Познавательное развитие и функциональное состояние организма подростков 15-16 лет с разным опытом работы за компьютером

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

Познавательное развитие и функциональное состояние организма подростков 15-16 лет с разным опытом работы за компьютером

19.00.02 - Психофизиология

кандидата биологических наук

Комкова Юлия Николаевна

Москва - 2011

Работа выполнена в Учреждении Российской академии образования

«Институт возрастной физиологии»

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор, академик РАО, Безруких Марьям Моисеевна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор, академик РАО Фарбер Дебора Ароновна

доктор медицинских наук, профессор Глазачев Олег Станиславович

Ведущая организация:

Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Московский Государственный областной университет.

Защита состоится «19» мая 2011г. в «11.00» часов на заседании диссертационного совета Д 008.002.01 в Учреждении Российской академии образования «Институт возрастной физиологии» по адресу:119121, г. Москва, ул. Погодинская д.8, корп.2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии образования «Институт возрастной физиологии»

Автореферат разослан «____» апреля 2011г.

Учёный секретарь

диссертационного совета

кандидат биологических наук РублёваЛ.В.

Москва - 2011

компьютер познавательный подросток зрительный

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Оценка влияния информационных технологий на развитие и функциональное состояние организма детей разного возраста является одной из актуальных проблем возрастной физиологии и психофизиологии. Несмотря на то, что существуют исследования по гигиенической оценке использования компьютеров в школе (Гигиенические требования…., 2003; Леонова Л.А., 2003; Леонова Л.А с соавт., 2009; 2010), разработка психофизиологических аспектов проблемы повышения эффективности обучения и уменьшения возможного негативного влияния работы за компьютером на здоровье школьников остается малоизученной. За последние десять лет возрос интерес к этой проблеме.

Многими исследователями отмечается стимулирующее влияние работы за компьютером на познавательное развитие. Установлено улучшение показателей внимания (Могилева И.В.,2007; Greenfield P., DeWinstanley P., Kilpatrick H., Kaye D.,1994; Green C., Bavelier D. 2003-2009; Dye M., Bavelier D.,2010 и др.), зрительно - пространственного восприятия (Subrahmayam K., Greenfield P., 1994; De Lisi R., Wolford J.,2002; Sims V., Mayer R.,2002; Castel A., Pratt J., Drummond E.,2005; Feng J. et al., 2007 и др.), памяти (Castel A., Pratt J., Drummond E.,2005; Ferguson C., Cruz A., Rueda S., 2007 и др.), мышления (Могилева Н.В.,2007; Коркина А.Ю.,2010 и др.) и организации деятельности (Lawrence V. et al.,2002; Basak C. et al., 2008 и др.).

В то же время ряд исследователей не находят положительного влияния работы за компьютером на познавательное развитие детей и подростков (Helay J.1998; Cordes C, Miller E.,2000; Yoo H. et al.,2004; Chan P., Rabinowitz T.,2006; Dworak M. et al.,2007; Gentile D. A.,2009).

Отмечено различное влияние работы за компьютером и на функциональное состояние организма детей и подростков (Пономарева Т.А.,2005; Боташева М.М.,2006; Крысюк О.Н.,2007; Stahlam S.,2005; Wang X., Perry A.,2006; Ivassson E.,2009). Важная роль в регуляции физиологических функций организма в различных ситуациях деятельности отводится автономной нервной системе (Баевский Р.М. с соавт.,1984,1997; Казначеев В.П.,1980; Ноздрачев А.Д.,1986; Михайлов В.М.,2002). В качестве маркера реакции автономной нервной системы многие исследователи рассматривают вариабельность ритма сердца (heart rate variability) (Баевский Р.М.,2001; Михайлов В.М.,2002; Paganini M. et al.,1997; Park S. et al., 2007; Sandercock G. et al., 2007).

В качестве тестовых критериев при оценке влияния работы за компьютером на познавательные процессы и функциональное состояние организма в целом чаще используется время (продолжительность) и характер (поиск информации и общение в Интернете, компьютерные игры и др.) работы. Практически во всех исследованиях проводится оценка исследуемых параметров сразу после работы за компьютером. Однако остается неизученным совокупное воздействие работы за компьютером на психофизиологическое развитие детей, пролонгированное и длительное влияние этого специфического вида когнитивной деятельности.

Данные о влиянии работы за компьютером на отдельные познавательные процессы и показатели регуляции сердечного ритма немногочисленны и не учитывают возраст начала работы за компьютером. В связи с этим актуальным является проведение комплексной оценки познавательного развития и функционального состояния организма подростков, имеющих разный опыт работы за компьютером. Резкое снижение возраста начала работы за компьютером в последние годы требуют особого внимания к этим вопросам.

Современные подростки 15-16 лет имеют разный опыт работы за компьютером, кроме того, в этом возрасте в основном завершается период полового созревания (Сельверова Н.Б.,2010). Это позволяет минимизировать влияние факторов полового созревания на познавательное развитие и функциональное состояние подростков и провести комплексную оценку когнитивного развития и реактивности организма у подростков при разном опыте работы за компьютером.

Целью настоящего исследования является изучение влияния опыта работы за компьютером на познавательное развитие и функциональное состояние организма у подростков 15-16 лет.

Задачи исследования:

1. Анализ опыта работы за компьютером у мальчиков и девочек 15-16 лет.

2. Изучение психофизиологической структуры интеллекта у мальчиков и девочек 15-16 лет с разным опытом работы за компьютером;

3. Исследование зрительного и зрительно-пространственного гнозиса у мальчиков и девочек 15-16 лет с разным опытом работы за компьютером;

4. Исследование функционального состояния организма (по показателям регуляции сердечного ритма) до и в процессе тестовой работы за компьютером у мальчиков и девочек 15-16 лет с разным опытом работы за компьютером;

5. Комплексный сравнительный анализ когнитивного развития и особенностей функционального состояния организма у мальчиков и девочек 15-16 лет с разным опытом работы за компьютером.

