Свет является естественным условием жизни человека, необходимым для здоровья и высокой производительности труда, основанной на работе зрительного анализатора, самого тонкого и универсального органа чувств.
Среди факторов внешней среды, влияющих на организм, свет занимает одно из первых мест. Свет оказывает влияние не только на орган зрения, но и на весь организм в целом. Свет, воздействуя через орган зрения, вызывает возбуждение, распространяющееся до больших полушарий коры головного мозга. Под воздействием света перестраиваются физиологические и психические реакции организма.
Многочисленными исследованиями воздействия естественного света на организм человека установлено, что свет влияет на разнообразные физиологические процессы в организме, способствует росту, активизирует процессы обмена веществ, повышает газообмен.
Огромно значение света в профилактике зрительного утомления и наиболее распространённых расстройств зрения, в частности близорукости, так как именно в детском возрасте формируется рефракция глаза, влияющая на уровень зрительных функций и зрительную работоспособность. Поэтому в помещениях для детей и подростков должны быть созданы оптимальные условия освещения.
Вложение | Размер |
---|---|
svet_i_rabotosposobnost_uchashchihsyaissledovanie.doc | 156.5 КБ |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ МОРДОВИЯ
КОМИТЕТ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ПО РЕСПУБЛИКЕ МОРДОВИЯ
МОУ «ЯЛГИНСКАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»
Республиканский конкурс исследовательских работ среди учащихся по эколого-этнографическому проекту «Дерево земли, на которой я живу»
Секция: экология и здоровый образ жизни
«Влияние света в кабинетах на работоспособность и здоровье учащихся МОУ «Ялгинская СОШ»
Выполнили: Щекин Дмитрий Олегович, ученик 7а класса
Осянин Алексей Денисович, ученик 7а класса
Жарков Виталий Михайлович, ученик 7а класса.
Руководитель: Ахметова Нязиля Джафяровна,
учитель физики МОУ «Ялгинская средняя общеобразовательная школа»
Саранск, 2015
Оглавление
Введение 3
Глава 1 4
1.1.Теоретические основы фотометрии 4
1.1.1. Анкетирование учащихся 4, 7,11 классов. 5
Глава 2 6
2.1.Экспериментальная часть 6
2.1.1. Геометрический метод расчета коэффициента естественного
освещения…………………………………………………………………………7
2.2.2. Определение правильности искусственного освещения 9
2.2.3. Изучение распределения освещения 11
2.2.4. Результаты 12
Выводы 13
Используемая литература…………………………………………………… 14
Введение
Свет является естественным условием жизни человека, необходимым для здоровья и высокой производительности труда, основанной на работе зрительного анализатора, самого тонкого и универсального органа чувств.
Среди факторов внешней среды, влияющих на организм, свет занимает одно из первых мест. Свет оказывает влияние не только на орган зрения, но и на весь организм в целом. Свет, воздействуя через орган зрения, вызывает возбуждение, распространяющееся до больших полушарий коры головного мозга. Под воздействием света перестраиваются физиологические и психические реакции организма.
Многочисленными исследованиями воздействия естественного света на организм человека установлено, что свет влияет на разнообразные физиологические процессы в организме, способствует росту, активизирует процессы обмена веществ, повышает газообмен.
Огромно значение света в профилактике зрительного утомления и наиболее распространённых расстройств зрения, в частности близорукости, так как именно в детском возрасте формируется рефракция глаза, влияющая на уровень зрительных функций и зрительную работоспособность. Поэтому в помещениях для детей и подростков должны быть созданы оптимальные условия освещения.
Основная информация об окружающем мире – около 90% - поступает через зрительное восприятие. Именно поэтому гигиенически рациональное производственное освещение имеет огромное положительное значение. Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение помещений оказывает положительное воздействие на работающих, способствует повышение эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, помогает сохранить высокую работоспособность. Свет представляет собой электромагнитное излучение с длинной волны 0,38 – 0,76 мкм.
Данные медосмотра понижения зрения
за 2011-2014 годы (МОУ «Ялгинская СОШ»)
Класс | Годы | |||||||
2010-2011уч.год | 2011-2012уч.год | 2012-2013уч.год | 2013-2014уч.год | |||||
К-во | Кол-во детей с ослабл. зрением | К-во | Кол-во детей с ослабл. зрением | К-во | Кол-во детей с ослабл. зрением | К-во | Кол-во детей с ослабл. зрением | |
4б класс | 21 | 3 | 21 | 4 | 21 | 5 | 21 | 7 |
7а класс | 15 | 5 | 15 | 6 | 15 | 7 | 15 | 7 |
11класс | 26 | 8 | 27 | 10 | 18 | 9 | 18 | 11 |
Из данных медосмотров по МОУ «Ялгинская средняя общеобразовательная школа» видно, что у детей обучающихся в 1 классах, к концу учебного года состояние зрения ухудшается в 2 раза, а к 5 классу до 5% имеют проблемы со зрением. К концу обучения в школе доля здоровых детей составляет не более 10% - частота нарушения органов зрения увеличивается в 4,5 раза. Наиболее ранимые возрастные группы школьников - дети первых двух лет обучения и дети в возрасте 10-12 лет. Это связано со школьной нагрузкой и периодом создания и формирования функциональных биологических систем организма.
