Изменчивость времени реакции и академическая успешность учащихся в разных школах Екатеринбурга

Изучалось время простой зрительномоторной реакции в связи с академической успешностью учащихся 11 лет двух школ г. Екатеринбурга. Обнаружены статистически значимые различия по времени реакции между отдельными школьниками и классами с разным уровнем академической успешности. Время реакции успешных учащихся ниже по сравнению со временем реакции менее успешных. Полученные результаты обсуждаются в связи с возможностью корректировать школьную успешность.

Ключевые слова: время реакции, школьники, академическая успешность.

УДК [612.821:616-053.5]

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ВРЕМЕНИ РЕАКЦИИ И АКАДЕМИЧЕСКАЯ УСПЕШНОСТЬ УЧАЩИХСЯ В РАЗНЫХ ШКОЛАХ ЕКАТЕРИНБУРГА

© 2011 г. О. Б. Гилева

Уральский государственный университет путей сообщения, г. Екатеринбург

В конце ХХ века стало очевидным, что в процессе школьного обучения зачастую здоровье учащихся ухудшается [5—7]. Современная система образования предъявляет завышенные требования к организму учащихся. При этом предпринимавшиеся попытки реформирования приводят либо к снижению качества образования, что негативно сказывается на дальнейшем обучении в высших учебных заведениях, либо к дальнейшему повышению учебной нагрузки.

Следует помнить, что возможности адаптации к учебной нагрузке у всех школьников разные. Все признаки — морфологические, физиологические, поведенческие, — определяющие в совокупности адаптационный потенциал ребенка, демонстрируют высокую степень изменчивости. Учет этой изменчивости необходим для адекватной оценки адаптационного потенциала учащихся. Методы психологического и психофизиологического сопровождения обучения должны не ориентироваться на среднестатистического ребенка, но учитывать все разнообразие развитийных процессов и соответственно возникающие в тех или иных случаях дидактические ситуации.

Для практического использования необходим набор пригодных для массового тестирования в условиях средней школы интегральных параметров-маркеров, позволяющих быстро и точно определить уровень и перспективы развития каждого конкретного ребенка. Одним из таких параметров является время простой зрительно-моторной реакции как интегральный показатель функционального созревания центральной нервной системы [3, 4]. С введением программы компьютеризации школ появляется возможность использовать время реакции в массовых обследованиях школьников.

Целью нашей работы было изучение особенностей изменчивости времени реакции у школьников во взаимосвязи с успешностью обучения в школе и социальными особенностями условий их развития.

Методы

В качестве испытуемых в нашем исследовании приняли участие ученики двух школ Екатеринбурга в возрасте 11 лет (118 девочек и 108 мальчиков). Число испытуемых в каждой группе приведено в табл.

1 и 2. Школы находились в разных районах города, население которых отличалось по социальному составу и образовательному уровню.

Школа 1 расположена в отдаленном относительно изолированном районе города, фактически — в рабочем поселке одного из предприятий, где характерной особенностью является относительное преобладание населения, имеющего высокий образовательный и интеллектуальный уровень (инженеры данного предприятия и сотрудники конструкторского бюро). Как родители эта часть населения планирует для своих

детей достижение высокого образовательного уровня и соответствующим образом их воспитывает. При этом представители других социальных групп часто не планируют высокого уровня образования для своих детей и формируют для них совершенно иные социальные условия и жизненные ориентиры.

Вместе это создает характерный для данного района широкий спектр учащихся, имеющих различную степень подготовки, образовательные цели и мотивацию к обучению. А поскольку школа 1 — единственная средняя школа этого района, то в ней представлен весь спектр учащихся с характерным исторически сложившимся преобладанием «интеллектуальной элиты».

В соответствии с образовательными планами и потребностями учащиеся школы 1 распределялись по классам, обучающимся по программам с различной степенью сложности и уровнем подготовки. Такое распределение происходило на основании ряда факторов, среди которых результаты тестирования интеллекта, уровень академической успешности, определение склонностей ребенка и пожеланий его родителей. Решение о формировании классного коллектива принималось на основе коллегиального решения педагогического коллектива. При этом достигнутый образовательный уровень ребенка сравнивался с уровнем учащихся всей параллели, а не отдельно взятого класса, что значительно снижает фактор субъективности в принятии решения.

