Результати досліджень у галузі фізіології і гігієни праці свідчать про те, що фізична праця, яка за своїм характером відповідає віковим можливостям організму і виконується в оптимальних гігієнічних умовах, сприяє розвитку як окремих органів і систем, так і вцілому організму дитини і підлітка.
У процесі трудового навчання учні набувають рухових навичок і вмінь; у них утворюються нові умовно-рефлекторні зв’язки, під впливом фізичної праці вдосконалюється координація рухів, зміцнюється кісткова система, розвивається м’язова система, поліпшується робота дихальної і серцево-судинної системи, підвищується обмін речовин.
Спеціальні дослідження показали, що в осіб, які займаються фізичною працею, обмін речовин відбувається інтенсивніше, ніж у тих, хто займається переважно розумовою працею. Встановлено також, що для нормального функціонування організму людини витрати енергії на м’язову роботу повинні становити на добу не менше, як 5,0-5,4 МДж (1200-1300 ккал) у дорослих і 3,3-4,2 МДж (800-1000 ккал) в учнів. Менші витрати на м’язову роботу негативно позначаються на процесах росту й розвитку дітей і підлітків.
Трудове навчання має важливе значення як засіб переключення учнів з одного виду діяльності на інший, що, згідно вчення І.М. Сєченова, найбільше сприяє відновленню працездатності.
Це положення переконливо ілюструють дослідження. У звичайні навчальні дні, як показали спостереження, в більшості учнів працездатність, порівняно із вихідними показниками (до початку занять) зростає до кінця першого уроку. Потім вона трохи коливається на цьому рівні протягом другого уроку і помітно знижується після третього уроку в учнів V класу і після четвертого уроку в учнів VI-VII класів. Подальші навчальні заняття проводять при прогресуючому зниженні працездатності учнів.
Переключення учнів із загальноосвітніх предметів на трудове навчання з обробки деревини чи металів сприяє підтриманню їх працездатності на вищому рівні на наступних уроках. У дні, коли учні працюють в майстернях з обробки деревини чи металів, у кінці навчального дня в них помітно зростала працездатність, ніж в інші дні. Проте під час роботи в майстернях у той самий день, але в різні години, ступінь працездатності учнів у кінці всіх занять виявляється різною. Наприклад, у V класі найменше зниження працездатності спостерігалось у тих випадках, коли уроки трудового навчання проводилися на третій годині занять, а найбільше − на першій.
У міру переміщення роботи з обробки деревини чи металів з першої години занять до третьої в першу зміну збільшується процент учнів, які зберігають свою працездатність на рівні, близькому до вихідного (до початку уроків). Такі само дані маємо, коли учні працювали в слюсарних майстернях.
Отже, є всі підстави для того, щоб розглядати трудове навчання як один з ефективних засобів позитивного впливу на фізичний розвиток організму учнів. Проте було б неправильно вважати, що це відбувається саме по собі, що не потрібне будь-яке гігієнічне нормування праці учнів.
Праця учнів у процесі трудового навчання висуває певні вимоги до організму, призводить до значних напружень вегетативних функцій організму та до збільшення м’язових зусиль, що супроводжується енерговитратами, які інколи перевищують оптимальні значення. Наприклад, за результатами досліджень, на заняттях у майстернях учні V-VII класів витрачають (залежно від видів операцій) 0,5-0,9 МДж/год (120-216 ккал/год) на середню масу тіла учня.
Порівняння результатів енерговитрат на уроках трудового навчання з віковими нормами показує, що на цих заняттях вони вищі від оптимальних і наближаються до гранично допустимих значень. Слід додати, що в учнів ще не завершився розвиток багатьох органів і систем, які перебувають у фазі вдосконалення. Наприклад, у віці 12-14 років ще не закінчено формування кістково-м’язової системи, продовжуються зміни в структурі кісток та м’язів і відповідно до них змінюються функціональні можливості організму.
Враховуючи значне фізіологічне напруження учнів у процесі трудового навчання та значні енерговитрати, треба зазначити, що серед проблем, які виникають у зв’язку з організацією і проведенням занять з трудового навчання в основній школі, однією з найважливіших є визначення оптимального режиму роботи учнів.
Режим роботи має бути таким, щоб трудове навчання сприяло всебічному розвитку організму дітей, зміцненню їхнього здоров’я. Це стає можливим, коли учні в процесі роботи не перевтомлюються і функціональні зсуви різних систем організму не виходять за межі фізіологічних коливань.
У зв’язку з цим постає питання про тривалість трудових операцій і перерв на відпочинок. Хронометражні спостереження показали, що при виконанні одноманітної роботи, особливо тоді, коли вона пов’язана зі значним фізичним навантаженням, збільшуються простої учнів. Так, коли в середньому простої забирали 17% загального робочого часу, на уроках трудового навчання, де переважало обпилювання і зачищання, вони становили 25-30%, значно зростаючи в кінці другого уроку.
Взагалі характерним є той факт, що при виконанні одноманітних операцій з обробки матеріалів, пов’язаних із значною витратою енергії, корисний час роботи закономірно знижується від початку до кінця робочого дня, а кількість довільних перерв збільшується. Якщо ж робота характеризується зміною операцій, то корисний час роботи не зменшується і протягом усього періоду роботи не змінюється. Найбільший ефект як з погляду продуктивності праці, так і з фізіолого-гігієнічного погляду забезпечується поєднанням або чергуванням двох-трьох різних операцій, коли одноразова праця учнів не перевищує 10 хв., після чого має бути перерва на 3-5 хв.
Можливості створення оптимальних санітарно-гігієнічних умов для роботи учнів значною мірою залежать від зовнішнього середовища, в якому відбувається трудовий процес (мікроклімат, освітлення, шум та ін.), що і буде розглянуто в наступному пункті цієї теми.