ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ НА КОГНИТИВНЫЕ СПОСОБНОСТИ

ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ НА КОГНИТИВНЫЕ СПОСОБНОСТИ
СТУДЕНТОВ ВУЗА
Ковалева А. В., Корельская И.Е.
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова,
Архангельск, Россия
THE INFLUENCE OF PHYSICAL EXERCISES ON COGNITIVE CAPABILITIES OF
UNIVERSITY STUDENTS
Kovaleva A. V., Korelskaya I.E.
Northern (Arctic) federal university named after M. V. Lomonosov
Arkhangelsk, Russia
Качественная
подготовка
молодых
специалистов
предполагает,
прежде
всего,
повышение качества и эффективности всего процесса обучения в вузе. Важным условием,
определяющим эффективность учебного процесса, является высокий уровень умственной и
физической работоспособности студентов, а также учебно-трудовая активность студентов.
Высокий уровень умственной и физической работоспособности в процессе учебной
деятельности студентов обусловливается многими внешними и внутренними факторами.
Среди них большую роль играет правильная организация учебного труда студентов,
включающая в себя, как обязательный элемент, занятия физической культурой и спортом. [1,
2]
Начиная с 2008 года ученые стали публиковать исследования, которые показывают,
что когнитивные возможности – способность учиться, решать новые задачи и проблемы
и понимать глубинную суть вещей – можно развивать с помощью тренировки и обучения. [3]
В настоящее время теория и методика физического воспитания студентов дополняется
новыми данными о воздействии дозированных физических нагрузок и обливания холодной
водой
на
показатели
умственной
работоспособности
студентов,
о
возможности
комплексного использования дозированных физических упражнений и обливания холодной
водой в рамках академических и самостоятельных занятий физической культурой.
Цель работы – изучение влияния физических упражнений на когнитивные
способности студентов вуза.
Сущность влияния движений на организм состоит в следующем. Движения, даже
сравнительно несложные, осуществляются при участии большого числа мышц (например, в
акте дыхания участвуют около 90 мышц). Работа одних мышц направлена на обеспечение
основного
двигательного
акта
(целенаправленное
действие),
сокращение
других
способствует тому, чтобы движение было координированным, деятельность третьей группы
мышц создает наиболее выгодную для данного движения позу тела путем распределения
мышечного тонуса.
Двигательная деятельность представляет собой процесс, в котором участвуют не
только мышцы, но и многие участки нервной системы от периферийных нервов - до высших
центров коры больших полушарий мозга. В работающих мышцах возникают сигналы,
которые оказывают стимулирующее влияние на ЦНС, поддерживая работоспособность
нервных центров. Систематический поток таких сигналов положительно сказывается на
развитии и функциях мозга, состоянии вегетативной нервной системы.
В организации движения в качестве аппарата контроля и информации принимают
участие органы чувств - анализаторы. В обеспечении движений всем необходимым
участвуют сердечно-сосудистая, дыхательная, эндокринная системы, органы пищеварения,
выделения и др. Чем разнообразнее двигательная деятельность, тем совершеннее строение
организма, выше уровень функциональных возможностей. [2, 6]
Во время напряженной умственной работы у людей наблюдается сосредоточенное
выражение лица, сжатые губы и это тем заметнее, чем сильнее эмоции и сложнее задача,
которую приходится решать. При попытках усвоить какой-либо заданный материал у
человека бессознательно сокращаются и напрягаются мышцы, сгибающие и выпрямляющие
коленный сустав. Происходит это потому, что импульсы, идущие от напряженных мышц в
ЦНС, стимулируют деятельность головного мозга, помогают ему поддерживать нужный
тонус. Деятельность, не требующая физических усилий и точно координированных
движений, чаще всего сопровождается напряжением мышц шеи и плечевого пояса, а также
мышц лица и речевого аппарата, поскольку их активность тесно связана с нервными
центрами, управляющими вниманием, эмоциями, речью. Если человек быстро и долго
пишет, напряжение постепенно перемещается от пальцев к мышцам плеча и плечевого пояса.
Этим нервная система стремится активизировать кору головного мозга и поддержать
работоспособность. Продолжительная работа вызывает привыкание к этим раздражениям,
начинается процесс торможения, работоспособность снижается, поскольку кора головного
мозга больше не в состоянии справиться с нервным возбуждением, и оно распространяется
по всей мускулатуре. Погасить его, освободить мышцы от излишнего напряжения можно с
помощью активных движений, физических упражнений.
