Вступление в силу Федерального закона от 29 декабря 2012 года № 273 «Об образовании в Российской Федерации» и утверждение Федеральных государственных стандартов начального общего, основного общего, среднего общего образования законодательно закрепило требования по использованию цифровых средств в образовательной деятельности. При этом они должны соответствовать уровню системы образования в целом, запросам обучающихся и их родителей с учётом особенностей развития субъектов Российской Федерации [1-3].

Ни у кого не вызывает сомнений, что ЦОС имеет достоинства и привносит новые возможности в образование (повышает внутреннюю мотивацию учащихся к предмету, обеспечивает возможность широкого выбора методов обучения). Однако нельзя не учитывать негативных факторов влияния ЦОС на состояние здоровья детей и подростков: зрительную и статическую нагрузку, интенсификацию интеллектуальной деятельности учащихся, воздействие на детский организм электромагнитных и электростатических полей.

Продолжительное пребывание в таких условиях способствует упрочнению негативных сдвигов в физиологических реакциях детского организма, в результате которого возникает низкая стрессоустойчивость, высокий уровень непродуктивной нервно-психической напряжённости, формирование невротических расстройств с последующей манифестацией, нарушением функционирования зрительной системы, сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта [4-6].

В структуре факторов, влияющих на состояние здоровья школьников, наблюдается увеличение вклада факторов внутришкольной среды и уменьшение вклада социально-гигиенических факторов [7]. Школьная среда нередко является причиной развития функциональных и хронических заболеваний [8-10]. Это обуславливается тем, что негативное влияние школьных факторов усугубляется при их комплексном, продолжительном и длительном воздействии на организм ребёнка.

Одним из таких школьных факторов является интенсификация учебной нагрузки с использованием цифровых средств образования. Новые педагогические технологии и оснащённость образовательных учреждений демонстрируют возможности смешанного использования различных видов средств (например, нетбук и графический планшет, ноутбук и интерактивная доска и т.д.). Установлено, что утомительное воздействие учебных занятий на учащихся напрямую зависит также и от количества различных видов цифровых средств, которые одномоментно ими используются. Необходимо отметить, что повышение интенсификации учебной деятельности на уроках с применением цифровых средств до 80 % и более в начальных классах и свыше 90 % в основной школе может привести к развитию выраженного утомления учащихся даже при условии соблюдения регламентов их непрерывного использования [11].

В исследованиях кандидата биологических наук О.В. Прасоловой подчёркивается, что при увеличении суммарной учебной нагрузки в течение дня и всей недели с использованием новых цифровых устройств у обучающихся может повышаться артериальное давление вместе с частотой сердечных сокращений, увеличиваться функциональная лабильность центральной нервной системы [12].

Исследований по гигиенической оценке влияния электронных цифровых устройств на функциональное состояние органа зрения учащихся не так много, однако эта проблема актуальна. При многочасовой работе зрачок и кольцо цилиарного тела глаза чрезмерно суживается, что приводит к перенапряжению глаз. Большую нагрузку орган зрения испытывает при вводе информации, так как пользователь вынужден часто переводить взгляд с экрана на текст и клавиатуру, находящиеся на разном расстоянии и по-разному освещённые. Кроме того, количество морганий сокращается от 2 до 3 раз, в результате чего скорость испарения слезы с поверхности глаза увеличивается и нарушается стабильность прероговичной слёзной пленки. Более того, при работе с монитором ресничная мышца находится в напряжённом состоянии, это ведёт к развитию астенопии и спазму аккомодации. В результате у учащихся возникает синдром «сухого» глаза, характеризующийся резью в глазах, ощущением «инородного тела», светобоязнью и слезотечением, покраснением конъюнктивы, появлением сосудистой сетки на боковых поверхностях глаз. Клинически синдром проявляется локальным хемозом и «вялой» гиперемией конъюнктивы [13-19].

Длительная и чрезмерная работа за разными видами цифровых средств увеличивает риск возникновения миопии, которая, в свою очередь, вызывает изменения в функционировании вегетативной нервной системы (ВНС) [20-22]. Дисбаланс ВНС может повлиять на гемодинамику в зрительном анализаторе, а также привести к развитию дистрофических изменений в глазном дне [23-25].

Доктор медицинских наук, профессор, заведующий отделом охраны здоровья детей Ивановского научно-исследовательского института материнства и детства имени В. Городкова О.М. Филькина отмечает, что 2,4 % дошкольников при поступлении в первый класс уже близоруки, а к пятому классу число близоруких учащихся увеличивается и достигает 19,7 %. К 11-му классу распространённость миопии среди подростков в России приближается к европейским значениям – 36,8 % [26-27]. Стремительное распространение миопии среди детей и подростков обусловило появление термина «эпидемия миопии».

