CC BY
27ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ ДЫХАНИЯ И ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СТУДЕНТОВ КОЛЛЕДЖА В ТРЁХЛЕТНЕМ ЦИКЛЕ ОБУЧЕНИЯ
Роман Бака
Педагогический колледж в Белостоке, Польша
Аннотация. У группы студентов (n - 41) в трёхлетнем цикле обучения оценивалось состояние систем энергообеспечения в аэробных и анаэробных тестах - PWC170 и Wingate. Рассчитывались общепринятые параметры мощности работы. Статистические показатели характеризовали достоверность изменения функциональных возможностей систем энергообеспечения студентов в условиях педагогического процесса по физической культуре.
Ключевые слова: процесс, учебный, динамика, аэробные, анаэробные, тесты, энергообеспечение.
Анотація. Бака Р. Функціональний стан системи дихання та енергозабезпечення роботи м’язів студентів коледжу в трирічному циклі навчання. У групи студентів (n=41) в трирічному циклі навчання оцінювався стан системи енергозабезпечення в аеробних і анаеробних тестах - PWC170 і Wingate. Розраховувались загальноприйняті параметри напруги роботи. Статистичні показники характеризували достовірність зміни функціональних можливостей систем енергозабезпечення студентів в умовах педагогічного процесу з фізичної культури. Ключові слова: процес, навчальний, динаміка, аеробні,
анаеробні, тести, енергозабезпечення.
© Роман Бака, 2009
Annotation. Baka R. Functional state of respiratory system and system responsible for providing energy to muscles in college students in a three years’ long study period. The group of students (n-41) in a three years’ long study period was evaluated against the condition of their systems responsible for providing energy using aerobic and anaerobic testing methods - PWCi70 and Wingate. Various, generally used power and work force parameters were calculated. Statistical indicators characterized credibility of changes in functional capabilities of energy provision systems in students under conditions of pedagogical process, related with physical education. Key words: process, didactic, energy provision, aerobic, anaerobic, tests, dynamics.
Введение.
На пути формирования потребности в физическом совершенствовании каждого человека одной из актуальных проблем является формирование знаний, умений и навыков, обеспечивающих индивидуально приемлемое содержание физической активности на всём протяжении жизни человека (P.V. Komi, 1984; J.F. Sallis, 1987, 1994).
В этой связи в современном обществе существенно возрастает роль специалистов по физическому воспитанию, способных вести разъяснительную, воспитательную работу среди населения и обладающих необходимыми практическими навыками организации занятий среди различных групп людей, начиная с детского возраста (И.М. Быховская, 1997).
Успешное решение этих социально важных задач, как отмечет В.К. Бальсевич (2000), возможно при условии постоянного совершенствования системы подготовки специалистов в физкультурных учебных заведениях.
При этом подчёркивается необходимость постоянного повышения общекультурной, профессионально-педагогической и непосредственно физической подготовленности специалистов по физическому воспитанию.
В целом подготовку специалистов, отвечающих современным требованиям общества, необходимо рассматривать как социальный заказ, определяющий содержание физкультурного образования по таким направлениям знаний, как биологические, социально-экономические и собственно физкультурно-воспитательные (R.Baka, 2007; R.Baka, D.Dawidenko, 2007; J.Drabik, 1992; A.Pawlucki, 1994).
Таким образом, от специалиста по физическому воспитанию требуется высокий уровень общей культуры, совершенное владение теоретическими знаниями в объёме учебных программ по общественным, биологическим и педагогическим дисциплинам, а также хорошая физическая подготовленность, позволяющая преподавателю служить личным примером в организации физического воспитания людей.
Считаем, что систематическая количественная и качественная оценка уровня физической подготовленности каждого студента могла бы послужить стимулом к совершенствованию и положительно повлиять на активность в процессе обучения. А учебный процесс по практическим
дисциплинам приобрёл бы чётко выраженный прикладный характер и позволил бы студентам приобрести необходимые навыки преподавателя физической культуры - умение объективно оценить уровень физической подготовленности и сформулировать рекомендации по организации физической активности в зависимости от индивидуальных особенностей обследованных.
