CC BY
9
ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
PEDAGOGICAL SCIENCES
DOI 10.26105/SSPU.2019.61.4.001
YAK 378.14 ББК 74.480.25
Э.М. АХМЕТШИН, СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
P.P. ЗАКИЕВА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ:
МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ДИНАМИКИ ПАРАМЕТРОВ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СТУДЕНТОВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЮ СВЕТОДИОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА
E.M. AKHMETSHIN, MODERN TECHNOLOGIES OF PROFESSIONAL EDUCATION: R.R. ZAKIEVA METHODOLOGICAL SUPPORT OF THE RESEARCH
OF DYNAMICS OF PARAMETERS OF COGNITIVE A CTIVITY OF STUDENT SEXPOSED TO LED LIGHT SOURCES
Работа предполагает разработку методологического обеспечения исследований, направленных на определение степени влияния относительной спектральной световой эффективности излучения светового потока источников света, выполненных на базе светоизлучающих диодов на эффективность познавательной деятельности и состояние зрительных функций целевой группы. Его основу составляет тандем двух многопараметрических методов оценки влияния излучения с преобладанием интенсивности коротковолновой области видимого диапазона спектра, создаваемого светоизлуча-ющими полупроводниковыми диодами, на когнитивные функции организма человека, а именно: зрительные функции, внимание, работоспособность, психоэмоциональное состояние и эффективность усвоения учебного материала субъектами учебного процесса. Апробация предлагаемой концепции предусматривает разработку, создание и практическое применение для экспериментального доказательства гипотез соответствующих аппаратно-программных комплексов. Разработанное методологическое обеспечение и приборы позволят более детально изучать социальные аспекты проблем фотобиологической безопасности, обучения, воспитания и педагогической психологии, проявляющиеся под действием кардинально изменившейся, с внедрением светодиодного освещения, световой среды в учебных заведениях, административных и жилых помещениях.
The work involves the development of methodological support for research aimed at determining the degree of influence of the relative spectral luminous efficacy of radiation of the luminous flux of light sources made on the basis of light-emitting diodes on the efficiency of cognitive activity and the state of the visual functions of the target group. It is based on a tandem of two multiparameter methods for assessing the influence of radiation with a predominance of the intensity of the shortwave region of the visible spectrum created by light-emitting semiconductor diodes on the cognitive functions of the human body, namely, visual functions, attention, efficiency, psycho-emotional state and the efficiency of learning material mastered by the learning subjects. The approbation of the proposed concept provides for the development, creation and practical application for experimental proof of hypotheses of the corresponding hardware-software complexes. Currently in Russia, models and teaching methods are used that reflect the approaches to organizing interaction only between training and learning subjects of the educational process without taking into ac-
count the ever-increasing influence on the educational process of light emission from LED lighting, LCD monitors of personal computers and mobile communications. The work aims to solve this problem. The developed methodological support and devices will allow a more detailed study of the social aspects of the problems of photobiological safety, training, education and pedagogical psychology, manifested under the influence of radically changed, with the introduction of LED lighting, light environment in educational institutions, administrative and residential units.
Ключевые слова: познавательная деятельность, спектральная световая эффективность, экспресс-метод, когнитивные функции.
Key words: cognitive activity, spectral light efficiency, express method, cognitive functions.
Введение. Современная система образования предусматривает самостоятельную учебную работу с применением персональных компьютеров с жидкокристаллическими мониторами, которые по спектру излучения и принципу действия можно отнести к светодиодным источникам света. Результаты последних исследований свидетельствуют о том, что цветовая температура источников света может оказывать влияние на процесс усвоения учебного материала. Однако степень этого влияния еще недостаточно изучена и апробирована. Кроме того, внедрение светодиодного освещения, имеющего в своем спектральном составе коротковолновую часть видимого диапазона спектра, может привести к ускорению биохимических процессов, приводящих к деградации зрительных функций человека. Проблемы познавательной деятельности и зрительных функций человека традиционно относят к разным научным областям - социально-гуманитарной и естественнонаучной. Однако между ними прослеживается устойчивая корреляционная зависимость, хотя необходимого методологического обеспечения исследований, способного предложить условия комплексного решения проблемы оценки влияния излучения с преобладанием интенсивности коротковолновой области видимого диапазона спектра, создаваемого светоизлучающими полупроводниковыми диодами, на такие функции организма человека, как зрительные функции, внимание, работоспособность, психоэмоциональное состояние и эффективность усвоения учебного материала субъектами учебного процесса, на сегодняшний день нет.
