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采光好,学生成绩提高21%,学校的光照环境对学生到底有多重要?

有许多因素影响学校对下一代的教育,我们通常关注的是学校师资力量、教学方法、教学理念等,但实际上学校这个建筑本身营造的环境,这个空间里的一切因素,都深深影响着教师的教学和学生的学习。

这些因素包括建筑的空间设计、建筑内的湿度、空气、光照等,其实也是健康建筑的评定标准。

在2000年在荷兰举行的健康建筑国际年会上,健康建筑被定义为: “一种体现在住宅室内和住区的居住环境的方式,不仅包括物理测量值,如温度、通风换气效率、噪音、照度、空气品质等,还需包括主观性心理因素,如平面和空间布局、环境色调、私密保护、视野景观、材料选择等,另外加上工作满意度、人际关系等。”

微信图片_20190203141959WELL标准7大评价内容

由绿色建筑认证协会(GBCI)和国际WELL建筑研究所(IWBI)于2015年3月24引入中国的WELL建筑标准,就是基于这样的一些因素来评定健康建筑,它是一个基于性能的评价系统,它测量、认证和监测空气、水、营养、光线、健康、舒适和精神等影响人类健康和福祉的建筑环境特征。

这些建筑标准考量因素主要是主体的使用感受,其实除了主体的使用感受,舒适感官等问题,建筑的这些方方面面,也确实客观的影响着主体的生理健康,精神状态。对于学校建筑来说,这些要素也影响着学生的学习状态,老师的工作状态,甚至对学生的学习效率、分数也有影响。

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就拿光来说,光对人非常重要,学校中的关照环境对学生的成长发育、学习成绩都有影响。今天我们就来了解下学校中的光照环境扮演着多么重要的角色。

为什么光如此重要?

对生理节律的影响

光影响着我们的生理节律周期。

我们都知道由下丘脑控制的生物钟掌控着人的生理节律,令我们在恰当的时间清醒睡眠,影响着我们的情绪高涨低落。那光为什么会影响我们的生理节律,和我们的生物钟又有什么关系?

这要从人类发现的一种感光细胞说起。2002年,美国 BROWN 大学的 Berson 等人发现了哺乳动物视网膜上的第三种感光细胞--视网膜神经节感光细胞(ipRGCs),这种细胞可以将非视觉光信号,传递到下丘脑的松果体中参与生物钟的调节。所以,日常光照参与了人体生物钟的调节,包括睡眠周期、警觉度、激素调节(褪黑素、乙酰胆碱等 ),对人的生理健康、情绪,对青少年的学习、记忆生长发育都有重要影响。

光生物学家,Dr. George Brainard 从1984年就研究光对人类生理节律和神经内分泌机制的影响,他甚至认为“光是一种药”,认为光对人的季节性抑郁情绪有十分积极的治疗作用。

对视力的影响

世界卫生组织最新研究报告称,目前中国近视患者人数多达6亿,几乎是中国总人口数量的一半。我国高中生和大学生的近视率均已超过七成,并逐年增加,青少年近视率高居世界第一,小学生的近视率也接近40%。相比之下,美国中小学生近视率仅为10%。

对于近视问题,大多数家长总会归因于孩子过多的使用电子产品。但其实,学生一天中大多数时间都是在学校度过的,学校的光照环境也是影响学生视力很重要的一个要素。 光照环境可以通过改变激素类、生长因子类、胆碱类等多种神经递质的合成和分泌,来改变眼球的生长状态,影响青少年的眼睛发育。在学校中,学生大多数时候处于高强度的用眼状态,学校光照环境的问题会直接加剧学生的用眼疲劳程度,让学生更容易养成不健康的用眼习惯,从而造成近视等视觉问题。

对成绩的影响

已经有大量的研究证明,教室照明在学生的学习中发挥着重要的作用。适当的照明提高了考试成绩,减少了分心行为,在学生的成绩中起着重要的作用。一项对华盛顿、科罗拉多和加州三所学校的研究,分析了超过2.1万名学生的考试成绩后就发现,在房间里,那些拥有最分散、最无眩光的房间的学生,在标准化考试中,他们的成绩提高了26%。

且相比人造光,自然光对孩子的学习表现有更积极的作用。早在1991年,一项由加拿大阿尔伯塔省教育局资助的题目为“光对孩子们小学时代的影响”的研究,就发现,那些在自然光线最好的教室学习的孩子们的数学和阅读成绩,比那些在自然光线较差的教室学习的孩子们进步的更快。一项由加利福利亚能源委员会资助的研究也发现,跟在日光接收最少的教室相比,在日光最充足的教室学习的小学生的学习率要高21%。

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中国学校光照环境现状

长期以来,其实中国的学校对校内光照环境并没有足够的重视,国内对中小学学校教室光环境质量的调研及评价也缺乏针对性研究。但从我国青少年近视率高居世界第一,且这一数据还在增长的现状来看,光照环境也是急需改善的。

2004年第六次全国学生体质健康调研结果表明:我国小学、初中和高中学生的近视率分别为为32.5%,59.4%,77.3%。同2000年相比,各阶段学生的近视率均有不同程度的上升,尤其是近视越来越呈现“低龄化”的趋势,小学年龄段近视检出率明显升高。

随着学生近视问题暴露的越发明显,国家对学生视力问题也越发重视。今年八月,教育部、国家卫生健康委员会等八部门就联合印发了《综合防控儿童青少年近视实施方案》,方案指出学校应严格按照普通中小学校、中等职业学校建设标准,落实教室、宿舍、图书馆(阅览室)等采光和照明要求。学校教室照明卫生标准达标率应达到100%。

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《中小学教室采光和照明卫生标准》早于2011年便颁布了,但是在执行上并没有完全落实和监管到位,很大一部分学校其实光照要求并没有达到。但随着国家政策的重视,接下来肯定会更加加强监管力度,让每一所学校都能为学生提供一个舒适健康的光照环境。

教室照明需要关注哪些问题?

