Физиолого-гигиеническая оценка использования в старшей школе технологий виртуальной реальности

Введение. Цифровая трансформация образования обусловливает внедрение в образовательный процесс перспективных технологий, к числу которых относятся и не имеющие в настоящее время гигиенической регламентации технологии виртуальной реальности (VR-технологии).

Цель исследования – физиолого-гигиеническая оценка использования электронных средств обучения, реализующих технологии виртуальной реальности, в рамках профильного образования обучающихся выпускных классов.

Материалы и методы. Объектом исследования являлись 244 обучающихся 11-х классов. Было проведено анкетирование по вопросам использования различных электронных средств обучения (ЭСО). Для оценки влияния VR-технологий на функциональное состояние организма выполняли психофизиологические исследования РДО и КЧСМ, а также оценку умственной работоспособности обучающихся методом корректурных проб. Обследованы две группы школьников, проходящих обучение с применением VR: со временем непрерывного использования менее 30 мин и более 30 мин. Полученные результаты подвергались обработке с использованием методов описательной статистики.

Результаты. На занятиях 52,7% школьников используют ЭСО более двух часов в день, вне школы – 93,6%. Анализ жалоб позволил предположить развитие компьютерно-зрительного синдрома у 39,7% респондентов. Полученные результаты оценки функционального состояния нервной системы показали наличие изменений в процессах регуляции ЦНС у 42,7% школьников, занимающихся с использованием очков виртуальной реальности (VR-очков). Анализ показателей умственной работоспособности обучающихся выявил наличие изменений, характеризующих развитие высокой степени утомления, у 38,1% обучающихся.

Ограничения исследования. Ограничением исследования является его специфичность в отношении исследуемой образовательной организации, контингента обследуемых лиц, а также технических характеристик исследуемой модели VR-очков.

Заключение. Проведённое исследование показывает, что применение VR-очков в процессе обучения не вызывает функциональных нарушений со стороны ЦНС, зрительного анализатора и нервно-мышечного аппарата. Однако у некоторых школьников наблюдались изменения в процессах регуляции ЦНС и присутствовали маркёры высоких степеней утомления, что указывает на необходимость продолжения исследований.

Соблюдение этических стандартов. Исследования проводились с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека». Было получено одобрение локального этического комитета ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет) (протокол № 23-22 от 17.11.2022 г.). От добровольцев было получено письменное информированное согласие на участие в исследовании.

Участие авторов:
Кучма В.Р. – концепция и дизайн исследования, редактирование;
Лапонова Е.Д. – концепция и дизайн исследования, редактирование;
Платонов О.В. – сбор материала и обработка данных, статистическая обработка, написание текста;
Седова А.С. – концепция и дизайн исследования, редактирование;
Макарова А.Ю. – редактирование;
Бирюкова Н.В. – сбор материала;
Болдырева М.Г. – сбор материала и обработка данных, статистическая обработка;
Тикашкина О.В. – сбор материала и обработка данных, статистическая обработка.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила: 15.03.2024 / Поступила после доработки: 05.04.2024 / Принята к печати: 09.04.2024 / Опубликована: 17.06.2024

1. Кучма В.Р., Ткачук Е.А., Шишарина Н.В., Подлиняев О.Л. Гигиеническая оценка инновационных образовательных технологий в начальной школе. Гигиена и санитария. 2019; 98(3): 288–93. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-3-288-293 https://elibrary.ru/clijhv

2. Степанова М.И., Березина Н.О., Лашнева И.П., Шумкова Т.В. Гигиеническая оценка инновационной педагогической системы начального обучения. Здоровье населения и среда обитания – ЗНиСО. 2018; (8): 44–6. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2018-305-8-44-46 https://elibrary.ru/xxhlch

3. Кучма В.Р. Гигиеническая безопасность гиперинформатизации жизнедеятельности детей. Гигиена и санитария. 2017; 96(11): 1059–63. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-11-1059-1063 https://elibrary.ru/yobwvs

4. Кучма В.Р., Сухарева Л.М., Степанова М.И., Храмцов П.И., Александрова И.Э., Соколова С.Б. Научные основы и технологии обеспечения гигиенической безопасности детей в «цифровой школе». Гигиена и санитария. 2019; 98(12): 1385–91. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-12-1385-1391 https://elibrary.ru/spgzfl

5. Александрова И.Э. Гигиенические принципы и технология обеспечения безопасных для здоровья школьников условий обучения в цифровой образовательной среде. Вопросы школьной и университетской медицины и здоровья. 2018; (3): 23–33. https://elibrary.ru/zbuubf

6. Кучма В.Р., Саньков С.В., Барсукова Н.К. Гигиеническая оценка шрифтового оформления электронных текстов, предъявляемых на ноутбуке. Гигиена и санитария. 2019; 98(12): 1402–7. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-12-1402-1407 https://elibrary.ru/tkkuim

7. Нуртдинова Л.Р. Образовательная среда виртуальной реальности как средство развития коммуникативной компетенции студентов при обучении иностранному языку. Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Психолого-педагогические науки. 2017; (1): 57–65. https://elibrary.ru/yorlhv

8. Лабзина П.Г., Гуреев М.В., Жабин М.Е., Новалов Е.И. Принципы обучения профессионально ориентированному иностранному языку в виртуальной реальности. Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Психолого-педагогические науки. 2017; (4): 79–89. https://elibrary.ru/ynejej

9. Нуртдинова Л.Р., Гуреев М.В., Крутская С.В. Принципы проектирования виртуальных сред в образовательном пространстве и психологические особенности их восприятия обучающимися. Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Психолого-педагогические науки. 2018; (1): 123–30. https://elibrary.ru/lazodb

