Книга: ФИЗИОЛОГИЯ И ПСИХОЛОГИЯ ТРУДА / КРУШЕЛЬНИЦКАЯ Я.В.

6.3. Показатели и методика оценки работоспособности человека

Работоспособность человека является функцией многих переменных, зависит от исходного функционального состояния человека и действия факторов окружающей среды вообще и производственного - в частности. В связи с этим для ее оценки используется система показателей, которые характеризуют как количественные и качественные результаты работы, так и функциональные состояния работника. Методика оценки работоспособности предусматривает обязательное соблюдение определенных правил:

● в каждом конкретном случае следует опираться на показатели, наиболее адекватные для данного вида труда;

● не ограничиваться одним показателем, а использовать комплекс их;

● при анализе показателей учитывать нормальные сдвиги их в связи с суточной периодикой;

● количественные показатели необходимо обязательно дополнять качественными.

Для оценки работоспособности применяются три группы показателей, которые характеризуют результаты производственной деятельности, физиологические сдвиги и изменения в психических функциях человека в процессе труда. Это производственные, физиологические и психологические показатели.

В производственных показателей относятся:

● производительность труда - выработка продукции за единицу времени;

● трудоемкость работы - затраты времени на производственную операцию;

● качество работы (продукции) - наличие брака;

● потери рабочего времени и простои оборудования по вине работника.

Отметим, что качественные показатели работы более информативны для оценки работоспособности, поскольку они в большой степени зависят от функционального состояния работника и раньше снижаются в связи с усталостью, чем количественные показатели.

К физиологическим показателям относятся:

● величина энергозатрат;

● частота пульса, ударный и минутный объем крови;

● мышечная сила;

● мышечная выносливость;

● время сенсомоторных реакций;

● частота дыханий, легочная вентиляция, коэффициент потребления кислорода;

● сила, подвижность, уравновешенность процессов возбуждения и торможения;

● критическая частота слияния мигтінь;

● тремор (дрожание двигательной звена);

● температура кожи.

Кроме оценки динамики этих показателей в течение рабочего дня следует дать качественную оценку, критериями которой могут быть:

● показатели работы при максимальном напряжении;

● величина физиологических затрат на единицу работы в динамике рабочего дня, то есть своеобразные коэффициенты полезного действия работника.

К психологическим показателям относятся:

● внимание (концентрация, переключение, распределение);

● мышления;

● память;

● восприятия;

● эмоционально-волевое напряжение.

Оценка работоспособности по производственным показателям базируется на применении экономико-статистических методов, хронометражных наблюдений, фотографии рабочего дня и использования оборудования, фотохрометражі, самофотографії.

Производственные показатели характеризуют эффективность работы и косвенно - уровень работоспособности. Это обусловлено тем, что производительность труда и функциональное состояние работника в течение смены изменяется разнонаправлено. Так, производительность труда в конце смены может повыситься или сохраняться на высоком уровне, в то время как функциональное состояние постепенно ухудшается. Производительность труда начинает снижаться при значительном развитии усталости, поскольку на начальных ее стадиях имеет место компенсация за счет резервных возможностей организма. В связи с этим особое значение имеет изучение динамики функционального состояния с помощью физиологических методов. При этом необходимо исследовать не менее трех физиологические системы или функции:

● центральную нервную систему, в частности динамику корковых процессов;

● ключевые физиологические функции для данного вида труда;

● функции, которые наименее нагружены.

Для оценки таких свойств центральной нервной системы, как возбудимость, сила и подвижность нервных процессов необходимо изучение:

● состояния анализаторов методом определения критической частоты слияния мерцаний (КЧЗМ);

● времени сенсомоторной реакции методом рефлексометрии.

Применение метода определения критической частоты слияния мерцаний основывается на том, что зрительный анализатор характеризуется определенным уровнем функциональной подвижности. Этот уровень измеряется той предельной частотой вспышек света, при которой они уже не отличаются как отдельные вспышки, а возникает ощущение непрерывного света. В случае усталости эта граничная частота уменьшается и человек воспринимает как непрерывное свет такие мерцания, которые раньше она четко воспринимала как перервне свет. Измеряется частота слияния мерцаний в герцах.

Метод рефлексометрии заключается в том, что работник нажимает на ключ прибора (или отпускает нажатую кнопку) в ответ на действие определенного раздражителя (свет, звук). Время от начала действия раздражителя до ответной реакции регистрируется електросекундоміром и характеризует состояние возбуждения высших отделов мозга.

Изучают время простой реакции и время реакции распознавания и выбора. Простая реакция - это реакция на один известный сигнал. Реакция выбора - это реакция на один из двух или нескольких сигналов. При этом на каждый сигнал человек должен реагировать определенным действием.

Время реакции на раздражитель колеблется в течение рабочей смены и является статистической величиной. Увеличение его свидетельствует о снижении работоспособности, а в состоянии высокой работоспособности он уменьшается, однако никогда не может быть меньшим за определенную физиологическую границу.

Достаточно информативным для оценки работоспособности не только при физической, но и умственной и нервно-напряженной работе являются показатели мышечной силы и выносливости. Для их измерения используются методы динамометрии. Работник делает несколько максимальных нажимов на ручку динамометра и на основе этих данных определяется средняя величина мышечной силы. Время (в секундах) удержания 75% максимального усилия характеризует мышечную выносливость.

