Практических работ по курсу «возрастная физиология с основами школьной гигиены»
РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА АНАТОМИ, ФИЗИОЛОГИИ И ГИГИЕНЫ ЧЕЛОВЕКА
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ
ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО КУРСУ «ВОЗРАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ ШКОЛЬНОЙ ГИГИЕНЫ»
Гутерман Л.А.
Раздел 2:
Оценка физических качеств мышечного аппарата человека
Ростов-на-Дону
Год
ББК 28.707.3
УДК 612.63/66
Г 97
Гутерман Л.А. Возрастная анатомия, физиология детей и подростков. Методическое пособие для факультета физической культуры и спорта.- Ростов-на-Дону: издательство РГПУ, 2003.
В методическом пособии представлена информация по проблеме развития физических качеств человека в возрастном аспекте, а также методы и способы оценки физических качеств.
Рецензент:кандидат биологических наук, доцент кафедры медико-педагогических дисциплин Хренкова В.В..
ВВЕДЕНИЕ
Уровень физического здоровья в наибольшей мере определяется развитием качества общей выносливости. Физиологической основой его являются аэробные возможности организма доставлять и использовать кислород для энергопродукции при физической работе. Низкий уровень функционального резерва дыхательной и сердечно-сосудистой систем снижает физическую и психическую работоспособность детей и подростков, вследствие чего возникают различные нарушения здоровья и снижение жизненного тонуса, проявляется неустойчивость к стрессам и склонность к заболеваниям. В настоящее время одним из важнейших факторов риска в учебно-воспитательном процессе, оказывающего отрицательное влияние на развитие и состояние здоровья растущего организма, является недостаточная двигательная активность.
Функциональное состояние организма человека существенно влияет на проявление мышечной силы. Активация симпато-адреналовой системы, выявляющаяся в стрессовых ситуациях, может резко повышать мышечную силу.
Исходя из механизмов проявления мышечной силы, различают два основных пути ее воспитания. Один из них заключается в увеличении мышечной массы посредством регулярных физических упражнений с отягощением. Развивающаяся рабочая гипертрофия возникает за счет утолщения мышечных волокон (миофибриллярный тип) или увеличения саркоплазмы (саркоплазматический тип). В отличие от рабочей, возрастная гипертрофия проявляется в период полового созревания, обусловлена повышением концентрации тестостерона и не зависит от уровня физических нагрузок.
ОЦЕНКА ФИЗИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ МЫШЦ
В числе основных физических качеств различают мышечную силу, быстроту, выносливость, ловкость и гибкость. Развитие физических качеств в разной мере зависит от врожденных особенностей. Вместе с тем в индивидуальном развитии ведущим механизмом является условно-рефлекторный.
Формы проявления быстроты
Быстрота – способность совершать движения в минимальный для данных условий отрезок времени. В естественных условиях спортивной деятельности быстрота проявляется обычно в комплексных формах, включающих скорость двигательных действий и кратковременность умственных операций и в сочетании с другими качествами. К элементарным формам проявления быстроты относятся:
- Общая скорость однократных движений (или время одиночных действий) – например, прыжков, метаний.
- Время двигательной реакции – латентный (скрытый) период простой (без выбора) и сложной (с выбором) сенсорной реакцией, реакции на движущийся объект (имеющее особенное значение в ситуационных упражнениях и спринте).
- Максимальный темп движений, характерный, например, для спринтерского бега.
Оценка времени двигательной реакции (ВДР) производится от момента подачи сигнала до ответного действия. Это время чрезвычайно мало для передачи возбуждения от рецепторов в нервные центры и от них к мышцам. В основном оно затрачивается на проведение и обработку информации в высших отделах мозга и поэтому служит показателем функционального состояния ЦНС.
