Психофізіологічна "ціна" пізнавальної діяльності учнів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут психології ім. Г.С. Костюка АПН України

УДК 159.91:159.953.5 - 053.6

19.00.02. - психофізіологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата психологічних наук

ПСИХОФІЗІОЛОГІЧНА "ЦІНА" ПІЗНАВАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ УЧНІВ

Заікіна Ганна Леонідівна

Київ - 2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Сумському державному педагогічному університеті ім. А.С. Макаренка

Науковий керівник: кандидат медичних наук, доцент Калиниченко Ірина Олександрівна, Сумський державний педагогічний університет ім. А.С. Макаренка МОН України, кафедра спортивної медицини та валеології, завідувач

Офіційні опоненти:

- доктор біологічних наук, професор Макаренко Микола Васильович, Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, відділ фізіології головного мозку, провідний науковий співробітник

- кандидат психологічних наук Нічик Олена Володимирівна, Відділення науково-інформаційної підтримки відділу експертно-психологічних досліджень Військово-медичного управління СБУ, начальник

Захист відбудеться "30" березня 2010 року об 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 26.453.01 в Інституті психології ім. Г.С. Костюка АПН України за адресою: 01033, м. Київ-33, вул. Паньківська, 2

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту психології ім. Г.С. Костюка АПН України.

Автореферат розісланий "27" лютого 2010 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В.Л. Зливков

Анотації

Заікіна Г.Л. Психофізіологічна "ціна" пізнавальної діяльності учнів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата психологічних наук за спеціальністю 19.00.02 - психофізіологія - Інститут психології ім. Г.С. Костюка АПН України, Київ, 2010.

Дисертацію присвячено аналізу психофізіологічних функцій школярів з метою оцінки психофізіологічної "ціни" їх пізнавальної діяльності в умовах інформаційних навантажень різної інтенсивності. Встановлені високі показники рівнів розвитку пізнавальних функцій школярів загальноосвітніх закладів нового типу, що є передумовами їх високої успішності навчання.

Виявлені ознаки розумової втоми у дітей з підвищеним навчальним навантаженням. На основі отриманих даних розроблені математичні моделі психофізіологічної "ціни" розумового напруження учнів, які дозволяють визначити міру напруження регуляторних систем та функціональних резервів організму за умови інформаційних навантажень.

На основі факторного, регресійного та кореляційного аналізів розроблені регресійні моделі психофізіологічної "ціни" школярів різної статі в залежності від успішності навчання та рівнів інформаційних навантажень. Результати дослідження свідчать про високу психофізіологічну "ціну" інноваційного навчання.

Розроблена програма корекції психофізіологічної "ціни" та профілактики розумового стомлення школярів. Дані, отримані після впровадження корекційної програми, свідчать про ефективність запропонованої методики і можливість профілактики розумової втоми та перенапруження організму сучасних школярів.

Ключові слова: психофізіологічна "ціна" пізнавальної діяльності, пізнавальна діяльність, успішність навчання, функціональний стан, психофізіологічні властивості, розумова втома, психофізіологічні чинники, пізнавальний статус.

Заикина А.Л. Психофизиологическая "цена" познавательной деятельности учащихся. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата психологических наук по специальности 19.00.02 - психофизиология. - Институт психологии им. Г.С. Костюка АПН Украины, Киев, 2010.

В работе изложена проблема изучения психофизиологической "цены" инновационного обучения. На основе анализа психофизиологических функций и функционального состояния школьников показано высокое напряжение регуляторных систем организма под воздействием высокой учебной нагрузки.

Исследование проходило в три этапа. На первом этапе проведен анализ научных публикаций и отмечено отсутствие единого методического подхода по оценке познавательного статуса школьников и психофизиологической "цены" их познавательной деятельности. Проведена оценка уровней развития познавательных функций школьников общеобразовательных учебных заведений с различной интенсивностью информационной нагрузки.

На втором этапе исследованы особенности протекания нервных процессов и сенсомоторного реагирования, личностных качеств и интенсивности умственной деятельности учащихся. Изучено функциональное состояние организма школьников по показателям вариабельности ритма сердца во время умственной нагрузки в сравнении с состоянием покоя. На третьем этапе произведена статистическая обработка данных и анализ полученных результатов, что позволило разработать методику оценки познавательного статуса учащихся с использованием классификационных функций дискриминантного анализа.

Представлены математические модели психофизиологической "цены" познавательной деятельности школьников в зависимости от пола, успешности обучения и интенсивности информационной нагрузки. Данные модели позволяют диагностировать умственное утомления на ранних стадиях. В состав данных моделей входят показатели состояния нервной системы, реакции организма на умственную нагрузку по показателям вариабельности ритма сердца и продуктивности умственной работоспособности на протяжении недели. Показано влияние психофизиологических свойств на формирование "цены" познавательной деятельности в целом. Отмечены высокие уровни психофизиологической "цены" познавательной деятельности учащихся школ нового типа. Представлена программа коррекции "цены" познавательной деятельности с использованием психологических методов и физических упражнений.

Результаты после внедрения программы в учебный процесс школ различного типа позволяют говорить о перспективности применения программы и возможности коррекции психофизиологической "цены".

Ключевые слова: психофизиологическая "цена" познавательной деятельности, познавательная деятельность, функциональное состояние, успешность обучения, психофизиологические свойства, умственное утомление, познавательный статус, психофизиологические факторы.

Zaikina A.L. the Psychophysiological "cost" cognitive activity of schoolboys. - Manuscript.

Dissertation on the receipt of scientific degree of candidate of psychological sciences after speciality 19.00.02 - Psychophysiology. - G.S. Kostiuk Institute of Psychology of the Academy of Pedagogical Sciences of Ukraine. - Kyiv, 2010.

Dissertation is devoted the analysis of psychophysiological functions of schoolboys with the purpose estimation of psychophysiological "price" them cognitive activity in the conditions of the informative loadings of different intensity.

The high indexes of levels development of cognitive functions schoolboys of general establishments of new type which is pre-conditions them high progress of studies are set.