Точность и координация движений изучаются методом координометрії. Работнику предлагают быстро вести щуп прибора по определенной траектории, не отклоняясь от нее. Каждое отклонение фиксируется прибором. При этом учитываются время выполнения задания, общее количество ошибок и их суммарная продолжительность.

Аналогичным способом изучается тремор. В этом случае работнику предлагается в течение 20 сек держать штифт в круглом отверстии, не касаясь стенок. Рука ничем не фиксируется. Число прикосновений в состоянии высокой трудоспособности, как правило, не превышает 15.

Изучение состояния сердечно-сосудистой системы работников проводится методом электрокардиографии, пульсометрии и измерения артериального кровяного давления.

Во время обработки материала путем соответствующих расчетов получают данные о ударный и минутный объем крови. При усталости показатели артериального давления имеют тенденцию к снижению (не всегда). Пульсовая реакция на одно и то же нагрузка большая при значительной усталости. В этом случае замедляется и восстановление частоты пульса.

Функциональное состояние органов дыхания человека в процессе труда оценивается за ритмом, частотой и глубиной дыхательных движений, а также путем определения жизненной емкости легких, минутного объема дыхания, максимальной легочной вентиляции. С этой целью используют такие методы, как пневмография и спирометрия.

Дыхательный объем, жизненную емкость легких определяют с помощью спирометра. Расчетным методом определяют минутный объем дыхания. По показателям газообмена и потребления кислорода можно рассчитать затраты энергии на выполнение работы. Однако эти методы достаточно сложны и на производстве почти не используются.

Самыми доступными методами изучения работоспособности человека в производственных условиях являются тестовые методики. С помощью специальных тестов изучают свойства нервных процессов (возбуждения и торможения) и психические функции - показатели внимания, памяти, восприятия, эмоционального напряжения и т.д.

Кроме объективных методов оценки работоспособности, методом опроса изучается субъективное состояние работников, в процессе которого они дают оценку величины утомления в баллах: нет утомления - 0, легкая усталость - 1, средняя - 2, сильная - 3, очень сильная - 4 балла.

Полученные в динамике рабочего дня показатели имеют различные натуральные замеры и качественные характеристики. Так, в одних случаях увеличение величины показателя свидетельствует о повышении работоспособности человека, в других - о ее уменьшения. Поэтому необходима стандартизация показателей, которая проводится следующим образом.

По каждому показателю на основе полученного динамического ряда исчисляется его середньозмінне значения:

где n - количество измерений.

После этого натуральные величины показателей выражаются в стандартизированных показателях (х). Для этого каждое значение динамического ряда необходимо разделить на середньозмінну величину и умножить на 100.

Аналогично проводятся расчеты по всем другим показателям. При этом, показатели функций, которые растут при уменьшении трудоспособности, необходимо трансформировать в обратные величины. Для этого от каждого показателя необходимо вычесть 100; затем поменять знак на противоположный и снова добавить 100.

Полученные динамические ряды стандартизованных показателей характеризующих динамику отдельных функций работника в течение рабочей смены.

Для оценки интегрального показателя работоспособности в каждый момент наблюдения необходимо найти среднее арифметическое стандартизированных показателей всех функций на этот момент по формуле

Рассчитаны аналогично интегральные показатели работоспособности за каждый момент наблюдения используются для построения кривой работоспособности в течение рабочей смены.

Для оценки интегрального показателя используется также метод непараметрической статистики, который позволяет объединять показатели, полученные разными методами (например, показатель КЧЗМ, статическую мышечную выносливость, силу кисти рук, время сенсомоторной реакции и т.д.). Для этого фиксируется количество случаев, при которых не было сдвигов по сравнению с исходными показателями α, количество случаев улучшения показателей β и количество случаев ухудшения показателей γ.

Интегральный показатель работоспособности в каждый момент наблюдения вычисляется по формуле

При изучении работоспособности группы работников по приведенной формуле вычисляется показатель изменения по каждой функции в каждый момент наблюдения Ки. Интегральный показатель изменения функционального состояния работников в момент каждого наблюдения вычисляется по формуле

где n - количество исследованных функций, по которым вычислялись отдельные коэффициенты.

Значения коэффициентов Ки и Кинт изменяются от +1 до-1. Знак «минус» свидетельствует об ухудшении функционального состояния организма работника.

