Возрастная анатомия и физиология

Общебиологическими свойствами живой материи являются процессы роста и развития, которые начинаются с момента оплодотворения яйцеклетки и представляют собой непрерывный поступательный процесс, протекающий в течение всей жизни. Организм развивается скачкообразно, и разница между отдельными этапами жизни сводится к количественным и качественным изменениям.

Ростом называется увеличение размеров и объема развивающегося организма за счет размножения клеток тела и возрастания массы живого вещества. Изменения касаются прежде всего антропометрических показателей. В одних органах (таких как кости, легкие) рост осуществляется в основном за счет увеличения числа клеток, в других (мышцах, нервной ткани) преобладают процессы увеличения размеров самих клеток. Необходимо сказать, что данное определение роста не затрагивает изменений, обусловленных жироотложением или задержкой воды.

Абсолютными показателями роста организма являются повышение в нем общего количества белка и увеличение размеров костей. Общий рост характеризуется увеличением длины тела, зависящим от роста и развития скелета, что, в свою очередь, является одним из основных показателей здоровья и физического развития ребенка.

Рост и физическое развитие происходят одновременно. При этом имеет место усложнение строения, которое называется морфологической дифференцировкой тканей, органов и их систем; изменяется форма органов и всего организма; совершенствуются и усложняются функции и поведение. Между ростом и развитием имеется взаимная закономерная зависимость. В ходе этого процесса накапливаются количественные изменения, что приводит к появлению новых качеств. Нельзя считать наличие возрастных особенностей в строении или деятельности различных физиологических систем свидетельством неполноценности организма ребенка на отдельных возрастных этапах, потому что каждый возраст характеризуется именно комплексом подобных особенностей.

Взаимосвязь физического и психического развития детей. Известный педагог и анатом П.Ф. Лесгафт выдвинул положение о взаимосвязи физического и психического развития детей: физическое воспитание осуществляется путем воздействия на психику детей, что, в свою очередь, отражается на развитии психики. Иначе говоря, физическое развитие обусловливает психическое. Это особенно отчетливо обнаруживается при врожденном недоразвитии больших полушарий головного мозга, которое проявляется в слабоумии. Детей, с рождения имеющих такой дефект, невозможно обучить речи и ходьбе, у них отсутствуют нормальные ощущения и мышление. Или другой пример: после удаления половых желез и при недостаточной функции щитовидной железы наблюдается умственная отсталость.

Установлено, что умственная работоспособность возрастает после уроков физического воспитания, небольшого комплекса физических упражнений на общеобразовательных уроках и перед приготовлением домашних заданий.

Речь и физическое и психическое развитие детей. Роль речи для физического и психического развития детей невозможно переоценить, так как речевая функция оказывает ведущее влияние на их эмоциональное, интеллектуальное и физическое развитие. При этом роль речи в формировании личности школьника и его сознания, а также в его обучении труду и физическим упражнениям возрастает. С помощью речи формируется и выражается мысль, посредством речи производится обучение и воспитание детей. По мере роста и развития у детей увеличивается способность отражения объективной действительности в понятиях, отвлечениях и обобщениях, в законах природы и общества.

Первоначально в младшем школьном возрасте преобладает конкретное, наглядно-образное и практически-действенное мышление. Конкретные образы и действия развивают у младших школьников конкретную память, что, в свою очередь, оказывает значительное влияние на их мышление. Для среднего школьного возраста характерно преобладание словесного отвлеченного мышления, которое становится ведущим у старших школьников. В этом возрасте преобладает словесная, смысловая память.

С помощью устной речи дети обучаются речи письменной, а совершенствование последней влечет еще большее развитие устной речи и процесса мышления. По мере развития способности к обобщениям, абстрактному мышлению происходит переход от непроизвольного внимания к произвольному, целенаправленному вниманию. В процессе психической и физической деятельности детей происходят воспитание и тренировка произвольного и непроизвольного внимания.

Речь и мышление развиваются параллельно в процессе речевого общения с окружающими людьми, во время игр, физических упражнений и трудовой деятельности детей. На психическое развитие детей речь оказывает большое влияние.

Возрастная психология. Возрастная физиология тесно связана с возрастной психологией, изучающей закономерности возникновения, развития и проявлений психики детей. Ее предметом является изучение содержания психики, т. е. того, что именно и как отражает человек в окружающем его мире.

Психика есть результат рефлекторной, или отражательной, деятельности головного мозга людей. Физиология занимается изучением только физиологических механизмов работы головного мозга. Особенно важно изучение функций трудовой деятельности организма человека и его речи, которые являются физиологической основой психики.

Основные закономерности развития организма человека. В течение всего жизненного цикла, с момента зарождения и до смерти, организм человека претерпевает ряд последовательных и закономерных морфологических, биохимических и физиологических (функциональных) изменений. Ребенок – это не уменьшенная копия взрослого человека, поэтому для обучения и воспитания детей нельзя просто количественно уменьшать свойства взрослого человека в соответствии с возрастом, ростом или весом ребенка.

Ребенок от взрослого человека отличается специфическими особенностями строения, биохимических процессов и функций организма в целом и отдельных органов, которые претерпевают качественные и количественные изменения на различных этапах его жизни. В значительной степени эти изменения обусловлены наследственными факторами, которые в основном предопределяют этапы роста и развития. Вместе с тем решающее значение для проявления наследственных факторов и новых качеств организма, формирования возрастных особенностей детей имеют такие факторы, как обучение и воспитание, поведение (деятельность скелетной мускулатуры), питание и гигиенические условия жизни, половое созревание.

Гетерохрония и системогенез. По словам С.И. Гальперина, рост и развитие отдельных органов, их систем и всего организма происходят неравномерно и неодновременно – гетерохронно. Предложил учение о гетерохронии и обосновал вытекающее из него учение о системогенезе выдающийся российский физиолог П.К. Анохин. По его мнению, под функциональной системой надо понимать «широкое функциональное объединение различно локализованных структур на основе получения конечного приспособительного эффекта, необходимого в данный момент (например, функциональная система дыхания, функциональная система, обеспечивающая передвижение тела в пространстве, и др.).

