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根據《國民視覺(jué)健康報告》白皮書(shū)和《2018年我國兒童青少年近視調查》結果，2012年我國5歲以上總人口中近視的總患病人數在4.5億左右;2018年兒童青少年總體近視率為53.6%，小學(xué)階段從一年級的15.7%增加到六年級的59.0%，而高中生和大學(xué)生的近視患病率都超過(guò)70%。

　　我國青少年近視患病率已居世界第一位。如果沒(méi)有有效的政策干預，到2020年我國近視患病人數將達7億。另一方面，作為學(xué)生學(xué)習的主要場(chǎng)所，相當一部分教室的照明環(huán)境并不達標。北京、上海、廣州等大城市的調查都證實(shí)了這一現狀。對這個(gè)問(wèn)題，2018年8月教育部等八部門(mén)印發(fā)《綜合防控兒童青少年近視實(shí)施方案》，要求學(xué)校教室照明衛生標準達標率100%。各省市與中央簽訂《全面加強兒童青少年近視防控工作責任書(shū)》，并陸續出臺了教室照明環(huán)境改造的政策。教室照明環(huán)境改造有相關(guān)國家及行業(yè)標準為依據，嚴格按標準執行、無(wú)需多言。

　　今天我們聊聊在達標基礎之上，教室照明的舒適度。有研究表明，教室光環(huán)境對于提升學(xué)習成績(jì)的貢獻率高達21%，在七大環(huán)境因素中占比最高(Barrett et al., 2015)。因此，科學(xué)的教室照明環(huán)境設計不僅可以改善學(xué)生視力，更能夠提高學(xué)生的學(xué)習績(jì)效。

　　影響教室照明舒適度的因素

　　自然光

　　不少研究表明自然光不僅更受學(xué)生歡迎(Rittner and Robbin, 2002; Heschong, 2003; Earthman, 2004)，而且適當的自然光刺激有助于預防近視(Yong Wong et al, 2015; Hidemasa Torii et al, 2016)。

　　照度

　　顯然教室照明不可能僅靠自然光，必然需要人工照明。照度作為照明系統最重要的指標之一，基本上各國都制定有類(lèi)似的標準，例如：美國、英國、中國等國家都規定課桌桌面的平均照度不低于300 lux，但幾乎所有標準都沒(méi)有規定照度的上限。雖然不少研究表明高亮度(如1000 lux)能夠提高學(xué)生注意力(Sleegers et al., 2013; Singh and Arora, 2014)，但是過(guò)量的照明會(huì )引發(fā)身體不適和眩光失能(Kim and Koga, 2005; Osterhaus, 2005)。

　　照度均勻度指的是規定表面上的最小照度與平均照度之比，通常照度越均勻視覺(jué)舒適度越高。相關(guān)標準規定課桌面的照度均勻度不低于0.7，黑板的照度均勻度不低于0.8。

　　炫光舒適的照明環(huán)境要避免各類(lèi)眩光，產(chǎn)生眩光的原因包括亮度過(guò)高、分布不均勻和直射。國標規定教室的統一眩光值(UGR)小于眩光臨界值19。在一些行業(yè)和地方標準中，則有更為嚴格的規定，如不高于16。

　　頻閃指的是因亮度或光譜分布隨時(shí)間的變化造成的視覺(jué)和非視覺(jué)影響。幾乎所有類(lèi)型的光源都可能產(chǎn)生頻閃，但不同類(lèi)型的光源有不同的頻閃特征和安全指標。國際上電氣和電子工程師協(xié)會(huì )IEEE、國際照明委員會(huì )CIE等對頻閃的危害范圍有明確規定，我國的一些行業(yè)和地方標準參考上述標準。需要說(shuō)明的是，光輸出波形的頻率大于3,125Hz就已經(jīng)超過(guò)人眼神經(jīng)反應速度，因此檢測時(shí)可免除考核(高頻豁免)。

　　藍光危害藍光危害是指光線(xiàn)中400-500nm藍色波段在亮度過(guò)高時(shí)，引起的眼睛緊張、疲勞，長(cháng)時(shí)間照射可能對視網(wǎng)膜造成損傷。根據相關(guān)國標和國際標準，藍光危害分為無(wú)危險、低危險(1類(lèi))、中危險(2類(lèi))和高危險(3類(lèi))四個(gè)等級，由于藍光危害在亮度較高的時(shí)候才存在，因此，對于亮度小于10,000cd/m2的燈具可以視為無(wú)危害等級，無(wú)需檢測。

　　顯色指數(CRI)

　　通俗地講就是以自然光(或標準光源)為參考基準，在人工照明環(huán)境中對物體色彩的還原度。顏色與在自然光下越接近顯色指數越高，視覺(jué)效果肯定越好。最高值為100，意味著(zhù)該光源與自然光照射下顯示的顏色完全一樣。相關(guān)標準要求普通教室的顯色指數(Ra)不低于80，而美術(shù)教室、多媒體教室投影區等特殊場(chǎng)合則要求不低于90。

　　色溫(CCT)色溫的定義不太通俗易懂，這里我們可以簡(jiǎn)單地理解為燈光的冷暖色度。色溫的單位是“K”(開(kāi)爾文)，數值越大色度越“冷”，數值越小色度越“暖”。例如：3000K色溫類(lèi)似日出后的陽(yáng)光，而5500K類(lèi)似中午的日光，普通熒光燈的色溫約為6500K。