1.	ФИЗИОЛОГИЯ И ПСИХОЛОГИЯ ТРУДА / КРУШЕЛЬНИЦКАЯ Я.В.
2.	1.2. Предмет, методологические принципы и методы исследования в физиологии и психологии труда
3.	1.3. История развития и современные проблемы физиологии и психологии труда
4.	РАЗДЕЛ 2. ЦЕНТРАЛЬНО-НЕРВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ТРУДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАЗДЕЛ 2. ЦЕНТРАЛЬНО-НЕРВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ТРУДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 2.1. Общие сведения о строении нервной системы человека
5.	2.2. Нервные процессы и их динамика
6.	2.3. Основные принципы деятельности нервной системы человека
7.	2.4. Функции центральной нервной системы в процессе труда 2.4. Функции центральной нервной системы в процессе труда 2.4.1. Рефлекторная функция
8.	2.4.2. Интегративная функция
9.	2.4.3. Координационная функция
10.	РАЗДЕЛ 3. ФИЗИОЛОГИЯ ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ЧЕЛОВЕКА И РАЦИОНАЛИЗАЦИЯ ТРУДОВЫХ ПРОЦЕССОВ
11.	3.1. Общие сведения о строении двигательного аппарата человека и его функции
12.	3.2. Мышечная сила и выносливость
13.	3.3. Мышечная деятельность и рабочая поза работника
14.	3.4. Физиологические принципы рационализации трудовых процессов
15.	РАЗДЕЛ 4. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА НА ТРУДОВЫЕ НАГРУЗКИ И УСЛОВИЯ ТРУДА
16.	4.1. Понятие об адаптации и физиологические резервы организма человека
17.	4.2. Биохимические процессы и энергетика трудовой деятельности
18.	4.3. Закономерности функционирования дыхательной системы человека в процессе труда
19.	4.4. Реакции сердечно-сосудистой системы работника на трудовые нагрузки
20.	4.5. Терморегуляция организма человека в процессе труда
21.	4.6. Особенности восстановительных процессов в организме работника после работы
22.	РАЗДЕЛ 5. ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ТРУДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАЗДЕЛ 5. ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ТРУДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 5.1. Психика человека и ее функции в процессе труда
23.	5.2. Закономерности активизации психических процессов человека в трудовой деятельности 5.2. Закономерности активизации психических процессов человека в трудовой деятельности 5.2.1. Ощущения и восприятия в процессе труда
24.	5.2.2. Мышления в процессе труда
25.	5.2.3. Память в процессе труда
26.	5.2.4. Внимание и воля в процессе труда
27.	5.3. Эмоции и чувства в процессе труда
28.	5.4. Психические свойства личности, их развитие и проявления в трудовой деятельности 5.4.1. Личность и ее структура
29.	5.4.2. Темперамент и характер
30.	5.4.3. Способности
31.	5.4.4. Мотивы и мотивация
32.	РАЗДЕЛ 6. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЕЕ ДИНАМИКИ РАЗДЕЛ 6. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЕЕ ДИНАМИКИ 6.1. Суть и факторы работоспособности человека
33.	6.2. Предел работоспособности и функциональные состояния организма человека в процессе труда
34.	6.3. Показатели и методика оценки работоспособности человека
35.	6.4. Динамика работоспособности и характеристика его фаз
36.	РАЗДЕЛ 7. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ УСТАЛОСТЬ И МЕРЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПЕРЕУТОМЛЕНИИ РАБОТНИКОВ РАЗДЕЛ 7. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ УСТАЛОСТЬ И МЕРЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПЕРЕУТОМЛЕНИИ РАБОТНИКОВ 7.1. Суть, причины и общий механизм развития усталости
37.

С уществует группа методов, которая позволяет интегрально оценить физическую работоспособность - максимальную производительность.

Производительность зависит от:

 развития мышечной массы;

 возможностей сердечно-сосудистой и дыхательной систем;

 уровня транспорта кислорода и углекислого газа.

К методам оценки относят:

 двухступенчатая проба Мастера или степ-тест;

 велоэргометрия (нарастающие нагрузки или ступенчатые);

 пробы на приседание (проба Летунова).

Работоспособность студента и факторы, на нее влияющие

У чебное время студентов в среднем составляет 52-58 ч в неделю, включая лекции, семинары, практические занятия и самоподготовку. Ежедневная учебная нагрузка студента составляет 8-9 ч. и его рабочий день является одним из самых продолжительных. При этом более половины студентов (до 57%), не умеют планировать свой бюджет времени и занимаются самоподготовкой также по выходным и праздничным дням. Кроме того, самоподготовка в течение части семестра многими студентами не осуществляется и компенсируется чрезмерно интенсивной работой в период экзаменационной сессии. При этом восстановительные процессы у многих из них проходят неполноценно вследствие недостаточного сна, малого пребывания на свежем воздухе, недостаточного внимания физической культуре и спорту, а у некоторых и вследствие нерегулярного или неполноценного питания.

Одним из важнейших условий, обеспечивающих успешный учебный труд, является хорошая умственная работоспособность. Работоспособность в учебной деятельности в значительной степени зависит от свойств личности и темперамента студента, особенностей его нервной системы.

У спешность обучения может быть обусловлена такой типологической характеристикой, как "усидчивость", которой в большей степени обладают лица с преобладанием внутреннего и внешнего торможения. Работу, требующую большой концентрации внимания, более успешно выполняют студенты, которые обладают слабой нервной системой с преобладанием внешнего торможения или уравновешенностью, а также инертностью нервных процессов. Задания, не требующие напряженного внимания, лучше выполняют лица с инертностью возбуждения, большой силой нервной системы, с преобладанием внутреннего торможения.

При выполнении учебной работы монотонного характера у лиц с сильной нервной системой быстрее наблюдается снижение работоспособности, чем у студентов со слабой нервной системой. У студентов, ориентированных на систематическое усвоение учебной информации, процесс и кривая ее забывания после сдачи экзамена носят характер медленного снижения. У тех студентов, которые в течение семестра систематически не работали, а в короткое время изучали большой объем материала при подготовке к экзаменам, в процессе его забывания наблюдается резко выраженный спад.

