CC BY
9
УДК 371.71:681.31
Е. К. Глушкова, Н. К. Барсукова, В. И. Белявская, Б. 3. Воронова, Г. Н. Сорокина, М. И. Степанова, Л. Г. Шичкова, О. Е. Смирнова, В. С. Виноградова, Н. В. Бочковская
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ
КОМПЬЮТЕРОВ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ СРЕДНЕЙ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ
ВНИИ гигиены детей и подростков Минздрава СССР, Москва; Московская городская
санэпидстанция
Одной из наиболее актуальных проблем, выдвинутых реформой общеобразовательной и профессиональной школы, является осуществление массового компьютерного обучения — вооруже-^ ние учащихся знаниями и навыками использова-" ния электронной вычислительной техники (ЭВТ) на основе широкого применения компьютеров в учебном процессе. В учебные планы школ, ПТУ и техникумов введен предмет «Основы информатики и вычислительной техники», призванный ознакомить учащихся с принципами работы компьютеров, элементами программирования, диалогового общения с ЭВМ.
Согласно типовому учебному плану средней общеобразовательной школы, на изучение «Основ информатики и вычислительной техники» отводится 1 ч в неделю в 9-м классе и 2 ч в 10-м; при обучении школьников профессии оператора ЭВМ в УПК — 3 ч в 9-м и 4 ч в 10-м классе.
Стремительные темпы развития технических средств и ЭВТ, расширение сферы их применения в народном хозяйстве требуют многоплановых исследований этой проблемы, в том числе научного обоснования использования ЭВТ в учебном процессе с гигиенических позиций.
Применение компьютеров в учебном процессе позволяет увеличить объем информации, сообщаемой на уроке, организовать активную познавательную деятельность школьников, оптимизировать учебный процесс, повысить интерес к учебе. По данным литературы [1—3], работа за дисплеями (в частности, операторская деятельность) может сопровождаться и негативными явлениями: повышенной утомляемостью (общая усталость, головная боль, боль в мышцах, связанных с поддержанием позы), зрительным напряжением. Работа на ЭВТ, использование ее в педагогическом процессе вносят существенные изменения в привычную учебную деятельность школьников.
Так, для учащихся чтение информации с экрана (как показал опыт работы с техническими средствами обучения, в частности, телевидением) не может быть приравнено к чтению текста в учебнике. Яркость экрана, его цвет (от серо-зеленого до фиолетового), контрастность изображения и фона, шрифт (гарнитура, расстояние между буквами, словами) резко отличаются от при-Щвычной для глаз школьника печати в учебниках.
Имеют специфические особенности и условия работы с дисплеем: частое переключение внимания с набора текста на клавиатуре на считывание его с экрана, постоянная переадаптация глаз при анализе и корректировке набранного материала (наличие в поле зрения поверхностей различной яркости), напряжение зрения при недостаточной четкости и контрасте изображения, его строчности на экране. Становится иной и вся организация рабочего места, меняется расстояние от глаз до объектов восприятия.
В этих условиях значительно возрастает нагрузка на зрительный анализатор, его аккомодационный и конвергенционный аппарат, остроту зрения, контрастную чувствительность и другие функции глаза.
К особенностям работы за дисплеями относится и выполнение ее преимущественно в статической позе, что может приводить к напряжению определенных групп мышц шеи, плеч, спины, а также рук (при работе на клавиатуре).
При работе дисплеев в учебных помещениях формируются специфические условия окружающей среды:.изменяется световая обстановка, повышается температура воздуха. Меняются уровень шума, параметры электрического и радиационного поля.
Перечисленные выше особенности обучения работе на ЭВМ выдвигают перед гигиенистами ряд проблем, связанных с изучением непосредственного влияния ЭВТ на здоровье и работоспособность школьников, и гигиенической регламентацией на этой основе условий и режима их работы на соответствующих занятиях.
Для решения поставленных задач во ВНИИ гигиены детей и подростков Минздрава СССР проводится комплексное изучение состояния здоровья, функционального состояния и работоспособности учащихся на занятиях с использованием компьютеров, условий окружающей среды и качества видеотерминалов ЭВМ. В данной статье представлены материалы первого этапа исследования: характеристика основных средовых факторов в кабинетах информатики и ЭВТ. Кроме того, предпринята попытка установления допустимой общей продолжительности работы школьников за экраном дисплея в течение занятия.
Для оценки условий обучения с применением
компьютеров было проведено выборочное обследование по специально разработанной анкете действующих кабинетов в 33 школах Москвы1.
