Умственная работоспособность учащихся и утомление

Работоспособность. Под работоспособностью понимается способность человека развить максимум энергии и, экономно расходуя ее, достичь поставленной цели при качественном выполнении умственной или физической работы. Это обеспечивается оптимальным состоянием различных физиологических систем организма при их синхронной, скоординированной деятельности. Умственная и мышечная (физическая) работоспособность тесно связана с возрастом: все показатели умственной работоспособности возрастают по мере роста и развития детей. За равное время работы дети 6-8 лет могут выполнить 39-53% объема заданий, выполняемых 15-17-летними учащимися. При этом качество работы у первых на 45 - 64 % ниже, чем у вторых.

Темп прироста скорости и точности умственной работы по мере увеличения возраста нарастает неравномерно и гетерохронно, подобно изменению других количественных и качественных признаков, отражающих рост и развитие организма.

Годичные темпы нарастания показателей умственной работоспособности от 6 до 15 лет колеблются в пределах от 2 до 53%.

Скорость и продуктивность работы за первые три года обучения нарастают одинаково на 37 - 42 % по сравнению с уровнем этих показателей при поступлении детей в школу. За период от 10-11 до 12-13 лет продуктивность (количество) работы увеличивается на 63 %, а качество (точность) - лишь на 9 %. Минимальный темп прироста качественного показателя наблюдается в 11-12 лет (V-V1 классы) по сравнению с предыдущими возрастами. В 13-14 (девочки) и 14-15 лет (мальчики) темп нарастания продуктивности работы снижается, в то время как прирост качества работы возрастает. В 15-16 и 16-17 лет (1Х-Х классы) продуктивность и точность работы возрастают на 14-26% (Дубровская Н.В. и др., 2000; Лысова Н.Ф. и др., 2011).

Во всех возрастах учащимся с отклонениями в состоянии здоровья присущ более низкий уровень умственной работоспособности по сравнению со здоровыми детьми и коллективом класса в целом.

У здоровых детей 6-7 лет, поступающих в школу с недостаточной готовностью организма к систематическому обучению, по ряду морфофункциональных показателей, работоспособность также оказывается ниже и проявляет меньшую устойчивость по сравнению с детьми, готовыми к обучению, быстро к нему адаптирующимися и успешно справляющимися с возникающими трудностями. Однако устойчивость работоспособности у этих детей в отличие от ослабленных школьников повышается обычно уже к концу первого полугодия.

Фазы работоспособности и ее дневная периодичность. Во всякую работу, в том числе и умственную, организм человека и особенно ребенка включается не сразу. Необходимо некоторое время вхождения в работу, или врабатывание.

Это первая фаза работоспособности. В этой фазе количественные (объем работы, скорость) и качественные (количество ошибок - точность) показатели работы асинхронно изменяются: то улучшаются, то ухудшаются, прежде чем каждый из них достигнет своего оптимума. Подобные колебания - поиск организмом наиболее экономичного для умственной деятельности уровня - проявление саморегулирующейся системы.

За фазой врабатывания следует фаза оптимальной работоспособности, когда относительно высокие уровни количественных и качественных показателей согласуются между собой и изменяются синхронно. Положительные изменения высшей нервной деятельности коррелируют с показателями, отражающими благоприятное функциональное состояние других физиологических систем.

Спустя некоторое время, меньшее у учащихся 6-10 лет и большее у подростков, юношей и девушек, начинает развиваться утомление, и проявляется третья фаза работоспособности. Утомление проявляется сначала в несущественном, а затем в резком снижении работоспособности. Этот скачок в падении работоспособности указывает на предел эффективной работы и является сигналом к ее прекращению. Падение работоспособности на первом ее этапе выражается снова в рассогласовании количественных и качественных показателей: объем работы оказывается высоким, а точность - низкой. На втором этапе снижения работоспособности согласованно ухудшаются оба показателя. На первом этапе снижения работоспособности регистрируется дисбаланс возбудительного и тормозного процессов в сторону преобладания возбудительного процесса (двигательное беспокойство) над активным внутренним торможением.

На этапе резкого снижения работоспособности еще стремительнее ухудшается функциональное состояние центральной нервной системы: развивается охранительное торможение, которое внешне проявляется у детей и подростков в вялости, сонливости, в потере интереса к работе и отказе ее продолжать, часто в неадекватном поведении.

Развивающееся утомление - естественная реакция организма на более или менее длительную и интенсивную нагрузку. Нагрузка, вызывающая утомление, необходима. Без этого немыслимы развитие детей и подростков, их тренировка, адаптация к умственным и физическим нагрузкам. Но планирование и распределение этих нагрузок необходимо проводить квалифицированно, с учетом возрастно-половых, морфофункциональных особенностей школьников.

В период организованного активного отдыха восстановительные процессы не только обеспечивают возвращение работоспособности к исходному - дорабочему уровню, но могут поднять ее выше этого уровня. Вместе с тем тренированность возникает тогда, когда очередная нагрузка следует за восстановлением и упрочением показателей после предыдущей работы, хроническое же истощение - когда очередная нагрузка следует до того, как восстановление работоспособности достигло своего исходного уровня. Чередование умственной работы с физической, переключение с одного вида деятельности на другой, прекращение умственной работы детей и подростков в момент начавшегося резкого снижения работоспособности и последующая организация активного отдыха способствуют восстановлению функционального состояния центральной нервной системы.

Систематическим выполнением работы (учебных занятий, трудовой деятельности) в пределах возрастных нормативных границ продолжительности достигается совершенствование умственной работоспособности.