Закономерности изменения работоспособности студентов в процессе обучения

В условиях учебно-трудовой деятельности работоспособность студентов претерпевает изменения, которые обнаруживают определенные закономерности. Их можно наблюдать в течение дня, недели, на протяжении семестра и учебного года в целом. Выраженность и иные характеристики этих изменений определяются как функциональным состоянием организма студента до начала работы, так и особенностями самой работы, ее организацией и другими факторами.

В течение учебного дня можно выделить шесть периодов.

1. Первый период – период врабатывания – характеризуется невысокой продуктивностью труда. В начале занятия студент не может сразу сосредоточиться и активно включиться в работу. Требуется не менее 10-15 мин, а иногда и больше, прежде чем работоспособность достигнет оптимального уровня. Этот период характеризуется постепенным нарастанием работоспособности с небольшими ее колебаниями.

2. Второй период – период оптимальной, устойчивой работоспособности – проявляется изменениями функций организма, которые наиболее адекватны выполняемой учебной деятельности. Его продолжительность может составлять 1,5-3 ч.

3. Третий период – полной компенсации – характеризуется тем, что появляются начальные признаки утомления, которые могут компенсироваться волевыми усилиями при наличии положительной мотивации.

4. Четвертый период проявляется неустойчивой компенсацией, нарастанием утомления, колебаниями волевого усилия. Продуктивность учебной деятельности в этом периоде заметно снижается. При этом функциональные изменения могут более заметно проявляться в тех органах, системах и психических функциях, которые в рамках конкретной учебной деятельности студента имеют решающее значение, или которые у данного студента имеют меньшие компенсаторные возможности. Поэтому, у одних нарушения более заметно могут проявиться в зрительном анализаторе, у других в снижении устойчивости внимания, у третьих в затруднении активного запоминания или снижении способности к решению задач, вследствие недостаточности оперативной памяти.

5. Пятый период характеризуется прогрессивным снижением работоспособности. Перед окончанием работы оно может смениться кратковременным ее повышением за счет мобилизации резервов организма (состояние "конечного порыва").

6. Шестой период характеризуется дальнейшим снижением продуктивности работы, если она вынужденно продолжается, что является следствием снижения умственной работоспособности.

Если учебный день студентов не ограничивается лишь аудиторными занятиями, а включает также самоподготовку, то обнаруживаются два пика работоспособности, из которых один приходится на 12 часов, а второй на 22 часа, при минимуме работоспособности в середине дня (16-18 часов). Наличие второго подъема работоспособности при самоподготовке объясняется не только суточной ритмикой, но и психологической установкой на выполнение учебной работы. С ледует признать, что колебания умственной работоспособности весьма значительны и индивидуальны. Необходимо установить опытным путем собственный оптимум нагрузки, помня при этом, что два часа до сна являются самыми непродуктивными в плане запоминания полученной в это время информации.

Работоспособность студентов на протяжении учебной недели

В течение недели можно выделить три периода.

1. Первый период – начало недели (понедельник) – характеризуется невысокой работоспособностью, поскольку наблюдается период врабатывания, процесс вхождения в привычный режим учебной работы после отдыха в выходной день.

2. Второй период – середина недели (вторник-четверг) - характеризуется наиболее устойчивой и высокой работоспособностью.

3. Третий период – конец недели (пятница, суббота) - проявляется процессом снижения работоспособности. В некоторых случаях в субботу наблюдается подъем работоспособности, развитие состояния "конечного порыва".

Типичная кривая работоспособности может изменяться, если имеет место фактор нервно-эмоционального напряжения, сопровождающего работу на протяжении ряда дней. Если студентам в начале недели в течение двух-трех дней подряд приходится испытывать повышенные учебные нагрузки (коллоквиумы, контрольные работу, зачеты), то к концу периода интенсивной работы может происходить снижение умственной работоспособности.

В последующие дни недели, характеризующиеся обычными нагрузками, эти нагрузки воспринимаются студентами как легкие, и они эффективно стимулируют восстановление работоспособности. Отклонение от типичной динамики работоспособности на протяжении учебной неделе может быть вызвано также увеличением количества учебных занятий свыше обычного, до 8 – 10 академических часов в день.

На протяжении недели отмечаются также изменения физической работоспособности, аналогичные изменениям умственной работоспособности.

Работоспособность студентов по семестрам и в целом за учебный год

На протяжении первого семестра можно выделить четыре периода изменения состояния работоспособности.

1. Первый период – период врабатывания – характеризуется постепенным повышением уровня работоспособности, снизившейся за время каникул, который продолжается до 3-3,5 недель.

2. Второй период – период устойчивой работоспособности – проявляется максимальной работоспособностью, длительность которого составляет до 2,5 мес.

3. Третий период – период зачетной сессии в декабре – проявляется началом снижения работоспособности, вызванным увеличением ежедневной нагрузки в среднем до 11-13 часов в сочетании с выраженными эмоциональными переживаниями.

4. Четвертый период – период экзаменов – характеризуется дальнейшим снижением кривой работоспособности.

С овершенно понятно, что равномерное распределение учебной нагрузки и итоговых контрольных точек в течение всего семестра (так называемый цикловой метод) позволяет сохранить оптимальную работоспособность и избежать пиковых эмоциональных нагрузок во время экзаменационной сессии.

В период зимних каникул работоспособность восстанавливается до исходного уровня, а если отдых сопровождается активным использованием средств физической культуры и спорта, наблюдается явление гипервосстановления работоспособности.