Тонус нервной системы и работоспособность головного мозга могут поддерживаться
долгое время, если сокращение и напряжение различных мышечных групп ритмически
чередуются с их последующими растяжением и расслаблением. Такой режим движений
характерен для ходьбы, бега, передвижения на лыжах, коньках и др. Для успешной
2
умственной работы нужен не только тренированный мозг, но и тренированное тело, мышцы,
помогающие нервной системе справляться с интеллектуальными нагрузками.
Устойчивость и активность памяти, внимания, восприятия, переработки информации
прямо пропорциональны уровню физической подготовленности. Различные психические
функции во многом зависят от определенных физических качеств - силы быстроты,
выносливости и др. Следовательно, должным образом организованная двигательная
активность и оптимальные физические нагрузки до, в процессе и после окончания
умственного труда способны непосредственно влиять на сохранение и повышение
умственной работоспособности.
Нормальная жизнедеятельность организма возможна лишь при определенной
организации разнообразной мышечной нагрузки, необходимой для здоровья человека
постоянно. Она представляет собой сочетание разнообразных двигательных действий,
выполняемых в повседневной жизни, передвижениях, организованных и самостоятельных
занятиях физической культурой, спортом и объединенных термином «двигательная
активность».
Исследования показывают, что суммарная двигательная активность студентов в
период учебных занятий составляет 56-65%,а во время экзаменов и того меньше - 39-46% от
уровня, когда студенты на каникулах. Именно уровень физической нагрузки во время
каникул отражает естественную потребность молодых людей в движениях.
Большое значение имеет определение оптимального объема двигательной активности,
при котором достигается наилучшее функциональное состояние организма, высокий уровень
работоспособности. Эффект сверхвосстановления наблюдается только при оптимальных
нагрузках, соответствующих уровню физической подготовленности индивида. Нейтральны
по воздействию относительно малые мышечные усилия. Максимальные нагрузки могут
привести к переутомлению и резкому снижению работоспособности. [1]
К «малым формам» физической культуры в режиме учебного труда студентов
относятся утренняя гигиеническая гимнастика, физкультурная пауза, микропаузы в учебном
труде студентов с использованием физических упражнений (физкультминутки). [2]
Утренняя гигиеническая гимнастика (УГГ) является наименее сложной, но достаточно
эффективной формой для ускоренного включения студентов в учебно-трудовой день. Она
ускоряет приведение организма в работоспособное состояние, усиливает ток крови и лимфы
во всех частях тела и учащает дыхание, что активизирует обмен веществ и быстро удаляет
продукты распада, накопившиеся за ночь. Систематическое выполнение зарядки улучшает
кровообращение, укрепляет сердечнососудистую, нервную и дыхательную системы,
3
улучшает деятельность пищеварительных органов, способствует более продуктивной
деятельности коры головного мозга.
Ежедневная УГГ, дополненная водными процедурами, - это эффективное средство
повышения физической тренированности, воспитания воли и закаливания организма.
Физические упражнения зарядки - простые и доступные для людей различной
физической
подготовленности
и
разного
состояния
здоровья
-
подбираются
по
определенному плану с учетом возраста, пола, состояния здоровья и характера трудовой
деятельности. Кроме гимнастических упражнений, в зарядку могут включаться умеренный
бег (пробежка) или не утомительный кросс.
Поскольку организм после сна еще не полностью перешел к состоянию
активного бодрствования, применение интенсивных нагрузок в утренней гимнастике не
показано, по крайней мере, в начале занятия. Не целесообразно упражнениями утренней
гимнастики доводить организм до состояния выраженного утомления, так как это
отрицательно скажется на умственной и физической работоспособности в течение дня.
Физкультурная пауза является действенной и доступной формой. Она призвана
решать задачу обеспечения активного отдыха студентов и повышения их работоспособности.
Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что после второй пары учебных
часов умственная работоспособность студентов начинает снижаться.
