V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ФУНКЦИИ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ И ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФИЗИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ШКОЛЬНИКОВ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кондрахина В.В. 1Черномашенцева К.С. 1

---

1МКОУ Манушкинская СОШ городского округа Чехов МО

Дагаева М.А. 1Копылова М.Г. 1

---

1МКОУ Манушкинская СОШ г.о.Чехов МО

Работа в формате PDF

188 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

По данным Минздрава РФ в период 2000- 2016 г заболеваемость детей по основным классам болезней увеличилась на 17,2 %, в том числе процент заболеваний системы кровообращения увеличился на 0.6 %, процент заболеваний органов дыхания возрос на 29.1 %, на 17, 3 % возросла заболеваемость инфекционными болезнями.

В связи с этим оздоровительно-реабилитационная функция физического воспитания школьников приобретает особое значение.Действующее законодательство Российской Федерации на одно из первых мест выдвига­ет задачу профилактики заболеваний и оздоровление детей в условиях общеобразовательных учреждений. Исследованиями ученых установлено: воспитание без движения - это развитие ребенка в режиме глубокого расслабления и угасания произволь­но-волевого тела[1].

В соответствии с Приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 30 августа 2010 г. N 889 "О внесении изменений в федеральный базисный учебный план и примерные учебные планы для образовательных учреждений Российской Федерации, реализующих программы общего образования, утвержденные Приказом Министерства образования Российской Федерации от 9 марта 2004 г. N 1312 "Об утверждении федерального базисного учебного плана и примерных учебных планов для образовательных учреждений Российской Федерации, реализующих программы общего образования" в объем недельной учебной нагрузки общеобразовательных учреждений всех видов и типов вводится третий час физической культуры.

Введение третьего часа физической культуры в учебные планы общеобразовательных учреждений продиктовано объективной необходимостью, укрепления здоровья современных школьников, увеличения объема двигательной активности обучающихся, развития их физических качеств и совершенствования физической подготовленности, привития навыков здорового образа жизни. Для оценки показателей физического развития школьников и состояния их здоровья может служить анализ показателей функции внешнего дыхания[2]

Исследованиями показателей функции внешнего дыхания у школьников с различной степенью физической подготовки мы начали заниматься еще в 2009 году, в 2013 году продолжили эту работу.

В этом учебном году мы решили проанализировать изменение показателей функции внешнего дыхания школьников, которые занимались физкультурой 2 часа в неделю и школьников, занимающихся 3 часа в неделю физической культурой.

Цель работы:оценить изменения основных показателей здоровья школьников с различным уровнем физической нагрузки на примерах исследования функции внешнего дыхания

Задачи:

1.Изучить основные показатели, характеризующие функции внешнего дыхания

2.Исследовать функциональное состояние дыхательной системы у школьников, занимающихся физкультурой 3 раза в неделю

3. Провести анализ показателей функции внешнего дыхания школьников разных лет обучения

4.Подготовить выступления по теме исследования для учащихся школы и их родителей и разработать памятки для уголков здоровья

Объект исследования: физическое здоровье школьников

Предмет исследования: дыхательная система школьников

Гипотеза:мы предполагаем, что введение 3 урока физкультуры окажет существенное влияние на повышение уровня основных показателей здоровья и функциональных возможностей дыхательной системы школьников

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

1. Внешнее дыхание.

Для нормального протекания обменных процессов в организме человека в равной мере необходим как постоянный приток кислорода, так и непрерывное удаление углекислого газа, накапливающегося в ходе обмена веществ. Такой процесс называется дыханием.

Дыхание — это единый процесс, осуществляемый целостным организмом и состоящий из трех неразрывных звеньев : а) внешнего дыхания, то есть газообмена между внешней средой и кровью легочных капилляров; б) переноса газов, осуществляемого системами кровообращения; в) внутреннего (тканевого) дыхания, то есть газообмена между кровью и клеткой, в процессе которого клетки потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Основу тканевого дыхания составляют сложные окислительно-восстановительные реакции, сопровождающиеся освобождением энергии, которая необходима для жизнедеятельности организма.