Синдромы перенапряжения предплечья являются одними из самых распространённых патологических состояний, связанных с длительной статической работой за цифровыми средствами. Многократные однообразные повторения нажатия кнопок клавиатуры и компьютерной мышки прежде всего указательным и средним пальцами рук и воздействие механической нагрузки от стереотипных повторений на мышцы и сухожилия предплечья развивают синдром запястного канала (СЗК), или карпальный туннельный синдром (КТС) [17-19, 28-30].

Учёные факультета здравоохранения и общественных наук Гонконгского политехнического университета изучили зависимость между интенсивностью использования различных электронных цифровых устройств и состоянием поперечной запястной связки, кистевого канала и срединного нерва. Ультразвуковое исследование показало, что через 30 минут после начала использования сенсорного экрана компьютерного планшета увеличивается диаметр запястной связки и срединного нерва за счёт отёка. В частности, была установлена взаимосвязь между интенсивностью использования электронными устройствами и частотой возникновения КТС. Так, у лиц, которые интенсивно используют электронные цифровые устройства, поперечное сечение запястной связки и срединного нерва предплечья выше нормальных показателей [31]. Учёные из университета медицинских наук в Исфахане (Исламская Республика Иран) изучили риск развития перенапряжения мышц верхней конечности у пользователей персонального компьютера. Ими была установлена прямая связь между эргономичностью рабочего места пользователя ПК и риском развития СЗК [31-32].

Актуальным представляется совершенствование эргономики учебного места учащегося [5,14]. Необходимо помнить, что учебное место должно быть удобным, правильно организованным, а также поддерживать работоспособность детей и подростков на протяжении всего периода обучения [34-35]. При несоответствии эргономических параметров происходит превышение адаптационных возможностей организма учащихся, что ведёт к возникновению функциональных отклонений и заболеваний [36].

Одной из главных причин несоответствия учебного места является нерациональная регулировка мебели. Крайне редко используются подставки для рук и подставки (подножия) для ног [32,37-38]. Подножие для ног во время занятия обеспечивает устойчивое положение ступней нижних конечностей на полу, а также правильную циркуляцию крови [39]. С целью снижения нагрузки на запястье рабочей руки, для предотвращения развития возникновения ТСЗ, а также для поддержания правильного положения руки рекомендуется использовать на ученическом столе подставку для запястья рук [40].

Вместе с эргономичной учебной мебелью должны быть и эргономичные периферийные устройства, которые необходимы прежде всего для ввода информации при работе за нетбуком или ноутбуком. Как известно, монитор ноутбука и нетбука скреплён с клавиатурой. Это создаёт трудности для оптимальной учебно-рабочей позы учащихся [41]. Вместе с этим актуальным становится и конструкция клавиатуры. Сегодня и в школе, и в домашних условиях используется клавиатура «QWERTY», которая разработана в конце XIX века без эмпирических исследований и названа так по последовательности первых шести букв в верхнем её ряду. Данный вид клавиатуры многократного критиковался за несовершенное расположение клавиш, при котором требуются непропорциональные усилия самых слабых пальцев каждой руки. Помимо проблемы использования эргономичной клавиатуры встаёт вопрос использования эргономичной компьютерной мыши. Такого рода мышь обеспечивает естественный угол наклона кисти, поддерживая предплечье в прямом, естественном положении, в результате чего снижается мышечная усталость запястья рабочей руки.

В последнее время в учебном процессе начинают использовать наголовные дисплеи виртуальной реальности (VR-шлемы). Данный вид устройства представляет собой совокупность аппаратных (компьютер, шлем, очки) и программных (операционная система, обучающие программы, игры, кинотеатры и др.) средств [42]. VR-шлемы погружают учащихся в сконструированную среду, а также более эффективно адаптируют к обучению детей, имеющих ментальные нарушения (например, нарушения аутистического спектра) [43-44]. Необходимо подчеркнуть, что наголовные шлемы должны проходить санитарно-гигиеническую экспертизу и получать соответствующее заключение о возможном использовании в общеобразовательных организациях. Однако полноценных медико-гигиенических исследований по использованию VR-шлемов практически нет.

