Оценка физического состояния школьников с использованием компьютерных технологий

В настоящее время в нашей стране увеличивается заболеваемость среди детского и взрослого населения, сокращается продолжительность жизни, что во многом обусловлено сложными экономическими и экологическими условиями. Влияние данных факторов на развитие человека привело к серьезным последствиям, и прежде всего к резкому возрастанию количества детей с аномалиями в физическом и психическом развитии. По данным ряда авторов (3, 4, 10), среди школьников России такие дети составляют 70-80 %. По нашим данным, школьников, имеющих отклонения только в состоянии опорно-двигательного аппарата, в Ульяновске и области насчитывается 61,6 % (11) . Сегодня лишь 4 -10 % выпускников общеобразовательных школ могут считаться абсолютно здоровыми (8).

В связи с этим возникает необходимость своевременной диагностики отдельных компонентов здоровья и проведения различного рода профилактических мероприятий. Современный уровень развития вычислительной техники создает благоприятные условия для решения данной проблемы.

Нами разработаны и внедрены компьютерные программы, обеспечивающие оценку и коррекцию физического состояния и функциональных возможностей организма. К ним относятся следующие:

1) программа по оценке и коррекции морфофункционального развития школьников;

2) компьютерная программа по оценке физической работоспособности;

3) программа по оценке и коррекции физического здоровья школьников;

4) компьютерная программа по оценке и коррекции физической подготовленности школьников.

Первая программа позволяет выполнять центильную оценку отдельных показателей физического развития (длины, массы тела, окружности грудной клетки, кистевой динамометрии, жизненной емкости легких) и сердечно-сосудистой системы (частоты сердечных сокращений, артериального давления) школьников. Кроме того, разработанная программа позволяет рассчитывать и давать качественную оценку двойного произведения, весо-ростового и жизненного индексов. На основе введенных данных программа выполняет интегральную оценку физического развития, оценивает степень его гармоничности, определяет состояние физиометрических функций и гемодинамических показателей. Для каждого обследуемого школьника компьютерная программа предлагает индивидуальные рекомендации по организации самостоятельных занятий физическими упражнениями с учетом возраста, пола, уровня физического развития. В программе двигательной активности, рассчитанной на восемь недель, учитываются следующие условия: количество физкультурных занятий в неделю; продолжительность одного занятия; оптимальный пульсовой режим; метод выполнения упражнений; средства физического воспитания. Кроме того, программа позволяет сохранять полученные результаты в специальной компьютерной базе данных; проводить их статистическую обработку (с определением средней арифметической, среднего квадратического отклонения и других статистических параметров); выводить на монитор список всех школьников, участвовавших в исследованиях; осуществлять оперативный поиск обследуемого по его фамилии; систематизировать исследуемых школьников в зависимости от возраста, пола, уровня физического развития, наличия отклонений в состоянии сердечно-сосудистой системы, опорно-двигательного аппарата, степени развития гемодинамических, физиометрических функций и многих других признаков; осуществлять отчеты по всем имеющимся в базе данных показателям в виде количественных и процентных величин; выполнять печать промежуточных и конечных результатов исследования.

Программа по оценке и коррекции морфофунк ционального развития использовалась при исследовании физического развития свыше 15 000 школьников г. Ульяновска, проведенном Областным врачебно-физкультурным диспансером (ОВФД). Полученные показатели сравнивались с аналогичными данными обследований, проведенных ОВФД в 1992 --1993 гг. (9). Сравнительный анализ проводился с учетом возраста и пола.

Средние показатели длины тела, отражающие особенности пластических процессов, которые протекают в организме человека (2, 12), по сравнению со всеми остальными рассматриваемыми показателями физического развития претерпели изменения в наименьшей степени. Так, наиболее заметное снижение данного показателя выявлено у юношей в 17 лет (на 3,7 см) и у девочек в возрасте 7 лет (на 1,1 см). По сравнению с показателями 1992 - 1993 гг. в 1996 - 1998 гг. у мальчиков и девочек в возрасте 7 - 11 лет происходит незначительное снижение длины тела (у мальчиков от 0,14 до 0,7 см, у девочек от 0,36 до 1,1 см). Затем в подростковом возрасте (от 12 до 14 лет) выявлено очень небольшое увеличение длины тела (не больше, чем на 1 см). В старшем школьном возрасте эта величина вновь уменьшается.

