CC BY
38
Актуальные вопросы гигиены
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2020
Кучма В.Р.1,2, Барсукова Н.К.1, Саньков С.В.2
Комплексный подход к гигиеническому нормированию использования детьми электронных средств обучения
1ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр здоровья детей» Минздрава России, 119991, Москва, Россия; 2ФГАУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), 119991, Москва, Россия
Введение. Реализация федерального проекта «Цифровая школа» предусматривает создание безопасной цифровой образовательной среды. Необходимы гигиенические нормативы использования электронных средств обучения в школах.
Цель исследования — обоснование подходов, методов и показателей гигиенического нормирования электронных средств обучения детей и подростков.
Материал и методы. Выполнено нерандомизированное контролируемое исследование методом естественного гигиенического эксперимента. Материалы анализа — результаты опросов детей, данные о физических параметрах условий обучения, шрифтовое оформление электронных учебников, психофизиологическое состояние подростков при чтении текстов с экранов электронных средств обучения. Результаты. Поведение старшеклассников в цифровой школе сопряжено с комплексом факторов риска здоровью, в значительной степени изменяющих образ жизни подростков. Выявлены особенности влияния шрифтового оформления учебных электронных изданий на функциональное состояние, когнитивные функции и самочувствие обучающихся в зависимости от уровня образования и вида электронного устройства. Признаки утомления обучающихся 5-9-х классов наблюдались при чтении текстов объемом 400 знаков единовременного прочтения, набранных шрифтом в 12 пунктов, текстов объемом 200 знаков, набранных шрифтом в 10 пунктов, и всех текстов объемом 600 знаков; у старшеклассников — при чтении текста объемом 600 знаков, набранного шрифтом в 10 пунктов. Установлено, что экран планшета обеспечивает более благоприятные условия для зрительной работы обучающихся в сравнении с экраном ноутбука. Обоснованы гигиенические требования к шрифтовому оформлению электронных учебников для 5-11-х классов.
Заключение. Гигиеническое нормирование использования электронных средств обучения должно осуществляться на основе комплексного подхода, включающего оценку поведенческих факторов риска здоровью детей в условиях цифровизации их жизнедеятельности и распространенности электронных средств обучения, экспертизу воздействия электромагнитных излучений в цифровой среде, применение показателей шрифтового оформления текстов, а также показателей психофункционального состояния обучающихся при работе с электронными средства обучения.
Ключевые слова: гигиена; здоровье; безопасность; цифровая школа; электронные средства обучения; шрифтовое оформление текста; утомление; гигиенические нормы; риски здоровью; профилактика.
Для цитирования: Кучма В.Р., Барсукова Н.К., Саньков С.В. Комплексный подход к гигиеническому нормированию использования детьми электронных средств обучения. Здравоохранение Российской Федерации. 2020; 64(3):139-149.
DOI: http://dx.doi.org/10.46563/0044-197X-2020-64-3-139-149
Для корреспонденции: Кучма Владислав Ремирович, докт. мед. наук, проф., член-корр. РАН, зам. директора по науке ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр здоровья детей» Минздрава России, зав. каф. гигиены детей и подростков ФГАУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет), 119991, Москва. E-mail: [email protected] Участие авторов:
Кучма В.Р., Барсукова Н.К. — концепция и дизайн исследования; Барсукова Н.К., Саньков С.В. — сбор и обработка материала; Кучма В.Р., Барсукова Н.К., Саньков С.В. — анализ материала; Барсукова Н.К., Саньков С.В. — написание текста; Кучма В.Р. — редактирование.
Утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи — все авторы.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Поступила: 12.05.2020 Принята в печать: 27.05.2020 Опубликована: 30.06.2020
Topical issues of hygiene
Vladislav R. Kuchma12, Natalia K. Barsukova1, Sergey V. Sankov 2 Comprehensive approach to the hygienic rating of the use of electronic means for education in children
1National Medical Research Center for Children's Health, Moscow, 119991, Russia; 2I.M. Sechenov First Moscow State University, Moscow, 119991, Russia
Introduction. The implementation of the federal project "Digital School" provides for the creation of a secure digital educational environment. There are needed hygienic standards for the use of electronic educational facilities in schools.
The purpose of the study: Justification of approaches, methods, and indices of the hygienic rating of electronic means for education for children and adolescents.
Material and methods. A nonrandomized controlled study was performed using a natural hygienic experiment. Analyzed materials included the results of surveys of children, data on the physical parameters of the educational environment, the font design of electronic textbooks, the psychophysiological state of adolescents when reading texts from screens of electronic educational tools.
Results. The behavior of high school students in a digital school is associated with a whole complex of health risk factors, which significantly change the lifestyle of adolescents. Peculiarities of the impact of the font design on the functional state, cognitive functions, and well-being of students depending on the level of education and the type of electronic device are revealed. Signs of fatigue for students in grades 5-9 were observed when reading at a time texts in 12-point font with a volume of400 characters, at 10 points in a volume of200 characters and all texts with a capacity of 600 characters; in high school students - when reading text in a font of 10 points with a volume of 600 characters. A more favorable effect of the visual work of students on a tablet compared to a laptop has been established. The hygienic requirements for the font design of electronic textbooks for grades 5-11 are justified. Conclusion. Hygienic regulation of the use of electronic educational tools should be based on an integrated approach, including the assessment of behavioral risk factors for children's health in the context of digitalization of their livelihoods and the prevalence of electronic teaching aids, the examination of the effects of electromagnetic radiation in a digital environment, the use of font typography, as well as indicators of psycho-functional state Learning when working with electronic learning tools.
Keywords: hygiene; health; safety; digital school; electronic teaching aids; text design; fatigue; hygiene standards; health risks; prevention.
