Учебно-исследовательская работа по биологии исследование биоритмов учащихся

Городская научно-практическая конференция «Первые шаги в науку»










Исследовательская работа
на тему:

Биоритмы. Зависимость успеваемости подростков от их биоритмического типа




Предметная область:
Биология


Авторы:
ученики 9 класса
Мельникова Александра,
Гладков Никита,
Хотемской Никита







Брянск

СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Введение ..
3

1 Аналитический обзор литературы
4

3 Методика исследований ...
6

3 Результаты исследований
3.1 Индивидуальные суточные биоритмы школьников

7

3.2 Изменение умственной работоспособности у учащихся 8- и 9-х классов в связи с их суточной биоритмической реакцией

9

Выводы и практические рекомендации .
12

Список использованной литературы .
14

Приложение
15





Введение
Организм способен чувствовать и измерять время. Этой способностью обладают все живые существа – от растений до человека. Именно данное свойство помогло многим организмам выжить в борьбе за существование (Пехов, 2000; Чернова, Былова, 2006). Как в организме человека, так и во всем живом мире повторяются определенные явления, знаменуя собой наступление следующего отрезка времени. Цветение растений, сезонные миграции зверей и птиц, чередование сна и бодрствования, смена времен года и многие другие циклические процессы в природе – все это проявление биологических ритмов. У человека есть биологические часы, но не настолько точные как у некоторых животных. О ритмическом изменении состояния организма человека известно давно. Греческий врач Герофил за 300 лет до н. э. обнаружил, что пульс у здорового человека меняется в течение дня. Подсознательно человек выбирает время, когда ему легче работать. Приблизительно 400 - 500 лет назад человек стал жить по часам, а до этого в них необходимости не было, так как работали природные и биологические часы (Биологические ритмы, 1984; Биология для поступающих , 2005; Черноа, Былова, 2006).
Цель исследования – изучить комплексные характеристики биоритмических
типов подростков (8-9 класс) в целях оптимизации учебной деятельности.
В процессе достижения цели решались следующие задачи:
Исследовать литературу по данным вопросам.
Определить частоту встречаемости учащихся разных биоритмических типов.
Изучить работоспособность подростков разных биоритмических типов.
Проанализировать показатели зависимости успеваемости от биоритмического типа в течение I – III четвертей.
Объект работы: индивидуальные биоритмы (биологические часы) и умственная работоспособность школьников 8- и 9-классов (на примере МОУ «Гимназия № 2»).
Практическая значимость: полученные результаты исследования могут быть использованы в организации учебного процесса, а также для ведения долгосрочного мониторинга и применения в практике школ для повышения качества учебно-воспитательного процесса.

