光與情緒波動(dòng)存在一定相關(guān)性，重視教室健康光環(huán)境的研究，對(duì)促進(jìn)學(xué)生情緒調(diào)節(jié)具有重要意義。本文回顧了國(guó)內(nèi)外關(guān)于教室光環(huán)境的研究成果，分析了光照影響學(xué)生心理與情緒的理論基礎(chǔ)，并結(jié)合情景照明研究動(dòng)向，總結(jié)了教室光環(huán)境對(duì)學(xué)生情緒影響的研究進(jìn)展。光照與情緒相關(guān)性的研究成果將為未來的教室采光與照明研究提供寶貴建議，力求通過深入研究創(chuàng)造更有益于改善學(xué)生情緒的健康光環(huán)境。

關(guān)鍵詞：教室光環(huán)境 心理 情緒調(diào)節(jié) 情景照明

        作為學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)的場(chǎng)所，其光環(huán)境質(zhì)量會(huì)對(duì)學(xué)生生理健康產(chǎn)生直接影響[1-3]。據(jù)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，2018年全國(guó)兒童青少年總體近視率為53.6%，近視防控形勢(shì)嚴(yán)峻[4]，與青少年視力健康密切相關(guān)的教室光環(huán)境質(zhì)量引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注，控制近視率成為教室光環(huán)境改造的直接動(dòng)因。

健康的光環(huán)境不僅關(guān)系學(xué)生的生理發(fā)育，并且對(duì)學(xué)生的心理[5]與情緒調(diào)節(jié)有一定影響，進(jìn)而影響學(xué)生的表現(xiàn)[6]和學(xué)習(xí)成績(jī)[7]。目前，關(guān)于教室的天然光[8,9]以及人工光的照度[10,11]、照度均勻度[12]、色溫[13]等對(duì)心理情緒作用的研究已取得一定的成果，本文將對(duì)光照與情緒調(diào)節(jié)相關(guān)性的研究進(jìn)行綜述，并對(duì)國(guó)內(nèi)外健康教室光環(huán)境的研究趨勢(shì)與動(dòng)態(tài)進(jìn)行梳理。

1、情緒的產(chǎn)生

      James[14]于1884年提出“情緒是什么?”James-Lange理論認(rèn)為情緒是由自主神經(jīng)系統(tǒng)作用產(chǎn)生，即某一刺激引起生理反應(yīng)，而生理反應(yīng)進(jìn)一步導(dǎo)致情緒體驗(yàn)的產(chǎn)生，情緒是身體反應(yīng)的有意識(shí)體驗(yàn)[15]；Cannon-Budd理論認(rèn)為，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的丘腦控制情緒誘發(fā)，通過傳遞刺激同時(shí)激活生理與情緒反應(yīng)[16]；認(rèn)知理論認(rèn)為生理刺激經(jīng)過認(rèn)知、評(píng)估和環(huán)境作用才能產(chǎn)生情緒[17]。MOORS[18]在相關(guān)綜述文章中用“情緒發(fā)作”來表示從接受刺激到情緒造成的后果的全部過程，包括認(rèn)知、感覺、動(dòng)機(jī)、軀體、運(yùn)動(dòng)等多成分復(fù)雜過程。在生理醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，情緒的產(chǎn)生機(jī)制則與下丘腦[19]、內(nèi)分泌[20]等生理因素有關(guān)，但關(guān)于情緒和情感的產(chǎn)生與表現(xiàn)的基本本質(zhì)和神經(jīng)過程仍然存在爭(zhēng)議[21]。