For citation: Kuchma V.R., Barsukova N.K., Sankov S.V. Comprehensive approach to the hygienic rating of the use of electronic means for education in children. Zdravookhranenie Rossiiskoi Federatsii (Health Care of the Russian Federation). 2020; 64 (3): 139-149. (In Russ.). DOI: http://dx.doi.org/10.46563/0044-197X-2020-64-3-139-149
For correspondence: Vladislav R. Kuchma, MD., Ph.D., DSci., Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Deputy Director for Science at the National Medical Research Center for Children's Health, Moscow, 119991, Russia; Head of the Department of Hygiene for Children and Adolescents of the I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Moscow, 119991, Russia. E-mail: [email protected] Information about the authors: Kuchma V.R., http://orcid.org/0000-0002-1410-5546 Barsukova N.K., https://orcid.org/0000-0001-8716-4806 Sankov S.V., https://orcid.org/0000-0003-4404-2213 Contribution:
Kuchma V.R.— concept and design of the study, analysis of the material, editing.
Barsukova N.K. — concept and design of the study, collection and processing of material, analysis of the material, writing the text.
Sankov S.V. — collection and processing of material, analysis of the material, writing the text.
Approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article — all authors.
Acknowledgment. The study had no sponsorship. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Received: May 12, 2020 Accepted: May 27, 2020 Published: June 30, 2020
Введение
Лонгитудинальные исследования свидетельствуют об ухудшении состояния здоровья, прежде всего зрения, детей и подростков в период школьного онтогенеза [1-3].
С 2018 г. в стране реализуется Федеральный проект «Цифровая школа», который предусматривает создание к 2024 г. безопасной цифровой образовательной среды1.
Цифровизация обучения требует анализа поведенческих факторов риска обучающихся и обеспечения гигиенической безопасности [4-6], способствует широкомасштабному внедрению учебных электронных изданий (УЭИ) [7, 8], которые характеризуются различным шрифтовым оформлением и предъявляются обучающимся без учета специфики экрана электронного устройства и возрастных особенностей детей [9].
Распоряжение Правительства РФ № 1375-р. Об утверждении плана основных мероприятий до 2020 года, проводимых в рамках Десятилетия детства. М.; 2018.
Актуальные вопросы гигиены
Таблица 1. Объем и методы исследований Table 1. Volume and method of investigations
Методы исследований Research methods Объект исследований Research оЬ)ей Объем Volume
Онлайн-опрос обучающихся о поведении в отношении здоровья Online survey of schoolchildren on health-related behavior Учащиеся 5-9-х классов Schoolchildren in grades 5-9 1186
Учащиеся 10-11-х классов Schoolchildren in grades 10-11 2254
Гигиеническая оценка уровней ЭМИ Hygienic assessment of electromagnetic radiation levels Гигиеническая оценка освещенности Hygienic assessment of illumination Общеобразовательные организации Educational institutions 3922 495
Гигиенический анализ шрифтового оформления УЭИ Hygienic analysis of the font design of educational electronic publications Демонстрационные версии УЭИ для 5-11-х классов Demoversions of educational electronic publications for grades 5-11 8100
Анкетирование для выбора платформы УЭИ, определения удобочитаемости текстов, субъективного отношения к чтению с экрана ноутбука и планшета и самочувствия Questionnaires for choosing the educational electronic publications platform, determining the readability of texts, subjective attitude to reading from a laptop and tablet screen and well-being Учащиеся 5-9-х классов Schoolchildren in grades 5-9 Учащиеся 10-11-х классов Schoolchildren in grades 10-11 94 95
Метод КЧСМ Critical flicker fusion frequency Учащиеся 5-9-х классов Schoolchildren in grades 5-9 22 560
Учащиеся 10-11-х классов Schoolchildren in grades 10-11 20 520
Метод реакции на движущийся объект The method of response to a moving object Учащиеся 5-9-х классов Schoolchildren in grades 5-9 1880
Учащиеся 10-11-х классов Schoolchildren in grades 10-11 1710
Метод оценки показателей внимания по таблицам Шульте Method for assessing attention indices according to Schulte tables Учащиеся 5-9-х классов Schoolchildren in grades 5-9 9400
Учащиеся 10-11-х классов Schoolchildren in grades 10-11 8550
Метод оценки показателей памяти по методике Е.И. Рогова Method for assessing memory indices according to the E.I. Rogov method Учащиеся 5-9-х классов Schoolchildren in grades 5-9 1880
Учащиеся 10-11-х классов Schoolchildren in grades 10-11 1710
В соответствии с Федеральным законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30.03.1999 № 52-ФЗ технические средства обучения, используемые в образовательных организациях, должны иметь заключение об их соответствии санитарно-эпидемиологическим требованиям. Отсутствие гигиенических требований к электронным средствам обучения обусловливает высокую актуальность проведения исследований по обоснованию подходов, методов и показателей гигиенического нормирования электронных средств обучения. Особое значение при этом имеет выбор оптимальной платформы предъявления учебной информации [10].
Целью исследования явилось обоснование подходов, методов и показателей гигиенического нормирования электронных средств обучения детей и подростков.
Задачи исследования:
1. Изучить особенности поведения обучающихся в цифровой школе в отношении здоровья.
2. Гигиенический анализ шрифтового оформления современных УЭИ в системе общего образования.
3. Оценить условия обучения в цифровой школе: уровни электромагнитного излучения (ЭМИ) и освещенности рабочих поверхностей.
4. Изучить влияние чтения текстов с различными параметрами шрифтового оформления на функциональное состояние и самочувствие обучающихся в зависимости от уровня образования и вида электронного устройства.
5. Установить гигиенические требования к параметрам шрифтового оформления текстов УЭИ и разработать методические рекомендации к штифтовому оформлению УЭИ, предъявляемых на различных устройствах.