Объект исследования: подростки 15-16 лет с разным опытом работы за компьютером.

Предмет исследования: показатели когнитивного развития, временные и спектральные характеристики сердечного ритма детей 15-16 лет с учетом опыта работы за компьютером.

Гипотеза исследования: возраст начала работы (опыт работы) за компьютером может оказывать влияние на когнитивное развитие детей и определять особенности функционального состояния и реакцию организма на сложную произвольную когнитивную деятельность, которой является работа за компьютером.

Научная новизна исследования: Впервые изучено пролонгированное влияние работы за компьютером на когнитивное развитие и функциональное состояние организма подростков 15-16 лет. Проведено комплексное изучение познавательных функций - зрительного гнозиса, зрительно-пространственной деятельности, рабочей памяти, компонентов интеллекта подростков 15-16 лет с учетом возраста начала работы за компьютером. Выявлены различия в структуре интеллектуального развития у подростков с разным опытом работы за компьютером. Доказано, что оптимальным возрастом начала работы за компьютером для развития познавательной сферы следует считать возраст 9-10 лет.

Впервые исследованы особенности реакции на тестовую нагрузку за компьютером методом временного и спектрального анализа вариабельности сердечного ритма у подростков 15-16 лет с учетом возраста начала работы за компьютером. Установлено, что характер и выраженность изменений тонических регуляторных воздействий автономной нервной системы на сердечный ритм в процессе работы за компьютером зависит от возраста начала работы за компьютером. Наименее выраженная вегетативная реакция выявлена в случае начала работы за компьютером в 9-10 лет.

Впервые получены данные, характеризующие когнитивную деятельность современных подростков, развитие которых идет в насыщенной информационной среде.

Теоретическая значимость. Полученные данные углубляют представления о когнитивном развитии подростков (мальчиков и девочек) 15-16 лет. Показаны значимые различия между мальчиками и девочками только по показателям рабочей памяти: лучшие показатели отмечены у девочек.

Результаты исследования расширяют представления о влиянии работы за компьютером на познавательное развитие и функциональное состояние организма детей старшего подросткового возраста. Установлено значимое влияние фактора "опыт работы за компьютером" на отдельные познавательные процессы детей. Показано стимулирующее влияние раннего начала работы за компьютером на интеллектуальное развитие детей. Наиболее выражено стимулирующее влияние на познавательные процессы детей при работе за компьютером с 9-10 лет, что обусловлено созреванием механизмов произвольной регуляции и высокой степенью осознанности реализации деятельности в этом возрасте.

Доказано, что начало работы за компьютером после 10 лет не оказывает стимулирующего влияния на познавательные процессы, что может быть обусловлено нейроэндокринными процессами пубертатного периода, снижающими возможности произвольной регуляции сложных видов деятельности.

Практическая значимость. Полученный комплекс психофизиологических данных позволяет рекомендовать возраст 9-10 лет как оптимальный для начала работы за компьютером, способствующий наиболее благоприятному развитию познавательных процессов и функциональному состоянию сердечно-сосудистой системы. Результаты работы могут быть использованы для разработки методических материалов и практических рекомендаций для педагогов, психологов, родителей. Результаты исследования включены в курс лекций по проблемам возрастной физиологии для работников образования, студентов педагогических и психологических факультетов ВУЗов, а также лекций спецкурса "Педагогическая физиология".

Положения, выносимые на защиту:

1. Опыт работы за компьютером оказывает пролонгированное влияние на когнитивное развитие и функциональное состояние организма подростков 15-16 лет.

2. Возраст начала работы за компьютером определяет степень и направленность влияния на отдельные компоненты когнитивной деятельности и функционального состояния организма подростков 15-16 лет.

3. В онтогенетическом развитии детей возраст 9-10 лет можно рассматривать как период наиболее эффективной адаптации к сложным видам когнитивной деятельности, что, в первую очередь, определяется совершенствованием механизмов произвольной регуляции деятельности.

Апробация работы. Материалы диссертационного исследования докладывались и обсуждались на II Съезде Физиологов СНГ "Физиология и здоровье человека" (Москва - Кишинэу, 2008), всероссийской конференции "Развитие отечественной системы информатизации образования в здоровьесберегающих условиях" (Москва,2008), международной конференция "Физиология человека" (Москва, 2009), на IV международной конференции по когнитивной науке (Томск, 2010), на заседаниях ученого совета Института возрастной физиологии РАО (2007-2010), на заседаниях лаборатории "Возрастной психофизиологии" Института возрастной физиологии РАО (2007-2011).

Публикации. Основное содержание исследования отражено в 8 опубликованных работах.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания организации и методов исследования, результатов исследования, заключения, выводов и библиографического указателя литературы. Общий объем диссертации 168 страниц. Текст диссертации иллюстрирован 11 рисунками и 8 таблицами. Список литературы включает 381 источник, в том числе 196 на иностранном языке.

Организация и методы исследования

В исследовании принимали участие 252 учащихся 15-16 лет общеобразовательных школ г. Москвы. Перед началом исследования были проведены разъяснительные родительские собрания, беседы с учителями и школьниками. В исследование включены практически здоровые дети, не имеющие выраженных нарушений состояния здоровья.

Исследование проводили в первой половине дня (с 9 до 13 часов), в период наибольшей активности физиологических функций.

Этапы исследования представлены на блок-схеме 1. Предварительное исследование включало оценку интеллектуального развития и функционального состояния организма мальчиков и девочек 15-16 лет. Для формирования экспериментальных групп проведено письменное анкетирование подростков.

Основной этап включал две серии исследований. В I серии исследования проведено изучение познавательного развития, которое включало оценку интеллектуального развития и исследование зрительного и зрительно-пространственного гнозиса у подростков 15-16 лет с разным опытом работы за компьютером.

