多媒體教室光環境研究進展

張文正 黑萌萌 王璐

摘要：指出了伴隨多媒體教學的迅速普及與發展，使用中出現了很多問題，最為突出的是多媒體教室的光環境。從幾個方面綜述了影響多媒體教室光環境的因素，主要從主、客觀層面和對光環境評價標準及實驗方法等方面對其進行了研究，并提出了相關建議，以期為優化多媒體教室光環境提供參考。

關鍵詞：多媒體教室;光環境;影響因素

中圖分類號：TU113

文獻標識碼：A?文章編號：1674-9944（2020）14-0161-02

1?引言

多媒體教室的光環境對使用者的各個方面有重要影響，光環境優化設計研究受到了眾多學者的關注[1]，現今多地也啟動了學校建筑采光照明評估及改造工作[2]。為了解多媒體教室光環境影響要素，將從其發展背景、存在問題、設計要求和具體的光環境研究等幾個方面對多媒體教室光環境進行綜述研究。

2?多媒體教室發展背景

近年隨著社會進步和信息技術的發展，多媒體教學模式得以大量應用，其以獨特優勢在教育中運用得越來越普遍。相比于傳統教學模式，多媒體模式使教師突破傳統限制。學生在教室內就可看到豐富的圖像信息，既提升學生對學習的積極性，又使教師表述更加豐富清晰，從而間接提高教學質量。教育部發布的《2017年教育信息化工作要點》中談到，核心目標是基本實現具備條件的學校互聯網全覆蓋，多媒體教室占普通教室比例達到80%，基本形成國家教育資源公共服務體系框架。這使多媒體教室得到了極大地推廣和利用。

然而隨著應用的普及，多媒體教室存在的問題也日益增多，其中最主要的是在光環境方面。

3?多媒體教室存在的光環境問題

多媒體教室在使用中，為了提高屏幕清晰度、辨識度和亮度，需關閉室內人工照明和窗簾防止光線干擾。此種情況下，師生面部交流受限、互動減少，而學生讀寫工作也受到一定限制。且長期處于此種環境，會危害學生視力、使其疲倦，影響教學效率;但若關閉窗簾，打開人工照明，雖利于師生讀寫及交流，但會降低屏幕清晰度，也使照明能耗增加。如何協調兩者之間的矛盾，是多媒體教室設計的重中之重。

4?多媒體教室光環境的設計要求

為了給人們帶來更加舒適的學習工作環境，提高效率，多媒體教室的光環境的設置應滿足如下要求。

（1）教室內部光線要均勻，使得坐在各個位置上的學生具有良好的亮度條件，同時，由于學生隨時需要集中注意力于黑板，因此黑板應具有較高的照明。

（2）消除眩光，使得保證正常的視度，減少疲勞，提高學習效率。

（3）減小室內亮度與熒幕上的文字和圖像亮度差距，防止視覺疲勞。

（4）教師和學生能夠互相看清表情，并且能夠清楚的操作鍵盤等設備。

（5）能滿足學生記筆記等光線的需要。

（6）保證視覺的相應要求。

5?多媒體教室光環境研究

多媒體教室的光環境好壞對于學生、教師用眼衛生以及工作學習效率有著很大影響。由于其明暗需求的矛盾，較差的光環境增加人工照明的使用，不利于建筑節能。矛盾根源主要在于其使用功能的復雜性[3]。在對多媒體教室光環境的研究中，主要分為主觀層面、客觀層面和對光環境評價標準及實驗方法的研究。

5.1?主觀層面

教室是學習的集中場所[12]，對多媒體光環境的研究離不開使用者這一話題，很多專家學者從使用者的角度出發，探究光環境對人主觀方面的影響。探討方面主要有視覺疲勞、學生視覺發育、教師視力等。

梁樹英等[13]對使用多媒體教室的青少年視覺發育進行了分析，發現青少年近視多發于中小學階段，而其注視對象和方向在投影幕布、黑板、講臺和課桌面之間不斷變化，明暗視覺器官轉換頻繁、負擔過重，從而影響青少年視力發育。