Материал и методы
Для изучения поведения школьников в отношении здоровья проведен онлайн-опрос, основанный на анкете «Поведение детей школьного возраста в отношении здо-
Topical issues of hygiene
Таблица 2. Социальное окружение старшеклассников (%) Table 2. Social environment of high schoolchildren (%)
Доля старшеклассников, у которых отмечаются Школьники 10-11-х классов Девочки Мальчики
Percentage of high schoolchildren with Schoolchildren in 10-11 grades Girls Boys
N 2254 1477 777
Позитивное отношение к школе 76.2 ± 0.9 76.7 ± 1.1 75.2 ± 1.6
Positive attitude towards school
Иногда возникающие трудности в учебе 69.8 ± 0.9 71.7 ± 1.2 66.3 ± 1.7*
Sometimes difficult learning
Отсутствие трудностей в учебе 9.6 ± 0.6 7.0 ± 0.7 13.8 ± 1.2*
Lack of learning difficulties
Утверждение, что их одноклассники добрые и отзывчивые 69.7 ± 0.9 70.1 ± 1.2 69.1 ± 1.7
Statement, that their classmates are kind and helpful
Мнение, что учащиеся принимают их такими, какие они есть 74.0 ± 0.9 73.5 ± 1.2 75.1 ± 1.6
The opinion that pupils accept them for who they are
Представление, что одноклассникам нравится быть вместе 51.3 ± 1.1 49.8 ± 1.3 54.2 ± 1.8*
The idea that classmates like to be together
Отсутствие драк за последний год 85.8 ± 0.7 86.1 ± 0.9 85.4 ± 1.3
Lack of fights over the past year
Отсутствие участия в причинении обид 84.6 ± 0.8 84.7 ± 0.9 84.2 ± 1.3
Lack of involvement in grievances
Отсутствие жалоб на буллинг со стороны одноклассников 81.5 ± 0.8 81.3 ± 1.1 82.0 ± 1.4
Lack of bullying complaints from classmates
Примечание. *р < 0,05 по сравнению с девочками.
Note. * - differences are significant comparing subgroups depending on gender, p <0.05.
ровья», 3440 учащихся общеобразовательных организаций г. Москвы. Анкета состояла из следующих разделов: социальное окружение детей, поведение школьников в отношении электронных устройств, формы поведения, способствующие здоровью, оценка школьниками собственного здоровья и самочувствия [4, 5].
Уровни ЭМИ и освещенности в образовательных организациях измеряли общепринятыми методами в соответствии с требованиями СанПиН2.
Гигиенический анализ шрифтового оформления текстов УЭИ проведен по методике определения их удобочитаемости [11] на основе случайной выборки 10 характерных страниц из каждого исследуемого учебника. Анализ параметров выполнялся в компьютерной программе Microsoft Word 2010 с помощью текстового редактора и на выведенных на бумажный носитель текстах в масштабе 1:1.
На основании добровольного информированного согласия обследованы 189 обучающихся без патологии органов зрения на базе Предуниверсария Сеченовского Университета. Самочувствие, удобочитаемость текстов и субъективное отношение обучающихся к чтению с экрана ноутбука и планшета оценивали на основании анкеты
«Электронные учебники и здоровье школьников», разработанной на кафедре гигиены детей и подростков Института общественного здоровья им. Ф.Ф. Эрисма-на. Оценка влияния чтения экспериментальных текстов с экрана ноутбука и планшета на состояние ЦНС и зрительного анализатора осуществлялась с использованием комплекса «НС-Психотест» на основе общепринятых методов и показателей: критическая частота слияния мельканий (КЧСМ), реакция на движущийся
2 СанПиН 2.2.4.3359-16. Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах. М.; 2016.
объект, внимания (таблицы Шульте), памяти (методика Рогова Е.И.). Объем выполненных исследований представлен в табл. 1.
Исследование соответствовало этическим стандартам, разработанным в соответствии с Хельсинкской деклараций «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» и одобрено локальным независимым этическим комитетом НМИЦ здоровья детей Минздрава России.
Статистическую обработку данных проводили в программе Microsoft Excel 2010 для Windows. Достоверность различий количественных переменных анализировали с помощью критерия Стьюдента, качественных — критерия Пирсона х2 и точного критерия Фишера. Результаты рассматривали как статистически значимые при p < 0,05.
Результаты исследования
Основные результаты анкетирования детей по вопросам социального окружения старшеклассников на основе анкеты «Поведение детей школьного возраста в отношении здоровья» представлены в табл. 2.
Оценка обучающимися собственного здоровья и самочувствия на основе анкеты представлена в табл. 3.
Для большинства (76,2 ± 0,9%) старшеклассников характерно позитивное отношение к школе и наличие доброжелательной атмосферы в классах. Ведущими, наиболее часто встречающимися факторами у старшеклассников являются возросшая учебная нагрузка (90,5 ± 0,6%) и чрезмерное увлечение электронными устройствами (92,0 ± 0,6%), которые значительно повышают суточную зрительную нагрузку подростков и служат причиной ухудшения их зрения у 49,9 ± 1,1% опрошенных.
Частые головные боли наблюдались у 56,2 ± 1,1% опрошенных, боли в спине — у 43,5 ± 1,0%. Большин-
Актуальные вопросы гигиены
Таблица 3. Оценка обучающимися собственного здоровья и самочувствия (%) Table 3. Evaluations by schoolchildren of their own health and well-being (%)
Процент школьников, у которых отмечается Percentage of schoolchildren with Школьники основного общего образования Pupils of basic general education Школьники среднего общего образования Pupils of secondary education
N 1186 2254
Ухудшение зрения в течение последнего года Visual impairment over the past year 40.0 ± 1.4 49.9 ± 1.1*
Головная боль каждую неделю и чаще Headache every week and more often 47.4 ± 1.5 56.2 ± 1.1*
Боль в спине каждую неделю и чаще Back pain every week and more often 36.1 ± 1.4 43.5 ± 1.0*
Частые колебания настроения Frequent mood swings 70.2 ± 1.3 71.8 ± 0.9
Боли в животе каждую неделю и чаще Abdominal pain every week and more 27.2 ± 1.3 32.0 ± 0.9*
Частые острые респираторные инфекции Frequent acute respiratory infections 9.3 ± 0.8 10.4 ± 0.6
Слабость и утомляемость после школы чаще, чем раз в неделю Weakness and fatigue after school more than once a week 66.3 ± 1.4 69.6 ± 1.0*
Оценка своего здоровья как плохое и удовлетворительное Assessment of your health as poor and satisfactory 38.2 ± 1.4 45.3 ± 1.1*
Показатель удовлетворенности жизнью Life satisfaction indicator 6.69 ± 0.14 6.64 ± 0.09
Примечание. *р < 0,05 по сравнению со школьниками основного общего образования. Note. * - differences are significant when comparing subgroups,p <0.05.
