Типологическая характеристика физической работоспособности и двигательной подготовленности школьников 6-7 лет Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

ТИПОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И ДВИГАТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ ШКОЛЬНИКОВ 6-7 ЛЕТ

И.А. Криволапчук '*, М.Б. Чернова*, В.В. Мышъяков **,

А.А. Герасимова*

*ФГБНУ «Институт возрастной физиологии РАО», Россия, Москва

**УО «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы», Беларусь, Гродно

Использование кластерного анализа позволило выявить наиболее типичные сочетания уровней развития различных компонентов физической работоспособности и двигательной подготовленности у мальчиков и девочек 6-7 лет. Полученные данные свидетельствуют о том, что школьники рассматриваемой возрастной группы характеризуются тремя различными типологическими сочетаниями уровней показателей физического состояния. Показано, что одни и те же дети могут иметь относительно высокое развитие одних и среднее или даже низкое развитие других показателей физической работоспособности и двигательной подготовленности.

Ключевые слова: физическая работоспособность, двигательная подготовленность, уровни развития, типологическая характеристика, кластерный анализ

Typological characteristics of physical efficiency and motor readiness in 6-7-year-old schoolchildren. The use of cluster analysis made it possible to identify the most typical combinations of development of various components of physical working capacity and motor readiness in boys and girls aged 6-7years old. The research results show that the schoolchildren of this age group are characterized by three different typological combinations of the levels of the physical development. It is shown that the same children may have a relatively high development of some indices and average or even low development of other indices ofphysical efficiency and motor readiness.

Key words: physical efficiency, motor readiness, levels of development, typological characteristics, cluster analysis.

В настоящее время доказана необходимость применения технологий дифференцированного физического воспитания детей с учетом их типологических особенностей [1; 12; 13; 14; 10; 16; 17 и др.]. Наиболее существенным критерием распределения детей школьного возраста на группы в процессе занятий физическими упражнениями является структура их двигательной подготовленности и физической работоспособности. Известно, что представители разных «типов двигательной подготовленности» отличаются не только по соотношению уровней развития двигательных способностей, но и по функциональному состоянию организма в стрессорных условиях [20]. Формирование в процессе занятий по физическому воспитанию групп школьников с типичным соотношением уровней развития ключевых показателей физической работоспособности и двигательной подготов-

Контакты: 1 Криволапчук И.А. - E-mail:< i.krivolapchuk@mail.ru>

ленности дает возможность дифференцированно оказывать педагогическое воздействие, направленное на более эффективное совершенствование двигательных способностей в соответствии с природной одарённостью ребёнка, расширение приспособительных возможностей организма и укрепление здоровья [16].

В последние десятилетия для выявления типологических особенностей физического состояния детей широко используется кластерный анализ, позволяющий разделять исходную выборку испытуемых на относительно однородные группы [2; 17; 18; 19; 21; 22, и др.]. На этой основе получены новые данные о становлении ряда конституциональных признаков человека в онтогенезе. Однако, несмотря на имеющиеся сведения, рассматриваемая проблема по-прежнему остается открытой. Для ее решения необходимо дальнейшее проведение исследований, ориентированных на выявление типологических особенностей физического состояния здоровых мальчиков и девочек младшего школьного возраста с использованием широкого комплекса показателей, характеризующих различные аспекты физической работоспособности и двигательной подготовленности.

Цель исследования - на основе кластерного анализа комплекса показателей физического состояния мальчиков и девочек 6-7 лет выявить типологические особенности их физической работоспособности и двигательной подготовленности.

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В исследовании, проводимом в соответствии требованиями Хельсинской декларации, приняли участие мальчики (п=107) и девочки (п=92) 6-7 лет, отнесенные по состоянию здоровья к основной медицинской группе.

Для изучения физического состояния детей использовали комплекс показателей, позволяющий всесторонне оценить физическую работоспособность и двигательную подготовленность. Определяли индекс накопления пульсового долга (ИНПД), мощность нагрузки при пульсе 170 уд/мин (PWC170), ватт-пульс (ВтП), максимальное потребление кислорода (МПК) по Добельну, максимальную силу (МС) и время работы ^2, t4) при выполнении «до отказа» нагрузок большой (2 Вт/кг) и субмаксимальной (4 Вт/кг) мощности [7; 15].

Двигательная подготовленность оценивалась по общепринятой методике. В программу ее изучения входили 6 моторных тестов: бег 6 мин; прыжок в длину с места; челночный бег 3х9 м; бег 20 м; поднимание туловища из положения «лежа на спине» за 1 мин; наклон вперед. На основании результатов выполнения отдельных двигательных тестов рассчитывали общую оценку физической подготовленности (ОФП).