Структура функциональной системы сложна и включает в себя афферентный синтез, принятие решения, само действие и его результат, обратную афферентацию из эффекторных органов и, наконец, акцептор действия, сопоставление полученного эффекта с ожидаемым». Афферентный синтез включает в себя обработку, обобщение разных видов информации, поступающей в нервную систему. В результате анализа и синтеза полученной информации она сопоставляется с прошлым опытом. В акцепторе действия формируется модель будущего действия, прогнозируется будущий результат и происходит сопоставление фактического результата со сформированной ранее моделью.

Различные функциональные системы созревают неравномерно, они включаются поэтапно, постепенно сменяются, создавая организму условия для приспособления в различные периоды онтогенетического развития. Те структуры, которые в совокупности составят к моменту рождения функциональную систему, имеющую жизненно важное значение, закладываются и созревают избирательно и ускоренно. Например, круговая мышца рта иннервируется ускоренно и задолго до того, как будут иннервированы другие мышцы лица. То же самое можно сказать и о других мышцах и структурах центральной нервной системы, которые обеспечивают акт сосания. Другой пример: из всех нервов руки раньше и полнее всего развиваются те, которые обеспечивают сокращение мышц – сгибателей пальцев, осуществляющих хватательный рефлекс.

Избирательное и ускоренное развитие морфологических образований, составляющих полноценную функциональную систему, которая обеспечивает новорожденному выживание, называется системогенезом.

Гетерохрония проявляется периодами ускорения и замедления роста и развития, отсутствием параллелизма в этом процессе. Ряд органов и их систем растет и развивается неодновременно: какие-то функции развиваются раньше, какие-то – позднее.

Высшая нервная деятельность. Гетерохрония обусловливается не только филогенезом и его повторением в онтогенез, что является биогенетическим законом; она определяется условиями существования, которые изменяются на всех этапах онтогенеза детей. Поскольку единство организма и условий его жизни обеспечивается нервной системой, изменение условий существования организма влечет изменение функций и строения нервной системы. Таким образом, в росте и развитии организма, отдельных его органов и систем главная роль принадлежит условным и безусловным рефлексам.

Условные и безусловные рефлексы составляют высшую нервную деятельность, обеспечивают жизнь в постоянно изменяющемся окружающем мире. Все функции организма вызываются и изменяются условно-рефлекторно. Врожденные, безусловные рефлексы являются первичными, они преобразуются приобретенными, условными рефлексами. При этом условные рефлексы не повторяют безусловных, они значительно отличаются от них. При сохранении одних и тех же условий жизни в ряде последовательных поколений некоторые условные рефлексы переходят в безусловные.

При осуществлении высшей нервной деятельности изменяется обмен веществ нервной системы, поэтому на протяжении многих поколений изменилось и ее строение. В итоге строение нервной системы человека (особенно его головного мозга) в корне отличается от строения нервной системы животных.

Обмен веществ. Высшей нервной деятельности принадлежит ведущая роль в онто– и филогенезе. В текущих реакциях организма большое значение имеют взаимные переходы возбуждения и торможения, а также сдвиги взаимоотношений желез внутренней секреции.

Исследования показали, что у животных обмен веществ непосредственно зависит от величины поверхности тела. Удвоение веса тела у млекопитающих происходит за счет одинакового количества энергии, которая содержится в пище, независимо от того, быстро или медленно растет животное, т. е. продолжительность периода времени, необходимого для удвоения веса, обратно пропорциональна интенсивности обмена веществ (правило Рубнера. Указанное правило соблюдается и в отношении организма человека. Но как во время роста, так и после окончания этого периода количественные и качественные отличия обмена веществ организма человека полностью от данного правила не зависят. По завершении роста млекопитающие на 1 кг веса тела потребляют одинаковое количество энергии, относительно человека эта цифра почти в четыре раза больше. Это связано с социальными условиями жизни человека, в основном с его трудовой деятельностью.

Мышечная деятельность. Исключительная роль в онтогенезе человека принадлежит скелетной мускулатуре. В период мышечного покоя в мышцах освобождается 40 % энергии, а во время мышечной деятельности освобождение энергии резко возрастает. Известный физиолог И.А. Аршавский сформулировал энергетическое правило скелетных мышц в качестве главного фактора, который позволяет понять и специфические особенности физиологических функций организма в различные возрастные периоды, и закономерности индивидуального развития. Правило гласит, что «особенности энергетических процессов в различные возрастные периоды, а также изменение и преобразование деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой систем в процессе онтогенеза находятся в зависимости от соответствующего развития скелетной мускулатуры».

Движения человека – необходимое условие его существования. Они составляют его поведение, совершаются в процессе труда, в ходе общения с окружающими с помощью речи, при удовлетворении физиологических потребностей и т. д. Движения – залог хорошего самочувствия и положительных эмоций. Это означает, что двигательная активность человека обусловлена социальной и физиологической необходимостью и потребностями, а не субъективным фактором – любовью к мышечным ощущениям (кинезофилией).

При мышечной деятельности существенно возрастает объем информации, которая поступает из окружающей среды через внешние органы чувств – экстерорецепторы. Эта информация играет ведущую роль в рефлекторном регулировании физической и умственной работоспособности. Поступающие из экстерорецепторов нервные импульсы вызывают изменения функций всех внутренних органов. Это приводит к изменению (увеличению) обмена веществ и кровоснабжения нервной системы, двигательного аппарата и внутренних органов, что обеспечивает усиление всех функций организма, ускорение его роста и развития во время мышечной деятельности.

Характер, интенсивность и продолжительность мышечной деятельности детей и подростков зависят от социальных условий: общения с окружающими людьми посредством речи, обучения и воспитания, особенно физического, участия в подвижных играх, спортивной и трудовой деятельности. Поведение детей и подростков в школе, вне школы, в семье, их участие в общественно полезной деятельности определяются социальными закономерностями.

