Hvorfor er skærme akilleshælen ved digital baseret undervisning?

Billede: Hjohnson19, Wikimedia Commons.

Problemet er lyset fra skærmen, der udsendes af lysdioderne (LED’er), som bruges på alle skærme til at projicere tekst og billeder, uanset om det er en tablet eller et fjernsyn.

LED’er producerer kortbølget ‘hvidt lys’ i det blå område, en type lys, der forstyrrer produktionen af ​​melatonin i hjernens pineal kirtel, især om aftenen og natten, hvilket resulterer i søvnforstyrrelser for skærmbrugere, især hos børn og unge.

Professor Tom Butler’s (*) afsnit om skærme, søvnforstyrrelser og læring fra ‘A Critical Review of Digital Technology in Education: A Pause for Thought in 2024’, siderne 6-10. Understregninger er tilføjet. Se introduktionen samt hele artiklen HER.

Det kan måske overraske mange, at selve den mekanisme, der er stillet til rådighed for at åbne en verden af ​​muligheder for læring, faktisk kan ophæve alle de formodede fordele ved digital forbedret uddannelse. Jeg henviser her til de fysiske egenskaber ved selve ‘skærmen’, hvad enten det er på en iPad, tablet, notebook eller smartphone. Problemet er lyset, der udsendes af lysdioderne (LED’er), som bruges på alle skærme til at projicere tekst og billeder, uanset om det er en tablet eller et fjernsyn. Det naturlige lys, der strømmer ind i dit soveværelsesvindue hver morgen, tjener til at regulere døgnrytmen eller det biologiske ur. Det gør den ved at påvirke produktionen af ​​melatonin i hjernens pineal kirtel. Computerskærme er udstyret med LED’er, som producerer kortbølget ‘hvidt lys’ i det blå område mellem 440-500 nm. Denne type lys interfererer betydeligt i denne proces, især om aftenen og natten, hvilket resulterer i søvnforstyrrelser for skærmbrugere, især hos børn.

“Det er nu klart, at søvn medierer indlæring og hukommelsesprocessen” og er afgørende for hukommelses “kodning, konsolidering og rekonsolidering, til konstellationen af ​​de yderligere processer, som er afgørende for effektiv udvikling af hukommelsen.”
Walker og Stickgold (2014, s. 160-161)

Om forholdet mellem søvnforstyrrelser og læring

En meta-analyse af eksisterende studier af Kopasz et al. (2010) illustrerer, at søvn er vigtig for arbejdshukommelsen og konsolidering af langtidshukommelsen hos børn og unge. Walker og Stickgold (2014, s. 160-161) siger utvetydigt, at “Det er nu klart, at søvn medierer læring og hukommelses processer” og er afgørende for hukommelsens “kodning, konsolidering og rekonsolidering, til konstellationen af ​​yderligere processer, der er afgørende for effektiv udvikling af hukommelsen.” Chua et al. (2014) finder, at kortvarig søvnmangel også påvirker kognition, årvågenhed, humør, adfærd, evnen til at lære, immunfunktion og generel præstation. Mere alvorligt forbinder epidemiologiske studier dårlig søvn med langsigtede effekter såsom diabetes, fedme, depression, hypertension (forhøjet blodtryk) og generel dødelighed af alle årsager (Mukherjee, 2015).

Forskningslitteraturen er entydig i sine fund: søvn er afgørende for børn og unges hukommelse, indlæring og akademiske præstationer. Grundig forskning viser, at det at gå sent i seng, dårlige søvnmønstre, fragmentering af søvn samt at vågne tidligt om morgenen har en alvorlig negativ effekt på en elevs evne til at lære, akademiske præstationer i skolen og generel neuro adfærdsfunktioner. Forskning peger også på, at det gennemsnitlige søvn niveau for både børn og unge er cirka 9 timer pr. nat (Dewald et al., 2010). Det vil sige 9 timer i gennemsnit, hvor nogle kræver mere, og nogle mindre, 8-10 timer ser ud til at være det nødvendige interval. Det er væsentligt, som Dewald et al. (2010, s. 187) siger, at “forskning viste en stærkere sammenhæng mellem søvnkvalitet og neuro adfærdsfunktioner hos yngre børn end hos ældre børn … indflydelsen af ​​lav søvnkvalitet, utilstrækkelig søvn og søvnighed på præfrontale cortex-funktioner og derfor også på kognitive funktioner. funktionsevne og skolepræstationer er større i den tidlige frem for de senere ungdomsår.” Små børn og unge, hvis hjerner gennemgår en relativt større formativ udvikling, er således i betydelig risiko (se Crowley et al., 2018). Derfor bør forældre og lærere sikre, at de opnår de nødvendige søvnniveauer, der står mål med deres alder. Skærmbrug udgør en væsentlig hindring for dette (Lissak, 2018).

