Оценка функционального состояния школьников и студентов при разных видах учебной нагрузки



В данной статье обсуждается проблема влияния учебных нагрузок на функциональное состояние школьников и студентов. С помощью непрерывного мониторинга сердечного ритма участников исследования (метод беспроводной кардиоинтервалографии) и математических методов анализа данных (динамический спектральный анализ, корреляционный анализ, дисперсионный анализ) были выявлены некоторые особенности динамики функционального состояния у школьников и студентов при учебных нагрузках. Функциональное состояние школьников в контексте сдачи пробного ЕГЭ характеризуется сниженным уровнем активности симпатической нервной системы; у студентов в контексте экзамена наблюдается значительная ригидизация вариабельности сердечного ритма и всех его компонентов.

Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, частотные показатели сердечного ритма, кардиоинтервалография, стресс, школьник, студент.

Стресс — это защитная, неспецифическая, системная активация организма на повреждение или потенциальную угрозу повреждения организма или психики субъекта. Стресс-факторами могут служить чрезмерные физические, эмоциональные или информационные нагрузки. Со школьным стрессом дети сталкиваются буквально с первых дней пребывания в школе. Это связано с тем, что часто дети не готовы к новой для себя роли школьника, к выполнению требований учителя как к пониманию и запоминанию нового материала, так и к поведению во время урока и на переменах и т. д. А студенты, как и школьники должны адаптироваться в новой для себя учебной среде.

Учеными выявлены факторы возникновения учебного стресса студентов: жизнь вдали от родителей, большая учебная нагрузка, по сравнению со школой, неумение организовывать свой режим дня, нежелание учится. В последние годы получены убедительные доказательства того, что он оказывает негативное влияние на нервную, сердечно — сосудистую и иммунную системы студентов. Стресс может оказывать влияние на успеваемость учащихся, поведение. (2)

Одним из наиболее эмоционально и когнитивно напряженных контекстов учебной деятельности является процесс сдачи экзаменов. Необходимо выяснить, какие параметры функционального состояния школьников и студентов наиболее чувствительны к данному контексту для того, чтобы в дальнейшем была возможность разработать комплекс подготовительных упражнений для формирования устойчивости данных параметров.

Цель научной работы — выявить динамику функционального состояния у школьников и студентов при различных учебных нагрузках.

Исследование динамики функционального состояния у школьников и студентов при разных видах учебной нагрузки проводилось на базе Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского.

В исследовании приняли участие 24 школьника в возрасте 14лет. Мальчиков 8 человек и 14 девочек. Студентов 35 человек. В возрасте 19 лет. Мальчиков 9 человек и 26 девушек.

Комплексное исследование проходило с помощью метода беспроводной кардиоинтервалографии. Запись временных интервалов между R-пиками кардиограммы человека производилась с помощью телеметрической системы BioHarness, которая представляет собой устройство регистрации кардиосигналов, вмонтированное в пояс. Сигнал передаётся от датчика на смартфон и со смартфона на компьютер по беспроводной сети Bluetooth. Для обработки первичных данных использовались спектральные методы анализа вариабельности сердечного ритма: периодограмный метод, которым анализировали параметры: суммарную мощность спектра вариабельности сердечного ритма — TP (мс2), мощность спектра ритмограмм в области очень низких частот — VLF (мс2), мощность спектра ритмограмм в области низких частот — LF (мс2), мощность спектра ритмограмм в области низких частот — HF (мс2), соотношение мощностей спектра ритмограмм в области низких и высоких частот (коэффициент вегетативного баланса) — LF/HF.

Статистический анализ проводился следующими методами:1. Описательная статистика;2. Дисперсионный анализ: ANOVA, метод повторных измерений; Критерий Стьюдента;3. Корреляционный анализ. Для описания результатов учитывались полезно значимые корреляции (p<0.05).

Результаты исследования иобсуждение

По результатам исследования нами было выявлено следующее.