Обучение велось по двум видам образовательных программ: традиционной, соответствующей образовательным стандартам для средней школы программе; и специальной программе, предполагающей углубленное изучение ряда предметов — «гимназической». Класс, обучающийся по гимназической программе, для краткости будем называть «класс А».

Среди классов, обучающихся по традиционной программе, выделяются классы, достаточно успешно справляющиеся с обучением, назовем их «классы Б», и один класс в параллели, успешность которого явно ниже среднего, это сочеталось также с недисциплинированностью учащихся, что в совокупности создавало не идеальный для обучения микроклимат этого классного коллектива, будем обозначать его «класс В». Принадлежность к тому или иному классу в нашем случае позволяет судить об академической успешности детей.

Школа 2 находится в «спальном» районе города. В непосредственной близости от этой школы расположены несколько гимназий и лицеев, поэтому наиболее подготовленные дети этого района, родители которых планируют достижение их детьми высокого образовательного уровня, обучаются в других образовательных учреждениях.

Тем не менее уровень подготовки, а соответственно требования к учащимся в данной школе достаточно высоки, выпускники школы 2 достойно выдерживают конкурс в высшие учебные заведения. При этом

следует отметить, что дети, которые не ставят перед собой амбициозных образовательных целей, традиционно обучаются в соседней школе, ориентированной на нужды именно такого контингента учащихся.

Таким образом, некоторая стратификация детей по степени подготовки, образовательным целям и мотивации к учебной деятельности происходит в данном случае на уровне отдельных школ микрорайона, в отличие от школы 1, где представлен весь спектр учащихся и аналогичная стратификация осуществляется внутри школы. Если сравнивать учащихся школы

2 со всем спектром учащихся школы 1, то они приблизительно будут соответствовать классам Б.

Следует отметить также, что классы в школе 2 формируются в начальном звене по мере поступления заявлений родителей и их желанию, а не по уровню подготовки учащихся.

Для изучения времени реакции учеников было проведено обсервационное аналитическое исследование поперечного типа. Измерение времени реакции происходило в ходе компьютерной игры. Методика была создана на кафедре психофизиологии и психофизики Уральского госуниверситета.

Время реакции определялось как время, прошедшее с начала предъявления стимула до нажатия испытуемым соответствующей клавиши Shift (левая клавиша Shift для левой руки, правая — для правой). Предъявление стимула продолжалось до нажатия клавиши испытуемым. В качестве стимулов использовались два изображения — бабочки и автомобиля. Испытуемый должен был реагировать нажатием соответствующей клавиши в ответ на любой из стимулов. Измерение времени реакции проводилось отдельно для правой и левой руки. Серия эксперимента состояла из 10 повторных предъявлений стимула для каждой руки. Исследование проводилось в учебное время в компьютерном классе школы.

Полученные данные были обработаны статистически с использованием программ Microsoft Excel 2003 и Statistka 5.1 (StatSoft, Inc., 1984—2000). Поскольку распределение времени реакции в группах существенно отличалось от нормального, а сами группы были сравнительно небольшими, были использованы непараметрические методы оценки и анализа данных. Для описания данных использовались медиана и верхний и нижний квартили. Различия между группами оценивались с помощью критерия Хи-квадрат (табличный вариант), методов Манна — Уитни и в случае множественного сравнения — Кра-скела — Уоллиса. Во всех случаях различия считали статистически значимыми при p < 0,05.

Результаты

В табл. 1 приведены значения медианы и квартилей времени простой зрительно-моторной реакции (ВР) испытуемых и результаты сравнения методом Манна — Уитни. Видно, что и у девочек, и особенно у мальчиков наблюдаются статистически значимые различия по ВР между коллективами обследованных

школ. При этом ВР учеников школы 2 выше, чем ВР учеников школы 1.

