Оценка и прогнозирование функционального напряжения организма школьников в процессе воздействия интенсивных образовательных технологий (на примере школы для одаренных детей «Дарын»)

Реформа среднего образования в Республике Казахстан призвана обеспечить условия для личностного самоопределения учащихся с целью успешного их включения в профессиональную жизнь. Современная концепция среднего образования предполагает введение предметов по выбору, склонностям и интересам в процессе продуктивной деятельности, расширение и углубление знаний учащихся, качественное их преобразование.

В соответствии с рекомендациями ЮНЕСКО реализация концепции образования в Казахстане проводится поэтапно: переход средней школы на 12 летнее образование, введение на всех образовательных ступенях обучения на трех языках (казахском, русском, иностранном), формирование на базе высших учебных заведений непрерывной системы образования (гимназия, лицей, колледж). Альтернативные общеобразовательные учебные заведения, организованные в Казахстане в процессе реформирования образования, отнесены к школам нового типа и привлекают внимание ученых различных специальностей [101].

Возможность повышения качества образования детей и подростков в учреждениях нового типа, которые в определенной степени являются элитными, с особой остротой ставит вопросы сохранения здоровья в процессе обучения. В школьном возрасте неблагоприятное влияние оказывает перегрузка учебными занятиями, несоблюдение режима дня, недостаточная двигательная активность, нарушение санитарного режима [162].

Внедрению новых форм обучения в общеобразовательной школе и их влиянию на формирование здоровья детей школьного возраста посвящено достаточное количество работ [106, 118, 155 и др.]. Изучение состояния здоровья школьников показало, что число детей I группы здоровья уменьшается вдвое [42], по данным других авторов [41] - на 9−13%.

В структуре заболеваемости у старшеклассников ведущими становятся патология органа зрения и опорно-двигательного аппарата, заболевания JIOP-органов, функциональные изменения сердечно-сосудистой системы и психоневрологической сферы.

Одним из наиболее объективных критериев здоровья являются уровень физического развития и степень его гармоничности. В исследованиях Г. В. Бородиной [32] отмечено, что большинство учащихся сохраняют гармоничный высокий уровень развития независимо от профиля обучения. Наиболее благополучными в отношении состояния здоровья являются дети, имеющие среднее гармоничное развитие.

Отрицательная динамика в состоянии здоровья за время обучения в школе и высокая заболеваемость школьников свидетельствуют о необходимости коренной перестройки работы школы [50]. Эта проблема наиболее остро стоит сейчас, когда появилось множество учебных программ, учебных заведений с различными формами обучения и перегрузкой учащихся.

В этих условиях наиболее приемлемой является диагностика степени функциональных возможностей организма учащихся по сохранности его адаптационного потенциала — одного из ведущих критериев здоровья. Последнее выступает при этом интегральным итоговым показателем благополучия внутренней среды (ребенка) в его взаимоотношениях с окружающей средой. Болезнь, нарушение здоровья по различным диагностическим показателям, есть свидетельство дизадаптации организма (срыв адаптации). Диагностика же этих состояний по критериям здоровья не представляет большой трудности в условиях проведения стандартной программы медицинского обеспечения учащихся общеобразовательной школы. Поэтому изучение статуса здоровья как индивидуума, так и коллективов детей, особенно в инновационных условиях общеобразовательного процесса в школах нового типа (гимназиях, лицеях, колледжах и т. п.), является актуальным и требует пристального внимания всей медицинской службы.

В настоящее время в Казахстане при ряде университетах, и в частности при Карагандинском государственном университете им. Е. А. Букетова открыта школа-интернат для одаренных детей «Дарын» по естественнонаучному направлению. Зачисление в нее осуществляется после трехэтапного конкурсного отбора. Обучение начинается с 8 класса, принимаются школьники преимущественно из обычных общеобразовательных школ. Для детей, начинающих обучение в данной школе, возникает ряд проблем адаптационно-приспособительного характера, как-то смена обстановки, формы обучения, ее интенсивности и др. Возник ряд нерешенных вопросов медико-биологического, социального характера, от которых зависит не только успеваемость, но и уровень функционального напряжения, показатели работоспособности и заболеваемости.

Цель работы: исследование и разработка методического подхода к оценке и прогнозированию функционального напряжения организма школьников в процессе воздействия интенсивных образовательных технологий (на примере школы для одаренных детей «Дарын».