Found out the signs of mental fatigue for children with the enhanceable educational loading. On the basis of findings the mathematical models of psychophysiological "cost" of overpressure of students which allow to define the measure of tension of the regulator systems and functional backlogs of organism on condition of the informative loadings are developed.

On the basis of factor, regressive and cross-correlation analyses the regressive models of psychophysiological "cost" of schoolboys of different floor are developed depending on progress of studies and levels of the informative loadings. Research results testify to the high psychophysiological "cost" of innovative studies.

The program of correction of psychophysiological "price" and prophylaxis of mental fatigue of schoolboys is developed. Given, got after introduction of the corections program, testify to efficiency of the offered method and possibility of prophylaxis of mental fatigue and overstrain of organism of modern schoolboys.

Keywords: Psychophysiological "cost", cognitive activity, efficiency of studies, functional state, psychophysiological properties, mental fatigue, psychophysiological factors, cognitive status.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Сучасна школа вимагає від школярів високого розвитку пізнавальних властивостей для успішного засвоєння різноманітної інформації, обсяг якої з кожним роком зростає. З одного боку, напружена розумова робота, яка є невід'ємною складовою пізнавальної діяльності, необхідна для оволодіння знаннями та навичками, з іншого - вона призводить до розвитку розумової втоми. А за умов відсутності повноцінного відпочинку, повного відновлення працездатності та функціонального стану організму, наявності значних психоемоційних навантажень, які супроводжують навчальну діяльність школярів, у них може розвиватися явище розумової перевтоми (А. Хрипкова, М. Антропова, В. Агарков, О. Швидкий, М. Гребняк, К. Якимова, І. Шумакова, Р. Бойчук), або інформаційного стресу (О. Гиріна, В. Рудіченко), що може призводити до проявів синдрому хронічного стомлення (Г. Пишнов). Крім того, у більшості шкіл нового типу вивчення предметів здійснюється в умовах дефіциту учбового часу, тобто декларована варіативність шкільної освіти зводиться переважно до інтенсифікації навчальної діяльності учнів, або екстенсифікації - за умов збільшення обсягу навчального часу, залучення додаткових ресурсів без урахування індивідуальних можливостей дітей, їх соматичного та психологічного стану і без підвищення ефективності.

Найбільш небезпечним є явище перевтоми, особливо, якщо вона носить систематичний характер. У результаті надмірного розумового навантаження школярів виникають неврастенічні реакції, які у поєднанні з недостатньою тривалістю сну, відпочинку призводять до психічної астенізації, зниження працездатності, що негативно відображається на успішності навчання та призводить до порушення функціонального стану організму, навіть, у практично здорових дітей (Т. Гнітецька, З. Осадчук, Л. Доцоєв, О. Усинін, М. Вагнер, О. Тутатчиков). Крім того, в останні роки встановлено, що збільшення інтелектуального навантаження школярів, спричинене значним зростанням навчального навантаження, призводить до погіршення адаптаційних можливостей організму (Л. Юр'єва, Є. Гончарук, В. Бардов, І. Сергета, С. Омельчук, Н. Полька, Н. Сисоєнко, Г. Єременко).

Питання надмірних психофізіологічних витрат внутрішніх ресурсів сучасних школярів, як наслідків перевтоми, залишається гострим і актуальним. Зазвичай, такі витрати називають "ціною" діяльності і розрізняють такі її види: особистісну, суб'єктивну та соматичну (А. Карпухіна, В. Розов, 1993; Г. Леонова, 2000). Залишається відкритим питання "ціни" високої успішності навчання в умовах інтенсифікації навчального процесу. На сьогодні єдиного методичного підходу до визначення усіх трьох складових психофізіологічної "ціни" навчально-пізнавальної діяльності школярів у літературних джерелах не існує, тому даний напрямок потребує детального вивчення та обґрунтування.

Таким чином, недостатня розробка і актуальність даної проблеми зумовили вибір теми наукового дослідження: "Психофізіологічна "ціна" пізнавальної діяльності учнів".

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно з планом науково-дослiдницьких робіт Сумського державного педагогічного університету iм. А.С. Макаренка на кафедрі спортивної медицини і валеології за темами: на 2005-2008 рр. - "Системний аналіз соматичних і вегетативних компонентів фізіологічної адаптації організмів школярів та учнівської молоді" (номер держреєстрації 0105U003028) та 2005-2007 - "Розробка критеріїв оцінки здоров'язберігаючих технологій у загальноосвітніх навчальних закладах" (номер держреєстрації 0106U000613).

Об'єктом дослідження є психофізіологічна "ціна" пізнавальної діяльності учнів.

Предметом дослідження є особливості прояву психофізіологічної "ціни" пізнавальної діяльності учнів в умовах підвищених розумових навантажень.

Мета дослідження: визначити особливості прояву, складові психофізіологічної "ціни" пізнавальної діяльності школярів та шляхи попередження її підвищення.

Гіпотеза дослідження: дисбаланс між функціональними можливостями організму і інтенсивністю інформаційних навантажень викликає підвищення рівня психофізіологічної "ціни" (ПФЦ), що сприяє перенапруженню та виснаженню основних регуляторних систем організму.

Для досягнення поставленої мети були вирішені такі завдання:

1. Узагальнити та розширити поняття психофізіологічної "ціни" діяльності, визначити напрямок вирішення проблеми підвищеної психофізіологічної "ціни" пізнавальної діяльності учнів загальноосвітніх навчальних закладів різного типу.

2. Емпіричним шляхом визначити складові психофізіологічної "ціни" пізнавальної діяльності учнів та її індикатори в залежності від успішності навчання та типу загальноосвітнього навчального закладу.

3. На основі визначених результатів встановити рівні психофізіологічної "ціни" пізнавальної діяльності та надати їм характеристику.

4. Розробити та апробувати методичні рекомендації щодо зниження психофізіологічної "ціни" навчання для учнів з різним рівнем розвитку пізнавальних функцій та типами реагування на інформаційне навантаження.

