Психофізіологічні та гігієнічні вимоги до використання засобів обчислювальної техніки у навчальному процесі

Психофізіологічні та гігієнічні вимоги до використання засобів обчислювальної техніки  у навчальному процесі.

На сьгодні в системі загальної  освіти України працює більш ніж 5 тисяч комп`ютерних класів, обладнаних персональними комп`ютерами різного  типу (біля 80 типів) вітчизняного і закордонного виробництва. З розширенням інформатизації процесу навчання дітей і збільшенням кількості кабінетів комп`ютерної техніки в учбових закладах відбулося різке збільшення кількості учнів, при навчанні яких використовуються комп`ютери. Крім того знизився і вік дітей, яких залучають до роботи з комп`ютером. Так, якщо до 1992 року учні середніх класів залучались до систематичного навчання на персональних комп`ютерах тільки в 0,9% шкіл м. Києва (молодші школярі взагалі не залучались), то в 1998 році їх кількість досягла 50% і більше. Учні перших класів навчаються з використанням комп`ютерів в 16% навчальних закладів. За прогнозами педагогів тенденція до більш широкого залучення до роботи з комп`ютерами учнів молодшого шкільного віку буде зростати як в навчальних, так і позашкільних закладах. Все вищезгадане означає, що в ряди користувачів комп`ютерною технікою вливається велика кількість дітей різних вікових груп. А це, в свою чергу, поставило перед медиками-профілактиками цілу низку завдань по розробці профілактичних заходів щодо попередження негативного впливу використання персональних комп`ютерів при навчанні дітей на їх здоров`я.

І одним із таких завдань є  фізіолого-гігієнічне обгрунтування  оптимальної організації робочого місця учня за персональним комп`ютером, яка б забезпечувала оптимальний функціональний стан кістково-м`язової, центральної нервової, серцево-судинної та дихальної систем, а також сприяла збереженню зору і стійкої працездатності школярів. І основна роль в такому забезпеченні належить меблям, якими обладнується робоче місце учня за персональним комп`ютером.

Як свідчать результати обстеження комп`ютерних класів навчальних закладів різних міст України, робочі місця учнів  в таких класах обладнані, як правило, звичайними учнівськими або лабораторними столами, які не забезпечують виконання рекомендованих умов зорової праці учнів за ПК: не витримується відстань від відеомонітору до очей користувача-учня та перпендикулярність лінії зору до центру екрану; відеомонітор і клавіатура знаходяться в одній площині; при включенні відеомонітору і системного блоку виникає вібрація кришки стола; не вистачає поверхні стола для розміщення необхідних для роботи матеріалів. Крім того, в школах діє один (в кращому випадку два) комп`ютерних кабінети для учнів 4-11-х класів. А зріст у таких школярів коливається в межах 130-185 см і забезпечити учнів в кабінетах навіть звичайними шкільними меблями у відповідності із зростом надзвичайно важко, бо до того ще і процентний розподіл одних і тих же ростових груп дітей в 4-му, 7-му і 11-му класах дуже різноманітний. При наявності в школі одного кабінету комп`ютерної техніки, навіть при обладнанні його двома-трьома номерами звичайних учнівських меблів, невідповідність меблів зросту учнів становить 40-60%, а при наявності одного номеру меблів ця невідповідність досягає 80%.

Виходом із даної ситуації може бути тільки використання трансформованих  меблів, тобто меблів такої конструкції, що дозволяла б просто і надійно  змінювати їх параметри (висоту стола і підставки для відеомонітора та висоту стільця) протягом навчального дня. При цьому конструкція таких спеціальних меблів повинна передбачати надійну міцність, стійкість, доступність, швидкість і простоту здійснення регулювання вищезгаданих параметрів безпосередньо учнями під наглядом вчителя. Саме з врахуванням таких гігієнічних принципів конструювання учнівських меблів протягом 1990-1993рр. на Київському науково-виробничому об`єднанні “Електронмаш” спільно з науковцями лабораторії гігієни дітей і підлітків Українського наукового гігієнічного центру МОЗ України було розроблено комплекс спеціальних меблів для обладнання комп`ютерних класів “Пошук-2” і “Пошук-3”.