Время световых и звуковых двигательных реакций колеблется в значительных пределах в зависимости от характера раздражителей, их интенсивности, пола и возраста. Самая короткая реакция наблюдается на звуковой, затем – на электрокожный раздражители, а самая продолжительная реакция – на световой. У молодых нетренированных время двигательной реакции колеблется в пределах 180-250 мс, у спортсменов – 150-160 мс. У лиц мужского пола латентное ВДР (ЛВДР) в среднем короче, чем у женского, хотя в диапазоне двух возрастов (14-15 и 25 лет) женщины по времени реакции опережают мужчин. Отмечена скачкообразность возрастного становления ЛВДР – укорочение в 15-16 и в 25 лет. Время сложной двигательной реакции выбора значительно продолжительней. У нетренированных лиц величина ВДР при движении пальцев в ответ на световой сигнал укорачивается с возрастом от 500-800 мс у детей 2-3-х лет до 190 мс у взрослых людей.
Скорость одиночного движения зависит от его сложности, амплитуды и других особенностей. Например, при замедленной частоте движений кистью у одного и того же человека отмечается низкая частота движений других частей тела.
Ключевую роль в развитии качества быстроты играет ЦНС. В механизме этого качества принимают участие все ее отделы, включая моторный выход спинного мозга с альфа-мотонейронами – связующим звеном между ЦНС и мышечной системой. Совокупность альфа-мотонейронов, иннервирующих определенную мышцу, составляет мотонейронный пул, функционирующий под влиянием команд из ЦНС. Постепенное включение в реализацию движения все большего количества двигательных единиц повышает скорость и силу сокращения. В механизм быстроты существенный вклад вносят разные по структуре, функциональным и биохимическим свойствам мышечные волокна. Типы волокон имеют весьма размытые границы. Мышечные волокна представляют единое множество, соответствующее постепенному переходу от анаэробного гликолиза к аэробному обмену.
Развитие качества быстроты на 80% определяется индивидуальными генетическими особенностями (ЦНС, закладкой мышечных волокон). Закладка мышечных волокон передается по мужской линии. У однояйцевых близнецов состав мышечных волокон идентичен, профиль волокон у двуяйцовых близнецов отличается. Генетически определенный состав мышечных волокон незначительно изменятся от детского до среднего возраста. По мере старения количество быстро сокращающихся мышечных волокон уменьшается. Это ведет к относительному увеличению процентного состава медленно сокращающихся волокон.
Воспитание, тренировка качества быстроты крайне трудна. Быстроту реакции можно несколько улучшить за счет обучения правильному распределению внимания, т.е. вмешательству высших отделов ЦНС. При внимании, направленном на предстоящее движение (моторный тип реакции), время реагирования короче, чем при направленности его на сигнал (сенсорный тип реакции). Качество быстроты повышается при некотором напряжении мускулатуры, которое достигается за счет давления на стартовые колодки при низком старте.
Для оценки качества быстроты пользуются следующими методами:
1. «Эстафетный тест». Стоя, рука вытянута вперед, ладонь внутрь. Партнер располагает 40-см линейку параллельно ладони на расстоянии 1-2 см. Нулевая отметка находится на уровне нижнего края ладони. После команды «Внимание» партнер в течение 5 секунд должен отпустить линейку. Задача испытуемого – быстро сжать пальцы в кулак и задержать падение линейки. Расстояние в см от нижнего края ладони до нулевой отметки характеризует быстроту реакции. Затем сравнивают показания с табличными значениями (табл. 4).
Таблица 4.
Оценка быстроты реакции по эстафетному тесту.
| Оценка | Пол | Возраст, лет | |
| 16-18 | 19-28 | ||
| Отлично | М | 10 и менее | 12 и менее |
| Ж | 12 и менее | 14 и менее | |
| Хорошо | М | ||
| Ж | |||
| Удовл. | М | ||
| Ж | |||
| Плохо | М | ||
| Ж |
2. Стоя, согните руку в локте перед грудью, в кулак зажмите 50-копеечную монету, разжав пальцы выпустите ее и тут же падающую монету постарайтесь поймать. Если из 10 попыток вы поймали монету 7 раз, то быстрота реакции у вас хорошая, если 5 и менее, то вам необходимо совершенствовать скоростно-силовые качества и положительные эмоции.
