кровоснабжается и
проницаемость
гематоэнцефалического барьера
высока, поэтому легко возникают
токсические формы инфекционных
заболеваний.
• Корковый отдел зрительного
анализатора созревает к 4-7 годам
18. У детей 5-7 лет
Произвольное внимание очень кратковременно,
поэтому они способны быть
сосредоточенными лишь на 15-20 минут.
При организации с ними занятий следует избегать
долгих наставлений и указаний, а также
продолжительных и монотонных заданий.
У
них недостаточно развито ощущение
усталости, они плохо оценивают изменения
состояния при утомлении и не могут в полной
мере словесно описать свое состояние.
Эта особенность требует строгого дозирования
нагрузок.
19. Процессы экстраполяции
• Способность предугадывать,
предсказывать события на спортивной
площадке у дошкольников слабо развиты
вследствие недостаточного развития
лобных программирующих зон коры.
• Способность к предвидению ситуации
начинает появляться в 5-6 лет, поэтому до
этого возраста ребенку трудно
остановиться у заданной черты, вовремя
подставить руки для ловли мяча.
20. Особенности нервной системы у детей дошкольного и младшего школьного возраста
• Высокая возбудимость и слабость тормозных
процессов приводят к широкой иррадиации
возбуждения по коре и недостаточной
координации движений.
• К 5-6 годам увеличивается сила и подвижность
нервных процессов, вследствие чего они уже
могут не только осознанно строить программы
движений и контролировать их выполнение, но и
перестраивать их.
• Вместе с тем длительное поддержание
возбуждения еще невозможно, поэтому дети
быстро утомляются.
Только к 9-10 годам
происходит
развитие полушарий мозга и
совершенствование
сенсомоторных функций,
которые определяют
пространственные
представления.
В период второго детства (7-12 лет)
отмечается
выраженное влияние коры
над подкорковыми образованиями,
что проявляется в сдержанности
эмоций, контролируемости и
осмысленности поведения.
В этом возрасте совершенствуется
восприятие
– оно становится
дифференцированным, точным и
целенаправленным.
В период второго детства:
•За счет формирования локальной активации
мозга память и внимание становятся
произвольными.
•Возрастает умственная работоспособность,
снижается утомляемость.
•Хорошо выражены все виды внутреннего
торможения.
•Динамические стереотипы легко
переделываются.
•Условные рефлексы быстро вырабатываются,
при этом они прочны и устойчивы к внешнему
торможению.
24. Сенситивные периоды
• максимальное развитие
большинства компонентов
быстроты и скоростносиловых качеств приходятся на
возраст от 7 до 14 лет.
25. Острота зрения:
• с возрастом - улучшается, составляя в 5
лет - 0,9, а к 7-8 годам – 1,0;
• особенности строения глазного яблока у 46-летних детей (недостаточная длина)
проявляются детской дальнозоркостью;
• острота зрения в процессе детских игр
повышается на 30%, а взрослого уровня
она достигает к 10 годам.
26. Глубинное зрение, важное для игровых видов спорта,
• формируется при переходе от
дошкольного к младшему школьному
возрасту, когда улучшается
взаимосвязь зрительной
информации и двигательного опыта.
• Поля зрения увеличиваются с 6 лет,
достигая к 8 годам состояния
взрослого.
27. Зрительная сенсорная функция
• До 6 лет обработка мозгом зрительных сигналов
ограничена анализом отдельных признаков предмета,
происходящим в зрительных центрах затылочной зоны
коры, и генерализованным распространением этой
информации на другие центры коры. Вследствие этого
обработка мозгом зрительных сигналов несовершенна.
• В возрасте 6 лет, когда в анализ зрительной
информации включаются ассоциативные нижнетеменные зоны мозга, происходит качественная
перестройка зрительных восприятий и улучшается
механизм опознания целостных образов.
• Завершается формирование зрительной функции к 1012 годам.