Om den alvorlige negative indvirkning af skærme på søvn

Der er en betydelig mængde forskning, der fremhæver den negative indvirkning af skærmbrug på søvn (Hysing et al., 2015; Brautsch, Lund, Andersen, Jennum, Folker, & Andersen, 2023). Studier viser, at lyset fra alle LED-baserede skærme nulstiller døgnrytmen, undertrykker melatonin produktionen og
forbedrer den natlige årvågenhed og ydeevne ved at øge hjerneaktiveringen
(Cajochen et al., 2011). Ulempen ved skærm-induceret natlig årvågenhed og forhøjet hjerneaktivitet er imidlertid forstyrrede søvnmønstre, øget stress og flere andre invaliderende tilstande. Nyere forskning af Chang et al. (2015) sammenlignede de biologiske effekter hos forsøgspersoner, der læste en bog fra en LED-skærm på en læsemaskine, med dem, der læste en trykt bog før sengetid. Gruppen, der læste e-bogen, var længere tid om at falde i søvn, var mere opmærksomme, men mindre søvnige, havde reduceret melatonin niveauer og var mindre opmærksomme næste morgen. Forskerne konkluderede, at sådanne teknologier har en negativ indvirkning på “søvn, ydeevne, sundhed og sikkerhed.” Det er en ekstremt vigtig overvejelse, når du introducerer iPads, tablets, smartphones og andre enheder, der skal erstatte trykte bøger.

Magee et al. (2014) illustrerer de negative effekter af skærmtid på børns søvn. Ligeledes har Fossum et al. (2014) illustrerer at skærmtid til spil, netsurfing og læsning af unge og unge voksne var direkte relateret til søvnløshed og havde en negativ effekt på morgenvågenhed – ligesom brugen af mobil/smartphone har. Hasler et al. (2014) fandt ligeledes, at søvnløshed øger risikoen for stofmisbrug i ungdomsårene. En nylig meta-analyse af Hale og Guan (2015, s. 50) bekræfter tidligere resultater, og de anbefaler, at teenagere “rådes til at begrænse eller reducere skærmtid eksponering, især før eller under sengetid for at minimere eventuelle skadelige effekter af skærmtid på søvn og velvære.” Effekten af ​​en sådan rådgivning er angivet af Wolfson et al. (2015), som undersøgte implementeringen af ​​et Sleep Smart Program, der sigtede på at forbedre søvnsundhedsadfærd, akademisk præstation og generel velvære. De syvende klasse elever, der deltog i programmet, oplevede “betydeligt større søvnsundhedseffektivitet, forbedret fysiologisk og følelsesmæssig søvnhygiejne, mere tid i sengen og tidligere sengetider sammenlignet med sammenligningsgruppen.” Der var også dokumentation for, at de, der deltog i programmet, opretholdt deres akademiske præstationer, hvilket ikke var tilfældet for den ikke-behandlede gruppe.