При изменении характера функционирования скелетных мышц происходят рефлекторные изменения строения и функций нервной системы, возникают возрастные различия в строении и развитии скелета и двигательного аппарата, иннервации внутренних органов, их росте и развитии (в первую очередь это касается органов сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной систем). Физиологический механизм этого действия состоит в том, что при напряжении скелетных мышц и их сокращениях раздражаются имеющиеся в них, в суставах и сухожилиях особые рецепторы – проприорецепторы. Основными функциями проприорецеп-торов являются:

а) раздражение при мышечной деятельности – обязательное условие регуляции движений нервной системой, корригирования их координации, образования новых двигательных рефлексов и навыков;

б) обеспечение в результате притока центростремительных импульсов из проприорецепторов в нервную систему ее высокой работоспособности, особенно головного мозга (моторно-церебральные рефлексы);

в) рефлекторная регуляция работы внутренних органов – обеспечивает координацию движений и изменение функций внутренних органов (моторно-висцеральные рефлексы).

Таким образом, мышечная деятельность есть основное условие умственной и физической работоспособности.

Раздражение проприорецепторов, действие продуктов обмена веществ, которые образуются во время мышечной деятельности, и поступление в кровь гормонов в результате рефлекторного усиления функций желез внутренней секреции – все это изменяет обмен веществ и приводит к возрастным изменениям роста и развития организма в целом и отдельных его органов.

В первую очередь растут и развиваются те органы, которые несут наибольшую нагрузку при сокращениях скелетных мышц, а также те, мышцы которых больше функционируют. Обусловленное ростом накопление веществ и энергии в структуре организма обеспечивает дальнейшие рост и развитие, увеличивает коэффициент полезного действия, а совершенствование физиологических механизмов регуляции обмена веществ способствует более экономному использованию веществ и энергии, приводит к уменьшению уровня обмена веществ на единицу веса тела. От функций скелетной мускулатуры непосредственно зависит развитие торможения в нервной системе: возникновение торможения совпадает с появлением тонуса скелетной мускулатуры, обеспечивающего статическую неподвижность или передвижение тела в пространстве.

Переломные периоды роста и развития в большой степени зависят от изменений характера тонуса скелетной мускулатуры и ее сокращений. Так, переход от младенческого периода развития к преддошкольному (или ясельному) связан с освоением статической позы, ходьбы и началом овладения речью. Эта деятельность скелетных мышц вызывает изменения строения нервной системы и совершенствование ее функций, строения скелета и скелетной мускулатуры, регуляции сердечно-сосудистой и дыхательной систем, увеличение объема и веса сердца, легких и других внутренних органов. Прекращение грудного вскармливания, изменение консистенции и состава пищи и появление молочных зубов приводят к перестройке пищеварительного канала, изменениям его двигательной и секреторной функций и всасывания. Значительно возрастает уровень обмена веществ на 1 кг веса тела из-за участия тонуса и сокращений скелетных мышц не только в передвижении организма, но и в теплопроизводстве в состоянии покоя. К концу преддошкольного периода складываются механизмы бега, продолжают развиваться речевые функции.

В дошкольный период прекращается поддерживание относительного постоянства температуры тела в покое путем напряжения скелетной мускулатуры, с началом дошкольного возраста скелетная мускулатура в покое полностью расслабляется. Двигательные нейроны головного мозга приобретают форму, характерную для взрослого, значительно увеличивается вес головного мозга (он становится в три раза больше, чем у новорожденного). Совершенствование функций головного мозга (особенно механизма торможения) приводит к снижению уровня обмена веществ на 1 кг веса тела, появлению тормозящего влияния нервной системы на сердечную и дыхательную деятельность, увеличению периода бодрствования и уменьшению периода сна.

В период перехода к младшему школьному возрасту происходит быстрое развитие мышц кистей рук, складываются простейшие трудовые и бытовые двигательные навыки, начинают вырабатываться мелкие точные движения рук. Изменения двигательной деятельности связаны с началом обучения в школе, особенно с обучением письму и простейшему труду.

В результате усложнения и увеличения числа движений и большой мобильности к началу младшего школьного возраста в основном заканчивается развитие нейронов головного мозга, совершенствуются его функции. Прежде всего это относится к торможению, обеспечивающему координацию тонких и точных движений. В основном к этому возрасту завершается формирование тормозящего влияния нервной системы на сердце, увеличивается вес сердца и легких, а совершенствование регуляции обмена веществ влечет за собой снижение его уровня на 1 кг веса тела. При смене молочных зубов на постоянные происходит дальнейшая перестройка пищеварительного канала, что связано с потреблением пищи, соответствующей взрослому.

Переход к среднему школьному, или подростковому, возрасту характеризуется началом полового созревания, изменением функций скелетных мышц, усиленным их ростом и развитием, овладением двигательными навыками труда, физических упражнений. Происходит завершение морфологического созревания двигательного аппарата, почти достигшего достаточно совершенного уровня функционирования, свойственного взрослым. При этом практически заканчивается формирование двигательной зоны в головном мозге, частота пульса и дыхания уменьшается, происходит дальнейшее снижение относительного уровня обмена веществ, который тем не менее еще больше, чем у взрослого. Завершается смена молочных зубов на постоянные.

Переход к юношескому возрасту характеризуется усиленным ростом мышц и образованием массивных мышечных волокон, резким увеличением их силы и существенным усложнением и расширением деятельности двигательного аппарата. Вес головного и спинного мозга почти достигает уровня взрослого человека. Начинается процесс окостенения сесамовидных костей.

Есть и еще одно доказательство зависимости роста и развития детей от деятельности скелетной мускулатуры: в тех случаях, когда вследствие заболевания (например, воспаления двигательных нервов) возникает ограничение движений, происходит задержка развития не только скелетной мускулатуры и скелета (например, развитие грудной клетки), но и резкое замедление роста и развития внутренних органов – сердца, легких и др. Дети, перенесшие полиомиелит и поэтому существенно ограниченные в движениях, отличаются от неболевших детей большей частотой сердцебиений и дыхательных движений грудной клетки. У детей, лишенных возможности совершать нормальную динамическую работу, наблюдается торможение работы сердца и дыхания, поэтому частота дыхания и сокращений сердца у них такая же, как у детей более младшего возраста.

