Цифровая образовательная среда и зрение

Современное школьное образование и досуг детей невозможно представить без использования современных средств информационно-коммуникационных технологий, в первую очередь, компьютеров, ноутбуков, планшетов.

Достоинства компьютерного обучения несомненны, а необходимость овладения компьютерной грамотой очевидна.

Приобщение современных школьников к информационным технологиям набирает обороты с каждым годом. Дети зачастую быстрее и успешнее взрослых осваивают сложную компьютерную технику. Как свидетельствуют данные социологических исследований, возрастная граница первого опыта работы с компьютером существенно снизилась. Значительная часть школьников, даже начальных классов, регулярно выходит в Интернет, а для многих подростков общение с компьютером становится одной из самых привлекательных сфер в качестве их будущей профессиональной деятельности.

Для детей с аномалиями развития, детей-инвалидов компьютер является одной из уникальных возможностей получения образования, не только общего, но и профессионального.

Однако, наряду с расширением дидактических возможностей преподавания, увеличением объема получаемой информации, индивидуализацией обучения, внедрение компьютерной техники в учебный процесс общеобразовательной школы имеет и ряд негативных моментов.

Один из самых главных факторов риска для работающих за компьютером - большая зрительная нагрузка. Экранное изображение дисплея отличается от бумажного рядом особенностей, которые создают затруднения работы аккомодационного аппарата глаз. Светимость дисплея создает иллюзию удаленности, низкий контраст обуславливает снижение аккомодационного ответа, точечность изображения вызывает увеличение амплитуды нормальных колебаний аккомодации, мелькание уменьшает точность аккомодационной установки, а размытость границ является стимулом к непрерывному поиску точки ясного видения.

Зрительная работа на дисплее характеризуется частым переключением взгляда с экрана на клавиатуру и тетрадь, постоянным приспособлением глаз к условиям высокой яркости символа и низкой яркости экрана (при обратном контрасте); яркими пятнами на экране за счет отражения светового потока от светящихся поверхностей светильников и окон, большими перепадами яркостей между рабочей поверхностью и поверхностями интерьера учебного кабинета.

До сих пор дискутируется вопрос о том, что лучше для зрения: темный экран и светлые символы (негативное изображение) или наоборот светлый экран и темные символы (позитивное изображение). Гигиенисты, однако, считают, что если работа с компьютером предполагает одновременно работу с бумажным носителем (тетрадь, книга), то лучше и на экране монитора иметь темные символы на светлом фоне, чтобы глазам не приходилось все время перестраиваться.

Весьма часто фактором, способствующим быстрому зрительному утомлению, становится контраст между фоном и символом на экране. Понятно, что если он мал, это затрудняет различение символов, однако вредит и слишком большая контрастность. Поэтому контраст должен находиться в пределах от 3:1 до 1,5:1.

Работать с мелкими объектами долгое время человеческий глаз не может. Вот почему нормируются и размеры знаков на компьютере, которые должны составлять от 16 до 60 угловых минут, или - при условии, что пользователь смотрит на экран с расстояния 50 см (минимальное расстояние допустимое с гигиенических позиций) - от 0,46 до 1,75 см.

Отмечено, что чтение, особенно у детей, значительно затрудняется и вызывает большое утомление, если буквы имеют непривычные вычурные очертания. По этой причине гигиенисты отрицательно относятся к увлечению разнообразнейшими шрифтами. В исследованиях, проведенных среди школьников начальных классов, было установлено, что при чтении текста, набранного более сложным шрифтом, у детей быстрее падает скорость чтения, чаще отмечается снижение функциональных возможностей зрительного анализатора, что свидетельствует о развитии более выраженного утомления.

До сих пор бытует мнение, что работа на компьютере аналогична просмотру телепередач. Однако это не так. Исследования показали, что рассматривание информации на достаточно близком расстоянии со светящегося экрана более утомительно, чем чтение книг или просмотр телепередач.