В настоящее время в образовательном процессе активно используются электронные учебники (ЭУ). Но ЭУ не проходят процедуру гигиенической аттестации. Прежде всего это связано с отсутствием полноценной нормативной базы для её проведения, а также недостаточно разработаны гигиенические требования к шрифтовому оформлению с учётом особенностей зрительного восприятия учащихся [11]. При чтении текста с экрана монитора по сравнению с бумажными носителями наблюдается увеличение в 2,5 раза амплитуды и частоты движений глаз. Высокая яркость изображения вызывает повышенную активацию зрительных центров в головном мозге, тем самым нарушается созревание структур головного мозга [35, 45]. Кроме того, существенно возрастает электроэнцефалографическая активность головного мозга, которая свидетельствует о более выраженном утомлении ЦНС и об эмоциональном напряжении учащихся [46-47].

Практически неразрешённой проблемой остаётся использование в общеобразовательных организациях Wi-Fi. Беспроводная сеть инициирует от роутеров (маршрутизаторов) сверхвысокочастотные излучения, которые, соединяясь с электромагнитными полями цифровых средств, прежде всего от персонального компьютера (ПК), могут наносить вред здоровью детей и подростков, а также педагогов [35, 48]. Эта проблема неоднократно обсуждалась в медицинском сообществе и получила своё выражение в Санкт-Петербургской «Декларации о гигиенической безопасности для детей и подростков в цифровой среде» от 2014 года. Медики обеспокоены тем, что в общеобразовательных организациях порой бесконтрольно внедряются цифровые средства обучения, не прошедшие гигиеническую экспертизу и не имеющие санитарного заключения об их безвредности для здоровья учащихся [49-50].

Таким образом, в условиях постоянного реформирования системы образования особое значение приобретает создание современной научно обоснованной практической модели медико-гигиенического обеспечения учащихся в ЦОС и её апробация в общеобразовательных организациях. С помощью неё должны разрабатываться новые здоровьесберегающие технологии, обосновываться критерии и алгоритмы оценки информационной нагрузки учащихся на индивидуальном, групповом и популяционном уровнях. Кроме того, эта модель поможет прогнозировать развитие новых заболеваний и патологических состояний, связанных с использованием электронных цифровых устройств. В создании такой модели должны принять участие гигиенисты, педиатры, психологи и педагоги.

Вместе с этим важно продолжить работать по совершенствованию современных гигиенических регламентов, которые позволят обеспечить гигиеническую безопасность учащихся в ЦОС, а также разрабатывать и апробировать просветительские проекты по использованию программных обеспечений в общеобразовательных организациях.

Литература

1. Постановление Правительства Российской Федерации от 07.12.2020 года 2040 «О проведении эксперимента по внедрению цифровой образовательной среды». URL: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202012090002 (Дата обращения: 06.01.2023).

2. Приказ Министерства просвещения Российской Федерации от 02.12.2019 года № 649 «Об утверждении Целевой модели цифровой образовательной среды». URL:http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001201912250047 (Дата обращения: 06.01.2023).

3. Приказ Минобрнауки РФ от 06.10.2009 г. № 373 «Об утверждении и введении в действие Федерального государственного образовательного стандарта начального общего образования». Доступно: https://docs.edu.gov.ru/document/75cb08fb7d6b269e9ecb078bd541567b/ (Дата обращения: 06.01.2023).

4. Большаков А.М., Крутько В.Н., Кутепов Е.Н. и др. Информационные нагрузки как новый актуальный раздел гигиены детей и подростков. Гигиена и санитария. 2016. № 95. С 172-177.

5. Каташинская Л.И. Губанова Л.В. Уровень тревожности и функциональное состояние сердечно-сосудистой системы школьников. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. № 5. С 351-354.

6. Кучма В.Р. Ткачук Е.А. Оценка влияния на детей информатизации обучения и воспитания в современных условиях. Российский педиатрический журнал. 2015. № 6. С. 20-24.

7. Суворова А.В. Гигиеническое обоснование организации обучения учащихся при использовании новых образовательных технологий: дис. ... д.м.н. 14.02.01. С-Пб; 2020. 358 с.

8. Александрова И.Э. Гигиеническая оптимизация учебного процесса в школе в условиях использования электронных средств обучения. Анализ риска здоровью. 2020. № 2. С 47-54.

9. Каркашадзе Г.А., Намазова-Баранова Л.С., Захарова И.Н., Макарова С.Г. и др. Синдром высоких учебных нагрузок у детей школьного и подросткового возраста. Педиатрическая фармакология. 2017. № 14. С 7-23.