28. Двигательная сенсорная система
• Достигает взрослого уровня к 12-14 годам.
• Формирование проприорецепторов
продолжается до 4-6 лет.
• Подкорковые отделы двигательной
сенсорной системы созревают раньше
корковых: к 6-7 годам объем подкорковых
образований достигает 98% взрослых
величин, к корковых – лишь 70-80%.
• Пороги различения силы мышечного
напряжения в несколько раз превышают
уровень показателей взрослого.
29. Вестибулярная сенсорная система с возрастом совершенствуется.
30. Возрастные особенности системы кровообращения
• ЧСС с возрастом снижается, что обусловлено
холинэргическим влиянием
• АД с возрастом увеличивается, уровень АД
зависит от эмоционального, психического и
физического состояния
• Развитие иннервационного аппарата сердца
завершается к 7 годам
• В подростковом возрасте – нарушается
регуляция сосудистого тонуса – возникает
юношеская дистония (гипертония, гипотония)
• Условные и сосудистые рефлексы начинают
хорошо проявляться с 7-8 лет
31. Адаптация системы кровообращения к мышечной работе у детей
• Как и у взрослых – растет ЧСС,
увеличивается АД (может и снижаться).
• На ЭКГ – замедление проводимости,
экстрасистолы, эл.ось сдвигается влево.
• При мышечной работе объем
кровообращения увеличивается, в основном,
за счет ЧСС и, в меньшей степени, – за счет
увеличения систолического объема.
• Изменения в ССС более выражены, чем у
взрослых.
Это вызывает быстрое утомление миокарда
32. Возрастные особенности системы дыхания у детей
• Дыхание частое и поверхностное,
поэтому вентиляция легких – хуже,
чем у взрослых.
• Дыхательный центр у ребенка
отличается низкой возбудимостью,
лабильностью и быстрой
истощаемостью.
• Относительно узкие дыхательные
пути.
33. Адаптация системы дыхания к физической нагрузке у детей
• Увеличение легочной вентиляции при
мышечной нагрузке происходит за счет
увеличения частоты дыхания и в меньшей
степени – за счет углубления дыхания
(нерациональная регуляция).
• С возрастом относительные величины (на
кг массы тела) объема легочной
вентиляции и количества потребляемого
кислорода снижаются.
Это свидетельствует об экономизации
окислительных процессов и
эффективном использовании кислорода.
Занятия ФК и С способствуют
повышению потребления кислорода.
34. Адаптация системы дыхания к физической нагрузке у детей
Повышенная чувствительность к
недостатку кислорода, поэтому
низкая способность к работе в
анаэробных условиях.
Систематические занятия ФК и С
способствуют ее повышению. К 1718 годам переносят КД, как
взрослые.
35. Методические приемы в занятиях ФК и С в соответствии с особенностями кардиореспираторной системы у детей 9-12 лет ( по Ю.И.Данько)
Замедление врабатывания - Удлинение
(по метаболизму миокарда) подготовительной части
и разминки
Малый резерв увеличения
систолического выброса
крови (за счет ЧСС)
- Нагрузка - по частоте
пульса
Двигательная гипоксемия
(слабая переносимость
кислородного голодания)
- Осторожное увеличение
мощности физической
работы
Меньшая анаэробная
производительность,
ограниченные
возможности КТС
- Предпочтение в
тренировочном режиме
экстенсивным (а не
интенсивным) нагрузкам
36. Методические приемы в занятиях ФК и С в соответствии с особенностями кардиореспираторной системы у детей 9-12 лет ( по Ю.И.Данько)
Низкий кпд КРС (низкий
коэфф. использования
кислорода, меньший
кислородный пульс и т.д.)
Ограничение объема
выполняемой работы
и введение
интервалов отдыха
Меньшая скорость
восстановления после
большой нагрузки
Удлинение
заключительной части
и отдыха после
нагрузки
Малая экономизация
вегетативных функций
при тренировке
Замедленное
нарастание
тренировочных
нагрузок
37. Возрастные особенности состояний
• Предстартовые – по типу предстартовой лихорадки
(высокая возбудимость и лабильность нервной системы).