3. Простым показателем быстроты является максимальный темп постукиваний пальцем за короткий интервал времени. С помощью теппинг-теста определите двигательный темп.
Четыре квадрата 70 ´ 70 мм заполните один за другим. При этом сядьте в удобную позу: руки согнуты в локтевом суставе под углом 120-135°, руда должна находиться в безопорном положении. Помощник подает команду «Внимание». Одновременно включает секундомер. Начинайте наносить точки в одном из квадратов в течение 30 секунд. Затем по команде начинайте наносить точки в следующем квадрате и т.д., работая 2 минуты (4 ´ 30 сек.).
Оценивается общее количество движений за 2 минуты и их динамика от первого квадрата к четвертому. Подсчитайте количество точек и оцените свои психомоторные функции по табл. 5.
Затем оцените качество быстроты, запишите в дневник самоконтроля. Сделайте вывод, учитывая следующее: быстрота характеризуется способностью осуществлять отдельные движения в минимальное время. Различают быстроту реакции – способность очень быстро реагировать на движение и быстроту движения – скорость самого движения, которая оценивается по результатам в беге на 30-60 м.
Таблица 5.
Оценка психомоторных функций
(Суммарное количество точек, проставленных в четырех квадратах).
| Кол-во точек | оценка | Оценка динамики |
| 600 и более | Высокая | Количество точек возрастает от 1-го к 4-му квадрату. Количество точек во 2-м квадрате снижено, но в 3-м и 4-м превышает количество точек 1-го квадрата |
| 500-550 | Хорошая | Кол-во точек во всех квадратах остается неизменным. Кол-во точек во 2-м квадрате уменьшается, но в 3-м и 4-м равняется кол-ву во 2-м или кол-во точек в 3-м квадрате уменьшается, но в 4-м больше, чем в 1-м. |
| 400-449 | Средняя | Кол-во точек снижается во 2-м или 3-м квадратах , но в 4-м увеличивается, не превышая кол-во в 1-м. |
| Меньше 400 | Ниже среднего | Кол-во точек возрастает во 2-м квадрате, но снижается в 3-м или 4-м по сравнению с 1-м, либо кол-во точек уменьшается от 1-го к 4-му квадрату, или кол-во точек сохраняется или увеличивается во 2-м и 3-м квадратах, но в 4-м ниже 1-го. |
В основе проявления качества быстроты лежат индивидуальные особенности протекания физиологических процессов в нервной и мышечной системах. Быстрота зависит от следующих факторов:
- Лабильность – скорость протекания возбуждения в нервных и мышечных клетках.
- Подвижность нервных процессов – скорость смены в коре больших полушарий возбуждения торможением и наоборот.
- Соотношение быстрых и медленных мышечных волокон в скелетных мышцах
В особых ситуациях (электрическое раздражение, гипноз, сильное эмоциональное потрясение) у человека может возрасти быстрота его реакции. Так, например, максимальный темп постукиваний (теппинг-тест) достигает 15 в 1 с, хотя при произвольных движениях он не превышает 6-12 в 1 с, что доказывает наличие физиологических резервов быстроты даже у нетренированного человека.
Для каждого человека имеются свои пределы роста быстроты, контролируемые генетически. Скорость ее нарастания также является врожденным свойством. Кроме того, в спорте существует явление стабилизации скорости движений на некотором достигнутом уровне. Повысить это предел обычно произвольно не удается.