Методи дослідження. Теоретичні: аналіз, порівняння, узагальнення та систематизація даних. Емпіричні: методики "Оперативна слухова пам'ять" (Г. Хілової у модифікації М. Макаренка), "Зорова пам'ять", "Відшукування чисел" (К. Шульте, М. Макаренко), тест "Аналогії", тест "Анаграми", "Прогресивні матриці Равена"; дитячий опитувальник неврозів "ДОН" (В. Сєднєв), адаптований для підлітків; психологічний тест "САН" (В. Доскін, М. Лаврентьєв, О. Стронгіна); "тест-опитувальник EPI" (Г. Айзенк); коректурна проба за таблицями В. Анфімова; метод варіаційної пульсометрії з використанням приладу та програмного забезпечення "Cardiospektr" ("Солвейг", м. Київ); хронорефлексометрія та оцінка нейродинамічних властивостей з використанням комп'ютерної програми "Діагност - 1" (М. Макаренко та В. Лизогуб). Крім того, у ході наукового пошуку використано кількісний та якісний аналіз результатів дослідження. Статистичне опрацювання даних, математичне прогнозування та графічну презентацію результатів здійснено на базі статистичних програм Microsoft Excel - 2003 та STATISTIKA.

Організація та експериментальна база дослідження. Дисертаційне дослідження проведено на базі загальноосвітніх шкіл І-ІІІ ступенів м. Суми: гімназії № 1, ЗОШ № 12, 15, 3. У дослідженні взяли участь 519 школярів віком від 11 до 17 років загальноосвітніх шкіл різного типу. Для проведення комплексного дослідження учні були розподілені на групи за статтю, віком та типом навчального закладу (табл. 1).

Таблиця 1. Розподіл учнів за віковими, статевими ознаками та типом навчального закладу (абс. числа)

Групи досліджень	Критерії	Всього
Вік	11-15 років	258
	16-17 років	261
ЗНЗ	Гімназія № 1	192
	ЗОШ № 3	156
	ЗОШ № 12, 15	171
Стать	Хлопці	267
	Дівчата	252
У цілому	519

Дослідження здійснювалося упродовж 2005-2008 рр. у три етапи.

На першому етапі проведено аналіз наукових публікацій з обраної проблеми. Розроблена програма діагностики пізнавальних функцій школярів. Проведено оцінку рівнів розвитку пізнавальних функцій та оцінено успішність навчання кожного учня методом експертного оцінювання, проаналізовано інтенсивність тижневого навчального навантаження учнів.

На другому етапі досліджено властивості нервових процесів учнів (сила, функціональна рухливість) та визначено швидкість сенсомоторних реакцій різної складності. Проведено діагностику особистісних якостей (екстраверсія, нейротизм, наявність невротичних розладів) та продуктивності розумової працездатності учнів. Вивчено функціональний стан організму школярів за суб'єктивною оцінкою самопочуття, активності, настрою, а також за показниками варіабельності серцевого ритму під час розумової активності у порівнянні зі станом спокою.

На третьому етапі здійснено статистичну обробку даних та аналіз отриманих результатів, розроблено методичні рекомендації щодо оцінки пізнавального статусу учнів загальноосвітніх навчальних закладів (ЗНЗ) для прогнозування успішності навчання (УН) за показниками пізнавальних функцій та способу оцінки психофізіологічної "ціни" (ПФЦ) пізнавальної діяльності школярів різних навчальних закладів з різною успішністю навчання. Розроблено і впроваджено програму корекції ПФЦ пізнавальної діяльності школярів, а також встановлена ефективність запропонованих корекційних заходів.

Надійність і вірогідність результатів забезпечувалися використанням надійних і валідних діагностичних методик, поєднанням якісного і кількісного аналізу емпіричних даних, репрезентативністю вибірки та застосуванням методів математичної статистики.

Наукова новизна результатів дисертаційного дослідження полягає у наступному:

1. Набуло подальшого розвитку поняття "психофізіологічної ціни" та поглиблено сутність категорії "пізнавального статусу".

2. Уточнено особливості впливу надмірного інформаційного навантаження на функціональний стан учнів з різними типами реагування.

3. Обґрунтовано та розроблено новий методичний підхід щодо вивчення пізнавальних властивостей дітей середнього та старшого шкільного віку загальноосвітніх навчальних закладів різного типу в умовах навчального процесу.

4. Вперше розроблено методику оцінки психофізіологічної "ціни" пізнавальної діяльності учнів загальноосвітніх навчальних закладів з різним ступенем успішності навчання.

Теоретичне значення дослідження полягає:

1. У подальшому розвитку проблеми психофізіологічної "ціни" пізнавальної діяльності школярів з різною інтенсивністю навчального навантаження;

2. У встановленні причин підвищення психофізіологічної "ціни" пізнавальної діяльності учнів з різною успішністю навчання;

3. У розширенні та поглибленні знань про закономірності змін функціонального та психофізіологічного станів учнів під час пізнавальної діяльності та шляхів їх поліпшення в умовах загальноосвітнього навчального закладу.

Практичне значення одержаних результатів. На основі отриманих результатів розроблено методику оцінки пізнавального статусу учнів, яка може бути використана під час комплектування класів різного профільного спрямування, а також обґрунтовано методику визначення ПФЦ пізнавальної діяльності для оцінки міри напруження організму школярів та виявлення ознак розумової втоми та перевтоми. Розроблено програму корекції ПФЦ пізнавальної діяльності та профілактики розумової втоми школярів з урахуванням їх індивідуальних особливостей.

За матеріалами дисертації видані методичні рекомендації: "Оцінка індивідуальної психофізіологічної "ціни" розумового навантаження", "Профілактика розумового стомлення та корекція психофізіологічної "ціни" пізнавальної діяльності учнів в умовах навчального процесу", "Оцінка психофізіологічного статусу пізнавальної діяльності учнів".

Апробація та впровадження результатів дослідження. Теоретичні i практичні дані, які одержані у ході виконання даної роботи, доповідались на Міжнародних та Всеукраїнських науково-практичних конференціях: "Формування здоров'я дітей, підлітків та молоді в умовах навчально-виховного закладу" (м. Суми, 2006); "Адаптаційні можливості дітей та молоді" (м. Одеса, 2006); "Біологічні дослідження молодих вчених на Україні" (м. Київ, 2006); "Психофізіологічні функції в нормі і патології" (м. Київ, 2006); "Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі" (м. Черкаси, 2006); "Сучасні проблеми психологічного та психофізіологічного забезпечення діяльності" (м. Київ, 2007); "Здорове довкілля - здорова нація" (м. Бердянськ, 2008); "Адаптаційні можливості дітей та молоді" (м. Одеса, 2008); "Освіта і здоров'я: формування здоров'я дітей, підлітків та молоді в умовах навчально-виховного закладу" (м. Суми, 2008); "Моніторинг здоров'я школярів: міжсекторальна взаємодія лікарів, педагогів, психологів" (м. Харків, 2009).