　　從直觀(guān)感受上，暖光會(huì )令人放松、冷光使人更清醒和專(zhuān)注。因此，餐廳、酒店多用低色溫的暖光源，辦公室多用高色溫的冷光源。在教室環(huán)境中，很多研究證實(shí)了色溫對學(xué)生學(xué)習績(jì)效的影響。例如，Sleegers (2013)的研究表明在高色溫(6500K)照明環(huán)境中學(xué)生更能集中注意力;Yan (2010)的實(shí)驗結果則顯示在中等色溫(4000K)環(huán)境中，學(xué)生的學(xué)習效率最高;Weesolowski (2014)發(fā)現照明的豐富變化能夠提高小學(xué)生的社交行為;韓國科技院(KAIST)的兩位學(xué)者(Choi and Suk, 2016)建議對于簡(jiǎn)單、標準和高認知負荷的活動(dòng)建議分別采用3500K，5000K和6500K色溫。

　　被過(guò)度渲染的“藍光”危害

　　一段時(shí)間關(guān)于“藍光危害”的宣傳引起了社會(huì )的廣泛關(guān)注，不了解真實(shí)情況的普通民眾甚至談“藍”色變，實(shí)際上是被誤導了。

　　首先，無(wú)論是自然光還是人工照明藍光成分普遍存在。從光生物安全角度看，同樣的色溫下合格的LED燈具產(chǎn)生的藍光并不比其他類(lèi)型的光源高，且遠低于日光中的藍光輻射劑量。

　　其次，藍光不可或缺。研究表明，藍光作為自然光的重要波段，對于調節人體生物節律和代謝過(guò)程，保持人體健康至關(guān)重要。

　　第三，藍光危害主要在于過(guò)亮和長(cháng)時(shí)間照射，正所謂過(guò)猶不及。亮度小于10,000cd/m2的燈具為無(wú)危害等級的免檢產(chǎn)品，實(shí)際上大部分正規廠(chǎng)家的LED教室燈均滿(mǎn)足這個(gè)標準。此外，在實(shí)際使用過(guò)程中，根據教學(xué)活動(dòng)靈活地調節燈光亮度和色溫，比如課間休息降低亮度、文科教學(xué)采用暖色溫(暖色溫時(shí)藍光成分更少)，這樣不僅能有效減少藍光輻射，而且變換的照明環(huán)境也有助于減輕眼疲勞。

　　被忽視的黑板照度均勻度

　　黑板是教學(xué)活動(dòng)的重要工具，學(xué)生日常注視黑板的時(shí)間很長(cháng)，不少學(xué)生反映黑板看久了會(huì )感覺(jué)模糊、眼睛脹痛，甚至頭暈。黑板區域的照明對學(xué)生健康和舒適度非常重要，國標規定黑板面的照度需要達到500 lux，但是更加重要的黑板照度均勻度卻被很多人忽視了。黑板面積較大，如果照度不均勻，一塊亮、一塊暗，學(xué)生在看黑板時(shí)瞳孔需要頻繁調節，極易造成眼睛疲勞。

　　黑板燈的品質(zhì)和安裝方式都會(huì )影響到黑板的照度均勻度，因此，需要實(shí)地測試才能確定是否合格。相關(guān)國標對黑板照度均勻度的測量方法有明確規定。以規格4 m× 1.2 m的黑板為例，劃分為0.4 m×0.4 m大小的單元格，共10×3=30個(gè)，取單元格的中心位置為測量點(diǎn)，下圖所示：

　　測量每個(gè)測量點(diǎn)的照度(30個(gè)照度值)，并計算平均照度。用30個(gè)照度值中的最小值除以平均照度，即可得出黑板的照度均勻度。國標規定的黑板照度均勻度不低于0.8，也就是說(shuō)，測量點(diǎn)的最小照度值不能低于平均照度的80%。

　　色溫與照度曲線(xiàn)

　　從前面對照度和色溫的介紹中，我們了解到：

　　1、照度不能低于標準，但也不是越大越好

　　2、不同色溫對于學(xué)生有不同影響

　　色溫和照度的組合在一起對舒適度的影響就更復雜了，對此我們可以借助色溫與照度曲線(xiàn)(Kruithof’s curve)做大致評估。圖形的橫豎坐標分別是色溫和照度，中部是色溫和照度組合恰當為舒適區，而其他區域則被認為不舒適，其中左上區域偏紅(色溫低及照度高)，右下區域則偏藍(色溫高及照度低)。因此，我們在設計教室照明模式時(shí)，應盡量落在中部舒適區內。

　　場(chǎng)景化照明

　　隨著(zhù)教學(xué)活動(dòng)越來(lái)越豐富多樣，對場(chǎng)景化教學(xué)的需求也越來(lái)越強。另一方面，相關(guān)研究表明不同的亮度、色溫對于不同的教學(xué)活動(dòng)有不同的影響，根據具體的教學(xué)場(chǎng)景選擇合適的照明參數，能夠提高學(xué)生的學(xué)習績(jì)效。加拿大滑鐵盧大學(xué)的研究小組在相關(guān)文獻中斷言“教室照明研究已進(jìn)入場(chǎng)景化階段”(Sun et al, 2018)。例如，文科教學(xué)采用較暖色溫可提升學(xué)生的創(chuàng )造性思維;理科教學(xué)采用較冷色溫學(xué)生會(huì )更專(zhuān)注;課間采用低亮度、暖色溫有助于學(xué)生休息放松，下節課更高效;分組教學(xué)時(shí)，通過(guò)分區亮度控制能起到促進(jìn)組內互動(dòng)、減少組間干擾的效果。

　　最后，在設計場(chǎng)景化照明模式時(shí)，別忘了盡可能落在Kruithof曲線(xiàn)的舒適區內。

　　總結

　　綜上所述，在選擇和設計教室照明時(shí)可按照下表進(jìn)行考量，在確保達標底線(xiàn)的基礎上，也力求滿(mǎn)足舒適度要求，給學(xué)生一個(gè)健康、舒適、高效的教室光環(huán)境