根據(jù)《國民視覺健康報告》白皮書和《2018年我國兒童青少年近視調(diào)查》結(jié)果，2012年我國5歲以上總?cè)丝谥薪暤目偦疾∪藬?shù)在4.5億左右;2018年兒童青少年總體近視率為53.6%，小學(xué)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(xué)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(yù)，到2020年我國近視患病人數(shù)將達(dá)7億。另一方面，作為學(xué)生學(xué)習(xí)的主要場所，相當(dāng)一部分教室的照明環(huán)境并不達(dá)標(biāo)。北京、上海、廣州等大城市的調(diào)查都證實(shí)了這一現(xiàn)狀。對這個問題，2018年8月教育部等八部門印發(fā)《綜合防控兒童青少年近視實(shí)施方案》，要求學(xué)校教室照明衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)率100%。各省市與中央簽訂《全面加強(qiáng)兒童青少年近視防控工作責(zé)任書》，并陸續(xù)出臺了教室照明環(huán)境改造的政策。教室照明環(huán)境改造有相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行、無需多言。

　　今天我們聊聊在達(dá)標(biāo)基礎(chǔ)之上，教室照明的舒適度。有研究表明，教室光環(huán)境對于提升學(xué)習(xí)成績的貢獻(xiàn)率高達(dá)21%，在七大環(huán)境因素中占比最高(Barrett et al., 2015)。因此，科學(xué)的教室照明環(huán)境設(shè)計(jì)不僅可以改善學(xué)生視力，更能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)生歡迎(Rittner and Robbin, 2002; Heschong, 2003; Earthman, 2004)，而且適當(dāng)?shù)淖匀还獯碳び兄陬A(yù)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(tǒng)最重要的指標(biāo)之一，基本上各國都制定有類似的標(biāo)準(zhǔn)，例如：美國、英國、中國等國家都規(guī)定課桌桌面的平均照度不低于300 lux，但幾乎所有標(biāo)準(zhǔn)都沒有規(guī)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(xué)生注意力(Sleegers et al., 2013; Singh and Arora, 2014)，但是過量的照明會引發(fā)身體不適和眩光失能(Kim and Koga, 2005; Osterhaus, 2005)。

　　照度均勻度指的是規(guī)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(huán)境要避免各類眩光，產(chǎn)生眩光的原因包括亮度過高、分布不均勻和直射。國標(biāo)規(guī)定教室的統(tǒng)一眩光值(UGR)小于眩光臨界值19。在一些行業(yè)和地方標(biāo)準(zhǔn)中，則有更為嚴(yán)格的規(guī)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(chǎn)生頻閃，但不同類型的光源有不同的頻閃特征和安全指標(biāo)。國際上電氣和電子工程師協(xié)會IEEE、國際照明委員會CIE等對頻閃的危害范圍有明確規(guī)定，我國的一些行業(yè)和地方標(biāo)準(zhǔn)參考上述標(biāo)準(zhǔn)。需要說明的是，光輸出波形的頻率大于3,125Hz就已經(jīng)超過人眼神經(jīng)反應(yīng)速度，因此檢測時可免除考核(高頻豁免)。

　　藍(lán)光危害藍(lán)光危害是指光線中400-500nm藍(lán)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(wǎng)膜造成損傷。根據(jù)相關(guān)國標(biāo)和國際標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)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(lán)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(shù)(CRI)

　　通俗地講就是以自然光(或標(biāo)準(zhǔn)光源)為參考基準(zhǔn)，在人工照明環(huán)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(shù)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求普通教室的顯色指數(shù)(Ra)不低于80，而美術(shù)教室、多媒體教室投影區(qū)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(shù)值越大色度越“冷”，數(shù)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(huán)境中，很多研究證實(shí)了色溫對學(xué)生學(xué)習(xí)績效的影響。例如，Sleegers (2013)的研究表明在高色溫(6500K)照明環(huán)境中學(xué)生更能集中注意力;Yan (2010)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果則顯示在中等色溫(4000K)環(huán)境中，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率最高;Weesolowski (2014)發(fā)現(xiàn)照明的豐富變化能夠提高小學(xué)生的社交行為;韓國科技院(KAIST)的兩位學(xué)者(Choi and Suk, 2016)建議對于簡單、標(biāo)準(zhǔn)和高認(rèn)知負(fù)荷的活動建議分別采用3500K，5000K和6500K色溫。

　　被過度渲染的“藍(lán)光”危害

　　一段時間關(guān)于“藍(lán)光危害”的宣傳引起了社會的廣泛關(guān)注，不了解真實(shí)情況的普通民眾甚至談“藍(lán)”色變，實(shí)際上是被誤導(dǎo)了。

　　首先，無論是自然光還是人工照明藍(lán)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(chǎn)生的藍(lán)光并不比其他類型的光源高，且遠(yuǎn)低于日光中的藍(lán)光輻射劑量。

　　其次，藍(lán)光不可或缺。研究表明，藍(lán)光作為自然光的重要波段，對于調(diào)節(jié)人體生物節(jié)律和代謝過程，保持人體健康至關(guān)重要。

　　第三，藍(lán)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(chǎn)品，實(shí)際上大部分正規(guī)廠家的LED教室燈均滿足這個標(biāo)準(zhǔn)。此外，在實(shí)際使用過程中，根據(jù)教學(xué)活動靈活地調(diào)節(jié)燈光亮度和色溫，比如課間休息降低亮度、文科教學(xué)采用暖色溫(暖色溫時藍(lán)光成分更少)，這樣不僅能有效減少藍(lán)光輻射，而且變換的照明環(huán)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(xué)活動的重要工具，學(xué)生日常注視黑板的時間很長，不少學(xué)生反映黑板看久了會感覺模糊、眼睛脹痛，甚至頭暈。黑板區(qū)域的照明對學(xué)生健康和舒適度非常重要，國標(biāo)規(guī)定黑板面的照度需要達(dá)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(xué)生在看黑板時瞳孔需要頻繁調(diào)節(jié)，極易造成眼睛疲勞。

　　黑板燈的品質(zhì)和安裝方式都會影響到黑板的照度均勻度，因此，需要實(shí)地測試才能確定是否合格。相關(guān)國標(biāo)對黑板照度均勻度的測量方法有明確規(guī)定。以規(guī)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(diǎn)，下圖所示：

　　測量每個測量點(diǎn)的照度(30個照度值)，并計(jì)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(biāo)規(guī)定的黑板照度均勻度不低于0.8，也就是說，測量點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)，但也不是越大越好

　　2、不同色溫對于學(xué)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(fù)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(biāo)分別是色溫和照度，中部是色溫和照度組合恰當(dāng)為舒適區(qū)，而其他區(qū)域則被認(rèn)為不舒適，其中左上區(qū)域偏紅(色溫低及照度高)，右下區(qū)域則偏藍(lán)(色溫高及照度低)。因此，我們在設(shè)計(jì)教室照明模式時，應(yīng)盡量落在中部舒適區(qū)內(nèi)。

　　場景化照明

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

　　最后，在設(shè)計(jì)場景化照明模式時，別忘了盡可能落在Kruithof曲線的舒適區(qū)內(nèi)。

　　總結(jié)

　　綜上所述，在選擇和設(shè)計(jì)教室照明時可按照下表進(jìn)行考量，在確保達(dá)標(biāo)底線的基礎(chǔ)上，也力求滿足舒適度要求，給學(xué)生一個健康、舒適、高效的教室光環(huán)境