艾倫等[14]通過測量多媒體教室投影機的光通量，對數據進行研究發現投影機的實際光通量未達到產品標準值，最后得到銀幕的圖像顯示的實際對比度影響室內照明的結果。同時，也對多媒體教室中有關教師視力影響因素進行分析，發現主要因素是教師對亮暗環境的切換過于頻繁。建議開發教育設備的人員對此加以注意，并且給與使用者以提示。

毛萬紅等[15]以在校學生為研究對象，調查其使用多媒體教室的視覺滿意度，實驗發現學生視覺感受的整體滿意度不高，尤其是黑板和深色背景幕布，最終得出滿意度低的原因——光環境設計缺陷和教師課件色彩過重。建議根據學生視覺要求設計照明采光，而教師則宜采用淺色背景深色字體的課件。

5.2?客觀層面

影響多媒體光環境的主要有自然光環境、多媒體設備光源情況、教室內部光源、教室桌椅設備布局及用材。

張澤等[4]分別在晝夜對若干大學生進行主觀問卷調查和眼部追蹤實驗。其重點在于探究影響使用者視覺功效的因素。研究發現晝夜多媒體教室照度均較弱且不均勻。白天受到自然光線的影響，隨著投影屏幕照度的增大，視覺功效和舒適性越低。晚上影響視覺功效和舒適性的主要因素是眼部照度。此外使用者觀察角度和眼部距投影屏幕的距離也是重要因素。

為改善多媒體教室光環境，白佳喜等[5]的研究注重了可優化部分，如教室的自然采光、人工照明和桌椅布局，通過模擬分析得出教室燈光最優布局。指出了黑板照明單獨補光方式：黑板前方設置輔助燈、垂直方向裝定向射燈和上下方同時安裝補充燈光。對于教室窗簾則建議用淺藍色或綠色的窗簾。對于教室布局，建議距黑板3 m以內不設學生用光。學生用光燈宜采用遮光罩避免眩光影響且宜采用環式，前三排課桌燈光宜用擋光板使燈光定向投射。

段海濤[6]等著重于研究多媒體教室投影機有效亮度，使用ANSI流明算法，結合實驗提出投影機亮度加權系數K1和教室環境有效亮度系數K2的算法，使其有效亮度最佳范圍得到量化。

為了使多媒體教室更加節能，研究者從不同角度提出了建議。崔苗苗等[7]從避免眩光角度，通過系統地模擬分析，提出了最佳的多媒體教室窗口形式和遮陽方法，以達到節能適用的目的。隋浩智等[8]提出將多媒體教室設置在陰面以避免陽光直射，科學搭配人工照明與自然采光，并建議教師制作課件時“黑白分明”。彭小云[9]則提出合理布置燈具、選擇合適的玻璃類型并保證學生良好視角以改善使用者體驗。周玉娟等[10]建議除了控制燈具外，還需進行一定的自然采光并避免光缺陷。李振霞等[11]建議合理確定屏幕位置及環境亮度，設置視頻展臺取代黑板，依據教室起坡調整窗臺高度及形式。

5.3?評價標準及實驗方法

游杰等[16]著重于多媒體教室的光照環境的研究。研究采用模糊綜合評判法，根據國家標準，依據專家意見，確定光源及投影性能、桌面及黑板照明的相對權重，采用隸屬函數，制定了綜合評價指標體系，首次針對多媒體教室的光照環境進行評估。評價方法中，以國家限值為標準值、以實際最低值為最差期望值，以比國家限值更高的值為最佳期望值，分為優秀、良好、合格、不合格以及嚴重不合格5個等級。

袁景玉等[17]則是針對多媒體教室全年的天然采光進行研究，并評價其對教室采光的動態影響。具體采用DGI數值模擬計算，針對全年中春分、夏至、秋分和冬至這4個典型日進行計算，得出眩光達標面積和時間百分比，進而對多媒體教室受眩光的影像進行評價。