Для выявления типологических особенностей физической работоспособности и двигательной подготовленности применялся метод кластерного анализа, позволяющий распознавать и объединять объекты со сходной структурой безотносительно к характеру распределения экспериментальных данных, а также получать информацию о том, какие факторы обуславливают группировку объектов [4; 5; 11]. Использовали интегративный метод группировки к-средних (к-теаш clastermg). В процессе статистической обработки находилось так называемое евклидово расстояние между точками многомерного пространства, размерность которого определялась количеством признаков, характеризующих изучаемый объ-

ект. Задача таксономии заключалась в распределении испытуемых данной выборки на группы таким образом, чтобы критерий качества был максимальным. В соответствие с этим критерием за оптимальную классификацию принималась такая, при которой расстояние между центрами выделенных кластеров и плотность точек внутри кластеров были максимальны [3; 5]. Кластерный анализ проводили на основе результатов выполнения описанных выше функциональных проб и моторных тестов. Каждый испытуемый представлял собой точку в 1 4-мерном пространстве, по осям которого откладывались значения указанных выше показателей физического состояния. В результате применения кластерного анализа обследуемая выборка школьников разделялась на кластеры сходных между собой объектов. В ходе исследования определялись также основные статистические характеристики ряда измерений, проводилась проверка статистических гипотез.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

На основании статистической обработки полученных данных была осуществлена градация выборки испытуемых по трем уровням развития физической работоспособности и двигательных способностей. Для этой цели применялась стандартная сигмальная шкала. Градации оценок рассматриваемых показателей физического состояния у мальчиков и девочек 6-7 лет представлены в табл. 1 и 2 соответственно.

В процессе дальнейшей статистической обработки собранного эмпирического материала методом кластерного анализа последовательно выделялись от двух до шести кластеров. Результаты исследования показали, что у мальчиков и девочек 6-7 лет трехкластерная структура физического состояния обеспечивает максимальный относительный прирост статистически значимых попарных различий между разными типологическими группами физической работоспособности и двигательной подготовленности. Кроме того, имеются испытуемые, которых сложно отнести к какому-нибудь кластеру.

Сравнение физического состояния детей показало, что выделенные типологические группы существенно различаются по ряду показателей физической работоспособности и двигательной подготовленности (табл. 3). У мальчиков 6-7 лет наиболее многочисленным оказался первый кластер.

Таблица 1

Оценка физической работоспособности и двигательной подготовленности

мальчиков 6-7лет

Показатель Уровни

ИНПД4ВТ/кг, уд/с высокий средний низкий

< 2,36 2,36 - 4,46 > 4,46

РШС170, кгм/мин/ кг низкий средний высокий

< 11,35 11,35 - 14,49 > 14,49

ВтП, кгм/уд*кг низкий средний высокий

< 0,136 0,136 - 0,172 > 0,172

МПК, мл/мин*кг низкий средний высокий

< 49,11 49,11 - 53,97 > 53,97

МС, кг/кг низкий средний высокий

< 1,01 1,01 - 1,39 > 1,39

^Вт/кг? с низкий средний высокий

< 158,3 158,3 - 692,1 > 692,1

^Вт/кг? с низкий средний высокий

< 20,93 20,93 - 42,93 > 42,93

Бег 6 мин, м низкий средний высокий

< 785,5 785,5 - 925,1 > 925,1

Прыжок в длину, см низкий средний высокий

< 103,8 103,8 - 121,4 > 121,4

Челн. бег 4х9 м, с высокий средний низкий

< 12,94 12,94 - 13,66 > 13,66

Бег 20 м, с высокий средний низкий

< 4,33 4,33 - 4,93 > 4,93

Подн. туловища, раз низкий средний высокий

< 21,5 21,5 - 28,1 > 28,1

Наклон, см. низкий средний высокий

< 21,2 21,2 - 26,4 > 26,4

В него вошли (п=54) испытуемые, отличающиеся сочетанием средних уровней развития показателей физической работоспособности и двигательной подготовленности, характеризующих аэробные и анаэробные алактатные возможности организма с низкими уровнями развития силы, силовой выносливости и показателя времени выполнения «до отказа» нагрузки субмаксимальной мощности (см. табл. 3).