На протяжении второго семестра также можно выделить четыре периода изменения состояния работоспособности.

1. Первый период – периодом врабатывания – период восстановления сниженной после сессии и каникул работоспособности, но продолжительность его не превышает 1,5 недель.

2. Второй период - период устойчивой работоспособности – проявляется максимальной работоспособностью, которая удерживается на высоком уровне до середины апреля.

3. Третий период – начало снижения работоспособности – проявляется с середины апреля; снижение обусловлено кумулятивным эффектом всех негативных факторов жизнедеятельности студентов, накопленных за учебный год.

4. Четвертый период - период зачетной сессии и экзаменов - характеризуется более выраженным снижением работоспособности, чем в первом полугодии.

С ледуя этой логике следует предусмотреть более легкую сессию в летний период и более насыщенную – в зимний.

В период летних каникул начинается процесс восстановления, но он отличается более медленным темпом восстановления, чем в зимние каникулы, вследствие значительно более выраженного уровня утомления.

Факторы, снижающие работоспособность студентов в экзаменационный период

Отмеченное снижение работоспособности студентов во время экзаменов является следствием воздействия большого числа неблагоприятных факторов.

Прежде всего, в период экзаменов резко возрастают объем, продолжительность и интенсивность учебного труда студентов, происходит мобилизация всех сил организма. В период экзаменов при средней продолжительности самоподготовки по 8-9 ч в день интенсивность умственного труда возрастает, по отношению к периоду учебных занятий, на 85-100%. В то же время резко сокращается физическая активность, значительно сокращается пребывание студентам на свежем воздухе, у некоторых студентов нарушаются режим сна и питания.

Во-вторых, экзамены для студентов являются мощнейшим эмоциогенным фактором в студенческой жизни. В ходе экзаменов подводятся итоги учебной работы за семестр, и при этом часто решается вопрос о соответствии студента уровню вуза, о получении стипендии, гранта. Экзамены являются важным проявлением самоутверждения личности. При этом ситуация экзаменов всегда характеризуется неопределенностью исхода, что повышает их эмоциогенное воздействие. Многократно повторяющиеся экзаменационные ситуации сопровождаются выраженными эмоциональными переживаниями, индивидуально различными, что создает состояние выраженной эмоциональной напряженности. В результате не менее трети студентов испытывают перед экзаменом сильную эмоциональную напряженность, до двух третей отмечают нарушения сна в период сессии. У многих студентов устойчиво повышаются частота сердцебиений и артериальное давление, особенно в момент экзаменационного ответа, что в будущем может служить предпосылкой к развитию гипертонической болезни. У некоторых студентов отмечается снижение общего самочувствия. У некоторых студентов отмечаются снижения массы тела за период экзаменов на 1,5-3,5 кг, причем оно в большей степени присуще тем студентам, которые обнаруживают в период экзаменационной сессии большее эмоциональное напряжение.

С тепень эмоционального напряжения на экзаменах выше у студентов со слабой успеваемостью. Вместе с тем, при равной успеваемости студенты, обладающие более высоким уровнем тренированности, обнаруживают меньшие функциональные сдвиги, которые у них быстрее возвращаются к норме. У нетренированных, слабоуспевающих студентов по мере нарастания напряженного состояния вегетативные сдвиги усиливаются. Это показывает, что уровень физической подготовленности в большой степени определяет устойчивость организма к эмоционально напряженному учебному труду.

физический работоспособность кислород пульс

Метод 1: Изменение максимального потребления кислорода (МПК)

Из физиологии известно, что основным показателем аэробных возможностей организма является величина потребляемого кислорода в единицу времени (максимальное потребление кислорода - МПК).

Так как доля аэробной (с участием кислорода) энергопродукции является преобладающей в общей сумме энергетического обмена, то именно максимальная величина аэробных возможностей организма является основным критерием физического здоровья человека и жизнеспособности.

Максимальное потребление кислорода (МПК) выражает предельную для данного человека "пропускную" способность системы транспорта кислорода и зависит от пола, возраста, физической подготовленности и состояния организма.

Максимальное потребление кислорода (МПК) - это такое количество кислорода, которое организм способен усвоить (потребить) в единицу времени (берется за 1 минуту).

Не надо путать с тем количеством кислорода, которое человек вдыхает легкими, т.к. только часть этого кислорода, в конечном счете, поступает к органам. Понятно, что чем больше организм способен усвоить кислорода, тем больше у него вырабатывается энергии, которая расходуется как на поддержание внутренних потребностей организма, так и на совершение внешней работы.

Возникает вопрос, неужели именно количество кислорода усвояемого организмом в единицу времени является фактором, лимитирующим нашу работоспособность и определяющим уровень физического здоровья человека. Как это не странно может показаться на первый взгляд, но это именно так. Теперь надо разобрать от чего зависит величина максимального потребления кислорода (МПК).

Поскольку механизм этого процесса заключается в поглощении кислорода из окружающей среды, доставки его к органам и потреблении кислорода самими органами (в основном скелетными мышцами), то зависеть максимальное потребление кислорода (МПК) будет в основном от двух факторов: функции кислородтранспортной системы и способности скелетных мышц усваивать поступающий кислород.