2、光照對(duì)情緒的影響

      光信號(hào)通過視網(wǎng)膜上的第三類感光細(xì)胞（ipRGCs）傳輸至丘腦周圍的丘腦周圍核（PHb），進(jìn)而調(diào)節(jié)情緒變化[22]。20世紀(jì)80年代，Lewy等[23]發(fā)現(xiàn)天然光的照射時(shí)長(zhǎng)可能會(huì)影響抑郁程度，采用模擬日光的人工光源可用于光療。目前，光療法已成為臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域治療季節(jié)性情感障礙（SAD）的方案之一，也被用作長(zhǎng)期心理疾病的治愈手段。Figueiro等[24]在對(duì)阿爾茨海默病及相關(guān)癡呆（以下簡(jiǎn)稱“ADRD”）患者進(jìn)行為期11周臨床治療的研究中發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)定的光照能夠顯著減輕ADRD患者的抑郁癥狀，提高睡眠效率。Partonen等[25]在芬蘭冬季進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在接受連續(xù)4周、一周5日、一日1h的高強(qiáng)度的日照后，上班族的工作熱情明顯提升。Keis等[26]發(fā)現(xiàn)不同的人工光照條件對(duì)學(xué)生的愉悅感的刺激程度有所不同。

      國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）在20世紀(jì)90年代后期開始關(guān)注光環(huán)境與情緒之間的關(guān)系[27]。近年來，國(guó)內(nèi)學(xué)者也在展開室內(nèi)光環(huán)境與情緒相關(guān)性的研究。郝洛西等[28]基于人因健康對(duì)醫(yī)療建筑、養(yǎng)老建筑領(lǐng)域展開健康照明研究，探索適宜老齡人積極情緒的照度與色溫的合理組合。嚴(yán)永紅等在工廠[29]、教室[30]等不同場(chǎng)景中研究動(dòng)態(tài)照明對(duì)被試者的情緒影響。關(guān)楊[31]基于情緒評(píng)價(jià)的回歸分析對(duì)不同光環(huán)境下的生物效應(yīng)照度與情緒指數(shù)的相關(guān)性展開研究。莊乙瀟與林燕丹[32]闡述了光對(duì)部分情緒障礙疾病的治療原理，并對(duì)情緒障礙疾病治療中光療的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。

      研究表明，室內(nèi)光環(huán)境除了影響人的視力健康、生理節(jié)律、睡眠、警惕性等方面，還與情緒波動(dòng)存在一定的相關(guān)性。因此，教室光環(huán)境對(duì)學(xué)生的心理與情緒的作用，應(yīng)引起廣泛關(guān)注和深入研究，并被考慮逐步運(yùn)用于建筑物理環(huán)境設(shè)計(jì)中去。

3、光照與情緒的實(shí)驗(yàn)研究

3.1 天然光

      在建筑光學(xué)與生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，健康照明還包括天然光對(duì)被試作用與影響的研究。早期研究已表明，擁有天然光的教室更受學(xué)生的青睞[33]，有助于提升學(xué)生記憶力[34]和學(xué)習(xí)積極性[35]，且基于對(duì)室內(nèi)熱工環(huán)境最小影響的情況下，最大化北向教室的日光量可提高學(xué)生的感知能力[36]。Arns等[37]發(fā)現(xiàn)日照強(qiáng)度與ADHD（注意力缺陷/多動(dòng)障礙）患病率之間存在顯著相關(guān)性，高照度對(duì)ADHD的有效預(yù)防作用可能是由于早晨強(qiáng)烈的天然光抵消相位延遲的影響，以防止夜間睡眠延遲和減少睡眠時(shí)間。Hayashi[38]在對(duì)一名患自閉癥的15歲青少年的進(jìn)行一年的跟蹤報(bào)告中發(fā)現(xiàn)，其睡眠障礙從1月至6月逐漸減少，在7月和8月消失，行為問題(如哭泣)從1月至6月逐漸減少，這種變化與日光量增加存在一定相關(guān)性。