Кроме того, видно, что ВР девочек в школе 1 несколько выше, чем ВР мальчиков, что соответствует известному факту о более низкой скорости реакции лиц женского пола [1]. В школе 2, наоборот, ВР мальчиков оказалось несколько больше ВР девочек. По критерию Манна — Уитни, однако, все эти различия оказались статистически незначимы (табл. 1).

Таблица 1

Показатели времени реакции (медиана и квартили) и статистическая значимость их различий у учащихся разных школ

Учащиеся

Девочки

Рука

Правая

Левая

Число испытуемых

Мальчики

Правая

Левая

Число испытуемых

Различия у мальчиков и девочек в одной школе

Правая

Левая

Школа 1

326,2

(251,2;

436,4)

352,2

(276,6;

474,2)

66

291,3

(221,2;

377,2)

326,4

(233,4;

431,3)

63

z=1,80

р=0,072

z=1,86

р=0,062

Школа 2

390,7

(332,9;

443,7)

391,4

(335,9;

423,5)

52

398,5

(356,3;

434,5)

428,1

(354,7;

498,4)

45

z=0,49

р=0,622

z=1,73

р=0,083

Различия

школ

z=2,95

p=0,003

z=1,58

р=0,113

z=4,78

p<0,001

z=4,09

p<0,001

Примечание. р < 0,05 выделены жирным шрифтом.

На рис. 1 приведены гистограммы распределений ВР у учащихся обследованных школ. Видно, что, несмотря на обнаруженные значимые отличия, распределения учащихся обеих школ совпадают по размаху изменчивости. Можно отметить, что распределение в школе 2 одновершинное и по своей форме близко к нормальному. В школе 1, однако, одновершинность

А

*Гимназисты"

х

0)

э-

о

5

Школа 1 I..I Школа 2

ІІІ.ІП. .щ.

резко нарушена острым пиком в области 200—250 мс как у девочек, так и у мальчиков. Дополнительное сравнение по критерию Хи-квадрат показало высокую значимость выявляемых различий (х2 = 21,61, df = 10, р = 0,017 для девочек и х2 = 31,46, df = 9, р < 0,001 для мальчиков).

Значимость обнаруженных различий объясняется относительным избытком в школе 1 учащихся, имеющих низкое (быстрое) ВР, которые формируют дополнительный пик в распределении. По нашему мнению, это является следствием преобладания среди учеников школы 1 детей, которые в силу исторически сложившихся причин высоко интеллектуально развиты. Взаимосвязь интеллектуального развития и успешности обучения с быстрым ВР отмечена и другими авторами [8].

При сравнении ВР классных коллективов обнаружено, что в школе 1, где ученики прошли отбор и стратифицированы по академической успешности, учащиеся наиболее успешного класса А имеют ВР ниже, чем представители наименее успешного класса типа В (рис. 2). Это достаточно отчетливо видно как у мальчиков, так и у девочек. Кроме того, девочки класса типа В отличаются большим разбросом значений ВР. Классы типа Б — со средней степенью успешности — занимают промежуточное положение. Некоторые из них по показателю ВР оказываются ближе к классу типа А, некоторые — к классу типа В. При этом характеристики, которые в виде спонтанных высказываний дают коллективам классов Б учителя, как правило, согласуются с позицией, которую занимает данный класс по ВР

В школе 2 классные коллективы формировались в начальной школе без учета академической успешности. Однако оказалось, что под влиянием различных факторов учебной деятельности они приобрели несколько различный уровень успешности. Поэтому было проведено ранжирование классных коллективов по академической успешности с помощью опроса учителей. Наиболее успешному по данным этого опроса классу присваивался ранг 1, наиболее «сла-

о

5

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

Время реакции, мс

Рис. 1. Распределение времени реакции учащихся разных школ: А — девочки; Б — мальчики.

Время реакции, мс

Б

бому» — ранг 4. Классам, занявшим промежуточное положение, присваивались ранги 2 и 3. На рис. 3 приведены значения ВР учащихся в этих классах.

Из рис. 3 видно, что описанное выше сочетание высокой академической успешности и низкого ВР соблюдается в данном случае для мальчиков. Девочки, проявляющие самое быстрое ВР, учатся в классе 3, среднем по успешности. Важно, что эти девочки действительно весьма успешны в академическом плане.