Постановка задачи. Целью данного исследования является выявление степени влияния цветовой температуры светового потока источников света на работоспособность и эмоциональное состояние человека.
Задачей исследования является создание методологического обеспечения исследований, направленных на определение степени влияния относительной спектральной световой эффективности излучения светового потока источников света, выполненных на базе светоизлучающих диодов, на эффективность познавательной деятельности целевой группы.
Анализ современного состояния исследований в данной области. Последние два-три года ознаменовались ростом интереса к изучению влияния спектральных особенностей светодиодного освещения на эффективность усвоения обучаемыми учебного материала [3, 4, 5, 9].
Американскими учеными во главе с Берсон Д.М. доказано, что в органе зрения человека, кроме палочек и колбочек, имеются фоторецепторы третьего типа, которые непосредственно регулируют воздействие света на сетчатку глаза. Меланопсин, содержащийся в клетках сетчатки, обеспечивает передачу сигнала, который, в свою очередь, регулирует секрецию гормона мелатонина в кровососную систему [11, 12]. Как только свет попадает в клетки-рецепторы, начинается сложная химическая реакция с продуцированием электрических импульсов [3]. Было доказано, что свет, способствует обеспечению не только зрительной функции человека, но и представляет собой рычаг для незрительных биологических и психологических
воздействий. Таким образом, можно утверждать, что освещение или световой поток влияет на работоспособность, внимание, адаптивные возможности организма, психоэмоциональное состояние, одним словом - на здоровье человека [13].
Участники круглого стола [7], прошедшего 16 апреля 2018 года в г. Москве, отмечают, что создание специальных условий освещения вплоть до изменения норм и правил искусственного освещения является жизненно важным. Аналогичные вопросы рассматриваются и другими авторами [2, 15].
На Американской конференции правительственных индустриальных гигиенистов (ACGIH) (2006 г.) и конференции Международной комиссии по освещению (2010 г.) в «ключевых» докладах отмечалось, что до сих пор недостаточно отчетливо понимаются все стороны (как положительного, так и, возможно, отрицательного) воздействия на человека искусственных источников света [10, 14].
На сегодняшний день ведется активная дискуссия по вопросам качества светодиодного освещения, связанным с их спектральным распределением излучения [6, 8]. Ученые ФГБУН «НТЦ микроэлектроники и субмикронных гетероструктур РАН», изучают вопрос оценки биологического эквивалента излучения светодиодных и традиционных источников света для различных спектральных характеристик и цветовых температур [3]. Анализ данных спектральных характеристик и действия света на сетчатку глаза свидетельствуют о том, что необходимо значительно ослабить излучение светового потока на участке спектра с длинами волн короче 450-460 нм (синее излучение) [1].
Подходы и методы. Анализ современного состояния исследований, связанных с влиянием резкого изменения световой среды обитания человека, обусловленного повсеместным внедрением светодиодных источников освещения на когнитивные функции организма, свидетельствует в пользу несомненной актуальности выбранного научного направления. Многие исследовательские группы рассматривают процесс изменения светового микроклимата с позиций своих узких научных направлений. Стабильность, сохранение когнитивных функций организма не могут оставаться областью научных изысканий лишь естественнонаучных направлений. Социально-гуманитарные проблемы познавательной деятельности, образования тесным образом связаны со здоровьем человека. Проблему влияния излучения искусственного освещения с преобладанием интенсивности коротковолновой области видимого диапазона спектра, создаваемого светоизлучающими полупроводниковыми диодами, на качество образования и на здоровье органов зрения человека необходимо рассматривать в комплексе.