Надежность биологических систем. К общим законам индивидуального развития известный советский физиолог и педагог А.А. Маркосян предложил относить и надежность биологических систем, под которой принято понимать «такой уровень регулирования процессов в организме, когда обеспечивается их оптимальное протекание с экстренной мобилизацией резервных возможностей и взаимозаменяемости, гарантирующей приспособление к новым условиям, и с быстрым возвратом к исходному состоянию».

В соответствии с этой концепцией весь путь развития от зачатия до смерти проходит при наличии запаса жизненных возможностей. Этот резерв обеспечивает развитие и оптимальное течение жизненных процессов при изменяющихся условиях внешней среды. Например, в крови одного человека имеется такое количество тромбина (фермента, участвующего в свертывании крови), которого достаточно для свертывания крови у 500 человек. Бедренная кость способна выдержать растяжение в 1500 кг, а большая берцовая кость не ломается под тяжестью груза в 1650 кг, что в 30 раз превышает обычную нагрузку. В качестве одного из возможных факторов надежности нервной системы рассматривается и огромное количество нервных клеток в организме человека.

Паспортный возраст, где межвозрастной интервал равен одному году, отличается от биологического (или анатомо-физиологического) возраста, охватывающего ряд лет жизни человека, в течение которых происходят определенные биологические изменения. Какие критерии необходимо положить в основу возрастной периодизации? До настоящего времени по этому вопросу нет единой точки зрения.

Некоторые исследователи в основу периодизации кладут созревание половых желез, скорость роста и дифференцировки тканей и органов. Другие считают точкой отсчета так называемую скелетную зрелость (костный возраст), когда рентгенологически в скелете определяют время появления участков окостенения и наступления неподвижного соединения костей.

В качестве критерия периодизации выдвигался и такой признак, как степень развития центральной нервной системы (в частности, коры головного мозга). Немецкий физиолог и гигиенист Макс Рубнер в теории энергетического правила поверхности как критерий предлагал использовать особенности энергетических процессов, происходящих в различные возрастные периоды.

Иногда в качестве критерия для возрастной периодизации используют способ взаимодействия организма с соответствующими условиями среды. Существует и возрастная периодизация, основанная на выделении периодов новорожденного, ясельного, дошкольного и школьного возраста у детей, которая отражает скорее существующую систему детских учреждений, чем возрастные особенности.

Широко распространена классификация, предложенная русским педиатром, создателем петербургской школы педиатров, изучавшим возрастные анатомо-физиологические особенности детей, Н.П. Гундобиным. В соответствии с ней выделяют:

период внутриутробного развития;

период новорожденного (2–3 недели);

период грудного возраста (до 1 года);

преддошкольный (с 1 года до 3 лет);

дошкольный возраст (с 3 до 7 лет, период молочных зубов);

младший школьный возраст (с 7 до 12 лет);

средний, или подростковый, возраст (с 12 до 15 лет);

старший школьный, или юношеский, возраст (с 14 до 18 лет у девочек, с 15–16 лет до 19–20 лет у мальчиков).

Возрастная и педагогическая психология чаще использует периодизацию, основанную на педагогических критериях, когда периоды дошкольного возраста подразделяются соответственно группам детского сада, а в школьном возрасте выделяют три этапа: младший (I–IV классы), средний (IV–IX классы), старший (X–XI классы).

В современной науке нет единой общепринятой классификации периодов роста и развития и их возрастных границ, но предлагается такая схема:

1) новорожденный (1-10 дней);

2) грудной возраст (10 дней – 1 год);

3) раннее детство (1–3 года);

4) первое детство (4–7 лет);

5) второе детство (8-12 лет для мальчиков, 8-11 лет для девочек);

6) подростковый возраст (13–16 лет для мальчиков, 12–15 лет для девочек);

7) юношеский возраст (17–21 год для юношей, 16–20 лет для девушек);

8) зрелый возраст:

I период (22–35 лет для мужчин, 22–35 лет для женщин);

II период (36–60 лет для мужчин, 36–55 лет для женщин);

9) пожилой возраст (61–74 года для мужчин, 56–74 года для женщин);

10) старческий возраст (75–90 лет);

11) долгожители (90 лет и выше).

Данная периодизация включает в себя комплекс признаков: размеры тела и органов, массу, окостенение скелета, прорезывание зубов, развитие желез внутренней секреции, степень полового созревания, мышечную силу. Схема учитывает особенности мальчиков и девочек. Для каждого возрастного периода характерны специфические особенности. Переход от одного возрастного периода к другому называют переломным этапом индивидуального развития, или критическим периодом. Продолжительность отдельных возрастных периодов в значительной степени изменчива. Хронологические рамки возраста и его характеристики определяются в первую очередь социальными факторами.

Акселерация, или акцелерация (от лат. acceleratio – ускорение), – это ускорение роста и развития детей и подростков по сравнению с предшествующими поколениями. Явление акселерации наблюдается прежде всего в экономически развитых странах.

Термин «акселерация» был введен в научный обиход Е. Кохом. Большинство исследователей под акселерацией понимали ускорение в основном физического развития детей и подростков. Впоследствии это понятие было существенно расширено. Акселерацией стали называть увеличение размеров тела и наступление созревания в более ранние сроки.

Традиционно длина тела, объем груди и масса тела рассматривались как наиболее важные признаки физического развития. Но, учитывая, что морфологические особенности организма тесно связаны с его функциональной деятельностью, ряд авторов в качестве признаков физического развития стали рассматривать жизненную емкость легких, силу отдельных мышечных групп, степень окостенения скелета (в частности, кисти), прорезывание и смену зубов, степень полового созревания. Кроме того, к существенным признакам стали относить и пропорции тела.