Forskningslitteraturen om effekten, som LED-skærme har til at undertrykke melatonin niveauet, er også utvetydig. Det eksperimentelle studie af Cajochen et al. (2011, s. 1432) er i denne henseende mest tilgængelig. Det giver overbevisende dokumentation for effekten, at “en 5-timers afteneksponering for en hvid LED-baggrundsbelyst skærm … fremkaldte en signifikant undertrykkelse af aftenstigningen i endogent melatonin og subjektiv såvel som objektiv søvnighed, som indekseret af en reduceret forekomst af langsomme øjne bevægelser og EEG lavfrekvent aktivitet (1-7 Hz) i frontale hjerneområder.” Resultaterne af dette studie er dog begrænset til 19-35-årige mænd. I betragtning af dokumentationen fra den generelle litteratur om søvn citeret ovenfor, vil det forventes, at de negative effekter på endogen melatonin produktion hos unge og børn vil være større, hvilket vil føre til mere søvnforstyrrelser og relaterede fysisk-psykologiske effekter. Vi ved fra Figueiro et al. (2011), at blot en 2-timers eksponering for LED-skærmtablets kan resultere i en målbar, statistisk pålidelig undertrykkelse af melatonin hos unge voksne. De (ibid., s. 1437) påpeger, at “Børn og unge der bruger deres fritid foran spillekonsoller, fjernsyn og mobiltelefoner, og faktisk laver mange unge “multiscreening”, hvilket betyder, at de bruger mere end én skærm ad gangen. Hvis man antager, at de tilbringer en del af denne tid foran en computerskærm, især om aftenen, kan denne adfærd og vores resultater her bidrage til at besvare spørgsmålet om, hvorfor et stigende antal søvnproblemer, især forsinket søvnfase, rapporteres. for denne aldersgruppe.” Yderligere indsigt i omfanget af dette problem kommer fra en national undersøgelse i USA, som viste, at 8- til 18-årige i gennemsnit bruger 7 timer og 38 minutter hver dag på at bruge elektroniske medier, hvoraf meget i stigende grad er skærmbaseret. Derimod rapporterer OECD (2015), at 15-årige i gennemsnit bruger 2 timer om dagen online, op til maksimalt 4 timer. Men som den britiske kommunikationsmyndighed rapporterer, bruger 16-24-årige over 27 timer om ugen online 3. Det er dog steget markant, med mediebruget til anslået 6 timer om dagen, skolen er ikke inkluderet (se Twenge, Martin, og Spitzberg, 2018). Læg hertil 6 timer i klassen med en iPAD, og ​​det er op til 12 timer for nogle unge.

Wood et al. (2012) replikerer Figueiro et al.s resultater ved hjælp af Apple iPads og antyder, at eksponering på mindre end 1 time muligvis ikke udløser melatoninfald. Men da børn og unge unge adskiller sig fysiologisk og er mere følsomme over for disse lyskilder, som angivet ovenfor, kan undertrykkelsen af melatonin forekomme ved lavere eksponeringsniveauer. Forskere anbefaler således, at skærmtid for mindre børn og unge begrænses til 1 time efter kl. 17. Det skal dog huskes, at effekten af ​​skærmbrug er kumulativ på tværs af flere skærmkilder. Derfor, i lyset af den udbredte brug af skærme og sandsynligheden for en reduktion i brugen til mindre end 1 time fjernbetjening, anbefales Wood et al.’s (2013, s. 240) råd “at disse enheder dæmpes om aftenen så meget som muligt for at minimere undertrykkelse af melatonin, og at varigheden af ​​brugen begrænses før sengetid.”

Computer Vision Syndrome

Ved at give forklaringer på, hvorfor skærmmedier i en pædagogisk sammenhæng er problematiske, har Mangan et al. (2013) peget på skærmes visuelle ergonomi. Jeg har allerede fremhævet de problemer, som hjemmebrug af LED-skærme i løbet af aftenen har for elevernes søvnforstyrrelser og indlæring. Men LCD-skærme (Liquid Crystal Display) forårsager visuel træthed på grund af det faktum, at de projicerer lys. Det samme gør LED-skærme, som generelt har erstattet LCD-skærme. Der er dokumentation for, at LED-skærme forårsager endnu mere træthed i øjnene. 4 (Jeg vil på dette tidspunkt henvise undervisere til nedenstående link, da det angiver, hvordan visuel træthed og søvnforstyrrende blåt lys kan håndteres). LED- og LCD-skærmdesign funktioner såsom opdateringshastighed, luminanskontrastniveauer, fluktuerende lys, baggrunds belysning og kontrast bidrager til anstrengte øjne og visuel træthed – det er nu kendt som computersynssyndrom (Yan et al., 2008). Computer vision syndrom kan have en indirekte, men signifikant effekt på læringsresultater, da de faktorer, der bidrager til det, påvirker den visuelle læsbarhed af teksten, og kan have negative konsekvenser for processer på højere niveau såsom forståelse. Min artikel om dette emne for Sunday Times 5 gik ind for Digital Technology-baserede skærme eller e-læsere, der brugte elektronisk blæk, da de er lysreflekterende, i modsætning til lysemitterende teknologier. Budget Kindle og Kobo elektronisk blæk-baserede e-læsere forårsager således ikke den samme type øjenbelastning og er den ideelle platform for skoler til at levere e-bøger, PDF eller andet, til elever. Men selv her er der problemer med menneskelig erkendelse og læring.