В свою очередь, кислородтранспортная система включает систему внешнего дыхания, систему крови и сердечно-сосудистую систему. Каждая из этих систем вносит свой вклад в величину максимального потребления кислорода (МПК), а нарушение какого-нибудь звена в этой цепочке может сразу отрицательно сказаться на всем процессе.

Связь между величиной МПК и состоянием здоровья впервые была обнаружена американским врачом Купером. Он показал, что люди имеющие уровень максимального потребления кислорода 42 мл/мин/кг и выше, не страдают хроническими заболеваниями и имеют показатели артериального давления в пределах нормы.

Более того, была установлена тесная взаимосвязь величины максимального потребления кислорода и факторов риска ишемической болезни сердца: чем выше уровень аэробных возможностей (МПК), тем лучше показатели артериального давления, холестеринового обмена и массы тела. Минимальная предельная величина максимального потребления кислорода для мужчин 42 мл/мин/кг, для женщин - 35 мл/мин/кг, что обозначается как безопасный уровень соматического здоровья человека.

Способы определения МПК: прямой и непрямой. Прямой метод определения МПК основан на выполнении человеком нагрузки, интенсивность которой равна или больше его критической мощности. Он небезопасен для обследуемого, так как связан с предельным напряжением функций организма. Чаще пользуются непрямыми методами определения, основанными на косвенных расчетах, использовании небольшой мощности нагрузки. К косвенным методам определения МПК относятся метод Астранда; определение по формуле Добельна; по величине PWC170 с помощью формул, предложенных В. Л. Карпманом и др.

В настоящее время для косвенного определения общей физической работоспособности наиболее широко используются три пробы :

♦ Гарвардский степ-тест,

♦ тест Новакки.

Проба PWC 170

Теоретическим базисом пробы PWC 170 являются две физио­логические закономерности:

1) учащение сердцебиения при мышечной работе прямо про­порционально ее интенсивности (мощности);

2) степень учащения сердцебиения при всякой (непредель­ной) физической нагрузке обратно пропорциональна функцио­нальным возможностям сердечно-сосудистой системы, являю­щимся косвенным критерием общей физической работоспособ­ности.

Основу пробы PWC 170 составляет определение той мощности физической нагрузки, при которой ЧСС достигает 170 уд/мин, т.е. уровня оптимального функционирования кардио-респи­раторной системы.

Методика проведения и принципы оценки.

Варианты проведения пробы PWC 170 .

1. Общеевропейский (М.А. Годик с соавт., 1994). Предпола­гает выполнение трех возрастающих по мощности нагрузок W1-3 (про­должительность каждой 3 мин), не разделенных интервалами отдыха. За это время нагрузка возрастает дважды (спустя 3 и 6 мин от начала тестирования). ЧСС измеряется в течение по­следних 15 с каждой трехминутной ступени, нагрузка которой регулируется так, чтобы к концу теста ЧСС увеличивалась до 170 уд/мин. Мощность нагрузки рассчитывается на единицу массы тела испытуемого (Вт/кг). Первоначальная мощность устанавливается из расчета 0,75 - 1,25 Вт/кг, а ее увеличе­ние осуществляется в соответствии с возрастанием ЧСС.

PWC170=((W3-W2)/(ЧСС3-ЧСС2) × (170-ЧСС3)+W3)/масса тела, кг

2. Модификация В.Л.Карпмана с соавт. (1974). Предпо­лагает выполнение двух нагрузок возрастающей мощности W1-2 (про­должительность каждой 5 мин) с интервалом отдыха 3 мин. При выборе мощности первой нагрузки дол­жны учитываться масса тела и предполагаемый уровень общей физической работоспособности. ЧСС у обследуемого регистрируется в конце каждой нагрузки (последние 30 с работы на опреде­ленном уровне мощности). Проба выполняется без предварительной разминки.

PWC170=W1+(W2-W1)×(170-ЧСС1)/(ЧСС2-ЧСС1)

3. Модификация Л.И.Абросимовой с соавт. (1978). Пред­полагает выполнение одной нагрузки W, обусловливающей возра­стание ЧСС до 150-160 уд/мин.

PWC170=W×(170-ЧСС1)/(ЧСС2-ЧСС1)

Таблица 10

Принципы оценки относительных значений показателя PWC 170

Гарвардский степ-тест

Тест предусматривает восхождение на ступеньку при частоте восхождения 30 раз в минуту.

Высота ступеньки и время восхождения на нее выбираются в зависимости от пола и возраста обследуемого (таблица 11).

Таблица 11

Высота ступеньки и время восхождения в гарвадском степ-тесте

Каждое восхождение состоит из четырех шагов:

1 – шаг одной ногой на ступеньку;

2 – приставить к ней вторую ногу;

В настоящее время для косвенного оп­ределения общей физической работоспо­собности наиболее широко используют­ся три пробы: PWC 170 , Гарвардский степ-тест, тесты Новакки и Шефарда.

Проба PWC 170 проводится в нескольких вариантах. Во всех вариантах предварительная разминка не проводится.