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

— дать сравнительную оценку среды обитания двух изучаемых групп учащихся (школы «Дарын» и СШ № 16);

— изучить функциональное состояние организма учащихся и динамику работоспособности в процессе трудовой деятельности;

— изучить напряженность труда учащихся в динамике учебного дня, недели и в зависимости от возрастно-половых факторов;

— изучить межи внутрисистемные взаимодействия отдельных эффекторов сложноорганизованных функциональных систем гомеостатического уровня;

— с помощью метода математического описания выявить роль отдельных неблагоприятных факторов в развитии функционального напряжения организма учащихся;

— разработать методику оценки и прогнозирования функционального напряжения и работоспособности учащихся.

Научная новизна. Впервые дана комплексная оценка трудовой деятельности одаренных подростков, обучающихся по новым инновационным технологиям, выявлены отличительные особенности зависящие от характера учебного процессаполучена градация уровня воздействующих факторов на напряженность труда учащихся. Разработан методический подход оперативной оценки и прогнозирования работоспособности учащихся в зависимости от уровня воздействующих факторов учебного процесса (дневная и недельная учебная нагрузка, суммарные баллы сложности предметов). Проведена градация приоритетности факторов по выраженности их влияния на функциональное состояние организма учащихся.

Практическая значимость. Разработанный методический подход позволяет на качественно новом уровне дать оценку и прогноз функционального напряжения учащихся в зависимости от возраста, пола, дня недели, суммарного балла сложности учебной нагрузкиоценить характер и степень неблагоприятного влияния факторов учебного процесса и дать им оценку. Использование данного методического подхода и количественных критериев позволяет упростить методику донозологической диагностики учащихся.

По результатам исследований изданы методические рекомендации. Результаты исследований внедрены в практику школы-интернат для одаренных детей «Дарын». Полученные научные результаты включены в курс лекций и практических занятий ряда вузов РК, Национального центра гигиены труда и профзаболеваний МЗ РК.

Полученные научные результаты включены в курс лекций и практических занятий кафедр физиологии Карагандинского государственного университета им. Е. А. Букетова, Северо-Казахстанского государственного университета, Карагандинской государственной медицинской академии, Национального центра гигиены труда и профзаболваний МЗ РК (акты внедрения от 16.04.04, 20.05.04, 25.05.04, 26.04.04).

Вклад автора в проведении исследования. Сбор и обработка материалов, анализ данных, обобщение, интерпретация, выводы полностью принадлежат автору.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 8 печатных работ, из них: 1 монография, 5 статей, 1 тезис доклада и 1 методическая рекомендация.

Материалы диссертации доложены на: 1) Республиканской науч-практ. конф. «Валихановские чтения-9» (Кокшетау, 2004) — 2) III Международной научной конференции молодых ученых, учащихся. КазНУ им. Аль-Фараби. (Алматы, 2004) — 3) XXXIX Научно-практической конференции «Здоровье работающего населения» (Новокузнецк, 2004) — 4) Международной научно-практической конференции «Автоматизированные системы мониторинга и управления качеством образования», СКГУ им. М. Козыбаева. (Петропавловск, 2004) — 5) VII Международной научной конференции: «Наука и образование — ведущий фактор стратегии «Казахстан-2030» (Караганда, 2004) — 6) XIX съезде физиологического общества им. И. П. Павлова (Екатеринбург, 2004).

Положения, выносимые на защиту.

1. Уровень функционального напряжения организма учащихся и заболеваемость с временной утратой трудоспособности является достаточно четким выразителем степени адекватности организма учащихся к нагрузкам учебно-воспитательного процесса.

2. Основными факторами, оказывающими существенное влияние на функциональное состояние организма, являются недельная учебная нагрузка, затем, по убывающей, дневная, и суммарный балл сложности предметов. При этом отмечаются возрастные и половые особенности школьника.

3. Разработанный метод оценки и прогнозирования уровня функционального напряжения учащихся в зависимости от особенностей профессиональной подготовки позволяет упростить процедуру оценки и прогноза напряженности учебного процесса, а также выявить степень неблагоприятного воздействия конкретных его факторов.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти основных глав, заключения, выводов, перечня документов по внедрению, списка литературы. Работа иллюстрирована 20 таблицами и 24 рисунками. Указатель литературы включает 208 источников отечественных и иностранных авторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Ученики средних школ и школ с нетрадиционным типом обучения составляют многочисленную группу лиц умственного труда, деятельность которой характеризуется некоторыми особенностями [11−15, 101]. За последние годы увеличилось количество исследований, посвященных условиям их обучения, состоянию физиологических функций и состоянию здоровья, а значит, возрос интерес к данной проблеме, [11, 52, 59].

В школах с нетрадиционными формами обучения (лицеи, гимназии, частные школы) структура педагогического процесса во многом отличается от общепринятых форм обучения, где зачастую используются программы не прошедшие апробацию по гигиеническим, психолого-гигиеническим параметрамсоставленные без учета возрастных особенностей детей, большими дневными и недельными часовыми нагрузками. Отсюда возросший интерес многих исследователей к изучению функционального состояния школьников при различного рода умственных нагрузках [11−15].

