Лекция на тему: «Физиологические основы обучения»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого

Институт медицинского образования

Кафедра общеcтвенного здоровья, здравоохранения и общей гигиены

ЛЕКЦИЯ на тему:

«Физиологические основы обучения»

(для студентов ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ специальности 031800 – «Логопедия»)

Время: 1 час

Составитель: проф. А. Г.ШВЕЦОВ

Великий Новгород – 2006

План лекции:

1.  Учение о биоритмологии.

2.  Понятие о работоспособности, утомлении и переутомлении.

3. Методы оценки качества организации учебного процесса, сенсорного и центрально-коркового утомления

Организация режима дня ребёнка касается, прежде всего, у школьников – уче-бно-воспитательного процесса, у дошкольников – оздоровительно-образовательного процесса и сводится к созданию оптимальных условий, способствующих сохранению работоспособности ребёнка, его нормальному росту и развитию, укреплению здоро-вья. Это значит, что все стороны учёбы и воспитания детей тесно связаны с возраст-ным нормированием нагрузки, прежде всего, на нервную систему и мышечный аппа-рат, с правильной организацией быта, полноценным отдыхом.

Сегодня мы остановимся на одной стороне этой широкой организаторской рабо-ты – физиолого-гигиенических основах организации учебного процесса, ибо именно он является главным фактором внешней нагрузки на организм школьника. Всё оста-льное (режим дня, режим питания, режим отдыха и пр.), по сути, это - обеспечение ус-ловий по снижению его неблагоприятного воздействия. Поэтому, чем правильнее, фи-зиологичнее учебный процесс, тем менее выражены прямые отрицательные последст-вия его на ребёнка, связанные, прежде всего, с развитием хронического утомления и переутомления, со всеми вытекающими из него последствиями.

Учение о биоритмологии

Под влияние ЦНС все системы организма человека действуют согласованно, по-следовательно и ритмично. Их комплексная деятельность обеспечивает жизненное единство организма с внешней средой, а ритмичность природных явлений оказы-вает решающее влияние на протекание физиологических процессов в человече-ском организме. Так, смена сна и бодрствования обусловлена регулярным чередова-нием дня и ночи (фотопериодизм); пищеварение, дыхание, сердечная деятельность, движение и т. д. также протекают ритмично и последовательно. Следовательно, режим дня является определённым отражением режима физиологических процессов, проте-кающих в организме.

Ритмические колебания (изменения) интенсивности и характера физио-логических реакций (процессов), в соответствии с ритмичностью природных явлений, называются биоритмами. Эти колебания носят приспособительный характер, т. к. дают возможность организму приспособиться к изменению окру-жающей среды.

Суточные (циркадные) биоритмы связаны с суточной периодикой и проявляются в изменении в течение суток температуры тела, смене сна и бодр-ствования, динамике обменных процессов, функциональной подвижности ЦНС, изменениях работоспособности («совы» и «жаворонки» по Брехману). В основе правильного построения режима дня и лежит согласованность жизненных фун-кций с циклами внешних условий, что способствует повышению жизнедеяте-льности и работоспособности организма. При рассогласованности ритма жиз-ненных функций и циклических изменений внешних условий наблюдается не только снижение работоспособности, но, в отдельных случаях, развиваются и нарушения здоровья в виде развития неврозов по типу десинхронозов. Такая десинхронизация может наблюдаться, например, при работе в 3 (ночную) сме-ну, при перелёте на дальние расстояния со сменой 8-10 временных поясов и др.

Повторяющийся изо дня в день автоматизм жизненных процессов приводит к выработке и упрочению сложных условных рефлексов на время приема пищи, сна, включения в работу, которые приобретают характер динамического стереотипа. Образование его позволяет правильно и экономно распределять время, быстро включаться в работу и плодотворно ее выполнять, разумно и эффективно отдыхать. Стереотип – это установившийся порядок выполнения условных и безусловных рефлексов во времени и последовательности. Благодаря выработавшемуся рефлексу на время, организм ребенка в каждый данный момент как бы подготовлен к тому виду деятельности, который ему предлагается. Распределение времени на все виды деятельности и отдыха носит название режима дня, который является законом жизни ребенка. Дети, соблюдающие режим дня, быстрее втягиваются в работу, быстрее засыпают и меньше устают.