（1）天然光對(duì)情緒的調(diào)節(jié)。天然光是比人工照明更有效的晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)器[39]。Leslie等[8]在探究建筑采光的設(shè)計(jì)目標(biāo)時(shí)，發(fā)現(xiàn)晝夜節(jié)律刺激（CS，即褪黑素抑制）可使晝夜節(jié)律同步并因此促進(jìn)睡眠、機(jī)敏性和次日學(xué)生情緒狀態(tài)，而提供足夠的天然光能促進(jìn)晝夜節(jié)律刺激。Gbyl等[40]收集了一年內(nèi)的情感障礙癥患者的住院情況，其中一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)表明，對(duì)于住院的抑郁癥患者來說，住在東南朝向病房的患者的康復(fù)速度明顯比住在西北朝向病房的患者的快得多，兩者的平均恢復(fù)時(shí)間為29.2（±26.8）和58.8（±42.0）天，這種現(xiàn)象與室內(nèi)日光量呈現(xiàn)一定相關(guān)性，與西北朝向的病房相比，東南朝向的病房接受到的太陽直射光更多，室內(nèi)顯得更加明亮，因此造成了恢復(fù)時(shí)間的差異，這項(xiàng)結(jié)果支持了天然光作為抑郁癥改善因素的相關(guān)研究。

      Acosta等[41]提出人的情緒調(diào)節(jié)不僅需要天然光刺激，還要求一定的持續(xù)照射時(shí)長(zhǎng)。在無法接收日光持續(xù)照射的大部分下午時(shí)間中，受試者更易出現(xiàn)身體疲倦、情緒低落等狀態(tài)[42]，而午餐后持續(xù)半小時(shí)的1000lx～4000lx天然光照射可減少身體疲倦感以調(diào)節(jié)被試的消極情緒[43]。Borisui等[43]為避免窗外景物對(duì)被試情緒的干擾，在實(shí)驗(yàn)組（天然光條件）中使用半透明百葉遮擋下部窗戶，被試在視平面垂直照度1000lx～2000lx的日光條件下，情緒較對(duì)照組（人工光條件）更為積極，并且情緒改善與下午4點(diǎn)的色溫升高有關(guān)，故推測(cè)情緒改善在日光利用率較高的時(shí)間出現(xiàn)。在電燈未發(fā)明之前，日光一直是人類調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律的唯一光源。而在現(xiàn)代社會(huì)中，人們將大部分時(shí)間都花在室內(nèi)，人工照明模糊了晝夜之間的區(qū)別，造成晝夜節(jié)律的紊亂，缺乏日光，人體健康可能會(huì)受到損害。

（2）天然光利用現(xiàn)狀。實(shí)際上，進(jìn)入室內(nèi)的天然光并非越多越好，過量天然光導(dǎo)致的室內(nèi)天然光分布不均也會(huì)引發(fā)學(xué)生的抱怨[44]。Bluyssen等[45]在荷蘭對(duì)21所學(xué)校的54間教室進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量（IEQ）測(cè)量，并對(duì)1311名小學(xué)生（8歲～12歲，平均10歲）展開問卷調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，42%的學(xué)生因日光直射或桌面、黑板反射造成的眩光而受到干擾，不舒適眩光嚴(yán)重影響學(xué)生的上課情緒和學(xué)習(xí)表現(xiàn)。Axarli和Meresi[46]的一項(xiàng)相關(guān)研究調(diào)查了希臘三個(gè)不同城鎮(zhèn)的20個(gè)教室的物理環(huán)境和學(xué)生的主觀報(bào)告，為了阻擋照射書桌或黑板的太陽直射光，學(xué)生會(huì)將窗簾關(guān)閉，打開電光源。嚴(yán)永紅等[47]在對(duì)重慶某小學(xué)6間教室（南北各3間）進(jìn)行光環(huán)境調(diào)研的過程中發(fā)現(xiàn)，晴天南向教室側(cè)窗的室內(nèi)天然光照度變化非常大（圖1），且分布很不均勻（圖2），靠窗處存在強(qiáng)烈的眩光，對(duì)學(xué)生的干擾很大，因此學(xué)生普遍使用不透光窗簾進(jìn)行遮擋，但這會(huì)造成較低的天然光利用率。

