小學(xué)教室多媒體白板和顯示屏的眩光狀況分析

湯韻 錢紅丹 秦向陽(yáng) 王宏圖 嚴(yán)霞 王曉峰

隨著社會(huì)的發(fā)展，信息化教學(xué)日漸普及，2016 年教育部《教育信息化“十三五”規(guī)劃》文件指出全國(guó)多媒體教室的普及率已達(dá)80%[1]。目前無(wú)錫市所有中小學(xué)都開展多媒體教學(xué)。根據(jù)以往認(rèn)知，多媒體教學(xué)時(shí)需要關(guān)閉教室的窗簾和燈光，學(xué)生在較暗的環(huán)境中進(jìn)行觀看。但筆者在日常工作中發(fā)現(xiàn)，上述情況只在使用老式投影儀的學(xué)校存在。現(xiàn)在大多數(shù)學(xué)校使用了激光投影儀、高清顯示屏，在較亮的環(huán)境中也能看清多媒體內(nèi)容，因此學(xué)校在多媒體教學(xué)時(shí)一般都打開窗簾和燈。這樣做避免了低照度對(duì)視力的影響，但同時(shí)也帶來(lái)了一個(gè)新的問(wèn)題——眩光。眩光是指由于視野中的亮度分布或亮度范圍的不適宜，存在極端的對(duì)比，以致引起不舒適感覺或降低觀察細(xì)部或目標(biāo)的能力的視覺現(xiàn)象[2]。眩光包括直接眩光、反射眩光（含光幕反射）[3]。目前學(xué)校使用的多媒體顯示設(shè)備多為白板、顯示屏，與傳統(tǒng)黑板相比，表面更光滑，光澤度更高，更易產(chǎn)生反射眩光。眩光會(huì)使人的視覺功能降低，教室中的眩光會(huì)導(dǎo)致某些位置的學(xué)生看不清，降低教學(xué)效果[4]。長(zhǎng)期作用則會(huì)造成心理不適感和視覺疲勞，進(jìn)而引發(fā)煩躁、注意力不集中、偏頭痛、眼部疾病等生理不適現(xiàn)象[5]。關(guān)于教室眩光，國(guó)內(nèi)研究多集中在傳統(tǒng)教室中照明和黑板的眩光研究[4，6-8]，對(duì)現(xiàn)代化多媒體教學(xué)設(shè)備白板/顯示屏的眩光研究甚少。為了解無(wú)錫市學(xué)校使用多媒體設(shè)備教學(xué)時(shí)的眩光情況，本研究選取3 所使用不同多媒體教學(xué)設(shè)備的小學(xué)，開展白板和顯示屏的眩光調(diào)查，分析影響因素，找出存在問(wèn)題，提出改進(jìn)建議，為學(xué)校正確使用多媒體設(shè)備、避免眩光提供指導(dǎo)。同時(shí)本文的研究結(jié)果也為后期制定教室多媒體設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供借鑒。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇3 所使用多媒體教學(xué)設(shè)備的學(xué)校，激光投影儀+普通白板、激光投影儀+電子白板、顯示屏各1 個(gè)，以下簡(jiǎn)稱A 校、B 校、C 校。采用分層抽樣方法，每個(gè)學(xué)校每個(gè)樓層選擇2 間教室，A 校有4 層教學(xué)樓，選了8 間；B 校、C校均有3層教學(xué)樓，各選了6間。3所學(xué)校共選了20間教室。所有調(diào)查均取得學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)同意。

1.2 方法

1.2.1 基本狀況調(diào)查

2023 年3—9 月，在晴天現(xiàn)場(chǎng)查看3 所學(xué)校所有普通教室上課使用多媒體設(shè)備時(shí)的燈光、窗簾使用情況。

1.2.2 觀察燈光對(duì)白板/屏幕眩光的影響

在選定教室，關(guān)窗簾和門，分別開課桌面燈和黑板燈，觀察燈光對(duì)白板/顯示屏眩光的影響。每個(gè)教室按照現(xiàn)有課桌椅擺放位置，分別在每排的南側(cè)、北側(cè)和中間座位設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)教室均有6 排，設(shè)18 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。觀察人員取坐位，記錄觀看白板/顯示屏的眩光情況（分為明顯眩光、略有眩光、無(wú)眩光）。