Месячные (циркапсептанные) биоритмы определяют, к примеру, меся-чный овариальный цикл (развитие яйцеклетки).

Сезонные (цирканные) биоритмы проявляются в сезонном ритме таких физиологических процессов, как изменение гормональной активности, секре-ции желудочного сока, обменных процессов, нервной и мышечной возбудимо-сти, психических изменениях. Как известно, жизненная активность человека падает зимой, а наибольшего подъёма Природа ощущает весной. Имеется це-лый разряд так называемых сезонных заболеваний, т. е. склонных к обострению и более тяжёлому течению в определённые сезоны года.

Наибольшая активность суточных биоритмов у человека наблюдается с 8 до 12 часов и с 16 до 18 часов. Использование их в школьной практике связано с режимом учебных занятий: первый пик активности используется для органи-зации учебного процесса в школе, второй – для приготовления домашних за-даний. Понятно, что школьники, занимающиеся во вторую смену, находятся в менее выгодном, с физиологической точки зрения, положении.

Понятие о работоспособности, утомлении и переутомлении

Учебная работа детей и подростков в основном представляет собой умственный труд. Умственная работоспособность – продукт деятельности клеток коры головного мозга. Но способность человека, в том числе и коры его мозга, производить работу не беспредельна, т. к. она связана с деятельностью материального субстрата, которому свойственно истощать свои рабочие ресурсы. При интенсивной или длительной умственной работе возникают избыточные потоки нервных импульсов, которые атакуют центры мышления в коре головного мозга. Ответная реакция обусловливается сложным процессом анализа и синтеза поступающих сигналов в клетках коры головного мозга. Но нервным клеткам коры свойственна высокая реактивность, а, следовательно, стремительная функциональная разрушаемость, быстрая утомляемость. Поэтому нервный центр, уже не справляясь с этим бурным потоком информации, начинает защищаться от него развитием охранительного торможения, препятствующего их проникновению. Значит, часть сигналов остаётся без обработки и снижает поток «руководящих указаний», без которых плодотворное мышление не возможно. Кора головного мозга постепенно снижает свою работоспособность, что проявляется в наступающем УТОМЛЕНИИ. Центры требуют отдыха, т. е. резкого снижения потока информации и восстановления утраченных ресурсов. Отдохнув, они снимут развившееся торможение, придут снова в состояние рабочего возбуждения и опять раскроют себя для дальнейшей мыслительной деятельности.

Если же отдых недостаточен и полного восстановления работоспособности центра не происходит, то новая нагрузочная волна усугубляет ещё не прошедшее полностью утомление, переводя охранительное торможение в разряд запредельного, мощного, с трудом снимающегося даже после длительного отдыха и проведения специальных восстанавливающих процедур (массажа, лечебной гимнастики, физиопроцедур и пр.). Развивается ПЕРЕУТОМЛЕНИЕ, носящее уже патологический характер и требующее соответствующего врачебного вмешательства.

Таким образом, утомление это временное функциональное истощение организма и, прежде всего, корковых клеток, наступающее после более или менее продолжительной работы и выражающееся во временном снижении полноценности работающего органа или всего организма, проходящем после кратковременного отдыха.

Утомление не представляет опасности для организма, т. к. является чисто физи-ологическим явлением, естественной защитной реакцией организма, «сторожем», пре-дохраняющим организм или орган от чрезмерной нагрузки. Поэтому бороться с уто-млением как таковым нельзя, ибо можно просто убить организм перегрузкой. Можно и нужно лишь пытаться отодвинуть его наступление, создавая наиболее благоприят-ный ритм и условия для работы органа, системы или всего организма в целом.

Утомление обычно сопровождается субъективным чувством УСТАЛО-СТИ, хотя они не всегда совпадают по времени. Когда работа интересна, про-текает на фоне положительных эмоций, дети долго не испытывают чувства усталости, хотя объективно уже выявляются признаки утомления (снижение скорости, производительности, качества труда и пр.). И, наоборот, при скучной, однообразной, неинтересной работе усталость наступает гораздо раньше, чем происходит физиологически обусловленное снижение функций, т. е. утомление.

