В процессе учебной работы и статической нагрузки, обусловленной рабочей позой, как уже подчеркивалось, у детей развивается утомление. Оно проявляется в ухудшении различных функциональных показателей в дневном, недельном и годовом временных периодах. Установлено изменение быстроты условнорефлекторных реакций, снижение САВТ, увеличение нарушений взаимодействия между первой и второй сигнальными системами, снижение электрической возбудимости глаза и устойчивости ясного видения, существенные колебания показателей работоспособности, увеличение времени решения арифметических примеров и задач, нарушение точности и координации движений, изменение вегетативной реактивности (частоты и амплитуды дыхания, различных параметров сердечного ритма, температуры открытых и закрытых поверхностей тела, концентрации натрия и калия в слюне), снижение оксигенации крови.
По единым программам и основным методам и методикам исследования изучены уровень и динамика умственной работоспособности у школьников 1 - 3 классов разных городов страны (Куйбышева, Магнитогорска, Смоленска, Баку, Шяуляя). Исследования велись в школах, где было хорошо налажено методическое руководство обучением и воспитанием детей, но организация режима учебных занятий и отдыха оставалась традиционной; количество уроков не выходило за границы регламентаций «Устава средней общеобразовательной школы». Режим детей в условиях семьи характеризовался одинаковыми общеизвестными отклонениями от физиолого-гигиенических требований: нормативы, подготовки уроков, внешкольных занятий и просмотра телевизионных передач превышались, а продолжительность сна и отдыха были недостаточными. Санитарное состояние и содержание учебных помещений и рекреаций отвечало действующим «Санитарным правилам по устройству и содержанию общеобразовательных школ».
Примечание. В этой и последующих таблицах даны M+-m.
Результаты исследований, проведенных исполнителями и соисполнителями, схожи по направленности и интенсивности изменений в течение дня, недели и учебного года. В октябре - ноябре в дни и часы оптимума физиологических функций организма здоровых учащихся уровни количественных и качественных показателей умственной работоспособности были относительно высокими. В указанный период наблюдаемые первоклассники школ Москвы, Куйбышева, Смоленска, Баку, Шяуляя (табл. 1) допускали равное количество ошибок на дифференцировку (2,2 - 2,6), выполняя задание, дозированное во времени по фигурным таблицам (t = 0,9 - 1,0; р > 0,3). Одинаковыми были и уровни умственной работоспособности сопоставляемых коллективов по коэффициенту преобладания «П» - отношению отличных и хороших работ к неудовлетворительным и плохим при их комплексной оценке, учитывающей значение двух параметров - объема и качества работы. Ошибка средней абсолютной величины коэффициента «П» не может быть установлена общепринятыми способами, поэтому целесообразно, как в нашем случае, проводить стандартизацию этого параметра и выражать его в относительных величинах (процентах). У коллективов наблюдаемых первоклассников его уровень равнялся 79,0 - 85,0% (разность 6,0%; ошибка разности 9,2%; t = 0,67; р > 0,5). Одинаковы были уровни регистрируемых параметров умственной работоспособности и у второклассников (t = 0,1 - 1,9; р >0,9 - >0,05). Среди коллективов; третьеклассников несколько более высокая точность работы - меньшее количество общих ошибок, допускаемых в задании, - наблюдалась в московской школе, различия же по другому качественному параметру - количеству ошибок,на дифференцировку - несущественны: (t = 0,5 - 1,9; р > 0,6 - 0,05).
Как обычно, в процессе учебной деятельности параметры умственной работоспособности от начала учебного дня к его концу претерпевали закономерные изменения (табл. 2). Эти изменения в большинстве случаев указывали на падение умственной работоспособности учащихся. В условиях традиционной организации учебных занятий и перемен при повышении интенсивности (скорости) работы качественные ее параметры снижались. Так, у первоклассников московской школы при отсутствии изменений в скорости (интенсивности) работы или даже ее увеличении существенно (на 62,0%) ухудшалось качество - возрастало число ошибок на дифференцировку (на 38,0%), уменьшалась величина САВТ. Значение ПСАд (-54,0%) указывало на напряжение, испытываемое ЦНС детей.
По сравнению с утренним уровнем падение сопротивляемости организма утомлению происходило не только от собственно: умственной работы школьников, но и под влиянием всей совокупности действующих факторов. Второклассники московской школы проявляли в процессе учебных занятий большую устойчивость умственной работоспособности и сопротивляемости утомлению по сравнению с первоклассниками. Это демонстрируют величины меньшего снижения точности работы (25% против 62,0), САВТ (16,0% против 38,0), большего сопротивления утомлению (ПСАд - 25,0% против, - 54,0). Указанные особенности не только обусловлены, очевидно, различиями в возрасте и стаже учебной деятельности учащихся 1 и 2 классов, но, видимо, являются у второклассников выражением долговременной адаптации организма к учебной нагрузке и совокупности сопровождающих ее факторов. Аналогичная дневная динамика умственной работоспособности была прослежена у второклассников школ других городов. Например, у второклассников школы Магнитогорска также наблюдалось в большей мере снижение качественных параметров - точности работы и в меньшей - интенсивности (скорости) умственной работы (табл. 3). Снижение умственной работоспособности детей, нарастание утомления проявлялись в падении на уроках активности: высокая на 1-м уровне (89,0%), она на 3-м уроке не превышала 62,0%.
