多媒體教室光環(huán)境研究進(jìn)展

張文正 黑萌萌 王璐

摘要：指出了伴隨多媒體教學(xué)的迅速普及與發(fā)展，使用中出現(xiàn)了很多問題，最為突出的是多媒體教室的光環(huán)境。從幾個方面綜述了影響多媒體教室光環(huán)境的因素，主要從主、客觀層面和對光環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)驗(yàn)方法等方面對其進(jìn)行了研究，并提出了相關(guān)建議，以期為優(yōu)化多媒體教室光環(huán)境提供參考。

關(guān)鍵詞：多媒體教室;光環(huán)境;影響因素

中圖分類號：TU113

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?文章編號：1674-9944（2020）14-0161-02

1?引言

多媒體教室的光環(huán)境對使用者的各個方面有重要影響，光環(huán)境優(yōu)化設(shè)計研究受到了眾多學(xué)者的關(guān)注[1]，現(xiàn)今多地也啟動了學(xué)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(huán)境影響要素，將從其發(fā)展背景、存在問題、設(shè)計要求和具體的光環(huán)境研究等幾個方面對多媒體教室光環(huán)境進(jìn)行綜述研究。

2?多媒體教室發(fā)展背景

近年隨著社會進(jìn)步和信息技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學(xué)模式得以大量應(yīng)用，其以獨(dú)特優(yōu)勢在教育中運(yùn)用得越來越普遍。相比于傳統(tǒng)教學(xué)模式，多媒體模式使教師突破傳統(tǒng)限制。學(xué)生在教室內(nèi)就可看到豐富的圖像信息，既提升學(xué)生對學(xué)習(xí)的積極性，又使教師表述更加豐富清晰，從而間接提高教學(xué)質(zhì)量。教育部發(fā)布的《2017年教育信息化工作要點(diǎn)》中談到，核心目標(biāo)是基本實(shí)現(xiàn)具備條件的學(xué)?；ヂ?lián)網(wǎng)全覆蓋，多媒體教室占普通教室比例達(dá)到80%，基本形成國家教育資源公共服務(wù)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(yīng)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(huán)境方面。

3?多媒體教室存在的光環(huán)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(guān)閉室內(nèi)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(xué)生讀寫工作也受到一定限制。且長期處于此種環(huán)境，會危害學(xué)生視力、使其疲倦，影響教學(xué)效率;但若關(guān)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(xié)調(diào)兩者之間的矛盾，是多媒體教室設(shè)計的重中之重。

4?多媒體教室光環(huán)境的設(shè)計要求

為了給人們帶來更加舒適的學(xué)習(xí)工作環(huán)境，提高效率，多媒體教室的光環(huán)境的設(shè)置應(yīng)滿足如下要求。

（1）教室內(nèi)部光線要均勻，使得坐在各個位置上的學(xué)生具有良好的亮度條件，同時，由于學(xué)生隨時需要集中注意力于黑板，因此黑板應(yīng)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(xué)習(xí)效率。

（3）減小室內(nèi)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(xué)生能夠互相看清表情，并且能夠清楚的操作鍵盤等設(shè)備。

（5）能滿足學(xué)生記筆記等光線的需要。

（6）保證視覺的相應(yīng)要求。

5?多媒體教室光環(huán)境研究

多媒體教室的光環(huán)境好壞對于學(xué)生、教師用眼衛(wèi)生以及工作學(xué)習(xí)效率有著很大影響。由于其明暗需求的矛盾，較差的光環(huán)境增加人工照明的使用，不利于建筑節(jié)能。矛盾根源主要在于其使用功能的復(fù)雜性[3]。在對多媒體教室光環(huán)境的研究中，主要分為主觀層面、客觀層面和對光環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)驗(yàn)方法的研究。

5.1?主觀層面

教室是學(xué)習(xí)的集中場所[12]，對多媒體光環(huán)境的研究離不開使用者這一話題，很多專家學(xué)者從使用者的角度出發(fā)，探究光環(huán)境對人主觀方面的影響。探討方面主要有視覺疲勞、學(xué)生視覺發(fā)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(fā)育進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)青少年近視多發(fā)于中小學(xué)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(zhuǎn)換頻繁、負(fù)擔(dān)過重，從而影響青少年視力發(fā)育。