В этой связи нами предполагается разработка методологического обеспечения исследований, направленных на определение степени влияния относительной спектральной световой эффективности излучения светового потока источников света, выполненных на базе светоизлучающих диодов, на эффективность познавательной деятельности и состояние зрительных функций целевой группы. Его основу составляет тандем двух многопараметрических методов оценки влияния излучения с преобладанием интенсивности коротковолновой области видимого диапазона спектра, создаваемого свето-излучающими полупроводниковыми диодами, на когнитивные функции организма человека, а именно: зрительные функции, внимание, работоспособность, психоэмоциональное состояние и эффективность усвоения учебного материала обучаемыми субъектами учебного процесса. Апробация предлагаемой концепции предусматривает разработку, создание и практическое применение для экспериментального доказательства гипотез соответствующих аппаратно-программных комплексов.
Существуют различные способы регистрации изменений психоэмоционального состояния человека. Так, например, способ бесконтактной регистрации изменений психоэмоционального состояния на основе трекинга
глаз. Использование этого метода требует наличия современных систем видеорегистрации и специального программного обеспечения. Известны и менее затратные способы оценки эмоционального состояния человека, например, методика А. Уэссмана и Д. Рикса «Самооценка эмоциональных состояний». Согласно этому методу, испытуемому предлагают 40 утверждений, объединенных в четыре раздела, характеризующие эмоциональные состояния человека. Затем анализируют выбранные человеком словесные характеристики, отражающие его состояние с использованием шкалы баллов.
Отечественные практикующие психологи при оценке общей умственной работоспособности применяют различные дозированные задания и специальные таблицы («корректурные пробы»). К известным малозатратным методам также относится экспресс-диагностика свойств нервной системы по психомоторным показателям - «теппинг-тест». Этот тест позволяет отслеживать временные изменения максимального темпа движений кистью руки человека. Метод привлек нас, поскольку, с одной стороны, движения кистью несложно зарегистрировать, а с другой стороны, именно рука является орудием физического и интеллектуального труда. При этом максимальная частота движений, выполняемых кистью руки человека, может измеряться различными способами.
Также нами будет применен выборочный метод. С целью получения статистически достоверного результата - отличия или эффекта - выборки будут репрезентативными и многочисленными, объемом до 100 человек, что позволит нам осуществить не менее 50000 измерений за один учебный год. Возрастная группа - от 18 до 25 лет.
Испытуемые будут находиться в условиях специально созданного светового микроклимата со светодиодными источниками света. Параметры светового микроклимата будут ограничены с учетом сохранения зрительных функций обучаемого субъекта. Световая температура излучения светодиодных светильников для контрольной и опытной групп будет различной, а именно: принимать значения 3000К и 5000К соответственно.
Анализ и математическая обработка результатов исследований будут осуществляться с применением экспресс-метода и аппаратно-программного комплекса для изучения влияния спектральных особенностей светодиодного освещения на внимание, работоспособность, психоэмоциональное состояние и эффективность усвоения учебного материала обучаемыми субъектами учебного процесса.
Основу экспресс-метода составляет комплексное экспресс-тестирование обучаемых субъектов учебного процесса с помощью аппаратно-программного комплекса с применением бланковых методик («Корректурная проба» - три вида, опросник САН, «Теппинг-тест», экспресс-тестирование усвоения учебного материала), с применением разработанных нами компьютерных программных продуктов, совместимых с операционными системами типа Android и мобильных средств связи, без отрыва от непосредственного учебного процесса.
Вывод. Таким образом, можно утверждать, что изучение влияния цветовой температуры светового потока на человека необходимо начать с оценки эмоционального состояния и умственной работоспособности, что является одним из важнейших показателей для учебной деятельности. Учет успеваемости, являясь диагностическим компонентом профессионально-педагогической деятельности, требует соблюдения следующих принципов: регулярности и системности; надежности и валидности; сочетания констатирующей и корректирующей функций; последовательности и преемственности систем диагностики; доступности диагностических методик и процедур; прогностичности диагностики; оптимизации форм и методов диагностики; комплексности диагностики.