Таблица 4.Технические характеристики ноутбука и планшета Table 4. Specifications of the laptop and tablet
Технические характеристики Specifications Ноутбук Laptop Планшет Tablet
Размер дисплея, не менее Display size, not less 15.6'' 10.5''
Тип дисплея Display type IPS IPS
Разрешение дисплея, не менее Display resolution, not less 1920 x 1080 1920 x 1200
Физические размеры, мм Physical sizes, mm 358.8 x 243.5 x 17.95 260 x 161.1 x 8
Вес, г, не более 1950 529
Weight, gram, no more
Встроенная память (ГБ), не менее Built-in memory, GB, not less 512 32
Оперативная память (ГБ), не менее Random access memory, GB, not less 8 3
Процессор, МГЦ Processor, MHZ 1600 1800
ство респондентов отметили перепады настроения (71,8 ± 0,9%) и слабость после школы (69,6 ± 1,0%). Почти половина подростков (45,3 ± 1,1%) оценила свое здоровье как удовлетворительное или плохое.
При оценке поведенческих факторов риска установлено, что нерациональное использование электронных средств в учебном процессе и на досуге у 55,7 ± 1,1% опрошенных сокращает время их пребывания на свежем воздухе, у 76,8 ± 0,9% — продолжительность их ночного сна и у 87,4 ± 0,7% — двигательную активность. У большинства обучающихся неблагоприятным фактором является нарушение питание, характеризующееся отсутствием сбалансированности и нерегулярностью.
По данным анкетирования, большинство обучающихся как основного (75,5%), так и среднего (82,1%) общего образования с одобрением относятся к использованию УЭИ.
В качестве мобильной платформы для УЭИ большая часть опрошенных обучающихся как основного (83,0%), так и среднего (88,5%) общего образования предпочитают использовать планшет и ноутбук.
Технические параметры наиболее распространенных моделей мобильных электронных устройств — ноутбука и планшета, которые оснащены IPS дисплеем, создающим наиболее комфортные условия для зрительной работы пользователей, представлены в табл. 4.
Topical issues of hygiene
Таблица 5. Показатели ЭМИ в общеобразовательных организациях Table 5. Indices of electromagnetic radiation in educational organizations
Места замеров Measuring places Плотность магнитного потока (В, нТл), диапазон частот* Density of magnetic flux B (nT); frequency range* Напряженность электрического поля (Е, В/м), диапазон частот* Electric field strength E (V/m), frequency range*
I 50 II I 50 II
Коридоры
Corridors
Лестницы
Stairs
Холлы
Halls
Столовые
Canteens
Конференц-залы, 2 шт. Meeting rooms, 2pcs Учебные аудитории, 18 шт. Classrooms, 18 pcs
Кабинеты информатики, рабочие места, 10 шт. Computer cabinets, workplaces, 10 pcs Кабинеты дистанционного обучения, рабочие места, 10 шт.
Distance learning rooms, workplaces, 10 pcs Предельно допустимы уровень Maximum permissible level
157.0 ± 5.8 169.0 ± 6.6 169.0 ± 6.7 250.0 ± 9.5 209.0 ± 5.4 135.0 ± 4.5 241.0 ± 7.1
248.0 ± 8.9
<250
102.0 ± 2.9 53.0 ± 1.5 53.0 ± 2.3 198.0 ± 7.8 85.0 ± 2.8 92.0 ± 3.3 81.0 ± 2.8
131.0 ± 4.1
<5000
<5.0 <5.0 <5.0 <5.0 <5.0 <5.0 <5.0
<5.0
<25
19.3 ± 0.8 14.7 ± 0.5 14.7 ± 0.6 7.1 ± 2.3
14.0 ± 0.5
10.1 ± 0.3 <5.0
19.7 ± 0.8
<25
<5.0 <5.0 <5.0 <5.0 <5.0 <5.0
8.0 ± 0.3
6.3 ± 0.3 <500
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
0.5
<2.5
Примечание. I — на частотах от 5 Гц до 2 кГц; II — на частотах от 2 до 400 кГц; 50 — на частотах от 45 до 55 Гц.
Note. *Frequency range: I — at frequencies from 5 Hz to 2 kHz; II — at frequencies from 2 to 400 kHz; 50 — at frequencies from 45 to 55 Hz.
Применение различных электронных устройств в образовательном процессе существенно изменяет условия обучения и прежде всего в части ЭМИ неионизирующе-го диапазона. Результаты исследований ЭМП в образовательных организациях представлены в табл. 5.
Основными источниками ЭМИ в современных образовательных организациях являются корпуса системных блоков, малые серверы, мониторы, телевизоры, ноутбуки, розетки и удлинители. В конференц-залах, рекреациях, столовых, учебных аудиториях и на рабочих местах в кабинетах информатики общеобразовательных организаций значения ЭМИ находились в допустимых пределах. Значения ЭМИ сверхвысоких частот в общеобразовательной организации находились в пределах допустимого уровня.
Уровни освещенности в общеобразовательных организациях соответствовали гигиеническим нормам.
В УЭИ для средней школы встречается группа малоконтрастных шрифтов (50%) и шрифтов с засечками (50%). Начертание шрифта широкое (50%) или нормальное (50%), светлое и прямое (100%). Кегль шрифта колебался от 9 до 11 пунктов. Объем текста единовременного прочтения составлял в среднем 210,07 ± 140,93 знака (при колебаниях от 53 до 607 знаков). Анализ длины строки показал, что минимальное ее значение колебалось от 7 до 149 мм (в среднем 54,2 ± 25,2 мм); максимальное значение — 26-159 мм (в среднем 126,1 ± 23,3 мм).
Гигиеническая оценка показала, что в УЭИ старшей школы встречается группа шрифтов с засечками (100%) шрифтов. Начертание шрифта нормальное (100%), светлое и прямое (100%). Кегль шрифта колебался от 9 до 10 пунктов. Объем текста единовременного прочтения составлял
в среднем 276,14 ± 153,18 знака (размах значений от 75 до 652 знаков). Анализ длины строки показал, что минимальное ее значение колебалось от 31 до 135 мм (в среднем 81,5 ± 32,4 мм), максимальное—от 50 до 159 мм (в среднем 137,3 ± 22,9 мм).