Висновки дослідження доповідались на засіданнях кафедри спортивної медицини і валеології, кафедри бiологiчних основ фізичної культури Сумського державного педагогічного університету ім. А.С. Макаренка (2006-2008 р.).

Основні положення і результати експериментального дослідження використано у навчально-педагогічній роботі Інституту фізичної культури СумДПУ ім. А.С. Макаренка (довідки № 32 від 19.06.08, № 33 від 19.06.08, № 34 від 19.06.08, № 35 від 19.06.08, № 36 від 19.06.08), корекційно-профілактичній роботі Сумської гімназії № 1 (довідки № 12 від 19.06.08, № 13 від 19.06.08) та Сумської спеціалізованої школи № 9 (довідки № 9 від 19.06.08, № 10 від 19.06.08).

Публікації. Матеріали дисертації знайшли відображення у 13 друкованих працях, у тому числі у 4-х статтях у фахових виданнях з психології, рекомендованих ВАК України.

Структура дисертації: дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг дисертації 214 сторінок. Основний зміст дисертації викладено на 172 сторінках. Робота містить 100 таблиць, що розміщені на 32 сторінках та 17 рисунків, що розміщені на 6 сторінках. Список використаних джерел налічує 341 найменування, у тому числі 41 - англійською мовою.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність дослідження, визначено об'єкт, предмет, мету, гіпотезу та завдання дослідження, розкрито наукову новизну, теоретичне та практичне значення дослідження, наведено дані про апробацію та впровадження результатів дослідження у практику.

У першому розділі - "Аналіз психофізіологічних аспектів пізнавальної діяльності та ефективності навчання школярів" - викладено концептуальні засади та основні підходи до досліджуваної проблеми, психофізіологічні умови та особливості розвитку пізнавальних функцій школярів. Представлено шляхи вирішення проблеми оцінки міри напруження організму за показниками його функціонального стану.

Розкрито основні підходи до розуміння змісту пізнавальної діяльності та пізнавальної активності. Встановлено, що сучасні дослідження орієнтовані на пошук методів активізації навчально-пізнавальної діяльності учнів у зв'язку з різким зниженням їх інтересу до навчальної діяльності (О. Меняйленко, В. Краснопольський, І. Іваськів, О. Жоржик, В. Лозова, Л. Рачкова).

У даному розділі розглядаються пізнавальні функції та їх особливості. У відповідності до установлених у вітчизняній психології та психофізіології уявлень, пізнавальні функції є основними у структурі особистості і об'єднуються у дві великі групи: "операційні особливості особистості" та "активаційні особливості особистості". Представлено визначення та властивості функції уваги за даними психологів та психофізіологів (Б. Ананьєв, С. Максименко, О. Скрипченко, М. Макаренко, В. Лизогуб, Т. Куценко, І. Мацейко, П. Сидоров, Є. Бочарова, О. Маслова).

Крім того, у даному розділі представлено детальний аналіз наукових робіт, присвячених дослідженню такої когнітивної функції як пам'ять. Обґрунтування пам'яті як фізіологічного процесу започатковано у наукових роботах І. Павлова про закономірності вищої нервової діяльності і набуло подальшого розвитку у фізіологічних та психофізіологічних дослідженнях пам'яті останніх років (Л. Юхименко, Т. Куценко, Н. Філімонова, Ж. Ламбуцька, О. Менших, Г. Петров, В. Ляшенко, М. Макаренко, Т. Козій). Акцентується увага на тому, що проблема розвитку різних видів пам'яті у співставленні з іншими психічними процесами в умовах підвищеного інформаційного навантаження, а також вплив цієї функції на реалізацію ПД учнів в умовах сучасних ЗНЗ є актуальною.

У якості робочого визначення прийняте розуміння процесу мислення як процесу опосередкованого, предметного відображення загальних, суттєвих властивостей об'єктів та явищ дійсності, відображення взаємозв'язків та відношень, що існують між ними (С. Максименко). Проблема розвитку мислення давно закріпилась у предметних галузях загальної, когнітивної, професійно орієнтованої психології та психофізіології, останнє десятиріччя дослідниками часто використовується у сфері "психології життя" з її акцентами на різних способах розв'язання індивідом своїх проблем.

На основі аналізу літературних джерел з проблеми розвитку пізнавальних функцій у онтогенезі виділені вразливі вікові періоди у дозріванні та функціонуванні систем, які відповідають за пізнавальну сферу. Представлено особливості психічного розвитку дітей у пре- та пубертатних періодах за даними таких дослідників як О. Лурія, Л. Виготський, Д. Ельконін, Д. Фарбер, В. Кутішенко, Н. Ліфарєва, В. Аверін, Ф. Райс, М. Безруких, В. Сонькин, М. Гамезо, О. Петрова.

Виокремлені причини зниження ефективності навчання, серед яких можна виділити психофізіологічні, вікові та індивідуальні: порушення формування окремих психічних функцій (В. Ганузин, Г. Ганузина, І. Мацейко), соматична ослабленість дитини (С. Шпангенберг, Г. Стунєєва, В. Кирюшкин), недоліки у підготовці дитини до школи (Л. Гармаш, Н. Коцур, Н. Сисоєнко), рухові порушення (М. Безруких).

На основі підходу М. Безруких представлено поняття ефективності організації навчального процесу з урахуванням "ціни" діяльності. На сьогодні існує декілька підходів щодо визначення ціни діяльності, але більшість з них або носять теоретичний характер, або надають перевагу окремим властивостям чи функціям (Р. Баєвський, А. Навакатікян, В. Крижанівська, Ж. Ламбуцька, Г. Леонова, М. Макаренко, А. Карпухина, В. Розов).