• Период врабатывания двигательной системы – как у
взрослых.
• Период врабатывания кардиореспираторной системы –
быстрее, чем у взрослых (преобладание симпатической НС).
• Устойчивое состояние - медленнее, чем у взрослых
(высокая утомляемость, цнс, малые запасы энергоемких
веществ, несовершенство регуляции).
• Утомление - быстрее, чем у взрослых (повышенные
энерготраты на единицу работы, низкий уровень
чувствительности к молочной кислоте и кислородному
долгу).
• Восстановление после интенсивной и продолжительной
работы протекают дольше (быстрое торможение цнс и
меньшие запасы энергоресурсов).
• Восстановление после быстрой и непродолжительной
работы (анаэробной) – быстрее (регуляция по
симпатическому типу – быстрая ликвидация кислородного
долга).
В связи с тем что в разных возрастных группах задачи физических упражнений различны, неодинаковы и методы, и средства, применяемые при занятиях ими.
Физические упражнения способствуют гармоническому развитию организма детей, подростков и юношей; они улучшают здоровье и повышают работоспособность людей зрелого и среднего возраста: обеспечивают поддержание работоспособности на достаточно высоком уровне у лиц пожилого возраста; предохраняют от одряхления в старческом возрасте.
В этой главе рассматриваются физиологические особенности детей, подростков и юношей. Физиологическая же характеристика состояния организма и изменений, возникающих при мышечной деятельности у людей зрелого возраста, была дана выше.
Физиологические особенности детей школьного возраста
Систематические занятия физическими упражнениями обычно начинаются в школьном возрасте. Поэтому при описании здесь физиологических особенностей растущего организма главное внимание обращено на этот возраст.
Размеры тела у детей и подростков увеличиваются неравномерно. Рост и развитие происходят тем интенсивнее, чем моложе организм. Это особенно заметно в первые годы жизни. Затем интенсивность роста постепенно ослабевает и только в период полового созревания (у девочек в 12—16 лет, у мальчиков в 14—18) вновь усиливается.
Вес тела, как и рост, возрастает неравномерно. Наибольшее его увеличение отмечается у школьников в те же возрастные периоды, что и повышение роста. Увеличение веса тела обусловлено развитием двигательного аппарата и внутренних органов.
Двигательный аппарат
Развитие костей заканчивается относительно поздно. Например, окостенение фаланг пальцев завершается к 9—11 годам, костей запястья — к 10—13 годам, полное срастание диафизов и эпифизов трубчатых костей — лишь к 15— 25 годам.
Физические упражнения способствуют развитию костного аппарата. Однако если ребенок и подросток выполняют чрезмерную, непосильную для них работу, то это оказывает неблагоприятное воздействие: происходит преждевременное окостенение и прекращение роста трубчатых костей.
Вес скелетных мышц и их сила (средние данные) в разные возрастные периоды
(по А. В. Молькову)
Вес мышц (в % к весу тела)
Сила мышц руки (кг)
Сила мышц спины (кг)
Связочный аппарат у детей и подростков отличается большей эластичностью. Поэтому они обладают большей гибкостью по сравнению со взрослыми.
Скелетные мышцы развиваются пропорционально увеличению общих размеров тела, причем рост мышечной массы несколько опережает развитие силы (табл. 22).
Задержка в развитии силы обусловлена тем, что она зависит не только от толщины мышцы (ее физиологического поперечника), но и от способности включать одновременно в работу максимальное количество двигательных функциональных единиц. Эта способность развивается несколько позднее. Поэтому даже развитые; мышцы школьника не могут выполнять тяжелую силовую работу. Развитие силы мышц обычно заканчивается лишь к 20—25 годам. Ее увеличению способствуют занятия физическими упражнениями. Например. сила кистей рук у школьников - спортсменов заметно больше, чем у их сверстников, не занимающихся спортом (рис. 73).