Предполагаем, что результаты систематической оценки физического состояния студентов в динамике 1-3 годов обучения могут рассматриваться как показатель эффективности организации учебного процесса и положительно влиять на уровень мотивации занимающихся к двигательной активности.
Цель, задачи работы, материал и методы.
Привить студентам навыки самооценки состояния физической подготовленности по показателям энергообеспечения мышечной деятельности в аэробных и анаэробных условиях максимальных эргометрических тестов. Тем самым повысить заинтересованность в двигательной активности в учебном процессе.
Методы исследований:
- длительное, от года к году обучения, тестирование состояния систем энергообеспечения группы студентов в аэробных и анаэробных режимах мышечной деятельности в условиях общепринятых тестов - PWC170 и Wingate.
- методы математической статистики, позволяющие объективно, в количественных выражениях представить результаты влияния двигательной активности на состояние физической подготовленности студентов.
Для обработки первичных материалов обследования студентов использовалась программа «Статистик» в версии 5.0, которая позволяла получать средние значения, ошибку средней арифметической, среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации. Для доказательства положительного влияния двигательной активности студентов на состояние физической подготовленности применялся тест t-Стьюдента для равных выборок.
Одновременно рассчитывался процент изменения показателей физической подготовленности при повторном обследовании студентов по прошествии каждого года обучения. Сведения об обследованных и общий объём двигательной активности в табл. 1 и 2.
Результаты исследований.
Материалы, представленные в статье, позволяют характеризовать общее состояние функциональных возможностей, лежащих в основе жизнедеятельности организма человека в аэробных и анаэробных условиях двигательной деятельности.
Показатели физической работоспособности обследованных нами студентов, зарегистрированные в тесте PWC170, представлены в таблицах 3 и 4. Как видно в таблицах, показатели работоспособности студентов, выраженные в Кгм/мин, от года к году обучения увеличивались, свидетельствуя о
Состав обследованных студентов
Годы обучения Количество обследованных Средний возраст
всего мужчины женщины мужчины женщины
1 - 3 41 26 15 21,7-23,7 21,7-23,5
Таблица 2.
Общий объём двигательной активности студентов (часы)
Год обучения Количество учебных недель Общее количество часов двигательной активности Средняя нагрузка недели
I 24 175 7,29
II 38 170 4,47
III 26 105 4,03
Таблица 3.
Характеристика физической работоспособности, тест Р'№С17а, обследованных студентов в течение I, II, и
III курса обучения
Мужчины п=26 PWC170 (Кгм/мин) У02 макс, (мл/мин) У02 макс, (мл/мин/кг)
I М 1172,5 3233,2 41,8
ЯБ 284,3 483,2 5,2
мин 582,1 2229,5 32,7
макс 1879,7 4435,5 54,8
У% 24,2 14,9 12,5
II М 1222,0 3317,4 43,5
ЯБ 270,0 459,0 5,8
мин 635,0 2319,4 35,1
макс 1721,3 4166,1 53,7
У% 22,1 13,8 13,3
III М 1260,8 3383,4 43,0
ЯБ 262,1 445,5 4,9
мин 772,7 2553,5 33,5
макс 1774,8 4257,2 53,9
У% 20,8 13,2 11,4
Таблица 4.
Сравнительная характеристика физической работоспособности, тест РЖС17в, обследованных студентов в течение I, II и III курса обучения - существенность средних различий между курсами
Мужчины п=26 !-П П-Ш !-Ш
1 (Р) % 1 (Р) % 1 (р) %
PWC17n (Кгм/мин) 1,97 (р>0,05) 4,2 1,69 (р>0,05) 3,2 2,58 (р<0,05) 7,5
У02 макс (мл/мин) 1,97 (р>0,05) 2,6 1,69 (р>0,05) 2,0 2,58 (р<0,05) 4,6
У02 макс (мл/мин/ кг) 3,68 (р<0,01) 4,1 0,73 (р>0,05) 1,0 1,0 (р>0,05) 3,0
повышении специальной выносливости студентов в аэробных условиях мышечной деятельности. Повышение мощности работы в тесте сопровождалось, а точнее было обусловлено совершенствованием механизма потребления кислорода (У02макс, мл/мин), как в абсолютных величинах, так и в относительных - в пересчёте на килограмм массы тела.