О начале утомления ребёнка свидетельствуют следующие признаки:

1. Снижение производительности труда (увеличивается число ошибок, время выполнения задания).

2. Ослабление внутреннего торможения (наблюдается двигательное бес-покойство, частые отвлечения, рассеянность внимания).

3. Ухудшение регуляции физиологических функций (нарушается сердеч-ный ритм и координация движений).

4. Появление чувства усталости.

Эти признаки нестойкие, они быстро исчезают во время отдыха, обеспечиваю-щего восстановление функции корковых клеток. При этом, отдых вовсе не означает абсолютного покоя. Исходя из установленного феномена, наиболее целесообразен, так называемый, «активный отдых», т. е. отдых утомлённого органа и регулирующих его деятельность участков ЦНС на фоне деятельности других органов. Эффективность такого отдыха связана с вовлечением в деятельность новых участков коры головного мозга и углублением процессов охранительного торможения в ранее работавших. Восстановление их функции под влиянием мышечной деятельности про-исходит быстрее, чем при полном покое. Восстановлению способствует и обилие пос-тупающего в организм кислорода, в котором всегда очень нуждаются клетки коры го-ловного мозга. Поэтому наиболее целесообразно проводить отдых на открытом воз-духе или в условиях широкой аэрации помещений, в активном двигательном режиме.

Начальными признаками переутомления считаются:

- изменения в поведении ребенка (появление непослушания, упрямства и пр.);

- снижение успеваемости;

- потеря аппетита;

- появление некоторых функциональных нервно-психических рас - стройств (плаксивость, раздражительность, нервные тики и пр).

Выраженными признаками переутомления являются:

- резкое и длительное снижение умственной и физической работоспо-собности;

- нервно-психические расстройства (нарушения сна, чувство страха, исте-ричность и пр.);

- стойкие изменения в регуляции вегетативных функций организма (аритмия, вегето-сосудистая дистония по гипертоническому или гипотоничес-кому типу);

- снижение сопротивляемости организма к воздействию неблагоприят-ных факторов и патогенных микроорганизмов.

Указанные признаки не исчезают после кратковременного отдыха и даже после ночного сна нормальной продолжительности. В данном случае необходимо комплекс-ное лечение с применением медикаментозных средств, физиотерапевтических проце-дур, лечебной гимнастики. справедливо считал переутомление вино-вником многих патологических состояний, возникающих у детей и подростков.

Методы оценки качества организации учебного процесса,

сенсорного и центрально-коркового утомления

Санитарно-гигиенический контроль качества организации учебного процесса предполагает изучение нескольких аспектов режима учебных занятий:

Общая длительность учебного процесса в режиме дня

и учебной недели ребёнка в зависимости от его возраста

Таблица 1

Максимально допустимая недельная учебная нагрузка

Классы	Максимально допустимая учебная недельная нагрузка, час.
При 6-дневной неделе	При 5-дневной неделе
1	22	10
2 – 4	25	22
5	31	28
6	32	29
7	34	31
8 – 9	35	32
10 - 11	36	33

Место учебной деятельности в режиме дня ребёнка

Биоритмологический оптимум психофизологической активности у детей школьного возраста приходится на интервал 8 -12 часов. В эти часы отмечается наибольшая эффективность школьного обучения при наименьших психофизиологических затратах организма. Поэтому наиболее физиологичным является школьное обучение в 1 смену, с выделением 2-го оптимума биоритмальной активности (с 16 до 18 часов) на выполнение домашних заданий. Школьное обучение во вторую смену менее физиологично, т. к. второй подъём биоритмальной активности менее выражен и по глубине, и по продолжительности, чем первый.

Начало учебных занятий при односменной работе школ быть не ранее 9 часов утра, при двухсменной – не ранее 8 час. 30 мин. для начальных классов и 8 час. – для средних и старших, но с окончанием занятий второй смены не позднее 18 час. 30 мин. При этом первые и выпускные (9 и 11-й) классы должны заниматься только в первую смену, остальные – чередуя первые и вторые смены.