Подтверждением этому служат данные о большей утомительности для глаз учебных занятий с использованием компьютеров, по сравнению с традиционными формами обучения. Так, после традиционных занятий зрительное утомление регистрировалось у 8,6% учащихся, тогда как после занятий с компьютером - у 38,3%.

Наиболее частые жалобы пользователей компьютеров: жжение или боли в области глаз, чувство песка под веками, затуманивание зрения и др. Комплекс этих и ряда других характерных недомоганий с недавнего времени получил название - "компьютерный зрительный синдром".

Установлено, что при равных объемах зрительной работы зрительное утомление, развивающееся при чтении с экрана дисплея, намного выше по сравнению с чтением с листа: на 65 - 100% у учащихся младших классов и на 30% у обучающихся средних и старших классов. Это дает основание рассматривать электронные средства обучения в качестве визуально агрессивной среды, требующей гигиенической регламентации.

В наши дни дети гораздо больше используют электронные устройства, чем это было во времена детства их родителей, начинают эти занятия в более раннем возрасте и проводят за ними гораздо больше времени. При этом следует помнить, что зрительная, психическая, опорно-двигательная системы детей еще не зрелые и продолжают развиваться. Следует подчеркнуть, что дети не предъявляют жалоб и не осознают дискомфорта, особенно когда они увлечены процессом. Часто они не могут описать характерных для компьютерного зрительного синдрома жалоб, как, например, "туман" или "сухой глаз". Канадскими учеными установлено, что использование "десктопов" и портативных компьютеров ассоциируется со скелетно-мышечными болями и дискомфортом у детей. Отмечено больше негативных последствий от использования смартфонов по сравнению с компьютерами и телевизорами. Недопустимо использование различных электронных устройств вместе или подряд, поскольку отмечен кумулятивный эффект. Возможно появление сходящегося косоглазия у детей при использовании смартфона на расстоянии 30 см в течение нескольких часов. Гаджеты нарушают сон у детей из-за излучения синего света, который угнетает выработку мелатонина. Работу с устройствами нужно прекращать за несколько часов до сна. Канадскими и американскими педиатрами предложены следующие рекомендации при работе с гаджетами:

Возраст - 0 - 2 года - полностью запрещено;

- 2 - 5 лет - не более 1 часа в день и только образовательных, адаптированных к возрасту программ с обязательным последующим обсуждением просмотренного со взрослыми;

- 5 - 18 лет - не более 2 часов в день.

Перерывы не реже чем через 60 минут работы с компьютером, непременно посвященные физической активности.

В этой связи среди актуальных проблем обеспечения безопасного для здоровья детей использования компьютерной техники следует назвать проблему создания таких электронных образовательных средств, которые отвечали бы особенностям зрительной работоспособности школьников с учетом их возраста.

При оснащении учебных помещений компьютерами с жидко кристаллическим монитором не рекомендуется использовать дисплеи с размером экрана по диагонали менее 31 см.

Конструкция монитора должна обеспечивать возможность фронтального наблюдения экрана путем поворота корпуса в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси в пределах +/-30° и в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси в пределах +/-30° с фиксацией в заданном положении.

Другим важным объектом эргономической оптимизации является устройство ввода информации - клавиатура. Прежде всего, клавиатура не должна быть жестко связана с монитором, что позволяет обеспечивать безопасную зрительную дистанцию - расстояние от глаз пользователя до монитора. Выполнение этого требования особенно актуально, если речь идет о начальной школе.

Расстояние от глаз пользователя до экрана компьютера должно быть не менее 50 см. Одновременно за компьютером должен заниматься один ребенок, т.к. для сидящего сбоку условия рассматривания изображения на экране резко ухудшаются. Если же для решения педагогических задач необходимы ситуации, когда за одним монитором занимаются двое школьников, следует помнить, что такие занятия должны быть непродолжительны - не более 15 минут.

При занятиях с использованием компьютера важным фактором профилактики нарушений зрения является оптимизация световой среды учебных помещений.