Такой показатель, как окружность грудной клетки (ОГК), каждый год оставался практически на одном уровне. Изменения в 1996 - 1998 гг. по сравнению с 1992 - 1993 гг. очень незначительны. У школьниц этот показатель в среднем вырос на 0,53 %, у школьников мужского пола выявлено снижение примерно на такую же величину - на 0,52 %. Один из наиболее важных показателей физического развития - масса тела. Сравнительный анализ показал, что данный антропометрический показатель за последние годы имеет незначительную тенденцию к снижению у школьников как мужского, так и женского пола. В любом школьном возрасте вес снижался не более чем на 1 кг. В среднем снижение массы тела у школьниц составило 2,96 %, у школьников - 3,11 %.

Вызывают тревогу снижение показателей ЖЕЛ, силы правой и левой кисти. Так, величина ЖЕЛ, характеризующая функцию внешнего дыхания, по сравнению с аналогичными результатами 1992 - 1993 гг. значительно снизилась: у школьников мужского пола минимальное снижение данного показателя наблюдалось в 8 лет (11,4 %), максимальное - в 17 лет (20,9 %); у школьниц минимальное снижение - в 7 лет (7,3 %), максимальное - в 17 лет (19,4 %). Причем у школьниц выявлено нарастающее снижение данного показателя с возрастом.

Показатели мышечной силы свидетельствуют о максимальном проявлении произвольного усилия, которое может развить группа мышц при определенных условиях, и служат существенным дополнением при оценке физического развития. При изучении сравнительных данных кистевой динамометрии, характеризующих силу мышц - сгибателей правой кисти, было отмечено еще более резкое снижение показателей (по сравнению с ЖЕЛ). По каждому возрасту оно составило в среднем: у школьников - на 22,3 %, у школьниц - на 19,5 %. Аналогичные данные были получены и при анализе силы мышц левой кисти: у школьников по каждому возрасту снижение в среднем на 21,7 %, у школьниц - на 20,1 %.

Сравнительный анализ отдельных показателей физического развития школьников нашего региона свидетельствует о том, что процесс акселерации, хорошо заметный в середине текущего столетия, в 90-е годы прекратился. Основные показатели физического развития (длина и масса тела, ОГК) имеют тенденцию к незначительному снижению. Особую тревогу вызывает резкое снижение таких показателей, как ЖЕЛ и сила кистей рук, которое, на наш взгляд, связано со снижением двигательной активности школьников и неблагоприятными социально-эконо мическими изменениями, происходящими в нашей стране. Тяжелое состояние нашей экономики привело к падению материального благосостояния населения, к снижению качества питания, к ухудшению материальной базы медицинских учреждений.

Вторая компьютерная программа предназначена для исследования такого важного компонента "динамического здоровья", как физическая работоспособ ность. В основу данной программы положена общепринятая функциональная проба PWC170 (5), действующая по принципу Сьёстранда (13). Для реализации предложенной программы необходимы показатели велоэргометрии или степэргометрии и реакции ЧСС на две нагрузки - в зонах умеренной и большой мощности. Программа позволяет определить относительную и абсолютную величины PWC170; прогнозировать величину максимального потребления кислорода, объем сердца, максимальный ударный объем крови; сохранять в памяти ЭВМ результаты проведенных исследований; систематизировать полученные данные по возрастным, половым, спортивным признакам; распечатывать результаты проведенных исследований.

В основу компьютерной программы по оценке и коррекции физического здоровья школьников была положена методика Г.Л.Апанасенко и соавт. (1), суть которой заключается в создании формализованной (в баллах) экспресс-оценки уровня здоровья индивида по простейшим антропометрическим и функциональным показателям: весо-ростовому, силовому, жизненному индексам, двойному произведению, времени восстановления ЧСС после 20 приседаний за 30 с, имеющим выраженные корреляционные связи с уровнем энергопотенциала индивида.