1.2.3 觀察外界光線對(duì)白板/屏幕眩光的影響

袁景玉等[9]使用模擬軟件分析得出13：00—16：00 教室天然采光眩光影響最嚴(yán)重，因此本研究選擇9 月份下午第1、2 節(jié)課的時(shí)間（13：00—14：30），在選定的教室，打開窗簾和門，關(guān)所有燈，觀察外界光線對(duì)白板/顯示屏眩光的影響。方法同1.2.2。

1.2.4 找到白板/屏幕完全避免眩光影響的最佳配置

通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，在選定的教室中，改變燈光、門和窗簾的開關(guān)狀態(tài)，找到白板/ 屏幕完全避免眩光影響的最佳配置。

1.2.5 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

《書寫板安全衛(wèi)生要求》（GB28231-201）[10]規(guī)定“粉筆板書寫面的光澤度應(yīng)在12 光澤單位以下，白板書寫面的光澤度應(yīng)為35 光澤單位以上。”按照此標(biāo)準(zhǔn)附錄B 中光澤度的測(cè)試方法，檢測(cè)黑板和白板的光澤度，顯示屏的光澤度檢測(cè)參照此標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)學(xué)校隨機(jī)選擇一個(gè)教室進(jìn)行檢測(cè)，每個(gè)平面檢測(cè)5 個(gè)點(diǎn)，然后計(jì)算平均值。

1.2.6 測(cè)量工具

XGP 便攜式鏡像光澤度計(jì)（天津市信通光達(dá)科技有限公司，規(guī)格：20-60-85），設(shè)備參數(shù)經(jīng)過(guò)相關(guān)部門的驗(yàn)證和校準(zhǔn)，并在有效期內(nèi)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 25.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析。計(jì)數(shù)資料用n（%）表示，行χ2檢驗(yàn)。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基本情況

3 所學(xué)校的教學(xué)樓均為南外廊北教室，教室均為雙側(cè)采光，以北向窗為主要采光面，窗戶為無(wú)色透明玻璃，窗地面積比＞1：5，符合《中小學(xué)校教室采光和照明衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB7793—2010）[11]。A 校使用的普通白板位于黑板北側(cè)，約占整個(gè)黑板面積的一半；南北窗均有窗簾。B 校使用的電子白板位于黑板中間，約占整個(gè)黑板面積的1/3；南北窗均有窗簾。C 校使用的是智慧黑板，兩側(cè)是黑板，中間是86 寸顯示屏；北窗均有窗簾，部分教室南窗無(wú)窗簾。白板、顯示屏表面可以書寫，但主要用于播放課件，板書主要寫在黑板上。

2.2 教室使用多媒體設(shè)備時(shí)的燈光、窗簾使用情況

3 所學(xué)校在晴天使用多媒體設(shè)備時(shí)絕大多數(shù)教室打開窗簾、關(guān)閉黑板燈，少數(shù)班級(jí)關(guān)前側(cè)窗簾，僅C 校有個(gè)別教室窗簾全關(guān)，見表1。北側(cè)、南側(cè)窗簾全關(guān)的教室均出現(xiàn)在3 樓。筆者對(duì)各學(xué)校老師也進(jìn)行了訪談，大多數(shù)老師為了教室明亮上課打開窗簾，多媒體與板書切換時(shí)很少調(diào)整窗簾（因?yàn)闀?huì)打斷上課節(jié)奏），如果有學(xué)生提出有眩光看不清時(shí)，會(huì)立即拉上部分窗簾（一般為教室前側(cè)窗簾）。

表1 晴天教室使用多媒體設(shè)備時(shí)的燈光、窗簾使用情況[個(gè)（%）]

2.3 燈光對(duì)白板/屏幕眩光的影響

開燈時(shí)，A 校、B 校白板未見明顯眩光。C 校因屏幕光澤度高，開黑板燈時(shí)，坐在前兩排的每個(gè)位置都能觀察到黑板燈經(jīng)顯示屏反射出的光斑，開課桌面上方的燈，屏幕略有反光，但影響不明顯。

2.4 外界光線對(duì)白板/屏幕眩光的影響

晴天觀察結(jié)果見表2。A 校和C 校不同樓層出現(xiàn)眩光的位置數(shù)不同。樓層越高，觀察到白板/屏幕眩光的位置越多。眩光的位置主要以前排位置為主，對(duì)后排基本無(wú)影響。A 校普通白板位于黑板北側(cè)，眩光的位置主要集中在中間到南側(cè)的前1 ～3 排。C 校屏幕位于黑板中間，眩光的位置主要集中在兩側(cè)的前1 ～4 排。B 校使用的電子白板在任何位置均未觀察到眩光。在陰天對(duì)不同位置觀看白板/屏幕的眩光情況也進(jìn)行了觀察，除了4 樓、3 樓第1 排側(cè)面?zhèn)€別位置略有眩光外，其余位置均無(wú)眩光。因此，本研究對(duì)陰天眩光情況不作詳細(xì)研究和討論。

表2 晴天學(xué)校不同樓層教室觀看白板/屏幕的眩光情況[位置數(shù)（%）]

2.5 晴天完全避免眩光影響的窗簾配置

研究者通過(guò)多次試驗(yàn)，控制南北側(cè)窗簾和門的開關(guān)，找到晴天完全避免眩光影響的窗簾配置。A 校：4 樓教室關(guān)北側(cè)和南側(cè)第1 ～3 副窗簾、關(guān)前門；3 樓、2 樓教室關(guān)北側(cè)和南側(cè)第1 ～2 副窗簾、關(guān)前門；1 樓教室關(guān)北側(cè)第1 ～2副窗簾。C 校：3 樓教室關(guān)南北側(cè)所有窗簾、關(guān)前門；2 樓教室關(guān)北窗第1 ～2 幅窗簾、關(guān)前門；1 樓教室關(guān)北窗第1幅窗簾。按照上述窗簾和門的狀態(tài)，晴天可以完全避免眩光，但本研究觀察期間，A 校、C 校使用多媒體教學(xué)時(shí)，沒有1個(gè)教室的窗簾狀態(tài)達(dá)到以上要求。

2.6 光澤度檢測(cè)

A 校黑板光澤度為2.8 GU，普通白板光澤度為61.6 GU；B 校黑板光澤度為4.9 GU，電子白板光澤度為15.8 GU；C 校黑板書寫區(qū)域光澤度為10.9 GU，屏幕區(qū)域光澤度為67.79 GU。根據(jù)《書寫板安全衛(wèi)生要求》（GB28231-201）進(jìn)行評(píng)價(jià)，粉筆板書寫面的光澤度要求在12 GU 以下，3所學(xué)校黑板光澤度均＜12 GU，符合要求；白板作為書寫板時(shí)，要求光澤度＞35 GU，A 校的普通白板符合此標(biāo)準(zhǔn)，B 校的電子白板不符合（B 校電子白板很少用作書寫板）；但白板用于投影顯示用途時(shí)，與顯示屏一樣沒有光澤度的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

3 討論

本研究實(shí)地調(diào)查了無(wú)錫市使用白板/顯示屏多媒體教學(xué)的3 所小學(xué)，發(fā)現(xiàn)目前在使用多媒體設(shè)備時(shí)絕大多數(shù)教室打開窗簾、關(guān)閉黑板燈，大部分班級(jí)的白板/顯示屏晴天存在反射眩光。

反射眩光的強(qiáng)弱與材質(zhì)本身的光澤度有關(guān)。光澤度是對(duì)材料表面反射光的能力進(jìn)行評(píng)價(jià)的物理量，光澤度越高，出現(xiàn)眩光越嚴(yán)重。光澤度20 GU 以下是啞光，20 ～40 GU 是半啞光，40 GU 以上是亮光。本次檢測(cè)的黑板、B 校的電子白板光澤度均＜20 GU，因此在教室任何位置都未觀察到眩光。普通白板和智慧黑板的屏幕光澤度均＞60 GU，屬于亮光，因此很容易出現(xiàn)眩光。建議學(xué)校在采購(gòu)白板和屏幕時(shí)選擇啞光的材質(zhì)，可以減少眩光的影響。如果屏幕光澤度過(guò)高，還可以貼防反光膜來(lái)減少眩光。

反射眩光與側(cè)窗亮度有關(guān)。側(cè)窗亮度又與外界光線、樓層密切相關(guān)。本研究通過(guò)觀察A 校、C 校的白板/顯示屏眩光發(fā)現(xiàn)：晴天外界光線強(qiáng)，在窗簾打開時(shí)很容易出現(xiàn)眩光，陰天外界光線弱，幾乎不存在眩光問(wèn)題；樓層越高，側(cè)窗亮度越高，觀察到反射眩光的位置越多，需要關(guān)閉的窗簾也越多。在不改變多媒體設(shè)備的情況下，要想降低側(cè)窗亮度，避免白板/顯示屏的反射眩光，必須正確使用窗簾。建議學(xué)校在晴天對(duì)每個(gè)教室的眩光情況進(jìn)行觀察，找到完全避免眩光影響的窗簾配置，然后對(duì)老師和學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，告知眩光的危害，讓其知道自己的教室使用多媒體時(shí)窗簾和黑板燈的正確操作，在使用多媒體時(shí)師生合作，共同創(chuàng)設(shè)良好的視覺環(huán)境。目前已有廠家研發(fā)出教室視覺環(huán)境的智能控制系統(tǒng)，使用多媒體教學(xué)時(shí)只需點(diǎn)擊“投影模式”，窗簾和黑板燈會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，寫板書時(shí)點(diǎn)擊“板書模式”，窗簾和黑板燈會(huì)自動(dòng)打開。這為解決教室多媒體眩光問(wèn)題提供了一個(gè)很好的解決方式。另外，對(duì)于新建、改建、擴(kuò)建學(xué)校，可以在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)教室采光進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如設(shè)計(jì)適宜的側(cè)窗位置、側(cè)窗形狀與排列方式，增加遮陽(yáng)板、反光板、百葉外遮陽(yáng)等，以減少外界光線的影響，減少反射眩光[12-16]。

屏幕眩光的出現(xiàn)與燈也有關(guān)系。在使用屏幕光澤度高的C 校，開黑板燈會(huì)造成前排學(xué)生看到反射眩光。A 校、B 校白板雖然無(wú)黑板燈的反射眩光，但亮度對(duì)比度下降，顯示性能下降，尤其是投影內(nèi)容為彩色或暗色的圖片時(shí)，圖像會(huì)變得灰蒙，清晰度下降、細(xì)節(jié)表現(xiàn)受影響，這與陳燕妮等的研究結(jié)果一致[17]。因此建議使用多媒體時(shí)關(guān)閉黑板燈。

反射眩光與座位位置有關(guān)。觀察到眩光的位置主要以前排為主，越靠近黑板越明顯，對(duì)后排基本無(wú)影響。如果白板/顯示屏安裝在中間，觀察到眩光的位置主要在前排的兩側(cè)；如果安裝在靠窗一側(cè)，則眩光主要出現(xiàn)在對(duì)側(cè)的前排位置。

目前我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)缺少教室多媒體屏幕眩光的指標(biāo)。《中小學(xué)校教室采光和照明衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB7793—2010）4.4 規(guī)定“為防止黑板的反射眩光，其表面應(yīng)以耐磨無(wú)光澤的材料制成”，《書寫板安全衛(wèi)生要求》（GB28231—2011）[10]中對(duì)粉筆板和白板書寫面的光澤度也作出了規(guī)定，以上均是對(duì)黑板、白板的要求，沒有對(duì)屏幕的眩光做出規(guī)定。本研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)校使用的屏幕存在明顯的眩光現(xiàn)象，需要出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)加以規(guī)范。同時(shí)筆者建議對(duì)《書寫板安全衛(wèi)生要求》中白板書寫面的光澤度進(jìn)行修訂，應(yīng)設(shè)上限值，防止光澤度過(guò)高引起反射眩光。

綜上所述，白板/顯示屏反射眩光的程度與其自身光澤度、側(cè)窗亮度（窗簾開關(guān)狀態(tài)）、黑板燈開關(guān)狀態(tài)、學(xué)生座位位置等因素有關(guān)。目前學(xué)校白板/顯示屏存在眩光問(wèn)題尚未引起重視。建議：（1）國(guó)家盡快出臺(tái)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范教室白板/屏幕的眩光。（2）相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督檢查，督促學(xué)校重視此問(wèn)題，指導(dǎo)學(xué)校科學(xué)避免眩光。（3）學(xué)校在購(gòu)買多媒體設(shè)備時(shí)應(yīng)選擇光澤度低的材質(zhì)，在日常使用中加強(qiáng)窗簾和黑板燈管理，科學(xué)避免眩光產(chǎn)生，以達(dá)到減少學(xué)生眼疲勞、保護(hù)學(xué)生視力的目的。