Очевидно, особенности поведения мальчиков значительно сильнее влияют на восприятие учителями класса в целом. Наиболее «сильным» им представляется класс, в котором именно мальчики склонны проявлять высокую академическую успешность.

Изучение особенностей изменчивости ВР в зависимости от академической успешности (рис. 4) показало, что учащиеся, особенно девочки, успевающие на «3» имеют более высокие (медленные) значения

Рис. 2. Показатели времени реакции учащихся разных классов школы 1

Медиана I I 25%-75%

Min-max Рис. 3. Показатели времени реакции учащихся разных классов школы 2

по ВР по сравнению с учащимися, успевающими на «5». При этом по ВР девочки, успевающие на «4», ближе к девочкам-отличницам, а мальчики — к мальчикам-троечникам.

В табл. 2 представлены результаты изучения методом Краскела — Уоллиса различий по ВР групп в зависимости от их академической успешности. Из данных табл. 2 видно, что при рассмотрении параллели в целом классы не отличаются друг от друга статистически значимо. Однако если рассматривать наиболее и наименее успешных учащихся, то обнаруживаются статистически значимые различия у девочек по реакции правой рукой в обеих школах и у мальчиков в школе 1 по реакции обеими руками.

Таким образом, выявлены статистически значимые различия по ВР у школьников с разной степенью академической успешности. Дети, имеющие высокую академическую успешность, как правило, обладают

Успеваемость, баллы Успеваемость, баллы

Девочки Мальчики

Таблица 2

Показатели времени реакции (медиана и квартили) и статистическая значимость их различий у учащихся классов с разной академической успешностью

Шко- ла Pанг класса Девочки Мальчики

n Левая рука Правая рука n Левая рука Правая рука

l А 10 283,5

Б 47 376,2

В 9 322,1

Различия классов в параллели H=6,48 p=0,263 H=5,71 p=0,336 H=9,26 p=0,099 H=10,74 p=0,057

Различия наиболее и наименее успешных учащихся H=3,08 p=0,050 H=3,84 p=0,050 H=5,07 p=0,024 H=5,73 p=0,017

2 1 12 412,6

2 15 381,2

3 10 346,9

4 15 414,1

Различия классов в параллели H=6,80 p=0,079 H=2,06 p=0,560 H=l,63 p=0,652 H=l,46 p=0,69l

Различия наиболее и наименее успешных учащихся H=0,04 p=0,843 H=5,96 p=0,0l5 H=2,08 p=0,l48 H=0,89 p=0,347

Примечание. р < 0,05 выделены жирным шрифтом.

п Медиана

| | 25%-75% Рис. 4. Показатели времени реакции учащихся,

I Min-max проявляющих различную степень академической успешности

низким (быстрым) ВР Эта закономерность имеет достаточно устойчивый характер и обнаруживается не только на уровне отдельных учащихся, но и при сравнении классных коллективов в пределах одной параллели и коллективов учебных заведений в целом.

Обсуждение результатов

Полученные нами данные о взаимосвязи уровня академической успешности и ВР хорошо согласуются с данными других исследователей [8, 11 — 13]. Отмечается также, что высокое ВР — это признак достаточно тревожный, который может говорить о неблагополучии развития детей. Напротив, низкое ВР следует считать положительным фактором, способствующим хорошей адаптации детей [2, 9, 10].

В этой связи следует отметить преобладание в школе 1 детей с быстрым ВР Как уже говорилось выше, особенностью школы 1 является ее месторасположение в микрорайоне с относительным преобладанием населения, планирующего для своих детей получение максимально высокого образовательного уровня. Очевидно, что в этой школе существует более многочисленная группа учеников, родители которых проявляют большую заботу о благополучии и интеллектуальном развитии своих детей. Именно это создает условия для появления группы «гимназистов» в распределении школы 1.