Рис. 73. Сила кисти (кг) правой (А) и левой (Б) рук у 15-летних школьников (по Ф. Г. Маркусасу); черные столбики — школьники, не занимающиеся спортом; заштрихованные столбики — спортсмены
Возбудимость мышц вполне достаточна для проявления скоростных качеств уже у младших школьников. Развитие быстроты, если в дальнейшем не совершенствовать ее специально, заканчивается к 13— 14 годам. В этом возрасте максимальная частота движений достигает уровня взрослых (рис. 74). Однако в тех случаях, когда быстрота мышечного сокращения должна сочетаться с силовым напряжением (быстрый бег, прыжки в длину и высоту с места), совершенствование движений продолжается и в более позднем возрасте (см. рис. 74).
Выносливость организма к продолжительной работе развивается позднее, чем скоростные качества. Однако при соответствующей тренировке скоростная выносливость может быть уже высокой в подростковом возрасте.
Рис. 74. Возрастные изменения показателей скоростных движений у мальчиков (по В. С. Фарфелю): 1—максимальная частота движений в 1 сек.; 2— средняя скорость бега (м/сек), развиваемая за 10 сек.; 3— высота прыжка с места (см); 4— длина прыжка с места (см)
Управление движениями
Этот процесс обусловлен сложной деятельностью многих отделов мозга. Созревание нервных клеток, участвующих в управлении движениями, заканчивается к 13—14 годам. Поэтому начиная с данного возраста движения могут быть такими же координированными, как и у взрослых. В. С. Фарфель на основании своих многочисленных наблюдений утверждает, что нет такой сложной двигательной техники, которая не была бы доступна подросткам.
Для управления движениями необходима своевременная и точная информация об особенностях работы мышц, о направлении и амплитуде движений. Эта информация обеспечивается проприоцептивной чувствительностью. Система проприорецепторов мышц, сухожилий, суставных сумок и связок и центры, воспринимающие проприоцептивные импульсы, называются двигательным анализатором. Его развитие заканчивается к 13—14 годам. Поэтому подростки могут точно оценивать свои движения, что необходимо при всех видах спортивной деятельности.
По мере развития двигательного анализатора у школьников совершенствуются способности к ориентировке в пространстве и во времени. Это можно проследить, наблюдая за выполнением ходьбы по прямой и более сложных по координации движений школьниками разного возраста. У младших ошибки при выполнении заданных движений очень велики, к 13—14 годам движения становятся такими же точными, как у взрослых (рис. 75).
Рис. 75. Возрастные изменения точности движений в пространстве и во времени у школьников разного возраста (по В. С. Фарфелю); 1—отклонения от прямой при ходьбе с закрытыми глазами (м); 2— ошибки в выполнении движений со сложной координацией
Центральная нервная система (ЦНС)
Процессы возбуждения и торможения в центральной нервной системе отличаются у детей небольшой силой и недостаточной уравновешенностью. С возрастом сила нервных процессов и работоспособность нервных клеток повышаются. Однако у детей и подростков они все еще ниже по сравнению со взрослыми, что необходимо учитывать при дозировке нагрузок. Важное значение имеют оптимальные интервалы отдыха между упражнениями. При их отсутствии может возникнуть переутомление, что отрицательно влияет на развитие организма.
У школьников, особенно младших, процессы возбуждения обычно преобладают над тормозными процессами. При выполнении движений, особенно в начале обучения, происходит широкая иррадиация (распространение) возбуждения. В результате в работу вовлекаются лишние мышцы, и она производится неэкономно. С возрастом способность к развитию торможения в центральной нервной системе повышается.
Преобладание возбудительных процессов у детей и подростков ярко проявляется в предстартовом состоянии. У них, как правило, очень сильно выражены предстартовые реакции.
