基于兒童視覺發育的校園空間與光環境設計研究

劉子躍 陳俊如 遼寧科技大學

在校園空間設計中，人們更加注重其健康性。其中，光環境的合理應用與設計是整個校園空間設計的重要組成部分。對于處于成長期的兒童，他們的視力與成年人不同。如果一個兒童的雙眼視力在正常成長發育過程中長期受到不利因素的嚴重影響，則很容易導致出現兒童視力下降問題。視覺障礙是由于通過光直接刺激其他人眼睛而產生的。人類能夠獲得的外部環境信息中大約有80%以上是通過各種視覺技術獲得的，沒有好的視力，會給生活和工作帶來極大的不便。本文主要介紹的自然光照利用環境主要包括生態自然光和人造自然光。該課題研究主要探討了其對學齡兒童眼部視力的重要影響，并將相關研究分析結果整理轉化成作為兒童校園內部空間環境照明設計的重要理論指導，解決了用于兒童日常使用校園內部空間室內環境照明設計問題，促進了兒童校園內部空間室內環境照明設計的健康和諧發展。

一、光環境對兒童的影響

光作為一種新的視覺表達媒介，對兒童的整體視覺能力發育發展有深遠影響。兒童的眼部視覺發育功能與光的相對照度、顯色性和燈的光色密切相關。光的平均照度通常是一個指照在物體表面上每一個單位鏡子面積的光的平均亮度。極高的光線照度輻射會嚴重干擾三歲兒童的視覺和大腦中樞神經控制系統，并嚴重損害三歲兒童的聽覺視力正常生長發育。在低光源照明和高光源的環境中，視覺圖像分辨率差，并且難以準確區分物體對象和細節或字體的各個細節，為了看清楚物體或者字體，唯一的解決方法也就是收緊貼在眼睛的眼部晶狀體膜和肌肉，過長的收緊眼睛肌肉會容易疲勞和受到傷害，甚至近視。如果校園建筑具有良好的高照度、良好的戶外光照反射環境和良好的建筑視覺效果分辨率，則兒童便可以輕松地區分字體，圖像和對象的細節，眼睛不會疲勞，心情也會輕松。

光的亮度顯色性能也是不同亮度光源設備恢復不同對象固有色彩的主要能力。其中，自然光的顯色性最好，而人造光的顯色性由于不同光譜元素分布不同而不同。光線的自然顯色性也是一種衡量校園良好的自然光線照射環境的重要測量指標。光源良好的顯色性能還可以幫助少年兒童輕松準確識別各種顏色間的差異，并大大提高少年兒童對自然世界的直觀認知和自我審美能力。彩色光源燈作用于一個局部教學空間，可以迅速吸引學齡兒童的全部注意力；如果電腦長時間無法使用，則會導致兒童產生負面情緒，例如煩躁，焦慮等，在嚴重的情況下，它也會影響兒童視力的正常發育。

二、適合兒童的校園環境的光照度

校園燈光照明使用方法大致分為五類：直接照明、半直接照明、間接照明、半間接照明和漫射照明。在對于兒童的室內空間照明設計中，主要人們使用的是間接照明。光源照射位于被光線照射的物體上，光線照射強度低，光線柔和，無自然眩光和明顯的自然陰影，避免了直接照射暴露于外的人眼，并由此營造了安靜祥和的自然光源照射環境。除了美觀和安全兩個因素外，還必須合理正確分配使用光源、光的照射方向和發光強度。對于學齡兒童的戶外學習、生活和其他娛樂場所，宜盡量選擇反射照度平均值在75lx~500lx之間的反射光源，并且該空間光源的反射光色溫度應舒適、柔和并可以保護視力。當用在校園內的人文營造燈需使用三色熒光燈時，最好盡量選擇色溫范圍為4000k的三色硅基色光型熒光燈，其光熱發光驅動效率高，分辨率高，顯色性好。當用在校園內的人文營造燈需要采用acled熒光燈時，最好盡量選擇3500k以下的白光低色彩保溫燈，其白光顯色指數更好，藍光更少。