При этом имело место незначительное снижение относительных величин потребления О2 на этапе от второго к третьему году обучения, в то
время, как абсолютные величины этого показателя в этот период возрастали. Этот фактор можно объяснить естественным повышением общей массы тела обследованных студентов, вызванном возрастными особенностями и небольшим снижением двигательной активности на третьем году обучения в институте.
И в этом показателе между обследованными студентами имели место высокие различия, дости-
Характеристика физической работоспособности, тест РЖС17в, обследованных студенток в течение I, II
и III курса обучения
Женщины п=15 PWC170 (Кгм/мин) У02 макс, (мл/мин) У02 макс, (мл/мин/кг)
I М 679,1 2394,4 41,3
ЯБ 194,2 330,1 6,8
тіп 306,0 1760,2 29,3
тах 1056,7 3036,3 56,6
У% 28,6 13,8 16,4
II М 719,5 2463,1 42,3
ЯБ 170,6 290,1 6,3
тіп 425,0 1962,5 32,7
тах 994,5 2930,7 58,6
У% 23,7 11,8 15,0
III М 783,3 2571,7 43,9
ЯБ 180,6 307,1 6,0
тіп 521,6 2126,7 36,0
тах 1109,3 3125,7 56,6
У% 23,1 11,9 13,6
Таблица 6.
Сравнительная характеристика физической работоспособности, тест Р'^С17а, обследованных студенток в течение I, II и III курса обучения - существенность средних различий между курсами
Женщины п=15 !-П П-Ш !-Ш
1 (р) % 1 (р) % 1 (р) %
PWC17n (Кгм/мин) 2,10 (р>0,05) 5,9 3,24(р<0,01) 8,9 3,59 (р<0,01) 15,4
У02 макс, (мл/ мин) 2,10 (р>0,05) 2,9 3,24(р<0,01) 4,4 3,59 (р<0,01) 7,4
У02 макс, (мл/ мин/кг) 1,93 (р>0,05) 2,4 2,66(р<0,05) 3,9 3,47 (р<0,01) 6,4
гавшие 12,5-24,2%. Так, например, в тесте РWС170 наименее физически подготовленный студент при обследовании на первом году обучения имел результат 582,1 Кгм/мин, а лучший студент в группе
- 1879,7 Кгм/мин.
Существенные различия в уровне подготовленности студентов во всех измерениях оставались высокими на протяжении трёх лет обучения. При этом общий уровень физической подготовленности студентов в процессе обучения возрастал, а величина различий между обследованными сокращалась.
Эта общая тенденция, суть которой в положительном влиянии двигательной активности в учебном процессе на состояние общей работоспособности студентов, подчёркивается в материалах табл.4. Здесь видно, что по итогам первого года обучения повышение работоспособности студентов составляло от 2,6 до 4,2%. В течение второго года обучения повышение результатов контроля носили менее выраженный характер - 1,0-3,2%. А в целом, в течение трёхлетнего обучения работоспособность студентов в аэробных условиях мышечной деятельности возросла от 3,0 до 7,5%.
Аналогичные результаты имели место в женской группе. Средние результаты в показателях теста РWС170 в этой группе от года к году обучения
увеличивались более выражено, чем в группе мужчин (таб. 5).
При этом необходимо учесть, что общий уровень подготовленности по показателям теста характеризовался существенными различиями между слабо и хорошо физически развитыми студентами. По итогам обследования на первом году обучения коэффициент вариации в трёх показателях теста составлял от 13,8 до 28,6%.
Существенные различия в уровне физической подготовленности по показателям РWС170 между недостаточно подготовленными и лучшими студентками приводили к высоким значениям среднеквадратических отклонений (8Б) и непосредственно влияли на достоверность различий средних значений, зарегистрированных по итогам обучения в каждом из трёх годичных циклов.
Как видно в табл. 6, рост результатов студенток в каждом из трёх показателей теста РWС170 к концу первого года обучения составлял от 2,4 до 5,9%, однако соответствующее повышение функциональных возможностей обследованных не отвечало статистическим требованиям достоверности (1=1,9-2,10; р>0,05).