Таблица 2

Оценка физической работоспособности и двигательной подготовленности

девочек 6-7лет

Показатель Уровни

ИНПД4Вт/кг, уд/с высокий средний низкий

< 3,17 3,17-5,33 > 5,33

PWC170, кгм/мин/ кг низкий средний высокий

< 9,75 9,75-13,1 > 13,1

ВтП, кгм/уд*кг низкий средний высокий

< 0,112 0,112-0,151 > 0,151

МПК, мл/мин*кг низкий средний высокий

< 45,79 45,79-50,37 > 50,37

МС, кг/кг низкий средний высокий

< 1,30 1,30-1,48 > 1,48

12Вт/кг, с низкий средний высокий

< 122,8 122,8-431,0 > 431,0

t4Вт/кг, с низкий средний высокий

< 19,38 19,38-35,86 > 35,86

Бег 6 мин, м низкий средний высокий

< 753,6 753,6-883,2 > 883,2

Прыжок в длину, см низкий средний высокий

< 96,25 96,25-114,55 > 114,55

Челн. бег 4х9 м, с высокий средний низкий

< 13,52 13,52-14,28 > 14,28

Бег 20 м, с высокий средний низкий

< 4,37 4,37-5,05 > 5,05

Подн. туловища, раз низкий средний высокий

< 20,15 20,15-26,05 > 26,05

Наклон, см. низкий средний высокий

< 26,65 26,65-31,75 > 31,75

Представители второго кластера (п=11) характеризовались комбинацией высоких значений показателей аэробной работоспособности, общей и силовой выносливости, гибкости и интегральной оценки физической подготовленности со средними значениями показателя максимальной силы, прыжка в длину и времени выполнения «до отказа» нагрузки субмаксимальной мощности.

Таблица 3

Кластерная структура физической работоспособности и двигательной подготовленности у мальчиков 6-7 лет

Показатель

ИНПД4Вт/кг, уд/с

РШС170, кгм/мин/ кг

ВтП, кгм/уд*кг

МПК, мл/мин*кг

МС, кг/кг

Ъ,

1

4Вт/кг

с

Бег 6 мин, м

Прыжок в длину, см

Челн. бег 4х9 м, с

Бег 20 м, с

Подн. туловища, раз

Наклон, см.

ОФП, балл

I (п=54)

■пню

ю

ююююююю

ю

Кластеры

II (п= 11)

ююююююю

ЧГППП

III (п=29)

ю

с

- высокий уровень; \ - средний уровень; \ - низкий уровень

В третий кластер (п=29) вошли мальчики, имеющие характерное сочетание высокого уровня показателей силы, быстроты, скоростно-силовых качеств, интегральной оценки физической подготовленности с низким уровнем развития

аэробной работоспособности и общей выносливости. В этой группе выявлен также средний уровень показателя времени удержания «до отказа» нагрузки субмаксимальной мощности, силовой выносливости и гибкости.

У девочек 6-7 лет, вошедших в первый кластер (п=57), средние результаты по тестам аэробной работоспособности, общей и силовой выносливости, гибкости, а также средний уровень интегральной оценки физической подготовленности сочетались с низким уровнем силовой, скоростной и скоростно-силовой подготовленности (табл. 4). У школьниц этой группы отмечены также средние значения ИНПД.

Таблица 4

Кластерная структура физической работоспособности и двигательной подготовленности у девочек 6-7 лет

Показатель

ИНПД4Вт/кг, уд/с

PWC17o, кгм/мин/ кг

ВтП, кгм/уд*кг

МПК, мл/мин*кг

МС, кг/кг

12Вт/кг, с 14Вт/кг, с

Бег 6 мин, м

Кластеры

I (п=57)

II (п=15)

ю

ююююююю

■пню

III (п=18)

- высокий уровень; \ - средний уровень; \ - низкий уровень

Представительницы второго кластера (п=15) отличались высоким уровнем ряда параметров аэробной производительности организма (PWC170, 12Вт/кг), интегральной оценки физической подготовленности, общей и силовой выносливости, сочетающимися со средним уровнем анаэробной работоспособности, максимальной силы, скоростно-силовых качеств и гибкости. У школьниц этой группы отмечены также средний уровень аэробной мощности (МПК) и эффективности (ВтП), а также низкий уровень развития быстроты (см. табл. 4).

Третий кластер (п=18) объединил девочек, у которых низкий уровень параметров, характеризующих аэробную мощность, емкость и эффективность, а

также общую выносливость и гибкость, сочетался со средним уровнем показателей анаэробной гликолитической работоспособности и высоким уровнем силы, быстроты, скоростно-силовых способностей, силовой выносливости и общей оценки физической подготовленности (см. табл. 4).