校園的人造光不僅必須要完全滿足于光照度的基本控制要求，而且必須要均勻的發散分布于校園之中。因此，在特定的照明應用區域中具有規定最小最大照度的數值與平均最大照度的數值比例之比，這特性稱為照度均勻性。校園的光線分布越均勻，校園的室內照度就越好，視覺體驗就越舒適。照度均勻度值越接近1越好，反之，則表示照度不均，容易引起視覺疲勞。例如國家標準規定中小學生在教室內的照度均勻度應不小于0.7。照明的均勻性與光源的類型、安裝位置以及燈具結構的光分布有關。

兒童家庭居住室內空間的自然光線以及環境質量是否良好，也是我們確保家庭兒童身體視覺健康的重要環節。晚上進行書寫和夜間閱讀時，應考慮確保整個房間的局部總體燈光照明度在100lx左右，并且房間工作人員表面上還應考慮配備一個局部燈光照明設備，并且還應考慮使用專門的夜間閱讀和晚上書寫照明臺燈。兩種不同照明處理方法的實際綜合使用照明強度應在400lx左右。兒童夜間在床上閱讀和文字書寫時間所使用的燈光照明設備的色溫一般應在2700k和4000k之間，可以考慮選擇彩色白熾燈或緊湊型彩色熒光燈。如果我們選擇了eled閃光燈，因為它們可能包含更多的藍光，因此色溫最好不要控制在3500k以下。另外，這些閃光燈應該是沒有任何頻閃燈，均勻的燈光照度空間分布，并且沒有由于直視他人眼睛的刺眼或者眩光。該閃光燈最好的功能是配備電子調光自動控制，以根據每個孩子的聽覺視力和精神情緒心理狀態自動調節適當的照射光線和強度。

三、基于兒童視覺發育的校園空間與光環境設計分析

（一）選擇合理的燈具

1.應首先選擇一個帶有高頻交流電子信號鎮流器的單色led和三色液晶熒光燈。在學校的體育教室照明中，使用三種地基色系的熒光燈照明是一種改善學校教室的自然光色調和環境的有效照明措施。在整個臥室內的照明中，甚至可以自由選擇使用具有遠程自動調光控制功能的彩色黃光燈、暖光燈和中性化的白光燈。臺燈或兒童床頭燈可以考慮選擇高、中、低端次的觸摸式臺燈，以改善家庭兒童學習上的興趣和工作效率，以利于保護家庭兒童的安全健康成長。

2.選擇正規的知名的品牌，因為其產品質量更好，售后有保障。

3.將不同光源的價格進行比較，并對整個生命周期進行全面的經濟分析和比較。盡管高效且長壽命的光源很昂貴，但其操作和維護成本卻很低。

4.選擇外形美觀，主題新穎，設計新穎的燈具，使其更符合孩子的喜好。

5.合理搭配彩色燈光和局部裝飾，以創造一個滿足兒童身心需求的室內空間。

（二）選擇適合兒童所處校園環境的光源色溫

光源色溫取決于工作環境中的溫度，使用位置和色彩偏好等方面。高色溫（≥5000k）是一種冷色，中色溫（3000~5000k）是介于冷色和其他暖色之間的中間色調，而低色溫（≤3000k）是暖色。在兒童教室照明設計中，冷色的反射光更容易刺激兒童眼睛，給人以鎮靜自若的感覺；另外暖色的反射光線對兒童眼睛的視覺刺激較小，光線柔和，適合用于兒童的日常學習和工作娛樂生活環境，有利于兒童的視力健康，并營造出溫馨甜蜜的氛圍，以減少兒童的恐懼感。在夏季，可以選擇冷色的燈來營造一個安靜涼爽的環境。在冬季，選擇暖色的燈以增強空間的溫暖氛圍。值得注意的是，國家標準要求LED光源的色溫不應高于4000K。研究證明，當色溫高于4000 K時，會對人的視網膜造成一定傷害。色溫與人體心理學和視覺美學因素有關，合理搭配使用室內燈具的色溫變化可以創造一個溫暖舒適的家庭室內空間，使孩子們不僅能夠準確識別室內色差，并從而提高他們對現實世界的視覺認知和自我審美感受能力。在一般照度范圍設計要求方面，兒童校園學習和戶外閱讀生活環境的一般照度范圍為200~500lx，中學生教室照度范圍應不得大于300lx。在為孩子創造良好的空間環境時應參考相關國家標準值并選擇合理的室內燈光照度，光線環境良好，視覺分辨率也會良好，因此，孩子們可以更加清晰地區分字體，圖像和對象的細節，眼睛不容易疲勞，心情也會變得輕松。