При сравнении динамик параметров вариабельности сердечного ритма школьников в процессе обычного урока и пробного ЕГЭ выявлены следующие эффекты:

1. Уровень симпатической активации (LF-компонент) выше на уроке, чем на ЕГЭ (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис.1).
2. Уровень общего адаптационного потенциала (ТР) выше на уроке, чем на ЕГЭ, (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис. 2).

Таким образом, контекст сдачи ЕГЭ, приводит к ригидизации сердечного ритма школьников, оказывая большее влияние на активность симпатической нервной системы. Иными словами, в условиях сдачи экзамена школьниками происходит блокирование системы, отвечающей за активацию и мобилизацию организма.

Рис. 1. Средние значения LF во время урока и во время пробного ЕГЭ у школьников

Рис. 2. Средние значения TP во время урока и во время пробного ЕГЭ у школьников

При сравнении динамик параметров вариабельности сердечного ритма студентов в процессе стандартной лекции и экзамена выявлены следующие эффекты:

1. Уровень симпатической активации выше на лекции, чем на экзамене (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис.3).
2. Уровень парасимпатической активации выше на лекции, чем на экзамене (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис.4).
3. Уровень адаптационного потенциала выше на лекции, чем на экзамене (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис.5).
4. Уровень активации парасимпатической нервной системе и напряжении регулятивных систем выше на лекции, чем на экзамене (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис.6).

Рис. 3. Средние значения LFво время лекции и во время экзамена у студентов

Рис. 4. Средние значения HFво время лекции и во время экзамена у студентов

Рис. 5. Средние значения TPво время лекции и во время экзамена у студентов

Рис. 6. Средние значения LF/HFво время лекции и во время экзамена у студентов

Таким образом, в динамике функционального состояния студентов во время экзамена наблюдается полная ригидизация ритма и всех его составляющих, что является показателем чрезмерной нагрузки организма.

Сравнивая динамики функционального состояния школьников и студентов в процессе стандартной учебной нагрузки (урок и лекция), показаны следующие эффекты:

1. Уровень симпатической активации выше на лекции, чем на уроке (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис.7).
2. Уровень парасимпатической активации выше на лекции, чем на уроке (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис. 10).
3. Уровень адаптационного потенциала выше на лекции, чем на уроке (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис.9).
4. Уровень напряжения регулятивных систем выше на уроке, чем на лекции (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис. 8).

Рис. 7. Средние значения LFво время лекции у студентов и во время урока у школьников

Рис. 8. Средние значения LF/HFво время лекции у студентов и во время урока у школьников

Рис. 9. Средние значения TPво время лекции у студентов и во время урока у школьников

Рис. 10. Средние значения HFво время лекции у студентов и во время урока у школьников

Таким образом, контекст урока является более напряженным для организма школьника (ниже уровень адаптационного потенциала, выше уровень напряжения регуляторных систем), чем лекция для студента. И это закономерно, так как во время лекции, как правило, студенты только слушают и пишут, а на уроке школьник должен быть готов в любой момент ответить на вопросы учителя по рассматриваемой или пройденным темам. Для этого организм должен быть в режиме активации, что и наблюдается более высоким показателем LF у школьников.

Сравнивая динамики функционального состояния школьников и студентов в процессе напряженной учебной нагрузки (пробный ЕГЭ и экзамен), показаны следующие эффекты:

1. Уровень симпатической активации выше на пробном ЕГЭ, чем на экзамене (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис. 11).
2. Уровень парасимпатической активации выше на ЕГЭ, чем на экзамене (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис 12).
3. Уровень адаптационного потенциала выше на ЕГЭ, чем на экзамене (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис.13).
4. Уровень напряжения регулятивных систем выше на экзамене, чем на ЕГЭ (критерий Стьюдента, p = 0.01), (рис. 14).