圖1 晴天教室照度變化

圖2 南向教室沿進(jìn)深方向照度變化

（3）有效利用天然光。一些研究[48,49]提出可在南向教室設(shè)置自動(dòng)反射百葉的構(gòu)造裝置，當(dāng)太陽直射窗口時(shí)，反射百葉啟動(dòng)，并將日光反射至室內(nèi)遠(yuǎn)窗處壁面，避免日光直射近窗處的桌面造成眩光，且百葉角度隨著太陽移動(dòng)而變化；當(dāng)窗口無日光直射時(shí)，百葉合起使漫射光進(jìn)入室內(nèi)，雖然這種裝置會(huì)減少室內(nèi)的天然光量，但能夠通過改善室內(nèi)的天然光分布來提高天然光利用率、避免眩光以及減少人工照明的需求。Meresi[50]在對(duì)希臘南向教室的進(jìn)一步研究中表明，將百葉反光鏡放置于離室內(nèi)地面2m處，寬度為0.8m±0.2m，傾斜角度為10°～20°（室外一側(cè)較高），反射系數(shù)高達(dá)90%，其在晴天改善天然光分布和防眩光效果均表現(xiàn)出最佳。

      早在1967年，Keyes[51]就將室內(nèi)遮陽卷簾材料分為九種類型，對(duì)其進(jìn)行光反射率的分析與評(píng)估。卷簾由于顏色和圖案會(huì)形成不同程度的陰影與編制結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致不同程度的光透射、反射率，從而保證采光并控制眩光。Chan等[52]則進(jìn)一步提出針對(duì)不同場(chǎng)景使用不同特性卷簾的建議，由于房間的大小、朝向與玻璃特性存在差異，使用不同的開口率和透光率的卷簾，能夠有效避免窗口產(chǎn)生直射眩光并提高天然光利用率。

      美國(guó)新澤西州東布倫瑞克（East Brunswick）中央小學(xué)的側(cè)窗采用將LCP（laser cut panels，即激光切割面板）作為中間膜的夾層玻璃[53]。LCP通常以30°入射角為臨界值折射太陽高度角較大（正午、夏季）的陽光，透過角度較?。ㄈ缜宄?、傍晚和冬季）的陽光，很大一部分強(qiáng)光經(jīng)折射向上偏轉(zhuǎn)，從而減少眩光以調(diào)整室內(nèi)天然光分布，增加遠(yuǎn)窗處的壁面照度。LCP還可用作遮陽系統(tǒng)中的百葉窗，當(dāng)啟動(dòng)百葉窗時(shí)，它們充當(dāng)遮陽設(shè)備并阻擋強(qiáng)烈的直射陽光。此外，對(duì)天然光和人工光源集成系統(tǒng)的需求已被廣泛接受[54,55]。這些設(shè)計(jì)既能避免眩光，提高室內(nèi)天然光分布均勻度，使教室充分利用天然光以節(jié)約照明能耗，又能調(diào)節(jié)晝夜生理節(jié)律，改善學(xué)生與天然光完全隔絕的亞健康狀態(tài)和沉悶壓抑的負(fù)面情緒。

      總之，天然光的利用應(yīng)從窗洞口設(shè)計(jì)、遮陽形式、反光與導(dǎo)光裝置等多方面進(jìn)行考慮，新建教學(xué)樓的采光應(yīng)該兼顧三者的合理設(shè)計(jì);在教室天然光改造中，合理設(shè)計(jì)移動(dòng)遮陽形式與反光裝置來提高天然光利用率更能滿足經(jīng)濟(jì)性與可行性的考慮。因此，如何有效避免眩光而充分利用天然光進(jìn)行生理節(jié)律與學(xué)生情緒調(diào)節(jié)，是教室健康光環(huán)境研究亟待解決的問題之一。

3.2 人工光

      人工光是增加室內(nèi)照度的主要措施，尤其是在冬季教室采光嚴(yán)重不足、北向教室的天然光照度不達(dá)標(biāo)的情況下，需要采用人工光補(bǔ)充照明。目前世界上的教室普遍采用熒光燈與LED作為教室人工照明的主要光源，近年來人工光環(huán)境對(duì)學(xué)生情緒影響的研究也取得一定的成果。