Безо всякого сомнения учебный процесс школ нового типа позволяет дать детям более глубокие и качественные знания, но не всегда в этих учебных заведениях учебный процесс сбалансирован и соответствует принятым гигиеническим нормам, что безусловно, отражается на здоровье детей обучающихся в этих школах [15, 162]. Даже в условиях традиционной организации учебных занятий учебная нагрузка зачастую является чрезмерной для подростков 10−12 лет. Она приводит к утомлению большинства учеников, возникновению функциональных психоневрологических отклонений (расстройство сна, чувство усталости, головные боли), которые могут серьезно нарушить здоровье детей [11, 168].

Для понимания наиболее общих закономерностей умственной работоспособности школьников разного возраста, важное значение имеют исследования приспособительных реакций организма детей и подростков к учебным нагрузкам.

Приспособление организма ребенка к новым условиям существования при обучении его в школе сопровождается изменениями поведенческих реакций, расстройством сна, аппетита [53]. Эти симптомы сопровождаются сдвигами в имунной системе, учащением заболеваний верхних дыхательных путей, нарушением процессов роста и развития, в некоторых случаях у детей может сформироваться негативное отношение к обучению.

Это не значит, что школьники вообще не должны утомляться, т. к. без этого не будет происходить совершенствование их функциональных систем [11]. Большие дневные, недельные, годовые нагрузки приводят к умственному утомлению, снижению работоспособности, возникновению склонности к депрессии, пониженной активности [59]. Таким образом, учебный процесс можно рассматривать как повреждающий фактор по отношению к организму ребенка, создающий предпосылки для развития различных заболеваний.

Исследования проводились на базе: основная группа — учащиеся школы для одаренных детей «Дарын» при КарГУ, контрольная группа — учащиеся СИ1 № 16 г. Караганды.

Санитарно-гигиенические условия обучения во всех учебных заведениях соответствовали существующим требованиям по устройству и содержанию общеобразовательных школ и существенно не различались между собой. Это обусловлено тем, что учащиеся обучаются в типовых школах, основным требованием при эксплуатации которых является соответствие нормативным требованиям по микроклиматическим параметрам, освещенности.

Величина недельной учебной нагрузки по учебному плану общеобразовательной средней школы составляет 30 часов. По учебному плану школы для одаренных детей «Дарын» — 38−39 часов, что значительно превышает общепринятую норму, кроме того, объем как дневной, так и недельной учебной нагрузки не соответствует общепринятым стандартам [71].

Общая часовая недельная нагрузка у обследованных школьников составила 38−39 часовучебная нагрузка в баллах у учащихся 8 классов — 122−134 балла, у учащихся 10 классов -119−121 баллов. Почасовая недельная учебная нагрузка у учеников обоих классов средней школы N16, составила 30 час, что соответствует 85 баллам. Учебная нагрузка, оцененная в баллах, позволила построить круговые диаграммы, отражающие структуру долей часовой недельной нагрузки по степени сложности предметов (%). В школе для одаренных детей «Дарын» отмечается не только превышение часовой и балльной нагрузок, но процентное соотношение по степени сложности предметов. Так, процентное соотношение между очень трудными, трудными предметами и средними и легкими в опытных группах составляло 69/31%, тогда как в контрольных 59/41%.

Изучение учебной нагрузки в 8 и 10 классах школы «Дарын» показало, что ее величина во всех классах неравномерно распределена в динамике недели. В течение всех дней недели она находилась в следующих диапазонах: 8-й класс — 5−7 уроков (в контроле 4−6), 10-й класс -2−8 уроков (в контроле 4−6). При этом, наиболее «тяжелые» дни по количеству уроков отмечались в 8-ом классе основной группы — понедельник, среда, четверг и пятница, в то время как в 10-ом классе основной группы — понедельник, среда и пятница. В контрольных группах: в 8 классе — среда, в 10 классевторник и среда.

При этом следует учесть тот немаловажный факт, что в авторский учебный план школы для одаренный детей «Дарын» включены в большом количестве предметы, характеризуемые как «трудные» .

Анализ учебного расписания занятий в школе «Дарын» также свидетельствует о его нерациональности в отношении распределения предметов с учетом степени их тяжести. Основными чертами расписания во всех классах в реальных условиях являются случайный характер расстановки предметов. При этом не учитывается ни недельная динамика работоспособности, ни соотношение между трудными и легким предметами, ни удельный вес трудных предметов. В частности, колебания баллов сложности предметов в отдельные дни недели в 8-х классах составляли 11−29 баллов (10−17 баллов в контроле), в 10-х классах — 3−32 (7−20 баллов в контроле).