ЦНС у школьников характеризуется большой пластичностью, т. е. способностью к быстрому формированию условнорефлекторных связей. Этим обеспечивается быстрое усвоение новых движений. Поэтому обучение спортивной технике целесообразно начинать уже в младшем школьном возрасте.
В некоторых видах спорта (фигурное катание на коньках, плавание и др.) к обучению элементам техники можно приступать значительно раньше.
Органы кровообращения
Размеры и вес сердца увеличиваются параллельно с размерами и весом тела (рис. 76). Развитию сердечной мышцы способствуют занятия физическими упражнениями. При этом важнейшим условием является правильный выбор объема и интенсивности нагрузок. Применение чрезмерных нагрузок может сопровождаться чрезмерной гипертрофией сердечной мышцы.
Рис. 76. Изменение веса тела (прерывистая линия) и веса сердца (сплошная линия) у школьников (по М. Д. Большаковой)
По мере развития организма частота сердечных сокращений в состоянии покоя уменьшается, а систолический и минутный объемы крови возрастают. К 15—16 годам эти показатели становятся такими же, как у взрослых. Если дети и подростки систематически занимаются спортом, то минутный объем крови у них увеличивается медленнее, чем у неспортсменов. Это объясняется экономизацией тканевых окислительных процессов при занятиях спортом. В качестве примера в табл. 23 приведены величины минутного объема крови у детей и подростков, с раннего возраста систематически занимающихся плаванием, и у их сверстников-неспортсменов.
Артериальное давление у школьников с возрастом повышается (табл. 24), причем у спортсменов — относительно быстрее, чем у не занимающихся спортом. Например, наблюдения за группой квалифицированных юных пловцов показали, что в 10— 12 лет систолическое давление у них равно в среднем 120 мм рт. ст., после же 13 лет колеблется в пределах 120—130 мм рт. ст., т. е. уже достигает уровня давления, характерного для взрослых.
Минутный объем крови (л) у юных пловцов и у их сверстников, не занимающихся спортом (по А. В. Козлову)
Возраст
(в годах)
Не занимающиеся спортом
Артериальное давление (мм. рт. ст.) школьников (по В. Н. Засухиной)
Возраст (в годах)
Систолическое
Диастолическое
При выполнении стандартной работы частота сокращений сердца больше увеличивается у младших школьников. Например, если подсчитать сумму сердечных сокращений при 5-минутной стандартной работе на велоэргометре, то оказывается, что она будет наибольшей у 9-летних (рис. 77).
Рис. 77. Сумма сердечных сокращений (сверх данных покоя) при одинаковой работе у школьников разного возраста (по И. Некеру)
Восстановление этого показателя у младших происходит медленнее, чем у старших. Сумма сердечных сокращений за период восстановления становится наибольшей также у 9-летних. Таким образом, по мере развития детей реакции на мышечную деятельность становятся более благоприятными. Однако это касается не всех показателей функционального состояния сердечно-сосудистой системы. Например, сосудистые реакции, возникающие при мышечной деятельности, благоприятнее в младшем возрасте. Ухудшение сосудистых реакций у более старших детей наблюдается лишь в тех случаях, когда они не занимаются регулярно физическими упражнениями. У занимающихся же спортом эффективность сосудистых реакций с возрастом, а следовательно, и с улучшением адаптации организма к мышечной деятельности увеличивается. Это играет важную роль в повышении работоспособности, так как сосудистые реакции обеспечивают рабочую гиперемию мышц.
Исследования физиологических изменений при работе предельной мощности проводились лишь у юных спортсменов. При этом частота сердечных сокращений возрастала значительнее у более молодых, хотя они выполняли работу относительно меньшей мощности, чем старшие (табл. 25). Артериальное давление под влиянием такой работы, наоборот, повышалось значительнее у более старших
Частота сердечных сокращений у юных спортсменов при работе предельной мощности (по О. С. Елизаровой)
Возраст в годах
Частота сердечных сокращений в 1 мин
Органы дыхания
Увеличение грудной полости и развитие дыхательных мышц способствуют повышению как общей, так и жизненной емкости легких у более старших школьников (табл. 26).