Експериментальний стіл конструктивно  складається із двох горизонтальних поверхонь, одна із яких безпосередньо є кришкою стола, а друга - підставкою для відеомонітора. Як для першої, так і для другої поверхні, передбачений гвинтовий механізм регулювання висоти від підлоги, а також висоти підставки по відношенню до поверхні стола, де розміщені клавіатура і письмове приладдя. Така конструкція стола забезпечує можливість швидкого і надійного регулювання висоти робочих поверхонь відповідно зросту учнів.

Проведено три серії експериментального вивчення функціональних зрушень в  організмі школярів при трьох варіантах меблевого забезпечення робочих місць за персональним комп`ютером. В першому варіанті (першій серії) учні працювали за ПК, обладнанним експериментальним столом з підставкою для відеомонітору (ВМ), що дозволило відрегулювати висоту кришки стола у відповідності з ростом учня, але на 5-6 см нижче для кожної вікової групи з врахуванням того, що висота клавіатури над поверхнею стола становить 5 см, а також висоту розміщення підставки відеомонітора таким чином, щоб лінія зору учня була перпендикулярна центру екрана.

В другій і третій серії експерименту було використано звичайний учнівський стіл, на якому в одній площині  розміщені клавіатура, відеомонітор і письмове приладдя, але з тією різницею, що в другій серії висота стола відповідала зросту учнів згідно з рекомендаціями для виконання письмової роботи і читання. В даному випадку лінія зору учнів по відношенню до центру екрану відеомонітора була не перпендикулярною, а на 15-25% нижче. В третій серії досліджень висота учнівського стола була вищою за рекомендуєму на 15 см, а лінія зору учня направлена перпендикулярно в центр екрана відеомонітора.

В усіх трьох серіях використовувались  звичайні учнівські стільці, які  по можливості встановлювали у відповідності  із зростом учнів.

Хронометражні спостереження за роботою учнів на комп`ютері свідчать, що поза школярів під час занять за відсутністю суворої її регламентації характеризується різноманітністю положень тулуба, голови і кінцівок. При роботі з клавіатурою типові пози з різним ступенем (в залежності від висоти стола) нахилу корпусу тіла вперед (“передня поза”). Випрямлене положення корпусу або відхилення його назад (“задня поза”) спостерігається при розгляданні інформації на екрані відеомонітора. Співвідношення “передніх” і “задніх” поз учнів протягом 25-хвилинної роботи за комп`ютером в трьох серіях спостережень було різним в залежності від висоти стола і висоти розміщення відеомонітора над рівнем стола. В першій серії спостережень були відсутні пози з великим нахилом вперед (кут нахилу грудної частини корпусу по відношенню до поясничної складає близько 1450), а 50-56% робочого часу (31% при роботі з клавіатурою і 25% - з екраном ВМ) учні зберігали позу з легким і середнім нахилом (170-1600) корпусу, які характеризуються по біомеханічним властивостям як благоприємні [3]. При цьому проекція центру тяжіння корпусу тіла не виходить за межі площі опори, відсутнє значне стиснення внутрішніх органів і крупних судин; відстань від стола (клавіатури) до очей в більшості випадків відповідає гігієнічним рекомендаціям. 16-20% часу учні працювали при випрямленій позі і 22-24% - при “задній позі”, тобто при відхиленому назад корпусі тіла. Остання поза зберігалась в основному тоді, коли учні читали інформацію на екрані. Слід відзначити, що випрямлена поза при традиційному письмі і читанні вважається нефізіологічною, бо при цьому спостерігається великий діапазон коливань центру ваги і амплітуди фізіологічного тремору та виявляється велика відстань від очей учня до робочої поверхні зошита чи книги. У випадку ж роботи учнів за комп`ютером ця поза є більш виправданою з фізіологічної точки зору, бо при цьому витримуються умови зорової роботи з екраном: відстань до очей 45-50 см і перпендикулярність лінії зору дитини до екрану.