Интеллектуальное развитие подростков 15-16 лет исследовалось с помощью теста Р. Амтхауэра в модификации К.М. Гуревича с соавт. (1993), позволившего получить не только общую характеристику различных сторон интеллектуального развития, но и проанализировать особенности развития когнитивных функций с учетом психофизиологической структуры компонентов интеллекта (Безруких М.М., Комкова Ю.Н.,2010).

Изучение уровня зрительного и зрительно-пространственного гнозиса проводилось с помощью теста копирования сложной фигуры Тэйлора и воспроизведения ее по памяти (Хомская Е.Д.,1994) (блок - схема 1).

Во II серии исследования анализировались показатели функционального состояния организма подростков (блок - схема 1). Проведена регистрация ЭКГ (для анализа вариабельности сердечного ритма (ВРС)). Анализ кардиоинтервалограмм проводили методами временного и спектрального анализа ВРС. Статистические характеристики динамического ряда кардиоинтервалов при проведении временного анализа ВРС включали вычисление следующих показателей: RRNN,мс - средняя длительность нормальных интервалов RR; SDNN, мс - стандартное отклонение величин нормальных интервалов RR за рассматриваемый временной отрезок; RMSSD,мс - квадратный корень из суммы квадратов разностей величин последовательных интервалов NN; pNN₅₀% - процент NN₅₀ (NN₅₀ - количество пар последовательных интервалов NN, различающихся более, чем на 50 мс в течение всей записи) от общего количества последовательных интервалов, полученный за весь период записи; CV,% - коэффициент вариации.

При проведении спектрального анализа ВРС оценивали следующие параметры спектрограммы: HF (мс², n.u., %) - мощность спектра в диапазоне высоких частот (0,15-0,4 Гц); LF (мс²,n.u.,%) - мощность спектра в диапазоне низких частот (0,04-0,15Гц); VLF (мс², n.u., %) - мощность спектра в диапазоне очень низких частот (0,003-0,04 Гц); TP (мс²) - общая мощность спектра или полный спектр частот, характеризующих ВРС. Это мощность спектра в диапазоне от 0,003 до 0,4 Гц; LF/HF - отношение низкочастотной составляющей спектра к высокочастотной.

Исследуемые дети выполняли тестовую работу за компьютером в течение 10 минут (Сонькин В.В., 2009). На экране монитора выводились ряды букв с фиксированной скоростью. Испытуемый с помощью клавиши “пробел” отмечал одну букву в соответствии с инструкцией экспериментатора.

Регистрация ЭКГ осуществлялась в положении испытуемого сидя до работы за компьютером в течение 5 минут, с 4-й по 9-ю минуты выполнения испытуемым задания за компьютером и после работы за компьютером, на 3-8 минуте.

На заключительном этапе исследования проведен анализ полученных данных в объединенной группе мальчиков и девочек в зависимости от опыта работы за компьютером.

Все анализируемые данные не отклоняются значимо от нормального распределения (критерий Колмогорова - Смирнова). Для приближения распределения значений показателей ВРС к нормальному распределению применялись логарифмические преобразования. Для нахождения тесноты статистической связи между показателями интеллекта мы использовали коэффициент линейной корреляции Pearson. Для проверки статистических гипотез исследования использовался дисперсионный анализ (ANOVA), t-тест Стъюдента, точный критерий Фишера (Chi_square test). Представленные результаты основаны на статистически значимых данных с уровнем значимости не ниже p?0.05.

Результаты исследования и их обсуждение

Предварительный этап исследования интеллектуального развития подростков 15-16 лет показал значимые различия между мальчиками и девочками только в показателе субтеста 9 "Рабочая память" (Безруких М.М., Комкова Ю.Н.,2010). Выявлено сходное функциональное состояние организма мальчиков и девочек 15-16 лет по результатам временного и спектрального анализа ВРС. Значимых различий в качестве выполнения теста за компьютером у них также не отмечено (Безруких М.М., Догадкина С.Б., Комкова Ю.Н.,2011). Полученные результаты предварительного исследования позволили нам объединить мальчиков и девочек в одну группу для рассмотрения влияния фактора "опыт работы за компьютером" на познавательное развитие и функциональное состояние организма старших подростков.

По результатам анкетирования мы выделили следующие группы детей в зависимости от фактора "опыт работы за компьютером": первую группу составили подростки, которые начали работать за компьютером в 8 лет и ранее, вторую группу - подростки, которые начали работать за компьютером в 9-10 лет, третью группу - подростки, которые начали работать за компьютером после 10 лет (Безруких М.М., Комкова Ю.Н.,2008).

Познавательное развитие подростков 15-16 лет с разным опытом работы за компьютером

Изучение интеллектуального развития подростков 15-16 лет позволило выявить специфику сформированности познавательных функций, лежащих в основе вербальной и невербальной деятельности при разном опыте работы за компьютером.

Таблица 1. Показатели компонентов интеллекта у подростков 15 - 16 лет с разным опытом работы за компьютером (средние значения по группам, в баллах).

