CC BY-ND
77
24
ЗНиСО АВГУСТ №8 (293)
УДК 613.955
О ВЗАИМОСВЯЗИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ УТОМЛЯЕМОСТИ УЧАЩИХСЯ С ФАКТОРАМИ УРОКА И ШКОЛЬНОГО РАСПИСАНИЯ
И.Э. Александрова
ФГАУ «Национальный научно-практический центр здоровья детей» Минздрава России, Москва, Россия
Представлены результаты изучения взаимосвязи показателей, характеризующих переутомление учащихся в процессе обучения, и ведущих в современной цифровой среде факторов утомительности школьного урока (суммарная продолжительность использования электронных средств обучения и плотность урока), а также гигиенической рациональности школьного расписания, основанной на учете трудности учебных предметов. Получена статистически значимая модель изменчивости показателей выраженного утомления школьников в динамике учебного дня в зависимости от организации урока и школьного расписания. Показана степень влияния на развитие утомления ребенка в процессе обучения уровня гигиенической рациональности дневного расписания уроков (с позиции трудности учебных предметов), длительности использования электронных средств обучения и плотности урока. Указанные показатели могут служить индикаторами выраженного утомления школьников при гигиенической оценке организации образовательного процесса в школе.
Ключевые слова: школьники, урок, расписание, математическая модель, изменчивость показателей, выраженное утомление.
I.E. Aleksandrova □ ON THE RELATIONSHIP BETWEEN THE INDICATORS OF STUDENTS WITH THE FATIGUE FACTORS OF THE LESSON AND THE SCHOOL SCHEDULE □ National Scientific and Practical center of Children's Health of the Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow, Russia.
Рresents the results of studying the variability of the parameters characterizing the fatigue of students in the learning process depending on the leading in the modern digital environment factors of a school lesson (total duration of use of e-learning and the density of academic work), as well as from the hygienic rationality of the school timetable based on the difficulty of school subjects. Obtained a statistically significant model the variability of pronounced fatigue of students in the dynamics of the school day, depending on lessons and schedules. Shows the degree of influence on the development of fatigue of the child in the learning process rationally structured schedule during the school day (from the standpoint of difficulty of subjects), increase the use of e-learning and teaching density lesson. These indicators are recommended for use as indicators of the fatigue of students during the school day at the hygienic assessment of the educational process in educational organizations.
Key words: schoolchildren, lesson, schedule, mathematical model, variability of indicators, expressed fatigue.
Показатели здоровья современных школьников имеют отчетливые негативные тенденции [6]. Из общего комплекса факторов в изменчивость показателей здоровья детей значительный вклад вносят факторы внутришколь-ной среды и, в частности, показатели, связанные с организацией образовательного процесса (объем учебной нагрузки, продолжительность учебного дня, учебной недели, организация перемен, урока, учебного расписания и т. п.) [2, 5]. Так, в гигиенически оптимальном построении урока и учебного расписания, являющихся основными структурами образовательного процесса, заключен потенциальный резерв здо-ровьесбережения: поддержание высокой работоспособности, оптимального функционального состояния организма, отсутствие чрезмерного утомления, т. е. в конечном счете - сохранение здоровья и гармоничное развитие обучающихся [1].
Современный школьный урок характеризуется активным применением электронных средств обучения (ЭСО) и интенсификацией учебной деятельности, приводящими к возрастанию негативного воздействия образовательной нагрузки на организм школьника [7], что обусловило актуальность проведенного исследования.
Цель исследования - выявление взаимосвязи между показателями, характеризующими функциональное состояние организма обучающихся, и факторами школьного урока и расписания.
Материалы и методы. С использованием специально разработанной анкеты и метода хронометражных наблюдений за учебной деятельностью на уроке с гигиенических позиций изучили рациональность построения 32 уроков в 5-9 классах [1]. Гигиеническая рациональность школьного расписания изучаемых классов оценивалась с использованием шкалы трудности учебных предметов. Оценка показателей функционального состояния организма учащихся проводилась по методике изучения умственной работоспособности на основе проведения корректурных проб.
Для изучения изменений показателей умственной работоспособности (УР) 307 школьников 5-9 классов в процессе обучения в зависимости от изменчивости факторов организации школьного урока применили метод множественного регрессионного анализа [3, 4].