В УЭИ встречается курсивное начертание шрифта, в том числе при оформлении основного текста, что не допускается в изданиях для детей. В УЭИ для 5-9-х классов встречался шрифт широкого начертания, который ухудшает удобочитаемость текстов. Во всех УЭИ наряду с короткими фрагментами текста присутствуют абзацы с объемом единовременного прочтения более 300 знаков, что обусловливает более длительный процесс чтения.
Гигиенический анализ УЭИ позволил разработать алогичные тексты, лексически соответствующие уровню образования и содержащие одинаковое количество бит информации, которые были набраны «школьной» гарнитурой. Для основного общего образования было составлено 10 текстов, набранных шрифтом 16, 14, 12 и 10 пунктов объемом 200, 400 и 600 знаков. Для старшеклассников было составлено 9 текстов, набранных шрифтом 14, 12, 10 пунктов объемом 200, 400 и 600 знаков.
Физиолого-гигиенические исследования влияния чтения экспериментальных текстов с различными параметрами шрифтового оформления на обучающихся 5-9-х классов (основное общее образование) свидетельствуют, что чтение с экрана ноутбука текстов, набранных шрифтом 16 и 14 пунктов, объемом 200 и 400 знаков и набранных шрифтом 12 пунктов объемом в 200 знаков не вызывало достоверных изменений КЧСМ. Применение планшета
Актуальные вопросы гигиены
Таблица 6. КЧСМ обучающихся основного общего образования до и после зрительной нагрузки на ноутбуке и планшете Table 6. Critical flicker fusion frequency (CFFF) basic general education schoolchildren before and after visual load on a laptop and tablet
Размер шрифта, пункты Font size, points Объем текста, количество знаков Text volume, number of signs КЧСМ, Гц Critical flicker fusion frequency (CFFF), Hz
исходный уровень baseline после нагрузки after visual load
ноутбук laptop планшет tablet ноутбук laptop планшет tablet
16 200 34.45 ± 0.56 34.47 ± 0.61 f35.27 ± 0.61 f36.45 ± 0.56*
16 400 34.58 ± 0.59 34.65 ± 0.58 f36.65 ± 0.68 f36.71 ± 0.67*
16 600 34.51 ± 0.64 34.61 ± 0.59 J33.02 ± 0.69* J33.83 ± 0.66
14 200 34.47 ± 0.61 34.65 ± 0.59 f35.57 ± 0.63 f36.43 ± 0.61*
14 400 34.36 ± 0.59 34.52 ± 0.55 34.31 ± 0.63 f35.24 ± 0.56
14 600 34.31 ± 0.61 34.35 ± 0.61 J32.41 ± 0.74* J33.03 ± 0.71*
12 200 34.26 ± 0.61 34.11 ± 0.59 34,34 ± 0.63 34.24 ± 0.67
12 400 34.13 ± 0.56 34.42 ± 0.56 J32.61 ± 0.65* J33.28 ± 0.65
12 600 34.25 ± 0.61 34.33 ± 0.66 J31.98 ± 0.59* J32.61 ± 0.59*
10 200 34.16 ± 0.63 34.31 ± 0.61 J32.33 ± 0.61* J32.85 ± 0.58*
Примечание. Здесь и в табл. 7, 8: *р < 0,05 по сравнению с исходным уровнем; J/f — тенденция к снижению/увеличению. Note. * — differences are significant in comparison with the background, p <0.05; J,; f — tendency to decrease/increase in comparison with the background
способствовало более выраженному подъему КЧСМ при этой зрительной нагрузке (табл. 6).
Достоверное снижение КЧСМ отмечалось при предъявлении с экрана ноутбука текстов, набранных шрифтом 16 и 14 пунктов объемом 600 знаков, 12 пунктов объемом 400 и 600 знаков и 10 пунктов объемом 200 знаков. При использовании планшета достоверные признаки зрительного утомления наблюдались только при чтении текстов, набранных шрифтом 12 пунктов объемом 600 знаков и 10 пунктов объемом 200 знаков.
Чтение с ноутбука текстов, набранных шрифтом 12 пунктов объемом 400 знаков, 10 пунктов объемом 200 знаков и всех текстов объемом 600 знаков приводило к повышению количества реакций запаздывания при исследовании реакции на движущийся объект. Чтение текстов объемом 600 знаков также сопровождалось достоверным уменьшением количества точных реакций, что свидетельствует о развивающемся утомлении. При использовании планшета количество реакций запаздывания повышалось только при чтении текстов объемом 600 знаков.
Концентрированность (эффективность работы) и устойчивость внимания — способность длительно удерживать сосредоточенность при работе — определялись по таблице Шульте и представлены в табл. 7.
Чтение с экрана ноутбука текстов объемом 200 и 400 знаков не оказывало существенного влияния на внимание обучающихся.
Применение планшета в большей степени способствовало концентрации внимания и сокращению времени, потраченному обучающимися на работу (табл. 8).
Чтение с ноутбука текстов, набранных шрифтами 16 и 14 пунктов, объемом 600 знаков приводило только к снижению устойчивости внимания, что не наблюдалось при использовании планшета. Чтение с ноутбука текста,
набранного шрифтом 12 пунктов, объемом 600 знаков сопровождалось снижением как устойчивости, так и концентрации внимания. Предъявление этого текста с планшета вызывало снижение только устойчивости внимания.
Увеличение размера шрифта представленных к запоминанию слов как с экрана ноутбука, так и с экрана планшета с 10 до 16 пунктов (методика И.Е. Рогова) сопровождалось улучшением усвоения информации. При чтении слов с экрана планшета обучающиеся основной общей школы достоверно лучше запоминали и воспроизводили прочитанную информацию. При использовании ноутбука для предъявления информации снижение усвоения и воспроизведения слов наблюдалось после чтения всех текстов объемом 600 знаков, тогда как при работе с планшетом достоверное снижение количества запоминаемых слов отмечалось только после чтения текста, набранного шрифтом 12 пунктов объемом 600 знаков.
Субъективно обучающиеся основного общего образования труднее всего читали все тесты объемом 600 знаков с экрана ноутбука (табл. 9).
Уменьшение размера шрифта в этих тестах сопровождалось увеличением доли опрошенных, предъявляющих жалобы зрительного дискомфорта, с 5,3% до 24,5%. Подавляющее большинство (78,7%) опрошенных сочли для себя более комфортным чтение с экрана планшета, 21,3% — с ноутбука.