10. Лавинский Х.Х., Грекова Н.А., Арбузов И.В., Полянская Ю.Н. Риски здоровью детей в «цифровой среде»: пути профилактики. Здоровье и окружающая среда. 2017. № 27. С 71-74.

11. Кучма В.Р., Сухарева Л.М., Степанова М.И., Храмцов П.И. и др. Научные основы и технологии обеспечения гигиенической безопасности детей в «цифровой школе». Гигиена и санитария. 2019. № 98. С. 1385-1391.

12. Прасолова О.В. Влияние инновационных форм обучения на психосоматическое здоровье и состояние адаптационных систем школьников: дис. ... к.б.н.  19.00.02. Ставрополь. 2005. 117 с.

13. Завгородняя Н.Г. Исакова О.А. Ранняя диагностика синдрома «сухого глаза» по оценке качественного состава слезы. Офтальмологический журнал. 2005. № 5. С.18-20.

14. Кузьменко М.А., Потеряева Е.Л., Гусаревич О.Г., Ромейко В.Л. Компьютерный зрительный синдром и развитие профессиональной офтальмопатии у операторов ПЭВМ. Медицина труда и промышленная экология. 2010. № 1. С. 31-35.

15. Маркова Е.Ю., Лобанова И.В., Куренкова Н.В., Матвеев А.В. и др. Компьютерный зрительный синдром и его проявления у детей. Эффективная фармакотерапия. 2011. № 30. С. 61-63.

16. Матюхин В.В., Шардакова Э.Ф., Ямпольская Е.Г., Елизарова В.В. Обоснование физиолого-эргономических мероприятий по снижению развития зрительного утомления при работе с видеодисплейными терминалами. Анализ риска здоровью. 2017. № 3. С. 66-75.

17. Рудковская О.Д. Синдром сухого глаза – новый взгляд на этиопатогенез и лечение. Современная оптометрия. 2021. № 5. С. 28-31.

18. Скрипник Р.Л. Скрипниченко И.Д. Новое в лечении синдрома «сухого глаза». Український медичний часопис. 2011. № 1. С.79-80.

19. Sheedy I.E. What is in a name: computer vision syndrome. Optometry. 2002. № 7. С.399-402.

20. Горбачевская И.Н., Орел В.И., Бржеский В.В., Ершова Р.В. Социально-гигиенические факторы, вызывающие развитие миопии у городских школьников. Педиатр. 2019. № 5. С. 35-41.

21. Сетко Н.П., Булычева Е.В., Ясин И.А., Апрелев А.Е. Сравнительная характеристика функционального состояния вегетативной и центральной нервной систем у учащихся в зависимости от наличия и степени миопии. Гигиена и санитария. 2020. № 99. С. 394-398;

22. Физиолого-гигиенические аспекты формирования миопии у учащихся. Здоровье населения и среда обитания. 2018. № 7. С.18-22.

23. Апрелев А.Е., Сетко Н.П., Пашинина Р.В., Исеркепова А.М. и др. Нарушение вегетативной нервной системы как фактор риска развития и прогрессирования миопии. Медицинский вестник Башкортостана. 2016. № 1. С.157-159.

24. Апрелев, А.Е. Кирилличев А.И., Воронова Г.Р. Динамика функциональных и гемодинамических показателей у пациентов с приобретенной миопией после комплексного рефлексотерапевтического лечения. Морфологические ведомости. 2009. № 3. С. 249-251;

25. Иванова Н.В. Кондратюк Г.И. Приобретенная миопия: интеграция факторов риска развития и прогрессирования. Таврический медико-биологический вестник. 2013. № 3. С.171-176.

26. Абдуллина А.М. Влияние компьютера на зрение школьника. Приоритетные задачи и стратегии развития педагогики и психологии: мат-лы конф. (Тольятти, 25 мая 2017). Тольятти: Федеральный центр науки и образования Эвенсис, 2017. С 37-39.

27. Филькина О.М., Воробьева Е.А., Долотова Н.В., Кочерова О.Ю. и др. Длительность использования цифровых устройств как один из факторов риска развития миопии у школьников. Анализ риска здоровью. 2020. № 4. С. 76-83.

28. Халимова А.А. Туннельный синдром запястья (обзор литературы). Вестник алматинского государственного института усовершенствования врачей. 2013. № 3. С. 94-101.

29. Kargar N. Choobineh A.R., Choobineh A.R. Posture and discomfort assessment in computer users while using touch screen device as compared with mouse-keyboard and touch pad-keyboard. Work. 2018. № 59. Pp. 341-349.