艾倫等[14]通過測量多媒體教室投影機(jī)的光通量，對數(shù)據(jù)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)投影機(jī)的實(shí)際光通量未達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)值，最后得到銀幕的圖像顯示的實(shí)際對比度影響室內(nèi)照明的結(jié)果。同時，也對多媒體教室中有關(guān)教師視力影響因素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主要因素是教師對亮暗環(huán)境的切換過于頻繁。建議開發(fā)教育設(shè)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(xué)生為研究對象，調(diào)查其使用多媒體教室的視覺滿意度，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)學(xué)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(huán)境設(shè)計缺陷和教師課件色彩過重。建議根據(jù)學(xué)生視覺要求設(shè)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(huán)境的主要有自然光環(huán)境、多媒體設(shè)備光源情況、教室內(nèi)部光源、教室桌椅設(shè)備布局及用材。

張澤等[4]分別在晝夜對若干大學(xué)生進(jìn)行主觀問卷調(diào)查和眼部追蹤實(shí)驗(yàn)。其重點(diǎn)在于探究影響使用者視覺功效的因素。研究發(fā)現(xiàn)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(huán)境，白佳喜等[5]的研究注重了可優(yōu)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(yōu)布局。指出了黑板照明單獨(dú)補(bǔ)光方式：黑板前方設(shè)置輔助燈、垂直方向裝定向射燈和上下方同時安裝補(bǔ)充燈光。對于教室窗簾則建議用淺藍(lán)色或綠色的窗簾。對于教室布局，建議距黑板3 m以內(nèi)不設(shè)學(xué)生用光。學(xué)生用光燈宜采用遮光罩避免眩光影響且宜采用環(huán)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(jī)有效亮度，使用ANSI流明算法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)提出投影機(jī)亮度加權(quán)系數(shù)K1和教室環(huán)境有效亮度系數(shù)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(jié)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(tǒng)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(dá)到節(jié)能適用的目的。隋浩智等[8]提出將多媒體教室設(shè)置在陰面以避免陽光直射，科學(xué)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(xué)生良好視角以改善使用者體驗(yàn)。周玉娟等[10]建議除了控制燈具外，還需進(jìn)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(huán)境亮度，設(shè)置視頻展臺取代黑板，依據(jù)教室起坡調(diào)整窗臺高度及形式。

5.3?評價標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)驗(yàn)方法

游杰等[16]著重于多媒體教室的光照環(huán)境的研究。研究采用模糊綜合評判法，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)專家意見，確定光源及投影性能、桌面及黑板照明的相對權(quán)重，采用隸屬函數(shù)，制定了綜合評價指標(biāo)體系，首次針對多媒體教室的光照環(huán)境進(jìn)行評估。評價方法中，以國家限值為標(biāo)準(zhǔn)值、以實(shí)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(yōu)秀、良好、合格、不合格以及嚴(yán)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(jìn)行研究，并評價其對教室采光的動態(tài)影響。具體采用DGI數(shù)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(jìn)行計算，得出眩光達(dá)標(biāo)面積和時間百分比，進(jìn)而對多媒體教室受眩光的影像進(jìn)行評價。

對于研究多媒體光環(huán)境的實(shí)驗(yàn)，梁樹英等[18]在適于多媒體教室光環(huán)境研究的視疲勞實(shí)驗(yàn)方案中，針對視疲勞受眼部、身體和環(huán)境3方面因素影響這一機(jī)制，在研究評價視疲勞時，提出主觀、客觀、作業(yè)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(shù)等生理參數(shù)，其中眼部的眨眼、注視和臨界閃爍頻率等指標(biāo)也十分有效。作業(yè)績效中，常采用劑量作業(yè)法評價視覺功效。

6?結(jié)論與建議

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

為優(yōu)化多媒體教室光環(huán)境，需要設(shè)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(xué)確定屏幕的環(huán)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(hù)視力。

（2）采用合適的開窗采光方式，如根據(jù)地面起坡調(diào)整窗臺高度或設(shè)遮陽板、反光板等構(gòu)件，以提高窗口采光效率及遠(yuǎn)窗點(diǎn)的照度。

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

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