Результаты исследования позволили установить гигиенические требования к параметрам шрифтового оформления УЭИ для обучающихся основного и среднего общего образования (табл. 10).
Ноутбуки и планшеты, используемые для предъявления учебной информации, должны обеспечивать наиболее комфортные условия для зрительной работы пользователей, углы обзора до 178°, высокую контрастность и
Topical issues of hygiene
Таблица 7. Показатели внимания обучающихся основного общего образования при чтении электронных текстов различного шрифтового оформления с экрана ноутбука
Table 7. Attention indices of basic general education schoolchildren when reading electronic texts of various font parameters from a laptop screen
Исходный уровень Baseline Параметры шрифта Font parameters После нагрузки After visual load
эффективность работы, с work capacity, sec устойчивость внимания attention sustainability размер шрифта, пункты font size, points объем текста, количество знаков text volume, number of signs эффективность работы, с work capacity, sec устойчивость внимания attention sustainability
43.46 ± 1.63 0.985 ± 0.004 16 200 |41.44 ± 1.61 0.989 ± 0.005
43.73 ± 1.58 1.002 ± 0.004 16 400 |41.36 ± 1.62 0.996 ± 0.004
43.39 ± 1.43 0.991 ± 0.004 16 600 145.92 ± 1.52 11.029 ± 0.006*
43.52 ± 1.49 1.005 ± 0.004 14 200 |41.81 ± 1.59 1.011 ± 0.004
43.39 ± 1.64 1.001 ± 0.003 14 400 43.59 ± 1.68 1.005 ± 0.004
43.49 ± 1.44 0.994 ± 0.006 14 600 146.32 ± 1.47 11.036 ± 0.006*
43.73 ± 1.51 1.005 ± 0.003 12 200 43.82 ± 1.35 1.006 ± 0.003
43.73 ± 1.47 1.006 ± 0.004 12 400 145.44 ± 1.59 1.004 ± 0.005
43.67 ± 1.54 1.001 ± 0.006 12 600 148.51 ± 1.63* 11.032 ± 0.004*
42.25 ± 1.35 1.007 ± 0.004 10 200 144.25 ± 1.43 1.004 ± 0.004
Таблица 8. Показатели внимания учащихся основного общего образования при чтении электронных текстов различного шрифтового оформления с экрана планшета
Table 8. Attention indices of basic general education in schoolchildren when reading electronic texts of various font parameters from a tablet screen
Исходный уровень Baseline Параме Font тры шрифта parameters После нагрузки After visual load
эффективность работы, с work capacity, sec устойчивость внимания attention sustainability размер шрифта, пункты font size, points объем текста, количество знаков text volume, number of signs эффективность работы, с work capacity, sec устойчивость внимания attention sustainability
43.71 ± 1.47 1.003 ± 0.004 16 200 138.32 ± 1.39* 10.987 ± 0.009*
43.49 ± 1.58 1.005 ± 0.004 16 400 137.93 ± 1.31* 10.991 ± 0.006*
43.51 ± 1.40 1.003 ± 0.004 16 600 Î45.22 ± 1.49 1.009 ± 0.004
43.97 ± 1.55 1.004 ± 0.004 14 200 140.04 ± 1.55* 10.991 ± 0.005
43.95 ± 1.3 1.005 ± 0.004 14 400 141.72 ± 1.54 1.003 ± 0.004
44.04 ± 1.47 1.002 ± 0.005 14 600 Î46.06 ± 1.23 1.008 ± 0.006
43.77 ± 1.71 1.008 ± 0.004 12 200 142.03 ± 1.51 1.006 ± 0.004
43.47 ± 1.55 1.004 ± 0.004 12 400 43.44 ± 1.49 1.006 ± 0.003
43.57 ± 1.6 1.002 ± 0.005 12 600 Î46.37 ± 1.21 T1.030 ± 0.012*
43.46 ± 1.67 1.006 ± 0.004 10 200 43.19 ± 1.51 1.007 ± 0.003
яркость, стабильное качество изображения. Планшеты должны быть оснащены небьющимся дисплеем. Экраны ноутбука и планшета должны иметь антибликовое и (или) не отражающее покрытие.
Заключение
Поведение старшеклассников в цифровой школе сопряжено с целым комплексом факторов риска здоровью, в значительной степени изменяющих образ жизни подростков: сокращаются продолжительность прогулок на свежем воздухе и ночного сна, двигательная активность детей, все более нездоровым становится питание подростков, что оказывает выраженное влияние на состояние здоровья и самооценку старшеклассников. Ведущими, наиболее часто встречающимися факторами являются возросшая учебная нагрузка (90,5 ± 0,6%) и чрезмерное увлечение
электронными устройствами (92,0 ± 0,6%), которые значительно повышают суточную зрительную нагрузку подростков и служат причиной ухудшения их зрения у 49,9 ± 1,1% опрошенных. Частые головные боли наблюдались у 56,2 ± 1,1% опрошенных, боли в спине — у 43,5 ± 1,0%. Большинство респондентов отметили перепады настроения (71,8 ± 0,9%) и слабость после школы (69,6 ± 1,0%). Почти половина подростков (45,3 ± 1,1%) оценила свое здоровье как удовлетворительное или плохое.
По данным анкетирования, большинство обучающихся как основного (75,5%), так и среднего (82,1%) общего образования с одобрением относится к использованию УЭИ. В качестве мобильной платформы для УЭИ большая часть опрошенных основного (83,0%) и среднего (88,5%) общего образования предпочитают использовать планшет и ноутбук.