Литература
1. Аладов А.В., Закгейм А.Л., Мизеров М.Н., Черняков А.Е. О биологическом эквиваленте излучения светодиодных и традиционных источников света с цветовой температурой 1800-10000 К // Светотехника. 2012. № 3. С. 7-10.
2. Дейнего В.Н., Капцов В.А. Свет энергосберегающих и светодиодных ламп и здоровье человека / Гигиена и санитария. М.: Медицина, 2013. № 6. С. 81-84.
3. Железникова О.Е., Амелькина С.А., Синицына Л.В., Амелькин Э.А., Федо-ренко А.С. Современные проблемы физиолого-гигиенических исследований светодиодного освещения // Естественные и технические науки. 2013. № 5 (67). С. 258-266.
4. Железникова О.Е., Кирюхина С.В., Кирюхин Ф.М. Оценка психического и соматического статусов организма в осветительных установках со свето-диодами // В сборнике: XLV Огарёвские чтения: материалы научной конференции: в 3 ч. / отв. за вып. П.В. Сенин. 2017. С. 240-244.
5. Кривошеева Я.А., Синицына Л.В. Исследование зрительной работоспособности при светодиодном освещении // В сборнике: XLV Огарёвские чтения материалы научной конференции: в 3 ч. / отв. за вып. П.В. Сенин. 2017. С. 319-324.
6. Кучма В.Р., Текшева Л.М., Сухарева Л.М. и др. Гигиенические основы использования светодиодов в системах искусственного освещения: монография. М.: Издатель ФГБУ «Научный центр здоровья детей» РАМН, 2013. 248 с.
7. Материалы Круглого стола: «Как модернизировать освещение в учебном заведении? Требования, успешные практики, типичные ошибки». М., ЦВК Экспоцентр, павильон «Форум», Мраморный зал. Режим доступа: http:// www.promlight-expo.ru/msk/school.
8. Рябцева А.А., Зак П.П., Андрюхина А.С., Коврижкина А.А., Трофимова Н.Н., Андрюхина О.М., Лобанова В.Н. Влияние спектрального состава искусственного освещения на остроту зрения лиц молодого возраста // Точка зрения. Восток - Запад. 2017. № 4. С. 117-120.
9. Сурнин А.С., Хакимов И.Т. Методика и результаты экспериментального исследования светодиодного освещения // В сборнике: Научные труды студентов Ижевской ГСХА ФГБОУ ВО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия». Ижевск, 2017. С. 240-243.
10. American conference of governmental industrial hygienists. Nonionizing radiation and fields, In Documentation of the Threshold Limit Values and Biological Exposure Indices American Conference of Governmental Industrial Hygienists, Cincinnati, Ohio. 2006. Р. 34-46.
11. Berson D.M., Dunn F.A., Takao M. Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock // Science. 2002. V. 295. No. 5557. P. 1070-1073.
12. Brainard G., Hanifin J., Greeson J., Byrne В., Glickman G., Gerner E., Rollag M. Action Spectrum for Melatonin Regula tion in Humans: Evidence for a Novel Circadi an Photoreceptor // Journal of Neuroscience. 2001. V. 21. No. 16. P. 6405.
13. Thapan K., Arendt J., Skene D. An action spectrum for melatonin suppression: evidence for a novel non-rod, non-cone photoreceptor system in humans // Physiol. 2001. V. 535 (pt 1). P. 261-267.
14. Wright М. Debate continues over the impact of light on human health // LEDs magazine. 2010. V. 46. P. 25.
15. Zakieva R.R., Kolmakov V.V., Pavlyuk A.V., Ling V.V., Medovnikova D.V., Azieva R.H. The Significance of Studying Legal Protection of Rights on Innovative Creations: The Case of Entrepreneurship Education // Journal of Entrepre-neurship Education. 2019. Т. 22. № 3. С. 1-11.
Reeferences
1. Aladov A.V., Zakgejm A.L., Mizerov M.N., Chernjakov A.E. O biologicheskom jekvivalente izluchenija svetodiodnyh i tradicionnyh istochnikov sveta s cvetovoj temperaturoj 1800-10000 K // Svetotehnika. 2012, № 3, p. 7-10.