В настоящее время понятие акселерации стало столь широким, что, имея в виду акселерацию, говорят как об ускорении физического развития детей и подростков, так и об увеличении размеров тела взрослых, более позднем наступлении климакса. Поэтому нередко пользуются таким понятием, как секулярный тренд (вековая тенденция), понимая под ним тенденцию, которая наблюдается примерно в течение века, к ускорению физического развития всего организма – от внутриутробного периода до взрослого состояния.

Наиболее заметно акселерация проявилась у детей во второй половине ХХ в. Так, масса тела стала удваиваться в более раннем возрасте (в 1965–1973 гг. – в 4–5 месяцев, в 1940–1941 гг. – в 5–6 месяцев). Происходила более ранняя смена молочных зубов на постоянные (в 1984 г. – с 5–6 лет, в 1953 г. – с 6–7 лет). Сдвинулись сроки полового созревания. Так, возраст наступления менструаций в ХХ в. уменьшался каждые 10 лет примерно на четыре месяца и в 1974 г. составил в среднем 12,7 лет. Происходило ускорение развития вторичных половых признаков. У детей и подростков наблюдалась более ранняя морфологическая стабилизация. Весь процесс окостенения заканчивался у мальчиков на два, a y девочек на три года раньше, чем в 1930-е гг.

В связи с акселерацией раньше происходит и завершение роста. В 16–17 лет у девушек и в 18–19 лет у юношей завершается окостенение длинных трубчатых костей и прекращается рост в длину. Московские мальчики возраста 13 лет за последние 80 лет стали выше на 1 см, а девочки – на 14,8 см. Таким образом, в результате ускоренного развития детей и подростков наблюдается достижение ими более высоких показателей физического развития.

Необходимо сказать, что имеются сведения и об удлинении детородного периода: за последние 60 лет он увеличился на восемь лет. У женщин в Центральной Европе за последние 100 лет менопауза сдвинулась с 45 до 48 лет, в нашей стране это время приходится в среднем на 50 лет, а в начале века приходилось на 43,7 года.

Причины акселерации. До настоящего времени не сформировано единой общепринятой точки зрения на происхождение процесса акселерации, хотя выдвинуто немало гипотез и предположений.

Так, большинство ученых считают определяющим фактором во всех сдвигах развития изменения в питании. Они связывают акселерацию с увеличением содержания в пище полноценных белков и натуральных жиров, а также с более регулярным потреблением овощей и фруктов в течение года, усиленной витаминизацией организма матери и ребенка.

Существует гелиогенная теория акселерации. В ней немаловажная роль отводится воздействию на ребенка солнечных лучей: считается, что дети в настоящее время больше подвергаются воздействию солнечной радиации. Однако этот довод кажется недостаточно убедительным, так как процесс акселерации в северных странах идет не меньшими темпами, чем в южных.

Имеется точка зрения о связи акселерации с изменением климата: считается, что влажный и теплый воздух замедляет процесс роста и развития, а прохладный сухой климат способствует потере тепла организмом, что якобы и стимулирует рост. Кроме того, есть данные и о стимулирующем воздействии на организм малых доз ионизирующих излучений.

Некоторые ученые в числе важных причин акселерации называют обусловленное достижениями медицины общее снижение заболеваемости в младенчестве и детстве вкупе с улучшением питания. Очевидно также, что появлению многих новых факторов воздействия на человека способствуют развитие науки и технический прогресс, причем свойства этих факторов и особенности их воздействия на организм еще мало изучены (речь идет о химических веществах, используемых в промышленности, сельском хозяйстве, быту, новых лекарственных средствах и др.). Некоторые исследователи значительную роль в акселерации отводят новым формам и методам воспитания и образования, спорту, физкультуре.

Связывают акселерацию и с негативным воздействием темпов современной городской жизни. Это и обильное искусственное освещение (включая рекламу); стимулирующее воздействие электромагнитных колебаний, возникающих при работе теле– и радиостанций; городской шум, движение транспорта; влияние радио, кино и телевидения на раннее интеллектуальное, особенно сексуальное, развитие.

Технический прогресс в экономически развитых странах привел к концентрации населения в больших городах. Развитие транспорта и связи сократило расстояния, ранее казавшиеся очень значительными. Усилилась миграция населения. Расширилась география брака, рушится генетическая изоляция. Это создает благоприятную почву для изменения наследственности. Молодое поколение становится выше ростом и созревает раньше своих родителей.

Акселерация является предметом изучения не только биологии и медицины, но и педагогики, психологии и социологии. Так, специалисты отмечают некоторый разрыв между биологической и социальной зрелостью молодых людей, при этом первая наступает раньше. В связи с этим встает ряд вопросов перед медицинской теорией и практикой. Например, появилась необходимость в определении новых норм трудовой и физической нагрузки, питания, нормативов детской одежды, обуви, мебели и др.

Для каждого возрастного периода характерны количественно определенные морфологические и физиологические показатели. Измерение морфологических и физиологических показателей, характеризующих возрастные, индивидуальные и групповые особенности людей, называется антропометрией. Рост, вес, окружность грудной клетки, ширина плеч, жизненная емкость легких и сила мышц – все это основные антропометрические показатели физического развития.

Рост, развитие и их изменения в отдельные возрастные периоды. Рост и развитие детей идут постоянно, однако темпы роста и развития отличаются друг от друга. В одни возрастные периоды преобладает рост, в другие – развитие. Неравномерность темпов роста и развития, их волнообразность также определяют деление на возрастные периоды.

Так, до 1 года жизни у ребенка преобладает рост, а с 1 года до 3 лет – развитие. С 3 до 7 лет снова ускоряется темп роста, особенно в 6–7 лет, и замедляется темп развития; с 7 до 10–11 лет замедляется рост и ускоряется развитие. В период полового созревания (с 11–12 до 15 лет) рост и развитие резко ускоряются. Возрастные периоды ускорения роста называются периодами вытягивания (до 1 года, с 3 до 7, с 11–12 до 15 лет), а некоторого замедления роста – периодами округления (с 1 до 3, с 7 до 10–11 лет).