Дизайн компьютера должен предусматривать окраску корпуса в спокойные мягкие тона с диффузным рассеиванием света. Корпус, клавиатура и другие блики устройства должны иметь матовую поверхность одного цвета с коэффициентом отражения 0,4 - 0,6 и не иметь блестящих деталей, способных создавать блики.

Несмотря на то, что экран светится, занятия должны проходить не в темном, а в хорошо освещенном помещении. Помещения с компьютерами должны иметь как естественное, так и искусственное освещение.

Рабочие места с компьютерами по отношению к световым проемам должны располагаться так, чтобы естественный свет падал на экран сбоку, преимущественно слева. Удачным является расположение рабочего места, когда у пользователя компьютером есть возможность перевести взгляд на дальнее расстояние - это один из самых эффективных способов разгрузки зрительной системы во время работы.

Следует избегать расположения рабочего места в углах комнаты или лицом к стене - расстояние от компьютера до стены должно быть не менее 1 м, экраном к окну, а также лицом к окну - свет из окна является нежелательной нагрузкой на глаза во время занятий на компьютере.

Наиболее оптимальной является ориентация рабочих кабинетов, в которых используется компьютерная техника, на север. Главное здесь - исключение прямого солнечного света, что способствует более равномерному освещению помещения. Это позволяет решить проблему засветки и бликования экранов дисплея, а также перегрева помещения.

Однако известно, что ориентация на север не исключает необходимости светорегулирования, т.к. яркость облачного неба уступает яркости ясного неба.

Оконные проемы в помещениях, где используются компьютеры, должны быть оборудованы светорегулирующими устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков. Предпочтительнее чтобы занавеси были из плотной однотонной ткани, гармонирующей с окраской стен. Их ширина должна быть в 2 раза больше ширины окна.

Внутренняя отделка помещений оказывает большое влияние на условия освещения. За счет отраженной составляющей освещение в отдельных частях помещения может быть увеличено до 20%.

В качестве источников общего искусственного освещения лучше всего использовать осветительные приборы, которые создают равномерную освещенность путем рассеянного или отраженного света (свет падает на потолок), и исключает блики на экране монитора и клавиатуре.

Грамотная организация освещения способна повысить производительность труда при зрительной работе средней трудности на 5 - 6%, а при очень трудной на 15%.

Для освещения кабинетов информатики в настоящее время применяются преимущественно люминесцентные лампы. Их располагают в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии мониторов. При периметральном расположении компьютеров линии светильников размещают локализованно над рабочим местом ближе к переднему краю, обращенному к пользователю. Не следует применять светильники без рассеивателей и экранирующих решеток.

Существуют специальные люминесцентные лампы, которые излучают свет различного качества, имитируя, таким образом, полный спектр естественного солнечного света. Эти лампы создают меньше дискомфорта для зрения, чем другие лампы искусственного света.

Допускается применение ламп накаливания в светильниках местного освещения.

Наиболее благоприятные показатели зрительной работоспособности отмечаются при освещении рабочего места в 400 лк, а экрана дисплея - 300 лк.

Для обеспечения нормируемых значений освещенности в кабинетах информатики следует проводить мыть стекол, оконных рам и светильников не реже 2-х раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.

Совершенствование световой среды в школах на современном этапе направлено на поиск оптимальных решений по созданию осветительных установок, поддерживающих зрительную систему и общее состояние организма детей и подростков на должном уровне.

В настоящее время появилась возможность организации общего освещения с помощью светодиодных источников света. Помимо уже известной экономии электроэнергии, такие источники света обладают еще целым рядом положительных качеств и свойств. С точки зрения охраны здоровья школьников самая главная особенность новых ламп состоит в возможности снижения пульсации светового потока в 10 и более раз по сравнению с действующим регламентом. Использование светодиодного освещения способствует созданию более благоприятной световой среды, чем при люминесцентном освещении, и снижает утомительное воздействие (как общее, так и зрительное) занятий с использованием компьютеров, позволяет более длительно сохранять устойчивый уровень зрительной и общей работоспособности, что дает основание рассматривать светодиодное освещение как один из способов оптимизации условий учебных занятий с использованием компьютеров.

