Результати досліджень у галузі фізіології та 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 в цілому 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 та розвивається м’язова системи, поліпшується робота дихальної і серцево-судинної систем, підвищується обмін речовин тощо.
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 1200-1300 ккал у дорослих і 800-1000 ккал у дитини. 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. Сєченова, найбільше сприяє відновленню працездатності. Це положення переконливо ілюструють проведені вітчизняними вченими дослідження. Так, у звичайні навчальні дні в більшості учнів працездатність, порівняно з вихідними показниками (до початку занять), зростає до кінця першого уроку. Потім вона трохи коливається на цьому рівні впродовж другого уроку і помітно знижується після третього уроку в учнів 5 класу і після четвертого уроку в учнів 6-7 класів. Подальші навчальні заняття проводять при прогресуючому зниженні працездатності учнів.
Переключення учнів із загальноосвітніх предметів на трудове навчання сприяє підтриманню їх працездатності на вищому рівні на наступних уроках. У дні, коли учні працюють в шкільних майстернях, наприкінці навчального дня в них помітно зростає працездатність, ніж в інші дні. Проте під час роботи в майстернях у той самий день, але в різні години, ступінь працездатності учнів наприкінці всіх занять виявляється різною. Наприклад, у 5 класі найменше зниження працездатності спостерігалось у тих випадках, коли уроки трудового навчання проводяться на третій годині занять, а найбільше − на першій. У міру переміщення роботи у шкільних майстернях з першої години занять до третьої в першу зміну збільшується відсоток учнів, які зберігають свою працездатність на рівні, близькому до вихідного (до початку уроків).
Отже, є всі підстави для того, щоб розглядати трудове навчання як один з ефективних засобів позитивного впливу на фізичний розвиток організму учнів. При цьому потрібне гігієнічне нормування праці учнів.
Праця учнів у процесі трудового навчання висуває певні вимоги до організму, спричинює значні напруження вегетативних функцій організму та збільшення м’язових зусиль, що супроводжується енерговитратами, які інколи перевищують оптимальні значення. Так, наприклад, за результатами досліджень, на заняттях у майстернях учні 5-7 класів витрачають (залежно від видів операцій) 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 цього виду занять у 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, наприклад, обпилювання металу, вони становили 25-30 %, значно зростаючи наприкінці другого уроку.
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 та впродовж усього періоду роботи не змінюється. Найбільший ефект, як з погляду продуктивності праці, так і з фізіолого-гігієнічних норм, 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.