В результате применения этой компьютерной программы школьники получают качественную оценку своего уровня физического здоровья и два блока рекомендаций по оптимальной организации своей двигательной деятельности. Первый блок состоит из индивидуальных (в зависимости от возраста, пола, уровня здоровья и сенситивных периодов в развитии двигательных качеств) рекомендаций, рассчитанных на самостоятельные занятия. Второй блок рекомендаций включает в общей сложности 176 комплексов физических упражнений, расписанных в соответствии с общепринятой формой учительского конспекта урока, рассчитанного на 45 мин и предусматривающего использование круговой тренировки. Программа включает в себя несколько подпрограмм, позволяющих наряду с интегральной оценкой уровня здоровья и выдачей блока рекомендаций осуществлять хранение, систематизацию (в зависимости от различных признаков), статистическую обработку получаемых данных, мониторинг индивидуальных и групповых показателей на протяжении практически неограниченного времени; представлять изучаемые параметры в форме таблиц и диаграмм; выводить результаты исследований на печать.

Использование программы по оценке и коррекции физического здоровья позволило создать компьютерную базу данных, состоящую из результатов обследования 1177 учащихся 1 -11-х классов школы-гимназии № 1 г. Ульяновска и Ишеевской средней общеобразо вательной школы. В ходе проведенного исследования школьники получили индивидуальную оценку уровня физического здоровья по пятибалльной системе: 1 - низкий уровень; 2 - ниже среднего; 3 - средний; 4 - выше среднего; 5 - высокий. Анализ полученных данных позволил распределить всех обследуемых следующим образом: низкий уровень физического здоровья - 43 человека (3,7 %), ниже среднего - 206 (17,5 %), средний - 447 (38 %), выше среднего - 351 (29,8 %), высокий 130 (11 %). Кроме того, результаты проведенных исследований, полученные с использованием данной программы экспресс-оценки, позволили предварительно распределить всех обследуемых на три массива: здоровые - 481 школьник (40,8 %) (уровень физического здоровья - высокий и выше среднего), группа "риска" - 447 учащихся (38 %) (уровень здоровья - средний) и потенциально больные - 249 школьников 21,2 %) (уровень здоровья - ниже среднего и низкий). Представители второго и третьего массивов были рекомендо ваны для углубленного медицинского обследования в отделениях профилактики.

Во многих работах, посвященных созданию и использованию компьютерной техники в педагогической сфере, особо отмечается, что одним из основных в технологической цепочке совершенствования образования на основе применения ЭВМ является педагогический контроль, позволяющий в большей степени реализовать творческий потенциал педагогов и обучаемых, индивидуализировать процесс обучения, совершенствовать традиционные и внедрять новые формы и методы воспитания. И если вышеперечисленные программы рассчитаны на использование их как в медицинской, так и в педагогической сфере, то программа по оценке и коррекции физической подготовленности школьников находит свое применение главным образом в деятельности учителя физической культуры, где может быть использова на как средство педагогического контроля.

Компьютерная программа по оценке и коррекции физического здоровья школьников основана на рекомендованной в 1993 г. Министерством образования Российской Федерации программе физического воспитания (7) и позволяет оценивать уровень развития таких двигательных качеств, как скоростные, координационные, скоростно-силовые, силовые, гибкость, выносливость. Кроме того, программа позволяет получать интегральную оценку уровня физической подготовленности; сохранять данные исследования в памяти ЭВМ; проводить их статистическую обработку; выводить на монитор список всех школьников, участвовавших в тестировании; осуществлять оперативный поиск школьника по фамилии; систематизировать учащихся по различным критериям; прослеживать изменение результатов контрольных упражнений на протяжении одного учебного года и всех лет обучения в школе. На основе использования данной программы каждый школьник получает рекомендации по двигательной активности, в которых учитываются индивидуальные особенности (возраст, пол, структуру моторики, уровень физической подготовленности ) и предусматриваются физиологические режимы при выполнении физических упражнений.

Использование программы позволило создать компьютерную базу данных, включающую в себя результаты обследования 1621 учащегося средней общеобразовательной школы № 83 г. Ульяновска.