Обследование кабинетов информатики и ЭВТ показало разнообразие организации условий обучения и средовых факторов в кабинетах ЭВТ. Эти кабинеты в основном размещаются в обычных учебных помещениях площадью 50—56 м2, однако в ряде школ площадь их гораздо ниже указанной (25—40 м2) и только в 2 она достигала 60 м2. Высота помещений колебалась от 3,5 до 4 м.
Кабинеты ЭВМ были оборудованы самыми разными типами компьютеров (в большинстве случаев — ДВК.-1М, «Агат», «Электроника», БК разных марок, СМ 1604, ЕС 7927-а, УАМАНА и др.). Количество рабочих мест в кабинетах, оснащенных компьютерами, в большинстве случаев было 12—13, в некоторых колебалось от
1 до 16.
Число учащихся, одновременно обучающихся в кабинетах ЭВТ, значительно превышало количество рабочих мест, в связи с чем на 1 компьютере работали 2 и более учащихся (4—5 человек).
Почти все обследованные кабинеты ЭВТ имели естественную вентиляцию через фрамуги. В 3 школах учебные помещения были оборудованы 1—3 кондиционерами типа БК (2000, 1500 и т. д.). Световой коэффициент в кабинетах колебался от 1 : 4 до 1:6. Расположение рабочих мест по отношению к светопроемам было различным — слева, справа, спереди, сзади, что в ряде случаев создавало неблагоприятные условия для зрительной работы учащихся. Искусственное освещение в основном было представлено системой люминесцентного освещения в виде
2 рядов светильников типа ШОД, что обеспечивало уровень освещенности на рабочих местах порядка 200—400 лк.
Результаты проведенного санитарно-гигиени-ческого обследования кабинетов ЭВТ показали, что изучаемые средовые показатели в большинстве случаев не соответствовали гигиеническим нормативам.
Для углубленного изучения факторов среды в кабинетах ЭВТ и режима обучения в них исследования проводили на базе научно-методического центра АН СССР, расположенного в школе № 117 Москвы.
Кабинеты ЭВТ указанного центра были выбраны в связи с тем, что их устройство и оборудование осуществлялись по специальному проекту, разработанному с учетом специфики труда: учебные помещения имеют площадь 52 м2, оборудованы фальшполами со съемными плитками и антистатическим покрытием, стены облицованы перфорированными алюминиевыми рейками с
1 В статье использованы материалы сотрудников Москов-
ской городской санэпидстанции 3. Ф. Степановой, В. А. Ме-
дещенко, Г. Н. Жичкиной, С. А. Бублий, Э. Е. Корневой.
акустическим заполнителем, потолки подвесные, акустические.
Занятия проводились по курсу «Основы программирования» 1 раз в неделю в течение 4 ч: 2 ч — теория, 2 ч — практические занятия, в кабинете, оборудованном видеотерминалами 2-го класса: «Mera» и «Meritum».
Для углубленного изучения условий среды в кабинетах ЭВТ в зимний и весенний периоды учебного года определяли рентгеновское излучение и напряженность электростатического поля, шум, состояние воздушной среды, микроклимат и условия освещения. Измерение рентгепогамма-дозиметром типа 27040 (ГДР) показало, что от дисплеев «A'lera», «Meritum» (Польша) и УМА-НА (Япония) рентгеновского излучения не обнаружено. Измерение напряженности электростатического поля прибором типа ИЭЗ-П № 00214 показало (123 измерения), что напряженность его регистрировалась только на фальш-экране в пределах 30,0—60,0 кВ/м, в основном в момент включения приборов и в течение работы снижалась до 3,0 кВ/м, что значительно ниже ПДУ.
Основными источниками шума в кабинетах ЭВТ являются дисплеи, кондиционеры, воздушное отопление. Шум измеряли прибором РФТ 00023 №81174 (ГДР).
Результаты исследований показали, что при работе только дисплеев фактический спектр шума был близок к предельному (ПС—45). Отмечено превышение порядка 1—2 дБ на частотах 2000 и 4000 Гц и 2 дБа по общему уровню (1—2 дБ — порядок точности прибора). При работе одних кондиционеров шум превышал нормативные значения на 2—4 дБ на частотах 125, 250, 50 Гц и на 3 дБа по общему уровню.
При совместной работе дисплеев и кондиционеров уровень шума в кабинете превышал нормативные значения на 2—5 дБ на частотах от 5000 до 2000 Гц и на 6 дБА по общему уровню. Это позволяет сделать вывод, что работа кондицио-иеров значительно ухудшает шумовой режим в кабинетах ЭВТ.
При проведении замеров для оценки состояния воздушной среды учитывали число учащихся, количество работающих компьютеров и кондиционеров. Исходный уровень изучаемых показателей воздушной среды в кабинетах ЭВТ находился в пределах предельно допустимого или превышал его, что было связано с плохой уборкой учебных помещений и отсутствием проветривания помещений до учебных занятий и в перерывах.