Результаты обследования студенток в конце каждого года обучения свидетельствовали о по-
Характеристика физической работоспособности, тест Wingate, обследованных студентов в течение I, II и
III курса обучения
Мужчины п=26 Средняя мощность Общая работа Максимальная мощность Показатель силовой выносливости [%] Время достиг. Pmax [s] Время сохран. Pgru [s]
W W/kg J J/kg W W/kg
I М б13,1 7,9 18391,8 238,2 729,7 9,5 79,5 7,б 3,7
SD 90,9 0,9 272б,9 25,б 114,1 1,1 22,2 1,7 1,5
min 431,б б,0 12948,9 180,9 512,9 7,0 42,9 4,9 0,7
max 892,4 9,5 2б771,б 284,3 1099,2 11,7 128,8 2,1 7,4
V% 14,8 10,8 14,8 10,8 15,б 12,1 27,9 22,1 39,4
II М 599,5 8,1 17985,2 243,0 718,7 9,7 71,2 9,2 5,0
SD 78,б 0,б 235б,8 17,2 113,3 0,9 34,б 3,7 2,4
min 432,б б,8 12979,1 203,8 485,0 7,7 29,8 4,3 0,4
max 80б,7 9,3 24201,9 279,7 99б,8 10,8 155,б 20,8 10,5
V% 13,1 7,1 13,1 7,1 15,8 9,5 48,7 40,4 48,7
III М б17,9 7,8 18537,4 234,7 7б4,3 9,7 89,2 б,8 3,б
SD 84,1 0,б 2524,1 18,1 117,9 0,8 25,2 1,8 1,1
min 478,3 б,7 14348,4 199,4 594,7 7,7 4б,8 4,7 1,б
max 798,7 9,1 239б1,7 272,7 975,8 11,1 127,3 12,1 б,8
V% 13,б 7,7 13,б 7,7 15,7 8,2 28,2 27,0 31,4
Таблица 8.
Сравнительная характеристика физической работоспособности, тест Wingate, обследованных студентов в течение I, II и III курса обучения - существенность средних различий между курсами
Мужчины п=26 I-II II-III I-III
t (p) % t (p) % t (p) %
Средняя мощность W 0,54 (p>0,05) 2,2 0,82 (p>0,05) -3,1 0,2б (p>0,05) -0,8
W/kg 0,83 (p>0,05) -2,0 1,87 (p>0,05) 3,4 0,б5 (p>0,05) 1,4
Общая работа J 0,54 (p>0,05) 2,2 0,82 (p>0,05) -3,1 0,2б (p>0,05) -0,8
J/kg 0,83 (p>0,05) -2,0 1,88 (p>0,05) 3,4 0,б5 (p>0,05) 1,5
Максимальная мощность W 0,33 (p>0,05) 1,5 1,45 (p>0,05) -б,3 1,51 (p>0,05) -4,7
W/kg 0,81 (p>0,05) -2,5 0,17 (p>0,05) 0,4 0,93 (p>0,05) -2,1
Показатель силовой выносливости, (%) 0,97 (p>0,05) 10,5 2,02 (p>0,05) -25,4 1,80 (p>0,05) -12,2
Время достижения Ртах, 8 1,9 (p>0,05) -21,4 2,91 (p<0,01) 2б,5 1,75 (p>0,05) 10,7
Время сохранения Pgru, 8 2,24 (p=0,034) -33,б 2,77 (p<0,05) 27,б 0,33(p>0,05) 3,3
зитивных изменениях физической работоспособности той части из них, которые в начале цикла обучения были наименее подготовленными. Так, например, максимальное потребление кислорода (У02) в относительных единицах у менее подготовленных в начале цикла обучения составляло 1760,2, то ко второму году возросло до 1962,5 (мл/мин). Эта закономерность сохранялась и в течение второго и третьего годов обучения (таб. 5). Убедительные результаты положительного влияния двигательной активности в процессе обучения студенток видно в результатах сравнительного анализа (табл.6). Показатели работоспособности в условиях РWС170 возросли в этой группе от 6,4 до 15,4% и оказались более выразительными, чем в группе студентов. В целом положительное изменение функции дыхания и энергообеспечения мышечной деятельности студентов и студенток в аэробных условиях свидетель-
ствовало об общей эффективности организации учебного процесса по спортивным дисциплинам.