Учёт кривой работоспособности при планировании

учебной нагрузки

Изменение интенсивности умственной работоспособности в течение урока, учебного дня, учебной недели, учебной четверти, учебного года идентично: фазе врабатывания свойственно постепенное нарастание интенсивности умственной работоспособности, с удержанием её на высоком уровне в фазе наивысшей работоспособности и падением в следующей затем фазе утомления. Незадолго до окончания учебного процесса отмечается некоторое повышение работоспособности («фаза конечного порыва»), вызванное положительным эмоциональным настроем на окончание рабочего дня. В соответствии с кривой работоспособности строится и учебный процесс:

- в течение урока – его начало отводится на опрос по домашнему заданию, затем – объяснение нового материала, затем – его закрепление и в «фазе конечного порыва» - опрос на усвоение материала;

- в течение учебного дня основные, наиболее трудные для усвоения, предметы должны проводиться у детей младшего школьного возраста на 2-3 уроках, а у учащихся среднего и старшего возраста – на 2,3,4 уроках. В этом случае фаза наивысшей умственной работоспособности совпадает по времени с её наивысшей биоритмологической активацией с 10 до 12 часов дня. Для замедления наступающего утомления, четвёртым-пятым уроками рекомендуется вводить уроки с физической нагрузкой («активный отдых» по ), а фаза «конечного порыва» позволяет ставить последним уроком в течение дня предметы повышенной трудности;

-  в течение учебной недели уровень умственной работоспособности учащихся нарастает к середине недели и остаётся низким в начале (понедельник) и в конце (пятница-суббота) неделе. Поэтому наибольший объём школьной нагрузки планируют, либо на вторник-среду-четверг (одногорбая кривая учебной нагрузки), либо на вторник-среду и пятницу, со снижением нагрузки в четверг (двугорбая кривая учебной нагрузки). С учётом «фазы конечного порыва», в субботу рекомендуется уменьшать количество уроков, но несколько повышать степень их трудности;

-  в течение учебной четверти на её первую треть обычно ставят повторение пройденного материала (адаптация после каникул), после чего увеличивают её к середине четверти и закрепляют в конце. Четвертные контрольные вполне физиологически уместны в конце четверти с учётом «конечного эмоционального порыва»;

-  в течение учебного года первая четверть, как правило, связано с повторением основательно забытого за летние каникулы материала, с постепенным нарастанием нагрузки за счёт её усложнения; наиболее «продуктивными» с точки зрения получения новых знаний являются вторая и третья четверти, с закреплением нового материала в четвёртой. «Конечный порыв» – единственная физиологическая основа годовых контрольных и экзаменов на фоне накопившегося за год учебного утомления.

Организация урока

Максимальная продолжительность урока в общеобразовательной школе установлена в 45 мин., хотя в экспериментальном порядке, решением педсовета школы, длительность уроков в младших классах может снижаться до 35 мин., а последних уроков в течение дня – до 40 мин. До недавнего времени существовало мнение о недопустимости сдвоенных уроков в школе, кроме проведения контрольных работ или уроков, не связанным с умственным напряжением. Опыт школ нового типа (гимназий, лицеев) показал, что сдвоенный урок позволяет более правильно построить его проведение и добиваться высокой эффективности усвоения материала без увеличения психофизиологических нагрузок.

Организация перемен

Общая продолжительность перемен в течение учебного дня должна составлять не менее 50-60 мин. для учащихся младших классов и не менее 70 мин. – для старшеклассников. Минимальной длительностью перемен является 10 мин. В начальной школе наиболее благоприятным является вариант с двумя малыми (по 10 мин.) и одной большой (20 мин.) переменой. В старших классах длительность перемен после каждого урока не менее 10 мин., после 3-го урока – 30 мин. Приемлем также вариант с двумя большими переменами (по 20 мин. после 2-го и 3-го уроков. Время перемен следует использовать лишь в оздоровительных целях, организовав подвижные игры умеренной активности на свежем воздухе или спокойные игры и аттракционы в помещении школы, предварительно хорошо проветренном. Нельзя использовать перемены для проведения различных учебно-воспитательных мероприятий, связывающих инициативу детей и не способствующих их отдыху.