При недостаточном количестве подаваемого воздуха (вследствие работы 2 кондиционеров вместо 3) к концу занятий резко возрастали концентрация углекислого газа: от 0,12—0,13 до 0,19% (ПДК 0,1%) и количество нетоксичной пыли: от 0,3 до 0,6 мг/мз (ПДК 0,15 мг/м3).
Анализ результатов микроклимата показал, что в зимний период з кабинетах ЭВТ, независимо от ориентации температурные параметры находились в пределах относительного оптимума теплового состояния для старших школьников (16—21 °С) [3], для обычных классов, на уровне дыхания температура колебалась от 17,0 до 21,0°С, а относительная влажность воздуха — на нижней границе рекомендуемых значений (30—50 % ): от 27 до 43 % •
В весенний период в учебных помещениях северной ориентации при работе 3 кондиционеров создавался комфортный микроклимат, а в учебных помещениях южной ориентации температур-, ные параметры были высокими (24—25°С) даже до начала занятий и не снижались в течение учебного дня.
Изучение условий световой среды в кабинетах ЭВТ, оборудованных 15 встроенными потолочными люминесцентными светильниками, показало, что освещенность на отдельных рабочих местах составляла на клавиатуре 350—360 лк, на экранах 140—240 лк. Это было обусловлено неодинаковым количеством рабочих мест (16—20), различной расстановкой их по отношению к светильникам и в итоге приводило к большой неравномерности освещения. При высокой наружной естественной освещенности и отсутствии солнцезащитных устройств в кабинетах ЭВТ южной ориентации создаются неблагоприятные условия освещенности рабочих мест (чрезмерно высокий уровень освещенности наблюдался на 1-м ряду парт: в среднем 4520 лк, тогда как на последнем ряду у стены — 60 лк; соотношение яркостей клавиатуры и окна достигало 1 : 137 при допустимом 1 : 20).
Д Таким образом, значительное ухудшение воз-% душной среды, микроклимата и естественного освещения в процессе учебных занятий при работе с компьютерами отмечается в кабинетах ЭВТ, главным образом южной ориентации. Это обусловлено недостаточными количествами подаваемого воздуха, отсутствием солнцезащитных устройств, большим числом учащихся в кабинете (свыше 16 человек).
Изучение влияния учебных занятий с применением компьютеров на функциональное состояние организма учащихся проводили в той же школе.
Под наблюдением находились 70 учащихся. Функциональное состояние ЦНС исследовали путем регистрации величины латентного периода зрительно-моторной реакции, числа срывов диф-ференцировочной реакции на световой раздражитель, величины критической частоты слияния световых мельканий (КЧСМ). Изучали также учебную активность и работоспособность школьников на уроках с использованием компьютеров.
Предварительные исследования функционального состояния организма учащихся показали, ' что его изменения зависят от комплекса фактор-ров: длительности работы с экраном дисплея в
течение занятии, структуры урока, степени увлеченности ученика этими занятиями, его возраста, состояния здоровья, вида ЭВМ, организации условий для занятий и ряда других.
Следует отметить, что одна и та же продолжительность работы (20—25 мин) за экраном дисплея оказалась более утомительной на 2-м часу занятий (см. таблицу). Это прежде всего проявлялось снижением работоспособности (комплексный показатель работоспособности уменьшился вдвое), увеличением количества отвлечений (в 2,4 раза) на 2-м часу занятий по сравнению с 1-м.
Ограничение на 2-м часу занятий работы учащихся до 15 мин также приводит к снижению работоспособности, но это происходит при сохранении высокой учебной активности (81,4% против 68,2% по сравнению с 25-минутным занятием). Остается на устойчивом уровне и функциональное состояние организма учащихся (по показателям величины латентного периода зрительно-моторной реакции, числу ошибочных реакций на световой раздражитель и величины КЧСМ), не изменяется субъективная оценка самочувствия и настроения школьников (по тесту САН). Увеличение же длительности работы за экраном дисплея до 30 мин даже на 1-м часу занятий вызывает ухудшение функционального состояния и работоспособности учащихся: уменьшаются комплексный показатель работоспособности с 1,6 до 1,0 и число работ, выполненных без ошибок (с 24,8±3,0 до 16,4±2,6; р<0,05), скорость реагирования (возрастают величина латентного периода зрительно-моторной реакции и число ошибочных реакций на световой раздражитель), величина КЧСМ: с 26,4±0,29 до 22,1±0,28 Гц (р<0,05). Все это говорит о том, что общая продолжительность работы с экранов дисплея 30 мин является чрезмерной и утомительной для школьников 15—16 лет. При этом субъективное состояние учащихся (по тесту САН) к концу занятия не меняется.