У большинства детей и подростков активность физиологических систем повышается от момента пробуждения и достигает оптимума между 11 и 13 ч. Затем следует спад активности с последующим ее относительно менее длительным и выраженным подъемом в промежутке от 16 до 18 ч. Такие закономерные циклические изменения активности физиологических систем находят отражение в дневной и суточной динамике умственной работоспособности, температуры тела, частоты сердечных сокращений и дыхания, а также в других физиологических и психофизиологических показателях.

Суточная периодика физиологических функций, умственной и мышечной работоспособности имеет постоянный характер. Однако под влиянием режима учебной и трудовой деятельности изменения функционального состояния организма, прежде всего ЦНС, могут вызвать повышение или понижение уровня, на котором развертывается суточная динамика работоспособности и вегетативных показателей.

Большая учебная нагрузка, нерациональный режим учебной и трудовой деятельности или неправильное их чередование в течение дня и недели вызывают резко выраженное утомление организма. На фоне этого утомления возникают отклонения в закономерной суточной периодике физиологических функций. Так, в случаях чрезмерной производственной и учебной нагрузки почти у половины учащихся колледжей были диагностированы не только отклонения в дневной динамике работоспособности, но также беспорядочный характер изменения температуры тела и ритма сердечных сокращений.

Оптимальное состояние работоспособности в утренние часы, спад работоспособности во второй половине дня характерны для большинства здоровых успевающих учащихся всех классов. За время бодрствования (с 7 до 21-22 ч) кривые периодики работоспособности и физиологических функций в 80 % представляют двухвершинный или одновершинный тип колебаний.

Недельная динамика работоспособности. Помимо суточной периодики физиологических функций и психофизиологических показателей, в том числе работоспособности, отчетливо выражено их недельное изменение. Наибольшей работоспособность бывает к середине недели - в среду, к субботе падает. В понедельник человек втягивается в работу, со вторника по четверг работает с полной отдачей, а в пятницу происходит резкий спад работоспособности.

В понедельник у учащихся всех классов общеобразовательных школ и колледжей регистрируются низкие показатели умственной работоспособности, увеличенный латентный период зрительно- и слухомоторных реакций, большое количество срывов дифференцировоч- ных реакций. Почти у половины учащихся бывают изменения суточных кривых вегетативных функций. Во вторник и среду учащимся свойствен не только более высокий уровень показателей умственной и мышечной работоспособности, но и большая их устойчивость. Четверг и пятница в большинстве случаев оказываются днями сниженной работоспособности и наименьшей ее устойчивости.

Суббота - наиболее неблагоприятный учебный день. Работоспособность детей и подростков бывает низкой. Однако часто в субботу наблюдается повышение положительной эмоциональной настроенности учащихся в связи с предстоящим днем отдыха, предвкушение интересных дел и развлечений, экскурсий, походов, посещение театра в воскресенье. Организм, несмотря на утомление, мобилизует все имеющиеся у него ресурсы, что выражается в относительном подъеме умственной работоспособности, - явление так называемого конечного порыва.

Изменение положения тела - двигательное беспокойство, регистрируемое у учащихся на уроках, - является защитной реакцией организма. Количество движений, длительность сохранения относительного постоянства позы, частота использования крышки парты (стола) в качестве дополнительной опоры для тела также объективно отражают нарастание утомления учащихся и снижение их работоспособности. Например, от понедельника к субботе у детей 7-8 лет общее количество движений на уроках возрастает на 32 %, длительность сохранения постоянства позы уменьшается на 65 %, падает и устойчивость прямостояния. Статический компонент учебной деятельности (сохранение вынужденного положения тела) интенсифицирует развивающееся утомление и падение работоспособности в большей мере в конце работы, нежели в ее начале.

Нередко наблюдается двухвершинная недельная кривая работоспособности. Помимо вторника или среды, относительный подъем работоспособности проявляется в четверг или пятницу.

У детей 6 и 7 лет, приступающих к систематическому обучению, в период адаптации к учебным нагрузкам, новым условиям обучения и требованиям дисциплины, в первые 6-9 недель дни оптимальной работоспособности, когда согласуются между собой относительно высокие скорость и точность работы, смещаются от вторника к четвергу. Лишь спустя некоторое время устанавливается постоянный день наилучшей работоспособности первоклассников - вторник.

У учащихся VII-VIII и старших классов оптимум работоспособности в большинстве случаев приходится на вторник. В среду же регистрируется резкий спад всех показателей работоспособности, а в четверг наблюдается существенный подъем скорости и точности работы. Падение работоспособности в среду указывает на раннее наступление утомления, существенное напряжение механизмов регуляции функционального состояния физиологических систем и поиск ресурсов для выравнивания работоспособности. В результате обеспечивается относительно высокий, но однодневный (только четверг) подъем уровней всех показателей работоспособности. Однако упрочение уровней отсутствует, и в пятницу следуют ухудшение работоспособности, выраженное нарушение равновесия между процессами возбуждения и торможения в нервных клетках коры головного мозга, ослабление активного внутреннего торможения.

Очень часто падение работоспособности к середине недели и поиск организмом ресурсов для ее выравнивания затягивается у старшеклассников до пятницы. Тогда лишь в пятницу проявляется относительный подъем работоспособности, однако при низкой ее устойчивости. В этих случаях (подъем в четверг или пятницу) недельная кривая работоспособности учащихся имеет две вершины и соответственно два спада.