30. Padua L., Coraci D., Erra C. Carpal tunnel syndrome: clinical features, diagnosis, and management. The Lancet Neurology. 2016. №12. Pp.1273-1284;

31. Woo E.H.C., White P., Lai C.W.K. Effects of electronic device overuse by university students in relation to clinical status and anatomical variations of the median nerve and transverse carpal ligament. Muscle Nerve. 2017. № 5. Pp. 873-880.

32. Habibi E., Mohammadi Z., Sartang A.G. Ergonomic assessment of musculoskeletal disorders risk among the computer users by Rapid Upper Limb Assessment method. Inter. J. Environmental Health Engineering. 2016. №1. Pp.15-22.

33. Гладилов, Н. А. Правильная осанка и школьная парта: история и современность. Клио. 2017. № 3. С.156-160.

34. Мухаметзянов И.Ш., Граб В.П. Педагогико-эргономические и медико-психологические условия функционирования высокотехнологичной здоровьесберегающей информационно-образовательной среды. Управление образованием: теория и практика. 2015. № 2. С. 70-83.

35. Саньков С.В., Кучма В.Р. Гигиеническая оценка влияния на детей факторов современной электронной информационно-образовательной среды школ. Вестник новых медицинских технологий. 2019. № 3. С. 98-103.

36. Саргош О.Д., Четверикова О.П., Катрушов А.В. Гигиеническое нормирование школьной мебели как составляющая парадигмы профилактики нарушения осанки ребенка. Здоровье человека, теория и методика физической культуры и спорта. 2019. № 2. С. 91-96.

37. Абляева А.В. Эргономика рабочих мест в школе как важный фактор сохранения здоровья подростков. Медицина труда и промышленная экология. 2020. № 60. С. 707-709.

38. Дегтев С.Ю., Тарасова О.В., Теддер Ю.Р. Обоснование использования в учебном процессе новой модели школьной парты в сочетании с рациональной физической активностью. Экология человека. 2007. № 12. С. 20-23.

39. Богомолова Е.С., Бадеева Т.В., Котова Н.В., Лангуев К.А. и др. Гигиенические аспекты дистанционного образования обучающихся. Вопросы школьной и университетской медицины и здоровья. 2020. № 3. С. 35-39.

40. Березуцкий В.И. Компьютерная мышь, клавиатура и синдром запястного канала. Медичні перспективи. 2018. № 3. С. 23-33.

41. Степанова М.И., Александрова И.Э., Сазанюк З.И., Воронова Б.З. и др. Гигиеническая регламентация использования электронных образовательных ресурсов в современной школе. Гигиена и санитария. 2015. № 94. С.64-68.

42. Гончарова М.В., Дыдров А.А., Лаптева У.В. Инструменты виртуальной реальности в контексте образования. Социум и власть. 2017. № 5. С.14-19.

43. Georgescu A.L., Kuzmanovic B., Roth D., Bente G. The use of virtual characters to assess and train nonverbal communication in high-functioning autism. Frontiers in Human Neuroscience. 2014. № 8. P. 807.

44. Volovik M.G., Borzikov V.V., Kuznetsov A.N., Bazarov D.I. Virtual reality technology in complex medical rehabilitation of patients with disabilities (review). Sovremennye tehnologii v medicine. 2018. № 10. Pp. 173-182.

45. Кучма В.Р. Вызовы XXI века: гигиеническая безопасность детей в изменяющейся среде (часть I). Вопросы школьной и университетской медицины. 2016. № 3. С. 4-21.

46. Кучма В.Р., Л.М. Сухарева, П.И. Храмцов. Гигиеническая безопасность жизнедеятельности детей в цифровой среде. Здоровье населения и среда обитания. 2016. № 8. С. 4-7.

47. Woo EH, White P, Lai CW. Impact of information and communication technology on child health. J Paediatr Child Health. 2016. № 52. Pp. 590-594.

48. Баландович Б.А., Поцелуев Н.Ю., Красиков А.А., Тулин Н.Ю. и др. Гигиеническая оценка риска воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона. Бюллетень медицинской науки. 2018. № 4. С. 3-8.

49. Александрова И.Э. Гигиенические основы оптимизации учебного процесса в условиях школьной цифровой среды: 14.02.01.дис. ... д.м.н. М., 2018, 198 с.

50. Декларация о гигиенической безопасности для детей и подростков цифровой среды. Вопросы школьной и университетской медицины и здоровья. 2014. № 3. С. 62-63.