對于研究多媒體光環境的實驗，梁樹英等[18]在適于多媒體教室光環境研究的視疲勞實驗方案中，針對視疲勞受眼部、身體和環境3方面因素影響這一機制，在研究評價視疲勞時，提出主觀、客觀、作業績效3個方面。主觀評價中采用卡羅琳斯卡困倦度量表、斯坦福嗜睡量表和Rechichi提出的視疲勞的10個主訴癥狀。客觀測量中常用腦電、心電和眼動參數等生理參數，其中眼部的眨眼、注視和臨界閃爍頻率等指標也十分有效。作業績效中，常采用劑量作業法評價視覺功效。

6?結論與建議

多媒體教室光環境受投影設備、教室布局等多方面影響，好的光環境能夠給師生的學習工作帶來安全和便利，反之則會加重其視覺疲勞、影響學習工作效率，甚至影響青少年眼部發育，危害視力。

為優化多媒體教室光環境，需要設計人員從以下幾個方面著手解決。

（1）避免教室各個工作界面照度差別過大，例如科學確定屏幕的環境亮度，取得屏幕清晰度與桌面照度的最佳平衡，減少眼睛疲勞，保護視力。

（2）采用合適的開窗采光方式，如根據地面起坡調整窗臺高度或設遮陽板、反光板等構件，以提高窗口采光效率及遠窗點的照度。

（3）合理安排教室教具布置，使教師、多媒體屏幕和學生三者之間有較好的位置關系，從而促進學生可以更好地看清老師和多媒體屏幕。

參考文獻：

[1]虞?暉，趙向軍. 同步課堂教室光環境的優化設計[J]. 照明工程學報，2018，29（3）：17～24.

[2]李錦昆. 教室健康照明設計與實施案例[J]. 中國照明電器，2020（4）：23～28.

[3]周玉娟，李?凱. 多媒體教室光環境的調查分析與研究[J]. 建筑設計管理，2012，29（12）：68～70.

[4]張?澤，王立鑫. 多媒體教室視覺功效及舒適性評價研究[C]// 中國照明學會.海峽兩岸第二十二屆照明科技與營銷研討會專題報告暨論文集. 北京：中國照明學會，2015：112～118.

[5]白佳喜，丁文捷. 多媒體教室的光、暗環境布局研究[J]. 寧夏工程技術，2017，16（1）：67～70.

[6]段海濤，王?敬，王鳳展，等. 高等學校多媒體教室投影機有效亮度的研究[J].現代教育技術，2012，22（8）：51～54，58.

[7]崔苗苗，任?全，王?蕾，等. 基于眩光評價的多媒體教室采光節能優化設計研究[J]. 建筑節能，2019，47（7）：71～75.

[8]隋浩智，郭?斌，劉?寧. 多媒體教室的光環境設計[J]. 科協論壇（下半月），2012（3）：114～115.

[9]彭小云. 多媒體教室的聲、光環境[J]. 工業建筑，2006（S1）：101～103，112.

[10]周玉娟，李?凱. 多媒體教室光環境調查分析與設計要點[J]. 建筑，2012（24）：54～55.

[11]李振霞，沈天行. 多媒體教室的光環境實測調查[J]. 照明工程學報，2009，20（2）：46～50.

[12]翁梓馨，保文宇，林燕丹，等. 教室光分布對視覺績效及視覺感受的影響[J]. 照明工程學報，2019，30（3）：1～6.

[13]梁樹英，楊春宇，張青文. 基于青少年視覺發育的多媒體教室光環境研究動態[J]. 照明工程學報，2018，29（6）：11～15.

[14]艾?倫，薛?鵬，何?智. 多媒體教室光環境對師生視力影響的探討[J]. 中國教育技術裝備，2010（15）：3～6.

[15]毛萬紅，麻欣瑤，周紅燕. 高校多媒體教室光環境測試與視覺實驗研究[J]. 華中建筑，2012，30（2）：49～51.

[16]游?杰，夏?偉，陳偉峰，等. 基于模糊綜合評判法的學校多媒體教室光環境評估[J]. 中國學校衛生，2016，37（3）：428～431.

[17]袁景玉，張志濤，任?全，等. 多媒體教室天然采光眩光累積計量與比較[J]. 照明工程學報，2020，31（2）：118～124.

[18]梁樹英，楊春宇，李娟潔.適于多媒體教室光環境研究的視疲勞實驗方案[J]. 照明工程學報，2019，30（3）：43～47，101.