教室照明对学习绩效的影响

2021-06-03福州外语外贸学院理工学院王梦媛林凯强刘淼芊

内江科技 2021年5期

◇福州外语外贸学院理工学院王梦媛陈凡林凯强刘淼芊张誉

本论文主要探究教室灯具如何布置能更好地提高学习绩效。通过对教学楼教室照明状况的实地观察，发现大学教室照明存在由于不合理的布置导致浪费资源、长时间用灯导致灯管老化以及一味追求照明效果而使用高照度的灯光的问题。利用DIALUX仿真模拟教室照明环境，通过对教室灯具数量增减和调整灯具的放置位置等方式得出数据并分析，探究改善教室照明的方法，为师生创造健康的照明环境，并且能够节约能源，减少不必要的浪费。

教室是提供学生学习的场所，学生的学习绩效和学习专注性与教室照明状况存在密切相关。目前我国青少年学生普遍存在视力下降的现象，而造成这一现象的主要原因除了使用手机、电脑等电子产品之外，教室照明状况也是其主要原因之一[1]。学生每天都会花较长时间在学习上，若教室照明效率偏低，学生容易出现犯困、眼疲劳等现象，在潜移默化中导致学生学习效率低下。给学生提供一个照度适宜的学习环境，不仅能降低近视的发生率、减缓视觉疲劳，还能一定程度提高学生的学习效率。我国国内大部分教室的照明设计都是根据《中小学校教室采光和照明卫生标准》中的标准确立的，但此标准为2004年以前的规范，随着现代科技的发展，人们对光照的要求也日益增加，对灯光的设计和光照强度也提出了更高的要求。根据最新的标准修订了照明标准，其中以教室桌面为工作平面，规定工作平面上的平均照度不应低于300Lx。但大部分的高校照明水平未达到这一标准，而这恰恰是影响学生学习绩效的重要原因之一。

1 教室照明效果不佳的原因

学校教室所使用的灯具已老化、破损且照明效率低，使用光通量低的灯管，造成照度低、照度分布不均匀的现象[2]。再者，对眩光控制不佳，教室内存在眩光亦会产生照度低的结果，甚至影响学习的积极性和教学效果[3]。光照分布不均匀、裸露光源的高亮度照明，是造成教室眩光的主要原因。而眩光是刺眼的、可引起视觉功能下降的光，是影响照度的因素之一。眩光会增加近视的发生，影响学习效率。

黑板灯的角度等对平均照度有一定的影响。大部分学生反映，看黑板书的清晰度一般，并且有些教室的黑板灯是坏的，使这一现象更加严重。首先，固定在教室顶部的黑板灯不能随着黑板的移动而变换位置。其次，黑板在上下移动时，灯光并没有直接照在黑板上，而是照在离灯具较近的墙体上，从而产生照明效果不理想的现象。多媒体是重要的教学工具，而黑板灯会干扰多媒体幕布的使用，在二者同时工作的情况下，易导致学生看不清幕布上的内容，当关掉黑板灯时，会导致学生看不清黑板的内容，影响教学效果[4]。

2 教室照明仿真模拟

为了探索适宜的照度，利用DIALUX照明仿真模拟软件，模拟教室环境，增减教室灯具的数量、改变灯具的摆放位置，并记录照度数据，分析最佳的照度。

2.1 灯具方向对照明效果的影响

根据不达标教室的模拟情况，令灯具放置方向由原先的长轴垂直于黑板变为长轴平行于黑板，黑板灯高度4m，灯具数量为黑板灯2盏，除黑板灯外的灯具4盏×5排分布，型号为LED103°白色LL20吊线式线条灯30W 4000K N05C4-0012，高度3.8m，灯具分布如下，见图1（灯具4盏×5排长轴垂直黑板布置）与图2（灯具4盏×5排长轴平行黑板布置）。通过对比实验，得出图1摆放形式所得出工作面平均照度为246Lx，图2摆放形式所得出工作面平均照度为234Lx。发现灯具长轴垂直于黑板所计算出的平均照度要略大于长轴平行于黑板所计算出的平均照度。

图1 灯具4盏×5排长轴垂直黑板布置

图2 灯具4盏×5排长轴平行黑板布置

为了结论的准确，再次进行实验，采用除黑板灯外5盏×6排的灯具分布分布，见图3（灯具5盏×6排长轴垂直黑板布置）和图4（灯具5盏×6排长轴平行黑板布置）所示。

图3 灯具5盏×6排长轴垂直黑板布置

实验得出当灯具5盏×6排长轴垂直黑板布置时，工作面平均照度为335Lx，而当灯具5盏×6排长轴平行黑板布置时，工作面平均照度为325Lx，两个照度相对比依旧是灯具长轴垂直于黑板所计算出的平均照度要略大于长轴平行于黑板所计算出的平均照度。由此可以得出结论，此次实验所使用的照明灯具采用长轴垂直于黑板布置较为合适。

2.2 灯具数量对照明效果的影响

为了让照度达到标准，可相应增加灯具的数量，但不能盲目增加，当照度高达800L×1000Lx时，在学生书本和桌面形成刺眼的反射光，反而对学生学习绩效产生消极作用，造成学生眼睛疲劳和能源浪费。调查发现实验所模拟的教室平均照度未达到规定的300Lx，由程序计算得灯具光通量至少为4221Lm。实验教室的灯具除黑板灯外由原先的4盏×5排增加为5盏×6排分布，分两组比较。第一组灯具垂直于黑板布置，如图1（灯具4盏×5排长轴垂直黑板布置）与图3（灯具5盏×6排长轴垂直黑板布置）所示的情况进行比较，得到工作面平均照度由原先的246Lx增加到335Lx。第二组灯具平行于黑板布置，如图2（灯具4盏×5排长轴平行黑板布置）与图4（灯具5盏×6排长轴平行黑板布置）所示的情况进行比较，得到工作面平均照度由原先的234Lx增加到325Lx。由此可得，灯具的数量对照明效果有影响，数量在合理的范围内增加可以提高照明效果，在一定程度上改善学习环境从而提高学习绩效。

图4 灯具5盏×6排长轴平行黑板布置

2.3 光通量对照明效果的影响

由于原先的LED103°白色LL20吊线式线条灯30W 4000K N05C4-0012 4盏×5排分布时光通量不满足要求，通过变更单个灯管光通量即更换灯管型号为VLG-T180-600O840 1250032，如图5（灯管更换为VLG-T180-600O840 1250032的灯具布置）所示，由此改变得到新的灯管工作时工作面平均照度为400Lx，达到了规定的标准，并且离发达国家的照度标准更进一步。