Таким образом, можно констатировать тот факт, что составленное расписание учебных занятий для учащихся школы «Дарын» не соответствует недельной кривой оптимальной работоспособности, чем усугубляют и без того высокую напряженность труда школьников опытных групп, не способствует оптимизации функционирования организма школьников в течение учебной недели, что, вероятно, отражается не только на уровне функционального напряжения организма школьников, но и на заболеваемости с временной утратой работоспособности.

Исследования соматропии учеников школы «Дарын» и СШ № 16 не выявили существенных различий в антропометрических показателях. Полученные значения центильных показателей, обучающихся там подростков, находятся в пределах возрастных норм, что позволяет говорить о гармоничном развитии отобранных детей и однородности выборки изучаемых групп учащихся.

Это подтверждается значениями индекса физического состояния. У мальчиков он соответствовал среднему значению, у девочек высокого и выше среднего, что характерно для данной возрастной категории детей.

Таким образом, представленная выборка учащихся не имеет существенных отличительных особенностей в показателях физического развития, что позволяет говорит об однородности выборки, и в дальнейшем выявленные отличительные особенности трактовать как воздействие (позитивное или негативное) образовательного процесса.

Для диагностики функционального состояния организма были использованы показатели функционирования различных систем организма: сердечно-сосудистой, центральной нервной системы, поскольку эти системы являются составными частями единой системы — организма человека, и в их функционировании находят отражение, в большей или меньшей мере, сдвиги в жизнедеятельности всего организма.

О функциональном состоянии ЦНС также судили по нейтральным показателям: величине КЧСМ и времени простой рефлекторной реакции на звук и свет (ЗМР и СМР).

Проведенные исследования показали, что уровень функционального состояния ЦНС учащихся школы «Дарын» имеет статистически достоверные отличия, выражавшееся в более высоких значения, сравнению с контрольной группой уровнем функционального напряжения со стороны ЦНС. То есть, влияние учебной нагрузки на функциональное напряжения ЦНС, по показателям времени реакции на раздражители, более выражено у учащихся основной группы, чем у контрольной.

Как показал анализ результатов корректурных проб, у изучаемых форм обучения имеются отличительные особенности. Так, если провести балльную оценку результатов корректурной пробы у учащихся основной группы, то наиболее низкий балл имеют мальчики первой возрастной группы. Наиболее высокий балл имеют девочки второй возрастной группы.

При оценке уровня внимания в возрастном аспекте получено, что наиболее низкие значения приходятся на 8 класс, т. е. на период адаптации к новому образовательному процессу, при чем, у мальчиков этот процесс более выражен, чем у девочек. Так, если индекс внимания у мальчиков первой возрастной группы составлял в среднем 18,6+0,99 усл.ед., то у девочек той же возрастной группы — 22,9+0,74 усл.ед., т. е. превышение на18,8% (Р<0.05). В контрольной группе значения индекса внимания точно соответствовали периодам физического развития с учетом половых отличий.

Из этого следует, что высокая учебная и информационно-аналитическая нагрузка существенно отражается на уровне психофизиологической работоспособности, вызывая хроническое перенапряжение функционального состояния организма, что впоследствии может отразиться на заболеваемости [11, 27 и др.].

Со стороны нервно-мышечного аппарата не выявлено явных критериев, характеризующих наличие признаков утомления у учащихся под влиянием учебной нагрузки.

Как показал анализ, артериальное давление у учащихся изучаемых групп реагировало на учебную нагрузку по разному. В опытной группе отмечались более низкие значения систолического артериального давления, высокие, по сравнению с контролем, значения частоты пульса, при этом, в ряде групп они имели достоверные отличия. Так, достоверное отличие САД отмечалось мальчиков двух возрастных групп и у девочек второй возрастной группы, а частота пульса — только у первой возрастной группы (Р<0.05). Это может свидетельствовать о нарастании процесса утомления со стороны сердечнососудистой системы под влиянием особенностей образовательного процесса.

Сопоставляя средние значения индекса Руфье, следует отметить, что у учащихся основной группы диапазон колебаемости данного индекса находится между нижней границей хорошей и удовлетворительной работоспособности (5,77−7,65 усл.ед.), а у девочек первой возрастной группы даже соответствует уровню плохой работоспособности (8,3+0,28 усл.ед.). В то время как у учащихся контроля он колеблется в диапазоне хорошей работоспособности (4,07−4,99 усл.ед.).