Субтесты	группа	М±m	у
вербальные	1.Закончи предложение ("Логический отбор")	1	11,48±0.35	3.076
		2	10,39±0.38	3.135
		3*	9.50±0.31	3.211
	2.Пятый лишний ("Определение общих признаков")	1	9.84±0.27	2.385
		2	9.67±0.29	2.405
		3* 8	9.12±0.23	2.429
	3.Аналогии ("Аналогии")	1	9.95±0.36	3.183
		2	8.99±0.48	4.013
		3*	8.13±0.36	3.681
	4.Обобщение ("Классификация")	1	15.35±0.50	4.382
		2	14.43±0.54	4.457
		3*	13.37±0.47	4.877
	IQverbal	1	46.57±1.13	9.921
		2	43.48±1.24	10.288
		3*	40.12±1.06	10.940
математические	5.Арифметика ("Счет")	1	6.74±0.41	3.570
		2	6.13±0.42	3.481
		3*	4.86±0.26	2.742
	6. Последовательность чисел ("Ряды чисел")	1	10.73±0.45	3.800
		2	9.91±0.43	4.010
		3*#	8.77±0.38	3.942
	IQmath	1	17.48±0.75	6.565
		2	16.04±0.82	6.779
		3* 8	13.36±0.56	5.816
пространственные	7. Сложение фигур ("Выбор фигур")	1	9.66±0.34	3.020
		2	9.99±0.36	2.983
		3#	8.84±0.29	3.004
	8. Кубики ("Кубики")	1	9.74±0.36	3.131
		2	9.96±0.37	3.046
		3	9.15±0.27	2.747
	IQspatial	1	19.13±0.52	4.572
		2	19.94±0.57	4.771
		3#	17.99±0.40	4.181
мнеми-ческий	9. Рабочая память ("Задание на сосредоточение внимания и память")	1	10.44±0.46	4.073
		2	9.57±0.51	4.216
		3	9.18±0.41	4.233
	IQ	1	93.69±2.19	19.231
		2	89.03±2.31	19.191
		3*#	80.92±1.91	19.720

Примечание: 1группа - дети, начавшие работу за компьютером в 8 лет и ранее (n=77); 2 группа - дети, начавшие работу за компьютером в 9,10 лет (n=69); 3 - дети, начавшие работу за компьютером после 10 лет (n=110); IQverbal - показатель выполнения вербальных субтестов; IQmath - показатель выполнения математических субтестов; 7,8 - пространственные субтесты; IQspatial - показатель выполнения пространственных субтестов, IQ - общий интеллектуальный показатель; M - средние значения, в баллах; у - среднеквадратичное отклонение; m - ошибка средней;* - значимые различия по сравнению с показателем 1 группы, # - значимые различия по сравнению с показателем 2 группы, при р? 0.05.

Анализ среднегрупповых результатов показал, что у подростков 15-16 лет, которые начали работу за компьютером в 8 лет и ранее, отмечаются значимо более высокие показатели выполнения вербальных и математических субтестов, а так же - общего интеллектуального показателя, по сравнению с подростками, которые начали работать за компьютером после 10 лет (р<0,05) (табл.1). Стимулирующее влияние раннего начала работы за компьютером на познавательные процессы детей отмечается и другими исследователями (Yuji H.,1996; Clements D., Sarama J.,2003; Li X., Atkins M.,2004).

Для подростков всех групп трудными оказались задания, характеризующие способность обобщать анализировать, синтезировать и оперировать понятиями (вербальный субтест 4 "Обобщение"), что совпадает с литературными данными (Попова Е.В.,2009). Выявлено и влияние фактора "опыт работы за компьютером" на показатель этого субтеста (F(2,250) = 4,167, р = 0,017). Самые низкие результаты при выполнении данного субтеста отмечаются у подростков 3-ей группы, по сравнению с показателем детей 1-ой группы (р = 0,001) (табл.1).

Возможно, причина этого - в недостаточном развитии умения выделять существенные признаки, которое служит основанием для классификации (Дубровина И.В.,1988). При выполнении умственных операций на обобщение подростки выбирают в качестве обобщающего понятия общие категории, что приводит к частичной потере самых существенных признаков. Это, в свою очередь может быть связано с недостаточным уровнем активации префронтальной коры в подростковом возрасте (Развитие мозга…,2009; Casey B. et al.,1997,2008; Brown T. et al.,2005).

Трудности у подростков вне зависимости от опыта работы за компьютером возникают и при решении арифметических задач (математический субтест 5 "Арифметика") (табл.1), что отмечается и другим исследователем (Попова Е.В.,2009). Результаты нашего исследования свидетельствуют о выраженном влиянии фактора "опыт работы за компьютером" на выполнение субтеста 5 ("Арифметика") (F(2,250) = 8,210, р = 0,0001).

Успешное выполнение этого субтеста определяется сформированностью счетных операций, вербально-мнестических действий, пространственных представлений, а также произвольным активным вниманием и рабочей памятью. Ведущую роль при решении арифметических задач исследователи отводят рабочей памяти (Swanson H. L., Zheng X., Jerman O.,2008), в механизмах которой подчеркивается роль лобных областей коры головного мозга (Rivera S. et al.,2005). В подростковом возрасте продолжаются прогрессивные изменения нейронного аппарата коры головного мозга, главным образом ее лобных отделов (Семенова Л.К. с соавт.,1990;2010; Фарбер Д.А. с соавт,2000). Вместе с тем этот возраст характеризуется отрицательными сдвигами в функционировании регуляторных систем, связанными с нейроэндокринным процессами пубертатного периода (Физиология подростка…,1985). По-видимому, этим объясняются низкие результаты выполнения данного задания (субтест 5 "Арифметика") у детей 3-ей группы, в сравнении с подростками 1-ой (р = 0,0001) и 2-ой (р = 0,031) групп.

Выявлено влияние фактора "опыт работы за компьютером" на показатель пространственного субтеста 7 ("Сложение фигур") (F(2,250) = 2,448, р=0,033) и показатель выполнения пространственный субтестов (IQspatial) (F(2,250) = 4,190, р = 0,016). Значимо более высокие показатели пространственного гнозиса выявлены у подростков, начало работы за компьютером которых приходится на 9-10 лет, по сравнению с подростками, которые начали работать за компьютером после 10 лет (р<0,05) (табл.1). Позитивное влияние начала работы за компьютером в 9-10 лет, по-видимому, связано с созреванием механизмов произвольной регуляции деятельности в этом возрасте и высокой степенью осознанности реализации деятельности (Развитие мозга…,2009). Созревание регуляторных систем мозга оказывает позитивное влияние на состояние отдельных компонентов программирования, регуляции и контроля, так и на степень их взаимосвязи (Семенова О.А.,2005).