Для характеристики утомительности учебного процесса использовали 9 показателей: учебная плотность урока (время, затрачиваемое непосредственно на учебную работу), продолжительность различных видов учебной дея-
АВГУСТ №0 (293) ЗНивО
25
тельности (письмо, чтение, слушание), количество эмоциональных разрядок и физкультмину-^ ток на уроке; соответствие физиологической сз «кривой» УР школьников динамике трудности учебных предметов в течение учебного дня, ° недели; рациональность чередования уроков в дневном расписании. Из показателей, характеризующих функциональное состояние орга-¡zi низма учащихся, использовали неблагоприят-^^ ные индивидуальнее сдвиги показателей УР от i-j- начала к концу урока, отражающие выражен-рГ ное утомление школьников. Выбор показателя УР обусловлен тем, что он рассматривается как интегральный показатель функционального со-1 стояния центральной нервной системы (ЦНС). Ежедневное переутомление учащихся, приводящее к напряжению ЦНС, тесно связанной с другими системами организма, является фактором риска нарушений в их работе и развитию заболеваний, в первую очередь школьно-обусловленных.
Для анализа использовали программу IBM SPSS Statistics (version 19).
Для минимизации количества используемых показателей, характеризующих учебный процесс, провели факторный анализ (метод главных компонент).
Результаты исследования. В результате факторного анализа получили 4 фактора (комплекса показателей), объясняющих 80 % разброса (дисперсии).
Первый фактор (30,5 % дисперсии) интерпретировали как «построение недельного расписания», связанное с длительностью использования ЭСО на уроке (коэффициенты корреляции 0,77-0,83). Второй фактор (23,7 %) включил основные показатели урока: плотность, продолжительность видов учебной деятельности, наличие эмоциональных разрядок (коэффициенты корреляции 0,50-0,74), связанных с рациональностью дневного расписания уроков. Третий фактор (13,9 % дисперсии) объединил показатель наличия физкультурных минуток и эмоциональных разрядок на уроке с плотностью урока, гигиенической рациональностью недельного расписания уроков (коэффициенты корреляции
0,50-0,61). Четвертый фактор (12,1 %) представлен показателем, характеризующим соответствие дневной динамики УР учащихся «кривой» трудности учебных предметов, связанным с переменной, отражающей выраженное утомление учащихся (коэффициенты корреляции 0,61-0,62).
Из минимизированного перечня показателей, характеризующих урок и учебное расписание, были выбраны независимые переменные, сильно (и средне-сильно) коррелирующие с зависимой переменной (показателем выраженного утомления школьников), в то же время слабо коррелирующие друг с другом: плотность урока, суммарное время использования ЭСО на уроке и рациональность недельного расписания. Показатель «плотность урока» имел градации: 60-84 %, 85-90 % и более 90 %, а показатель «суммарное время использования ЭСО на уроке»: до 20 минут, 20-30 минут и более 30 минут. Показатель, характеризующий рациональность дневного школьного расписания с учетом трудности учебных предметов, отражал соблюдение, частичное соблюдение и несоблюдение гигиенических рекомендаций. Показатель, характеризующий утомление учащихся, представлен следующими градациями: начальное утомление, явное и выраженное утомление. Градации имели балльное кодирование. Выбранные переменные характеризовались распределением, близким к нормальному; имели порядковые категории и поэтому были преобразованы в искусственные переменные, где одна из категорий (референтная группа) была удалена. Такой шаг необходим для предотвращения сильной корреляционной связи между независимыми переменными, характеризующими урок, при построении уравнения регрессии. Референтной для каждой переменной была выбрана «промежуточная» категория, так как сравнение с медианными группами наиболее удобно. Применили прямой пошаговый метод, позволяющий подобрать наиболее оптимальную комбинацию независимых переменных. В таблицах 1-3 представлены общие характеристики уравнения, его дисперсионный анализ и коэффициенты регрессии.
Таблица 1. Общие характеристики уравнения
Модель R Коэф. детерминации Скорректированный коэф. детерминации Стандартная ошибка оценки Оценка значимости набора искусственных переменных Статистика Дарбина-Уотсона
инкрементальный F-тест степени свободы df1 df2 значимость (р)
* 0,74 0,54 0,53 0,34 9,28 1 142 0,00 1,63
* Предикторы: (константа), суммарное время ЭСО на уроке, рациональность построения дневного расписания, плотность урока; зависимая переменная: утомление школьников по показателям умственной работоспособности
Таблица 2. Дисперсионный анализ уравнения
Модель * Сумма квадратов Степени свободы Средний квадрат F-критерий Фишера Значимость
Регрессия 20,322 3 6,26 55,72 0,000
Необьясненная часть (остатки) 12,174 133 0,11
Общая 32,496 136
* Предикторы: (константа), суммарное время ЭСО на уроке, рациональность построения дневного расписания, плотность урока
26
ЗНивО Август №0 (293)
Таблица 3. Коэффициенты регрессии
Нестандартизированные коэффициенты Стандартизированные коэффициенты t Значимость
Модель* B Станд. ошибка Beta
Константа -0,138 0,065 2,100 0,037
ЭСО 0,415 0,065 0,399 9,220 0,000
Расписание 0,440 0,074 0,373 5,050 0,000
Плотность урока 0,202 0,06 0,200 2,003 0,047
* Предикторы: (константа), суммарное время ЭСО на уроке, рациональность построения дневного расписания, плотность урока
переменные
включили
с
В уравнение р < 0,05 (Т > 2,0).