1 Аналитический обзор литературы
Могущественный двадцатый век бурно ворвался в историю человечества невиданными и ошеломляющими переменами. Стремительные темпы развития науки и техники, поразительные достижения в области транспорта, связи, коммуникации и информации изменили наши представления о времени и пространстве, о масштабах земных расстояний. Будто бы сжалась наша планета, слились меридианы и параллели, и мир перестал уже казаться человеку необъятно огромным.
Решая актуальные проблемы, возникающие перед человечеством сегодня, мы сталкиваемся с тем, что корни некоторых из них уходят в биологию, в область основных феноменов живой материи. На «стыке» смежных научных дисциплин не только совершаются самые глубокие открытия, зарождаются новые подходы к изучению различных явлений природы, но и возникают новые научные направления.
Одна из молодых и быстро развивающихся наук двадцатого века биоритмология, или хронобиология, т. е. наука, изучающая циклические биологические процессы, имеющиеся на всех уровнях организации живой системы (Биологические ритмы, 1984; Марков, 2001; Чернова, Былова, 2006).
Из года в год возрастает интерес к проблемам биоритмологии, методологические принципы которой уверенно проникают в исследования всех уровней организации живого от молекулярного до уровня целостного организма. И это понятно, если учесть, что в течение миллионов лет эволюционного развития шел процесс не только непрерывного усложнения и совершенствования структурной организации живых систем, но и процесс их временной организации. Адаптация организма к постоянно меняющимся условиям окружающей среды обеспечивалась не отдельными органами, а скоординированными во времени и пространстве и соподчиненными между собой специализированными функциональными системами. Не случайно в настоящее время через исследования временной организации биосистем изучаются эколого-физиологические механизмы адаптации к новой среде обитания и изыскиваются научно обоснованные средства коррекции нарушений, возникающих при воздействии на организм различных неблагоприятных факторов. Исследования проводятся на разных уровнях биологической организации – от индивидуума как основной единицы биологического сообщества через популяцию до экосистемы.
Наша работа изучает внутренние биоритмологические циклы человека – проявление сна и бодрствования, выражающиеся в трех основных типах – «жаворонках», «совах», «голубях – аритмиках» (Биологические ритмы, 1984).
Внутренние циклы – это прежде всего физиологические ритмы организма. Все внутренние ритмы организма соподчинены, интегрированы в целостную систему и в конечном счете выступают как общая периодичность поведения организма. Ритмически осуществляя свои физиологические функции, организм как бы отсчитывает время. И для внешних, и для внутренних ритмов наступление очередной фазы зависит, прежде всего, от времени. Поэтому время выступает как один из важнейших экологических факторов, на который должны реагировать живые организмы, приспосабливаясь к внешним циклическим изменениям природы (Чернова, Былова, 2006).
Каждому человеку важно уметь диагностировать свой биоритм, т.к. с ним связаны многие когнитивные и другие функции, оказывающее большое влияние на самочувствие и успешность в карьере.
2 Методика исследований
Исходя из задач нашего исследования, мы провели ряд исследований при участии учащихся 8-9 классов МОУ «Гимназия № 2» в течение 2008-2010 гг. с целью изучить комплексные характеристики биоритмических типов подростков в целях оптимизации учебной деятельности. Типологию индивидуальных биоритмов диагностировали по стандартным методикам (Биологические ритмы, 1984).
Умственную работоспособность человека оценивали методом дозированной по времени корректурной работы. Согласно данным литературы результаты выполнения корректурной работы отражают не только состояние функции внимания, но и состояние электрической активности мозга. Для массовых наблюдений за состоянием умственной работоспособности школьников предлагаем использовать корректурный тест и таблицу Анфимова в модификации С. М. Громбаха (Куинджи, 2001)
Группы учащихся, согласившихся принять участие в исследовании, на первом и последнем уроках в понедельник, среду и субботу на протяжении учебных четвертей определяли свою работоспособность. Параллельно устанавливался тип биоритма каждого их участников тестирования. Из полученных данных мы составили сводные таблицы.

3 Результаты исследований
3.1 Индивидуальные суточные биоритмы школьников
На протяжении двух лет в 8- и 9-х классах обследовано 68 учащихся. Среди школьников в целом (табл.1) преобладают «совы» – 26 человек, «жаворонков» – наименьшее число (20 человек). Однако эти различия статистически недостоверны.
Таблица 1 – Сводная таблица типов биоритмических реакций учащихся 8-х классов (2010 уч. год)
Тип биоритма
Число школьников, принявших участие в эксперименте


8А - 27 человек
8Б- 25 человек
8В- 16 человек

Жаворонки
52%- 14 чел.
8%- 2 чел.
25%- 4 чел.

Голуби
22%- 6 чел.
52%- 13 чел.
18%- 3 чел.

Совы
26%- 7 чел.
40%- 10 чел.
56%- 9 чел.


В 9-х классах (табл. 2) более всего «жаворонков» – 27 человек, «сов» – наименьшее число (19 человек). Следовательно с течением времени биоритмологические проявления у школьников изменились.
Таблица 2 – Сводная таблица типов биоритмических реакций учащихся 9-х классов (2011 уч. год)
Тип биоритма
Число школьников, принявших участие в эксперименте


9А - 27 человек
9Б- 24 человека
9В- 19 человек

Жаворонки
15%
16,6%
47%

Голуби
37%
41,7%
21%

Совы
48%
41,7%
32%


В целом, число школьников-аритмиков (голубей) количественно не изменилось. Возросло число «жаворонков», а «сов» уменьшилось. Эти различия могут быть связаны с перестройкой расписания занятий, а также с изменением режима дня.
На основе анализа документов об успеваемости (табл. 3, 4) выявлены следующие закономерности оценочных знаний школьников 8- и 9-х классов в зависимости от их биоритмических типов.
Таблица 3 – Сводная таблица зависимости успеваемости от биоритмического типа (8-е классы)
Тип биоритма
Общая успеваемость