Работоспособность человека (в частности, спортсмена) определяется в основном тем, какое количество кислорода (O₂) забрано из наружного воздуха в кровь легочных капилляров и доставлено в ткани и клетки. Указанные выше три системы дыхания тесно связаны между собой и обладают взаимной компенсацией. Так, при сердечной недостаточности наступает одышка, при недостатке O₂ в атмосферном воздухе (например, в среднегорье) увеличивается количество эритроцитов — переносчиков кислорода, при заболеваниях легких наступает тахикардия.[3]

Внешнее дыхание обеспечивает обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров, то есть насыщение венозной крови кислородом и освобождение ее от избытка углекислоты, что свидетельствует о взаимосвязи функции внешнего дыхания с регуляцией кислотно-щелочного равновесия.

В крови газы находятся в растворенном (свободном) и химически связанном состоянии. В диффузии участвуют только молекулы растворенного газа. Количество газа, растворяющегося в жидкости, зависит от: состава жидкости, объема и давления газа над жидкостью, температуры жидкости, природы исследуемого газа. Растворение газа в жидкости продолжается до наступления динамического равновесия между количеством растворяющихся и выходящих в газовую среду молекул газа.

Гемоглобин является основной составной частью эритроцитов и обеспечивает дыхательную функцию крови, являясь дыхательным ферментом. Он находится внутри эритроцитов, а не в плазме крови, что:

а) обеспечивает уменьшение вязкости крови (растворение такого же количества гемоглобина в плазме повысило бы вязкость крови в несколько раз и резко затруднило бы работу сердца и кровообращение);

б) уменьшает онкотическое давление плазмы, предотвращая обезвоживание тканей;

в) предупреждает потерю организмом гемоглобина вследствие его фильтрации в клубочках почек и выделения с мочой.[3]

По химической структуре гемоглобин представляет собой хромопротеид. Он состоит из белка глобина и простетической группы гема. В молекуле гемоглобина содержится одна молекула глобина и 4 молекулы гема. Гем имеет в своем составе атом железа, способный присоединять и отдавать молекулу О₂. При этом валентность железа не изменяется, то есть оно остается двухвалентным. Железо входит в состав всех дыхательных ферментов тканей. В крови здоровых мужчин содержится в среднем гемоглобина 145 г/л с колебаниями от 130 до 160 г/л. В крови женщин находится около 130 г/л с колебаниями от 120 до 140 г/л.

Наиболее чувствительной к дефициту кислорода является ЦНС, со стороны которой наблюдаются следующие изменения высших психических функций: повышается уровень эмоциональной возбудимости, снижается критическое мышление, замедляются тонко координированные реакции.

2. Методы исследования функции внешнего дыхания

Все показатели, характеризующие состояние функции внешнего дыхания, условно можно разделить на четыре группы.К первой группе относятся показатели, характеризующие легочные объемы и емкости. К легочным объемам относятся: дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха и остаточный объем (количество воздуха, остающееся в легких после максимально глубокого выдоха). К емкостям легких относятся: общая емкость (количество воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха), емкость вдоха (количество воздуха, соответствующее дыхательному объему и резервному объему вдоха), жизненная емкость легких (состоящая из дыхательного объема, резервного объема вдоха и выдоха), функциональная остаточная емкость (количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха - остаточный воздух и резервный объем выдоха).

Ко второй группе относятся показатели, характеризующие вентиляцию легких: частота дыхания, дыхательный объем, минутный объем дыхания, минутная альвеолярная вентиляция, максимальная вентиляция легких, резерв дыхания или коэффициент дыхательных резервов.

К третьей группе относятся показатели, характеризующие состояние бронхиальной проходимости: форсированная жизненная емкость легких (проба Тиффно и Вотчала) и максимальная объемная скорость дыхания во время вдоха и выдоха (пневмотахометрия).

В четвертую группу входят показатели, характеризующие эффективность легочного дыхания или газообмен. К этим показателям относятся: состав альвеолярного воздуха, поглощение кислорода и выделение углекислоты, газовый состав артериальной и венозной крови [2].

Общая емкость легких - количество воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха (4-6л). В ней выделяют четыре составляющих ее компонента:

Дыхательный объем – это количество воздуха, проходящего через легкие при спокойном вдохе (выдохе) и равное 400-500мл.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха. Она измеряется с помощью спирометра или спирографа.

Величина ЖЕЛ нарастает с возрастом. По Н. А. Шалкову, средние данные в возрасте 4–6 лет составляют 1100–1200 мл, увеличиваясь к 13–15 годам до 2100–3200 мл. У мальчиков ЖЕЛ больше, чем у девочек.

Клиническое значение. Снижение ЖЕЛ наблюдается у детей при острых пневмониях и хронических заболеваниях органов дыхания. Оно прогрессирует по мере нарастания дыхательной недостаточности. ЖЕЛ снижается при заболеваниях сердечно-сосудистой системы, при ограничении подвижности грудной клетки, диафрагмы. Существенное значение имеет повторное измерение ЖЕЛ, в динамике. У детей ЖЕЛ увеличивается при занятиях спортом.

Функциональные пробыПробы с задержкой дыхания на вдохе (Штанге) и на выдохе (Генчи) просты и доступны. Широко применяются для оценки функционального состояния дыхательной и сердечно-сосудистой системы. Исследование проводится в положении сидя после отдыха в течение 5–7 минут, желательно натощак.Проба Штанге.Ребенку предлагают сделать 3 глубоких вдоха и выдоха, на высоте четвертого вдоха задержать дыхание, зажав нос пальцами. На секундомере отмечают время от момента окончания глубокого вдоха до возобновления дыхания. Длительность задержки дыхания на вдохе у здоровых детей 6–18 лет колеблется в пределах 16–55 секунд. Проба Генчи.Ребенку предлагают сделать 3 глубоких вдоха и выдоха и после третьего выдоха задержать дыхание, зажав нос пальцами. Секундомером регистрируется время от окончания третьего выдоха до возобновления дыхания. У здоровых людей школьного возраста это время равно 12–30 секундам.Системы внешнего дыхания и кровообращения выполняют в организме единую функцию – обеспечивают тканевое дыхание, что обуславливает их взаимосвязь и взаимозависимость. Поэтому исследование сердечно-сосудистой и дыхательной системы должно быть комплексным, особенно при проведении нагрузочных функциональных проб.[2]

5. Практическая часть.

I.Практическая работа: Изучение состояния внешнего дыхания у школьников с различной степенью физической подготовки

Цель: оценка системы внешнего дыхания учащихся с различной степенью физической подготовки.

Объект исследования: система внешнего дыхания учащихся.

Задачи:

оценить состояния внешнего дыхания у школьников с различной степенью физической подготовки;

установить взаимосвязь показателей состояния системы внешнего дыхания учащихся и различной степени физической подготовки.

Методика работы: в исследованиях принимали участие школьники 13-14 лет, занимающиеся физкультурой 3 раза в неделю. Общее количество обследованных – 12 человек.

Определялась ЖЕЛ. Проводились функциональные пробы Штанге и Генчи.

1. Расчет жизненной ёмкости лёгких.Для подростков она рассчитывается по следующим формулам:

Мальчики 13-16 лет ЖЕЛ = {(рост (см) 0,052)} {(возраст (лет) 0,022)} 4,2.

Девочки 8-16 лет ЖЕЛ = {(рост (см) 0,041)} {(возраст (лет) 0,018)} 3,7.

Результаты представлены в таблице 1

Таблица 1. Жизненная ѐмкость лѐгких испытуемых

Среднее арифметическое (мальчиков (13 лет) = 3,9.Среднее арифметическое (мальчиков (14 лет) = 4,18.Среднее арифметическое (девочек (13 лет) = 2,9.Среднее арифметическое (девочек (14 лет) = 2,5

В таблице 2 приведены данные сравнения среднестатистических значений жизненной емкости легких и среднее значение жизненной емкости легких школьников, принимавших участие в исследовании

Таблица 2. Сравнение среднестатистических данных ЖЕЛ и ЖЕЛ участников исследования.

Среднее значение: 3,3

Рассмотрев испытуемых, и составив таблицу по возрастам, мывидим, что величина ЖЕЛ равна или выше среднестатистического значения. Это связано с увеличениемсреднего роста детей в каждой возрастной группе.

Проба Штанге. Участнику исследования предлагают сделать 3 глубоких вдоха и выдоха, на высоте четвертого вдоха задержать дыхание, зажав нос пальцами. На секундомере отмечают время от момента окончания глубокого вдоха до возобновления дыхания. Длительность задержки дыхания на вдохе у здоровых детей 6–18 лет колеблется в пределах 16–55 секунд. Результаты пробы Штанге представлены в таблице 3.

Таблица 3. Длительность задержки дыхания участников исследования

Среднее значение:40с

Проба Генчи.Ребенку предлагают сделать 3 глубоких вдоха и выдоха и после третьего выдоха задержать дыхание, зажав нос пальцами. Секундомером регистрируется время от окончания третьего выдоха до возобновления дыхания. У здоровых людей школьного возраста это время равно 12–30 секундам.Результаты пробы Генчи представлены в таблице 4.

Таблица 4. Длительность задержки дыхания участников исследования

Среднее значение: 22с

Сравнение показателей дыхательных объемов и жизненной емкости легких учащихся, занимавшихся физкультурой 2 раза в неделю, учащихся,посещавших спортивные секции(данные 2009 года) и учащихся, занимающихся физкультурой 3 раза в неделю.

Мы сравнили данные исследований проведенных нами в 2009 году с данными, полученными в 2017 году. Результаты сравнения приведены в таблице 5.

Таблица 5. Сравнение показателей дыхательных объемов и ЖЕЛ участников исследований 2009 и 2017 г.г.

Выводы: как следует из полученных данных, показатели внешнего дыхания учащихся, занимавшихся физкультурой 2 раза в неделю меньше, чем аналогичные показатели у обучающихся 2017-2018 учебного года, у которых 3 урока физкультуры в неделю.Однако, у учащихся, посещавших спортивные секции наряду с уроками физкультуры в 2009 году показатели внешнего дыхания все же выше.

Результаты проведенных проб Штанге и Генчи и расчет ЖЕЛ отображены на диаграмме.

Как следует из представленной диаграммы, жизненная емкость легких выше у школьников посещавших спортивные секции на 35% больше по сравнению с учащимися, занимающимися физкультурой 2 раза в неделю, и на 24% больше, чем у современных школьников. Такая же картина наблюдается и при рассмотрении результатов, полученных при проведении пробы Штанге. Время от момента окончания глубокого вдоха до момента возобновления дыхания выше на 36 %. больше по сравнению с учащимися, занимающимися физкультурой 2 раза в неделю, и на 10% больше, чем у современных школьников. Результаты пробы Генчи подтверждают, что задержка дыхания у школьников посещавших спортивные секции на 24% больше по сравнению с учащимися, занимающимися физкультурой 2 раза в неделю, и на 8% больше, чем у современных школьников.

Вывод: занятия в спортивных секциях положительно влияют на уровень основных показателей здоровья учащихся.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Гипотеза проектной работы о том, что введение 3 урока физкультуры окажет существенное влияние на повышение уровня основных показателей здоровья и функциональных возможностей дыхательной системы школьников полностью подтвердилась в ходе проведенных исследований.

Задачи работы выполнены, цель достигнута.

По результатам работы можно сделать следующие выводы:

1. Внешнее дыхание обеспечивает обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров, то есть насыщение венозной крови кислородом и освобождение ее от избытка углекислоты, что свидетельствует о взаимосвязи функции внешнего дыхания с регуляцией кислотно-щелочного равновесия.

2. Функциональные пробы с задержкой дыхания на вдохе (Штанге) и на выдохе (Генчи) просты и доступны и могут быть применены для оценки функционального состояния дыхательной и сердечно-сосудистой системы.

3. Анализ показателей функции внешнего дыхания школьников разных лет обучениянаглядно свидетельствует, что занятия в спортивных секциях положительно влияют на уровень основных показателей здоровья учащихся.

4.Подготовленные нами выступления на родительских собраниях помогут определиться родителям и учащимся с выбором спортивных секций, а памятки с комплексами дыхательных упражнений для уголков Здоровья помогут обучающимся, которые не имеют возможности посещать секции.

Источники информации:

1.Агаджанян Н.А. Организм и газовая среда обитания,- М. «Просвещение» -с.112-118; 2013.

2.Торочкина Г.Л. Оценка некоторых показателей физического развития и функция внешнего дыхания детей в зависимости от экологических условий проживания: автореферат диссертации кандидата медицинских наук/ Г.П. Торочкина. Омск, 1984, 20с.

3.Хрипкова А.Г., Миронов В.С., Шепило И.Н. Физиология человека, - М. «Просвещение» - с.96-102; 2011.