Процентне співвідношення благоприємних  і неблагоприємних поз протягом 25-хвилинної роботи за персональним комп`ютером в ІІ-й і ІІІ-й серіях експерименту зображено на рис.1. Як бачимо, при ІІ-му варіанті організації  робочого місця учні приймали благоприємні (з точки зору статичного навантаження) пози протягом 80% робочого часу, тобто вони мали можливість це зробити майже в 2 рази більше, ніж при ІІІ-му варіанті. При цьому, в ІІІ-му варіанті учні значно більше часу проводили у стані “задньої пози” (особливо в кінці уроку), що свідчить про раннє статичне стомлення і бажання змінити позу з великим нахилом вперед на “задню позу”, яка характеризується відхиленням корпусу тіла назад для відпочинку та статичного розвантаження “позних” м`язів спини і шиї.

Отже, зважаючи на величину статичного навантаження, більш раціональними  є І-й і ІІ-й варіанти організації  робочого місця учнів за персональним комп`ютером.

Але, як показали дослідження динаміки функціонального стану зору учнів, при ІІ-му варіанті робочого місця ознаки зорового стомлення є найбільш вираженими і достовірними (таблиця 1). Функціональні зміни в органах зору і центральній нервовій системі, що відбулися під час роботи учнів на ПК при ІІ-му і ІІІ-му варіантах організації робочого місця, можна характеризувати як негативні. Про це свідчить динаміка змін показників критичної частоти світлових мерехтінь (що зменшується після заняття порівняно з аналогічними показниками до занять у ІІ-й і ІІІ-й серіях досліджень), а також показників об`єму акомодації та латентного періоду зорово-моторної реакції і працездатності учнів (таблиця 1).

Якщо при ІІ-му варіанті обладнання робочого місця, коли висота стола відповідає зросту учня і, в той же час, не витримуються умови зорової роботи (відеомонітор розміщений в тій же площині, що і клавіатура і лінія зору учня не перпендикулярна до центру екрана, а на 15-25% нижче), переважали симптоми зорового стомлення, то при ІІІ-му варіанті, коли витримувались умови зорової роботи, але висота стола перевищувала необхідну на 15 см, значно частіше і раніше наступали ознаки стомлення корпусу тіла і рук.

При навчанні учнів за екпериментальним “комп`ютерним” столом, коли витримувались  гігієнічні умови і зорової і  статичної роботи, функціональні  зміни, що відбувалися в організмі за час навчання, були незначними і не виходили за межі фізіологічної норми. Суб`єктивні показники стомлення (скарги учнів, зміни поз, учбова активність та рухова неспокійність) були значно, в 2-3 рази, нижчими, ніж при ІІ-му і ІІІ-му варіантах організації робочого місця за персональним комп`ютером.

Для виявлення впливу чотирьохрічного  навчання дітей за персональними  комп`ютерами на формування осанки учнів при різних варіантах меблевого  обладнання робочого місця було проведене  динамічне, з 4-го по 7-й клас состереження двох груп учнів. Перша група (54 учні) навчалася протягом 4-х років в кабінеті комп`ютерної техніки, що був обладнаний спеціальними меблями, які на заняттях регулювали у відповідності із зростом учнів. Друга група (30 учнів) навчалася в комп`ютерному класі, обладнаному звичайними учнівськими меблями двох розмірів і невідповідність меблів зросту учнів протягом чотирьохрічного навчання становила 46-54%. Групи дітей не відрізнялися суттєво по рівню фізичного розвитку. Як при первинному медичному огляді, так і при наступних, процент дітей середнього та вище середнього фізичного розвитку коливався в межах 89-91%.

В 33-37% випадків при первинному огляді у учнів 4-х класів обох груп реєструвались  порушення осанки, частіше всього функціонального характеру.

Від початку першого і до кінця  четвертого року спостереження поширеність  порушень осанки у учнів обох груп збільшилась, але в другій групі  дітей це збільшення було в 2,7 рази вищим  порівняно з першою групою. Це дає  підставу говорити про профілактичне значення оптимального (з гігієнічної точки зору) обладнання кабінетів комп`ютерної техніки спеціальними меблями для збереження фізичного здоров`я школярів.