Учебная работа детей и подростков представляет собой умственный труд, связанный главным образом с деятельностью центральной нервной системы, в первую очередь коры головного мозга. Корковые клетки имеют определенный предел работоспособности, нагрузка сверх этого предела вызывает их функциональное истощение и утомление.
Под термином утомление современная физиология понимает временное снижение полноценности функций работающего органа и организма в целом, развивающееся под влиянием длительной или напряженной работы. Утомление проявляется в изменении высшей нервной деятельности, что выражается в нарушении соотношения процессов возбуждения и торможения. В самом начале развивающегося утомления происходит ослабление активного торможения и иррадиация возбуждения на двигательную зону коры больших полушарий, что ведет к появлению у школьников общего двигательного беспокойства. Это первая фаза утомления, особенно ярко она проявляется у младших школьников: дети начинают отвлекаться, разговаривать, потягиваться. У учащихся средних и старших классов общее двигательное беспокойство, как проявление первой фазы утомления, может отсутствовать.
Если более половины учащихся класса отвлекаются на уроке, педагогу необходимо принять меры для снятия возникшего у школьников утомления. Многочисленными наблюдениями и экспериментальными исследованиями доказано, что переключение с одного вида деятельности на другой обеспечивает возобновление нормальной деятельности коры головного мозга и восстанавливает работоспособность. Другим не менее эффективным способом восстановления работоспособности у школьников является проведение физкультурной паузы.
Если же умственная работа продолжается, а учитель пытается умерить двигательное беспокойство детей словесным воздействием, утомление углубляется и вступает во вторую фазу. В зависимости от индивидуальных особенностей детей и подростков вторая фаза утомления может проявляться в сильном перевозбуждении или вялости и апатии. У детей с тормозным типом высшей нервной деятельности, а также у ослабленных первая фаза утомления может быть выражена крайне слабо или даже отсутствовать.
Утомление — это особое физиологическое состояние, нормальное следствие всякой напряженной работы, и опасаться его не следует. Биологическое значение утомления, развивающегося у школьников в процессе деятельности, двояко: оно выполняет охранительную функцию, защищая нервную систему от чрезмерного истощения, и в то же время играет стимулирующую роль, способствуя развитию и совершенствованию функциональных возможностей нервной системы. При организации учебной и трудовой деятельности детей и подростков необходимо стремиться не к тому, чтобы исключить появление утомления, а к тому, чтобы отдалить его наступление на более поздние сроки и сохранить организм от чрезмерного утомления.
Утомление считается вормальным физиологическим явлением только в том случае, если отдых после учебного дня полностью снимает это состояние. Если оно становится обычным явлением и отдых не обеспечивает полного восстановления сил школьника, если происходит накопление следов утомления изо дня в день, то оно может перейти в патологическое состояние, именуемое переутомлением. Переутомление проявляется в ослаблении психических функций (памяти, внимания, мышления и пр.), апатии, общей слабости, головных болях, нарушении нормального сна, ухудшения аппетита. У переутомленных детей и подростков снижается сопротивляемость к инфекционным и другим заболеваниям, а также к неблагоприятным факторам внешней среды. Переутомление представляет большую опасность, являясь одной из причин возникновения нервно-психических заболеваний. Школьникам с явлениями переутомления необходим особый режим, а иногда и специальное лечение. Их помещают в специальные школы-интернаты, где им обеспечены особые условия обучения и необходимое лечение.
Причинами сильного утомления и переутомления являются чрезмерная учебная и трудовая нагрузки, неправильная организация учебно-воспитательного процесса, не соответствующий гигиеническим требованиям домашний режим (сокращение продолжительности сна, недостаточное пребывание на воздухе, увеличение времени приготовления домашних уроков, злоупотребление просмотром телевизионных передач и пр.). Важнейший фактор в профилактике раннего утомления и переутомления — правильное построение школьного режима.