2. Dejnego V.N., Kapcov V.A. Svet jenergosberegajushhih i svetodiodnyh lamp i zdorov'e cheloveka / Gigiena i sanitarija. M.: Medicina, 2013, № 6, p. 81-84.
3. Zheleznikova O.E., Amel'kina S.A., Sinicyna L.V., Amelkin Je.A., Fedorenko A.S. Sovremennye problemy fiziologo-gigienicheskih issledovanij svetodiodnogo os-veshhenija // Estestvennye i tehnicheskie nauki. 2013, № 5 (67), p. 258-266.
4. Zheleznikova O.E., Kirjuhina S.V., Kirjuhin F.M. Ocenka psihicheskogo i so-maticheskogo statusov organizma v osvetitel'nyh ustanovkah so svetodiodami // V sbornike: XLV Ogarjovskie chtenija: Materialy nauchnoj konferencii: v 3-h chastjah / otv. za vyp. P.V. Senin. 2017, p. 240-244.
5. Krivosheeva Ja.A., Sinicyna L.V. Issledovanie zritel'noj rabotosposobnosti pri svetodiodnom osveshhenii // V sbornike: XLV Ogarjovskie chtenija: Materialy nauchnoj konferencii: v 3-h chastjah / otv. za vyp. P.V. Senin. 2017, p. 319-324.
6. Kuchma V.R., Teksheva L.M., Suhareva L.M. i dr. Gigienicheskie osnovy ispol-zovanija svetodiodov v sistemah iskusstvennogo osveshhenija / M.: Izdatel' FGBU «Nauchnyj centr zdorov'ja detej» RAMN, 2013. 248 p.
7. Materialy Kruglogo stola: "Kak modernizirovat' osveshhenie v uchebnom za-vedenii? Trebovanija, uspeshnye praktiki, tipichnye oshibki". M., CVK Jekspo-centr, pavilon "Forum", Mramornyj zal. Rezhim dostupa: http://www.promlight-expo.ru/msk/school.
8. Rjabceva A.A., Zak P.P., Andrjuhina A.S., Kovrizhkina A.A., Trofimova N.N., Andrjuhina O.M., Lobanova V.N. Vlijanie spektral'nogo sostava iskusstvennogo osveshhenija na ostrotu zrenija lic molodogo vozrasta // Tochka zrenija. Vostok - Zapad. 2017, № 4, p. 117-120.
9. Surnin A.S., Hakimov I.T. Metodika i rezul'taty jeksperimental'nogo issledovani-ja svetodiodnogo osveshhenija // V sbornike: Nauchnye trudy studentov Izhevs-koj GSHA FGBOU VO «Izhevskaja gosudarstvennaja sel'skohozjajstvennaja aka-demija». Izhevsk, 2017,p. 240-243.
10. American conference of governmental industrial hygienists. Nonionizing radiation and fields, In Documentation of the Threshold Limit Values and Biological Exposure Indices American Conference of Governmental Industrial Hygienists, Cincinnati, Ohio, 2006, p. 34-46.
11. Berson D.M. Dunn F.A., Takao M. Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock // Science. 2002, V. 295, No. 5557, p. 1070-1073.
12. Brainard G., Hanifin J., Greeson J., Byrne V., Glickman G., Gerner E., Rollag M. Action Spectrum for Melatonin Regula tion in Humans: Evidence for a Novel Circadi an Photoreceptor // Journal of Neuroscience. 2001, V. 21, No. 16, P. 6405.
13. Thapan K., Arendt J., Skene D. An action spectrum for melatonin suppression: evidence for a novel non-rod, non-cone photoreceptor system in humans // Physiol. 2001, V. 535 (pt 1), p. 261-267.
14. Wright M. Debate continues over the impact of light on human health // LEDs magazine. 2010, V. 46, p. 25.
15. Zakieva R.R., Kolmakov V.V., Pavlyuk A.V., Ling V.V., Medovnikova D.V., Azieva R.H. The Significance of Studying Legal Protection of Rights on Innovative Creations: The Case of Entrepreneurship Education // Journal of Entrepreneurship Education. 2019, T. 22, № 3, p. 1-11.