Профилактика утомления в процессе урока

Физкультминутки на занятиях благотворно влияют на восстановление умственной работоспособности, препятствуют нарастанию утомления, повышают эмоциональный тонус учащихся, снижают статические нагрузки и предупреждают развитие нарушений осанки. Физкультминутки проводятся в классе под руководством преподавателя, ведущего урок или физорга класса. Их продолжительность 1-2 мин. Каждый комплекс физкультминутки состоит, как правило, из 4-5 упражнений, повторяемых от 5-6 до 10-12 раз. Упражнения делаются сидя и стоя. В младших классах физкультминутки проводятся на 2-м и далее уроках за 10-12 мин. до конца занятия (а не в середине урока!), на фоне нарастающего утомления, в старших – на 3-м и далее. Во время физкультминуток выполняются упражнения типа «потягивание» с подниманием рук вверх и глубоким вдохом, затем два упражнения с поворотом и наклонами туловища и одно упражнение для ног (приседание или маховые движения ногой) и заканчиваются упражнения глубоким вдохом, с отведением плеч назад, сведением лопаток и глубоким выдохом. В младших классах, на уроках, связанных с письмом, проводят несколько упражнений для кистей рук.

Исследование функционального состояния

организма учащихся

В качестве критерия качества организации учебного процесса в школе возможно использование показателей функционального состояния ЦНС и умст-венной работоспособности учащихся. При этом исследования учебного режима следует проводить в динамике рабочего дня (до и после занятий), учебной недели (в начале, середине и конце недели или все дни занятий) или учебного года (в начале, середине и конце учебного года), чтобы получить картину имеющего место утомления:

§  для изучения утомления нервно-мышечного аппарата (т. е., преимуще-ственно, физической работоспособности) используют:

– динамометрию и динамографию (dynamos – сила, metros – измерять, grafeo – писать) – исследование мышечной силы и выносливости к поддержанию статического мышечного усилия. Данным методом используется работоспособность, связанная со статическим напряжением мышц. Приборы: ручной и становой динамометры, динамометр Розенблата, различные модификации динамографов – самопишущих приборов для исследования мышечной силы и выносливости человека;

– треморометрия и треморография – исследование мышечного тремора, частота и амплитуда которого усиливаются по мере наступления мышечного утомления. Приборы: тремометры и тремографы различных конструкций.

§  для исследования функционального состояния сенсорных систем ис-пользуют:

– измерение критической частоты слияния световых мельканий – определение порога (в Гц) частоты слияния мельканий (т. е. прекращения восприятия мельканий) лампочки накаливания, по мере увеличения частоты световой волны. Прибор: для измерения критической частоты слияния световых мельканий (КЧСМ);

– измерение критической частоты слияния звуковых мельканий – то же, но в отношении звукового сигнала. Прибор: для измерения критической частоты слияния звуковых сигналов (КЧЗМ);

– аудиометрия – исследование порогов слуховой чувствительности на различных звуковых частотах. Прибор: аудиометр;

– исследование порогов вибрационной, болевой (альгезиметрия), тактильной (паллестезиометрия), вкусовой, обонятельной и других видов чувствительности – определение порога восприятия указанных сенсорных анализаторов.

– исследование электрической возбудимости глаза (метод «фосфена») – при подаче электрического напряжения на глаз, в нем возникает вспышка («искры из глаз»). Сила напряжения электрического тока, необходимая для получения фосфена, тем больше, чем более утомлен глаз.

§  к методам исследования функционального состояния ЦНС относят, прежде всего, прямую рефлексометрию (прибор: рефлексометр), т. е. измерение скорости распространения нервного импульса (простая рефлексометрия), или переработки информации (сложная рефлексометрия).

Арсенал косвенных методов исследования умственной работоспособности весьма обширен и в основном используется в психофизиологии. В гигиенической практике более широкое распространение получили следующие методики:

- исследование объема и скорости переработки зрительной информации с помощью таблиц Ландольта;

- исследование переключения внимания с помощью таблиц Шульте-Платонова, Холиной и др;

-  исследование устойчивости (концентрации) внимания с помощью таблиц Анфимова.

Благодарю за внимание!