Спустя
2-3
часа
после
завершения
учебных
занятий
работоспособность
восстанавливается до уровня, близкого к исходному в начале учебного дня, а при
самоподготовке вновь отмечается ее снижение. С учетом динамики работоспособности
студентов в течение учебного дня физкультурная пауза продолжительностью 10 мин
рекомендуется после 4-х часов занятий и продолжительностью 5 мин. - после каждых 2-х
часов самоподготовки, т.е. в периоды, когда приближаются или проявляются первые
признаки утомления.
Проводиться она должна в хорошо проветриваемом помещении. Физические
упражнения подбираются так, чтобы активизировать работу систем организма, не
принимавших участие в обеспечении учебно-трудовой деятельности.
Исследования показывают, что эффективность влияния физкультурной паузы
проявляется при 10-минутном ее проведении в повышении работоспособности на 5- 9%, при
5-минутном - на 2,5-6%.
Микропаузы в учебном труде студентов с использованием физических упражнений
(физкультминуты) полезны в связи с тем, что в умственном труде студентов в силу
воздействия разнообразных факторов возможны состояния отвлечения от выполняемой
работы, которые относительно непродолжительны (1-3 мин.). Чаще это обусловлено
4
усталостью в условиях ограничения активности скелетной мускулатуры, монотонным
характером выполняемой работы и др. Наиболее часто подобные явления наблюдаются при
самоподготовке студентов, выполняемой на фоне шести, а порой и восьмичасовых
аудиторных занятий.
В этих условиях полезными бывают микропаузы, заполненные движением (бег на
месте, приседания, сгибание и выпрямление рук в упоре и т.п.) или упражнениями, которые
состоят из 5-ти циклов энергичного сокращения и напряжения мышц - антагонистов - мышц
сгибателей и разгибателей конечностей и туловища.
При продолжительной напряженной умственной работе через каждые 30-60 мин.
рекомендуется
использовать
такие
упражнения,
через
каждые
2
часа
проводить
динамические упражнения, например, бег на месте с глубоким ритмичным дыханием. [4]
Выполнение динамических упражнений, таких как бег, ходьба на лыжах, езда на
велосипеде, плавание связано с большим объемом механической работы, требующей
значительных затрат энергии. Физическая нагрузка интенсифицирует обмен веществ и
значительно усиливает кровообращение.
При выполнении мышечной работы сердце оказывается вынужденным выбрасывать в
сосудистую магистраль во много раз больше крови, чем в спокойном состоянии. В
центральных
кровеносных
сосудах
повышается
давление,
которое
способствует
значительному увеличению скорости движения крови по всему организму.
Работы ученых последних лет показали, что при физической деятельности
интенсивность кровообращения в мышцах увеличивается в несколько раз, а в головном
мозге - лишь на несколько процентов.
В здоровом организме исключена опасность переполнения кровью головного мозга.
Этому способствует надежная система защиты, которая пропускает к нервным клеткам такое
количество крови, которое необходимо для их нормальной работы.
Таким образом, влияние на мозг интенсивной физической работы проявляется в
активизации функций соответствующих защитных систем, что является важнейшим
условием для их тренировки и повышения работоспособности. Особая ценность таких
динамических упражнений, как бег, ходьба на лыжах, передвижение с рюкзаком и т.п.
заключается в их разнообразии. Они способствуют расширению спектра действий защитноприспособительных аппаратов головного мозга. [2]
Эксперименты, проведенные в период с 1960-х по 1970-е годы, однозначно
подтвердили,
что
физические
упражнения
позитивно
влияют
на
умственную
работоспособность человека. [1, 3]
5
Ученые говорят, что исследование, опубликованное ими в журнале «Neurology»,
является существенным дополнением к уже имевшимся доказательствам зависимости
здоровья мозга от здоровья сердца.
Хорошая физическая форма сердечно-сосудистой системы является показателем того,
что организм хорошо поглощает кислород во время физических упражнений и
транспортирует его в нужном количестве туда, где он нужен ─ к мышцам и органам тела,
включая мозг.
Исследователи из Университета Миннесоты, Миннеаполис (США), начали с того, что
протестировали почти 3000 здоровых людей со средним возрастом 25 лет.
В течение первого года исследования все эти молодые люди регулярно бегали на
беговой дорожке с регистрацией показателей работы сердечно-сосудистой системы. Эти
испытания повторились снова только спустя 20 лет, в течение которых за ними не
наблюдали.