Отдельные части тела растут и развиваются непропорционально, т. е. их относительные размеры изменяются. Например, размер головы с возрастом относительно уменьшается, а абсолютная и относительная длина рук и ног увеличивается. То же можно сказать и о внутренних органах.

Кроме того, в росте и развитии детей имеются также половые различия. Примерно до 10 лет мальчики и девочки растут почти одинаково. С 11–12 лет девочки растут быстрее. В период полового созревания у мальчиков (с 13–14 лет) темп роста увеличивается. В 14–15 лет рост мальчиков и девочек почти сравнивается, а с 15 лет мальчики вновь растут быстрее, и это преобладание роста у мужчин сохраняется на протяжении всей жизни. Потом темп роста замедляется и в основном заканчивается к 16–17 годам у девушек, к 18–19 – у юношей, однако замедленный рост продолжается до 22–25 лет.

Длина головы юношей составляет 12,5-13,5 %, туловища – 29,5-30,5 %, ноги – 53–54 %, руки – 45 % от общей длины тела. По темпу роста на первом месте стоит плечо, на втором – предплечье, медленнее растет кисть. Наибольшее увеличение длины туловища происходит примерно через год после наибольшего увеличения длины ног. В итоге длина тела взрослого человека больше по сравнению с длиной тела новорожденного приблизительно в 3,5 раза, высота головы – в два раза, длина туловища – в три раза, длина руки – в четыре раза, длина ноги – в пять раз.

Из-за расхождения темпов роста и развития нет строго пропорциональной зависимости между ростом и весом, но, как правило, в одинаковом возрасте чем больше рост, тем больше и вес. Темп увеличения веса самый большой на первом году жизни. К концу первого года вес увеличивается в три раза. Потом прибавление веса составляет в среднем 2 кг в год.

Как и рост, вес мальчиков и девочек до 10 лет примерно одинаков при небольшом его отставании у девочек. С 11–12 лет вес девочек больше связан с развитием и формированием женского организма. Это преобладание веса сохраняется у них примерно до 15 лет, а потом в связи с преобладанием роста и развития скелета и мышц вес мальчиков возрастает, и это превышение веса сохраняется в дальнейшем.

Значительными также являются возрастные различия в увеличении абсолютного и относительного веса отдельных органов. Например, окружность грудной клетки с 7 лет больше у мальчиков, а с 12 лет – у девочек. К 13 годам она почти одинакова у обоих полов (у девочек немного больше), а с 14 лет окружность грудной клетки больше у мальчиков. Эта разница в дальнейшем сохраняется и увеличивается. Ширина плеч у мальчиков с 6–7 лет начинает превышать ширину таза. Вообще говоря, ширина плеч у детей увеличивается ежегодно, особенно между 4–7 годами. Этот ежегодный прирост у мальчиков больше, чем у девочек

Школьное обучение представляет собой результат совместной деятельности учителя и ученика. В связи с этим необходимо различать гигиенические требования, предъявляемые и к педагогу, и к ученику. Это помогает, с одной стороны, выработать систему индивидуальных действий ученика, которая включает в себя планирование всех этапов учебной деятельности, подготовку и содержание в порядке рабочего места, выполнение заданий в соответствии с принципом от легкого к трудному, от простого к сложному и др. С другой стороны, рациональное распределение рабочей нагрузки учителя в течение дня, устранение перерывов между уроками, учет трудности учебного предмета при составлении расписания, предоставление максимальной возможности для расширения знаний входят в понятие научной организации труда учителя. К гигиене педагогического труда также относятся нормирование деятельности каждого учителя (при этом учитывается нарастание утомления на протяжении рабочего дня), возможность ежедневного отдыха, отдыха в выходные дни, смена деятельности во время каникул, полноценный отдых летом.

Научно-гигиенические основы труда детей. Умственная работа является продуктом деятельности клеток коры головного мозга, которая у детей обычно сопровождается двигательной активностью – работой мышц. Мышечная работа, в свою очередь, связана с деятельностью центральной и периферической нервной системы. Таким образом, труд ученика представляет собой продукт обязательного сочетания умственного и физического труда.

Научно-гигиеническая организация труда школьника включает в себя организацию учебного и воспитательного процесса, а также отдыха с учетом физиологических возможностей ребенка. Сюда входит создание оптимальных условий, которые способствуют сохранению работоспособности ребенка, его нормальному росту и развитию, укреплению его здоровья. Следовательно, все стороны учебы и воспитания детей (соблюдение режима дня, возрастное нормирование нагрузки на нервную систему и мышечный аппарат, правильная организация быта, полноценный отдых) должны быть тесно взаимосвязаны. Недостаточное удовлетворение физиологических потребностей ребенка ведет к угнетению нормальных жизненных функций, снижению устойчивости к неблагоприятным факторам, повышению восприимчивости к инфекционным болезням, нарушению взаимосвязи между системами организма, отрицательно сказывается на высшей нервной деятельности.

В гигиене значительное внимание уделяется соблюдению физиологических норм, влияющих на способности ребенка. Основными ограничительными факторами являются утомление и переутомление.

Утомление и переутомление. Результатом любой достаточно длительной работы является утомление организма в связи с тем, что в процессе деятельности запасы энергии, накопленные в клетках и необходимые для работы, постепенно истощаются. Постепенное нарастание умственного утомления выражается в снижении работоспособности: уменьшается количество и ухудшается качество сделанного, снижается интерес к работе, нарушается координация отдельных операций, рассеивается внимание, ослабляется память, появляется неуверенность. Временное снижение работоспособности клеток мозговой ткани и всего организма в целом называется утомлением. Это естественное физиологическое явление.

Физиологическую природу и нервные механизмы умственного утомления объясняет классическая рефлекторная теория Сеченова – Павлова, в соответствии с которой источник ощущения усталости находится «исключительно в центральной нервной системе», а не в мышцах, как считалось ранее. Утомление корковых клеток И.П. Павлов рассматривал как их «функциональное разрушение», а наступающее в них торможение – как процесс, предотвращающий дальнейшее разрушение и дающий возможность клеткам восстановить свое нормальное состояние.