Новые и небезопасные для здоровья детей проблемы часто создает нерегламентированное по времени использование компьютерной техники. Речь идет, прежде всего, о накоплении зрительного утомления.

Чем же опасны длительные зрительные нагрузки? Прежде всего, тем, что вызывают напряжение цилиарной мышцы глаза, которая, изменяя нужным образом кривизну хрусталика, обеспечивает четкость изображения на сетчатке глаза. Утомление этой мышцы приводит к развитию близорукости (миопии).

Приобщение детей к занятиям за компьютером наряду с несомненными достоинствами и большими познавательными возможностями рассматривается врачами как серьезный фактор риска нарушений зрения.

По мере увеличения школьного стажа растет число детей, у которых особенно в выходные и каникулярные дни, непрерывная продолжительность занятий за компьютером превышает 2 часа. Число детей - пользователей Интернетом к окончанию начальной школы достигает 80%. За период обучения в средней школе в 4 раза увеличивается число подростков, занимающихся за компьютером в ночное время. Продолжительность занятий мальчиков за компьютером, как в учебные, так и в выходные и каникулярные дни, достоверно выше, чем у их сверстниц.

Столь интенсивный характер практически повседневного использования компьютера без соблюдения безопасных регламентов его продолжительности сопровождается проявлениями утомительного воздействия для юных пользователей компьютером. Так, на утомительность занятий на компьютере указывают более половины школьников. Проявляется же утомление, в первую очередь, нарушениями в работе органов зрения - подавляющее большинство опрошенных (более 83%) фактически описывают жалобы, характерные для "компьютерного синдрома": усталость глаз, боли в области глаз, ощущение мельканий, песка в глазах, слезотечение и др.

Важным инструментом в профилактике этих негативных последствий должна быть регламентация использования компьютерной техники в учебных и досуговых занятиях детей.

Утомительность занятий с использованием компьютеров зависит, главным образом, от длительности работы с ними и ее интенсивности. Интенсивность учебной деятельности определяют по показателю общей плотности урока (отношения времени, в течение которого обучающийся занят учебной работой, ко времени всего занятия, выраженное в %), которая не должна быть выше 80%.

Непрерывная длительность работы на уроке непосредственно с компьютером, оснащенным жидкокристаллическим монитором, не должна превышать:

- для обучающихся I - IV классов - 20 минут;

- для обучающихся V - VII классов - 25 минут;

- для обучающихся VIII - IX классов - 30 минут;

- для обучающихся X - XI классов - 35 минут.

Работа в условиях ограничения времени, навязанный темп работы за монитором ускоряют развитие утомления даже при использовании более совершенных мониторов.

Внеучебные занятия (дополнительное образование) с использованием компьютеров рекомендуется проводить не чаще 2-х раз в неделю общей продолжительностью: для обучающихся II - V классов не более 60 минут; для обучающихся VI классов и старше - не более 90 минут.

Оптимальное количество занятий с использованием компьютеров в течение учебного дня для обучающихся I - IV классов составляет 1 урок, для обучающихся V - VIII классов - 2 урока, для обучающихся IX - XI классов - 3 урока.

В силу широкого использования ноутбуков уже на начальном этапе обучения в школе не менее актуальным является обоснование гигиенической целесообразности использования ноутбуков и регламентации работы на них.

Ноутбук, у которого, в отличие от стационарных компьютеров, монитор и клавиатура жестко скреплены между собой, затрудняет соблюдение безопасной зрительной дистанции и поддержание оптимальной рабочей позы, что увеличивает риск развития нарушений зрения и костномышечной системы и обусловливает необходимость использования дополнительных компьютерных гаджетов (выносная клавиатура и т.п.).

При соблюдении оптимальных показателей учебной активности непрерывная длительность работы за ноутбуком для обучающихся начальных классов должна составлять не более 20 минут.