10. Васичкина О.Н. Виртуальная реальность в преподавании: проблемы и их решение. Международный научно-исследовательский журнал. 2022; (4–3): 43–5. https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.118.4.039 https://elibrary.ru/xrnhiq

11. Иоселиани А.Д. Виртуальная реальность и инновационная среда образования. Манускрипт. 2021; 14(1): 122–5. https://doi.org/10.30853/mns200608 https://elibrary.ru/nrpufo

12. Уваров А.Ю. Технологии виртуальной реальности в образовании. Наука и школа. 2018; (4): 108–17. https://elibrary.ru/vadpba

13. Баюров А.Е., Петрова О.А. Виртуальная реальность в образовании. В кн.: Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Сборник материалов V Международной научно-практической конференции, посвященной Дню космонавтики. Том 3. Красноярск; 2019: 633–5. https://elibrary.ru/tviikt

14. Rojas-Sánchez M.A., Palos-Sánchez P.R., Folgado-Fernández J.A. Systematic literature review and bibliometric analysis on virtual reality and education. Educ. Inf. Technol. (Dordr.). 2023; 28(1): 155–92. https://doi.org/10.1007/s10639-022-11167-5

15. Hamad A., Jia B. How virtual reality technology has changed our lives: an overview of the current and potential applications and limitations. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2022; 19(18): 11278. https://doi.org/10.3390/ijerph191811278

16. Rong Q., Lian Q., Tang T. Research on the influence of AI and VR technology for students’ concentration and creativity. Front. Psychol. 2022; 13: 767689. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2022.767689

17. Wang N., Abdul Rahman M.N., Lim B.H. Teaching and curriculum of the preschool physical education major direction in colleges and universities under virtual reality technology. Comput. Intell. Neurosci. 2022; 2022: 3250986. https://doi.org/10.1155/2022/3250986

18. Bui I., Bhattacharya A., Wong S.H., Singh H.R., Agarwal A. Role of three-dimensional visualization modalities in medical education. Front. Pediatr. 2021; 9: 760363. https://doi.org/10.3389/fped.2021.760363

19. Zhao G., Fan M., Yuan Y., Zhao F., Huang H. The comparison of teaching efficiency between virtual reality and traditional education in medical education: a systematic review and meta-analysis. Ann. Transl. Med. 2021; 9(3): 252. https://doi.org/10.21037/atm-20-2785

20. Behmadi S., Asadi F., Okhovati M., Ershad Sarabi R. Virtual reality-based medical education versus lecture-based method in teaching start triage lessons in emergency medical students: Virtual reality in medical education. J. Adv. Med. Educ. Prof. 2022; 10(1): 48–53. https://doi.org/10.30476/JAMP.2021.89269.1370

21. Walter S., Speidel R., Hann A., Leitner J., Jerg-Bretzke L., Kropp P., et al. Skepticism towards advancing VR technology – student acceptance of VR as a teaching and assessment tool in medicine. GMS J. Med. Educ. 2021; 38(6): Doc100. https://doi.org/10.3205/zma001496

22. Sutherland J., Belec J., Sheikh A., Chepelev L., Althobaity W., Chow B.J.W., et al. Applying modern virtual and augmented reality technologies to medical images and models. J. Digit. Imaging. 2019; 32(1): 38–53. https://doi.org/10.1007/s10278-018-0122-7

23. Alharbi Y., Al-Mansour M., Al-Saffar R., Garman A., Alraddadi A. Three-dimensional virtual reality as an innovative teaching and learning tool for human anatomy courses in medical education: a mixed methods study. Cureus. 2020; 12(2): e7085. https://doi.org/10.7759/cureus.7085

24. Kolla S., Elgawly M., Gaughan J.P., Goldman E. Medical student perception of a virtual reality training module for anatomy education. Med. Sci. Educ. 2020; 30(3): 1201–10. https://doi.org/10.1007/s40670-020-00993-2

25. Wu Q., Wang Y., Lu L., Chen Y., Long H., Wang J. Virtual simulation in undergraduate medical education: a scoping review of recent practice. Front. Med. (Lausanne). 2022; 9: 855403. https://doi.org/10.3389/fmed.2022.855403

26. Bogomolova K., Hierck B.P., Looijen A.E.M., Pilon J.N.M., Putter H., Wainman B., et al. Stereoscopic three-dimensional visualisation technology in anatomy learning: A meta-analysis. Med. Educ. 2021; 55(3): 317–27. https://doi.org/10.1111/medu.14352

27. Jiang H., Vimalesvaran S., Wang J.K., Lim K.B., Mogali S.R., Car L.T. Virtual reality in medical students’ education: scoping review. JMIR Med. Educ. 2022; 8(1): e34860. https://doi.org/10.2196/34860

28. Baniasadi T., Ayyoubzadeh S.M., Mohammadzadeh N. Challenges and practical considerations in applying virtual reality in medical education and treatment. Oman Med. J. 2020; 35(3): e125. https://doi.org/10.5001/omj.2020.43

29. Захарова М.А., Оганезова Ж.Г. Современные подходы к терапии компьютерного зрительного синдрома. РМЖ. Клиническая офтальмология. 2018; 18(1): 50–4. https://elibrary.ru/ntjxov

30. Открытый набор данных «Перечень детских технопарков» Минпросвещения России. Доступно: https://opendata.edu.gov.ru/opendata/7710539135-DT

31. Кучма В.Р., Седова А.С., Соколова С.Б., Рапопорт И.К., Степанова М.И., Лапонова Е.Д. и др. Пандемия COVID-19 в России: медико-социальные проблемы цифровой образовательной среды. Национальное здравоохранение. 2021; 2(1): 21–31. https://doi.org/10.47093/2713-069X.2021.2.1.21-31 https://elibrary.ru/jjshvo