Что же касается информации о состоянии работоспособности обследованных учащихся в анаэробных условиях, то соответствующие результаты исследования представлены ниже, в таблицах 7-10. Как видно в таблицах, двигательная активность студентов, предусмотренная учебным планом и программами по дисциплине физическая культура в трёхлетнем цикле обучения, не приводила к существенным, статистически достоверным изменениям работоспособности обследованных в максимальных анаэробных условиях У1^а1е теста.
Эта причина может быть объяснима с нескольких позиций. Во-первых, общее содержание занятий, предусмотренных учебными программами по отдельным спортивным программам, и режим выполнения физических упражнений в большей
Таблица 9.
Характеристика физической работоспособности обследованных студенток в течение I, II и III курса
обучения (тест Wingate)
Женщины n=15 Средняя мощность Общая работа Максимальная мощность Показат. силов. вы-носл. [%] Время достиж. Pmax [s] Время сохран. Pgru [s]
W W/kg J J/kg W W/kg
I М 34б,5 б,1 10,39б,5 181,9 449,б 7,8 48,7 7,7 4,0
SD 97,0 1,б 2909,4 48,7 94,0 1,2 18,9 2,3 2,2
min 11б,2 1,9 3484,5 58,1 298,3 5,0 18,7 5,8 0,4
max 492,9 7,б 14787,б 228,3 б59,2 9,4 105,4 14,б 9,4
V% 28,0 2б,8 28,0 2б,8 20,9 1б,0 38,8 29,4 55,8
II М 34б,7 б,0 10402,2 180,4 409,3 7,1 39,2 9,0 3,9
SD 72,8 1,0 2184,2 30,4 89,б 1,2 11,2 3,8 1,7
min 187,1 3,7 5б14,3 112,3 21б,2 4,3 17,7 б,1 1,1
max 492,9 8,0 14785,б 238,5 580,8 9,4 5б,4 21,7 7,0
V% 21,0 1б,8 21,0 1б,8 21,9 17,1 28,5 42,8 44,1
III М 344,5 5,9 10334,5 175,8 419,1 7,1 42,9 8,5 3,3
SD 44,б 1,б 1337,б 17,5 51,5 0,б 10,8 2,3 1,4
min 271,б 4,8 814б,8 142,9 334,4 5,9 23,9 5,б 1,0
max 449,8 7,0 13493,0 208,9 548,7 8,2 б3,9 13,3 б,б
V% 12,9 10,0 12,9 10,0 12,3 9,1 25,3 27,2 43,4
Таблица 10.
Сравнительная характеристика физической работоспособности, тест Wingate, обследованных студенток в течение I, II и III курса обучения - существенность средних различий между курсами
Женщины n=15 I-II II-III I-III
t (p) % t (p) % t (p) %
Средняя мощность W 0,01 (p>0,05) -0,1 0,13 (p>0,05) 0,7 0,08 (p>0,05) 0,б
W/kg 0,12 (p>0,05) 0,9 0,57 (p>0,05) 2,б 0,47 (p>0,05) 3,4
Общая работа ki 0,01 (p>0,05) -0,1 0,13 (p>0,05) 0,7 0,08 (p>0,05) 0,б
J/kg 0,12 (p>0,05) 0,9 0,57 (p>0,05) 2,б 0,47 (p>0,05) 3,4
Максимальная мощность W 1,44 (p>0,05) 9,0 0,4б (p>0,05) -2,4 1,4б (p>0,05) б,8
W/kg 1,78 (p>0,05) 9,2 0,13 (p>0,05) -0,б 1,97 (p>0,05) 8,7
Показатель силовой выносливости, (%) 1,95 (p>0,05) 19,б 0,84 (p>0,05) -9,4 1,31 (p>0,05) 12,0
Время достиж. Pmax, s 1,00 (p>0,05) -15,7 0,34 (p<0,01) 5,0 0,93 (p>0,05) -9,9
Время сохран. Pgru, s 0,09 (p=0,034) 1,7 0,9б (p<0,05) 1б,0 1,08 (p>0,05) 17,4
мере носили характер умеренной интенсивности. В целом такая организация физической подготовки студентов приводила к положительным изменениям общей, аэробной работоспособности и не оказывала существенного влияния на развитие механизмов дыхания и энергообеспечения студентов в анаэробных условиях мышечной деятельности.
