К 16 – 17 годам высокого совершенства достигает нервная и гуморальная регуляция деятельностью сердца и кровеносных сосудов. Работа сердца и сосудов становится слаженной, реакция сердца на внешние раздражения делается более адекватной, соразмерной. Благодаря указанным особенностям в старшем школьном возрасте заметно повышаются функциональные возможности сердечно – сосудистой системы, в частности возрастает выносливость сердца по отношению к физическим напряжениям.
Учащиеся старших классов могут практически выдерживать почти такие же по объему и продолжительности физические нагрузки, как и взрослые. Им доступны упражнения со статической нагрузкой, упражнения, требующие большой скорости и длительности движений, связанные со значительными мышечными напряжениями. Вместе с тем использование подобных упражнений на занятиях с учащимися данного возраста, без предварительной подготовки их организма, в первую очередь сердечно – сосудистой системы, весьма нежелательно. Это во многом связано с тем, что сердце у старшеклассников в отличие от взрослых обладает большей возбудимостью; при мышечной нагрузке усиление его деятельности происходит гораздо быстрее и бывает ярче выражено. Для неподготовленных юношей и девушек частые и длительные нагрузки оказываются иногда чрезмерными и могут вызвать серьезные расстройства в деятельности сердечно – сосудистой системы с появлением общей слабости, болей в области сердца, перебоев, учащенного пульса и др. При правильном, систематическом проведении занятий физическими упражнениями с учащимися и тренировке их сердца подобных явлений, как правило, не наблюдается. В этом случае сердце укрепляется, работа его совершенствуется, кроме того, изменяется в лучшую сторону и состав крови, в частности увеличивается число эритроцитов, тромбоцитов, в связи с чем улучшаются дыхательные и защитные ее функции.
Для тренировки сердечно-сосудистой системы необходимо широко использовать различные виды бега в умеренном темпе, бег на скорость на короткие дистанции, ходьбу на лыжах, катание на коньках, умеренное плавание и т. д. На занятиях следует чередовать упражнения, дающие большую нагрузку, с упражнениями умеренными или с периодами кратковременного отдыха. Целесообразно также чаще давать упражнения с глубокими дыхательными движениями.
Формирование органов дыхания в старшем школьном возрасте характеризуется рядом особенностей. У юношей и в меньшей степени у девушек прогрессивно нарастает окружность грудной клетки и размеры ее дыхательных движений, экскурсия; идет дальнейшее развитие дыхательных мышц, их силы; совершенствуется регуляция дыхания; значительных размеров достигает жизненная емкость легких. В этом возрасте наблюдается заметное увеличение легочной вентиляции, как в покое, так и при предельной физической нагрузке. Кроме того, более эффективным становится обмен газов в легких: повышается процент использования кислорода. Несмотря на это, дыхательный аппарат у старшеклассников по своим функциональным возможностям не достигает еще предела, свойственного взрослым. При интенсивных физических нагрузках у них быстрее снижается уровень насыщения крови кислородом, быстрее наступает кислородная недостаточность (гипоксемия). По этой причине и в связи с более высокой возбудимостью дыхательного центра учащиеся старших классов не могут столь же длительно, как и взрослые, задерживать дыхание и переносить затруднения дыхания при физических упражнениях, сохранять высокую работоспособность. Под влиянием физических упражнений функциональные способности дыхательного аппарата у школьников старшего возраста значительно возрастают, в частности становится редким и более глубоким дыхание, увеличивается жизненная емкость легких, повышается уровень потребления кислорода при максимальных физических нагрузках. В итоге более устойчивой становится общая работоспособность организма по отношению к длительным нагрузкам.
Большое значение для развития органов дыхания, кровообращения и всего организма имеет выработка у школьников равномерного и глубокого дыхания. Такое дыхание является наиболее рациональным и для успешного обеспечения организма кислородом в условиях повышенной мышечной деятельности. Для решения этой задачи следует систематически использовать упражнения, вызывающие равномерное, глубокое дыхание: ходьбу, бег, передвижение на лыжах и коньках, плавание и др. При обучении двигательным действиям необходимо обращать внимание на глубокий выдох, на согласование дыхания с движением. В циклических движениях акт дыхания — вдох и выдох — должен сочетаться с определенным количеством шагов (при ходьбе, беге и др.), гребком руками (в плавании) и т. д.; в ациклических движениях (прыжки, метание, гимнастические упражнения и др.) вдох и выдох должны производиться как с учетом положения грудной клетки по отношению к конечностям и другим частям тела, так и с учетом моментов наибольшего напряжения мышц в выполняемых движениях. Так, при выполнении общеразвивающих упражнений необходимо во время разгибания туловища и разведения рук делать вдох, а в момент наклонов и сведения или сгибания рук — выдох. В то же время, учитывая установленный факт повышения силы мышц на фазе выдоха и при натуживании (задержке дыхания на выдохе), при выполнении упражнений в прыжках, метании, подтягивании, поднимании тяжестей целесообразно, в моменты наибольшего напряжения мышц производить выдох или задержку дыхания на выдохе.