В целом можно сказать, что ВР, как интегральный показатель функционального созревания центральной нервной системы, проявляет достаточно широкий спектр изменчивости, при этом учащиеся, склонные по своим психофизиологическим особенностям к более легкому усвоению знаний и высоким результатам учебной деятельности, как правило, оказываются в левой части спектра изменчивости, в области низких значений ВР

Однако само по себе низкое ВР не гарантирует отличной учебы, напротив, результаты учебной

деятельности значительно зависят от условий, в которых происходит развитие ребенка и формирование стиля его учебной деятельности. При этом девочки, имеющие низкие (быстрые) значения по ВР, склонны учиться хорошо вне зависимости от социального окружения, возникающего в классном коллективе. Мальчики проявляют хорошую успеваемость скорее в том случае, если они обучаются в специализированных классах, где происходил соответствующий отбор претендентов, где выше требования и на более высоком уровне ведется преподавание. Кроме того, обучение по разным программам, возможно, способствует дальнейшему расхождению мальчиков по показателю ВР. Очевидно, дети в таких классах, влияя друг на друга, как бы выравниваются соответственно тому классу, в котором обучаются. Поэтому именно в школе 1 наблюдаются статистически значимые различия наиболее и наименее успешных мальчиков.

Если ученик, особенно мальчик, обучается в классе, где не было проведено какой-либо «селекции», то, по-видимому, он склонен поддаваться влиянию своих менее успешных одноклассников. В результате этого школьник, который по своим психофизиологическим возможностям мог бы учиться на «отлично», проявляет достаточно скромные успехи.

Следует отметить также значительный разброс значений ВР у успешных школьников, когда ВР ученика, проявляющего достаточно высокие академические достижения, оказывается выше ВР значительно менее успешного сверстника. Это означает, что дети с высокими значениями ВР также могут демонстрировать достаточно высокие успехи в учебе, если соответствующим образом организовать их подготовку. Тем не менее мы считаем, что они подвергаются перегрузкам, если их обучение происходит по усложненным программам.

При этом разделение детей по классам в зависимости от достигнутых успехов в учебе улучшает условия усвоения знаний для наиболее способной части учащихся. С другой стороны, если обучение проводится по обычным программам, это может приводить к тому, что учащиеся с низкими успехами становятся еще менее успешными. Кроме того, они приобретают своеобразный стиль поведения (который можно охарактеризовать как девиантный), и это еще более ухудшает условия обучения в таких классах. Таким ученикам необходимы другие, ориентированные именно на их потребности программы.

В связи с этим для создания наиболее благоприятных условий развития каждого ребенка можно рекомендовать разделение учащихся по степени их подготовленности и психофизиологическим качествам с подбором образовательных программ, учитывающих особенности восприятия детей и степень их работоспособности. Такое разделение должно быть нацелено на создание возможности достижения успеха каждым

учеником при коррекции возникающих у него сложностей усвоения учебного материала и должно быть проведено в том возрасте, когда учебная деятельность является ведущей и достижение успеха именно в этом виде деятельности для него представляет большую личностную ценность.

Опыт получения успеха в школе будет лучшим «противоядием», способствующим большей открытости детей педагогическим воздействиям и препятствующим желанию самоутвердиться вне стен школы, часто весьма нежелательным для общества способом. Именно опыт успеха, полученного в школе, будет стимулировать приложение усилий по самоутверждению в рамках школы.

Дети с более высоким образовательным потенциалом могут при такой постановке образовательного процесса получать адекватное их потребностям качество образования и степень учебной нагрузки. Это также позволит им в наибольшей степени реализовать их личностный потенциал и в наибольшей степени разовьет их интеллектуальные качества.