（1）劣質(zhì)照明的危害。教室的熒光燈會(huì)發(fā)出肉眼不可察覺的頻閃，50Hz～100Hz的頻閃會(huì)損傷認(rèn)知能力[56]、視覺性能[57]、健康[58]與舒適度[59]，此外，熒光燈頻閃可能會(huì)加重學(xué)齡兒童的多動(dòng)癥[60]和自閉癥兒童的重復(fù)性行為[61]；Winterbottom等[62]在對(duì)英國(guó)11所中學(xué)和6個(gè)地方教育機(jī)構(gòu)的90個(gè)教室進(jìn)行調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)，教室的大部分燈具是以裸燈的形式安裝，形成強(qiáng)烈的光源眩光，眩光會(huì)對(duì)青少年造成較高的敏感性[63]、煩躁[64]等不適現(xiàn)象，值得注意的是，其中88%的教室平均照度超過了照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建議值，且84%的教室由于平均照度過高，其視覺舒適度降低。

（2）提高照明質(zhì)量，促進(jìn)情緒調(diào)節(jié)。使用相同的熒光燈，但使用高頻控制電路驅(qū)動(dòng)，將閃爍頻率增加到32kHz，可以減少頭痛[59]。Schreiber[65]表示降低空間亮度對(duì)比，孩子們變得更加放松并會(huì)對(duì)課堂活動(dòng)產(chǎn)生興趣。Shapiro[66]等指出，在間接漫射全光譜熒光燈下，兒童的不良適應(yīng)行為變得越來越少。Keis等[26]采用對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高中生在清晨的時(shí)候暴露于室內(nèi)4000K的直接照明與14000K的間接照明（向上照天花板）的白光中，能夠獲得更愉悅的心情。Shin等[67]通過研究也發(fā)現(xiàn)，直接/間接照明比直接照明提供了更多的愉悅感和涼爽感。另外，使用臺(tái)燈、可控光和不同顏色的光能對(duì)改善情緒起到一定作用[44]。Winterbottom等[62]表示在日光量較少的遠(yuǎn)窗處桌面需要充足的人工照明，但對(duì)于日光充足的近窗處區(qū)域，多余的人工照明只會(huì)增加非必要的照度，建議降低近窗處的燈具亮度甚至關(guān)閉人工照明。

      Cajochen等[68]對(duì)比測(cè)試了全光譜LED與普通LED照明對(duì)人體的影響作用，結(jié)果表明全光譜LED對(duì)健康被試者的情緒、視覺舒適度、白天警覺性和睡眠質(zhì)量具有積極的作用，被試者在接受全光譜照明的早晨和晚上感到更快樂。全光譜LED的光譜在450nm處沒有峰值，在440nm以下，在460nm～520nm之間以及在620nm以上具有較高的光譜輻照度（spectral irradiance），因此它可能與日光更加匹配（圖3）。圖4對(duì)比了兩種LED照明對(duì)五種不同類型的視網(wǎng)膜感光器傳遞的刺激量。Vitasek等[69]同樣提出一種模仿夏季從日出到日落的晴天的室內(nèi)人工光源，并通過LightTools模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明，模擬夏季日光以改善人的情緒是可行的。

圖3 全光譜LED與普通LED的光譜（圖片來源：文獻(xiàn)[68]）

圖4 視網(wǎng)膜感光器接受的刺激（圖片來源：文獻(xiàn)[68]）

4、適應(yīng)情緒調(diào)節(jié)的情景照明

      學(xué)生長(zhǎng)期處于固定不變的人工光環(huán)境中，易產(chǎn)生學(xué)習(xí)疲憊、精神渙散等表現(xiàn)，消極情緒增加，學(xué)習(xí)狀態(tài)下降[46]。Castilla等[70]在另一項(xiàng)研究中指出，目前各國(guó)高等學(xué)校都在積極采用新的教學(xué)方法和技術(shù)，隨著課桌布置或教學(xué)活動(dòng)的變化，相應(yīng)的光環(huán)境也應(yīng)隨之變化，更多精細(xì)化和人性化的照明設(shè)計(jì)將融入到這一類教育空間中去，滿足不同的使用需求。

