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学习绩效与教室照明环境研究述评
2019年08月05日 09:56 来源:《应用心理学》2018年第4期 作者:孙宝石 李宗臣 曹石 字号
关键词:内环境质量(IEQ);教学环境;亮度;色温;学习绩效

内容摘要:照明是教室环境中的一个重要因素。照明不仅对学生的视力有影响,也会影响学生的学习绩效。

关键词:内环境质量(IEQ);教学环境;亮度;色温;学习绩效

作者简介:

  作者简介:孙宝石,滑铁卢大学系统设计工程系(加拿大 滑铁卢 N2L3G1);李宗臣(通讯作者)(E-mail:lfjyjyqz@126.com),男,廊坊市教育局教学仪器站(廊坊 065000);曹石(E-mail:shi.cao@uwaterloo.ca),男,滑铁卢大学系统设计工程系(加拿大 滑铁卢 N2L3G1)

  内容提要:照明是教室环境中的一个重要因素。照明不仅对学生的视力有影响,也会影响学生的学习绩效。本文检索了2000年以后的113篇相关文献,并依据最终选取的52篇文献,对教室照明与学生绩效相关性研究的发展历程、研究框架、实验方法做了回顾,总结了当前的认识和争议。在此基础上,本文指出相关研究已进入场景化阶段,并为后续研究提供了一些建议,包括:用学习成绩等客观数据替代主观评测问卷,对被试人群按特征进一步细分,扩大样本数量及采用机器学习进行数据分析。

  关 键 词:内环境质量(IEQ) 教学环境 亮度 色温 学习绩效

  中图分类号:B849文献标识码:A文章编号:1006-6020(2018)-04-0291-13

  青少年学生处于生理和心理发育期,并且长时间在教室内学习,因此学生所处的教室环境对他们的身心健康和学习效果有着不可忽视的影响。Gilavand(2016)认为教室是一个特殊的社交空间,健康的环境能够在学生的社会化过程中提高学生的绩效。教室环境包括诸多因素,对于有些影响因素,研究者已基本形成共识,例如Earthman(2004)将温度、取暖和空气质量列为影响学生学习效果的重要因素。而对于照明对学生学习效果的影响,以往研究尚未给出明确的结论(Higgins et al.,2005)。研究人员试图从不同角度找出教学环境的最佳照明方案,同时,关于教室最佳照明方案的争论和探索也没有停止过。

  最近十多年来,室内照明技术发展迅速,照明系统能够更精细地控制亮度与色温。与此同时,学校教学场景也越来越丰富,而单一照明方案无法满足教学场景多样化的需求。这些发展和变化给教室照明设计提供了创新的空间和可能性,也对教室照明环境研究提出了新的要求。本文的目的是通过调查和整理以往关于教室照明环境对学生学习绩效影响的学术文献,归纳和分析相关研究的共性、问题,以及发展趋势,并在此基础上为后续研究提供参考和建议。

  1 文献来源

  本研究检索文献来源包括:Google Scholar、Elsevier、ResearchGate、百度学术,以及中国专利库。检索关键词(英文和中文)是从以下A、B、C三个组中各选取一个,构成一个检索条件,例如:classroom+lighting+concentration。文献检索过程按此规则尝试各种组合。

  A组:classroom,school,student,indoor environment,教室,学生

  B组:light,lighting,brightness,color-temperature,illuminance,照明,色温

  C组:performance,behavior,concentration,attention,productivity,learning,perception,成绩,绩效

  考虑到研究的时效性,年份筛选条件设置为2000年及以后。最初检索结果包含113篇文献,对文献泛读后去掉了其中与教育无关的研究(如办公室、商业等)25篇,而后根据教育领域专家的意见最终选取其中47篇文献精读,精读过程中从论文所引用的文献中又补充了5篇(个别文献早于2000年),因此,最终共精读52篇文献。

  2 研究背景

  照明对人的作用包括视觉效应和非视觉效应。人类视网膜上的视觉感受器包括视锥细胞和视杆细胞。视锥细胞集中于视网膜中央凹区域,对视觉信息的细节分辨率高,且有三种视锥细胞为颜色知觉提供信息。但是视锥细胞工作需要较高的照明亮度。在较暗的环境下,视觉更加依赖视杆细胞,但是视杆细胞分布较为稀疏,对视觉信息的细节分辨率较低,也无法分辨颜色。因此,照明亮度对视敏度和颜色分辨能力的影响是非常明显的。已有研究阐述了灯光的质量(如频闪、炫光)和颜色是如何影响视觉能力,进而影响学生的学习成绩的(Mott et al.,2012)。除了视锥和视杆细胞之外,人眼视网膜上还存在第三类感光细胞,专门负责传递环境光线信息给大脑的生物钟调节器,影响生物节律(Berson,et al.,2002)。这类细胞接受到光线刺激(特别是蓝光波段),会导致大脑中激素分泌的变化,褪黑分泌素减少,皮质醇分泌增加。褪黑素是睡眠激素,它的减少会让人兴奋,不易入睡。皮质醇的增加则使人注意力集中,心率加快。光照的效应也存在于分子生物学层面。2017年诺贝尔生理学或医学奖颁给3位美国科学家,获奖理由为“发现了调控昼夜节律的分子机制”,从而为光照对生物体的影响提供了分子生物学的基础依据(Mealey-Ferrara,Montalvo,and Hall,2003)。光线对生物节律的影响属于照明对人的非视觉效应(Berman,2008;Huang,2010;Fabio et al.,2015)。非视觉效应也包括光线对人的健康、情绪和机敏度的影响。研究发现人工照明的亮度和色温对人体的许多生理指标,如血压、心率变异、脑电波,以及体温也有显著影响(Sleegers et al.,2013)。

  尽管室内照明环境需要考虑的因素很多,但对光照本身而言主要的考虑是光照度和色温。光照度,即亮度,单位为勒克司(lux),指的是被摄主体表面单位面积上受到的光通量。1勒克司相当于被摄主体每平方米的面积上,受距离1米且发光强度为1烛光的光源垂直照射的光通量。色温(correlated color temperature,CCT)的度量单位为开尔文(Kelvin),用K表示。色温指的是当一个光源的颜色表现与某一温度下的黑体辐射的光色相近似时,便用此时黑体的温度来表示该光源的色温。高色温光源偏冷色(蓝、白),低色温光源偏暖色(红、黄)。目前教室照明环境研究的主要内容就是通过实验测试和数据分析,寻找更合适特定教学场景的亮度与色温的组合。

作者简介

姓名:孙宝石 李宗臣 曹石 工作单位:滑铁卢大学;廊坊市教育局;滑铁卢大学

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