В результате исследования все школьники были распределены на три группы: с низким (263 чел.), средним (29 чел.) и высоким (882 чел.) уровнями ФП. Проведенное тестирование показало, что наиболее отстающими двигательными качествами у школьников являются силовые. Так, процент учащихся, имеющих уровень развития ниже среднего и низкий по таким показателям, как сила мышц - разгибателей спины, правой и левой кисти, соответственно составил 60,9; 62,6 и 63,6%. К разряду наиболее развитых физических качеств относятся координационные способности и аэробная выносливость. В данном случае процент школьников, имеющих уровень развития выше среднего и высокий, соответственно составил 55,1 и 40 %.

Использование компьютерной программы по оценке и коррекции физической подготовленности позволяет оперативно ставить оценки по предмету "физическая культура", выявлять группу наиболее подготовленных школьников, формировать сборную команду школы для участия в спортивных соревнованиях, следить за индивидуальной и групповой динамикой развития двигательных качеств, вносить коррективы в учебный процесс по физическому воспитанию.

Описанные нами компьютерные программы получили широкое распространение в деятельности областного врачебно-физкультурного диспансера, ряда школ г. Ульяновска и области. Использование программ позволяет осуществлять оперативный и объективный контроль физического состояния учащихся, корректировать образовательный и оздоровительный процессы, индивидуализировать физическое воспитание школьников, автоматизировать операции анализа и оценки полученных результатов. Внедрение данных программ в практику позволило нам создать компьютерные базы данных, включающие результаты обследований около 20 000 школьников. На основе этих данных нами были разработаны стандарты морфофункционального развития школьников г. Ульяновска (6).

1. Апанасенко Г.Л., Науменко Р.Г., Морозов Н.В. и др. Методические рекомендации. - Киев: мед. институт им. академика А. Богомольца, 1988. - 12 с.

2. Башкиров Л.И. Учение о физическом развитии человека. - М.: МГУ, 1962. - 206 с.

3. Громбах С.М. Актуальные вопросы изучения состояния здоровья детей и подростков. - В кн.: Проблемы охраны здоровья детей дошкольного и школьного возраста. М, 1981, с. 9 - 19.

4. Казин Э.М., Блинова Н.Г., Литвинова Н.А. Основы индивидуального здоровья человека. - М.: Владос, 2000. - 192 с.

5. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Любина В.Г. PWC170 - проба для определения физической работоспособности //Теор. и практ. физ. культ. 1969, № 10, с. 37 - 40.

6. Лёвушкин С.П., Балябин В.К., Смыковская Р.М. и др. Стандарты морфофункционального развития школьников г. Ульяновска. - Ульяновск: ИПК ПРО, 2000. - 28 с.

7. Лях В.И., Мейксон Г.Б. Программа физического воспитания учащихся 1-11 классов с направленным развитием двигательных способностей. М., 1993. - 64 с.

8. Письмо Генеральной прокуратуры Российской Федерации "О нарушении прав детей на охрану жизни и здоровья" (12.08.96 № 1 118-98).

9. Сауров Н.А., Балябин В.К., Тиселько А.Д. Стандарты физического развития школьников г. Ульяновска: Пособие для медицинских работников, преподавателей физической культуры, тренеров. Ульяновск, 1994. - 73 с.

10. Сердюковская Г.Н. Организация медицинского контроля за развитием и здоровьем дошкольников и школьников. М., 1995.

11. Смыковская Р.М., Малых А.Л., Лёвушкин С.П. Состояние здоровья школьников г. Ульяновска и Ульяновской области: Тез. докл. XXXII науч.-практ. конф. врачей Ульяновской области "Современные тенденции развития здравоохранения". - Ульяновск: Центр медицинской профилактики, 1997, с. 407 - 409.

12. Цейтлин А.Г. Физическое здоровье детей и подростков. - М.: Медицина, 1963. - 204 с.

13. Sjostrand T. Changes in the Respiratory organs of workmen at one oresmelding work // Acta Med. Scand. - 1947. - Suppl. 196. - P. 687 - 699.

14. С.П. Лёвушкин, кндидат биологических наук, доцент. Оценка физического состояния школьников с использованием компьютерных технологий.