Следовательно, по показателям физической работоспособности и резервным возможностям организма менее выгодно отмечались учащиеся школы «Дарын».

По классификации предложенной А. А. Шаптала [163], оцениваемый по уровню сердечно-сосудистого интегрального показателя (ССИП), труд учащихся относится ко П степени напряженности труда, характеризуется как малонапряженный, если бы это была бы оценка труда рабочих, то он бы был регламентирован по допустимости — не более 75% рабочей смены. У учащихся контрольной группы оценивается как ненапряженные и регламентации не подлежит.

Анализируя дневную динамику функционального напряжения^{организма} учащихся, следует отметить, что наибольшие сдвиги с сторону увеличения функционального напряжения организма отмечаются к середине учебного дня (3−4 урок), и не значительным напряжением к концу занятий.

Анализируя недельную динамику функционального напряжения организма учащихся, следует отметить, что наибольшие сдвиги с сторону увеличения функционального напряжения организма отмечаются как в середине (среда), так и к концу (пятница) учебной недели.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что образовательный процесс школы «Дарын» вызывает значительное увеличение функционального напряжения организма учащихся, как со стороны сердечно-сосудистой системы, так и со стороны ЦНС и показателей, характеризующих уровень внимания, что отражается на работоспособности подростков (снижение в середине ее к 3−4 уроку и к середине и к концу учебной недели), и найдет, несомненно, отражение в показателях заболеваемости.

Функциональное состояние представляет собой качественную характеристику, для оценки которой, несмотря на имеющееся огромное число методов и методик измерения, надежных эталонов не имеется. Поэтому и была использована методика тестовой дифференцированной самооценки функционального состояния по трем составляющим: самочувствию, активности и настроению (тест САН).

Как показал сопоставительный анализ средних значений реактивной тревожности, у учащихся основной группы уровень ее значительно выше, чем в контрольных группах, за исключением мальчиков второй возрастной группы (10 класс). При этом, средний уровень значений реактивной тревожности был относительно на одном уровне в среднем 36,3−38,8 усл.ед.

Как показал сопоставительный анализ средних значений самочувствия, активности и настроения, существенных достоверных отличий между учащимися основной и контрольной групп не выявлено. У учащихся традиционной формы обучения уровень активности и настроения ниже, чем у учащихся школы «Дарын». Возможно, этот факт можно объяснить конкурсным отбором, существующим в школе «Дарын», в то время как в обычной школе учатся среднестатистические школьники.

Если оценивать средние значения показателей САН, то у учащихся школы «Дарын» на первом месте стояли показатели настроения, затем по убывающей, самочувствия и активности. В контрольной группе у девочек на первом месте стояли показатели самочувствия, у мальчиков настроение, на последнем месте как и в основной группе — активность.

Работоспособность по данным САН и личностной тревожности у учащихся изучаемых специальностей меняется под влиянием учебной нагрузки в течении учебного дня, учебной недели, находится в зависимости от возраста и пола. При этом, большая динамика отмечалась у показателей САН, чем у реактивной тревожности. Достоверная недельная динамика уровня реактивной тревожности в сторону снижения отмечена у мальчиков первой возрастной группы — с понедельника (41,88±2,29 усл.ед.) и среды (40,00±2,95 усл.ед.) до пятницы (36,43±1,75 усл.ед., Р<0.05).

Динамика показателей САН в большинстве имела вид: снижение уровня показателей в середине этапного пути (дня и недели), затем подъем до уровня, превышающего исходный.

Для дополнительного подтверждения выявленных характерных сдвигов был проведен корреляционный анализ с использованием как линейной, так и нелинейной зависимости (полином 3 степени).

Выявлена достоверная корреляционная зависимость учащихся между номером урока, днем недели и показателями самочувствия, активности и настроения. При это, менее выраженные как по числу связей, так и по значению коэффициента корреляции, отмечались у первой возрастной группы. Это связано, по-видимому, с адаптационно-приспособительными процессами протекающими в организме учащихся 8 классов, обучающихся первый год, в новой для них системе учебного процесса. Этим и объясняется меньшее число связей и низкие значения коэффициентов корреляции, и не потому что факторы учебного процесса не оказывают влияние на динамику функционального напряжения организма, она имеется, но в начальном этапе адаптационного процесса она еще четко не сформирована, имеет широкий диапазон колебаемости, что находит отражение в статистических параметрах. К 10 классу адаптационный процесс полностью завершен, организм сформировал четкую стратегию ответной реакции организма на интенсивную умственную нагрузку связанную с особенностями образовательного процесса, что и находит отражение в статистических параметрах, число коэффициентов корреляции больше, и их значения значительно выше.