Как показали исследования, большое значение в сохранении устойчивого уровня функционального состояния, работоспособности и самочувствия учащихся имеет их интерес к подобным занятиям.
Все учащиеся в зависимости от их интереса к предмету и педагогической подготовленности были разделены на 2 группы: школьники с высокой мотивацией к данным занятиям и высокой успеваемостью по предмету (1-я группа) и подростки с невысокой и низкой мотивацией к этим занятиям и средней успеваемостью.
Сопоставление влияния занятий с применением компьютеров на функциональное состояние организма учащихся 2 групп показало, что у школьников 1-й группы отмечаются более существенные отрицательные сдвиги в функциональном состоянии и работоспособности организма после занятий. Так, у этих учащихся, несмотря на более высокую оценку своего самочувствия, актив-
Динамика функционального состояния организма учащихся при одинаковой длительности работы на дисплее (М±т)
Показатель 1-й час занятий 2-й час занятий
■ до урока после урока р п до урока после урока Р
Латентный период зритель-
но-моторной реакции, с 80 95,9±7,7 108,6±8,2 >0,05 68 95,7±8,8 111,7±4,5 >0,05
Число срывов реакции, % 6,0±2,6 5,4±2,4 >0,05 7,0±2,8 5,1±2,4 >0,05
Количество просмотренных
знаков 393,5± 18,4 368,7± 19,9 >0,05 369,2±21,1 365,3± 24,1 >0,05
Число ошибок на 500 зна-
ков 4,3±2,4 3,9±1,1 >0,05 4,1±1,1 5,9± 1,2 >0,05
Число работ, выполненных
без ошибок, % 204 14,1±2,4 20,8±2,8 <0,05 168 24,8±3,3 7,4±2,0 <0,01
Комплексный показатель
работоспособности 2,4 2,8 1,6 0,87
Число сдвигов работоспо-
собности, отражающих 20,0 29,0
сильное утомление, %
Учебная активность, % 86,6 68,2
Отвлечения, % 13,4 13,8
ности и настроения, комплексный показатель работоспособности снижается с 1,28 до 0,25, существенно уменьшается число работ, выполненных без ошибок (с 24,6 до 10,5%; р<0,05), что особенно важно для данного вида работы. В 33,3 % случаев имело место сильное утомление, что, по-видимому, объясняется чрезмерным увлечением этих учащихся работой на ЭВМ.
Учащиеся 2-й группы при той же длительности работы с компьютером чаще отвлекаются (32,6 % против 20,2% у 1-й группы), но меньше утомляются (25%). Комплексный показатель работоспособности снижается незначительно (с 1,75 до 1,5).
Таким образом, предварительные данные, полученные в условиях естественного гигиенического эксперимента в школе, показывают, что продолжительность работы с экраном дисплея не должна превышать при 2-часовых занятиях на 1-м уроке 25 мин, на 2-м — 15 мин.
При чрезмерном увлечении работой на компьютере работоспособность учеников вначале повышается, но затем быстро снижается. Это еще раз подчеркивает необходимость ограничения длительности работы на ЭВМ даже увлеченных учащихся и разработки гигиенических рекомендаций по организации занятий с применением компьютеров, их структуры, регламентации продолжительности не только общей, но и непрерывной работы школьников с видеотерминалом.
Учебные занятия с использованием компьютеров должны проводиться в специально оборудованных кабинетах с учетом специфики работы на компьютерах.
Литература
1. Гельтищева Е., Селихова Г. // Информатика и образование. — 1987. — № 1. — С. 82—92.
2. Bergqvist U. О. // Scand. J. Work environm. Hlth. — 1984. —Vol. 10, Suppl. 2, —P. 1—87.
3. Smith А. В., Tanaka S. Ц Hum. Factors. — 1984. — Vol. 26, N 2, —P. 143—156.
Поступила 17.03.87
Summary. Computer application significanty changes the environment and character of school education. Hygienic regulation of the term of work with visual displays is one of the scientific problems of computer application in secon-ji dary schools. The study results show that X-ray radiation, and electrostatic field intensity of the studied displays are much lower than MACs. Significant deterioration of air quality, microclimate, and natural illumination in computer-equipped offices is primarily pointed out for south-oriented rooms in spring. Among the findings of the study is the observation that the degree of fatigue in schoolchildren of 14-15 years old involved in computer-assisted studies depended on the duration of the display use and the degree of interest in such studies. For the 2-hour cycle of studies involving computers the duration of the display use should not exceed 25 min at the first lesson and 15 min at the second one. More continuous work with video terminals causes deterioration of the body functional state and working capacity of schoolchildren.
*
