南京市學校教室天然采光初步研究之問卷調查

吳 蔚，曹慶艷

(南京大學建筑與城市規劃學院，江蘇 南京 210093)

引言

彼得·博斯(Peter Boyce)在他的《光環境中的人為因素》(Human factors in Lighting)一書中就提到:采光照明不僅僅意味著可視，它還賦予了室內環境一個特定印象，并且還影響著人們的行為(Lighting can do more than just make things visible. It can impart a particular impression to an interior and influence people’s behaviour)[1]。天然光作為長期惟一的光源，在人類進化、生產、生活過程中，對其生理和心理上的影響是不可忽視的[2-3]。因此在以天然光為主要光源的學校中，如果僅僅研究教室光環境中的照度值高低，而忽視學生對天然光的主觀感覺，顯然是不夠深入全面的[4]。

國際能源協會(International Energy Agency)在其第21個工作目標“建筑與社區中的節能(Task 21：Energy Conservation in Building and Community Systems)”在匯總多個專家的意見后，建議使用“使用后評估技術(Post-Occupancy Evaluation techniques)”來研究天然光環境，國際上一般以POE簡稱該評估體系。POE評估包括“量化評估”和“質化評估”兩方面，量化評估就是通過傳統的實地測量，利用數據客觀分析室內光環境。而‘質化研究’更為復雜一些，借鑒了很多社會學、心理學的研究方法，包括研究人員的實地走訪和觀察、對使用者的訪談以及問卷調查三個部分。POE評估體系因要求評估應在建筑物使用后開展，強調主要關注點不是建筑物，而是建筑物的使用者，故被稱之為“使用后評估技術”。國外研究人員很早就開始利用POE技術研究室內光環境[5-6]。近十幾年來，我國研究人員也開始嘗試利用該評估體系分析光環境[7]，而蘇州科技學院陳亢利等在研究蘇州中學光環境時，就在物理測量的同時進行了問卷調查[8]。

本次初步研究也是利用POE技術嘗試全面評估我國學校的天然光環境。本文僅介紹對2所江蘇省南京市中學的300個學生所進行的問卷調查研究，量化研究詳見筆者已發表論文“南京市學校教室天然采光初步研究之實地測量”[9]。筆者希望本次問卷調查可以初步了解我國學校學生對他們教室光環境的滿意程度和訴求，并為我國學校天然采光研究、以及采光設計標準的修訂和完善起到一定的推動作用。

1 問卷設計及調查方法

利用問卷調查來研究光環境的關鍵就是問卷設計。博伊斯(Boyce)曾就如何設計光環境問卷調查做了專門的討論，他建議使用標準化的室內光環境問卷[10]，但一些學者認為天然光環境情況復雜，標準化問卷并不定適用[11]。因為影響學校天然光環境的因素很多，根據既往研究，主要直接影響因素可以概括為：采光口和所視景觀、采光量、可見度、亮度、眩光和直接陽光[12-14]。次要直接因素有：教室內的人工輔助照明情況、個人因素如個人視覺健康程度、年齡、性別等。此外，地理、氣候等的大環境因素、以及教室室內熱、聲小的環境因素，也都會影響人對光環境主觀感受。理想狀態下，問卷設計需要考慮到上述所有因素，但由于現實情況的限制較難實現，需要根據研究對象和目標因地制宜。

本次問卷的設計主要是以筆者以前為中國香港地區某中學天然光環境研究所開展的問卷調查為基礎[15]，并根據中國大陸學校的特殊情況，對問卷進行了較大的簡化。如“所視景觀質量(View Quality)”本應當是天然采光問卷中較為重要的問題，但實地走訪和調查顯示出兩所被調查學校都在室外景觀上較為同質，具有一般中國城市中學的特色，因此取消了該類問題。

問卷僅為2頁共24個問題，4個開放式問題、2個雙向選項、15個五個回應等級的李克特選項，3個位置選項問題(見表1)。問卷分為三大部分：第一部分是詢問學生的個人狀況如性別、年齡、是否近視等。第二和第三部分主要詢問學校教室的兩個主要工作面的采光質量：垂直工作面“黑板”和水平工作面“學生課桌”。在第二、三部分的問題集中在四個大方向：(1)采光量是否足夠；(2)可見度；(3)眩光；(4)滿意度。此外，問卷也詢問了有人工照明時的情況。

本次調研的學校是南京梅園中學和南京師范大學附屬中學新城初中(后簡稱新城中學)兩所中學。梅園中學包括初中部和高中部，梅園高中教學樓為單內廊雙面教室，即單側采光教室。梅園初中教學樓為我國較具代表性的南廊北教室布局，雙側采光，其中一樓梯在教學樓南側，對對面教室有一定遮擋。梅園高中和初中都是20世紀90年代建設的，為正南北朝向，兩個教學樓采光狀況良好，前后都無高層建筑或樹木等高大遮擋物。新城初中教學樓為2005年新建，也為南廊北教室布局，雙側采光，由于基地關系，教學樓為南偏西45°。教學樓一層架空，教室主要集中在二三四層，場地采光狀況良好。有關這兩所學校的具體介紹詳見筆者另一文[9]。