Таким образом, утомление – это естественное временное физиологическое состояние организма. Избежать его нельзя, но умелое использование методики работы и своевременная разгрузка организма позволяют на некоторое время отсрочить утомление.

Признаки утомления у детей обычно появляются к концу четвертого-пятого урока: возникают вялость, рассеянность, сонливость, внимание плохо концентрируется, возможны нарушения дисциплины. Если возникшее утомление не сменяется отдыхом, то наступает переутомление, которое очень вредно для организма, поскольку связано с превышением функциональных возможностей корковых клеток и является запредельным. Переутомление школьников связано с чрезмерной нагрузкой, сочетающей учебную работу и занятия в кружках, музыкальной, спортивной школах, нарушение режима дня и правил личной гигиены.

Обычно переутомление проявляется сразу после перегрузки, но может возникнуть и через некоторое время. Например, если в период летних каникул отдых ребенка организован неправильно, то в начале учебного года это может и не сказаться на успеваемости, однако работоспособность такого ученика снизится значительно раньше, чем у нормально отдохнувшего ребенка.

Чтобы устранить острое (быстрое и однократное) утомление, как правило, достаточно хорошо выспаться ночью. Систематическое утомление и переутомление одним нормальным сном не устраняется. Для этого необходимы отдых в течение не менее двух недель, высококалорийное питание с обилием витаминов, водные процедуры, соответствующая организация сна. Употребление тонизирующих средств и напитков при этом нежелательно.

Чтобы предупредить утомление, необходимо правильно и рационально организовать труд школьника. Это обеспечивается усилиями учителя, так как сами дети к этому еще недостаточно способны в связи с возрастными особенностями.

Понятие о «школьной зрелости» ребенка. В нашей стране обязательное школьное обучение детей введено с 6–7 лет. Как правило, к этому времени организм ребенка морфологически и функционально подготовлен для обучения. Тем не менее поступление ребенка в школу – это поворотный момент в его жизни, ломающий стереотип, выработанный в дошкольных учреждениях и семье.

Самыми трудными для большинства учащихся обычно бывают первые 2–3 месяца учебы. Возможно даже возникновение такого состояния, которое определяется врачами как адаптационная болезнь (еще ее называют «школьным стрессом» или «школьным шоком»). В задачу педагога входит облегчение периода адаптации ребенка к новым условиям, т. е. уменьшение нервно-психологической травматичности переходного периода от дошкольной жизни к школьной.

Понятие школьной зрелости, т. е. функциональной готовности ребенка к учебе, относят к числу важных проблем возрастной физиологии, педагогики, психологии и школьной гигиены. С ним связана характеристика уровня физического, психического и социального развития, при котором ребенок становится восприимчивым к систематическому обучению и воспитанию в школе. Педагоги, врачи, психологи должны учитывать степень школьной зрелости, так как дети, не достигшие этого уровня, становятся неуспевающими учениками.

Чтобы определить степень школьной зрелости, используют тест, предложенный в 1955 г. немецким психологом А. Керном и усовершенствованный И. Ирасеком в 1966 г. Тест Керна – Ирасека состоит из следующих заданий: ребенку предлагают нарисовать человека и точки, расположенные в определенном порядке, по памяти после их демонстрации и срисовывать фразу, написанную прописью. Работа оценивается по пятибалльной системе – от 1 (наилучшая оценка) до 5 (наихудшая оценка). Сумма баллов за отдельные задания является общим показателем. Дети, получившие за выполнение трех заданий теста от 3 до 5 баллов, считаются готовыми к систематическому обучению. Получение 6–8 баллов указывает на необходимость дополнительной подготовки детей к школе (это так называемые среднезрелые дети). Оценка в 9 и более баллов говорит о неготовности к школьному обучению.

Индивидуальный подход к детям. Появится ли интерес учеников к уроку, зависит от мастерства учителя, от его умения преподносить материал с учетом возрастных особенностей учеников, а также от физического состояния детей, типа их высшей нервной деятельности и функциональных возможностей.

Чаще всего состав учеников в классе неоднороден: встречаются дети с ослабленным здоровьем и более низким уровнем подготовки, нуждающиеся в индивидуальном режиме и подборе особого материала для домашних заданий, консультациях, дополнительных занятиях.

Для детей, страдающих хроническими болезнями (ревматизмом, туберкулезной интоксикацией), предусмотрен свободный от посещения школы один день в неделю, когда они работают дома по заданию учителей. Решение о предоставлении ребенку свободного от посещения школы дня выносит педсовет на основании медицинских документов. Прежде всего на такую льготу претендуют дети, которые живут на расстоянии 500 м и далее от школы.

Режим дня – это динамическая система распределения нагрузки и отдыха, которая обеспечивает сохранение сил и энергии для нормальной жизнедеятельности организма. Режим дня ребенка основан на всестороннем учете особенностей его роста, развития, условий жизни и предназначен для установления физиологического равновесия организма со средой, в которой осуществляется обучение и воспитание. Таким образом, режим является основой оздоровительного и профилактического воздействия на организм всех факторов учебно-воспитательной работы.

Обоснование режима дня учащихся. Режим должен учитывать возрастные особенности ребенка, включать нормальную для него продолжительность сна, его пребывание в общеобразовательной и специальной (музыкальной, художественной, спортивной) школах. Любой элемент режима дня школьника должен осуществляться в благоприятных условиях (например, готовиться к урокам надо в уютном и гигиенически правильно оборудованном месте, спать в хорошо проветренном помещении и т. д.).

Чтобы помочь ребенку и его родителям составить научно обоснованный режим дня учащегося, классный руководитель на родительском собрании информирует о примерном распорядке дня, поясняя назначение каждого элемента режима для успеваемости и сохранения здоровья школьника. Вот некоторые из таких рекомендаций.

Вставать после ночного сна ребенок должен в 7–7.30 ч утра. Это приемлемо для учеников первой и второй смены. Затем ребенок делает утреннюю зарядку, совершает туалет, завтракает и отправляется в школу, куда он должен прийти за 10–15 мин до начала занятий, чтобы подготовиться к уроку.

