周樂顏　左文飛

研究背景

在同一個教室里學習，有的同學認為太暗要開燈，有的同學卻覺得夠亮了，開燈是浪費。為什么大家的感受不一樣？仔細觀察后我發(fā)現(xiàn)，教室里各個地方亮度是不一樣的，靠窗的亮一些，靠門的暗一些。這樣不同的亮度能不能滿足同學們學習的需要呢？只靠自己的眼睛判斷行不行？能不能找到一種辦法，讓同學們清楚地知道什么情況下要開燈，要開幾盞燈？還有，教室里現(xiàn)在的燈光線路安排合理嗎？因此，我想通過調查為全校分布在不同樓上的31個教室設計出合理的照明方案。

研究方案

網絡資料研究。通過查閱中華人民共和國《建筑照明設計標準》（GB50034-2013），我發(fā)現(xiàn)教室的課桌面照度標準值為3001x。照度對我們的視力有影響，改善照明條件可以減少視覺疲勞，也會提高學習效率。因此，我準備測量各教室中不同位置、不同天氣、不同時間條件下的課桌面照度，設計出合理的照明方案，使教室里的每一個同學都能有良好的光照條件。

設計調查問卷。我設計了2個問題，并分別在晴天和陰天的早晨、中午、放學前走進教室進行調查，了解同學們對亮和暗的判斷。問題1：關上燈，你能看清書上的字嗎？問題2：你認為這個時候需要開燈嗎？

確定測量工具。我找到了照度測量軟件luxmeter。它利用手機里的光敏三極管感受光，吸收光能轉化為電能，光照強電流就大。測量精度跟手機的光線傳感器敏感度相關。經過比較，我選擇了三星的手機和平板電腦，下載軟件后就能開始測量了。

確定數據采集點。我觀察了各教室的課桌擺放情況，把放課桌的范圍平均分成6個數據采集區(qū)，在每個采集區(qū)的中心點測量（圖1）。有12個教室擁有閱讀區(qū)，課桌排列比較緊密，所以分成5個數據采集區(qū)（圖2）。這樣做能得到比較多的數據，也不會很累。

采集每個教室的照度數據。分別在陰雨天和晴天的早晨、中午、放學前進入各個班級測量照度。分別測量每個數據采集區(qū)在每個時段不開燈時的照度、開一部分燈時的照度、燈全部打開時的照度。

統(tǒng)計分析數據、設計照明方案。通過進班測量和調查，可以獲得豐富的數據，通過分析設計出合理的照明方案。

爭取學校支持。把研究結果和設計方案向學校匯報，引起學校的重視，使學校支持改造。

調查和測量結果

調查問卷結果分析

每個班級的同學都對亮暗和是否需要開燈有不同看法。

陰雨天的早晨和放學前、晴天的中午和放學前，同學對于是否開燈的意見比較一致；陰雨天的中午和晴天的早晨就有明顯分別。

南教學樓，坐在教室北邊的同學更想開燈；北教學樓，坐在教室南邊的同學更想開燈。

各教室照度測量結果

晴天，每個數據采集區(qū)的照度都明顯高于陰雨天氣。中午的照度高于早晨和放學前的照度。

南教學樓教室南側的照度明顯高于北側照度。北教學樓教室北側的照度明顯高于南側照度。

開教室前排燈對教室前端照度影響較大；開后排燈對教室前端影響不大，甚至沒有提高；開全部的燈時，教室前端的照度比只開前排燈高一點。教室后端也是。

陰雨天開燈能把照度提升到100lx以上；晴天陽光強烈，開燈對照度的提高沒有多大影響。

學校照明方案設計

現(xiàn)在教室的照明情況是：18盞36W熒光燈如圖3排列，南北向安裝，圈在橢圓中的3盞燈用1個開關控制。改進措施如下。

（1）教室照明布線改成北、中、南排列。如圖4所示，學校電路改成北、中、南布線方式更好。因為教室照度很明顯南北不同。改變后，北邊照度不夠可以單開北邊的燈，南邊可利用窗口的光。

②把燈管改為縱向安裝。燈管與黑板垂直（如圖4所示），可以減少炫光。燈管排列在課桌之間的通道上，可以讓課桌得到2個方向的光，課桌面照度就提高了。

③降低燈管高度。教室天花板離地面有3.3米，燈離桌面越遠照度就越低。建議把燈管改成懸掛式安裝，距離地面2.9米左右，讓燈離課桌更近。

④更換燈泡。18W的LED燈管比現(xiàn)在的36W熒光燈更亮，還能節(jié)約用電。

⑤增加教學樓兩端教室的燈泡數量。需要在最東邊和最西邊的教室加1盞燈。

⑥增加南樓閱讀區(qū)照明。閱讀區(qū)在教室的北邊，沒有燈光直接照射。所以，閱讀區(qū)也要加1個18W的LED燈管。

⑦安裝感光控制裝置。教室里哪里照度低，哪里的燈自動亮起，如果照度達到設定要求，就自動關燈。放學后不需要自動開關燈時，可以用開關把燈關掉。這樣做不僅可以節(jié)約能源，也能隨時為同學提供合適的照明，保護視力。我在信息教師的指導下制作了感光控制裝置的模型。

改造效果

線路、燈管改造前，晴天時，每層樓中間的教室早晨（8：00-10：00）開全部的燈，其他時間可以不開燈。每層樓東邊、西邊的教室要在早晨、放學前（14：00-16：00）開全部燈，中午（10：00-14：00）可以不開燈。陰雨天氣時，每個教室都要在早晨、放學前開全部的燈。

線路、燈管改造后，晴天時，南樓每個教室早晨要開北邊和中間的燈，中午一般不需要開燈，放學前需要開北側的燈；北樓相反。陰雨天氣時，各教室在早晨、放學前開全部燈；中午如果要寫作業(yè)和閱讀，南樓要開北邊和中間的燈，北樓要開南邊和中間的燈。

該項目獲得第32屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新成果競賽項目小學組地球環(huán)境與宇宙科學一等獎

專家評語

項目結合生活提出問題，并基于大量親手測量的基礎數據，提出了切實可行的解決方案，對中小學有借鑒意義。測量的方案還可以更細化和深入，建議深化和完善研究方案。