多媒体教室光环境研究进展

2020-12-23张文正黑萌萌王璐

绿色科技 2020年14期

张文正黑萌萌王璐

摘要：指出了伴随多媒体教学的迅速普及与发展，使用中出现了很多问题，最为突出的是多媒体教室的光环境。从几个方面综述了影响多媒体教室光环境的因素，主要从主、客观层面和对光环境评价标准及实验方法等方面对其进行了研究，并提出了相关建议，以期为优化多媒体教室光环境提供参考。

关键词：多媒体教室;光环境;影响因素

中图分类号：TU113

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2020）14-0161-02

1 引言

多媒体教室的光环境对使用者的各个方面有重要影响，光环境优化设计研究受到了众多学者的关注[1]，现今多地也启动了学校建筑采光照明评估及改造工作[2]。为了解多媒体教室光环境影响要素，将从其发展背景、存在问题、设计要求和具体的光环境研究等几个方面对多媒体教室光环境进行综述研究。

2 多媒体教室发展背景

近年随着社会进步和信息技术的发展，多媒体教学模式得以大量应用，其以独特优势在教育中运用得越来越普遍。相比于传统教学模式，多媒体模式使教师突破传统限制。学生在教室内就可看到丰富的图像信息，既提升学生对学习的积极性，又使教师表述更加丰富清晰，从而间接提高教学质量。教育部发布的《2017年教育信息化工作要点》中谈到，核心目标是基本实现具备条件的学校互联网全覆盖，多媒体教室占普通教室比例达到80%，基本形成国家教育资源公共服务体系框架。这使多媒体教室得到了极大地推广和利用。

然而随着应用的普及，多媒体教室存在的问题也日益增多，其中最主要的是在光环境方面。

3 多媒体教室存在的光环境问题

多媒体教室在使用中，为了提高屏幕清晰度、辨识度和亮度，需关闭室内人工照明和窗帘防止光线干扰。此种情况下，师生面部交流受限、互动减少，而学生读写工作也受到一定限制。且长期处于此种环境，会危害学生视力、使其疲倦，影响教学效率;但若关闭窗帘，打开人工照明，虽利于师生读写及交流，但会降低屏幕清晰度，也使照明能耗增加。如何协调两者之间的矛盾，是多媒体教室设计的重中之重。

4 多媒体教室光环境的设计要求

为了给人们带来更加舒适的学习工作环境，提高效率，多媒体教室的光环境的设置应满足如下要求。

（1）教室内部光线要均匀，使得坐在各个位置上的学生具有良好的亮度条件，同时，由于学生随时需要集中注意力于黑板，因此黑板应具有较高的照明。

（2）消除眩光，使得保证正常的视度，减少疲劳，提高学习效率。

（3）减小室内亮度与荧幕上的文字和图像亮度差距，防止视觉疲劳。

（4）教师和学生能够互相看清表情，并且能够清楚的操作键盘等设备。

（5）能满足学生记笔记等光线的需要。

（6）保证视觉的相应要求。

5 多媒体教室光环境研究

多媒体教室的光环境好坏对于学生、教师用眼卫生以及工作学习效率有着很大影响。由于其明暗需求的矛盾，较差的光环境增加人工照明的使用，不利于建筑节能。矛盾根源主要在于其使用功能的复杂性[3]。在对多媒体教室光环境的研究中，主要分为主观层面、客观层面和对光环境评价标准及实验方法的研究。

5.1 主观层面

教室是学习的集中场所[12]，对多媒体光环境的研究离不开使用者这一话题，很多专家学者从使用者的角度出发，探究光环境对人主观方面的影响。探讨方面主要有视觉疲劳、学生视觉发育、教师视力等。

梁树英等[13]对使用多媒体教室的青少年视觉发育进行了分析，发现青少年近视多发于中小学阶段，而其注视对象和方向在投影幕布、黑板、讲台和课桌面之间不断变化，明暗视觉器官转换频繁、负担过重，从而影响青少年视力发育。

艾伦等[14]通过测量多媒体教室投影机的光通量，对数据进行研究发现投影机的实际光通量未达到产品标准值，最后得到银幕的图像显示的实际对比度影响室内照明的结果。同时，也对多媒体教室中有关教师视力影响因素进行分析，发现主要因素是教师对亮暗环境的切换过于频繁。建议开发教育设备的人员对此加以注意，并且给与使用者以提示。

毛万红等[15]以在校学生为研究对象，调查其使用多媒体教室的视觉满意度，实验发现学生视觉感受的整体满意度不高，尤其是黑板和深色背景幕布，最终得出满意度低的原因——光环境设计缺陷和教师课件色彩过重。建议根据学生视觉要求设计照明采光，而教师则宜采用浅色背景深色字体的课件。