Проблема залучення здоров'язберігаючих технологій у ЗНЗ з метою підвищення ефективності навчання, зниження "ціни" діяльності та покращання стану здоров'я школярів у цілому вивчається багатьма науковцями (Т. Алілова, М. Борсукова, М. Безруких, О. Дмитрієв, Л. Кузнєцова, Л. Тихомирова), але поза увагою дослідників залишається питання підбору раціональних методів організації навчального процесу для учнів з різними рівнями розвитку пізнавальних функцій, а також профілактики розумової втоми дітей, які навчаються в умовах підвищеного інформаційного навантаження.

Крім того, представлені основні трактування понять функціонального та психофізіологічного станів (Н. Данилова, Г. Леонова, Ю. Горго, А. Карпухіна, О. Кокун, М. Корольчук). Доведено ефективність та надійність діагностики варіабельності серцевого ритму як способу оцінки міри напруження організму під час ПД учнів, що, у свою чергу, відображає її "ціну". Представлені дані сучасних вітчизняних та зарубіжних дослідників з приводу аналізу ВСР під час різних видів діяльності та у різних станах (Р. Баєвський, М. Макаренко, В. Лизогуб, І. Бабунц, А. Навакатікян, С. Коваленко, Л. Кудій, А. Галлеєв, О. Коркушко, А. Писарук, В. Лишневська, Т. Волокітіна, Є. Іваницька, Г. Рябикіна, А. Соболєв, Н. Данилова, С. Астафьєв, А. Артеменков, Е. Гринене, В. Вайткявичюс, Е. Марачинскине, В. Бурнейкене, L. Prinzel, R. Veririer, M. Mittleman, P. Jorna, M. Bootsma, C. Swenne, H. Vanbolhuis).

Встановлено, що проблема збереження та відновлення здоров'я учнів в умовах навчального процесу досліджувалась науковцями у медичному, гігієнічному, психологічному та педагогічному аспектах. Але привертає увагу недостатня кількість робіт, присвячених розробці єдиного методичного підходу до аналізу пізнавальної діяльності учнів у цілому, а також способу оцінки статусу учня за психофізіологічними критеріями для прогнозування ефективності його навчання.

У наукових джерелах недостатньо висвітлено вплив стану психічних процесів на ефективність навчання та пізнавальну діяльність учнів середнього та старшого шкільного віку.

У зв'язку з процесом реформування галузі освіти XXІ століття, існує необхідність розробки наукового супроводу сучасної системи повної загальної середньої освіти, у тому числі і оцінки адаптації організму учнів до навчального навантаження.

У другому розділі "Методи і організація дослідження" викладається загальна стратегія емпіричного дослідження, обґрунтовується програма комплексного психофізіологічного обстеження учнів з метою визначення їх пізнавального статусу та ПФЦ пізнавальної діяльності.

Для вирішення поставлених завдань експеримент здійснювався у 3 етапи: на першому етапі проведено аналіз наукових публікацій, розроблена програма діагностики пізнавальних функцій школярів, проведено оцінку рівнів розвитку пізнавальних функцій, оцінено успішність навчання кожного учня, проаналізовано інтенсивність тижневого навчального навантаження учнів; другий етап включав дослідження властивостей нервових процесів та хронорефлексометрію, діагностику особистісних якостей (екстраверсії, нейротизму, наявності невротичних розладів), продуктивності розумової працездатності учнів, вивчення функціонального стану організму школярів за суб'єктивною оцінкою самопочуття, активності, настрою, варіабельності серцевого ритму під час розумової активності та у стані умовного спокою; на третьому етапі здійснено статистичну обробку даних, аналіз отриманих результатів, розроблено методичні рекомендації щодо оцінки пізнавального статусу учнів та способу оцінки ПФЦ пізнавальної діяльності школярів з різною успішністю навчання. Розроблено і впроваджено програму корекції ПФЦ пізнавальної діяльності школярів, а також встановлена ефективність запропонованих корекційних заходів.

Вибірка складалася з 519 учнів загальноосвітніх навчальних закладів різних типів. Гімназисти склали основну групу дослідження (ОГ), школярі ЗОШ № 3 були віднесені до групи порівняння № 1 (ГП₁) та учні ЗОШ № 12, 15 входили до групи порівняння № 2 (ГП₂).

Програма емпіричного дослідження базувалася на наступних критеріях: 1) сфера - психофізіологія пізнавальної діяльності; 2) явища, що вивчаються - психофізіологічна "ціна" пізнавальної діяльності учнів в умовах інформаційних навантажень різного рівня; когнітивні функції школярів з різним інформаційним навантаженням; 3) параметри: особистісна "ціна", яка відображає зміни стійких особливостей, що виникають у процесі пристосування до інформаційних навантажень, а також суб'єктивна "ціна" - відбиває ступінь психічного комфорту-дискомфорту; соматична "ціна" - функціонування фізіологічних систем у процесі адаптації до інформаційного навантаження; 4) вимірюванні змінні: сформованість пізнавальних функцій; нейродинамічні властивості; емоційна стійкість; працездатність у інтелектуальному просторі; успішність; психічний комфорт за показниками активності, самопочуття, настрою; відсутність або наявність порушень невротичного характеру; вегетативний супровід пізнавальної діяльності.

Схема дослідження передбачала: 1) визначення рівнів розвитку пізнавальних функцій (пам'яті, уваги, мислення) за методиками: "Оперативна слухова пам'ять" Г. Хілової (1973) у модифікації М. Макаренка, "Зорова пам'ять", "Відшукування чисел" М. Макаренка, тест "Аналогії", тест "Анаграми", "Матриці Равена"; 2) виявлення граничних невротичних розладів з використанням дитячого опитувальника неврозів "ДОН", адаптованого для підлітків; 3) суб'єктивну оцінку функціонального стану організму за психологічним тестом "САН"; 4) визначення рівнів екстраверсії та нейротизму за шкалою Г. Айзенка; 5) діагностику продуктивності розумової працездатності у динаміці навчального дня та тижня за допомогою коректурної проби з використанням буквенних таблиць В. Анфімова; 6) оцінку вегетативного балансу організму методом варіаційної пульсометрії з використанням приладу та програмного забезпечення "Cardiospektr" ("Солвейг", м. Київ); 7) хронорефлексометрію та оцінку нейродинамічних властивостей школярів за методикою М. Макаренка та В. Лизогуба з використанням комп'ютерної програми "Діагност - 1"; 8) статистичний аналіз та математичне прогнозування з використанням програми STATISTIKA 6.1.