Важной характеристикой психофизиологической структуры интеллекта является характер корреляционных связей между показателями интеллекта. Наше исследование показало, что наибольшая теснота взаимосвязей (8) между показателями вербальных и математических субтестов отмечается у детей 3-ей группы, что может свидетельствовать о большей сложности реализации познавательной деятельности.

Замечено, что у подростков с лучшей успеваемостью меньшее число значимых корреляционных связей между компонентами интеллекта, по сравнению с хуже успевающими. Предполагается, что когнитивные структуры у подростков с высокой успеваемостью более расчленены на подструктуры, мало связаны между собой, в то время как у подростков с низкой успеваемостью они более глобальные, малорасчлененные и более взаимосвязанные между собой (Гриценко С.В.,1997).

Характер корреляционных связей между показателями пространственных и вербальных субтестов у подростков также имеет свои особенности в зависимости от возраста начала работы за компьютером.

Так, в реализации пространственного субтеста 7 ("Сложение фигур") детьми с разным опытом работы за компьютером "задействованы" разные функции вербального интеллекта: в 1-ой группе - вербально-логическое, абстрактное мышление, внимание, рабочая память (субтесты 2, 3 ("Пятый лишний", "Аналогии") (r = 0,300ч0,325, р<0,01)), во 2-ой группе - абстрактное и логическое мышление (субтест 3 ("Аналогии") (r = 0,313, р<0,01)), а в 3-ей группе - уровень речевого развития (состояние активного и пассивного словаря - субтест 1 ("Закончи предложение") (r = 0,335, р<0,01)). Это позволяет предположить, что разные связи показателя пространственного субтеста 7 с вербальными показателями, свидетельствуют о разных стратегиях при выполнении этого задания, в основе которого - пространственный анализ и синтез, произвольное внимание, зрительно-пространственное внимание, рабочая память. Предполагается, что компьютерные технологии оказывают ярко выраженное воздействие на развитие интегративного комплекса мыслительных операций анализа, синтеза, сравнения и обобщения (Дроздова Т.В.,1998).

Кроме связей между пространственными и вербальными показателями, выявлены корреляции и с математическими показателями, что отмечается и другими исследователями (Delgado A., Prieto G.,2004). Так, выявлены связи между показателем пространственного субтеста 7 ("Сложение фигур") и математическими показателями у подростков. У детей 3-ей группы выявлена взаимосвязь показателя пространственного субтеста 8 ("Кубики") с общим математическим показателем (IQmath) (r = 0,304, р<0,01).

Самые низкие показатели выполнения субтеста 9 "Рабочая память" (р>0,05) и большая теснота связей с интеллектуальными показателями (вербальными, математическими, пространственными) при решении задачи на рабочую память отмечены у детей 3-ей группы, что, по - видимому, связано с недостаточностью произвольной организации и регуляции деятельности у этих детей.

Предполагается, что гармоничность "интеллектуального профиля" может служить одним из критериев успешности обучения, а дисгармоничность связана с неоднородностью индивидуальных данных и разноуровневым формированием познавательных функций, определяющих эффективность выполнения вербальных и невербальных задач (Логинова Е.С.,2003).

Частота встречаемости корреляций (количество значимых связей от числа возможных, в процентах) вербальных, математических и пространственных показателей субтестов и показателя субтеста 9 "Рабочая память" в исследуемых группах учащихся позволила нам выделить показатели тех субтестов, которые имеют наиболее тесные взаимосвязи с другими показателями, проследить различия у детей с разным опытом работы за компьютером (рис.1).

Так, у школьников 1-ой группы частота встречаемости корреляций показателей вербальных субтестов выше, чем у всех остальных. Высокая частота встречаемости корреляций этих показателей свидетельствует о доминировании вербального компонента в интеллектуальной деятельности у подростков (Белякова О.А.,1998; Назарова В.В.,2001), в тоже время исследователями отмечается некоторая стабилизация развития вербальных способностей к этому возрасту (Чаликова О.С., 2005). Самую высокую частоту встречаемости корреляций среди вербальных показателей демонстрирует показатель субтеста 3 "Аналогии" (рис.1).

У детей 2-ой и 3-ей групп отмечается близкая по характеру частота встречаемости корреляций вербальных и математических показателей. Наибольшая частота встречаемости корреляций выявлена во 2-ой группе по показателям вербального субтеста 4 "Обобщение" и математического субтеста 5 "Арифметика" (рис.1).

Рис.1. Частота встречаемости корреляций показателей отдельных субтестов у подростков с разным опытом работы за компьютером (в процентах от числа возможных связей): по оси абсцисс - субтесты, по оси ординат - частота встречаемости корреляций в процентах, 1-4 - вербальные субтесты, 5,6 - математические субтесты, 7,8 - пространственные субтесты, 9 - субтест "Рабочая память".

У школьников третьей группы максимальные значения частоты встречаемости корреляций отмечены по показателям вербального субтеста 1 "Закончи предложение" и математического субтеста 6 "Последовательность цифр".

Как видно из рис.1. наибольшая частота встречаемости корреляций показателя пространственного субтеста 7 "Сложение фигур" выявлена у подростков 1-ой группы. При этом у всех детей частота встречаемости корреляций показателя пространственного субтеста 8 "Кубики" близка (в случае 2-ой и 3-ей групп) или достигает минимальных значений (в случае 1-ой группы).

Самая высокая частота встречаемости корреляций показателя субтеста 9 "Рабочая память" выявлена у детей 3-ей группы, что, вероятно, свидетельствует о большей сложности выполнения этой деятельности.