хорошисты
с оценками 3-4

Жаворонки (20 человек)
45%
55%

Голуби (19 человек)
63%
37%

Совы (24 человека)
62,5
37,5%


Выяснено, что успеваемость в 8-х классах лучше у «сов» и «голубей». Однако, у аритмиков и «сов» различия в общей успеваемости статистически значимы. По нашему мнению этот факт связан непосредственно с подготовкой домашних заданий. Все школьники учатся в первую смену, поэтому к следующему учебному дню готовятся накануне во второй половине дня, при этом посещая репетиторов. Т.к. «совы» активны во второй половине дня, следовательно, усвоение материала у них идет успешнее, чем у школьников других биоритмов. Аритмики при определенной организации режима дня
Успеваемость у школьников 9-х классов в зависимости от биоритмических реакций следующая.
Таблица 4 – Сводная таблица зависимости успеваемости от биоритмического типа (9-е классы)
Тип биоритма
Общая успеваемость


хорошисты
с оценками 3-4

Жаворонки (27 человек)
64,7%
35,3%

Голуби (22 человека)
64%
36%

Совы (19 человека)
62%
38%


Возросла общая успеваемость школьников независимо от групп биоритмологических реакций. Это связано, прежде всего, с повышенной ответственностью самих обучающихся в выпускных классах школы, подготовкой к экзаменам. У «жаворонков» и «голубей» различия в общих показателях успеваемости статистически достоверны, у «сов» – нет. Значит, при четкой организации режима дня суточный эндогенный тип биоритмов имеет вторичное влияние на общую успеваемость.

3.2 Изменение умственной работоспособности у учащихся 8- и 9-х классов в связи с их суточной биоритмической реакцией
Работоспособность – это также биоритм, который различается у одного и того же человека в зависимости от времени года (сезонные колебания), в зависимости от дня недели и от времени суток.
Проведенные исследования показали, что работоспособность изменяется по сезонам года очень четко (Приложение 1). Максимальная работоспособность наблюдается в конце сентября – первые дни недели октября, минимальная работоспособность – во вторую и третью декаду декабря. Повышение работоспособности начинается со второй декады апреля.


Рисунок 1 – Проявление утомления по результатам корректурной пробы у учащихся

Школьники уходят на зимние каникулы при минимальных показателях работоспособности, восстанавливая утраченные силы во время отдыха. Наименьшая работоспособность зарегистрирована у всех школьников, независимо от их индивидуальных биоритмов. Однако, у «сов» снижение работоспособности минимально, у аритмиков – среднее, у «жаворонков» – значительное.
Только тщательно продуманный режим труда и отдыха будет способствовать успешной аттестации.
В зависимости от дня недели работоспособность также изменяется.



Рисунок 2 – Недельные пики работоспособности по результатам корректурной пробы учащихся
Имеется один пик работоспособности (наименьшего утомления) – во вторник. Наиболее ярко выраженное утомление наблюдалось в субботу. Таким образом, недельная динамика работоспособности говорит о закономерном наступлении некомпенсированного утомления к концу недели.
Анализ дневной динамики работоспособности-утомления не показывает ярко выраженного конечного прорыва: т.е.уменьшения утомления и повышения работоспособности на последнем уроке по сравнению с предпоследним.
В старшей школе (8-9 класс) наименее продуктивны (с быстрой утомляемостью) 1-ый и 6-ой, 7-ой и последующие уроки. Второй и третий уроки характеризуются наименее ярко выраженной утомляемостью. Четвертый и пятый уроки совпадают с периодами компенсированного утомления (школьники могут волевым усилием преодолеть начальные стадии утомления и поддержать нужный уровень работоспособности). Эти данные могут быть использованы для построения школьного расписания.
У ярко выраженных «сов» и «голубей» ярко выраженного утомления не зарегистрировано к концу учебного дня, однако, результаты их тестовой пробы на первых уроках достаточно низкие. Т.е. эти учащиеся плохо «врабатываются» в учебный ритм, именно для них необходима динамическая пауза между 1-2 и 3 уроком.
В старшей школе новые предметы характеризуются большей степенью утомления, т.к. они более трудоемки. Неблагоприятно влияют на работоспособность и внешние экологические факторы-параметры микроклимата, особенно температурный дискомфорт. Утомление наиболее ярко выражено на уроках любой трудности, если в помещении очень холодно или душно.
В процессе обучения к концу года напряжение функциональных систем организма больше выражено у «жаворонков». При исследовании годовой динамики умственной работоспособности школьников в зависимости от индивидуальных биоритмических реакций выявлено, что два биоритма накладываются друг на друга, иногда существенно снижая успеваемость.