У третьому розділі "Психофізіологічні чинники пізнавальної діяльності учнів в умовах ЗНЗ різного типу" наведені результати дослідження психофізіологічного та функціонального станів організму учнів в умовах інформаційних навантажень різної інтенсивності.

Результати порівняльного аналізу властивостей учнів, які приймали участь у дослідженні, виявили перевагу гімназистів над школярами груп порівняння за рівнями розвитку когнітивних функцій на фоні порушення функціонального стану організму за показниками серцево-судинної та нервової систем. У ході дослідження встановлено, що гімназисти характеризуються кращими показниками розвитку більшості когнітивних функцій, що зумовлює високу УН, у той час, як в учнів ЗНЗ з традиційною формою навчання такого зв'язку не виявлено.

Виявлено вищі рівні розвитку сенсомоторної реакції підвищеної складності у гімназистів за величиною латентного періоду, крім того, у них спостерігається вища функціональна рухливість нервових процесів.

Аналіз тижневої динаміки розумової працездатності школярів виявив поступове зниження її продуктивності від початку до середини тижня у гімназистів на противагу загальновизнаній динаміці. Стадія різко вираженого стомлення (за теорією М. Антропової), що спостерігається у гімназистів наприкінці тижня, є свідченням розвитку розумової втоми, яка спричинена перенапруженням основних регуляторних систем під впливом інформаційного навантаження.

Встановлено стимулюючий вплив активізації симпатичної ланки вегетативної нервової системи організму учнів на продуктивність розумової працездатності. Так зростання індексу Баєвського супроводжується підвищенням якості виконуваної роботи, про що свідчать коефіцієнти продуктивності розумової працездатності. Але перенапруження, спричинене надмірним інформаційним навантаженням, здійснює зворотній вплив, що призводить до виснаження організму та різко вираженої втоми, яка характеризується більшою питомою вагою випадків емоційної нестійкості та граничних невротичних розладів у ОГ, порівняно з групами порівняння. Крім того, у гімназистів спостерігається значне порушення вегетативного контролю серцевої діяльності (згідно зі статистичними та спектральними показниками варіабельності серцевого ритму під час розумової діяльності).

Загалом результати психофізіологічної діагностики підтвердили висунуту гіпотезу і показали, що невідповідність інтенсивності інформаційного навантаження віковим особливостям школярів призводить до перенапруження та виснаження основних регуляторних систем організму.

У четвертому розділі "Пізнавальний статус школярів як критерій прогнозування успішності навчання" представлена оцінка пізнавального статусу (ПС) школярів. У даному випадку до складу інтегральної оцінки увійшли показники таких функцій: слухової оперативної та зорової пам'яті, уваги, а також рівнів розвитку понятійного, наочно-образного мислення та його гнучкості.

Отримані показники пізнавальних функцій кожного учня були оброблені за допомогою запропонованої формули середнього арифметичного та згруповані за градацією, яка визначена методом сигмальних відхилень. Визначено 3 рівні ПС: низький (ПС 1,8 балів), середній (1,8 ? ПС ? 2,4), високий (ПС > 2,4).

У цілому було виявлено переважну більшість учнів з середніми рівнями ПС (55,5%), у той час як високий статус виявлено у 29,7% школярів. Найменшу групу складають діти, ПС яких відповідає низькому рівню (14,8%). Кількісний розподіл учнів з різними рівнями ПС за типом навчального закладу встановив перевагу учнів ОГ серед загальної кількості досліджуваних з високими показниками ПС. Доведено, що найбільший внесок у формування ПС має обсяг уваги (F=34,44, p0,0001) та рівні розвитку словесно-логічного мислення (F=29,64, p0,0001) і його гнучкості (F=30,51, p0,0001).

Виявлена неоднозначність розвитку психічних функцій у школярів закладів різного типу стала передумовою для встановлення впливу інших психофізіологічних властивостей на формування ПС, а також зв'язку між ними. Так, у ході дослідження встановлено, що учні з високими рівнями ПС характеризуються проявами емоційної нестійкості за показником нейротизму (11,64±1,08 бала), що сприяє зростанню проявів депресії (r= 0,271, р0,05) та астенії (r= 0,253, р0,05). Учні з низькими рівнями ПС мають ознаки вегетативних розладів та порушень сну, що спричинене дисбалансом вегетативної нервової системи та значним напруженням серцево-судинної системи під час розумової активності.

Достатня та висока УН у школярів з низькими рівнями ПС супроводжується надмірно високим ступенем централізації управління серцевим ритмом та проявом стресової реакції, про що свідчить вірогідне зниження статистичних та спектральних показників варіабельності серцевого ритму та висока величина індексу напруження під час розумової діяльності.

Прояв більшої сили нервових процесів супроводжується вищим розвитком пізнавальних функцій, що підтверджується прямими кореляційними зв'язками між показником сили нервових процесів та обсягом зорової пам'яті (r = 0,383, р0,01), обсягом уваги (r = 0,387, р0,01), рівнем розвитку понятійного мислення (r = 0,264, р0,05) та наочно-образного мислення (r = 0,294, р0,05), а також рівнем ПС у цілому (r = 0,396, р0,01).

У п'ятому розділі "Психофізіологічна "ціна" пізнавальної діяльності школярів та їх успішності навчання" представлено методику визначення ПФЦ в умовах навчального закладу. Запропоновані способи побудови моделей ПФЦ. Спосіб "І" базується на факторному, кореляційному аналізі та побудові регресійних моделей ПФЦ школярів різної статі з різною УН та різним інформаційним навантаженням. Спосіб "ІІ" базується на основі методу інтегральних оцінок (М. Антомонов, 2006).