Список литературы [References]

1. Boiko E. I. Vremya reaktsii cheloveka [Human reaction time]. M.: Meditsina, 1964. 439 s. [in Russian]

2. Bystrushkin S. K., Aizman R. I., Aftanas L. I. Osobennosti organizatsii vnimaniya i emotsional'nogo vospriyatiya u detei v norme i pri narusheniyakh intellektual'nogo razvitiya [Features of organization of attention and emotional perception in children normally and by cognitive development disorder] // Byulleten' SO RAMN. 2008. N 3. S. 96-100. [in Russian]

3. Zaitsev A. V., Lupandin V. I., Surnina O. E. Otsenka biologicheskogo vozrasta metodom registratsii vremeni reaktsii [Assessment of biological age by method of reaction time registration] // Ekologiya obrazovaniya: aktual'nye problemy. 1999. N 1. S. 45-48. [in Russian]

4. Kiselev S. Yu., Lupandin V. I. Dinamika razvitiya vremeni reaktsii na zritel'nye stimuly u detei doshkol'nogo vozrasta [Developmental dynamics of time of reaction to visual stimuli in preschool children] // Psikhofiziologicheskie osnovy sotsial'noi adaptatsii rebenka. SPb., 1999. S. 130-135. [in Russian]

5. Labutin N. Yu,, Preminin I. A., Todorova E. N., Preminina O. S. Vliyanie informatsionnoi nagruzki razlichnoi intensivnosti na razvitie individual'nykh sposobnostei uchashchikhsya [Effect of information load of different intensity on development of pupils’ individual potential] // Ekologiya cheloveka. 2006. N 3. S. 22-24. [in Russian]

6. Novikova I. I. Zakonomernosti formirovaniya populyatsionnogo zdorov'ya detei i podrostkov krupnogo promyshlennogo tsentra Sibiri [Regularities of formation of population health of children and adolescents in big industrial center of Siberia] // Ekologiya cheloveka. 2006. N 1. S. 17-20. [in Russian]

7. Tarasova O. V. Teoreticheskie osnovy preventivnykh zdorov'esberegayushchikh tekhnologii v shkol'noi meditsine [Theoretical principles of preventive health-preserving technologies in school medicine] // Ekologiya cheloveka. 2006. N 11. S. 25-28. [in Russian]

8. Chuprikova N. I., Ratanova T. A. Svyaz' pokazatelei intellekta i kognitivnoi differentsirovannosti u mladshikh

shkol'nikov [Interrelation between intellectual measure and cognitive differentiation in small schoolchildren] // Voprosy psikhologii. 1995. N 3. S. 104—114. [in Russian]

9. Brito G. N. O., Alfradique G. M. N., Pereira C. C. S., et al. Developmental norms for eight instrument used in the neuropsychological assessment of children: studies in Brazil // Brazilian J. Med. Biol. Res. 1998. Vol. 31, N 3. P. 399-412.

10. Neuropsychological comparison of alcohol-exposed children with or without physical features of fetal alcohol syndrome / Mattson S. N., Riley E. P., Gramling L., et al. // Neuropsychology. 1998. Vol. 12, N 1. P. 146-153.

11. Frisk M. School readiness and SNS maturity - relation to psychophysical and psychosocial development and to early school - achievement // Acta Paediat. Scand. 1991. Vol. 80, N 11. P. 1078-1086.

12. Frisk M. School - Achievement and school adaptation in relation to SNS development as assessed by a complex -reaction time measured on school entry - a follow - up // Acta Paediatr. 1993. Vol. 82, N 9. P. 777-782.

13. Frisk M. Mental and somatic Health and social -adjustment in ordinary school - children during childhood and adolescence related to central nervous function as expressed by a complex reaction - time // Eur. Child. Adolesc. Psich. 1995. Vol. 4, N 3. P. 197-208.

VARIABILITY OF REACTION TIME AND SCHOOL SUCCESS OF PUPILS AT DIFFERENT SCHOOLS OF YEKATERINBURG

O. B. Gileva

Ural State University of Railway Transport, Yekaterinburg

Time of simple visual-motor reaction in relation with school success of 11 -year-old pupils of two Yekaterinburg schools has been studied. Significant distinctions of reaction time between the separate pupils and classes with various levels of school success have been found. Reaction time of the successful pupils was lower in comparison with that of less successful pupils. The received results have been discussed in connection with possibilities of school success correction.

Keywords: reaction time; pupils; school success

Контактная информация:

Гилева Ольга Борисовна — кандидат биологических наук, доцент кафедры управления персоналом и социологии Уральского государственного университета путей сообщения. Адрес: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, д. 66 Факс (343) 358-55-29 E-mail: ogileva@narod.ru