Причем, у учащихся в большинстве преобладают нелинейные зависимости, свидетельствующие не только об активном воздействии ведущих факторов (недельная и дневная учебная нагрузка, суммарный балл сложности предметов), но и об их комбинированном влиянии в сочетании с преобладанием в учебном процессе новых образовательных технологий. Об этом дополнительно свидетельствует и более высокая корреляционная зависимость между показателями самочувствия, активности и настроения у учащихся второй возрастной группы по сравнению с первой.

Анализируя общее число корреляционных связей, следует отметить, что существенные различия по возрастному признаку отмечаются у мальчиков.

У девочек эти различия менее выражены. При этом наибольшие различия отмечаются у первой возрастной группы (11−13 лет), где у мальчиков отмечаются существенные различия в числе межсистемных корреляционных связей, чем внутрисистемных по сравнению с девочками (211/124 у мальчиков и 146/115 у девочек). Во второй возрастной группе (1416 лет) различия в числе связей у мальчиков и девочек минимальны. Во всех возрастных групп отмечается преобладание межсистемных над внутрисистемными связями в 1,3−1,7 раз, что уже является косвенной характеристикой более высокого функционального напряжения организма, за счет включения более высокого уровня управления функционирования организма.

В динамике учебного дня и недели отмечались существенные различия по возрастному признаку. В первой возрастной группе кривая дневной и недельной работоспособности имела отличительную от классической форму работоспособности: в середине учебного дня и недели отмечалось снижение числа корреляционных межи внутрисистемных связей. В то время как во второй возрастной группе в середине учебного дня и недели отмечалось явное увеличение числа корреляционных связей, преимущественно за счет межсистемных и более выраженное у мальчиков.

Это связано, по-видимому, со сроками адаптации к новому типу образовательного процесса — 8 класс соответствует начальной фазе адаптационного процесса (зачисление в школу «Дарын» начинается с 8 класса), в то время как 10 класс соответствует устойчивой адаптации.

Из анализа процентного соотношения корреляционной динамики на первом месте стоят нервно-эмоциональная и сердечно-сосудистая система (процентная доля их составляет 41% и 42%, соответственно, на втором месте со значительным отрывом — центральная нервная система (процентная доля «участия» составляет 17%). Т. е., на значительные нагрузки, обусловленные новым образовательным процессом, в первую очередь реагируют нервно-эмоциональная активность организма и сердечно-сосудистая система, и лишь затем умственная работоспособность.

Для выявления влияния возраста, учебного процесса и др. факторов на показатели функционального состояния организма детей, более подходит использование принципа неуправляемого пассивного эксперимента, что позволило с использованием корреляционного анализа оценить степень влияния изучаемых факторов на организм.

Проведенные исследования показали, что учебный процесс не одинаково оказывает влияние на функциональное состояние организма, зависит от возраста и пола. Более выражено это отмечается у девочек первой возрастной группы и мальчиков второй возрастной группы. Показатель общей дисперсии у них составлял 4,1 усл.ед. (3,5 в контроле) и 4,0 (3,1 в контроле), соответственно. У остальных изучаемых групп они не значительно отличались от контроля (у девочек 8 класса 2,5 -основная группа, 2,7 — в контроле и у мальчиков 10 класса 3,0/3,1, соответственно).

Внутри факторов, оказывающих влияние на функциональное напряжение организма школьников основной группы, на первое место вышел фактор «День», характеризующий собой недельную нагрузку (43,6−55,7%), на втором, по значимости воздействия, фактор «№ урока» (26,5−34,2%), характеризующий дневную нагрузку и на третьем месте фактор «Балл», характеризующий суммарный балл сложности предметов (17,8−26,2%).

При анализе суммарного соотношения числа линейных и нелинейных коэффициентов видно, что у учащихся школы «Дарын» значительно преобладают нелинейные коэффициенты корреляции, что свидетельствует не только об активном воздействии ведущих факторов (номер пары, день, год обучения), но и об их выраженном комбинированном влиянии на организм подростка.

У детей школы «Дарын» основными факторами, оказывающие существенное влияние на функциональное состояние организма являются недельная учебная нагрузка, затем, по убывающей, дневная, и суммарный балл сложности предметов. При этом отмечаются возрастные и половые особенности школьника. У школьников контрольной группы ведущим воздействующим фактором являлась недельная учебная нагрузка, затем суммарный балл сложности предметов и далее шла дневная учебная нагрузка.

Для выявления информативных показателей был использован метод главных компонент, задачей которого является нахождение интегральных показателей, характеризующих данное явление с помощью количественных оценок его внутренних структур.