Når det er sagt, afslører nyere forskning endnu flere foruroligende resultater. I 2019 advarede det franske agentur for fødevare-, miljø- og arbejdsmiljø og sikkerhed (ANSES), at “eksponering for et intenst og kraftigt [LED] lys er ‘fototoksisk’ og kan føre til irreversibelt tab af nethindeceller og nedsat skarphed af vision.” 6 ANSES fandt også, at der er en øget risiko for aldersrelateret makular degeneration (**) efter kronisk eksponering for kilder med lavere intensitet, såsom skærme.

Noter:

3) http://stakeholders.ofcom.org.uk/binaries/research/media-literacy/media-lit10years/2015_Adults_media_use_and_attitudes_report.pdf
4) http://www.eizo.com/library/basics/eyestrain/
5) Tom Butler “Learn by the book, not apps” Sunday Times, Think Tank article, September 9th 2012.
6) https://medicalxpress.com/news/2019-05-eyeshealth-authority.html
*) Tom Butler ph.d., er professor i informationssystemer og reguleringsteknologier ved University College Cork. Han er tidligere satellit- og mikrobølgekommunikationsingeniør og it-professionel og er mere end bekendt med de traditionelle sikkerhedsspørgsmål i forbindelse med mikrobølge-RFR. Hans skift fra det tekniske perspektiv på RFR med termisk sikkerhed skete gennem forskningsengagementer som Chief Risk Officer for et globalt selskab, der påpegede de betydelige risici for børn ved de ikke-termiske effekter af RFR. Disse diskussioner og relaterede begivenheder i hans personlige liv stimulerede professor Butlers interesse for dette vigtige emne.
I en forskningssammenhæng er professor Butler en tidligere Government of Ireland Research Fellow, Principal Investigator (PI) for Governance Risk and Compliance Technology Center (2013-2018), PI for SmaRT og SamRT4Reg Commercialization Fund Projects (2017-2019), og Co-PI af to Marie
Skłodowska-Curie Career-FIT Fellowships in Artificial Intelligence (2019-2022). Med over 8,5 millioner euro i forskningsfinansiering om anvendelse af digitale teknologier til dato har han 220 publikationer og 11 opfindelser bag sig. Tom Butler er medlem af Europa-Kommissionens ekspertgruppe om regulatoriske hindringer for finansiel innovation (ROFIEG) inden for FinTech, medlem af Global RegTech Council og medlem af Financial Industry Enterprise Data Management Council (EDMC).
**) Makular degeneration, også kendt som aldersrelateret makular degeneration, er en medicinsk tilstand, som kan resultere i sløret eller intet syn i midten af ​​synsfeltet. Tidligt er der ofte ingen symptomer. Over tid oplever nogle mennesker dog en gradvis forværring af synet, som kan påvirke det ene eller begge øjne.

Referencer:

Brautsch, L. A., Lund, L., Andersen, M. M., Jennum, P. J., Folker, A. P., & Andersen, S. (2023). Digital media use and sleep in late adolescence and young adulthood: A systematic review. Sleep Medicine Reviews, 68, 101742.

Cajochen, C., Frey, S., Anders, D., Späti, J., Bues, M., Pross, A…. and Stefani, O. (2011). Evening exposure to a lightemitting diodes (LED)-backlit computer screen affects circadian physiology and cognitive performance. Journal of Applied Physiology, 110(5), 1432-1438.

