ВЛИЯНИЕ ИКТ ТЕХНОЛОГИЙ ОБУЧЕНИЯ НА БИОЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ГОЛОВНОГО МОЗГА ШКОЛЬНИКОВ
Authors: А.В. Гилев , О.Б. Гилева 
Published: October 2024

В настоящее время происходит интенсивное внедрение в образование цифровых технологий, что несёт с собой определённые удобства и преимущества. Однако многие исследователи отмечают, что цифровизация образования может нести в себе серьёзные риски, в первую очередь, для самих обучающихся. Для минимизации этих рисков необходимо детально исследовать воздействие применения цифровых технологий на подрастающее поколение. Цель. Изучить биоэлектрическую активность головного мозга детей, обучающихся в школе с активным использованием цифровых технологий (цифровая), и с преобладанием традиционных образовательных технологий (традиционная), в сравнении с данными, полученными ранее, до начала цифровой трансформации образования. Методы. У детей 12 лет, обучавшихся в школе с активным использованием ИКТ, и в школе с преобладанием традиционных технологий в образовательном процессе были сделаны записи ЭЭГ. Полученные данные сравнивались с данными аналогичного исследования, проведённого в 2008 году. Запись ЭЭГ осуществлялась в состоянии покоя с открытыми и закрытыми глазами и при решении трёх типов задач: арифметической, вербально-логической и задачи на пространственное мышление. Проводили спектральный анализ ЭЭГ и сравнение спектров в разных экспериментальных ситуациях у детей цифровой, традиционной школ, и данных, полученных ранее. Результаты. Преобладающая частота альфа-ритма составила 8,43-8,66 Гц - ниже, чем в предыдущем исследовании, особенно у учеников цифровой школы, но в пределах нормальной изменчивости. В состоянии покоя с закрытыми глазами у детей цифровой школы достоверно более высокая мощность в альфа-, тета- и бета-диапазонах. При открытых глазах у обучающихся в цифровой школе происходит более выраженная депрессия альфа-ритма. При предъявлении экспериментальных задач у учеников традиционной школы происходит выраженное и правильно распределённое по регионам коры повышение биоэлектрической активности в тета- и бета-диапазонах, что соответствует данным предыдущих исследований и возрастным нормам. В отличие от традиционной, у обучающихся в цифровой школе детей подъём мощности тета-ритма наблюдается только в полюсных отведениях. Отличия традиционной и цифровой школы достоверны. Эти отличия свидетельствуют о некоторой дефицитарности механизмов внимания, памяти, мотивации и целенаправленного поведения у обучающихся в цифровой школе. У обучающихся в цифровой школе обнаружена высокая мощность бета-диапазона при закрытых глазах, особенно в центральных и темпоральных зонах коры. Во всех остальных условиях мощность этого диапазона была ниже, особенно при решении задач. Различия детей традиционной и цифровой школ по мощности бета-ритма также достоверны. Характерно, что все учащиеся цифровой школы проявили низкую эффективность решения экспериментальных задач. Также проведено сравнение показателей ЭЭГ сиблингов, обучавшихся в одном классе традиционной школы, один из которых увлекался программированием. Обнаружено, что сиблинги отличаются друг от друга так же, как отличаются ученики цифровой и традиционной школы. Различия достоверны по ситуации решения вербально-логических задач. Выводы: 1. Выявлено, что в состоянии покоя с закрытыми глазами все обследованные дети находятся в границах описанной нормы для этого возраста, биоэлектрическая ак-тивность учеников цифровой школы проявляет признаки меньшей зрелости. 2. Показано, что по тета-диапазону дети, обучающиеся в традиционной школе, демонстрируют типичную реакцию с низкими значениями мощности в покое и повышением при интеллектуальной нагрузке. У учеников цифровой школы выявлена избыточная мощность тета-ритма в состоянии покоя и, напротив, недостаточная его реактивность при интеллектуальной нагрузке. 3. Биоэлектрическая активность учеников традиционной школы в области бетадиапазона соответствует типичному паттерну - в покое мощность активности в этом диапазоне минимальна, при интеллектуальной деятельности она увеличивается. У учеников цифровой школы активность в бета-диапазоне носит обратный характер - мощность её максимальна в покое с закрытыми глазами, не фиксируется увеличения мощности этого диапазона при интеллектуальной нагрузке. 4. Выявлено, что ученик, активно занимающийся программированием и обучающийся в традиционной школе, демонстрирует сходный с учениками цифровой школы паттерн биоэлектрической активности, в отличие от своего брата, имеющего другие увлечения.