Были выделены по 6 главных компонент, охватывающие 83,7−86,8% вклада в общую дисперсию. Наибольший процент вклада в общую дисперсию отмечалось у первой главной компоненты (21,0−30,7%), в состав которой вошли показатели в равной степени характеризующие функциональное состояние сердечно-сосудистой системы и ЦНС. Данная компонента могла бы быть комплексным показателем, характеризующим уровень функционального напряжения школьников в процессе трудовой деятельности.

Остальные 5 главные компоненты в равной степени могли бы претендовать на унифицированные критерии ответной реакции на комбинированную нагрузку, поскольку в них включены показатели различных систем, хотя и в меньшем количестве.

Анализируя знаковые значения полученных коэффициентов корреляции, 1 компонента более подходит в качестве объективного интегрального показателя, поскольку исходя из матрицы получается, что при дальнейшем увеличении учебной нагрузки организм школьника будет отвечать повышением уровня реактивной тревожности, снижением активности и настроения, при увеличивающемся количестве просмотренных знаков в таблице Анфимова, будет отмечаться снижение числа найденных знаков и индекса внимания.

Полученные данные компонентного анализа показывают о выраженности влияния учебного процесса школы «Дарын» на функциональное напряжение организма в процессе учебы, о чем свидетельствуют выявленные математические зависимости ряда ведущих показателей, характеризующих функциональное состояние организма, уровень работоспособности, с основными параметрами учебного процесса (недельная и дневная нагрузка, суммарный балл сложности предметов). При этом аналитическая трактовка полученных математических зависимостей показывает, что при увеличении предъявляемых учебных нагрузок на организм учащегося, в организме будет отмечаться выраженное утомление как организма в целом, так и его умственной работоспособности.

Дополнительным критерием правильности представленного логического объяснения могут служить интегральные значения полученные путем математического вычисления по уравнению компоненты, подставляя конкретные значения, полученные в производственных условиях.

Так, для выявления компоненты, ответственной за функциональное напряжение организма, были вычислены функции каждой компоненты по общей структурной формуле:

Y= 1/Дисп.ГК * (А1*Х1 + А2*Х2 + АЗ*ХЗ +. + Ап*Хп) (6) Например, для 1 главной компоненты формула имела вид:

Мальчики 8 класс.

УГк1=1/33,7*(0,44*ЛТ-0,53*Акт-0,39*Наст+0,95*ПЗ-0,93*НЗ-0,95*ИВ).

Мальчики 10 класс Угк1=1/35,1*(0,72*САД-0,43*ДАД+0,88*ПЗ-0,89*НЗ-0,88АИВ).

Девочки 8 класс.

УГК1=1/37,4*(-0,46*Наст+0,63*САД-0,63*ДАД+0,82*ПЗ-0,83*НЗ-0,82*ИВ).

Девочки 10 класс.

УГК1=1/49,1*(0,75*Сам-0,68*акт-0,59*Наст-0,48*ЧП-0,44лКЧСМ +0,71*ЗМР+0,84*113−0,83*Ш-0,84*ИВ).

По 1 компоненте, а точнее по полученной функции, можно оценить уровень напряжения организма школьников на учебную нагрузку (Р0.05−0.01), что в принципе отвечает условиям эксперимента. Подставляя значения физиологических показателей, входящих в формулы 1 компоненты, проведя несложные арифметические операции, получаем значение интегрального показателя.

О негативном влиянии интенсивного учебного процесса на показатели здоровья детей может свидетельствовать такой показатель как общее процентное соотношение болевших и не болевших лиц. Однако, в нашем примере, существенных различий не выявлено. Так, в школе «Дарын» оно составляло 25,7% болевших к 74,4% не болевших, тогда как в СШ № 16 составляло 20,7/79,3%. Однако это не свидетельствует об отсутствии влияния интенсивных образовательных технологий на заболеваемость школьников. Об этом свидетельствуют показатели заболеваемости (болевших лиц, случаев и дней заболеваний) с временной утратой трудоспособности учащихся школы «Дарын». Все показатели в контрольной группе отражают в целом высокий уровень резистентности организма школьников. Прежде всего, об этом свидетельствуют более низкие значения болевших лиц, случаев и дней заболеваний. При этом превышения составляют в 1,5−2 и более раза. Так, число болевших лиц в школе «Дарын» составляло 25,6, в то время как у учащихся контрольной группы он составлял 20,7.

Усиление влияния психогенных факторов, нарастание их интенсивности к старшим классам способствуют не только увеличению частоты функциональных расстройств в возрасте 15−17 лет, но и ускорению темпа формирования хронических заболеваний, что становится очевидным при сопоставлении показателей заболеваемости старшеклассников школ разного вида. Так, у старших возрастных групп (14−16 лет) показатели заболеваемости были выше, чем у младшей возрастной группы (11−13 лет). В контрольной группы существенных отличий от возраста и пола не отмечалось.