Актуальные вопросы гигиены
Таблица 9. Субъективная оценка обучающимися основного общего образования (n = 94) удобочитаемости текстов с различными параметрами шрифтового оформления
Table 9. Subjective readability assessment of the of-texts with various font parameters by the basic general education schoolchildren
Размер шрифта, Объем текста, количество знаков Доля школьников, которые отметили хорошую удобочитаемость текста, %
пункты Text volume, number of signs Percentage of schoolchildren who noted good readability of the text, %
Font size, points
Платформа ноутбук планшет
Platform Laptop Tablet
16 16 16 14 14 14 12 12 12 10
200 400 600 200 400 600 200 400 600 200
100.0 ± 0 100.0 ± 0 8
100.0 ± 0 71.3 ± 4.7 4.3 ± 2.1 45.8 ± 5.1 19.2 ± 4.1 0
5.3 ± 2.3
100.0 ± 0 100.0 ± 0 15.9 ± 3.8* 100.0 ± 0 81.9 ± 3.9* 9.6 ± 3.0* 57.5 ± 5.1* 30.9 ± 4.8* 3.2 ± 1.8 12.8 ± 3.5*
Примечание. *р < 0,05 по сравнению с ноутбуком.
Note. * - the differences are significant comparing a laptop and a tablet,p <0.05.
Таблица 10. Гигиенические требования к шрифтовому оформлению УЭИ Table 10. Hygienic requirements for the font design of electronic textbooks
Классы Grades Объем текста единовременного прочтения, количество знаков One-time reading text volume, number of signs Кегль шрифта (пункты), не менее Font size, points, not less Длина строки (мм), не менее Line length, mm, not less Группа шрифта Font group
<200 12 Не регламентирована Not regulated Все группы All groups
5-9 <400 14 50 Все группы All groups
>400 16 80 Рубленые Chopped
<200 10 Не регламентирована Not regulated Рубленые Chopped
10-11 <400 12 50 Все группы All groups
>400 14 80 Все группы All groups
Формирование здорового образа жизни обучающихся в современных условиях должно осуществляться с учетом поведенческих факторов риска здоровью: высокой распространенности и продолжительности использования детьми и подростками различных гаджетов в условиях цифровой школы и дома; нерационального режима дня, двигательной активности и организации питания; девиантных форм поведения детей в интернете. Необходима постоянная подготовка по этим вопросам родителей, педагогических и медицинских работников.
Гигиеническая оценка уровней ЭМИ различного спектра, магнитной индукции, напряженности электрических полей тока от электронных устройств свидетельствует об их соответствии гигиеническим нормативам.
В УЭИ встречается недопустимое курсивное начертание шрифта. В учебных материалах для всех возрастных категорий кегль шрифта основного текста колебался от 9 до 11 пунктов. В УЭИ для 5-9-х классов встречался
шрифт широкого начертания, который ухудшает удобочитаемость текстов. Во всех УЭИ наряду с короткими фрагментами текста присутствуют абзацы с объемом единовременного прочтения более 300 знаков, что обусловливает длительный процесс чтения.
Особенности шрифтового оформления УЭИ влияют на функциональное состояние и самочувствие обучающихся. Это влияние определяется уровнем образования (возрастом обучающихся) и видом используемого электронного устройства. Признаки утомления обучающихся основного общего образования наблюдались при чтении текстов, набранных шрифтом 12 пунктов объемом 400 знаков единовременного прочтения, 10 пунктов объемом 200 знаков и всех текстов объемом 600 знаков; у старшеклассников — при чтении текста, набранного шрифтом 10 пунктов объемом 600 знаков единовременного прочтения.
Функциональное состояние обучающихся, их когнитивные показатели, а также субъективная оценка исполь-
Topical issues of hygiene
зования различных шрифтов УЭИ являются основой для обоснования гигиенических требований к шрифтовому оформлению учебников, предъявляемых на различных электронных устройствах.
Использование планшета как электронного носителя учебных текстов создает более благоприятные условия для зрительной работы обучающихся в сравнении с ноутбуком и повышает устойчивость к развитию зрительного утомления.
Результаты исследования позволили разработать гигиенически оптимальные параметры шрифтового оформления учебных УЭИ для основного и среднего общего образования, предъявляемых на экранах ноутбука и планшета. Однако гигиеническое нормирование использования УЭИ — динамический процесс, зависящий от этапа развития цифровой школы (используемых средств, технологий обучения и технологий доставки информации обучающимся), возможностей оценки предъявляемых учебных нагрузок и оценки их влияния на различные органы и системы (органы-мишени) с использованием современных физио-лого-гигиенических и нейрофизиологических методов исследований. Это обусловлено постоянным развитием и совершенствованием УЭИ в различных электронных устройствах. Необходимо также обоснование современных гигиенических нормативов воздействия ЭМИ на детей и подростков.
Дальнейшие физиолого-гигиенические исследования влияния УЭИ и средств их предъявления обучающимся будут содействовать охране здоровья детей и подростков, развитию цифровизации обучения и подготовке выпускников к работе в цифровой экономике страны.
Выводы
1. Социальное окружение детей, формы поведения, способствующие здоровью и сопряженные с риском для здоровья, являются значимыми факторами риска здоровью подростков и влияют на их самочувствие и формирование здорового образа жизни. Система формирования здорового образа жизни подрастающего поколения нуждается в коренной перестройке, т.к. она не учитывает современные управляемые поведенческие факторы риска здоровью обучающихся. Коррекция факторов риска здоровью детей должна быть положена в основу организации обучения здоровью детей и подростков в течение всего периода обучения с привлечением медиков, психологов, использованием различных форм и технологий обучения, в том числе электронных.
2. Функциональное состояние ЦНС, зрительного анализатора обучающихся в процессе обучения зависят от шрифтового оформления текстов (кегль и емкость шрифта, длина строки, группа шрифта, объем текста единовременного прочтения), ступени обучения и используемых электронных средств. Применение планшета для чтения текстов позволяет улучшить динамику показателей психофизиологического состояния обучающихся основного и среднего образования.
3. Гигиеническое нормирование показателей шрифтового оформления текстов, определяющих их удобочитаемость, должно осуществляться на основе динамики пси-
хофизиологического состояния обучающихся при работе с УЭИ в зависимости от электронного устройства.
4. Гигиеническое нормирование использования электронных средств обучения должно осуществляться на основе комплексного подхода, включающего оценку поведенческих факторов риска здоровью детей в условиях цифровизации их жизнедеятельности и распространенности электронных средств обучения, экспертизу воздействия ЭМИ в цифровой среде, применение показателей шрифтового оформления текстов, а также данных о психофизиологическом состоянии обучающихся при работе с электронными средствами обучения.