Chang, A. M., Aeschbach, D., Duffy, J. F. and Czeisler, C. A. (2015). Evening use of light-emitting eReaders negatively affects sleep, circadian timing, and nextmorning alertness. Proceedings of the National Academy of Sciences,112(4), 1232-1237.

Crowley, S. J., Wolfson, A. R., Tarokh, L., & Carskadon, M. A. (2018). An update on adolescent sleep: New evidence informing the perfect storm model. Journal of adolescence, 67, 55-65.

Dewald, J. F., Meijer, A. M., Oort, F. J., Kerkhof, G. A. and Bögels, S. M. (2010). The influence of sleep quality, sleep duration and sleepiness on school performance in children and adolescents: a meta-analytic
review. Sleep medicine reviews, 14(3), 179-189.

Figueiro, M.G., Plitnick, B., Wood, B. and Rea, M.S. (2011). The impact of light from computer monitors on melatonin levels in college students. Neuro Endocrinology Letters 32, 158-163.

Hale, L. and Guan, S. (2015). Screen time and sleep among school-aged children and adolescents: A systematic literature review. Sleep medicine reviews, 21, 50-58.

Hasler, B. P., Soehner, A.M. and Clark, D. B. (2014). Circadian rhythms and risk for substance use disorders in adolescence. Current opinion in psychiatry, 27(6), 460-466.

Hysing, M., S. Pallesen, K.M. Stormark, R. Jakobsen, A.J. Lundervold and B. Sivertsen (2015). Sleep and use of electronic devices in adolescence: results from a large population-based study, BMJ Open, Vol. 5/1.

Kopasz, M., Loessl, B., Hornyak, M., Riemann, D., Nissen, C., Piosczyk, H. and Voderholzer, U. (2010). Sleep and memory in healthy children and adolescents–a critical review. Sleep medicine reviews, 14(3), 167-177

Lissak, G. (2018). Adverse physiological and psychological effects of screen time on children and adolescents: Literature review and case study. Environmental research, 164, 149-157.

Magee, C. A., Lee, J.K. and Vella, S.A. (2014). Bidirectional relationships between sleep duration and screen time in early childhood. JAMA Paediatric, 168, 465–470

Mangen, A., Walgermo, B.R. and Brønnick, K. (2013). Reading linear texts on paper versus computer screen: Effects on reading comprehension. International Journal of Educational Research, 58, 61-68.

Mukherjee, S., Patel, S. R., Kales, S. N., Ayas, N. T., Strohl, K. P., Gozal, D. and Malhotra, A. (2015). An Official
American Thoracic Society Statement: The Importance of Healthy Sleep. Recommendations and Future Priorities. American journal of respiratory and critical care medicine, 191(12), 1450-1458.

Walker, M. P. and Stickgold, R. (2014). Sleep, memory and plasticity. Neuroscience and Psychoanalysis, 1, 93.

Wood, B., Rea, M. S., Plitnick, B. and Figueiro, M. G. (2013). Light level and duration of exposure determine the impact of self-luminous tablets on melatonin suppression. Applied ergonomics, 44(2), 237-240.

Wood, E., Zivcakova, L., Gentile, P., Archer, K., De Pasquale, D. and Nosko, A. (2012). Examining the impact of offtask multi-tasking with technology on real-time classroom learning. Computers & Education, 58(1), 365-374.

Wolfson, A. R., Harkins, E., Johnson, M. and Marco, C. (2015). Effects of the Young Adolescent Sleep Smart Program on sleep hygiene practices, sleep health efficacy, and behavioral wellbeing. Sleep Health, August 2015.

Yan, Z., Hu, L., Chen, H. and Lu, F. (2008). Computer vision syndrome: A widely spreading but largely unknown epidemic among computer users. Computers in Human Behavior, 24(5), 2026–2042.

Læs mere her:

Please follow and like us:

Vi spammer ikke! Læs vores privatlivspolitik, hvis du vil vide mere.

Tilføj en kommentar