Выводы и практические рекомендации
Оценка биоритмических реакций учащихся имеет особое значение для внедрения и реализации здоровьесберегающих технологий. Индивидуальные биоритмы «жаворонки», «совы» и «голуби» не остаются постоянными. Различия биоритмических реакций с течением времени у школьников могут быть связаны с перестройкой расписания занятий, а также с изменением режима дня.
«Голуби» (аритмики) легче адаптируются к учебной нагрузке, т.к. их индивидуальная активность, а следовательно и успеваемость в школе меньше всего зависит от внешних причин.
Работоспособность – компонент адаптационного потенциала учащихся старших классов. Исследования работоспособности показали, что она изменяется по сезонам года очень четко: максимальная работоспособность – в конце сентября – первые дни недели октября, минимальная работоспособность – во вторую и третью декаду декабря. Повышение работоспособности начинается со второй декады апреля. Следовательно, необходимо планировать валеологические мероприятия по оптимизации работоспособности учащихся.
В течение года наименьшая работоспособность зарегистрирована у всех школьников, независимо от их индивидуальных биоритмов. Однако, у «сов» снижение работоспособности минимально, у аритмиков – среднее, у «жаворонков» – значительное.
Наиболее ярко выраженный процесс утомления и снижения психо-физиологических и эмоциональных функций школьников наблюдается в субботу. В старшей школе наименее продуктивны (с быстрой утомляемостью) 1-ый и 6-ой, 7-ой и последующие уроки при всех типах организации учебного процесса. Второй и третий уроки характеризуются наименее ярко выраженной утомляемостью. Эти данные могут быть использованы для построения школьного расписания.
У ярко выраженных «сов» и «голубей» ярко выраженного утомления не зарегистрировано к концу учебного дня, однако, результаты их тестовой пробы на первых уроках достаточно низкие. Для них необходима динамическая пауза между 1-2 и 3 уроком.
В старшей школе новые предметы характеризуются большей степенью утомления, т.к. они более трудоемки. Неблагоприятно влияют на работоспособность и внешние экологические факторы-параметры микроклимата, особенно температурный дискомфорт. Утомление наиболее ярко выражено на уроках любой трудности, если в помещении очень холодно или душно.
Общие рекомендации
Любому преподавателю, родителю учащихся, а также самим школьникам необходимо ознакомиться с активными методами преподавания, направленных на активизацию резервных возможностей организма и высокую работоспособность обучаемых:
- суггестопедия (метод внушения);
- релаксопедия (способ обучения, использующий релаксацию);
- ритмопедия (использование ритмической стимуляции органов чувств как инструмент для формирования у обучаемых состояния, наиболее адекватного для усвоения данного вида информации);
- аудиовизуальный и аудиолингвальный методы
- метод субсенсорных воздействий, основанный на эффекте суммирования большого числа повторяющихся слабых сигналов.
Всем родителям необходимо знать, что режим дня и благоприятные условия для умственной деятельности школьников позволит преодолеть влияние индивидуальных биоритмических реакций на общую успеваемость.

