根據《國民視覺健康報告》白皮書和《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%，而高中生和大學生的近視患病率都超過70%。

　　我國青少年近視患病率已居世界第一位。如果沒有有效的政策干預，到2020年我國近視患病人數將達7億。

　　另一方面，作為學生學習的主要場所，相當一部分教室的照明環境并不達標。北京、上海、廣州等大城市的調查都證實了這一現狀。

　　對這個問題，2018年8月教育部等八部門印發《綜合防控兒童青少年近視實施方案》，要求學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》，并陸續出臺了教室照明環境改造的政策。教室照明環境改造有相關國家及行業標準為依據，嚴格按標準執行、無需多言。

　　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，教室光環境對于提升學習成績的貢獻率高達21%，在七大環境因素中占比最高(Barrett et al., 2015)。因此，科學的教室照明環境設計不僅可以改善學生視力，更能夠提高學生的學習績效。

　　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)能夠提高學生注意力(Sleegers et al., 2013; Singh and Arora, 2014)，但是過量的照明會引發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舒適度越高。相關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

　　舒適的照明環境要避免各類眩光，產生眩光的原因包括亮度過高、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間的變化造成的視覺和非視覺影響。幾乎所有類型的光源都可能產生頻閃，但不同類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會IEEE、國際照明委員會CIE等對頻閃的危害范圍有明確規定，我國的一些行業和地方標準參考上述標準。需要說明的是，光輸出波形的頻率大于3,125Hz就已經超過人眼神經反應速度，因此檢測時可免除考核(高頻豁免)。

　　藍光危害

　　藍光危害是指光線中400-500nm藍色波段在亮度過高時，引起的眼睛緊張、疲勞，長時間照射可能對視網膜造成損傷。根據相關國標和國際標準，藍光危害分為無危險、低危險(1類)、中危險(2類)和高危險(3類)四個等級，由于藍光危害在亮度較高的時候才存在，因此，對于亮度小于10,000cd/m2的燈具可以視為無危害等級，無需檢測。

　　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，視覺效果肯定越好。最高值為100，意味著該光源與自然光照射下顯示的顏色完全一樣。相關標準要求普通教室的顯色指數(Ra)不低于80，而美術教室、多媒體教室投影區等特殊場合則要求不低于90。

　　色溫(CCT)

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

　　從直觀感受上，暖光會令人放松、冷光使人更清醒和專注。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。在教室環境中，很多研究證實了色溫對學生學習績效的影響。

　　例如，Sleegers (2013)的研究表明在高色溫(6500K)照明環境中學生更能集中注意力;Yan (2010)的實驗結果則顯示在中等色溫(4000K)環境中，學生的學習效率最高;Weesolowski (2014)發現照明的豐富變化能夠提高小學生的社交行為;韓國科技院(KAIST)的兩位學者(Choi and Suk, 2016)建議對于簡單、標準和高認知負荷的活動建議分別采用3500K，5000K和6500K色溫。

　　被過度渲染的“藍光”危害

　　一段時間關于“藍光危害”的宣傳引起了社會的廣泛關注，不了解真實情況的普通民眾甚至談“藍”色變，實際上是被誤導了。

　　首先，無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燈具產生的藍光并不比其他類型的光源高，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程，保持人體健康至關重要。

　　第三，藍光危害主要在于過亮和長時間照射，正所謂過猶不及。亮度小于10,000cd/m2的燈具為無危害等級的免檢產品，實際上大部分正規廠家的LED教室燈均滿足這個標準。此外，在實際使用過程中，根據教學活動靈活地調節燈光亮度和色溫，比如課間休息降低亮度、文科教學采用暖色溫(暖色溫時藍光成分更少)，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

　　黑板是教學活動的重要工具，學生日常注視黑板的時間很長，不少學生反映黑板看久了會感覺模糊、眼睛脹痛，甚至頭暈。黑板區域的照明對學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，學生在看黑板時瞳孔需要頻繁調節，極易造成眼睛疲勞。

　　黑板燈的品質和安裝方式都會影響到黑板的照度均勻度，因此，需要實地測試才能確定是否合格。相關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，取單元格的中心位置為測量點，下圖所示：

　　測量每個測量點的照度(30個照度值)，并計算平均照度。用30個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，測量點的最小照度值不能低于平均照度的80%。

　　色溫與照度曲線

　　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(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，應盡量落在中部舒適區內。

　　場景化照明

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

　　最后，在設計場景化照明模式時，別忘了盡可能落在Kruithof曲線的舒適區內。

　　總結

　　綜上所述，在選擇和設計教室照明時可按照下表進行考量，在確保達標底線的基礎上，也力求滿足舒適度要求，給學生一個健康、舒適、高效的教室光環境。

　　參考文獻Barrett, P., Davies, F., Zhang, Y., & Barrett, L. (2015). The impact of classroom design on pupils' learning: Final results of a holistic, multi-level analysis. Building and Environment, 89, 118-133.

　　Earthman, G. I. (2004). Prioritization of 31 criteria for school building adequacy. Baltimore, MD: American Civil Liberties Union Foundation of Maryland.

　　Heschong, L. (2003). Windows and classrooms: A study of student performance and the indoor environment. California Energy Commission.

　　Kim, W., & Koga, Y. (2005). Glare constant Gw for the evaluation of discomfort glare from windows. Solar Energy, 78(1), 105-111.

　　Osterhaus, W. K. (2005). Discomfort glare assessment and prevention for daylight applications in office environments. Solar Energy, 79(2), 140-158.

　　Rittner, H., & Robbin, M. (2002). Color and light in learning. School Planning & Management, 41(2), 57–58.

　　Singh, M. P., & Arora, R. (2014). Classroom Illuminance: Its impact on Students’ Health Exposure & Concentration Performance. In User Centered Design and Occupational Wellbeing–Proceedings of International Ergonomics Conference HWWE2014. McGraw Hill Education (Prof) (pp. 704-708).

　　Sleegers, P. J. C., Moolenaar, N. M., Galetzka, M., Pruyn, A., Sarroukh, B. E., & Van der Zande, B. (2013). Lighting affects students’ concentration positively: Findings from three Dutch studies. Lighting research & technology, 45(2), 159-175.

　　孫寶石, 曹石, & 李宗臣. (2018). 學習績效與教室照明環境研究述評. 應用心理學, 24(4), 291-303.

　　嚴永紅, 關楊, 劉想德, & 劉煒. (2010). 教室熒光燈色溫對學生學習效率和生理節律的影響. 土木建筑與環境工程, 32(4), 85-89.

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