В спортивной практике это делается часто даже в тех случаях, когда выдох анатомически кажется невыгодным. В гребле, например, выдох производится не в фазе сгибания туловища, а в момент его разгибания, когда осуществляется гребок, и мышцы находятся в стадии максимального напряжения.
Для укрепления здоровья учащихся—развития органов дыхания и кровообращения — большое значение имеет чистота воздуха. Показано, что занятия физическими упражнениями на чистом воздухе более эффективно влияют на увеличение жизненной емкости легких, окружности грудной клетки, содержание гемоглобина и эритроцитов в крови. В связи с этим очень важно уроки физической культуры чаще проводить на открытом воздухе. Весьма полезно проводить занятия на открытом воздухе в зимнее время: прохладный морозный воздух оказывает особенно бодрящее и закаливающее воздействие на организм. В развитии сердечно - сосудистой и дыхательной систем у юношей и девушек в возрасте 16—17 лет устанавливается довольно резкое различие. По сравнению с юношами у девушек менее развиты грудная клетка, сердце и легкие, меньше жизненная емкость легких, сила дыхательных мышц, а также максимальная легочная вентиляция и объем потребления кислорода. В силу этого функциональные возможности органов кровообращения и дыхания оказываются у них гораздо ниже, чем у юношей. Все это заставляет более осторожно относиться к физическим нагрузкам организма девушек во время занятий.
Для правильной постановки физического воспитания учащихся очень важен учет особенностей развития центральной нервной системы, которой принадлежит ведущая роль в регуляции всех функций организма. В старшем школьном возрасте завершается развитие центральной нервной системы, высокого совершенства достигает высший ее отдел — кора головного мозга. Нервные процессы приобретают большую подвижность, растет их сила, протекание процессов возбуждения и торможения становится более уравновешенным. Значительно улучшается аналитическая и синтетическая деятельность коры головного мозга. Высокого уровня развития достигает вторая сигнальнаясистема. Все это создает благоприятные условия для углубленного обучения учащихся двигательным действиям, развития у них двигательных качеств.
В связи с высоким уровнем развития двигательного анализатора у старшеклассников значительно повышается способность точно воспроизводить различные движения. В этом возрасте учащиеся могут рассказывать довольно полно о выполненных ими действиях и допущенных при этом ошибках. Так как развитие второй сигнальной системы у старших школьников достигает высокого уровня, то при обучении их двигательным действиям большое значение приобретает словесное описание особенностей структуры изучаемого движения. Все это позволяет учащимся точнее представить себе физическое упражнение, быстрее и правильнее выполнить его.
Несмотря на высокий уровень развития высшей нервной деятельности, у школьников старших классов еще наблюдается некоторое преобладание процессов возбуждения над процессами торможения. Так, при выполнении интенсивных упражнений вызываемое ими возбуждение не остается в определенных центрах, а широко распространяется по коре головного мозга, захватывая в свою сферу различные центры, вызывая тем самым сокращение мышц, которые могли бы не участвовать в данном движении. В этих условиях движения становятся неточными, угловатыми, выработка двигательного навыка затрудняется. В то же время при выполнении физических упражнений не в полную силу процессы возбуждения и торможения протекают более уравновешенно, освоение движений идет гораздо точнее и быстрее.
У учащихся старшего школьного возраста раскрываются большие возможности для развития двигательных качеств. У старшеклассников более совершенной становится способность воспринимать пространство и время; они отличаются хорошо развитым чувством равновесия, высокой способностью точно прыгать, сохранять заданный темп и ритм движения. Все это говорит о том, что в этом возрасте имеются все возможности для дальнейшего развития двигательной ловкости.
В связи с интенсивным физическим развитием и ростом функциональных возможностей в этот возрастной период у учащихся можно развивать в широких пределах силу и выносливость. Для развития силы могут с успехом использоваться различные упражнения с кратковременными усилиями — скоростно-силовые упражнения. На занятиях с юношами большое значение приобретает применение упражнений с отягощением. При правильном использовании их в комплексе с другими упражнениями можно активно влиять на физическое развитие юношей. Для правильного проведения таких упражнений, очень важно подбирать вес отягощений с учетом физических возможностей школьников; необходимо соблюдать большую осторожность при применении отягощений, которые приближаются к весу самих занимающихся. Для выработки выносливости можно использовать упражнения большой длительности в равномерном и переменном темпе (например, бег по пересеченной местности, повторный бег на 300—400 м в равномерном и медленном темпе). Для этого надо по возможности чаще применять ходьбу на лыжах, бег на коньках, плавание, спортивные игры.