Во-вторых, во всех девяти контрольных показателях различия между отдельными студентами оказывались высокими. Так, например, в показателе средней мощности (табл. 7) результат лучшего студента составлял 892,4 W, а результат самого слабого - всего 431,6 W. При коэффициенте вариации У%-14,8 и 8Б-90,9 W доказать существенность повышения соответствующей физиологической способности от первого до третьего года обучения на 4,8 W с помощью 1-критерия (как, собственно, и с помощью любого другого критерия) невозможно.
Изменение работоспособности студентов в течение трёхлетнего цикла обучения оказывались
незначительны (табл. 8). Таким образом, существенные индивидуальные различия в уровне подготовленности студентов, которые свидетельствовали о незначительных изменениях соответствующей способности в ходе обучения, повлияли на результаты статистического анализа.
В группе студенток изменение состояния физической работоспособности в анаэробных условиях также оказывалось мало значительным (табл. 9 1 10) и характеризовались высокой вариацией, то-есть существенным различием между отдельными обследованными в каждом из девяти показателей У1^а1е теста.
Так, например, по результатам обследования в первом учебном году различия между студентками находились в границах 16,0-55,8% (в среднем 30,0%).
Также как и в группе студентов, это свидетельствовало о существенной разнице между обследованными в способности к активной мышеч-
ной деятельности в анаэробных условиях. Но уже в результатах контроля, проведенных в третьем году обучения, различие между студентками существенно сократились. Коэффициенты V % составляли в девяти показателях теста от 9,1 до 43,4% (в среднем 18,01%), свидетельствуя о сокращении количества недостаточно подготовленных студентов в третьем годичном цикле обучения.
Выводы.
В процессе экспериментального трёхлетнего цикла обучения в условиях колледжа показана целесообразность организации физического воспитания по спортивно педагогическим дисциплинам, в основе которой используется положительная мотивация студентов к физическим упражнениям. Такая мотивация достигается при личном участии студентов в организации контроля, количественной и качественной оценки собственного состояния двигательной функции в динамике учебного процесса. Это способствует формированию позитивного отношения к физической культуре как к одному из элементов общих культурных ценностей.
Дальнейшие исследования предполагается провести в направлении изучения других проблем энергообеспечения мышечной деятельности студентов колледжа в трёхлетнем цикле обучения.
Литература
1. Бака Р., Давиденко Д. Состояние и пути совершенствования формирования физической культуры студентов: Монография. - СПб.: НП «Стратегия будущего», 2007. - 264 с.
2. Бальсевич В.К. Онтокинезиология человека. М.: Теория и практика физической культуры. 2000. - 211 с.
3. Быховская И.М. «Человек телесный» в социокультурном пространстве и времени. М. - ФОН, 1997. - 209 с.
4. Baka R. Problemy aktywnosci fizycznej studentow. AWFiS, Gdansk, 2007. - 122 s.
5. Drabik J. Sprawnosc fizyczna i jej testowanie u mlodziezy szkol-nej. AWF, Gdansk, 1992.
6. Komi P.V. Physiological and biomechanical correlates of muscle function: Effects of muscle structure and stretch-cycle on force and speed. Exercise and Sport Sciences Reviews, 12, 1984. - S. 81-121.
7. Pawlucki A. Wychowanie jako kulturowa rzeczywistosc - na przykladzie wychowania do wartosci ciala. AWF. Gdansk, 1994.
8. Raczek J., Krol H., Bacik B. Z badan nad okresleniem obiektyw-nych kryteriow analizy i oceny cech ruchu. Cz. I - stalosc ruchu. Antropomotoryka, nr 11, 1994. - S. 77-88.
9. Sallis J.F. A commentary on children and fitness: a public health perspective. Res. Quart. Exercise Sport, 58, 1987. - S. 326-330.
10. Sallis J.F. Effects of two-year health - related Physical education program on physical activity and fitness in elementary school students (Project SPARK). San Diego: San Diego State University, 1994.
Поступила в редакцию 16.03.2009г.
wychowanie.za@nkrriwf.pl