5.2 客观层面

影响多媒体光环境的主要有自然光环境、多媒体设备光源情况、教室内部光源、教室桌椅设备布局及用材。

张泽等[4]分别在昼夜对若干大学生进行主观问卷调查和眼部追踪实验。其重点在于探究影响使用者视觉功效的因素。研究发现昼夜多媒体教室照度均较弱且不均匀。白天受到自然光线的影响，随着投影屏幕照度的增大，视觉功效和舒適性越低。晚上影响视觉功效和舒适性的主要因素是眼部照度。此外使用者观察角度和眼部距投影屏幕的距离也是重要因素。

为改善多媒体教室光环境，白佳喜等[5]的研究注重了可优化部分，如教室的自然采光、人工照明和桌椅布局，通过模拟分析得出教室灯光最优布局。指出了黑板照明单独补光方式：黑板前方设置辅助灯、垂直方向装定向射灯和上下方同时安装补充灯光。对于教室窗帘则建议用浅蓝色或绿色的窗帘。对于教室布局，建议距黑板3 m以内不设学生用光。学生用光灯宜采用遮光罩避免眩光影响且宜采用环式，前三排课桌灯光宜用挡光板使灯光定向投射。

段海涛[6]等着重于研究多媒体教室投影机有效亮度，使用ANSI流明算法，结合实验提出投影机亮度加权系数K1和教室环境有效亮度系数K2的算法，使其有效亮度最佳范围得到量化。

为了使多媒体教室更加节能，研究者从不同角度提出了建议。崔苗苗等[7]从避免眩光角度，通过系统地模拟分析，提出了最佳的多媒体教室窗口形式和遮阳方法，以达到节能适用的目的。隋浩智等[8]提出将多媒体教室设置在阴面以避免阳光直射，科学搭配人工照明与自然采光，并建议教师制作课件时“黑白分明”。彭小云[9]则提出合理布置灯具、选择合适的玻璃类型并保证学生良好视角以改善使用者体验。周玉娟等[10]建议除了控制灯具外，还需进行一定的自然采光并避免光缺陷。李振霞等[11]建议合理确定屏幕位置及环境亮度，设置视频展台取代黑板，依据教室起坡调整窗台高度及形式。

5.3 评价标准及实验方法

游杰等[16]着重于多媒体教室的光照环境的研究。研究采用模糊综合评判法，根据国家标准，依据专家意见，确定光源及投影性能、桌面及黑板照明的相对权重，采用隶属函数，制定了综合评价指标体系，首次针对多媒体教室的光照环境进行评估。评价方法中，以国家限值为标准值、以实际最低值为最差期望值，以比国家限值更高的值为最佳期望值，分为优秀、良好、合格、不合格以及严重不合格5个等级。

袁景玉等[17]则是针对多媒体教室全年的天然采光进行研究，并评价其对教室采光的动态影响。具体采用DGI数值模拟计算，针对全年中春分、夏至、秋分和冬至这4个典型日进行计算，得出眩光达标面积和时间百分比，进而对多媒体教室受眩光的影像进行评价。

对于研究多媒体光环境的实验，梁树英等[18]在适于多媒体教室光环境研究的视疲劳实验方案中，针对视疲劳受眼部、身体和环境3方面因素影响这一机制，在研究评价视疲劳时，提出主观、客观、作业绩效3个方面。主观评价中采用卡罗琳斯卡困倦度量表、斯坦福嗜睡量表和Rechichi提出的视疲劳的10个主诉症状。客观测量中常用脑电、心电和眼动参数等生理参数，其中眼部的眨眼、注视和临界闪烁频率等指标也十分有效。作业绩效中，常采用剂量作业法评价视觉功效。

6 结论与建议

多媒体教室光环境受投影设备、教室布局等多方面影响，好的光环境能够给师生的学习工作带来安全和便利，反之则会加重其视觉疲劳、影响学习工作效率，甚至影响青少年眼部发育，危害视力。

为优化多媒体教室光环境，需要设计人员从以下几个方面着手解决。

（1）避免教室各个工作界面照度差别过大，例如科学确定屏幕的环境亮度，取得屏幕清晰度与桌面照度的最佳平衡，减少眼睛疲劳，保护视力。

（2）采用合适的开窗采光方式，如根据地面起坡调整窗台高度或设遮阳板、反光板等构件，以提高窗口采光效率及远窗点的照度。

（3）合理安排教室教具布置，使教师、多媒体屏幕和学生三者之间有较好的位置关系，从而促进学生可以更好地看清老师和多媒体屏幕。

参考文献：

[1]虞晖，赵向军. 同步课堂教室光环境的优化设计[J]. 照明工程学报，2018，29（3）：17～24.

[2]李錦昆. 教室健康照明设计与实施案例[J]. 中国照明电器，2020（4）：23～28.

[3]周玉娟，李凯. 多媒体教室光环境的调查分析与研究[J]. 建筑设计管理，2012，29（12）：68～70.

[4]张泽，王立鑫. 多媒体教室视觉功效及舒适性评价研究[C]// 中国照明学会.海峡两岸第二十二届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集. 北京：中国照明学会，2015：112～118.

[5]白佳喜，丁文捷. 多媒体教室的光、暗环境布局研究[J]. 宁夏工程技术，2017，16（1）：67～70.