小学教室多媒体白板和显示屏的眩光状况分析

汤韵 钱红丹 秦向阳 王宏图 严霞 王晓峰

随着社会的发展，信息化教学日渐普及，2016 年教育部《教育信息化“十三五”规划》文件指出全国多媒体教室的普及率已达80%[1]。目前无锡市所有中小学都开展多媒体教学。根据以往认知，多媒体教学时需要关闭教室的窗帘和灯光，学生在较暗的环境中进行观看。但笔者在日常工作中发现，上述情况只在使用老式投影仪的学校存在。现在大多数学校使用了激光投影仪、高清显示屏，在较亮的环境中也能看清多媒体内容，因此学校在多媒体教学时一般都打开窗帘和灯。这样做避免了低照度对视力的影响，但同时也带来了一个新的问题——眩光。眩光是指由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜，存在极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标的能力的视觉现象[2]。眩光包括直接眩光、反射眩光（含光幕反射）[3]。目前学校使用的多媒体显示设备多为白板、显示屏，与传统黑板相比，表面更光滑，光泽度更高，更易产生反射眩光。眩光会使人的视觉功能降低，教室中的眩光会导致某些位置的学生看不清，降低教学效果[4]。长期作用则会造成心理不适感和视觉疲劳，进而引发烦躁、注意力不集中、偏头痛、眼部疾病等生理不适现象[5]。关于教室眩光，国内研究多集中在传统教室中照明和黑板的眩光研究[4，6-8]，对现代化多媒体教学设备白板/显示屏的眩光研究甚少。为了解无锡市学校使用多媒体设备教学时的眩光情况，本研究选取3 所使用不同多媒体教学设备的小学，开展白板和显示屏的眩光调查，分析影响因素，找出存在问题，提出改进建议，为学校正确使用多媒体设备、避免眩光提供指导。同时本文的研究结果也为后期制定教室多媒体设备的相关标准提供借鉴。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择3 所使用多媒体教学设备的学校，激光投影仪+普通白板、激光投影仪+电子白板、显示屏各1 个，以下简称A 校、B 校、C 校。采用分层抽样方法，每个学校每个楼层选择2 间教室，A 校有4 层教学楼，选了8 间；B 校、C校均有3层教学楼，各选了6间。3所学校共选了20间教室。所有调查均取得学校领导同意。

1.2 方法

1.2.1 基本状况调查

2023 年3—9 月，在晴天现场查看3 所学校所有普通教室上课使用多媒体设备时的灯光、窗帘使用情况。

1.2.2 观察灯光对白板/屏幕眩光的影响

在选定教室，关窗帘和门，分别开课桌面灯和黑板灯，观察灯光对白板/显示屏眩光的影响。每个教室按照现有课桌椅摆放位置，分别在每排的南侧、北侧和中间座位设观测点，每个教室均有6 排，设18 个观测点。观察人员取坐位，记录观看白板/显示屏的眩光情况（分为明显眩光、略有眩光、无眩光）。

1.2.3 观察外界光线对白板/屏幕眩光的影响

袁景玉等[9]使用模拟软件分析得出13：00—16：00 教室天然采光眩光影响最严重，因此本研究选择9 月份下午第1、2 节课的时间（13：00—14：30），在选定的教室，打开窗帘和门，关所有灯，观察外界光线对白板/显示屏眩光的影响。方法同1.2.2。

1.2.4 找到白板/屏幕完全避免眩光影响的最佳配置

通过多次实验，在选定的教室中，改变灯光、门和窗帘的开关状态，找到白板/ 屏幕完全避免眩光影响的最佳配置。

1.2.5 现场检测

《书写板安全卫生要求》（GB28231-201）[10]规定“粉笔板书写面的光泽度应在12 光泽单位以下，白板书写面的光泽度应为35 光泽单位以上。”按照此标准附录B 中光泽度的测试方法，检测黑板和白板的光泽度，显示屏的光泽度检测参照此标准。每个学校随机选择一个教室进行检测，每个平面检测5 个点，然后计算平均值。

1.2.6 测量工具

XGP 便携式镜像光泽度计（天津市信通光达科技有限公司，规格：20-60-85），设备参数经过相关部门的验证和校准，并在有效期内。

1.3 统计学处理

采用SPSS 25.0 统计学软件进行分析。计数资料用n（%）表示，行χ2检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基本情况

3 所学校的教学楼均为南外廊北教室，教室均为双侧采光，以北向窗为主要采光面，窗户为无色透明玻璃，窗地面积比＞1：5，符合《中小学校教室采光和照明卫生标准》（GB7793—2010）[11]。A 校使用的普通白板位于黑板北侧，约占整个黑板面积的一半；南北窗均有窗帘。B 校使用的电子白板位于黑板中间，约占整个黑板面积的1/3；南北窗均有窗帘。C 校使用的是智慧黑板，两侧是黑板，中间是86 寸显示屏；北窗均有窗帘，部分教室南窗无窗帘。白板、显示屏表面可以书写，但主要用于播放课件，板书主要写在黑板上。

2.2 教室使用多媒体设备时的灯光、窗帘使用情况

3 所学校在晴天使用多媒体设备时绝大多数教室打开窗帘、关闭黑板灯，少数班级关前侧窗帘，仅C 校有个别教室窗帘全关，见表1。北侧、南侧窗帘全关的教室均出现在3 楼。笔者对各学校老师也进行了访谈，大多数老师为了教室明亮上课打开窗帘，多媒体与板书切换时很少调整窗帘（因为会打断上课节奏），如果有学生提出有眩光看不清时，会立即拉上部分窗帘（一般为教室前侧窗帘）。

表1 晴天教室使用多媒体设备时的灯光、窗帘使用情况[个（%）]

2.3 灯光对白板/屏幕眩光的影响

开灯时，A 校、B 校白板未见明显眩光。C 校因屏幕光泽度高，开黑板灯时，坐在前两排的每个位置都能观察到黑板灯经显示屏反射出的光斑，开课桌面上方的灯，屏幕略有反光，但影响不明显。

2.4 外界光线对白板/屏幕眩光的影响

晴天观察结果见表2。A 校和C 校不同楼层出现眩光的位置数不同。楼层越高，观察到白板/屏幕眩光的位置越多。眩光的位置主要以前排位置为主，对后排基本无影响。A 校普通白板位于黑板北侧，眩光的位置主要集中在中间到南侧的前1 ～3 排。C 校屏幕位于黑板中间，眩光的位置主要集中在两侧的前1 ～4 排。B 校使用的电子白板在任何位置均未观察到眩光。在阴天对不同位置观看白板/屏幕的眩光情况也进行了观察，除了4 楼、3 楼第1 排侧面个别位置略有眩光外，其余位置均无眩光。因此，本研究对阴天眩光情况不作详细研究和讨论。

表2 晴天学校不同楼层教室观看白板/屏幕的眩光情况[位置数（%）]

2.5 晴天完全避免眩光影响的窗帘配置

研究者通过多次试验，控制南北侧窗帘和门的开关，找到晴天完全避免眩光影响的窗帘配置。A 校：4 楼教室关北侧和南侧第1 ～3 副窗帘、关前门；3 楼、2 楼教室关北侧和南侧第1 ～2 副窗帘、关前门；1 楼教室关北侧第1 ～2副窗帘。C 校：3 楼教室关南北侧所有窗帘、关前门；2 楼教室关北窗第1 ～2 幅窗帘、关前门；1 楼教室关北窗第1幅窗帘。按照上述窗帘和门的状态，晴天可以完全避免眩光，但本研究观察期间，A 校、C 校使用多媒体教学时，没有1个教室的窗帘状态达到以上要求。

2.6 光泽度检测

A 校黑板光泽度为2.8 GU，普通白板光泽度为61.6 GU；B 校黑板光泽度为4.9 GU，电子白板光泽度为15.8 GU；C 校黑板书写区域光泽度为10.9 GU，屏幕区域光泽度为67.79 GU。根据《书写板安全卫生要求》（GB28231-201）进行评价，粉笔板书写面的光泽度要求在12 GU 以下，3所学校黑板光泽度均＜12 GU，符合要求；白板作为书写板时，要求光泽度＞35 GU，A 校的普通白板符合此标准，B 校的电子白板不符合（B 校电子白板很少用作书写板）；但白板用于投影显示用途时，与显示屏一样没有光泽度的国家标准。

3 讨论

本研究实地调查了无锡市使用白板/显示屏多媒体教学的3 所小学，发现目前在使用多媒体设备时绝大多数教室打开窗帘、关闭黑板灯，大部分班级的白板/显示屏晴天存在反射眩光。

反射眩光的强弱与材质本身的光泽度有关。光泽度是对材料表面反射光的能力进行评价的物理量，光泽度越高，出现眩光越严重。光泽度20 GU 以下是哑光，20 ～40 GU 是半哑光，40 GU 以上是亮光。本次检测的黑板、B 校的电子白板光泽度均＜20 GU，因此在教室任何位置都未观察到眩光。普通白板和智慧黑板的屏幕光泽度均＞60 GU，属于亮光，因此很容易出现眩光。建议学校在采购白板和屏幕时选择哑光的材质，可以减少眩光的影响。如果屏幕光泽度过高，还可以贴防反光膜来减少眩光。

反射眩光与侧窗亮度有关。侧窗亮度又与外界光线、楼层密切相关。本研究通过观察A 校、C 校的白板/显示屏眩光发现：晴天外界光线强，在窗帘打开时很容易出现眩光，阴天外界光线弱，几乎不存在眩光问题；楼层越高，侧窗亮度越高，观察到反射眩光的位置越多，需要关闭的窗帘也越多。在不改变多媒体设备的情况下，要想降低侧窗亮度，避免白板/显示屏的反射眩光，必须正确使用窗帘。建议学校在晴天对每个教室的眩光情况进行观察，找到完全避免眩光影响的窗帘配置，然后对老师和学生进行培训，告知眩光的危害，让其知道自己的教室使用多媒体时窗帘和黑板灯的正确操作，在使用多媒体时师生合作，共同创设良好的视觉环境。目前已有厂家研发出教室视觉环境的智能控制系统，使用多媒体教学时只需点击“投影模式”，窗帘和黑板灯会自动关闭，写板书时点击“板书模式”，窗帘和黑板灯会自动打开。这为解决教室多媒体眩光问题提供了一个很好的解决方式。另外，对于新建、改建、扩建学校，可以在设计时对教室采光进行优化设计，如设计适宜的侧窗位置、侧窗形状与排列方式，增加遮阳板、反光板、百叶外遮阳等，以减少外界光线的影响，减少反射眩光[12-16]。

屏幕眩光的出现与灯也有关系。在使用屏幕光泽度高的C 校，开黑板灯会造成前排学生看到反射眩光。A 校、B 校白板虽然无黑板灯的反射眩光，但亮度对比度下降，显示性能下降，尤其是投影内容为彩色或暗色的图片时，图像会变得灰蒙，清晰度下降、细节表现受影响，这与陈燕妮等的研究结果一致[17]。因此建议使用多媒体时关闭黑板灯。

反射眩光与座位位置有关。观察到眩光的位置主要以前排为主，越靠近黑板越明显，对后排基本无影响。如果白板/显示屏安装在中间，观察到眩光的位置主要在前排的两侧；如果安装在靠窗一侧，则眩光主要出现在对侧的前排位置。

目前我国的国家标准缺少教室多媒体屏幕眩光的指标。《中小学校教室采光和照明卫生标准》（GB7793—2010）4.4 规定“为防止黑板的反射眩光，其表面应以耐磨无光泽的材料制成”，《书写板安全卫生要求》（GB28231—2011）[10]中对粉笔板和白板书写面的光泽度也作出了规定，以上均是对黑板、白板的要求，没有对屏幕的眩光做出规定。本研究发现，学校使用的屏幕存在明显的眩光现象，需要出台相关标准加以规范。同时笔者建议对《书写板安全卫生要求》中白板书写面的光泽度进行修订，应设上限值，防止光泽度过高引起反射眩光。

综上所述，白板/显示屏反射眩光的程度与其自身光泽度、侧窗亮度（窗帘开关状态）、黑板灯开关状态、学生座位位置等因素有关。目前学校白板/显示屏存在眩光问题尚未引起重视。建议：（1）国家尽快出台相关的国家标准规范教室白板/屏幕的眩光。（2）相关部门应加强监督检查，督促学校重视此问题，指导学校科学避免眩光。（3）学校在购买多媒体设备时应选择光泽度低的材质，在日常使用中加强窗帘和黑板灯管理，科学避免眩光产生，以达到减少学生眼疲劳、保护学生视力的目的。