Исследования ученых-гигиенистов показывают, что уровень освещенности оказывает значительное влияние на работоспособность и состояние зрительной функции. В нашей школе многие учащиеся имеют проблемы со зрением
Актуальность: число детей в МОУ «Ялгинская СОШ» с дефектами зрения стремительно возрастает от младших классов к старшим.
Гипотеза: так как на работоспособность и состояние зрительной функции влияет уровень освещённости, то чтобы понять причины потери зрения, надо проанализировать освещённость учебных кабинетов и найти пути решения этой проблемы.
В силу этого тема нашей работы «Влияние света на работоспособность и здоровье учащихся МОУ «Ялгинская СОШ».
Объект исследования: освещение учебных кабинетов.
Предмет исследования: влияние освещённости на работоспособность и здоровье школьника.
Цель исследования:
Рассчитать освещенность в различных учебных кабинетах и, сравнив с установленными стандартами, выяснить, действительно ли освещение в школьных помещениях оказывает пагубное влияние на зрение и на работоспособность учащихся, или это вызвано иными причинами? А также, выработать рекомендации сохранения здоровья школьников на основе изучения освещённости школьных кабинетов.
Задачи исследования:
Методы исследования:
База исследования: МОУ «Ялгинская средняя общеобразовательная школа»
Глава 1
1.1. Теоретические основы фотометрии
Свет – важная составляющая многих технических устройств. Свет излучают различные осветители, проекторы и лазеры. Фотоаппараты, кино- и видеокамеры преобразуют свет, идущий от предмета, в изображение, которое можно сохранить. Светящиеся экраны телевизоров, осциллографов, и дисплеи компьютеров, сотовые телефоны дают возможность увидеть информацию, закодированную в форме электрических сигналов. Свет- это источник жизненно важной информации. Без света было бы невозможно развитие жизни на Земле.
В электрических лампах накаливания свет излучается при нагреве вольфрамовой спирали до 2600°С электрическим током. Лампы накаливания недолговечны, время их действия обычно не более 2 тыс. ч. ,80% энергии электрического тока расходуется на тепло и только 20% на излучение в видимой части спектра. В колбе у ламп малой мощности (до 60 Вт) вакуум, а у ламп большой мощности - нейтральный газ (криптон или ксенон). Средняя продолжительность горения по стандарту 1000 часов. Через 800 часов лампы стареют, то есть излучают световой поток на 20 - 25% меньше номинального, и подлежат замене. Кроме этого, освещённость зависит от колебания напряжения в сети.
Лампы дневного света в 4-5 раз экономичнее ламп накаливания и служат примерно в 5 раз дольше. Люминесцентные лампы сберегают более 100 млн. кВт энергии в год. Достоинствами этих ламп является большая световая отдача, чем у ламп накаливания; широкие возможности варьирования спектром; продолжительный срок службы (5000 часов). Существенно, что люминофор поглощает главным образом невидимое излучение газа в трубке, а затем излучает поглощенную энергию уже как видимый свет. Поэтому лампы дневного света гораздо экономичнее ламп накаливания.
Величина, характеризующая различную видимость отдельных участков поверхности в зависимости от величины падающего на них светового потока, называется освещенностью.
Научные исследования показывают, что 95% младенцев рождается с нормальным зрением. Но очень малый процент их достигает пожилого возраста со зрением, какое можно было считать нормальным. Быстрое ухудшение зрения - один из самых серьезных дефектов современной цивилизации.
Для искусственного освещения надо использовать источник света, обеспечивающий достаточно рассеянное освещение изменения физико-химических свойств воздуха. Лучшим являются люминесцентные лампы, поскольку лампы накаливания приводят к изменению микроклимата в кабинете.
1.1.1. Анкетирование учащихся 4,7,11 классов.
Для более точного представления о глубине и важности проблемы мы провели анкетирование учащихся нашей школы по следующим вопросам:
По результатам опроса учащихся 8-11 классов более 3 часов в день за ПК проводят 54% учащиеся, при этом только 13% пользуются дополнительным освещением. Из данных медицинского работника 11% детей имеют дефекты зрения, при этом только 3% учащихся носят очки или контактные линзы, в связи с этим к старшему классу у таких детей зрение становится ещё хуже. Также почти 85% учащихся предпочитают смотреть телевизор без освещения, длительное время игр (62%) на сотовых телефонах является дополнительным источником нагрузки на глаза.
1.2.Основные светотехнические характеристики
Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение помещений оказывает положительное воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, помогает сохранить высокую работоспособность и здоровье. Свет представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 0,38 - 0,76 мкм. Освещение характеризуется количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся:
Для качественной оценки условий зрительной работы используют такие показатели, как фон, контраст объекта с фоном, показатель ослепленности, видимости.
Фон — это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Эта способность (коэффициент отражения) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее световому потоку.
Контраст объекта с фоном — степень различения объекта и фона — характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знака, пятна, трещины или других элементов) и фона.