Таким образом, анализ интеллектуального развития подростков 15-16 лет показал, что ранний опыт работы за компьютером (8 лет и ранее) оказывает стимулирующее влияние на интеллектуальное развитие детей. Начало работы за компьютером в 9-10 лет оказывает столь же стимулирующее влияние на познавательное развитие. Начало работы за компьютером после 10 лет не оказывает стимулирующего влияния на познавательное развитие детей. Вероятно, существует определенный порог позитивного влияния работы за компьютером и, видимо, это возраст 9-10 лет.

Анализ зрительного и зрительно-пространственного гнозиса на основе копирования сложной фигуры Тэйлора (Хомская Е.Д.,1994) показал, что вне зависимости от опыта работы за компьютером, все подростки воспринимают фигуру целостно, однако во всех группах встречаются случаи и фрагментарного копирования и копирования по частям, что свидетельствует о незавершенности формирования системы зрительно-пространственного восприятия к этому возрасту (Фарбер Д.А. с соавт.,2000) (рис.2). Большинство подростков копируют фигуру непоследовательно, при этом наименьший процент случаев последовательного копирования встречается среди детей 1-ой группы (19,0%), в сравнении с детьми 3-ей группы (36,0%; р<0,05). Наибольшую точность при копировании фигуры показывают дети 2-ой группы (58,0%), в сравнении с детьми 1-ой группы (31,0%; р<0,05), при этом значимых различий в этом показателе между детьми 2-ой и 3-ей групп не выявлено (р>0,05).

Несмотря на то, что концу младшего школьного возраста по мере созревания лобных отделов коры усиливается их контролирующая роль в организации нейронных сетей, участвующих в реализации процесса восприятия (что обеспечивает дифференцированность осуществления отдельных операций и высокую разрешающую способность этого вида когнитивной деятельности), в подростковом возрасте отмечаются признаки несоответствия зрительного восприятия дефинитивному уровню (Фарбер Д.А. с соавт., 2000).

Рис.2. Показатели зрительно-пространственного восприятия у подростков с разным опытом работы за компьютером: 1 - целостное копирование, 2 - фрагментарное копирование, 3 - копирование по частям, 4 - последовательное копирование, 5 - точное копирование, 6 - копирование с метрическими неточностями, 7 - копирование с топологическими неточностями, * - значимые различия по сравнению с показателем 1 группы, # - значимые различия по сравнению с показателем 2 группы, при р?0.05.

Рис.3. Показатели зрительной памяти у подростков с разным опытом работы за компьютером: 1 - воспроизведение фигуры полностью, 2 - отсутствуют внутренние элементы, 3 - отсутствуют внешние элементы фигуры, 4 - отсутствуют элементы с правой стороны, 5 - отсутствуют элементы фигуры с левой стороны, 6 - точное копирование, * - значимые различия по сравнению с показателем 1 группы, # - значимые различия по сравнению с показателем 2 группы, при р?0.05.

Последовательность копирования сложной фигуры Тэйлора может служить показателем зрелости регуляторной функции (Anderson P., Anderson V., Garth J.,2001; A compendium of neuropsychological tests…,2006). Наименьший процент случаев последовательного копирования, отмеченный у детей 1-ой группы, может свидетельствовать о более низком уровне произвольной организации и регуляции деятельности, и согласуется с результатами других исследований, где у взрослых с большим опытом практики компьютерных игр, отмечена меньшая степень вовлечения управляющих функций (Bailey K., West R., Anderson G.,2010). Замечено также, что суммарное время, потраченное на компьютер подростками, вносит значимый вклад в общее число проблем психического здоровья подростков, при этом наиболее сильные взаимосвязи выявлены у детей с проблемами поведения и гиперактивностью (Савкина Т.О., Слободская Е.Р.,2010), особенно при использовании компьютерных игр с элементами насилия и агрессии (Gentile D. A., 2009; Swing E. et al.,2010).

Известно, что центральным звеном управляющего контроля (executive control) является префронтальная кора (ПФК), оказывающая избирательные нисходящие влияния на системы обработки информации и выбора действия. Прогрессивные изменения в усвоении программы и выработки стратегий деятельности, требующие участия executive control, происходит преимущественно в возрасте 9-10 лет (Развитие мозга…,2009), что определяет позитивные изменения когнитивных показателей при начале работы за компьютером в этом возрасте.

Результаты нашего исследования не выявили положительного влияния раннего опыта работы за компьютером и на показатели зрительной памяти. В то же время у взрослых с большим опытом работы за компьютером отмечены высокие показатели зрительной памяти (Ferguson C., Cruz A., Rueda S., 2007). Меньший процент подростков во всех группах вне зависимости от опыта работы за компьютером, воспроизводят фигуру полностью (соответственно 17,0%; 28,0%; 22,0%). Наиболее точное воспроизведение по памяти фигуры, как и при копировании фигуры Тейлора, выявлено у детей, которые начали работать за компьютером в 9 - 10 лет (56,0%), по сравнению с детьми 1-ой (37,0%; р<0,05) и 3-ей (31,0%; р<0,05) групп (рис.3).

Несмотря на то, что ранний опыт работы за компьютером (в 8 лет и ранее) оказывает стимулирующее влияние на все показатели интеллектуального развития, у этих детей отмечены более низкие показатели зрительно-пространственного гнозиса при копировании фигуры, что не позволяет считать ранний опыт начала работы за компьютером благоприятным для развития этих функций.

Высокие показатели зрительно-пространственного гнозиса у детей, которые приобрели опыт работы за компьютером в 9-10 лет, могут свидетельствовать о высоком уровне произвольной деятельности и высоких показателях зрительной памяти.

Среди детей 3-ей группы отмечен высокий процент случаев последовательного копирования (36,0%), по сравнению с детьми 1-ой группы (19,0%; р<0.05), при этом встречается много неточностей при копировании фигуры, и, как следствие, только 31,0% воспроизводят по памяти фигуру точно. Низкий процент случаев точного воспроизведения фигуры по памяти не позволяет считать этот возраст благоприятным для начала работы за компьютером.