Выявленные типологические особенности физической работоспособности и двигательной подготовленности мальчиков и девочек 6-7 лет указывают на то, что одни и те же дети могут иметь относительно высокое развитие одних и среднее или даже низкое развитие других показателей физического состояния. Часто, встречалось сочетание высоких уровней со средними, а средних - с низкими. Если не вдаваться в детали, то типологические различия между детьми, объединенными в разные кластеры, в целом сводятся к различиям в уровне развития аэробных и анаэробных возможностей организма и связанных с ними кондиционных двигательными способностей.

Важно отметить, что характер взаимосвязей основных двигательных способностей в выделенных типологических группах существенно отличается. В ряде случаев корреляционный анализ показал отсутствие значимых взаимосвязей между ними. Полученные эмпирические данные указывают на то, что для всестороннего развития двигательных способностей у детей, выделенных типологических групп, необходимо применять комплекс средств, оказывающих целенаправленное воздействие на двигательные способности, не коррелирующие с другими показателями физической пригодности. Эти данные находят подтверждение в научной литературе [12; 17].

Анализ результатов исследования позволил предположить, что выявленным типологическим группам детей 6-7 лет могут быть присущи различные стратегии адаптивного поведения [6]. Так, несмотря на наличие определенных отличий, в целом мальчики и девочки, объединенные в третий кластер, обладают способностью хорошо выдерживать воздействие кратковременных и сильных нагрузок на фоне низкой устойчивости к длительно действующим низкоинтенсивным нагрузкам на выносливость (слабым раздражителям), что характерно для такого вида индивидуального реагирования, как «спринтер». Школьники, выделившиеся во второй кластер, по-видимому отличаются способностью сохранять высокий уровень устойчивости при длительном воздействии слабых раздражителей, на фоне неустойчивости перед сильными кратковременными раздражителями, что характерно для такого вида индивидуального реагирования, как «стайер». Мальчики и девочки, объединенные в первый кластер, по-видимому, характеризуются способностью сочетать в своих реакциях черты адаптивного поведения, присущие первому и второму видам реагирования. Эта их особенность в наибольшей мере соответствуют стратегии адаптивного поведения, называемой «микст» [6]. В основе формирования выявленных типологических групп могут также лежать различия в соотношении генетических и соматических ферментов, определяющих тип реагирования детей на данном этапе онтогенеза. Как известно, с учетом биохимических критериев А. Лабори выделял гиперстенический анаэробный тип с преобладанием гликолитического цикла (Эмбдена-Мейергофа) и высокой антигипоксической резистентностью (тип А), астенический аэробный тип с преобладанием цикла Кребса и низкой устойчивостью к гипоксии (тип Б), нормостенический, сбалансированный тип, характеризующийся гармоничным соотношением ферментов обо-

их типов метаболизма (тип В) [9]. В последние годы в исследованиях, посвященных развитию мышечной энергетики и работоспособности в онтогенезе, было доказано, что тип конституции и способность к аэробному и анаэробному метаболизму - тесно взаимосвязанные характеристики организма [10; 15]. Показано, что в формировании биоэнергетических компонентов физической работоспособности конституциональные особенности проявляется уже во втором детстве, при этом у школьников лептосомного телосложения интенсивно развивается система аэробной энергетики, а эурисомного - анаэробной [8; 10; 15]. По мнению авторов, полученные данные свидетельствует в пользу представления о целостности и нераздельности понятия «конституция человека». Результаты исследования вносят вклад в развитие концепции «синтетической конституции человека» [10; 15]. Выявленные нами типологические характеристики школьников не являются завершенными конституциональными вариантами, скорее их можно рассматривать как «промежуточные». Вместе с тем за обнаруженными типологическими особенностями физической работоспособности и двигательной подготовленности детей 6-7 лет, скрываются глубинные конституциональные различия по многим формирующимся в ходе индивидуального развития морфологическим, физиологическим и метаболическим признакам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование кластерного анализа позволило выявить наиболее типичные сочетания уровней развития различных компонентов физической работоспособности и двигательной подготовленности у школьников 6-7 лет. Полученные данные свидетельствуют о том, что дети рассматриваемой возрастной группы характеризуются тремя различными типологическими сочетаниями уровней показателей физического состояния. Выявленные типологические особенности физической работоспособности и двигательной подготовленности мальчиков и девочек 6-7 лет указывают на то, что одни и те же дети могут иметь относительно высокое развитие одних и среднее, или даже низкое, развитие других показателей физического состояния. В целом типологические различия между детьми, объединенными в разные кластеры, сводятся к различиям в уровне развития аэробных и анаэробных возможностей организма, а также связанных с ними кондиционных двигательных способностей.