Жизненная емкость легких у школьников разного возраста (по Н. А. Шалкову)
Возраст
(в годах)
Жизненная емкость легких (мл)
Возраст (в годах)
Жизненная емкость легких (мл)
Данные, приведенные в табл. 26, показывают, что во всех возрастных группах ЖЕЛ больше у мальчиков. В 12—13 лет девочки почти догоняют по этому показателю мальчиков. Однако с 14 лет он вновь становится значительно больше у мальчиков, чем у девочек. К 15—16 годам ЖЕЛ у юношей и девушек достигает величины, равной средней величине этого показателя у взрослых. Занятия спортом, способствующие интенсивному развитию дыхательных мышц, обеспечивают более быстрое увеличение ЖЕЛ.
Рис. 78. Изменение артериального давления под влиянием работы предельной мощности у школьников разного возраста (по В. С. Фарфелю)
Потребление кислорода (мл/мин) у школьников разного возраста в состоянии покоя (по Н. А. Шалкову)
Возраст
(в годах)
Потребление кислорода, а следовательно, и легочная вентиляция в состоянии покоя увеличиваются с возрастом параллельно нарастанию общей массы тела и развитию скелетной мускулатуры. Однако если рассчитать потребление кислорода на 1 кг веса тела, то оказывается, что с возрастом эта величина снижается (табл. 27). Это обусловлено экономизацией окислительных процессов у более старших детей и подростков.
Частота дыханий с возрастом уменьшается. Увеличение легочной вентиляции при этом обеспечивается углублением дыхания.
Потребление кислорода и легочная вентиляция при выполнении одинаковой (стандартной) работы больше у младших. В качестве примера можно привести наблюдения, в которых определялась легочная вентиляция за весь период работы. Оказалось, что у младших школьников эта величина почти в два раза больше, чем у старших (рис. 79).
Рис. 79. Суммарная величина легочной вентиляции при одинаковой работе у школьников разного возраста (по И. Некеру)
При работе предельной мощности легочная вентиляция больше у более старших, которые выполняют относительно больший объем работы (табл. 28).
Благодаря развитию сердца и легких у юных спортсменов показатель потребления кислорода может достигать у них высоких величин. При работе предельной мощности, когда он становится равным максимальной величине (МПК), у 17-летних спортсменов потребление кислорода повышается до 5 л/мин и более. У 13-летних же этот показатель не превышает в среднем 2,5 л/мин (см. табл. 28). Однако если рассчитать потребляемый кислород на 1 кг веса тела, то разница между спортсменами различного возраста не столь велика. У 17-летних эта величина составляет около 80 мл, у 13-летних—около 70 мл (см. табл. 28). Это говорит о том, что аэробная производительность организма при систематических занятиях спортом может быть очень высокой уже в юном возрасте. Максимальное потребление кислорода зависит от многих факторов. Большое значение при атом имеют минутный объем крови, величина легочной вентиляции, кислородная емкость крови.
Возраст в годах
Легочная вентиляция (л/мин) Максимальное потребление кислорода (л/мин) То же на 1 кг веса (мл) Кислородный пульс (мл)
Судя по величине МПК, можно считать, что у юных спортсменов сердце и легкие уже достигли высокого функционального развития.
Важным показателем, свидетельствующим о производительности сердца и усвоении кислорода тканями, является, как отмечалось выше, кислородный пульс. Он показывает, какое количество кислорода соответствует каждому сокращению сердца. Например, если в покое организм потребляет 200 мл кислорода в 1 мин., а сердце сокращается за это время 50 раз, то кислородный пульс равен 4 мл.
Обмен веществ и энергии
У растущего организма ассимиляционные процессы должны преобладать над диссимиляционными. Только в этих условиях он может развиваться нормально. Поэтому необходимо, чтобы питание школьников было достаточным по калорийности и полноценным по содержанию всех необходимых питательных веществ. Особенно важное значение при этом имеет белковая пища, так как белки являются основным пластическим материалом, из которого строятся ткани организма.
