1. 引言
光环境是空间内光和颜色形成的一种生理和心理环境，指的是我们所处的环境中的光照条件和光的特性。人们通过听觉、视觉、嗅觉、味觉和触觉效应来感知世界，同时生活中的信息有80%以上都是从由光照引起的视觉效应中获取的。光环境的研究对于社会发展来说也是非常重要的，具体可分为以下几个方面。首先在健康方面，光环境对人类的生物钟调节，情绪质量及睡眠状态均有重要的影响。合适的照明环境可以提高警觉性、提升工作绩效甚至促进积极情绪发展(林丹丹，郝洛西，2007；严永红等，2010；Veitch & Gifford, 1996)。其次，在能源消耗及可持续发展方面，研究光环境可以帮助人类更好的设计及利用照明系统，从而降低光污染及减少能源浪费，最终达到环境持续性发展的目的。最后，在建筑美观与城市设计方面，合理的光环境可以为人们带来舒适的办公及学习环境。同时，光环境也对城市的形象及建筑物的美观有重要的影响。因此,创造可以提高视觉效能且使人感到舒适的光环境，对于当今社会是十分重要的。
在当代社会，照明更是密切的影响着人们的身心健康。根据《国民视觉健康报告》所述，我国高中生和大学生的近视患病率均超过70%，并且在逐年增加，青少年近视患病率已高居世界首位。大学生作为需要长时间进行学习活动的群体，所处的教室光环境对他们的身心健康和学习绩效有着非常重要的影响。但是我国2004年颁布的《建筑照明设计标准》对于教室及实验室的照明标准规定较为笼统，且由于学校对于教室光环境设置并不十分重视，所以目前学校的教室照明条件仍然面临着一些问题。因此，开展以大学生为实验对象的光环境舒适性研究是非常重要的。
工作绩效可分为任务绩效与周边绩效，是指完成某一工作任务所表现出来的工作行为和所取得的工作结果。近年来，有许多学者对人员的工作绩效进行评价分析。严永红等为了研究教室荧光灯对学生学习效率和生理节律的影响，通过实验对比不同照度水平对受试人学习效率、视疲劳、脑疲劳的影响。结果表明，不同灯光组合对学生学习效率具有影响(严永红等，2010)。同济大学林丹丹、郝洛西对学生在不同照明环境下的疲劳程度、工作绩效及主观评价进行对比(林丹丹，郝洛西，2007)。虽然各位学者采用的评价方法并不相同，但最终通过查阅国内外文献发现，简单枯燥不重复的任务是评价人员任务绩效的最好方案。
2. 实验室及照明环境设置
2.1. 实验室设置
本研究在赢富仪器科技(上海)有限公司进行，实验房间长4.8米，宽3.85米，高为3.0米，在房间中央摆放实验用桌(高0.75米，长1.5米，宽0.5米)。实验房间三面墙均为白色，其余一面墙上安装了单向透视玻璃，实验人员可以在观察室透过玻璃来观察受试者实验情况(见图1)。实验室内配有空调，实验进行期间室内温度被控制在24摄氏度。
Figure 2. Experiment with light pictures
图2. 实验灯光图片
2.2. 照明环境设置
实验室天花板上装有四个可调节LED光源(60 × 60 cm)，采用照度计对光环境的照度及色温进行测量。根据《建筑照明设计标准》的规定，教室照度条件不应低于300lx，且色温应设置在3300 k~5300 k之间。由于实验设备的限制，共设置三个照度条件(300lx, 600lx, 800lx)，色温固定在5000 K。三种实验灯光实拍图及光谱图如图2所示。
3. 实验对象及方法
3.1. 实验对象
共邀请48名被试者(16名男生，32名女生)参与实验，年龄分布在18~25岁之间，所有受试者均为上海理工大学在读学生，且每人仅参与一种实验条件。所有受试者均身体健康、没有眼部疾病且被要求在实验前不能饮酒及熬夜。
3.2. 实验方法
1) 工作绩效评定
为尽量模拟教室情况，选择阅读及绘图任务作为评定工作绩效的方法。受试者被要求首先阅读实验材料，然后将实验材料绘制为概念图或思维导图。实验结束后通过对受试者所绘图的全面性、组织性及正确性评分判断其工作绩效。为避免评分具有极端性，共邀请了三位评委进行评分，最终将三位评委评分取均值作为受试者最终得分。实验中使用的材料取自于讲述地球结构及圈层的科普文章，共为实验准备两份材料，受试者被随机分配一份材料进行测试。两份材料的字符数及难易程度均无显著差别。三位评委根据整体评分法对受试者所绘概念图的全面性、组织性及正确性进行评分(Watson et al., 2016)。
Table 1. Subjective evaluation scale (I means affective dimension, II means associative dimension)