Следует иметь в виду, что при прочих равных условиях степень зрительного утомления после уроков с компьютером выше у детей с миопией и со сниженным запасом аккомодации.

Проявления утомления при работе на компьютере имеют свои особенности: несовпадение субъективной и объективной оценок состояния организма и индивидуальный характер проявления утомления. Эти признаки у детей младшего школьного возраста проявляются в склонении головы на бок, в опоре на спинку стула, задирании ног с упором в край стола, в частых отвлечениях, разговорах, переключении внимания на другие предметы и т.д.

В ходе занятий с использованием компьютера для профилактики переутомления детей и подростков необходимо осуществлять комплекс профилактических мероприятий.

Прежде всего, необходимо овладеть специальными упражнениями на расслабление, снимающими напряжение с глаз. Эти упражнения расслабляют напряженные мышцы глаз и одновременно активизируют нервные клетки сетчатки (приложение 2).

Полезную информацию для снятия зрительного утомления приводит английская исследовательница М. Корбетт: "Цивилизация лишила наши глаза даже того минимума внимания, которое мы еще оказываем своим ногам, чувствуя физическую усталость, мы норовим присесть или прилечь. Ощущая же зрительное утомление, мы продолжаем напрягать глаза чтением, кинофильмами, телевизором или компьютером. Но следует помнить, что наши ладони представляют собой превосходный инструмент для защиты глаз". Действительно, если пальцы рук, сложенные вместе, перекрестить в центре лба, то ладони как раз накроют глазные впадины, полностью, исключая доступ света и при этом не будут сжимать глазные яблоки, оставляя возможность свободно двигать веками. Во время такого отдыха органа зрения, т.е. в период прекращения доступа света, происходит химическое восстановление рецепторов глаза и расслабление мышечных волокон, перенесших напряжение после интенсивных потоков образов. Подобное искусственное затемнение "пальминг", являясь одним из лучших упражнений для глаз, ускоряет процесс расслабления глазных мышц и улучшает кровообращение. Двухминутный "пальминг" восстанавливает функциональные свойства сетчатки глаза (приложение 3).

Через каждые 20 - 25 минут работы с компьютером необходимо выполнять специальные комплексы упражнений для глаз (приложение 4). При появлении зрительного дискомфорта, выражающегося в быстром развитии усталости глаз, резей, мелькании точек перед глазами и т.п., упражнения для глаз рекомендуется проводить индивидуально, самостоятельно и раньше указанного времени. Комплексы упражнений следует менять через каждые 2 - 3 недели. В случаях выраженных симптомов "компьютерного зрительного синдрома" и астенопии необходимо закапывать раствор Фенилэфрина 2,5% по одной капле на ночь через день в течение месяца. В случаях выраженных симптомов перенапряжения аккомодации (так называемое, привычно-избыточное напряжение аккомодации, или ПИНА) назначают инстилляции комбинированного препарата, содержащего Фенилэфрин и Тропикамид, также курсами на ночь в течение месяца 2 - 4 раза в год. Капли назначает офтальмолог после тщательного обследования ребенка.

В настоящее время активно развиваются инновационные технологии по изготовлению очков и линз, которые могут эффективно защитить глаза от нежелательных эффектов интенсивного применения цифровых устройств. Одной из таких опций являются компьютерные очки, уменьшающие напряжение, устраняющие раздражающие блики, фильтрующие вредный синий свет от гаджетов.

В последние годы арсенал технических средств обучения пополнила интерактивная доска, которая относится к числу наиболее современных технических средств.

Более 90% российских пользователей интерактивных досок находится в образовательном секторе. Причиной их востребования является не только технология, способная заменить традиционную школьную доску с тряпкой и мелом, но и широкая возможность ее использования на всех ступенях школьного обучения, удобство визуализации текстовой и графической информации с последующей корректировкой и сохранением на электронных носителях.