Выносливость – это способность организма наиболее длительно или в заданных границах времени выполнять специализированную работу без снижения эффективности. Ее определяют также как способность преодолевать развивающееся утомление или работоспособность человека. Уровень развития выносливости определяется функциональными возможностями сердечно-сосудистой и нервной систем, уровнем обменных процессов и работоспособностью ЦНС и процессами, происходящими в ней при мышечной деятельности, а также энергетическим обменом в организме.
Выносливость – физическое качество, необходимое в той или иной степени в каждом виде спорта.
Выполнение в течение определенного времени физической работы приводит к утомлению, снижающему ее эффективность, вплоть до полного отказа. Утомление при выполнении одного и того же упражнения у разных людей наступает через неодинаковое время. При чина состоит в разном уровне выносливости. Способность к длительному выполнению какой-либо деятельности без снижения эффективности называется выносливостью, т.е. выносливость – это способность противостоять утомлению. Ее мерой является время, в течение которого человек способен поддерживать заданную деятельность. Длительность работы находится в тесной связи с темпом и величиной нагрузки. При предельном темпе или большой нагрузке выносливость определяется секундами (спринт), при небольшом темпе или величине нагрузки – часами (ходьба в медленном темпе).
Выносливость – на 80% врожденное качество. При воспитании общей выносливости средствами физической культуры и спорта в циклических видах спорта развивается экономизация функций организма. Она проявляется в покое в снижении на 10% величины основного обмена, АД, наличии брадикардии со средней ЧСС ниже 60/мин, брадипноэ с частотой дыхания 10-14/мин.
К физиологическим факторам, определяющим уровень выносливости, относятся:
- фактор функциональной мощности, определяющийся максимальной величиной аэробной производительности (МПК/кг, МКД);
- фактор функциональной экономизации. Экономное расходование энергии более выносливым спортсменом связано с уменьшением участвующих в работе мышц по мере совершенствования спортивной техники, улучшением внутри- и межмышечной координации. Это приводит к снижению кислородного запроса.
Нарастание физиологических функций соответственно требованиям нагрузки обеспечивает экономизацию в деятельности систем жизнеобеспечения, теплообмена, эндокринных желез. Повышается функциональная устойчивость вегетативных систем и способность организма преодолевать утомление на фоне измененного гомеостазиса. Сочетание высоких показателей функциональной мощности с меньшими затратами энергии на работу определяет результативный уровень выносливости.
Энергообмен в организме человека базируется на законе сохранения энергии, преобразовании химической энергии в механическую. Энергообмен определяется следующими параметрами: мощностью мышечной работы (максимальным количеством энергии, выделенным организмом в единицу времени); емкостью; общим количеством работы, выполненной за счет того или иного источника энергии); эффективностью (степенью полезности энергозатрат при мышечной работе).
Органами, лимитирующими проявление выносливости, являются сердце, печень и мышцы. От мощности работы сердца зависит количество поставляемого к тканям кислорода и окисляющих продуктов питания. Печень содержит определенное количество гликогена, от скорости и эффективности распада которого зависит величина выделяемой энергии (процесс гликолиза). Мышцы содержат энергетически богатые фосфатистые соединения, распад их выделяет энергию (креатинфосфатный механизм). Зная механизм энергетических превращений (табл. 5), можно выделить разные виды выносливости: аэробную, общую, специальную и скоростно-силовую. В максимальной зоне аэробная производительность характеризуется как алактатно-гликолитическая, или креатинфосфатная. Работу обеспечивают запасы макроэргов (креатинфосфат, АТФ и др.).
Таблица 5.