Список используемой литературы
1 Биологические ритмы. В 2-х т. Т. 1. Пер. с англ. М.: Мир, 1984. 414 с.
2 Биологический энциклопедический словарь / Главный редактор М.С. Гиляров. – Москва: Большая Российская энциклопедия, 1995.
3 Биология для поступающих в вузы / Под редакцией академика РАМН, профессора В.Н.Ярыгина. – Москва: Высшая школа, 2005.
4 Марков, В.В. Валеологическое образование в современном мире / В.В. Марков // Биология в школе – 2001 – № 6. – С. 14-19.
5 Куинджи, Н.Н. Валеология: пути формирования здоровья школьников // Н.Н. Куинджи // Методическое пособие. – М.: Аспект Пресс, 2001. – 139 с.
6 Пехов, А.П. Биология с основами экологии / А.П. Пехов. – Санкт-Петербург: Лань, 2000.
7 Чернова, Н.М. Экология / Н.М. Чернова, Л.М. Былова. – Москва: Дрофа, 2006.
Приложение
Таблица1 – Описание динамики работоспособности учащихся 8А класса

Фамилия
Динамика работоспособности


Понедельник
Среда
Суббота


первый
последний
первый
последний
первый
последний

Алибандова
161
125
133
152
159
138

АнненковГ
96
90
102
97
83
76

АнненковН
148
103
135
169
163
153

Арипов
105
96
175
172
150
152

Белятов
190
173
190
186
191
146

Варос
153
113
127
194
151
143

Васина
122
120
139
139
132
124

Горяинова
142
129
125
142
148
131

Дмитриев
153
139
168
162
132
150

Журба
164
189
193
182
258
301

Ильин
142
208
133
160
130
128

Лагуткина
147
161
126
165
154
122

Маркелов
70
120
85
143
80
125

Морозова
138
122
140
164
162
138

Мотарыкин
140
142
123
128
46
129

Ноговицын
96
187
128
146
115
110

Оскретков
127
90
112
112
161
127

Павлюченко
125
142
139
150
163
145

Пиневич
150
122
140
163
176
173

Пронин
82
133
100
154
132
156

Редин
154
112
137
139
149
149

Самсонова
148
132
126
144
139
120

Свинчукова
137
134
174
143
160
151

Стрельников
149
110
129
140
46
99

Фурса
122
30
135
101
119
98

Хотемской
136
128
148
145
139
144

Шульга
165
103
140
175
165
115


Таблица 2 – Описание динамики работоспособности учащихся 8 Б класса
Фамилия
Динамика работоспособности


Понедельник
Среда
Суббота


первый
последний
первый
последний
первый
последний

Абрамашвили
135
140
145
156
144
140

Анохова
142
152
153
164
152
146

Апурина
135
110
142
165
120
130

Артемьева
101
116
131
120
120
114

Баранов
148

121
134
109
114

Продолжение таблицы 2
Боровиков
110

130
120
120
114

Бойко
161
152
147
145
145
142

Гладков
159

167
174
150
157

Жигунова
151
146
140
157
142
137

Журавлев
130

110
146
130
122

Заушицын
136

50
60
70
100

Зинова
141
140
144
132
138
131

Кривошеева
164
150
152
174
146
146

Лужецкая
115
132
190
182
135
120

Мехейкина
105
120
125
130
125
120

Морьякова
130
115
120
123
121
122

Москаленко
168

178
225
200
170

Панов
127

140
158
125
136

Саврухина
146
146
152
165
144
165

Сивков
131

165
170
163
144

Упатова
188
154
136
135
105
142

Халипина
63
93
131
136
133
120

Широкова
103
108
113
123
126
138

Широкова
113
120
131
134
116
136

Юрченко
164
152
172
167
155
145


Таблица 3 – Описание динамики работоспособности учащихся 8В класса
Фамилия
Динамика работоспособности


Понедельник
Среда
Суббота


первый
последний
первый
последний
первый
последний

Анциферова
81
74
59
54
67
73

Бохан
131
143
154
129
64
89

Жарова
96
114
112
116
92
139

Васекина
134
131
124
119
72
134

Гожин
86
122
55
109
131
162

Егиазарян
59
52
74
54
69
130

Ильина
64
113
69
108
82
92

Меновщиков
88
112
86
118
78
123

Меркулова
106
72
121
97
134
130

Никишаев
74
150
59
84
84
122

Смирнов
59
85
69
87
49
131

Софонова
127
102
72
76
86
152

Телков
122
134
96
113
105
130

Хопатнюковская
143
99
78
152
179
279

Шевелёва
92
69
144
91
84
132

Южанинова
94
79
81
76
79
65

Яковлев
60
136
138
149
156
211



Таблица 4 – Описание динамики работоспособности учащихся 9A
Фамилия
Динамика работоспособности