Полученные данные о типологических особенностях физической работоспособности и двигательной подготовленности могут быть использованы для обоснованного выбора адекватных средств, методов и технологий физического воспитания детей в начальный период обучения в школе. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 16-06-00211а).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамишвили Г.А. Дифференцированное физическое воспитание учащихся младших классов на основе учета их типологических особенностей /

Г.А. Абрамишвили, В. Карпов, А.В. Добежин, И.Н. Овсянникова // Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. - 2012. - № 9 (91) - C. 7-14.

2. Андреева А.М., Акимов Е.Б. Кластерная структура психомоторной и координационной сфер детей младшего школьного возраста // Физиология человека. - 2011. - Т. 37, № 4. - С. 44-54.

3. Боровиков В.П. STATISTICA. Искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. - СПб.: Издательский дом «Питер», 2003. - 344 с.

4. Боровиков В.П. Популярное введение в программу STATISTICA. - М.: Компьютер-Пресс, 1998. - 267 с.

5. Загоруйко Н. Г. Прикладные методы анализа данных и знаний. - Новосибирск. - СПб.: Изд-во института математики, 1999. - 270 с.

6. Казначеев В.П., Казначеев С.В. Адаптация и конституция человека. - Новосибирск: Наука, 1986. - 120 с.

7. Карпман В.Л. Тестирование в спортивной медицине / В.Л. Карпман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков. - М.: Физкультура и спорт, 1988. - 208 с.

8. Корниенко И.А. Индивидуальные особенности соматотипа и энергетика скелетных мышц у девочек в возрасте 7-11 лет / И.А. Корниенко, Р.В. Тамбовце-ва, Т.В. Панасюк, В.Д. Сонькин // Физиология человека. - 2000. - Т. 26. - № 2. -С. 87-92.

9. Лабори А. Регуляция обменных процессов. - М.: Медицина, 1970. - 384 с.

10. Панасюк Т.В. Конституциональная принадлежность как основа прогноза роста и развития детей от 3 до 17 лет: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. - СПб., 2008. - 30 с.

11. Плюта В. Сравнительный многомерный анализ в экономических исследованиях. Методы таксономии и факторного анализа. - М.: Статистика, 1980. -151 с.

12. Покацкий А.Г. Обоснование рационального соотношения средств физической подготовки у учащихся IV-VI классов на уроках физической культуры: автореф. дис. ... канд. пед. наук. - М., 1987. - 17 с.

13. Семенов М.И. Типология психомоторного развития // Теор. и практ. физ. культуры. - 1979. - № 5. - С. 33-34.

14. Сонькин В.Д. Индивидуально-типологические подходы в физическом воспитании школьников и студентов // Моделирование спортивной деятельности в искусственно созданной среде (стенды, тренажеры, имитаторы): Материалы конф. - М., 1999. - С. 191-195.

15. Сонькин В.Д., Тамбовцева Р.В. Развитие мышечной энергетики и работоспособности в онтогенезе. - М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2011. - 368 с.

16. Спирин В.К. Индивидуализированный подход к оценке показателей физической подготовленности школьников // Вестник сургутского государственного педагогического университета. - 2013. - № 1 (22). - С. 102-124.

17. Усов А.В. Типологическая характеристика физической подготовленности и методика совершенствования двигательных качеств у учащихся младшего школьного возраста: автореф. дис. ... канд. пед. наук. - М., 1989. - 16 с.

18. Charlton R., Gravenor M.B., Rees A., Knox G., Hill R., Rahman M.A,. Jones K., Christian D., Baker J.S., Stratton G., Brophy S. Factors associated with low fit-

ness in adolescents - a mixed methods study // BMC Public Health. - 2014. - Vol. 14, №1. - p. 764.

19. Dumuid D., Olds T., Lewis L.K., Martin-Fernandez J.A. et al. The adiposity of children is associated with their lifestyle behaviours: A cluster analysis of school-aged children from 12 nations // Pediatric Obesity. - 2016. DOI: 10.1111/ijpo.12196

20. Krivolapchuk I. A., Chernova M. B. Physical performance and psychophysiological reactivity of 7-8-year-old children to different types of exercise // Medicina dello Sport, 2012, 65(2), 173-185.

21. Marques E.A., Pizarro A.N., Figueiredo P., Mota J., Santos M.P. Modifiable lifestyle behavior patterns, sedentary time and physical activity contexts: a cluster analysis among middle school boys and girls in the SALTA study // Prev Med. - 2013. -56(6). - p. 413-415.

22. Zhu W., Wirth J.C. Cluster analysis of levels of body fatness in children //Percept Mot Skills. - 1995. - 80(3 Pt 1) - P.803-808.