Наряду с изложенным ранее вариантом (рис. 7) в модификации В.Л. Карпмана с соавт. (1974) достаточно популярен «общеевропейский» вариант, который предполагает вы­полнение трех возрастающих по мощно­сти нагрузок (продолжительность каж­дой 3 мин), не разделенных интервалами отдыха. За это время нагрузка возрастает дважды (спустя 3 и 6 мин от начала тестирования). ЧСС измеряется в течение последних 15 секунд на каждой 3-минутной сту­пени, нагрузка которой регулируется так, чтобы к концу теста ЧСС увеличивалась до 170 уд./мин. Мощность нагрузки рас­считывается на единицу массы тела испытуемого (Вт/кг). Первоначальная мощность устанавливается из расчета 0,75-1,25 Вт/кг, а ее увеличение осуществляется в соответствии с возрастанием ЧСС.

Результат PWC 170 определяется по формуле

где , – мощность второй и третьей нагрузок (кгм/мин), f 2 , f 3 – ЧСС в конце второй и третьей нагрузок соответственно.

Следующий вариант пробы PWC 170 - в модификации Л.И Абросимовой с соавт. (1981), в котором предполагается выполнение од­ной нагрузки, обусловливающей возрас­тание ЧСС до 150-160 уд./мин.

Проба может выполняться на велоэргометре, беговой дорожке (тредбан, тредмил) и на ступеньке (степэргометрия).

Расчет мощности нагрузок при опреде­лении показателя PWC 170 в степэргометрическом тесте производится по форму­ле:

Р× h× n× 1,3,

где -мощность нагрузки в кгм/мин, Р - масса тела испытуемого в кг, h- высота ступеньки в м, n - число восхождений в мин, 1,3 – коэффициент, учитывающий работу при опускании со ступеньки.

Следует иметь в виду, что предельно допу­стимая высота ступеньки составляет 50 см, а наибольшая частота восхождений - 30 в 1 мин. При необходимости увеличение мощности на­грузки может быть достигнуто за счет искусст­венного отягощения.

Расчет показателя PWC 170 производит­ся по формуле:

где - мощность нагрузки в кгм/мин, f 0 – частота сердечных сокращений в состоянии покоя, f – частота сердечных сокращений в конце нагрузки.

Параметры оценки результатов пробы PWC 170 представлены в табл. 16.

Таблица 16

Принципы оценки относительных значений показателя PWC 170

Таблица 17

Оценка физической работоспособности по результатам теста PWC 170 (кгм/мин) у квалифицированных спортсменов

(модификация В.Л. Карпмана с соавт., 1974)

Масса тела, кг	Оценка физической работоспособности
низкая	ниже средней	средняя	выше средней	высокая
Спортсмены, тренирующиеся «на выносливость»
60-69	<1199	1200-1399	1400-1799	1800-1999	>2000
70-79	<1399	1400-1599	1600-1999	2000-2199	>2200
80-89	<1549	1550-1749	1750-2149	2150-2349	>2350
Спортсмены, занимающиеся игровыми видами спорта, единоборствами, специально не тренирующиеся «на выносливость»
60-69	<999	1000-1199	1200-1599	1600-1799	>1800
70-79	<1149	1150-1349	1350-1749	1750-1949	>1950
80-89	<1299	1300-1499	1500-1899	1900-2099	>2100
Спортсмены, занимающиеся скоростно-силовыми и сложнокоординационными видами спорта
60-69	<699	700-899	900-1299	1300-1499	>1500
70-79	<799	800-999	1000-1399	1400-1599	>1600
80-89	<899	900-1099	1100-1499	1500-1699	>1700

В таблице 17 приведены параметры оценки общей физической работоспособности по результатам теста PWC 170 у квалифицированных атлетов. Результаты приведенных в данной таблице тестов хорошо отражают динамику аэробной способ­ности и кардиореспираторной производительности обсле­дуемых. Определение абсолютного уровня этих функций, т. е. ранжирование полученных результатов для сравнения работоспособности разных людей, должно проводиться с некоторой осторожностью. Особенно это касается обсле­дования спортсменов, так как между результатами тести­рования и спортивными достижениями отмечается лишь коррелятивная (иногда весьма слабая), а не функциональная взаимосвязь.

В то же время общую физическую работоспособность можно достаточно эффективно оценивать по уровню аэробной мощности. Прибли­женная оценка работоспособности с учетом результатов непрямого измерения максимума потребления кислорода приведена в табл. 18.

Таблица 18

Приближенная оценка работоспособности по максимуму потребления кислорода

Пол	Возраст, годы	max
низкая	пониженная	средняя	высокая	очень высокая
Женщины	20-29	1,69	1,70-1,99	2,00-2,49	2,50-2,79	2,80
		29-34	35-43	44-48
30-39	1,59	1,60-1,89	1,90-2,39	2,40-2,69	2,70
		28-33	34-41	42-47
40-49	1,49	1,50-1,79	1,80-2,29	2,30-2,59	2,60
		26-31	32-40	41-45
50-65	1,29	1,30-1,59	1,60-2,09	2,10-2,39	2,40
		22-28	29-36	37-41
Мужчины	20-29	2,79	2,80-3,09	3,10-3,69	3,70-3,99	4,00
		39-43	44-51	52-56
30-39	2,49	2,50-2,79	2,80-3,39	3,40-3,69	3,70
		35-39	40-47	48-51
40-49	2,19	2,20-2,49	2,50-3,09	3,10-3,39	3,40
		31-35	36-43	44-47
50-59	1,89	1,90-2,19	2,20-2,79	2,80-3,09	3,10
		26-31	32-39	40-43
60-69	1,59	1,60-1,89	1,90-2,49	2,50-2,79	2,80
		22-26	27-35	36-39

Примечание. Максимум потребления кислорода: в числителе - л/мин, в знаменателе – мл/кг.мин.