表1. 主观评价量表(I代表情感维度，II代表联想维度)
2) 主观评价
在反应任务结束之后，受试者需要对光环境进行生理感受评价(使用语义差别量表)。在以前的研究中，形容词列表经常作为评估灯光诱导的感觉的工具(Knez & Kers, 2000
3.3. 实验流程
实验人员首先在休息室向受试者介绍实验流程及任务规则，并且再一次确认其满足受试者筛选条件。接下来受试者进入实验室，在关灯闭眼的情况下进行至少两分钟的暗适应。休息结束后由实验人员开灯，受试者有两分钟的时间来感受灯光情况。在环境适应结束后正式开始工作任务测试(限时15分钟)，工作绩效任务测试结束后受试者根据感受认真填写主观问卷。
4. 实验结果及分析
4.1. 工作任务结果分析
首先使用肯德尔一致性系数对三位评委所评分数进行分析，结果显示三位评委评分具有一致性(见表2)。所以将三位评委评分取均值作为受试者工作绩效最终得分。
Table 2. Kendall’s consistency analysis
表2. 肯德尔一致性分析
**p < 0.01.
对三种照度下最终所得评分数据进行单因素方差分析，结果如表3所示，照度对于受试者工作绩效表现具有显著的影响(F = 3.386, p = 0.043)。在300lx条件下，受试者工作任务表现较好；在800lx条件下，受试者任务表现较差(见图3、表4)。
Table 3. Results of one-way ANOVA
表3. 单因素方差分析结果
*p < 0.05.
*p < 0.05.
4.2. 心理感受问卷结果分析
本研究将Cronbach’s α系数作为检验评价量表信度的标准。如表5所示，量表的Cronbach’s α都大于0.7，所以说明问卷内部一致性较高。分析项的TITC值均大于0.4，说明分析项之间相关关系良好。综上，数据可信度较高，可将问卷作为本研究的研究工具。
Table 5. Results of scale reliability analysis
表5. 量表信度分析结果
由表6可知，样本量的KMO值为0.762，大于0.6，数据可以被有效提取信息。另外，数据通过Bartlett球形度检验(p < 0.05)，数据适合进行因子分析。
Table 6. Results of KMO and Bartlett sphericity tests
表6. KMO和Bartlett球形检验结果
从照度半提琴分布图(图4、图5)可以看出，800lx条件下，受试者联想维度评分均值高于其它两个照明条件。且情感维度和照度之间的相关系数值为1.000，并且呈现出0.01水平的显著性，因而说明情感维度和照度之间有着显著的正相关关系(见表7)。
Table 7. Results of spearman correlation analysis
表7. Spearman相关性分析结果
*p < 0.05; **p < 0.01.
Figure 4. Associative dimension scoring results
图4. 联想维度评分结果
Figure 5. Affective dimension scoring results
图5. 情感维度评分结果
5. 总结讨论
本研究模拟大学教室光环境情况，通过工作绩效测试及主观问卷调查来分析受试者在不同光环境下的工作绩效表现及心理偏好情况，最终实验所得结论可概括如下：
1) 在工作绩效方面，受试者在300lx光照条件下工作绩效表现较好。且受试者在300lx与800lx光照条件下的工作绩效表现较为显著(见表4)。
2) 在主观问卷方面，情感维度评分与照度呈正相关。即在本研究中，高照度的照明环境更受欢迎，情感维度(喜欢、舒服、放松)评分更高。
本研究使用了5组形容词对来评估3种光照条件下的心理感受。通过这个实验，我们观察到了光照强度对于受试者感受影响的视觉感知趋势。当光照强度从300lx增加到800lx时，人们的视觉感知由不喜欢、不舒服、紧张转变为喜欢、舒服、放松。这一结果与之前关于光照强度对心理感受影响的研究结果相吻合(Chao et al., 2020)。综上，在实验所用照度条件内，受试者在低照度条件下工作绩效表现较好；但在高照度条件下心理感受更优。所以在未来的教室光环境设计中需要根据实际情况，综合考虑学生的工作绩效及心理偏好情况，适当选择较高照度光环境。