      在教室非上課期間給予適時(shí)適量的彩光照明，能夠積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的情緒，提升課堂表現(xiàn)[71]。Kombeiz等[72]研究發(fā)現(xiàn)通過燈光將白墻照成彩色與彩色墻面能給人以相同的感受。Barkmann等[73]基于行為模式預(yù)設(shè)了7種不同色溫與照度組合的照明模式，光色統(tǒng)一使用冷光，結(jié)果顯示學(xué)生和教師對(duì)多變的照明模式給予了積極評(píng)價(jià)，并在課堂上發(fā)現(xiàn)具有一定情緒改善作用。Wessolowski等[74]為了探究不同照明模式對(duì)學(xué)生煩躁情緒、攻擊性和親社會(huì)行為的影響，對(duì)德國(guó)漢堡的110名不同年齡和學(xué)校類型的學(xué)生以及11位老師進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果顯示照明的多樣性能有效緩解學(xué)生的煩躁情緒，減少其攻擊性并改善社交行為。Gabel等[75]發(fā)現(xiàn)模擬自然日出的情景照明（色溫1090K～2750K，垂直照度0～250lx）會(huì)使人產(chǎn)生更好的主觀情緒和幸福感。

      以上研究表明情景照明可以在優(yōu)化教室光環(huán)境和調(diào)節(jié)學(xué)生情緒方面發(fā)揮一定的作用，但需進(jìn)一步研究進(jìn)行顯著性的驗(yàn)證。情景照明強(qiáng)調(diào)運(yùn)用非常規(guī)照明方式來增加室內(nèi)空間的藝術(shù)氛圍，根據(jù)環(huán)境與需求的變化而作出色溫、光色、照度、照明模式的改變。因此在教室課間、班會(huì)等活動(dòng)中可以考慮使用情景照明活躍教室氣氛，提升學(xué)習(xí)表現(xiàn)，調(diào)節(jié)學(xué)生情緒。

5、討論與總結(jié)

      在教室中保證良好的光環(huán)境質(zhì)量是一項(xiàng)復(fù)雜的研究，由于學(xué)生課業(yè)緊張，而光照對(duì)學(xué)生情緒的影響需要進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定的跟蹤研究，并除去非教學(xué)時(shí)間段的其他光環(huán)境對(duì)學(xué)生情緒的干擾。如何在不影響教學(xué)進(jìn)度的情況下展開這一研究，并獲得可信的結(jié)論，是研究者需要面對(duì)的問題。此外，晝間的教室光環(huán)境大部分時(shí)間由天然光與人工光混合構(gòu)成，其光分布、強(qiáng)度、光譜組成等隨時(shí)間、季節(jié)而改變，也給研究帶來了更大的挑戰(zhàn)。

天然光比人工光更有利于晝夜節(jié)律與情緒調(diào)節(jié)，但由于眩光的干擾，實(shí)際上天然光的有效利用率并不高。如何通過較低的投入，實(shí)現(xiàn)天然光更有效的利用，提升光環(huán)境品質(zhì)，是提高天然光利用的最大挑戰(zhàn)。此外，大量田野調(diào)查證明提高人工照明質(zhì)量也有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生積極情緒，嚴(yán)永紅團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行的研究表明，適應(yīng)課堂內(nèi)容與活動(dòng)的多樣性的教室情景照明也會(huì)對(duì)情緒調(diào)節(jié)起到一定作用[76]?？傊?，光照對(duì)于情緒的影響作用逐漸被人們認(rèn)知，促進(jìn)積極情緒、保證心理健康將成為未來教室健康光環(huán)境的重要研究方向之一，有待進(jìn)一步深入的研究。