發放問卷的對象主要針對有進行光學測量教室的學生群體，或與被測教室光學特性較相似的教室學生，學生樣本為簡單隨機抽取。本次問卷共發放問卷600份，收回問卷323份，有效問卷320份。其中梅園中學高中部發放80份，初中部發放220份，新城初中發放300份。為保證問卷調查的有效性，筆者在為學生做問卷時，記錄學生回答問卷時的時間、天氣狀況、風扇開啟與否、電燈開啟與否、室內的溫度與濕度。并在有條件的情況下，測量現場的照度水平，以作學生問卷分析的參考。

表1 問卷調查問題匯總Table 1 Summary of Questions in the Questionnaire Survey

2 調查結果與分析

由于問卷調查的三座教學樓在朝向、面積、布局各不相同，需對三個學校的調查問卷進行橫向比較，以了解三種教學樓建筑在采光方面有何異同。此外，由于文章篇幅問題，本文僅就較為重要的問題進行討論。

首先是關于黑板采光量問題，首先詢問當僅有天然光，黑板上采光量是否足夠？其次是在有人工照明的情況下，黑板上采光量是否足夠？上述兩個問題的五個回應等級的李克特選項：(1)很足夠；(2)足夠；(3)適中；(4)不夠；(5)完全不夠。

黑板采光量調查詳見圖1。盡管實地測量表明大部分黑板沒有滿足我國現行的學校采光照明規范，但出乎意料的是，在三所被調查的學校里，都有超過半數的被調查學生認為黑板上的天然光是足夠的。反映最差的是梅園高中，有18%表示被調查學生反映黑板上的天然采光不夠。問卷結果與筆者對教室內光環境的實測與調研結果是相符合的，梅園高中為單側采光，照度均勻度較低，近內走廊的一側光照度很低，全陰天時黑板平均照度僅為150lx左右。

人工照明對梅園高中和新城初中的改善較大。有人工輔助照明后，有59%梅園高中學生表示足夠了，比僅有天然采光的黑板采光量增加了24%。而新城初中則增加了29%，即有80%的學生認為黑板上的采光足夠了。梅園初中則完全沒有改善。在實地走訪中，梅園初中的人工照明設施是三個學校中最差的。

對于黑板眩光調查，也是分別詢問僅在天然采光情況和有人工輔助照明兩種情況下。上述兩個問題的五個回應等級的李克特選項分別為：(1)嚴重反光；(2)較嚴重反光；(3)有反光；(4)較小反光；(5)完全無反光。

圖2為黑板眩光調查結果。從圖2可以看出學生對黑板眩光問題反映較大，這與研究小組實地走訪結果相符。在完全是天然采光的情況下，三所學校平均有70%的學生反映黑板有反光問題，其中67%學生認為黑板眩光已經妨礙了他們的閱讀。在3所中學中，以單側采光的梅園高中問題最為嚴重，82%學生表示黑板有反光問題。雙側采光的教室在黑板眩光問題上略為改善。但值得注意的是，采光口較大的新城初中則有71%的學生認為黑板有反光，而采光口較小的新城初中僅有57%學生反映黑板有眩光。很多既往研究都顯示出過大的采光口往往是造成黑板眩光的主要原因之一。

圖1 黑板采光量調查Fig.1 Ratings of lighting amount on the blackboards in the different schools (Percentage)

圖2 黑板眩光調查Fig.2 Ratings of glare on the blackboards in the different schools (Percentage)

本次問卷顯示出人工照明對黑板眩光問題對改善不大，總體只提高了3個百分點。而梅園初中的黑板人工照明甚至是加重了黑板眩光。當僅有天然采光時，57%梅園初中學生表示有反光，而有人工輔助照明時，則有67%反映黑板有反光。

教室水平面的采光照明調查中，由于絕大部分學生反映水平面的采光量都足夠，因此，本文僅介紹比較說明問題的滿意度調查。問卷調查分別詢問在僅有天然采光情況和有人工輔助照明的兩種情況，學生是否滿意課桌上的采光照明。上述兩個問題的五個回應等級的李克特選項為：(1)非常滿意；(2)滿意；(3)一般；(4)不滿意；(5)非常不滿意。

學生對教室水平面采光照明滿意度調查結果見圖3。在僅有天然采光的情況下，梅園高中的學生對課桌采光的滿意度最低，僅有27%的學生滿意其課桌采光。梅園高中因其單側采光，室內照度分布極度不均，其滿意度最低是可以理解。然而，三所學校中滿意度最高并不是量化分析中表現最好的新城初中，其實地測量的室內課桌上的照度基本都在1000lx以上，平均照度均勻度都在0.67，但學生的滿意度為49%，反而低于建于90年代的梅園初中的55%滿意度，是一個值得商榷的現象。筆者認為引起新城初中滿意度低于梅園初中主要有兩個原因是：(1)新城初中采光口面積過大。新城初中的窗墻比為1∶2.6，遠遠大于梅園初中的1∶4，該中學的采光口面積是3所中學中最大。很多既往研究都提到，過大的采光口容易帶來大面積高亮度的天空視域，容易造成室內照度不均、不舒適眩光等一系列問題[16]。筆者以前在香港學校所做的采光照明問卷調查中，也發現隨著學校教室窗口面積增大，學生對室內采光的滿意度反而降低[15]。(2)由于新城中學基地關系，屬于非正南北向朝向的學校，即使采用傳統的“南廊”設計，教室中也有直射陽光進入。大量的既往研究都表明教室中有直射陽光會造成很多問題，應盡量避免[6]。