Зоны относительной мощности
| параметры | Зоны мощности | |||
| максимальная | субмаксимальная | большая | Умеренная | |
| Источник энергии | Алактатно-гликолитический | гликолитический | Аэробно-гликолитический | Аэробный |
| Кислород-ный запрос | 7-14 л | 20-40 л | 50-150 л | 500-1500 л |
| Кислород-ный долг | 6-12 л | 20 л | 15 л | Не более 5 л |
| Потребле-ние кисло-рода во время ра-боты (МПК) | незначительное | Приближ. к максимальному | Максимальное МПК | 85% от МПК |
| содержание сахара в крови .мг% | Норма или выше | Приближается к максимальной | Норма (80 – 110 мг%) | Снижена (50 40 мг%) |
| длительность работы, мин | До 30 сек | 4 – 5 мин | 5 - 30 мин | От 30 мин до4-5 час |
| Вид выносливости | Скоростно-силовая | специальная | общая | Аэробная |
Различают 2 формы проявления выносливости – общую и специальную.
Общая выносливость характеризует способность длительно выполнять любую циклическую работу умеренной мощности с участием больших мышечных групп, а специальная выносливость проявляется в различных конкретных видах двигательной деятельности.
Физиологической основой общей выносливости является высокий уровень аэробных возможностей человека – способность выполнять работу за счет энергии окислительных реакций.
Аэробные возможности зависят от:
- аэробной мощности, которая определяется абсолютной и относительной величиной максимального потребления кислорода
- аэробной мощности – суммарной величины потребления кислорода на всю работу.
Аэробная производительность характеризуется максимальным кислородным долгом (МКД). Алактатный источник энергии имеет большую мощность – до 10 Вт/кг массы тела, но очень быстро истощается. Концентрация молочной кислоты в крови составляет 1-1,5 г/л.
Для определения силовой выносливости нужно рассчитать, исходя из максимальных величин кистевой силы (преобладающей руки) 1/3 ее часть и 50%. По секундомеру определить время, в течение которого буде удерживаться такое усилие (1/3 от максимального). Далее сравнивают полученную величину с показанием, характерным для взрослого и изучают возрастные изменения выносливости согласно данным таблицы 6.
Таблица 6 .
Возрастная характеристика силовой выносливости
| Возраст в годах | Время (сек.) удержания усилия 1/3 от максимальной. |
| 8-9 | |
| 13-14 | |
| 18-20 | |
| 22-25 |
После определите время удержания усилия 50% от максимального и оцените полученные данные с табличными (табл. 6).
Таблица 7
Возрастная характеристика силовой выносливости (в сек.) удержания усилия 50% от максимального
| Возраст / пол | |||||||||||
| М | 57,3 | 77,7 | 92,2 | 97,2 | 94,3 | 105,8 | 110,2 | 114,1 | |||
| Ж | 73,1 | 79,2 | 84,2 | 89,6 | 91,6 | 104,5 | 108,8 | 104,8 | 108,8 |
Полученные данные обследования группы внесите в сводную таблицу и сделайте вывод о состоянии мышечной системы на основании показаний силы мышц кисти и выносливости, а также готовности к физической работе.
Сводная таблица.8
Результаты обследования силы мышц и силовой выносливости.
| № п/п | ФИО | возраст | Сила кисти (кг) | Становая сила (кг) | Силовая выносливость | ||
| правой | левой | 1/3 от максим. (сек.) | 50% от максим. (сек.) | ||||
| 1. 2. 3. 4. 5. |
В субмаксимальной зоне аэробная производительность характеризуется как анаэробно-лактатная, или гликолитическая. Основным субстратом анаэробного окисления является гликоген мышц и печени. Окончательным продуктом гликолиза в мышце является молочная кислота (лактат), которая накапливается в мышцах и крови. Концентрация молочной кислоты в крови составляет 2,5 г/л. Закисляя организм, молочная кислота препятствует работе. При продолжительной работе происходит быстрое снижение запасов гликогена. Анаэробный путь малоэкономичен, но необходим для выполнения работы большой мощности. В этой тренировочной зоне упражнения выполняются со скоростью 80-95% от максимальной при ЧСС от 180 и более 200 уд/мин.