Функциональное состояние организма детей 15-16 лет с разным опытом работы за компьютером.

Оценка функционального состояния организма подростков проводилась на основе данных временного и спектрального анализа ВРС. Изучение вариабельности сердечного ритма у подростков в зависимости от опыта работы за компьютером выявило ряд особенностей.

До работы за компьютером значимых различий между группами не выявлено. В процессе работы за компьютером у детей первой группы, которые начали работать за компьютером в 8 лет и ранее, по результатам анализа ВРС ослабляются центральные влияния на СР (снижаются значения очень низкочастотного показателя VLF мс² (t (37) = 2,660, p = 0,011). Кроме того, у этих детей в процессе работы за компьютером отмечается снижение параметров, характеризующих активность парасимпатического отдела АНС (RRNN (t (37) = 2,419, p = 0,021), pNN₅₀(t (37) = 2,426, p = 0,020) (рис 4А). Это закономерно отражается на усилении активности симпатической нервной системы и отмечается многими исследователями как наиболее характерная реакция при выполнении умственной нагрузки, например, во время экзамена (Щербатых Ю.В.,2001; Геворкян Э.С. с соат.,2004; Димитриев Д.А., Сапёрова Е.В.,2009; Двоеносов В.Г,2009).

Во 2-ой группе (у детей, которые начали работу за компьютером в 9-10 лет) по данным временного анализа отмечается изменение только показателя RRNN

(t (32) = 3,376, p = 0,002) в сторону снижения, остальные характеристики значимо не изменяются. По данным спектрального анализа значимые изменения, по сравнению с исходным уровнем, не отмечены (рис 4Б).

У детей 3-ей группы, которые начали работать за компьютером после 10 лет, в процессе выполнения задания за компьютером возрастают значения показателей, отражающих активность симпатического отдела АНС (LFnu (t (49) = -2,221, p = 0,031), LF/HF (t (49) = -2,717, p = 0,009)) и снижаются значения показателей, характеризующих активность парасимпатической нервной системы (RRNN (t (49) = 6,779, p = 0,0001), pNN₅₀ (t (49) = 2,116, p = 0,039), HF% (t (49) = 2,684, p = 0,010), HFnu (t (49) = 2,221, p = 0,031)) (рис.4В). Считается, что рост мощности спектра в низкочастотном диапазоне, может оцениваться как один из компонентов адаптации к умственной деятельности (Горбунов Н.П. с соавт.,2001).

Таким образом, в процессе работы за компьютером у всех подростков, вне зависимости от опыта работы за компьютером, отмечается одинаковая вегетативная реакция: снижение влияния парасимпатической и повышение активности симпатической нервной системы, однако, наименее выраженная вегетативная реакция выявлена у подростков, которые начали работу за компьютером в 9-10 лет.



Рис.4. Временные и спектральные показатели сердечного ритма: А - 1 группа, Б - 2 группа, В - 3 группа, 1- исходное состояние, 2- тестовая нагрузка (работа за компьютером), 3 - после нагрузки, * - значимые различия по сравнению с исх. сост., # - значимые различия по сравнению с нагрузкой, р<0,05.

После работы за компьютером практически полное восстановление отмечается только у детей 1-ой группы. Полученные данные свидетельствуют о том, что характер нервной регуляции СР в процессе работы за компьютером формируется в зависимости от возрастных возможностей реакции на нагрузку и от общей продолжительности (опыта) этой работы. Однако, необходимо отметить, что подобные результаты анализа ВРС получены на кратковременных нагрузках (10-минут), и не затрагивают изучение реакции подростков с учетом возраста начала работы за компьютером на более продолжительную работу за компьютером, которая некоторым исследователями отмечается как отрицательная и "тормозящая" развитие ребенка (Chan P., Rabinowitz T.,2006; Swing E. et al.,2010).

Качественный анализ результатов теста в процессе работы за компьютером не показал существенных различий между подростками с разным опытом работы за компьютером (рис.5).

Анализировалась динамика числа ошибок по этапам: на 1-ом этапе - скорость предъявления рядов букв постепенно возрастает, тогда как на 2-ом этапе - предлагалось выполнить тест на предельной скорости (Сонькин В.В.,2009).

Характер качества работы за компьютером на 1-ом этапе не имеет существенных отличий у подростков с разным опытом работы за компьютером (рис.5А). У подростков всех групп отмечается незначительный рост числа ошибок от 1-го к 5-ому циклу и постепенный рост числа ошибок от 5-го к 10-ому циклу (рис.5А).

На 2-ом этапе 10-ти буквенного теста отмечено 5-6 ошибок у всех детей (рис.5Б). Значимых различий в этом показателе между подростками с разным опытом работы за компьютером также не выявлено.

Рис.5. Зависимость числа ошибок от скорости для 10-буквенного теста (усредненные данные) у подростков с разным опытом работы за компьютером: А - 1-ый этап теста, Б - 2-ой этап теста, на оси абсцисс отложен номер цикла тестирования (числу 1 соответствует задержка 1,2 с, числу 10 - задержка 0,2 с в случае 1-го этапа), на оси ординат - число совершенных ошибок.

Для сравнительного анализа познавательного развития и функционального состояния организма подростков 15-16 лет были сопоставлены результаты по всем использованным методикам в группах с разным опытом работы за компьютером.

В 1-ой группе детей (начало работы за компьютером в 8 лет и ранее) выявлены высокие показатели интеллектуального развития, в сравнении с детьми 3-ей группы (начавших работать за компьютером после 10 лет) (р?0,05). Анализ результатов копирования сложной фигуры Тэйлора у этих детей выявил высокий процент случаев непоследовательного копирования (81,0%), что свидетельствует о недостаточности произвольной организации и регуляции деятельности. При этом только 31,0% подростков копируют фигуру точно, что закономерно отражается на показателях зрительной памяти: только 17,0% воспроизводят фигуру по памяти точно. При выполнении кратковременной тестовой нагрузки у этих детей отмечается усиление активности симпатической нервной системы и снижение парасимпатической на сердечный ритм, что является наиболее характерной вегетативной реакцией при выполнении умственной нагрузки.