Получили, что количество неблагоприятных сдвигов УР в течение учебного дня, характеризующих выраженное утомление школьников (зависимая переменная), связано с плотностью урока, суммарным временем использования ЭСО на уроке и с гигиенической рациональностью дневного учебного расписания (независимые переменные) следующим уравнением:
У = -0,138 + 0,202 х Пл + 0,415 х Эсо + 0,440 х Расп ± 0,3,
где У - количество неблагоприятных сдвигов УР у школьников в течение учебного дня; Пл - плотность урока - количество времени урока, затраченного непосредственно на учебную деятельность; Эсо - суммарное время использования электронных средств обучения на уроке (интерактивная доска, стационарный компьютер, ноутбук); Расп - гигиеническая рациональность дневного учебного расписания; -0,138 - константа, показывающая значение зависимой переменной в случае, когда все независимые равны нулю; 0,3 - член ошибки (стандартная ошибка оценки).
Полученная регрессионная модель означает, что:
- увеличение плотности урока выше 90 процентов способствует увеличению числа неблагоприятных сдвигов УР, отражающих выраженное утомление, на 0,202 единицы;
- увеличение времени использования ЭСО более 30 минут за урок обуславливает увеличение доли неблагоприятных сдвигов УР, отражающих выраженное утомление, на 0,415 единиц;
- гигиенически нерационально (с учетом трудности учебных предметов) составленное дневное расписание по сравнению с оптимальным способствует повышению числа неблагоприятных сдвигов УР, отражающих выраженное утомление, на 0,440 единиц.
Построенная математическая модель объясняет более половины (54 %) изменчивости зависимой переменной - число неблагоприятных сдвигов УР школьников в динамике обучения, являясь статистически значимой по критерию Фишера (р < 0,05).
Выводы. С помощью множественного регрессионного анализа разработана математическая модель взаимосвязи показателей выражен-
ного утомления обучающихся в течение учебного дня в зависимости от факторов урока и школьного расписания.
Установлено, что по степени влияния на развитие выраженного утомления учащегося в процессе обучения факторы учебного процесса располагаются следующим образом: гигиеническая рациональность расписания в течение учебного дня, продолжительность использования ЭСО на уроке и плотность урока. Эти показатели могут служить индикаторами развития выраженного утомления школьников при гигиенической оценке образовательного процесса в школе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Александрова И.Э. и др. Разработка и определение эффективности метода гигиенической оценки школьного урока / И.Э. Александрова, З.И. Сазанюк // Здоровье населения и среда обитания. 2016. № 10 (283). С. 29-31.
2. Гозак С.В. и др. Способ оценки здоровьесберегающей функции организации учебного процесса в общеобразовательных школах: Сб. научн. тр. / С.В. Гозак, Е.Т. Елизарова, А.Н. Парац // Здоровье и окружающая среда. Минск, 2014. Т. 2. Вып. 24. С. 77-81.
3. Множественная регрессия и корреляция: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://vmeste.opredelim.com/docs/ 56000/index-15329.html (дата обращения: 19.05.2017).
4. Проверка адекватности регрессионной модели: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://helpstat.ru/2012/ 01/proverka-adekvsionnoj-modeli/ (дата обращения: 21.05.2017).
5. Степанова М.И. и др. Гигиеническая регламентация использования электронных образовательных ресурсов в современной школе / М. И. Степанова, И. Э. Александрова, З.И. Сазанюк [и др.] // Гигиена и санитария. 2015. № 7. С. 64-68.
6. Сухарева Л.М. и др. Заболеваемость и умственная работоспособность московских школьников / Л.М. Сухарева, И.К. Рапопорт, М.А. Поленова // Гигиена и санитария. 2014. № 3. С. 64-67.
7. Murnaghan D. et al. Investigating Mental Fitness and School Connectedness in Prince Edward Island and New Brunswick, Canada / D. Murnaghan, W. Morrison, C. Laurence, B. Bell // Journal of School Health. 2014. Vol. 84. P. 444-450.
Контактная информация:
Александрова Ирина Эрнстовна, тел.: +7 (495) 917-10-60, e-mail: accialex@yandex.ru Contact information: Aleksandrova Irina, р^эм: +7 (495) 917-10-60, e-mail: accialex@yandex.ru
♦ ♦ ♦