（三）合理選擇彩色光布置校園

根據德國美國心理學家對不同環境中的顏色對少年兒童早期學習和生活智力發展影響的最新研究，淺藍色、黃綠色和淡橘黃色有利于兒童的學習智力健康發展，在這些顏色環境下兒童將逐漸變得聰明活潑和有創造力；而白色、黑色和淺棕色則不利于兒童的智力發展，在這些顏色環境影響下兒童可能會逐漸變得自我反應沒有那么靈敏。但這并不一定意味著有色光源就可以在大量的范圍和長期的時間內廣泛使用，彩色光可以在短時間內吸引孩子的注意力，可以在兒童校園空間中作為裝飾，如果在大的范圍、長時間反復使用，便會導致兒童雙眼產生焦慮和煩躁等負面不良情緒，影響孩子的視力健康。3000k的暖白光可以使孩子身體感到安逸輕松，情緒穩定，并且他們的反應將變得更加的敏捷。4000k的中性的熱白光和6000k的冷白光可以使孩子始終保持頭腦清醒，有助于培養他們的專注力。CIE和中國都同樣要求一個光源的最高顯色指數不應小于80。具有更好性和顯色性的戶外光源系統有助于每個孩子準確地快速識別室內其他物體的不同顏色，并且它可以為每個孩子同時提供良好的視覺創造力，營造生活和快樂學習的環境。

（四）避免校園環境產生的光污染

光線是可塑的、靈動的，能夠起到畫龍點睛的效果。設計中不僅要注意充分利用各種自然光，并且要采用多種特殊設計的光技術手段來精確控制人造物產生的光。在充分做到保證在校兒童心理健康的和兒童身體健康發育的基本前提下，創造設計出一個具有較高藝術視覺美感和經濟實用功能的校園光環境，營造出溫暖、安逸、健康的校園室內環境，為孩子們帶來對未知世界的探索的欲望。避免過度使用光源并造成光污染。光污染主要是除了水污染、空氣污染、噪聲污染和其他固體廢物排放污染之外的第五種主要環境質量污染。這當然也是會直接影響我們人類正常身體健康的一個重要因素。光污染會使一個人緊張，疲勞和虛弱，嚴重的話還可能會導致人的眼部視覺疲勞，甚至導致失明，對適齡少年兒童的健康影響更大。在家庭兒童房和校園的室內照明設計中，窗外的熒光景觀燈、各種不同顏色的熒光霓虹燈、娛樂場所的室內裝飾燈和有色照明光源等都應盡量采用白色遮光簾或窗簾形式進行燈光遮擋，避免造成光污染。在室內設計中我們應注意避免大量使用室內反射光源等污染源，例如室內反光鏡子上的地板磚、反光墻、拋光后的大理石和一些放置不當的室內鏡子。

四、結語

簡而言之，光線會嚴重威脅到青少年和兒童的視覺發育。在對校園空間和光環境進行建造時，應妥善處理好光的亮度和光的色溫等重要因素，并時刻留意兒童的心理健康和身體發育情況。分析兒童所處空間照明環境出現的問題，找出合適的方法策略和解決方案，為兒童營造一個安逸健康的校園環境。