Примечание. «А» - интенсивность работы (за 100% принято 300 просмотренных букв); «В» - обратная величина общего количества ошибок (за 100% принято 0,333); «Е» - частота благоприятных и удовлетворительных сдвигов умственной работоспособности.
Примечательна также дневная динамика умственной работоспособности третьеклассников. У третьеклассников московской школы исходные и конечные (начало и конец всех уроков) величины качественного параметра работоспособности (количество ошибок на дифференцировку - «С») и САВТ были более высокими, чем у их сверстников из школ Смоленска. Однако интенсивность снижения этих параметров от начала к концу занятий, равно как и падение ПСАд, была у сопоставляемых коллективов третьеклассников однозначной (у = 1,1 - 1,6).
Несмотря на повышение умственной работоспособности с возрастом, в условиях традиционной организации режима учебных занятий четыре академических часа влекут у третьеклассников по сравнению с второклассниками существенно большее напряжение функционального состояния ЦНС.
Это выражается в более существенном падении сопротивляемости организма третьеклассников утомлению, что нашло отражение в показателях ПСАд (- 44% против - 24).
В пределах уже известных закономерностей прослеживалось изменение умственной работоспособности учащихся 1 - 3 классов от начала к концу учебной недели (табл. 4). Дни. наиболее высокой работоспособности приходились на,вторник и среду, а наиболее низкой - на пятницу.
Примечание. См. примечание к табл. 2.
От дней оптимума умственной работоспособности - вторника и среды - к пятнице интенсивность работы чаще не изменялась или увеличивалась, в то время как все качественные характеристики ухудшались. У третьеклассников по сравнению с второклассниками, опять-таки при более высоких исходных и конечных (после уроков) величинах параметров, снижение их было более интенсивным: на 50,6% против 20,0 и 28,0% по «С», на 30,0% против 12,0 и 15,0% по САВТ (у = 1,8 - 2,5). Более низкой оказалась и сопротивляемость организма третьеклассников утомлению в недельном временном периоде: ПСАд составлял - 49,0% против - 22,0 и - 28,0% (разность 21,0 - 27;0%; t = 9,4 - 12,0; р < 0,001).
Примечание. См. примечание к табл. 2.
В ежегодном изменении параметров умственной работоспособности проявлялся ее рост от 1 к 4 четверти учебного года и последовательно от 1 к 3 классу (табл. 5). Существенно возрастали объем выполняемых дозированных заданий и их качество. САВТ составляла в 1 четверти учебного года у московских первоклассников 48,0%, а у второклассников и третьеклассников соответственно 48,0 и 76,0% (t = 3,6 - 10,0; р < 0,001). Различия между первоклассниками и третьеклассниками по САВТ оставались существенными во 2 и 3 четвертях, тогда как между учащимися 1 и 2 классов они становились незначимыми. В то время ПГАд у третьеклассников был существенно ниже, чем у первоклассников и второклассников. Эта особенность проявилась как у школьников Москвы, так и Куйбышева, Магнитогорска (2 класс), Шяуляя.
Дневная и недельная динамика параметров работоспособности не была одинаковой по своей интенсивности в каждой четверти учебного года. Так, ПСАд был у второклассников Магнитогорска особенно: низким (- 115,0%) в 1 четверти, существенно возрастал во 2 - 3 четвертях (соответственно - 29,0 и - 13,0%) и немного падал (до - 46,0%) в конце учебного года. Изменения от начала к концу недели качественного параметра умственной работоспособности и ПНАд также были у второклассников более интенсивными в 1 и наименьшими во 2 четверти учебного года. Например, ПНАд в 1 четверти достигал - 73,0% . Во 2 четверти величина этого показателя (- 36,0%) свидетельствовала о существенном повышении сопротивляемости организма утомлению. В 3 и 4 четвертях сопротивляемость организма детей 8 - 9 лет утомлению в недельном периоде снова уменьшилась (ПНАд соответственно достигал - 58,0 и - 44,0%).
Уровень насыщения крови кислородом в условиях обучения и воспитания в школе продленного дня (традиционный режим) от начала к концу занятий во все дни недели 1 и 3 четвертей учебного года колебался незначительно, в 4 четверти с 94,0% в начале недели к ее концу снижался до 83%. Изменения параметров умственной работоспособности в первые 6 - 9 нед от начала каждого учебного года характеризовались у школьников 1 - 3 классов примечательной особенностью. Количественный и качественный параметры изменялись часто разнонаправленно, в течение дня (рис. 1) и от начала к концу недели. Эти колебания отмечаются и в средненедельных величинах параметров, хотя они и менее выражены.