О более низкой резистенстности детей, обучающихся в школе «Дарын», свидетельствует и такой показатель как индекс здоровья, отражающий соотношение числа ни разу не болевших детей к средней численности за год. Индекс здоровья в основной группе был ниже, чем в контрольной. При этом, на разницу в показателях индекса здоровья не влияли половые особенности, лишь с увеличением возраста индекс снижался с 81,2 усл.ед. в группе 11−13 лет до 76,2 усл.ед. в группе 14−16 лет. В контрольной группе подобной динамики не отмечалось.

Детальный анализ заболеваемости с учетом пола и возрастного состава учащихся показал, что наиболее значительные различия показателей заболеваемости наблюдались у мальчиков. Так, в возрастной группе 11−13 лет — 16,6 случая и 161,1 дней нетрудоспособности, в возрастной группе 1416 лет -29,0 случая и 277,2 дней нетрудоспособности, так что превышение составляет 1,8 раза. У девочек особой динамики о различных возрастных группах не отмечалось, за исключением дней нетрудоспособности: в возрастной группе 11−13 лет составляло 236,3 дней нетрудоспособности, во второй возрастной группе отмечалось существенное снижение до 173,7.

По структуре заболеваемости на 1-м месте были заболевания органов дыхания. Далее, с большим отрывом, следуют болезни органов пищеварения, хирургические, инфекционные болезни и прочие. Существенных отличий в структуре заболеваемости от пола не выявлено.

Высокая заболеваемость учащихся образовательных учреждений нового вида диктует необходимость поиска организационных решений, направленных на сохранение и укрепление здоровья детей и подростков.

1. Образовательный процесс школы для одаренных детей «Дарын» вызывает значительное увеличение функционального напряжения организма учащихся, как со стороны сердечно-сосудистой системы, так и со стороны ЦНС и показателей, характеризующих уровень внимания, что отражается на работоспособности подростков (снижение в середине ее к 3−4 уроку и к середине и к концу учебной недели). По динамике частоты пульса у основной группы более выраженная напряженность труда. Уровень резервных возможностей организма (индекс Руфье) значительно ниже, чем в контроле.

2. По структуре межи внутрисистемных корреляционных связей в эффекторных механизмах обеспечения функционального гомеостазиса учащихся у всех возрастных групп отмечается преобладание межсистемных над внутрисистемными связями в 1,3−1,7 раз, что является косвенной характеристикой более высокого функционального напряжения организма, за счет включения более высокого уровня управления функционирования организма. По процентному соотношению корреляционной динамики на первом месте стоит нервно-эмоциональная и сердечно-сосудистая система (41% и 42%, соответственно), на втором месте со значительным отрывом — ЦНС (17%).

3. По результатам многофакторного корреляционного анализа у учащихся школы «Дарын» основными факторами, оказывающими существенное влияние на функциональное состояние организма, являются: недельная учебная нагрузка, затем, по убывающей, дневная, и суммарный балл сложности предметов. При этом отмечаются возрастные и половые особенности школьника. У школьников контрольной группы ведущими воздействующими факторам являются недельная учебная нагрузка, затем суммарный балл сложности предметов и далее дневная учебная нагрузка.

4. Данные компонентного анализа показывают выраженность влияния учебного процесса (недельная и дневная нагрузка, суммарный балл сложности предметов) школы «Дарын» на функциональное напряжение организма учащиеся в процессе учебы, уровень работоспособности. При этом аналитическая трактовка полученных математических зависимостей показывает, что при увеличении предъявляемых учебных нагрузок на организм учащегося будет отмечаться выраженное утомление как организма в целом, и снижает его умственной работоспособности.

5. Интенсивные образовательные технологии оказывают влияние на показатели заболеваемости с временной утратой трудоспособности учащихся школы «Дарын». Показатели болевших лиц, случаев и дней заболеваний в 1,5−2 и более раза выше, чем у учащихся общеобразовательных школ. Индекс здоровья, отражающий соотношение числа ни разу не болевших детей к средней численности за год в основной группе был ниже, чем в контрольной. По структуре заболеваемости на первом месте были заболевания органов дыхания, далее, с большим отрывом, следуют болезни органов пищеварения, хирургические, инфекционные болезни и прочие.

6. Разработана математическая модель оперативной оценки и прогнозирования для комплексной интегральной оценки напряженности труда учащихся и предложена шкала комплексной оценки, что позволяет повысить эффективность любого комплекса оздоровительных мероприятий за счет введения целенаправленного подхода на приоритетные факторы.