桌面照度

人眼对外界环境明亮差异的直觉,取决于外界景物的亮度。但是,规定适当的亮度水平相当复杂,因为它涉及到各种物体不同的反射特性。所以实践中还是以照明水平作为照明的主要衡量指标。《中小学教室采光和照明卫生标准》规定教室课桌面上的维持平均照度值不应低于300Lx。(Lx为照度单位,指每单位面积所接收到的光通量)

照度均匀度

室内照明的照度均匀度通常用一般照明系统在工作面上产生的最小照度与平均照度之比来表示。在学习工作的环境中,如果有照度差异极大的表面,将会导致视觉不舒适和疲劳感。因此学校教室应该保持一定的照度均匀度。

黑板照度

黑板面照明是教室照明的重点之一,黑板照明的目的应是使学生上课看视黑板的文字、图形能够迅速正确辨认,同时降低看视所产生的疲劳度,确保学生视力健康、提高学习成效。中小学生在学习的过程中需要频繁来回看黑板和桌面,如果长时间处于不良照明环境中,容易造成眼部疾病,降低学习效率。《中小学教室采光和照明卫生标准》规定黑板维持平均照度为≥500Lx。

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眩光

教室照明最常见的为直接眩光、反射眩光以及光幕眩光。直接眩光主要是由室外光源、灯或灯具过高的亮度直接进入视野而造成的;反射眩光和光幕反射主要是由高反射系数表面如具有光泽的黑板面、光洁的纸张等反射的高亮度所造成,降低了学生作业面的对比度,影响学生阅读。传统的教室照明往往采用裸露灯管的灯具,就可能造成直接眩光的影响,此外黑板灯具选择或安装不当,也可能造成直接眩光。《中小学教室采光和照明卫生标准》规定教室照明眩光值为≤19。

还有光源色温、教室照明功率密度等要素,这些都是学校光环境中人工照明的一些基本要求。

适当的自然采光

除了人工照明,在教室自然采光上也应该符合《中小学教室采光和照明卫生标准》,学校建设方也应该重视。

自然采光可以节约能源,并且可以在视觉上更为舒适,心理上更能与自然接近、协调。而且正如前文所说,也有大量研究表明,好的天然光不仅可以创造出一个优美愉快的学习环境,有益于学生的身心健康,甚至还可以提高学生的学习成绩、学习效率。学生学习时间主要是在白天,因此做好自然采光的设计非常重要,而对中小学教室采光的检测与评价也应引起足够的重视。微信图片_20190203142019

国内中小学自然采光通常是用侧面采光的方式,既可以采光也可以为师生提供室外的视野,国外中小学大多是侧面采光结合高侧采光窗,以提高教室的采光率。微信图片_20190203142023

欧美等发达国家很多学校意识到自然光对学生成长发育、学习表现的重要性,在进行学校光环境改造时会注重自然光的采光问题。除了侧面采光和高侧采光,由于国外学校的教学楼大多楼层不高,所以还会开天窗或者利用光导技术进行顶部采光。

结语

尽管目前很多学校还没有完全达到光照环境的标准,但是随着经济的进步,政策的加强,以及人们意识的改变,会有越来越多的学校意识到一个健康舒适的光照环境的重要性。

所以在未来,学校的光照环境肯定会大大改善,家长在选择学校的时候,除了师资教学,建筑内的其他因素,关照环境也会成为他们选择的一个要素。不仅仅是提高光照环境满足基本的健康需求,更会考虑到学生对于自然光源的需求,以及自然光源在学生学习表现、成长发育上的重要性,将这些因素都考虑进去,为学校内的学生、老师提供舒适健康的环境,提高老师的工作效率,保障学生的健康,令其更高效快乐的学习。

作者&编辑 | Ivy
部分图源和案例来自 | 索乐图中国

参考文献
《健康建筑评价标准》编制介绍–王清勤,孟冲,李国柱
《光对人体节律的影响及其应用研究》–刘颖俏
《Re-Analysis Report: Daylighting in Schools, Additional Analysis. Tasks 2.2.1 through 2.2.5.》–Heschong, Lisa; Elzeyadi, Ihab; Knecht, Carey
《A Literature Review of the Effects of Natural Light on Building Occupants》--L. Edwards and P. Torcellini
《中小学生近视防制评价指标体系的初步研究[J].中国学 校卫生,2006》–德云,汪玲,钱序,谭晖,安爱华,王震维.
《中小学生近视及影响因素调查 [J].中国初级卫生保健,2005》–蔡笃儒,赖春荣
《贯彻执行“新国标” 改善教室光环境品质》 –程治玮
《中小学校教室光环境的调查与研究》–陈小琴

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