圖3 教室水平面(學生課桌)采光照明滿意度調查Fig.3 Ratings of satisfaction on desks in the different schools (Percentage)

在采用人工照明后，學生對教室內光環境是否改善反映不一。對于梅園高中和新城初中，這兩所學校學生都認為人工照明起到改善作用，尤其是梅園高中，提高率達了21%。新城初中也提高了15%。但如同黑板的人工輔助照明，梅園初中在加入人工照明后，學生的滿意度反而降低了。筆者在走訪教室時發現，梅園初中的照明設計和安裝有一定問題。首先，燈管排列并不是安裝采光照明規范所建議的其長軸垂直于黑板面布置。其次，橫向排列的燈管分布不均。梅園初中僅安裝3排共6盞日光燈，因為梁的關系，并非等距，前后兩排各距墻1.5米左右，而中間一排日光燈距前后排日光燈約3米，這樣排布造成水平面上照明不均勻，從而產生眩光。在詢問室內水平面眩光問題時，55%的梅園初中學生反映電燈光的反光對他們有影響。梅園初中教室內室內魚眼照明見文獻[9]中圖5。由此可見，不好的人工輔助照明，非但不能提高室內光環境，反而造成更壞的影響。

對于教室光環境(含人工照明)的整體滿意評價中，新城初中滿意度最高，54%被訪學生表示滿意和非常滿意，而新城初中和新城高中的滿意度分別為41%和35%。新城高中學生滿意度低的主要原因是單側采光所造成的照度分布極度不均，室內有眩光等一系列問題。而造成新城初中滿意度較低的原因無疑是人工照明的設計和安裝問題。

此外，在這次問卷調查中，筆者注意到我國學生近視問題不容忽視。問題最為嚴重的是新城初中，有57%的學生有近視，情況最好的則是梅園初中，僅有27%的學生有近視，而且大多為低度近視。總體而言，三所被訪學校已平均有近半學生患有或高或低的近視，可見改善和提高學校教室采光照明問題刻不容緩。

3 分析與討論

從本次問卷調查可以總結出以下幾個主要問題：

(1)黑板眩光，有超過三分之二的被訪學生反映黑板有眩光，并且黑板眩光影響到他們閱讀。單側采光的梅園高中問題最為嚴重，僅2%的學生認為黑板完全無眩光問題。

(2)教室內水平面照度值的高低與學生對室內課桌采光的滿意度關聯不大，如實測時，平均水平照度值最高的新城初中，并不是滿意度最高的學校。然而，室內照度是否均勻確會影響學生對光環境滿意度的評價。如單側采光的梅園高中，盡管實測表明室內平均照度基本都達到規范要求，但由于室內水平照度不均，學生對室內采光的滿意率僅到27%。

(3)這次問卷調查再次證實，過大的采光口會對教室采光的滿意度有一定的負面影響。筆者注意到目前新建學校的窗口越開越大，很多建筑師誤認為開窗越大采光越好，這實際是設計誤區，過大的窗口不僅會造成室內照度分布不均、眩光等問題，更會產生如夏季過熱、冬季過冷、噪聲等一系列建筑節能和環境問題。

由此可見，雙側采光的教學樓、適當大小的采光口、避免直射陽光，是創造良好教室天然采光的基本要求。然而，我國建筑設計人員和國家規劃部門實際采用的《中小學校設計規范》GB 50099—2011，或者我國《建筑采光設計標準》GB 50033—2013都沒有一條強制性條款可以對應上述基本要求。

(4)本次問卷調查發現不好的人工輔助照明，非但不能提高室內光環境的質量，反而會降低教室內的采光照明質量，其中最明顯的例子就是梅園初中。在有人工照明時，學生對黑板照明、課桌照明、教室整體滿意度都有所下降。因此，有必要加強規范中小學教室人工照明的設計和施工，并建立一套嚴格的監管制度。

總體而言，本次學校天然采光的初步研究揭示出我國學校教室的采光照明還存在著相當多的問題。這次初步研究也再次證明天然采光的研究，需要從量化和質化研究兩個方面進行，缺一不可。然而筆者在開展這次實地調研中，深刻體會到在我國中、小學校開展一個較全面的采光照明研究非常不易，如我國中小學目前都非常注重安全問題，加之我國學生課業繁重等，學校一般不愿意研究人員走訪、觀察或過多的打擾學生。因此，筆者在此呼吁我國政府有關部門、教育工作者能夠重視學校的采光照明問題，積極改善教室的光環境，為學生提供一個良好的學習環境。

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