Интерактивная доска представляет собой сенсорный экран, подсоединенной к компьютеру, изображение с которого передает на доску проектор. Поверхность доски, на которую проецируется изображение, является чувствительной и позволяет использовать ручку (или даже палец), чтобы рисовать, писать на самой доске и управлять работой компьютера, к ней подключенного.

Согласно существующим требованиям, диагональ доски должна быть не менее 1900 мм, а размер активной поверхности - не менее 1560 x 1100 мм. Аппаратное разрешение - не ниже 4000 x 4000 точек. Активная поверхность доски должна быть износостойкой, твердой, матовой и антивандальной. Работоспособность доски должна сохраняться даже при частичном повреждении ее активной поверхности.

Использование интерактивной доски предъявляет особые требования к созданию в учебных помещениях комфортных условий для восприятия подаваемой с ее помощью информации.

Размещение интерактивной доски должно обеспечивать благоприятные условия для зрительной работы обучающихся. Учитывая наличие в классной комнате и традиционной (меловой) учебной доски, предпочтение следует отдавать не стационарным, а передвижным интерактивным доскам, которые можно разместить так, что величина угла рассматривания будет соответствовать гигиеническим требованиям. При использовании интерактивной доски необходимо позаботиться о затемнении окон, ближайших к доске. Это позволит исключить засветку доски солнечным светом, а также блики от не.

Педагог, использующий в своей практике интерактивную доску, должен обладать представлениями об эргономических требованиях к оформлению экранной информации (размер и гарнитура шрифта, цветовые решения, сочетание шрифта и фона и др.).

Предъявляемая на доске информация должна быть четкой, хорошо различимой для всех обучающихся независимо от удаления от доски.

Безопасная длительность применения интерактивной доски на уроке в 1 - 3-х классах составляет не более 20 минут, а начиная с 4-го класса - не более 30 минут.

Для профилактики зрительного утомления у детей работу с интерактивной доской следует чередовать с другими видами учебной деятельности и физкультминутками.

Если доска не используется, следует ее выключить, чтобы светящийся экран не находился в поле зрения обучающихся.

Однако наблюдения на школьных уроках с использованием интерактивной доски показали, что педагоги нередко пренебрегают соблюдением даже самых очевидных на уровне здравого смысла требований, например: желтый шрифт на белом фоне, черный шрифт на сером фоне, малый размер используемого шрифта, одновременное применение большого количества различных цветов и др.

Кроме того, установлено, что уроки с использованием 2-х видов электронных средств обучения - интерактивной доски и ноутбука - вызывает более выраженное утомление у школьников, чем традиционные уроки, поскольку они сопровождаются значительной интенсификацией учебной работы.

Что касается влияния на зрение мобильного телефона, то здесь следует отметить излишнее увлечение детей отправлениями SMS-сообщений и играми, встроенными в мобильный телефон. Длительное рассматривание мелких изображений на подсвеченном экране, находящемся все время на очень близком расстоянии от глаз, является для ОЗ серьезной нагрузкой и негативно влияет на зрительную функцию.

Таким образом, каждым благом нужно уметь пользоваться. Это требование в полной мере относится к компьютерным средствам обучения и досуга. Нашим детям предстоит жить в компьютеризированном обществе. Поэтому их необходимо обучать не только азам компьютерной грамотности, но и правилам безопасного обращения с компьютерной техникой.

Компьютеризация школы - основа модернизации всего обучения, но этот процесс продолжительный, постепенный, требующий не только психолого-педагогического, но и гигиенического обеспечения. От него, в конечном итоге, во многом зависит решение проблемы организации безопасного для здоровья детей и подростков общения с компьютерной техникой. Между тем, спустя 20 лет после появления первых компьютеров в общеобразовательных организациях, лишь, немногие педагоги, как показывают пилотные исследования, владеют представлениями о том, как правильно организовать рабочее место за компьютером, как позаботиться о создании оптимального изображения на дисплее, какие существуют способы снятия зрительного и общего утомления и др.