Факторний аналіз показників психофізіологічного обстеження школярів дозволив виділити провідні складові ПФЦ для школярів з різними рівнями УН. Так, для учнів з високою УН такими складовими слід вважати: 1) наявність граничних невротичних порушень різних видів та рівень їх прояву, а також суб'єктивні зміни функціонального стану організму за показниками самопочуття та активності; 2) спектральні та статистичні показники варіабельності серцевого ритму, які визначають особливості вегетативного забезпечення пізнавальної діяльності школярів, а також показники хронорефлексометрії та рівень нейротизму; 3) спектральні показники варіабельності серцевого ритму у стані умовного спокою школярів, які відображають симпато-парасимпатичний баланс, показник напруження серцево-судинної системи (за величинами індексу Баєвського), величина екстраверсії та настрій, як суб'єктивна оцінка функціонального стану організму; 4) пізнавальні властивості (рівні розвитку понятійного мислення, гнучкості мислення, обсяги зорової та слухової оперативної пам'яті, уваги) та показники продуктивності РП на початку та в середині тижня, а також середній бал успішності.

Для учнів з достатньою УН навчальних закладів різного типу основними складовими ПФЦ пізнавальної діяльності слід вважати: 1) показники невротичних порушень, що є характерним і для школярів з високою ефективністю навчання. 2) показники вегетативного забезпечення розумової діяльності; показники симпато-парасимпатичного балансу у стані умовного спокою; 3) суб'єктивна оцінка функціонального стану організму, показники хронорефлексометрії, рівень нейротизму та властивості пам'яті; 4) показники продуктивності РП протягом тижня а також особливості мислення.

Для школярів з середньою УН: 1) фактор 1 - "невротичні порушення"; 2) фактор 2 - "симпато-парасимпатичний баланс у стані спокою" та рівень нейротизму; 3) фактор 3 - "вегетативний супровід пізнавальної діяльності" (показники ВСР у стані розумової діяльності, пізнавальні властивості, хронорефлексометрія, екстраверсія); 4) фактор 4 - " зміни функціонального стану організму під час розумової діяльності" (показники продуктивності розумової працездатності протягом тижня, самопочуття, активність, настрій, середній бал успішності).

Спосіб І дозволив розробити 17 регресійних моделей ПФЦ для школярів різної статі з різними УН та інформаційним навантаженням. Так, модель ПФЦ хлопців ОГ з високою УН має наступний вигляд:

де: у - ПФЦ; х₁ - рівень розвитку понятійного мислення (бали); х₂ - депресія (бали); х₃ - латентний період реакції вибору двох з трьох подразників (мс).

У хлопців з високою УН школи з традиційними формами навчання (ГП₂) модель ПФЦ буде мати інший вигляд:

де: у - ПФЦ; х₁ - показник рівня розвитку гнучкості мислення (бали); х₂ - показник екстраверсії (бали); х₃ - рівень тривожності (бали); х₄ - величина латентного періоду складної зорово-моторної реакції вибору одного з трьох подразників (мс); х₅ - показник потужності хвиль дуже низькочастотного спектру варіабельності серцевого ритму під час розумової активності (мс²).

У хлопців ОГ з середньою УН структура ПФЦ наступна:

де: у - ПФЦ; х₁ - продуктивність розумової працездатності (РП) наприкінці тижня (ум. од.); х₂ - рівень розвитку гнучкості мислення (бали); х₃ - потужність хвиль низькочастотного спектру варіабельності серцевого ритму у стані умовного спокою (мс²).

Усі інші моделі мають подібний вигляд, але різну чисельність та наповненість змінних.

Спосіб ІІ, що базується на факторному аналізі з використанням методу головних компонентів, обертання факторної матриці за критерієм Varimax normalized, дозволив визначити інтегральну модель ПФЦ.

Були виділені три основних фактори ПФЦ: фактор 1 "фізіологічна ціна", факторна вага якого складає 24,0%; фактор 2 "психічний комфорт" з факторною вагою 23,6%; фактор 3 "емоційна стійкість" (21,0%), який відображає "особистісну ціну". Представлено параметри регресійної моделі ПФЦ, яка у цілому вірогідна і адекватна (F=1432,6; р<0,0001):

ПФЦ = log()

де: х₁ - рівень нейротизму (бали); х₂ - рівень депресії (бали); х₃ - продуктивність РП на початку тижня (ум. од.); х₄ - продуктивність РП у середині тижня (ум. од.); х₅ - продуктивність РП наприкінці тижня (ум. од); х₆ - індекс Баєвського під час розумової активності (ум. од.); х₇ - індекс Баєвського у стані умовного спокою (ум. од.); х₈ - середня довжина інтервалів RR послідовних циклів серцевих скорочень під час розумової активності (мс); х₉ - середня довжина інтервалів RR послідовних циклів серцевих скорочень у стані умовного спокою (мс).

Усі отримані показники використані для оцінки ПФЦ пізнавальної діяльності учнів за математичними моделями з наступним визначенням "ціни" пізнавальної діяльності кожного окремого школяра за встановленим алгоритмом (табл. 2). Логарифмування моделей дозволило обмежити кількість рівнів ПФЦ та зменшити їх діапазон.

Після здійснення даного прийому кількість рівнів та їх діапазони для моделей ПФЦ виявилися в однакових межах. Це дозволило створити єдиний варіант визначення приналежності величини ПФЦ кожного учня до певного її рівня не залежно від обраної математичної моделі. Формування діапазонів здійснювалось методом сигмальних відхилень.

Таблиця 2. Оцінка психофізіологічної "ціни" розумового навантаження

Кількість балів за ПФЦ	Рівень ПФЦ	Якісна оцінка ПФЦ
1	І	Низька
? 1, але 2	ІІ	Середня
? 2, але ? 3	ІІІ	Висока
> 3	ІV	Дуже висока

Усі учні, які брали участь у дослідженні, розподілені за критерієм ПФЦ. Аналіз такого розподілу у цілому виявив переважну більшість школярів з низьким (25,8%) та середнім (35,2%) рівнями ПФЦ, у той час як за рахунок високої та дуже високої ціни навчально-пізнавальна діяльність відбувається у 22% та 17% учнів ЗНЗ у цілому.