Таким образом, несмотря на то, что ранний опыт работы за компьютером (в 8 лет и ранее) оказывает стимулирующее влияние на все показатели интеллектуального развития, у этих детей выявлен более низкий уровень произвольной организации деятельности, что не позволяет считать ранний возраст начала работы за компьютером благоприятным для развития ребенка.

У детей, которые начали работать за компьютером в 9-10 лет, выявлены высокие показатели интеллектуального развития, и в особенности, при выполнении пространственных субтестов. Высокие показатели у этих детей выявлены и при копировании сложной фигуры Тэйлора (точно копируют 58,0%), а, затем, воспроизведении ее по памяти (56,0% подростков этой группы воспроизводят фигуру точно). Анализ показателей ВРС у этих детей в процессе работы за компьютером выявил снижение только значений показателя RRNN (р<0,05), что свидетельствует об отсутствии выраженной вегетативной реакции при выполнении тестовой нагрузки за компьютером у них, при сходном качестве работы с остальными группами подростков.

Таким образом, комплексный анализ психофизиологических особенностей детей 2-ой группы выявил у них высокие показатели когнитивного развития и высокую адаптированность к кратковременным тестовым нагрузкам за компьютером.

В 3-ей группе подростков, которые начали работать за компьютером после 10 лет, выявлены самые низкие показатели интеллектуального развития. При этом у этих детей, по данным анализа копирования фигуры Тэйлора, наименьший процент копирует фигуру точно (41,0%), и, как следствие, большинство допускает ошибки и неточности при воспроизведении ее по памяти (52,0%). При этом у подростков этой группы отмечается адекватная вегетативная реакция на выполнение задания за компьютером: рост показателей, отражающих активность симпатического отдела АНС (LFnu, LF/HF) и снижение значений показателей, характеризующих активность парасимпатической нервной системы (RRNN, pNN₅₀, HF%, HFnu).

В целом результаты нашего исследования дают основание считать, что опыт работы за компьютером формирует определенную стратегию когнитивной деятельности, а оптимальным возрастом начала работы за компьютером является возраст 9-10 лет.

Выводы

1. Анализ опыта работы за компьютером позволяет выявить его влияние на отдельные компоненты когнитивного развития и вегетативную реакцию на этот вид деятельности.

2. Начало работы за компьютером в раннем возрасте, оказывает стимулирующее влияние на интеллектуальное развитие детей, о чем свидетельствуют значимо более высокие показатели как общего вербального и общего математического показателей, так и общего интеллектуального показателя у детей, начавших работу за компьютером в 8 лет и ранее.

3. Начало работы за компьютером с 9-10 лет оказывает стимулирующее влияние на познавательное развитие, и в особенности, на развитие зрительно - пространственного восприятия.

4. Начало работы за компьютером после 10 лет, не оказывает стимулирующего влияния на познавательное развитие детей.

5. У всех обследованных детей 15-16 лет, независимо от опыта работы за компьютером, выявлена недостаточность произвольной организации деятельности, о чем свидетельствуют более высокий процент случаев непоследовательного копирования сложной фигуры Тэйлора: 81,0% у детей 1-ой группы, 68,0% у детей 2-ой группы, 64,0% в 3-ей группе детей (р<0,05).

6. Все подростки показывают одинаковую вегетативную реакцию на тестовую нагрузку за компьютером, наименее выраженная реактивность выявлена у детей, которые начали работать за компьютером в 9-10 лет.

7. По результатам комплексного психофизиологического исследования оптимальным возрастом начала работы за компьютером следует считать возраст 9-10 лет.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Комкова Ю.Н. Анализ опыта работы за компьютером школьников 14-16 лет /М.М. Безруких, Ю.Н. Комкова //Новые исследования.- 2008.- №2(15).- С.22-30.

2. Комкова Ю.Н. Особенности использования компьютера детьми 14 - 16 лет /Ю.Н. Комкова //Ученые записки ИИО РАО.2008.Вып.28.С.269.

3. Комкова Ю.Н. Интеллектуальное развитие подростков с разной направленностью обучения в старших классах /Ю.Н. Комкова //Материалы II Съезда Физиологов СНГ «Физиология и здоровье человека».- Москва-Кишинэу, 2008.- С.200-201.

4. Комкова Ю.Н. Реакция сердечно-сосудистой системы подростков при работе за компьютером /Ю.Н. Комкова //Материалы международной научной конференции "Физиология развития человека".- М., 22-24 июня 2009.- С.30-31.

5. Комкова Ю.Н. Интеллектуальное развитие мальчиков и девочек 15-16 лет. Психофизиологическая структура /М.М. Безруких, Ю.Н. Комкова //Физиология человека.- 2010.- Т.36.- №4.- С.57-64.

6. Комкова Ю.Н.Особенности интеллектуального развития мальчиков и девочек 15-16 лет /Ю.Н. Комкова //Материалы международной IV конференции по когнитивной науке.- Томск, 2010.- С.137.

7. Комкова Ю.Н. Особенности интеллектуального развития детей 15-16 лет с разным опытом работы за компьютером /М.М. Безруких, Ю.Н. Комкова //Экспериментальная психология. 2010.№3.С.110-122.

8. Комкова Ю.Н. Характер вегетативной нервной регуляции сердечного ритма у мальчиков и девочек 15 - 16 лет в покое и в процессе работы на компьютере /М.М. Безруких, Ю.Н. Комкова, С.Б. Догадкина //Новые исследования.- 2011.- №1.(26).- С.39-52.

Размещено на Allbest.ru

...