понедельник
среда
суббота


первый
последний
первый
последний
первый
последний

Алибандова
141
157
134
160
142
156

Анненков
90
97
89
106
89
98

Анненков
146
153
173
170
165
152

Арипов
145
129
169
200
178
172

Белятов
178
182
181
176
203
158

Варос Иван
208
140
150
199
148
173

Васина
131
128
126
134
157
131

Горяинова
123
145
136
151
136
139

Дмитриев
140
160
183
168
146
151

Журба
170
180
183
190
248
289

Ильин
144
180
108
160
124
134

Лагуткина
146
127
156
173
153
160

Маркелов
84
120
76
135
78
121

Морозова
152
164
130
174
172
142

Мотарыкин
129
151
131
156
109
130

Ноговицын
100
168
121
162
123
117

Оскретков
83
122
79
111
154
109

Павлюченк
167
141
162
148
142
156

Пиневич
128
156
201
172
180
170

Пронин
131
166
127
150
176
164

Редин
150
166
189
141
158
162

Самсонова
112
131
76
140
116
137

Свинчукова
140
140
138
147
160
143

Стрельнико
127
137
140
146
108
101

Фурса
146
165
135
157
127
91

Хотемской
127
162
125
152
141
152

Шульга
138
157
110
169
164
142



Таблица 5 – Описание динамики работоспособности учащихся 9Б
Фамилия
Динамика работоспособности


Понедельник
Среда
Суббота


первый
последний
первый
последний
первый
последний

Абрамашвили
132
145
135
147
138
148

Анохова
139
179
142
163
164
159

Апурина
131
148
148
158
164
137

Артемьева
117
118
140
140
142
150

Баранов
78
78
70
72
80
80

Бойко
138
173
158
167
175
178

Валучев
102
141
149
201
153
172

Гладков
130
154
142
205
1
137

Жигунова
128
140
140
140
146
153

Журавлев
133
156
110
164
143
150

Журов
136
151
141
158
160
164

Заушицын
128
91
130
105
88
80

Зинова
146
154
153
154
172
174

Кривошеева
137
137
144
131
145
146

Лужецкая
143
150
140
128

130

Мехейкина
105
115
116
120
127
151

Морьякова
122
118
125
114
132
103

Панов
132
135
137
141
105
1

Саврухина
159
147
156
132
158
159

Сивков
174
150
180
130
167
190

Упатова
93
111
108
125
136
145

Халипина
127
144
130
135
153
104

Широкова
130
138
132
124
129
133

Широкова
102
109
114
115
135
153

Юрченко
145
172
141
171
124
173


Таблица 6 – Описание динамики работоспособности учащихся 9В
Фамилия
Динамика работоспособности


Понедельник
Среда
Суббота


первый
последний
первый
последний
первый
последний

Анциферова
96
87
94
83
97
94

Бохан
147
146
149
140
150
134

Васекина
170
181
168
160
173
167

Василевская
110
118
140
140
142
150

Василевская
125
150
123
144
120
131

Ветошко
171
160
167
155
165
170

Гожин
150
146
155
140
170
161

Егиазарян
73
86
94
120
100
120

Продолжение таблицы 6
Жарова
104
123
113
128
130
148

Ильина
86
115
96
121
90
104

Миронова
143
126
128
116
113
104

Меркулова
156
131
161
144
160
151

Немцев
130
131
100
118
97
114

Сафонова
180
165
176
151
138
127

Сазонтова
144
131
153
141
160
149

Телков
170
175
163
184
113
123

Шевелева
94
99
97
103
100
110

Южанинова
187
171
176
183
165
171

Яковлев
174
163
183
175
181
164



Частота встречаемости биоритмических типов



























Рисунок 1 – Частота встречаемости биоритмических типов в 8-х классах

































Рисунок 2 – Частота встречаемости биоритмических типов в 9-х классах









13PAGE 15


13PAGE 14915



13 EMBED MSGraph.Chart.8 \s 1415

13 EMBED MSGraph.Chart.8 \s 1415

13 EMBED MSGraph.Chart.8 \s 1415

13 EMBED MSGraph.Chart.8 \s 1415

13 EMBED MSGraph.Chart.8 \s 1415

13 EMBED MSGraph.Chart.8 \s 1415