Железы внутренней секреции
Морфологические и функциональные изменения организма, происходящие при его росте и созревании, во многом зависят от деятельности желез внутренней секреции. Эти железы не имеют выводных протоков и продукты своей жизнедеятельности — гормоны выделяют непосредственно либо в кровь, либо в мозговую жидкость.
Для роста организма большое значение имеют гормоны гипофиза. Эта железа расположена в полости черепа, и ее передняя доля вырабатывает специальный гормон, стимулирующий рост молодого организма. Если деятельность гипофиза в детстве недостаточна, то у человека на всю жизнь остается очень маленький — карликовый — рост. Наоборот, если активность гипофиза в детстве чрезмерно велика, то это ведет к гигантизму — рост 240—250 см. Однако у таких высоких людей мышечная сила часто бывает пониженной. Поэтому они быстро утомляются и не могут достичь высоких результатов в спорте.
На рост молодого организма влияют еще и гормоны зобной железы, расположенной в области шеи. Развитие этой железы заканчивается к 8—10 годам, затем она постепенно атрофируется, уменьшается в весе. Гормоны зобной железы способствуют росту ребенка и задерживают развитие половых желез. При уменьшении ее активности ускоряется наступление половой зрелости.
Половое созревание, сопровождающееся значительными морфологическими и функциональными изменениями организма, обеспечивается развитием половых желез, выделяющих специальные гормоны. Развитие этих желез происходит скачкообразно. Половые железы девочек—яичники—остаются очень маленькими и почти не функционируют до 7 лет. С 7 до 14 лет их вес удваивается. При этом усиливается и образование половых гормонов. На 15-м году жизни вес яичников возрастает в среднем в 8 раз, соответственно повышается и их гормональная деятельность. Также неравномерно развиваются половые железы — семенники — у мальчиков.
Половое созревание резко замедляет рост тела и удлинение его трубчатых костей.
О половом созревании обычно судят по появлению и развитию вторичных половых признаков, т. е. тех особенностей, которые непосредственно не связаны с половой деятельностью, но являются характерным отличием мужского и женского организма. К этим признакам относятся особенности в строении скелета, развитии мускулатуры, тембре голоса и др.
В период полового созревания нередко резко изменяется и психика подростка, его поведение. Это обусловлено изменениями высшей нервной деятельности. Очень благоприятное воздействие на организм в это время оказывают регулярные физические упражнения, занятия спортом.
Физиологические особенности детей, подростков и юношей, как уже говорилось выше, должны учитываться при выборе спортивной деятельности и дозировании тренировочных и соревновательных нагрузок. Эти данные подробно излагаются в специальных курсах физического воспитания. Ниже даются лишь некоторые примеры.
В младшем школьном возрасте необходимо совершенствовать координацию движений, развивать быстроту и стимулировать развитие как двигательной, так и сердечно-сосудистой и дыхательной систем организма. В связи с этим рекомендуются занятия фигурным катанием на коньках, настольным теннисом, плаванием.
Несколько позднее (с 9—10 лет) можно начинать занятия акробатикой, спортивной гимнастикой, баскетболом, волейболом и другими видами спорта.
С 12—13 лет разрешается заниматься легкой атлетикой, бегом на лыжах и коньках, футболом, хоккеем и др.
Старшие школьники при хорошем состоянии здоровья могут быть допущены к занятиям любым видом спорта. При этом следует ограничивать лишь очень длительную работу, требующую высокого развития выносливости.
Васильева В. В., Коссовская Э. Б., Степочкина Н. А. Физиология человека / Под ред. В. В. Васильевой. - М.: Физкультура и спорт, 1973. - 192 с. § 55. Физиологические особенности детей школьного возраста. - С. 169-179.
Читайте также: