摘要：多媒体教学在高等学校进入了普及阶段，这为课堂教学注入新的活力，却也给教室光环境带来了很多问题。文章以不同类型的多媒体教室为研究对象，通过测量其在天然采光情况下和使用幻灯片情况下教室光环境，并辅助以调查问卷的方法，研究多媒体教室光环境问题。并通过对研究结果的分析，提出对多媒体教室采光环境进行合理化控制的建议，最后对合理化建议进行了实验验证。
关键词：多媒体教室；光环境；照度；照明效果；节能效果
0 引 言
近年来，各高校纷纷兴建了大量的多媒体教室， 多媒体教学在给课堂注入活力的同事也带来了一些教室光环境的问题。
多媒体教室因大屏幕的关系，要求光环境比较暗，天然采光设计无法利用，即使天然光充足，源于：毕业设计论文模板www.808so.com
依旧使用窗帘遮光并大量开启人工照明，能源消耗严重。另外，在使用多媒体授课时，存在黑板不同角度的反光现象严重，学生往往由于反光的原因看不清黑板上的内容，而且学生书桌的照度也远远低于标准值，造成阅读书写困难。
在教室中充分利用天然光，不仅可以节约照明能耗，还可以给学生提供更舒适的光环境。因此多媒体教室光环境需要引起我们的足够的重视。
1 研究概况
1.1 研究方法
1、调查问卷
2、现场实测
1.2 研究对象
本次研究选取了四个代表性的多媒体教室大连理工大学第一教学馆106教室、206教室、205教室、305教室，形成了阳面阴面、不同楼层的对比实验。
这四间教室构造相同，均为中等大小每个教室 9排座位，每排8个，共72个座位，五面窗户，投影仪屏幕在远离窗户端，顶棚安装有8组照明灯，每组2根节能灯管，每排2组，共4排，每根节能灯管功率为40W。
1.3 测点分布
每个教室的测点的选取时，为保证测量精度要求，每排座位取三个测点，并且在黑板和投影仪屏幕也各取了三个测点。
1.4 测试仪器
照度计TES-1339
2 数据处理与结果分析
2.1 调查问卷结果及分析
为研究学生在多媒体教室上课时的光环境舒适度问题，本次研究采用了调查问卷的方法，以研究学生们在教室中上课时对于光环境的心理情况和学习效率情况，统计结果见表1。
表1 调查问卷数据统计表
Tab.1 Questionnaire data statistics
总问卷数有效问卷喜欢中间靠窗座位认为自然采光下效率高认为遮光下效率低
53份49份37人43人49人
通过调查问卷不难发现，绝大多数学生喜欢全自然采光的教室光环境，此外，教室光环境对于学生的心情和学习效率也有很大影响。因此，营造舒适的教室光环境格外重要。
2.2 实测结果及分析
通过查阅《照明设计手册》（第二版），得到的多媒体教室在0.75m高的工作面上照度标准值为： 300lx
2.2.1 全自然采光情况下实测结果及分析
1.阳面教室：
阳面教室接收的太阳光辐射较多，因此，在全自然采光环境下教室内各处照度均达到300lx以上，满足采光要求，
2.阴面教室：
阴面教室在全自然采光下，虽然处于背阴面，但大部分区域仍满足采光要求，只有远窗端部分区域略低于标准值，需进行单独照明补偿。
从这部分的实测结果中，可以得到结论：阳面教室在全自然采光环境照度充足，无需人工照明，光环境宜人；阴面教室在窗帘全开情况下，若无人工照明补偿，远窗户端桌椅照度略低于标准值，开人工照明后，照度充足，且仅需开远窗户端日光灯。
2.2.2 无自然采光、开启人工照明情况下实测结果
及分析
在一般的多媒体教学中，一般将窗帘全都拉上以遮蔽自然光，再开启教室后方的人工照明灯具，所以，这种情况基本即为大多数多媒体教室上课时的教室环境。
通过分析，得出在这种环境下教室的光环境存在的几个问题：
（1）前四排座位处照度严重低于标准值；
（2）使用投影仪屏幕时，黑板处照度同样严重低于标准值，黑板会因过暗而无法使用；
（3）放弃了自然采光，会增加照明能源消耗。
鉴于此，必须寻找一种合理的控制教室光环境的方案，以求同时满足教室各工作面光环境适宜和节约照明能源的双重目的。
3 合理化控制的探索
3.1 合理化建议
（1）单独设置补偿灯补充黑板照明。
在投影仪屏幕未占用的一半黑板上方，单独设置人工照明灯，加强黑板照度以达到标准值，而同时又不影响幻灯片效果。以此达到在使用幻灯片的同时，黑板仍可以使用的目的。
（2）改造窗帘结构，形成半遮光状态。
经探究发现，窗户下部透入的光，对幻灯片的影响微乎其微，故设计从第三个窗户起，窗帘仅遮挡窗户上部分，且遮挡面积依次减少，可以给教室提供大量的自然光，在增加光环境舒适度的同时，可减少照明能耗。另外仅开启教室后半远窗端照明灯，进行暗处照度补充。
（3）教室内荧光灯实现分区控制，按竖排、横排、前后、左右分别设置控制按钮，方便依日照情况开关灯。
（4）抬高幻灯荧幕，尽量减少自然光对幻灯片效果的影响；
（5）更换效果更好的投影仪，一次性投资远好于长 期照明费电，同时改善了教室光环境，可以更多的利用自然光。
3.2 合理化建议的验证
为了探究所设计的对教室进行采光环境控制的方案的可行性，我们设计了一系列的验证实验对方案加以验证，以求得出更可靠的结论。下图为上述合理化方案的图示。
（1）屏幕照度与周围环境照度的差值越大，则屏幕效果越好；
（2）投影仪所产生的照度占屏幕总照度的比例越大，屏幕效果越好。
理想教室采光环境控制示意图
如下，将分别对两个假设进行验证：
假设1：
当关闭所有窗帘，无自然采光时，打开投影仪，只开前方一盏日光灯时，屏幕照度为156lx，周围照度为106lx，照度差值为50lx，此时屏幕效果为模糊不清；再打开一盏并列的日光灯，屏幕照度为197lx，周围照度为126lx，照度差值为71lx。此时屏幕效果更加模糊，难以辨认。
由此得出结论，该假设不成立。
假设2：
当关闭其他光源，只开投影仪时，屏幕照度为55lx，此值即为投影仪能产生的照度；然后增加前排灯照明，屏幕照度提高至123lx，同时打开投影仪和日光灯时，照度为170lx。随着屏幕照度的逐渐增大，投影仪所产生照度所占比例逐渐下降，而通过现场观察，可以明显的感觉到幻灯片效果也越来越差。而且在教室后方可以看清的屏幕照度极限值约为140lx，此时投影仪照度占总照度比例不能低于40%，这两个数据将成为后期实验的预设标准值。
由本实验，可以得出结论，衡量投影仪屏幕效果的是投影仪所产生的照度占屏幕总照度的比例，并且照度分布符合线性叠加原理。
在得出了影响投影仪屏幕效果的因素之后，便可以对所设计的教室合理化控制方案进行了验证。我们对设计出的理想教室的各测点进行了照度测量，得到了该情况下教室照度的实测数据，并由此绘制出改进后的教室光环境照度分布图，见下图
改善后教室照度分布图
由教室照度分布图，可以清楚的看出，改善后的教室光环境符合标准、舒适区域均有了大幅度增大。此时，屏幕照度为119lx，所占总照度比例为46.3%，满足预设要求。
4 结 语
多媒体设施的引入，在提高了教学水平的同时，也给教室的光环境带来了诸多问题。本次研究进行了对多媒体教室光环境问题的研究以及合理化控制的探索，提出了增设黑板单独照明；改造窗帘结构，形成半遮光状态、日光灯分区控制等改善方案，经过实验验证，这些方案能够有效的解决上述普遍存在的问题，值得大力推广。
[参考文献]
朱颖心.建筑环境学[M].中国建筑工业出版社.
李振霞.沈天行.多媒体教室的光环境实测调查.照明工程学报[J].2009,2(15):33-35.
[3] 彭小云.多媒体教室的声、光环境.工业建筑[J].2006,7(36):101-103.
[4] 李振霞.沈天行.高校多媒体教室的天然光环境问题调查与对策研究.河北工业大学学报[J].2009,5(39):105-109.
[5] 夏广军.教学光环境探究.宁夏工程技术[J].2009, 8(3):238-243.
[6] 张绍刚.住宅光环境的调查研究.照明工程学报[J].2001,1(12):13-17.
[7] 林莉.多媒体教学发展历程初探.开放教育研究[J].2000,5(27):15-18.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
多媒体教室光环境问题研究及合理化控制探索
更新时间：2024-03-26
作者：用户投稿
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