Рис. 1. Динамика показателей умственной работоспособности у первоклассников разного возраста в процессе адаптации к учебной нагрузке.
Обозначения: интенсивность работы (а), качество работы (б, в, г); 1, 2, 3 - замеры в течение дня соответственно до уроков, после 2-го и 4-го уроков; показатели первоклассников 7 лет - а, б, в и 6 лет - г
Первоклассники Москвы при существенно меньшем объеме работы по сравнению с их сверстниками из Шяуляя и, особенно, Баку выполняли ее более качественно. Параметр САВТ был высоким: 44 - 46% против 12 - 29 соответственно у бакинских и шяуляйских первоклассников. При разнонаправленных изменениях в течение дня и от понедельника к субботе у первоклассников московской школы от 1-й к 4-й нед количественный параметр нарастал интенсивнее (на 16,0%), тогда как качественный всего на 2,0% (у = 8,0). От 4-й к 6-й нед более интенсивно нарастал качественный~ параметр (9,0% против 2,0; у = 4,0). Такая же динамика параметров умственной работоспособности наблюдалась и у первоклассников Баку и Шяуляя.
Разнонаправленность изменений параметров работоспособности в первые недели учебного года как на протяжении дня, так и от понедельника к субботе выявлена также у школьников 2 и 3 классов. У второклассников и третьеклассников подобные изменения обусловлены, видимо, временной потерей рабочей установки за период летних каникул. Начиная с 5 - 6 нед у первоклассников и с 4 - 5 нед у третьеклассников отчетливо и интенсивно начинают нарастать качественные параметры работоспособности, особенно САБТ (табл. 6).
Примечание. См. примечание к табл. 3; при числе наблюдений, лежащих в основе каждой средней, равном 300, разность достоверна, если она превышает 6,0%.
Таким образом, по изменению параметров умственной работоспособности, в течение дня, недели, учебного года и первых его недель в условиях традиционной организации учебных занятий и продленного дня отчетливо выявляется адаптация здоровых учащихся 1 - 3 классов к учебной нагрузке и условиям ее организации. Приведенные данные дают основание считать, что влияние учебной нагрузки в границах гигиенических нормативов далеко от экстремальных воздействий на организм учащихся 1 - 3 классов. Первая фаза адаптации - ориентировочного приспособления и вторая - неполного приспособления - судя по изменениям параметров умственной работоспособности, развертываются на 1 - 4-й нед начала обучения и сменяются на 5 - 6-й нед третьей фазой - относительно устойчивого приспособления.
У первоклассников 7 - 8 лет (учащихся московской школы) в недельной динамике работоспособности проявилось смещение дней ее оптимума от вторника на 1-й и 2-й учебных нед к среде и четвергу соответственно на 3-й и 4-й нед с последующим возвращением ко вторнику на 5-й и 6-й нед. Подобные данные были получены при изучении адаптации к учебной нагрузке первоклассников Баку и Шяуляя. Возможно, что такое проявление адаптации - результат временного изменения циркадных ритмов из-за некоторой дискоординации функции организма при становлении их на новый уровень регулирования.
Первоклассники Шяуляя также проявили некоторую особенность изменений умственной работоспособности в недельном периоде в начале учебного года: лишь с установлением более высокого уровня параметров начиная с 5-й и в последующие недели во вторник и среду дети выполняли задания большого объема и хорошего качества.
Третья фаза адаптации спустя 16 - 20 нед от начала учебного года сопровождается нарастанием у школьников утомления и эффектом тренировки, что даже при спадах параметров работоспособности в дневном и недельном периодах приводит к ее росту от начала к концу года и от класса к классу. Подобная динамика умственной работоспособности указывает на долговременную А здоровых учащихся к учебной нагрузке при Т-режиме.
Вместе с тем у третьеклассников изменение абсолютных, относительных и интегральных показателей умственной работоспособности в течение дня, недели и учебного года указывает на напряжение функционального состояния ЦНС. При прочих равных влияниях экзогенных факторов это явление может быть связано с эндогенными факторами - нейроэндокринной перестройкой организма в связи с начавшимся половым созреванием девочек 10 лет.
Ощутимо сказывался на адаптации первоклассников к учебной нагрузке и такой эндогенный фактор, как готовность организма ребенка к систематическому обучению. Процесс адаптации затягивался до 9 нед и более. Дети «незрелые» имели крайне низкую умственную работоспособность. Во всех классах дети с отклонениями в психоневрологическом статусе также проявляли неустойчивость умственной работоспособности, высокую утомляемость (рис. 2).
Рис. 2. Годовая динамика умственной работоспособности первоклассников в зависимости от состояния их здоровья.
Обозначения; 1 и 3 - здоровые дети; 2 и 4 - дети с психоневрологическими отклонениями; сплошные линии - интенсивность работы; прерывистые линии - качество работы