5. Использование современных информационно-коммуникационных технологий и УЭИ должно сопровождаться постоянным гигиеническим анализом уровней воздействия на обучающихся различного спектра ЭМИ (неионизирующих частот) и исследованием их проявлений на организменном уровне, а также отдельных систем и органов детей и подростков. Постоянное их воздействие на детей в условиях цифровой школы и дома, а также особенности гигиенического нормирования ЭМИ требуют обоснования современных гигиенических нормативов воздействия неионизирующих излучений на детей и подростков.
ЛИТЕРАТУРА
1. Баранов А.А., Кучма В.Р., Сухарева Л.М., Рапопорт И.К. Значение здоровья детей формировании их гармоничного развития. Гигиена и санитария. 2015; 94(6): 58-62.
2. Рапопорт И.К., Сухарева Л.М. Одиннадцатилетнее лонги-тудинальное наблюдение: распространенность и течение функциональных отклонений и хронических болезней у московских школьников. Вопросы школьной и университетской медицины и здоровья. 2019; (1): 19-27.
3. Сухарева Л.М., Рапопорт И.К., Поленова М.А. Заболеваемость и умственная работоспособность московских школьников. Гигиена и санитария. 2014; 93(3): 64-7.
4. Кучма В.Р., Соколова С.Б. Поведенческие риски, опасные для здоровья школьников XXI века. Монография. М.; 2017.
5. Кучма В.Р., Соколова С.Б. Основные тренды поведенческих рисков, опасных для здоровья. Анализ риска здоровью. 2019; (2): 4-13. DOI: http://doi.Org/10/21668/health.risk/2019/2/01
6. Кучма В.Р., Сухарева Л.М., Степанова М.И., Храмцов П.И., Александрова И.Э., Соколова С.Б. Научные основы и технологии обеспечения гигиенической безопасности детей в «Цифровой школе». Гигиена и санитария. 2019; 98(12): 1385-91. DOI: http://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-12-1385-1391
7. Кондаков А.М., Вавилова А.А., Григорьев С.Г., Гриншкун В.В., Дронов В.П., Кондакова М.Л. и др. Концепция совершенствования (модернизации) единой информационной образовательной среды, обеспечивающей реализацию национальных стратегий развития Российской Федерации. Педагогика. 2018; (4): 98-125.
8. Кучма В.Р., Сухарева Л.М., Барсукова Н.К., Степанова М.И., Поленова М.А., Дадонова А.Я. и др. Гигиеническая характеристика электронных образовательных ресурсов для обучающихся 1-9-х классов («Мобильная электронная школа»). Вопросы школьной и университетской медицины и здоровья. 2018; (2): 21-5.
9. Петренко А.О. Гигиеническая оценка эффективности использования школьниками ридеров. Здоровье населения и среда обитания. 2015; (8): 38-42.
10. Текшева Л.М., Курганский А.М., Петренко А.О. Гигиеническое обоснование использования ридеров в старшей школе. Вопросы школьной и университетской медицины и здоровья. 2015; (1): 40-3.
11. Текшева Л.М., Дадонова А.Я., Элькснина Е.В. Особенности гигиенической оценки издательской продукции. Гигиена и санитария. 2009; 88(2): 39-42.
REFERENCES
1. Baranov A.A., Kuchma V.R., Sukhareva L.M., Rapoport I.K. The value of the health of adolescents in shaping their harmonious development. Gigiena i sanitariya. 2015; 94(6): 58-62. (in Russian)
2. Rapoport I.K., Sukhareva L.M. Eleven-year longitudinal observation: the prevalence and course of functional disorders and chronic disease among Moscow schoolchildren. Voprosy shkol'noy i universitetskoy meditsiny i zdorov'ya. 2019; (1): 1927. (in Russian)
3. Sukhareva L.M., Rapoport I.K., Polenova M.A. Morbidity rate and mental capacity of Moscow schoolchildren (longitudinal study). Gigiena i sanitariya. 2014; 93(3): 64-7. (in Russian)
4. Kuchma V.R., Sokolova S.B. Behavioral Risks that are Dangerous for the Health of 21st Century Pupils. Monograph [Povedencheskie riski, opasnye dlya zdorov'ya shkol'nikovXXI veka. Monografiya]. Moscow; 2017. (in Russian)
5. Kuchma V.R., Sokolova S.B. Basic trends in behavioral health risks. Analiz riska zdorov'yu. 2019; (2): 4-13. DOI: http://doi. org/10/21668/health.risk/2019/2/01 (in Russian)
6. Kuchma VR., Sukhareva L.M., Stepanova M.I., Khramtsov P.I., Aleksandrova I.E., Sokolova S.B. Scientific bases and tech-
nologies of security hygienic safety of children in the «Digital School». Gigiena i sanitariya. 2019; 98(12): 1385-91. DOI: http://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-12-1385-1391 (in Russian)
7. Kondakov A.M., Vavilova A.A., Grigor'ev S.G., Grinsh-kun V.V., Dronov V.P., Kondakova M.L., et al. The concept of improvement (modernization) of a unified information educational environment that ensures the implementation of national development strategies of the Russian Federation. Pedagogika. 2018; (4): 98-125. (in Russian)
8. Kuchma V.R., Sukhareva L.M., Barsukova N.K., Stepanova M.I., Polenova M.A., Dadonova A.Ya., et al. Hygienic characteristics of electronic educational resources for training 1-9 classes ("Mobile electronic school"). Voprosy shkol'noy i universitetskoy meditsiny i zdorov'ya. 2018; (2): 21-5. (in Russian)
9. Petrenko A.O. Hygienic assessment of the effectiveness of using readers by school children. Zdorov'e naseleniya i sreda obitaniya. 2015; (8): 38-42. (in Russian)
10. Teksheva L.M., Kurganskiy A.M., Petrenko A.O. Hygienic substantiation of e-readers in high school. Voprosy shkol'noy i universitetskoy meditsiny i zdorov'ya. 2015; (1): 40-3. (in Russian)
11. Teksheva L.M., Dadonova A.Ya., El'ksnina E.V. The specific features of hygienic assessment of printing products. Gigiena i sanitariya. 2009; 88(2): 39-42. (in Russian)