Currently, there is an intensive introduction of digital technologies into education, which brings with it certain conveniences and advantages. However, many researchers note that the digitalization of education can carry serious risks, primarily for the students themselves. To minimize these risks, it is necessary to study in detail the impact of the use of digital technologies on the younger generation. Aim. To study the bioelectrical activity of the brain of children studying at a school with the active use of digital technologies (digital) and with a predominance of traditional educational technologies (traditional), in comparison with the data obtained earlier, before the start of the digital transformation of education. Methodology and research methods. EEG recordings were made in 12-year-old children who studied at a school with the active use of ICT and at a school with a predominance of traditional technologies in the educational process. The data obtained were compared with data from a similar study conducted in 2008. EEG recording was carried out at rest with open and closed eyes and while solving three types of tasks: arithmetic, verbal-logical and spatial thinking tasks. Conducted spectral analysis of the EEG and comparison of the spectra in different experimental situations in children of digital, traditional schools, and data obtained earlier. Results. The predominant frequency of the alpha rhythm was 8.43-8.66 Hz, which is lower than in the previous study, especially among digital school students, but within normal variability. At rest with closed eyes, children of the digital school have significantly higher power in the alpha, theta, and beta ranges. With open eyes, students in a digital school experience a more pronounced depression of the alpha rhythm. When presented with experimental tasks, students of the traditional school experience a pronounced and correctly distributed increase in the bioelectrical activity in the theta and beta ranges over the regions of the cortex, which corresponds to the data of previous studies and age norms. In contrast to the traditional one, in children studying in a digital school, an increase in the power of the theta rhythm is observed only in the pole leads. The differences between the traditional and digital schools are significant. These differences indicate a certain deficiency in the mechanisms of attention, memory, motivation, and goal-directed behavior among students in a digital school. Students in the digital school showed a high power of the beta range with their eyes closed, especially in the central and temporal cortical zones. In all other conditions, the power of this range was lower, especially when solving problems. Differences between children of traditional and digital schools in terms of the power of the beta rhythm are also significant. It is characteristic that all students of the digital school showed low efficiency in solving experimental problems. We also compared the EEG parameters of siblings who studied in the same class of a traditional school, one of which was fond of programming. It was found that siblings differ from each other in the same way that digital and traditional school students differ. The differences are significant in the situation of solving verbal-logical problems. Conclusions: 1. It was revealed that at rest with closed eyes, all the examined children are within the limits of the described norm for this age, the bioelectric activity of students of the digital school shows signs of less maturity. 2. It is shown that in the theta range, children studying in a traditional school demonstrate a typical reaction with low power values at rest and an increase with intellectual load. Pupils of the digital school were found to have an excess power of the theta rhythm at rest and, on the contrary, its insufficient reactivity under intellectual load. 3. The bioelectrical activity of students of the traditional school in the beta range corresponds to a typical pattern - at rest, the power of activity in this range is minimal, while it increases with intellectual activity. For students of the digital school, activity in the beta range is reversed - its power is maximum at rest with eyes closed, no increase in the power of this range is recorded during intellectual load. 4. It was found that a student who is actively involved in programming and studying in a traditional school demonstrates a pattern of bio-electrical activity similar to students of a digital school, unlike his brother, who has other hobbies.