Возвращаться домой ребенок должен примерно в одно и то же время, это воспитывает пунктуальность и экономит время. Домой ученик должен идти не торопясь, чтобы не тратить лишнюю энергию и иметь возможность побыть на свежем воздухе.

Дома ученик переодевается, моет руки и обедает. После этого младшие школьники (особенно первоклассники и дети, перенесшие болезни) должны спать 1–1,5 ч, что необходимо для восстановления сил и укрепления нервной системы.

Здоровые ученики начиная со второго класса после обеда могут отдыхать на свежем воздухе, например кататься на лыжах, коньках, санках, играть в подвижные игры и др. После этого ребенок приступает к выполнению домашних заданий (прежде всего средней и повышенной трудности).

За 1,5–2 ч до сна дети ужинают.

Расписание уроков. Чередование учебных дисциплин в расписании уроков обеспечивает переключение деятельности коры мозга и поэтому предупреждает утомление детей и соответствует педагогическим требованиям.

В I–III классах проводятся четыре урока. В IV классе допускается (не чаще двух раз в неделю) увеличение количества уроков до пяти. В V–IX классах бывает по пять уроков ежедневно, в X–XI – по шесть уроков.

Работоспособность школьников в течение учебного дня различна. Первоначально она нарастает и достигает максимума (на втором уроке в младших классах и на третьем – в старших), а потом начинает снижаться в связи с возникновением и нарастанием утомления. Последний (пятый-шестой) урок для многих детей является самым трудным. Учитель должен организовать его так, чтобы дольше сохранить работоспособность учеников.

Различается работоспособность учеников и в течение недели: в первые дни она выше, к концу недели – снижается. Таким образом, при составлении расписания необходимо чередовать предметы, чтобы степень умственного напряжения соответствовала работоспособности организма. Самая большая учебная нагрузка должна приходиться на середину недели, самая маленькая – на понедельник и субботу. Чтобы дети полноценно отдохнули, ученикам I–IV классов на выходные дни рекомендуется вовсе не давать заданий и существенно сокращать их ученикам среднего школьного возраста. То же касается и каникул.

Продолжительность учебного года. Учебный год в общеобразовательной школе начинается 1 сентября. Он состоит из четырех учебных четвертей, которые разделяются каникулами разной продолжительности.

Анализируя утомляемость детей в течение четверти и года в целом, ученые заметили, что снижение работоспособности особенно заметно к концу этих периодов. Однако правильно организованный отдых способствует ее восстановлению.

Рекомендуется в первый день после каникул уроки начинать с повторения пройденного материала. Таким образом создается своеобразный мостик от известного, но забытого, к неизвестному, которое предстоит познать и выучить. Этот принцип имеет физиолого-гигиеническую основу – проторение условных связей и профилактику утомления.

Физиолого-гигиеническое обоснование продолжительности урока и перемен. Учебно-воспитательный процесс в школе различается в возрастном плане. Урок в общеобразовательной школе длится 45 мин, однако в результате изучения работоспособности ученые пришли к выводу, что для учеников I класса эта нагрузка заметно превышает норму и урок для них нужно сократить до 35 мин. Исследование продолжительности активного внимания это подтверждает. Например, у семилетних детей период активного внимания составляет 10–12 мин, у десятилетних – 16–20 мин, у одиннадцати-двенадцатилетних – до 25 мин, у более старших школьников – до 30 мин. Отсюда следует, что продолжительность объяснения нового материала в каждой возрастной группе не должна превышать длительности периода активного внимания.

В ходе исследования динамики продуктивности работы учащихся было выяснено, что на уроках (особенно в начальных классах) нельзя в работе с детьми использовать лишь один вид деятельности, ее надо обязательно разнообразить, переключать детей с одного вида работы на другой. Это обусловлено тем, что при смене вида деятельности изменяется характер раздражений, в результате чего возбуждаются различные анализаторы и, следовательно, разные участки коры головного мозга, давая возможность торможения ранее функционирующим клеткам и тем самым продлевая работоспособность школьников.

Кроме того, особое место в смене деятельности занимают физкультурные паузы, проводимые учителем. Они также способствуют снятию утомления. В младших классах физкультурные паузы проводят со второго урока, а в старших – с третьего. Сигналом для их проведения является начало снижения работоспособности: в младших классах это происходит через 25–30 мин от начала урока, а в старших – через 30–35 мин. Для учеников I класса в первую четверть физкультурные паузы рекомендуется проводить два раза за урок – через 15–20 и 30–35 мин. Продолжительность пауз определяет учитель, ведущий урок.

Необходимо заметить, что у учеников I–II классов первая сигнальная система преобладает над второй. В связи с этим при организации урока надо, рассчитывая на чувственное восприятие предмета, использовать наглядные пособия, вовлекать в сферу деятельности зрительный, слуховой и двигательный анализаторы, а если возможно, то и осязание.

Важную роль в организации урока играет соблюдение гигиенических норм и правил рассаживания учеников за партами (столами), создание воздушно-теплового режима и др.

Перемены между уроками предназначены для отдыха учеников и учителей, а также для того, чтобы учащиеся могли перейти в кабинеты, лаборатории и классы, в которых будут проводиться следующие уроки. Правильное в физиолого-гигиеническом плане проведение перемен является обязательным условием полноценного труда на очередном уроке.

Перемены длятся 10 мин, а после второго урока – 30 мин. В некоторых случаях вместо одной тридцатиминутной перемены допускаются две двадцатиминутные (после второго и третьего уроков). Другие сокращения недопустимы, потому что повышают нагрузку на учащихся и предрасполагают к развитию переутомления и, следовательно, неврозов.

Во время перемены дети отдыхают от умственной деятельности. Не следует использовать перемены для подготовки к очередному уроку. Ученики выходят в проветренное рекреационное помещение или на открытую спортплощадку (в зависимости от погоды). На большой перемене предлагаются горячие завтраки.