Во время испытаний им предлагалось бегать максимально долго ─ до исчерпания сил
или появления одышки.
В когнитивных тестах, выполненных через 25 лет после начала исследования,
измерялись память и мыслительные способности участников.
Участники, которые дольше бегали на беговой дорожке, спустя 25 лет показали
лучшие результаты в тестах на память и мыслительные способности даже после поправки на
такие факторы, как курение, диабет и высокий уровень холестерина в крови.
«Хотя многие исследования показывают пользу хорошего здоровья сердца для
мозга», ─ говорит автор исследования доктор Дэвид Джейкобс: «Данная работа ─ ещё одно
важное исследование, которое должно наглядно показать молодым людям, как важно для
сохранения на долгие годы высокой функциональности их мозга заниматься в молодые годы
такими аэробными упражнениями, как бег, плавание, езда на велосипеде или занятия
аэробикой в фитнес-классах».
Доктор Джейкобс подчеркнул, что он придерживается концепции сохранения
здоровья, путём использования совокупности нагрузок на человека, включающих
социальную, физическую и психическую активность. [5]
«Это действительно полный пакет деятельности вашего тела, который должен быть
увязан с планом его исполнения, что сохранит когнитивные способности мозга на многие
годы, по крайней мере, до середины жизни», ─ сказал он корреспонденту «Би-Би-Си».
Доктор Саймон Ридли, руководитель отдела исследований в благотворительном
фонде Alzheimer’s Research UK, сказал: «Всё больше данных свидетельствует о том, что
физические упражнения могут снизить риск когнитивных нарушений и слабоумия, и уже
6
много исследований показали связь между здоровыми привычками в молодые годы и
улучшением здоровья в старости». [5]
Установлено, что память и внимание являются доминирующими когнитивными
способностями, определяющими качество усвоения знаний студентами-спортсменами.
Для определения данных когнитивных способностей разработан пакет компьютерных
программ на основе традиционных психодиагностических методик. Для тестирования
кратковременной зрительной и аудиальной памяти программа выводит на экран компьютера
словосочетания из трех букв и озвучивает их. Студент должен ввести эти словосочетания в
таблицу. При тестировании концентрации внимания появляется окно, где указаны 10
трехзначительных чисел, которые следует найти и отметить.
При помощи разработанной программы были определены когнитивные качества
студентов различных спортивных и неспортивных специализаций: спортивные игры,
сложнокоордионационные
виды
спорта,
единоборства,
циклические
виды
спорта.
Полученные данные свидетельствуют, что в обследованной выборке студентов-спортсменов
преобладают визуалы, то есть они лучше запоминают ту информацию, которую видят, чем
ту которую слышат.
Сравнительный анализ уровня развития когнитивных качеств у студентов спортивных
специализаций и неспортивных свидетельствует о достоверном различии показателя
зрительной памяти между студентами 2-4 курсов специализации «Информационное
обеспечение» и специализациями циклических и спортивных видов спорта студентов
магистратур.
Это объясняется тем, что у студентов, активно занимающихся спортом, занятия
способствуют развитию зрительной памяти. В связи с этим для студентов спортивных
специализаций более эффективными являются наглядно-образные методы обучения.
У студентов игровых видов спорта отмечена высокая взаимосвязь между всеми
исследуемыми показателями. Это отличает данный контингент исследуемых студентов от
других групп видов спорта, а также свидетельствует, что развитие именно зрительной,
слуховой памяти и концентрации внимания являются непосредственными факторами
влияния на уровень знаний.
Регрессионная модель данной группы свидетельствует о положительном влиянии
исследованных когнитивных способностей на уровень знаний студентов и доминирования
среди них зрительной памяти и концентрации внимании.
Следовательно, студенты игровых видов спорта являются визуалами, и при
организации учебного процесса следует опираться на наглядно-образные средства обучения.
7
У студентов, которые занимаются сложнокоординационными видами спорта, также
наблюдается наличие взаимосвязи между всеми исследуемым когнитивными способностями
и уровнем знаний, но несколько в меньшей мере, чем у студентов игровых видов спорта. Они
являются выраженными кинестетиками с доминированием концентрацией внимания. Это
подтверждает и регрессионный анализ.
У
студентов,
которые
занимаются единоборствами, выявлена
корреляционная
взаимосвязь между показателями уровня знаний и внимания и зрительной памяти.