В большой зоне смешанная аэробно-гликолитическая производительность характеризуется степенью развития компенсаторных механизмов, обеспечивающих поддержание внутреннего гомеостаза. Энергия поступает относительно равномерно из аэробного и анаэробного источников. Если занимающийся способен в этой зоне выполнять нагрузку на ЧСС 160-165 уд/мин, то это свидетельствует о хорошей тренированности.
В умеренной зоне аэробный источник энергии в мышцах низкий.
Мощность составляет не более 3 Вт/кг массы тела. В обеспечении энергии участвуют дыхательная, сердечно-сосудистая и другие системы. Энергия поступает за счет окисления белков, жиров, углеводов. Содержание молочной кислоты в крови низкое – 0,6-0,8 г/л. МПК является главным показателем, характеризующим аэробные возможности. Тренировочные нагрузки проводятся при ЧСС 130-160 уд/мин.
Выносливость зависит от мышечной силы, быстроты движений, подвижности в суставах, совершенства техники, умения проявить функциональные возможности экономно, без лишних затрат, от волевой и психической установки.
Биологической основой выносливости является МПК в литрах в минуту. Чем больше количество кислорода может потребить человек за единицу времени, тем большее количество энергии он может выработать, т.е. выполнить большую работу.
Закономерности их развития
Ловкость и гибкость относят к числу основных физических качеств. Ловкость достаточно хорошо развивается в процессе индивидуальной жизни человека, в том числе при спортивной тренировке. В противоположность этому, гибкость находится под значительным генетическим контролем и требуется тщательный отбор и ранее ее развитие в онтогенезе.
Качество ловкости представляет собой сложный комплекс способностей. Ловкостью считают:
- способность создавать новые двигательные акты и двигательные навыки;
- быстро переключаться с одного движения на другое при изменении ситуации;
- выполнять сложно координационные движения.
Таким образом, под ловкостью, с одной стороны, понимаются определенные творческие способности человека незамедлительно формировать двигательное поведение в новых, необычных условиях, а с другой стороны, координационные его возможности.
Критериями ловкости являются координационная сложность, точность движений и быстрое их выполнение. В основе этих способностей лежат явления экстраполяции, хорошая ориентация в вероятностной среде, предвидение возможной будущей ситуации, быстрая реакция на движущийся объект, высокий уровень лабильности и подвижности нервных процессов, умение легко управлять различными мышцами. В процессе тренировки для –развития ловкости требуется варьирование различных условий выполнения одного и того же двигательного действия, использование дополнительной срочной информации о результате движений, формирование навыка быстрого принятия решений в условиях дефицита времени.
Гибкость определяется как способность совершать движения в суставах с большой амплитудой, т.е. суставная подвижность.
Она зависит от способности к управлению двигательным аппаратом и его морфофункциональных особенностей (вязкости мышц, эластичности связочного аппарата, состояния межпозвоночных дисков). Гибкость улучшается при разогревании мышц и ухудшается на холоде. Она снижается в сонном состоянии и при утомлении. Величина гибкости минимальна утром и достигает максимума в середине дня (12-17 часов). Улучшение гибкости происходит, когда во время предстартового возбуждения повышается ЧСС, нарастает кровоток через мышцы, и в результате разминки происходит их разогревание.
Различают активную гибкость при произвольных движениях в суставах и пассивную гибкость – при растяжении мышц внешней силой. Пассивная гибкость обычно превышает активную. У женщин связачно-мышечный аппарат обладает большей гибкостью по сравнению с мужчинами, им легче осваивать многие сложные упражнения на гибкость (например, поперечный шпагат). У лиц зрелого и пожилого возраста раньше всего снижается гибкость позвоночника, но гибкость пальцев кисти сохраняется дольше всего.
РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА АНАТОМИ, ФИЗИОЛОГИИ И ГИГИЕНЫ ЧЕЛОВЕКА
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ
ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО КУРСУ «ВОЗРАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ ШКОЛЬНОЙ ГИГИЕНЫ»
Гутерман Л.А.
Раздел 2: