Опыт формирования навыка ударного движения рубки металла у учащихся

В научно-исследовательском институте физиологии детей и подростков Академии педагогических наук СССР (лаборатория развития мышечной деятельности и физиологии труда) Д. П. Букреевой [10] было проведено целенаправленное формирование навыка кистевого ударного движения рубки металла у 14 подростков в возрасте 14—15 лет, прошедших по школьной программе рубку металла. Несмотря на то, что подростки имели некоторое знакомство со слесарным делом, у них не было выработано правильного навыка рубки. Они не владели способом последовательного накопления кинетической энергии молотка и последующего быстрого расходования ее в момент соприкосновения молотка с зубилом при ударе.

При наблюдении их работы можно было заметить, что прежде чем произвести ударное движение, они два-три раза проводили молотком вверх и вниз, запоминая путь к зубилу. Замахивались молотком слабо, ударяли несильно, ударное движение производили главным образом за счет разгибания руки в локтевом суставе, слабо вовлекая в движение лучезапястный сустав. У части наблюдаемых подростков ритм ударных движений редкий (45—50 движений в минуту), у четверых из них темп был чрезмерно высокий (120 и более ударов в минуту). Результативность рубки была низкой: за 5 мин они могли срубить стандартную полоску металла в среднем длиной в 2 см.

Поскольку подростки имели предварительное знакомство с правилами рубки, но не могли претворять эти правила в действия, обращалось главное внимание на упражнения, повышающие концентрацию нервных процессов. До начала упражнений занимающимся давалось подробное объяснение правильного движения, правильной рабочей позы, держания молотка и постановки зубила, а во время упражнений исправлялись  допущенные ими ошибки. Всего с каждым подростком было проведено от 40 до 50 упражнений длительностью по 5—10 мин. Ширина полоски стали, на которой проходили упражнения, равнялась 3 мм. Во время упражнений предлагалось срубить  полоску стали высотой 1 см. Упражнения производились под контролем визуальных наблюдений экспериментаторов и с объективной регистрацией деталей осваиваемого движения. С помощью осциллографа Н-700 на фотобумаге регистрировались: движения руки в локтевом и лучезапястном суставах, биотоки мышц руки, момент удара. Кроме того, снимались циклограммы движений. При анализе механограмм рассматривались следующие компоненты: пауза — время удержания руки без движения в нижнем положении до начала сгибания, замах, плато — удержание руки с молотком без движения в верхнем положении, разгибание руки (удар) —перемещение руки из верхнего положения до момента соприкосновения молотка с зубилом. В течение всего периода упражнения у каждого из обследованных подростков детальное исследование движений производилось трижды — до начала упражнений, в середине и в конце периода упражнений.

По мере выполнения намеченной программы упражнения у исследуемых наблюдались изменения в протекании движения рубки. Эти изменения сравнивались с изменениями структуры движения подростков того же возраста, не участвовавших в упражнениях, но продолжавших проходить обычное производственное обучение по слесарному делу.

Проведение упражнений изменило у обследуемых учащихся результативность и структуру ударного движения. Количество металла, снятого за 5 мин работы у каждого из них возросло до 3—4 см. У занимающихся появилась уверенность в движениях, ритмичность в работе, заметно возросла сила удара, был усвоен оптимальный темп. Все эти изменения произошли вследствие повышения концентрации нервных процессов и мышечной силы и в связи с уточнением интегрального образа рабочих действий. Изменения, происшедшие в продолжительности различных компонентов движения, представлены на рис. 40. В ранее проведенных в нашей лаборатории исследованиях было установлено, что для учащихся 14—15-летнего возраста темп 85—90 движений в минуту при массе молотка 400 т — близок к оптимальному темпу ударных движений. Это был темп, отличающийся хорошей устойчивостью и дававший наибольшую производительность труда. Очевидно, что оптимальный темп — важное условие повышения концентрации нервных процессов.

В специальных исследованиях было показано, что при оптимальном темпе циклических движений обеспечиваются наиболее благоприятные условия суммации следов возбуждения, остающихся после каждого движения [23, 30, 31]. Следовое возбуждение в двигательной деятельности человека — это разновидность местного нераспространяющегося возбуждения, общие свойства которого были впервые раскрыты Н. Е. Введенским (1901). В отличие от возбуждения, распространяющегося по нервным проводникам и приводящего в действие эффекторные органы, следовое возбуждение остается в нервной клетке, где может постепенно угаснуть, но может и надолго остаться в качестве материальной основы памяти или развиваться, накапливаться в результате суммации при действии повторяющихся раздражений.

Оставаясь на месте своего возникновения, следовое возбуждение может само по себе угаснуть. Однако это угасание проходит, как доказано Н. Е. Введенским и его учениками, ряд последовательных фаз. Первая — фаза абсолютной  рефрактерности, или невпечатлительности, к дополнительным раздражениям, следующая — фаза относительной рефрактерности, когда дополнительные раздражения несколько повышают уровень следового возбуждения, после этой фазы наступает фаза экзальтации, в которой дополнительные раздражения дают наибольший эффект. Из рассмотрения свойств следового возбуждения приходим к выводу, что суммация следов возбуждения может повести к концентрации нервных процессов и к усвоению устойчивого ритма деятельности, к формированию рабочего динамического стереотипа скорее в том случае, когда каждое очередное движение будет начинаться в фазе экзальтации следов возбуждения, оставшихся от предыдущих движений.

Исследования выявили также и то, что в результате упражнений изменились соотношения продолжительности и объема различных компонентов рабочего динамического стереотипа. Повышение объема движения в дистальном (удаленном от туловища) суставе способствовало развитию скорости движения молотка. Скорость углового перемещения в локтевом суставе при сгибании возросла с 172 до 212°/с, а при разгибании — с 680 до 840°/с. Угловая скорость перемещения в лучезапястном суставе при сгибании возросла с 120 до 260°/с, а при разгибании — с 550 до 1710°/с. Последовательное включение во время выполнения ударного движения перемещений сначала в локтевом, а затем в лучезапястном суставе, возросший объем и повышенная скорость угловых движений в суставах руки способствовали развитию высокой скорости движения молотка и большой кинетической энергии в центре тяжести молотка, используемой при ударе. Сравнение циклограмм движений удара у учащихся, занимавшихся упражнениями, и у учащихся, проходящих обычное обучение, показало, что объем движения, скорость центра тяжести молотка и кинетическая энергия, развиваемая при ударе, у первых значительно больше, чем у вторых.

Полученные данные свидетельствуют о том, что, во-первых, произошло усвоение повышенного ритма активности, что отражает концентрацию нервных процессов и мышечной силы во времени (рис. 40), во-вторых, что в программировании движения более четко определилась подготовительная роль фазы замаха. Во время замаха все более четко выступает оптимизация местонахождения крайней точки замаха, начиная с которой наиболее удобно развивать накопление кинетической энергии, а также оптимизация продолжительности времени накопления информации от проприорецепторов.

Рис. 40. Запись угловых перемещений в локтевом и лучезапястном суставах и мышечных токов действия при рубке металла учащимися 15 лет (по Д. П. Букреевой):
а — в начале упражнения, б — в конце упражнения; 1 — биотоки мышцы локтевого разгибателя кисти, 2 — биотоки мышцы локтевого сгибателя кисти, 3 — изменение угла в локтевом суставе, 4 — биотоки мышцы разгибателя в локтевом суставе, 5 — изменение угла в лучезапястном суставе; между вертикальными линиями отмечены интервалы времени, равные 1/20 с