Регрессионная модель указывает на доминирование показателя концентрации внимания
среди исследуемых когнитивных способностей.
По данным корреляционного анализа наблюдается тесная взаимосвязь между уровнем
знаний студентов циклических видов спорта и вниманием, а также слуховой памятью. Эти
данные подтверждаются при регрессионном моделировании когнитивных способностей
студентов.
Наблюдается положительное влияние слуховой памяти и концентрации внимания на
уровень
знаний
у студентов циклических
видов спорта,
что
свидетельствует
о
доминировании среди них аудиалов. Преподаватель при проведении занятий со студентами
данной группы должен делать больший акцент на словесном объяснении учебного
материала.
Таким образом, можно выделить, что студенты циклических видов спорта являются
аудиалами с доминирующими механизмами слуховой памяти, студенты игровых видов
спорта - визуалами с доминирующими механизмами наглядно-образного восприятия
информации, а студенты сложнокоординационных видов спорта и единоборств со
смешанными механизмами восприятия информации.
Анализ
компьютерных
психодиагностических
технологий
установил,
что
использование компьютерных программ тестирования индивидуальных когнитивных
способностей студентов является эффективным средством оптимизации и повышения
качества их подготовки.
Установлена тесная зависимость между уровнем знаний и концентрацией внимания у
студентов циклических видов спорта; уровнем знаний и зрительной памятью, концентрацией
внимания у студентов игровых видов спорта и сложнокоординационных видов спорта;
уровнем знаний и зрительной памятью, концентрацией внимания в студентов-единоборцев.
Наибольший показатель уровня развития когнитивных способностей наблюдался у
студентов игровых видов спорта и свидетельствует о доминировании у них наглядных
механизмов
познавательной
деятельности.
А
регрессионные
модели
позволили
индивидуализировать форму представления учебного материала. [6]
8
Заключение.
Итак, физическая культура в вузах представлена как важнейший базовый компонент
формирования общей культуры студентов.
В настоящее время общепризнанны такие формы физической культуры, как
неспециальное физкультурное образование, спорт, физическая рекреация и двигательная
реабилитация. Всестороннее развитие физических способностей студентов с помощью
организованной двигательной активности (физической тренировки) помогает сосредоточить
все внутренние ресурсы организма на достижении поставленной цели и укрепляет здоровье.
[1, 4] Экспериментально доказано, что студенты, занимающиеся физической культурой,
более успешны в обучении и обладают высоким уровнем когнитивных способностей . [2]
Список литературы
1.
Булич Е.В. Физиолого-гигиеническая характеристика влияния занятий физическим
воспитанием на умственную работоспособность и психоэмоциональную устойчивость
студентов. Ученые записки - СГУ, 2007.
2.
Основы
физической
пособие/И.Е.Корельская,
культуры
И.А.Каркавцева,
студенческой
Н.В.
Блохина[и
молодежи:
др.];
под
общ.
учеб.
ред.
И.Е.Корельской; Сев.(Арктич.)федер.ун-т им. М.В.Ломоносова.-Архангельск: ИД САФУ,
2014.- 107 с.
3.
Электронный ресурс [http://xn--5-8sb3a.xn--p1ai/catalog/view.download/17/657]
4.
Электронный ресурс [http://timesnet.ru/magazine/8/5564/]
5.
Электронный
ресурс
[http://www.bankreferatov.ru/referats/65a91f5e4e64fbd0c32571760050d684/%D0%A4%D0%98%
D0%97%D0%98%D0%A7%D0%95%D0%A1%D0%9A%D0%90%D0%AF%20%D0%9A%D0%
A3%D0%9B%D0%AC%D0%A2%D0%A3%D0%A0%D0%90%20%D0%98%20%D0%A1%D0
%9F%D0%9E%D0%A0%D0%A2%20%D0%92%20%D0%A0%D0%95%D0%96%D0%98%D0
%9C%D0%95%20%D0%A2%D0%A0%D0%A3%D0%94%D0%90%20%D0%98%20%D0%9E
%D0%A2%D0%94%D0%AB%D0%A5%D0%90.doc.html]
6.
Электронный ресурс [http://budzdorovstarina.ru/archives/2923]
7.
Электронный ресурс [http://www.teoriya.ru/ru/node/723]
9