Аналіз тижневої динаміки розумової працездатності учнів з різними рівнями ПФЦ вказує на низький рівень настановлення на навчальну діяльність на початку тижня у школярів з низькою ПФЦ, що проявляється дуже низьким рівнем продуктивності розумової працездатності у цьому періоді. Це підтверджують і прямі кореляційні зв'язки, встановлені між показниками активності, настрою на початку тижня і рівнем ПФЦ (r= 0,422; р0,01). Крім того, показано, що в учнів з низькими рівнями ПФЦ майже не проявляються невротичні порушення, на відміну від школярів з високими показниками ПФЦ, що підтверджує гіпотезу підвищення "ціни" навчання за рахунок виникнення реакцій невротичного характеру. Встановлено вірогідний кореляційний зв'язок між рівнем ПФЦ та величиною депресії (r =0,50; р<0,01) і показником порушення поведінки (r=0,22; р<0,05).

Аналіз показників варіабельності серцевого ритму у стані спокою свідчить про перевагу автономного контуру регуляції серцевого ритму в усіх досліджуваних групах, причому у дітей з дуже високими рівнями ПФЦ спостерігається вірогідне перевищення показників парасимпатичної регуляції - RMSSD та HF. Але під час розумової активності спостерігаються вірогідні відмінності за типом реагування. Реакція школярів з дуже високою ПФЦ на інформаційне навантаження має протилежний характер реагування, ніж у дітей інших груп, і вказує на зниження ВРС у них у цілому за показниками RMSSD, SDNN, а також на наявність стресового збудження за змінами HF та LF. школяр психофізіологічний пізнавальний навантаження

Здійснено розрахунок порогових рівнів чинників ПФЦ, при яких відбуваються якісні зміни функціонального стану організму школярів при підвищенні "ціни" розумової діяльності. Так, пороговим значенням для індексу напруження Баєвського є 126,2 ум. од., перевищення якого може бути маркером наявності дуже високого рівня ПФЦ. Для показника NN під час розумової активності такою величиною є 683 мс. Для показників нейротизму та депресії порогові рівні дуже високої "ціни" діяльності складають відповідно 11,88 та 7,64 бала. А також зниження інтенсивності розумової працездатності у кінці тижня за показником продуктивності нижче за 15,25 ум. од. є маркером наявності ПФЦ дуже високого рівня. Крім того, встановлено, що в учнів старше 13,4 років ризик підвищення ПФЦ пізнавальної діяльності вірогідно вище.

Розподіл учнів загальноосвітніх навчальних закладів різних типів за рівнями ПФЦ пізнавальної діяльності виявився неоднозначним: у 11,40 % учнів ОГ та 30,00% і 32,00% учнів ГП₁ та ГП₂ ПФЦ знаходиться в межах, що відповідають низькому рівню, а це свідчить про незначне напруження основних регуляторних систем організму під час пізнавальної діяльності. У 17,10% гімназистів та 42,00% і 42,00% школярів груп порівняння відповідає середньому рівню і свідчить про наявність напруження серцево-судинної та нервової систем, але не призводить до їх виснаження, тобто спостерігається гармонійне співвідношення інтенсивності розумового навантаження та психофізіологічних можливостей організму школяра за умов достатньої та високої успішності навчання. Виявлено зниження рівня функціонального стану організму, наявність невротичних розладів, зниження загального тонусу організму у 37,40% учнів ОГ, 17,00% учнів ГП₁ та 16,00% ГП₂. Дана категорія учнів потребує реабілітаційних, відновлювальних заходів, спрямованих на ліквідацію та профілактику у подальшому розумової втоми з урахуванням індивідуальних особливостей кожного учня (інтегральний показник ПФЦ даної категорії учнів перебуває у діапазоні, що відповідає високому рівню). Дуже високий рівень ПФЦ вказує на наявність гострих порушень або зривів адаптаційних механізмів організму, крім того, може свідчити про наявність патологічних змін, що потребує додаткових обстежень учня та аналізу стану його здоров'я. Такий рівень виявлено у 34,50% гімназистів, 11,00% учнів ГП ₁ та 10,00% учнів ГП₂.

З метою первинної та вторинної профілактики підвищення ПФЦ пізнавальної діяльності учнів розроблено і впроваджено програму, яка направлена на запобігання виникнення розумової перевтоми та активізацію розумової працездатності. Програма складалася з трьох етапів: початкового, основного та заключного. Початковий етап тривав 2 місяці і складався з трьох блоків: для учнів, вчителів та батьків. На даному етапі було обрано методичний інструментарій корекційних та профілактичних заходів; проведено науково-просвітницьку роботу з учнями (бесіди з проблеми розумової перевтоми і її наслідків), з вчителями-предметниками та кураторами (лекції на тему раціональної організації навчального процесу, ознайомлення з інструкціями проведення відповідних заходів) і батьками (ознайомлення зі структурою програми та необхідністю її використання в умовах навчального закладу та під час виконання домашніх завдань). Крім того, протягом даного періоду здійснювався контроль над правильністю виконання і методичною відповідністю заходів корекційної програми. Основний етап тривав протягом року і полягав у виконанні учнями вправ та заходів згідно зі змістом програми. Структура даного етапу представлена у таблиці 3.

На заключному етапі здійснено оцінку ефективності запропонованих заходів, у якій взяли участь 27 гімназистів, котрі мали найгірші показники усіх досліджуваних властивостей. В результаті впровадження програми корекції високої ПФЦ пізнавальної діяльності школярів протягом навчального року встановлено тенденцію до зниження показників функціонального стану як серцево-судинної, так і психоемоційної сфери, а також покращення продуктивності розумової працездатності. Інтегральний показник ПФЦ даної групи учнів до корекційної програми становив 3,348±0,094, що відповідає дуже високому рівню, після впровадження корекційних заходів ця величина знизилась до 2,70±0,082 (t=8,85), що відповідає межі високого рівня.

За результатами дисертаційного дослідження зроблено висновок про доцільність оцінки міри напруження організму школярів з різними рівнями розвитку пізнавальних функцій за інтегральним показником ПФЦ пізнавальної діяльності та необхідність впровадження програми корекції ПФЦ та профілактики розумового стомлення серед учнів ЗНЗ.

...