Гарвардский стептест. В спортивной практике для оценки общей физической работоспособности за последние го­ды нашел широкое применение гарвардский стептест. О работоспособности су­дят по индексу гарвардского стептеста (ИГСТ), который рассчитывается, исходя из времени восхождения на сту­пеньку и частоты пульса после окончания нагрузки. Высо­та ступеньки и время восхождения выбираются в зависи­мости от пола и возраста обследуемого (табл. 19).

Таблица 19

Высота ступеньки и время восхождения в Гарвардском стептесте

Темп восхождения постоянный и равняется 30 циклам в 1 мин. Каждый цикл состоит из четырех шагов. Темп задается метрономом частотой ударов 120 в минуту. После завершения работы обследуемый садится на стул и в те­чение первых 30 с 2-й, 3-й и 4-й минуты восстановления у него троекратно пальпаторно подсчитывают частоту сердечных сокращений. Если обследуемый в процессе вос­хождения из-за усталости начинает отставать от задан­ного темпа, то через 15-20 с тест прекрашают и фиксиру­ют фактическое время работы в секундах. Тест прекраща­ют также при появлении внешних признаков чрезмерного утомления: бледности лица, спотыкании и т. п. Индекс гарвардского стептеста рассчитывают по формуле:

где t - время восхождения в секундах, f 1 , f 2 и f з - коли­чество ударов пульса за 30 секунд на 2-й, 3-й и 4-й минутах восстановления соответственно.

При массовых обследованиях можно пользоваться со­кращенной формой гарвардского стептеста, которая преду­сматривает только один подсчет пульса в первые 30 секунд 2-й минуты восстановления. Тогда

где t – время восхождения на ступеньку, 5 мин (300 с); f 1 –количество ударов пульса за первые 30 секунд 2-й минуты восстановления.

Физическая подготовленность оценивается по значению полученного индекса (табл. 20).

Т а б л и ц а 20

Оценка физической работоспособности по индексу

гарвардского стептеста

Самые большие индексы (до 172) отмечены у спорт­сменов экстракласса, тренирующихся на выносливость.

В связи с большой интенсивностью нагрузки при вы­полнении гарвардского стептеста он, как правило, приме­няется только для обследования здоровых людей.

Тест Новакки используют для прямо­го определения общей физической работоспособности как для тренированных, так и не для тренированных людей.

Идея теста заключается в определении максимального времени, в течение которого испытуемый способен преодолевать на велоэргометре периодически увеличивающуюся строго индивидуализированную, а следовательно, в известной степени унифицированную нагрузку с учетом собственного веса.

Методика проведения состоит в следующем (рис. 8).

, Вт/кг

T, мин

Рис. 8. Тест Новакки. - мощность нагрузки; t – время.

Исходная нагрузка, равная 1 Вт/кг, через каждые 2 мин педалирования увеличивается на1 Вт/кг до тех пор, пока испытуемый откажется от работы.

В таблице 21 приведены параметры оценки результатов тестирования, которые, по существу, характеризуют общую физическую работоспособность. Например, если испытуемый прекратил педалирование на 8-й минуте, то есть на 2-й минуте 4-й ступени мощности нагрузки, соответствующей 4 Вт/кг, то, как видно из таблицы, можно заключить, что у него хорошая (общая) работоспособность. По этим данным можно судить и о функциональной готовности испытуемых.

Таблица 21

Оценка результатов теста Новакки

Тест Шефарда. Простой метод оценки аэробной способности с помощью двухступенчатого стептеста предложен Shephard (1967). Темп восхождения на ступеньку (циклы в 1 мин) для лю­дей разного пола и возраста в соответствии с массой тела приведен в таблице 22. Для установления необходимого тем­па метронома (соответственно числу шагов в 1 мин) ука­зaннoe в таблице количество циклов умножают на 6. Оценка проводится по частоте сердечных сокращений при восхождении на ступеньку в заданном темпе, которая мо­жет записываться с помощью электрокардиографа или измеряться путем пальпаторного подсчета за 10 секунд сразу после завершения работы.

Таблица 22

Степэргометрические нагрузки (циклы в 1 мин) для людей различного возраста обоего пола в зависимости от массы тела

	Возраст, годы		Возраст, годы
Масса,					Масса,
кг	20-29	30-39	40-49	50-59	кг	20-29	30-39	40-49	50-59
	Женщины			Мужчины
	(167)	(160)	(154)	(145)		(161)	(156)	(152)	145)
-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-

Примечание. В скобках указана средняя «должная) частота сердечных сокращений.

В таблице 22 над каждым столби­ком указана средняя «должная» частота сердечных сокра­щений для данной нагрузки. Аэробная способность (т. е. выносливость) оценивается как средняя, если фактическая частота после 4-5-минутного восхождения отличается от средней (табличной) не более чем на + 10 ударов в 1 мин. При более редком пульсе работоспособность оценивается как высокая, а при более частом пульсе - как низкая.

Для людей со средней физической подготовленностью указанные в таблице нагрузки соответствуют примерно 75% максимума аэробной мощности. На основании ре­зультатов специального исследования установлено, что коэффициент механической эффективности при восхождении на двойную ступеньку равняется 16%.