Рис. 11. Средние значения LFво время экзамена у студентов и во время ЕГЭ у школьников

Рис. 12. Средние значения HFво время экзамена у студентов и во время ЕГЭ у школьников

Рис. 13. Средние значения TPво время экзамена у студентов и во время ЕГЭ у школьников

Рис. 14. Средние значения LF/HFво время экзамена у студентов и во время ЕГЭ у школьников

Опираясь на данные предыдущих исследований (дисс. Бахчиной), которые свидетельствую о том, что высокий уровень индекса напряженности регуляционных систем на фоне низкого уровня показателя адаптационного потенциала свидетельствует о стресс-активации организма и высокой эмоциональной дезадаптации, можно говорить о том, что контекст экзамена для студента является более напряженным и стрессогенным, чем пробный ЕГЭ для школьника.

Выводы

– В условиях сдачи экзамена школьниками происходит блокирование системы, отвечающей за активацию и мобилизацию организма;

– В динамике функционального состояния студентов во время экзамена наблюдается полная ригидизация ритма и всех его составляющих, что является показателем чрезмерной нагрузки организма;

– Контекст урока является более напряженным для организма школьника (ниже уровень адаптационного потенциала, выше уровень напряжения регуляторных систем), чем лекция для студента;

– Контекст экзамена для студента является более напряженным и стрессогенным, чем пробный ЕГЭ для школьника.

Литература:

1. Абабков В. А., Перре М. Адаптация к стрессу. Основные теории, диагностики, терапии.- СПб.: Речь, 2004.- 166с.
2. Букеева А. С., Риклефс И. М.,. Хайчубеков Б. К., Риклефс В. П. Изменение функционального состояния вегетативной нервной системы школьников младших классов в процессе обучения. Ж: Современные проблемы науки и образования. В: № 2. 2013. с. 1–8
3. Баевский, Р. М., Иванов, Г. Г., Чирейкин, Л. В., Гаврилушкин, А. П., Довгалевский, П. Я., Кукушкин, Ю. А., Миронова, Т. Ф., Прилуцкий, Д. А., Семенов, А. В., Федоров, В. Ф., Флейшман, А. Н., Медведев, М. М. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (часть 1) Ж: Вестник Аритмологии. 2002, с. 65–73
4. Лаптева Елена Александровна. Морфофункциональные перестройки организма детей школьного возраста, их возможности при государственной итоговой аттестации. Диссертацияна соискание ученой степени кандидата биологических наук. 2015. 136 с.
5. Лаптева Е. А., Любовцев В. Б., Мамалыга Л. М. Итоговая аттестация в формате ГИА и ЕГЭ: психофизиологические особенности состояния детей 9 и 11 классов при функциональной нагрузке, обусловленной сдачей экзаменов. Ж: Фундаментальные исследования. 2013. № 7–3. с. 575–579
6. Михайлова Л. А. Показатели центральной гемодинамики и особенности регуляции сердечного ритма у старшеклассников. Ж: Вестник ЮУрГУ (Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура»). 2013. Т. 13. № 4. с. 59–62.
7. Мамедова Л. В., Савченко Т. С. Профилактика предэкзаменационного стресса у младших школьников посредством программы «5-й класс без стресса». Ж: Успехи современного естествознания, № 5. 2013 г. 71 с.
8. Некрасова М. М., Парин С.А, Шишалов И. С., Бахчина А. В., Способ определения стресса. Ж: Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского, № 1 (2), 2014. с. 413–419
9. Парин С. Б.; Яхно В. Г.; Цверов А. В.; Полевая С. А.. Психофизиологические и нейрохимические механизмы стресса и шока: Эксперимент и модель. Ж: Вестник Нижегородского университета им. И. И. Лобачевского, 2007, № 4, с. 190–196
10. Селье Г. Когда стресс не приносит горя. — М., 1992, с. 104–109, с. 116–135.
11. Селье Г. Стресс без дистресса. М: Москва, 1993. 151с.