Показатель ослепленности — критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой.
Видимость — способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции.
Глава 2
2.1.Экспериментальная часть
Расчёты естественного и искусственного освещения
Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа. Для оценки естественного освещения были использованы 2 метода нормирования освещения: геометрический и светотехнический.
2.1.1.Геометрический метод расчета коэффициента естественного освещения
Уровень естественного освещения классного помещения, прежде всего, зависит от величины окон. Чем больше их размер, тем больше проникает в помещение световых лучей, тем больше освещение рабочего места школьника. Установлено, что площадь застеклённой поверхности окна в городских школах должна относиться к площади пола как 1:4 или 1:5. Это отношение называется световым коэффициентом. Верхний уровень окна должен располагаться как можно ближе к потолку (20-30 см), так как наиболее удалённые от окон места в классе освещаются именно этой частью окна. В связи с этим недопустимо устройство в школах окон с полукруглой верхней частью или в виде треугольника, так как в этом случае уменьшается светонесущая часть окна. Освещение класса зависит от величины простенков между окнами, так как ученические места, расположенные против широких простенков, будут освещены недостаточно. Поэтому простенки между окнами следует устраивать по возможности меньшими (от 30 до 50 см.). Окна класса не должны быть затемнены противостоящими зданиями. Расположенные против школьных окон дома должны быть окрашены в светлые тона, лучше всего в белый цвет. Мебель в классе следует располагать так, чтобы свет падал с левой стороны по отношению к учащимся, так как иначе тень от руки во время письма школьника будет затенять тетрадь.
Перечисленные требования к естественному освещению школьных помещений учитываются при строительстве школьного здания и от работников школы зависит мало. Но есть целый ряд моментов, которые влияют на освещённость и могут полностью осуществляться учителями и другими работниками школы.
Освещённость класса зависит от окраски стен, потолка и мебели. Тёмные цвета поглощают большое количество световых лучей и тем самым снижают степень освещённости. Потолок в классе должен быть окрашен белой краской, стены - светлой (жёлтой, бежевой, светло- розовой), парты должны быть окрашены в светлые тона: крышки – в светло-зелёный, а боковые части и сидения в белый цвет.
Высокие цветы, расположенные на подоконниках, тоже уменьшают освещённость. Совершенно недопустимо устраивать в оконном проёме специальные полочки-лесенки, которые вместе с цветами, полностью закрывая окно, затемняют классную комнату. Известно, что если цветы заслоняют даже около 20% оконного проёма, то это приводит к потере 15-22,6% света в классе.
Для создания уюта и красоты цветы в школе необходимы, но располагать их надо на противоположной окнам стене, а большие цветы на полу, чтобы они не загораживали свет.
В некоторых классах и лабораториях, используемых для показа учебных фильмов, имеются затемняющие шторы. Учителя должны очень внимательно следить за тем, чтобы шторы после просмотра поднимались выше верхнего края окна, иначе они будут загораживать наиболее светонесущую часть окна.
Пыль на оконных стёклах тоже задерживает свет, а значит, и ухудшает освещение. Около 50% световых лучей через грязные, запыленные окна не проходит. Оконные стёкла должны быть ровными, так как волнистые стёкла, как и грязные, задерживают до 50% света.
Совершенно недопустимо закрашивать стёкла белой масляной краской или вставлять матовые стёкла, как это делают иногда в некоторых школах, чтобы дети не смотрели в окно и не отвлекались от занятий. Это вредно вдвойне. Во-первых, потому, что в классе будет темнее (через матовые стёкла проходит всего только 60% света), во-вторых, в этом случае учащиеся не имеют возможности дать отдых глазам. Учебная работа, как отмечалось выше, связана с постоянным напряжением мышц глаз. Для отдыха глаз полезно расслабить мышцы направив взгляд вдаль, в бесконечность. Учащиеся инстинктивно время от времени отводят глаза от книги и смотрят в окно, но при закрашенных окнах они не могут посмотреть вдаль, так как взгляд их постоянно наталкивается на непрозрачную белую поверхность.
Для оценки уровня освещённости пользуются специальным прибором – люксметром. При его отсутствии естественную освещённость можно определить более простыми способами. Одним из них является следующий: если из самого отдалённого места помещения небо видно во весь проём окна, то освещённость признаётся хорошей; если 2/3 просвета окна – удовлетворительной, и, если небо видно лишь в 1/3 части окна, - неудовлетворительной.
Имеется и другой метод. Если учащийся с нормальным зрением в проверяемом месте свободно читает мелкий шрифт книги на расстоянии 50 см от глаз, то освещённость принято считать достаточной. Оба эти способа определения уровня освещённости могут быть легко использованы учителем.
Мы использовали геометрический метод расчета коэффициента естественного освещения.
Оборудование: рулетка, лампа накаливания.
Порядок выполнения работы:
Для того чтобы определить достаточное ли количество света приникает в класс, необходимо воспользоваться формулой:
СК=S1/Sn
Где СК – световой коэффициент, S1– площадь одного окна, Sn – площадь пола, S1-площадь всех окон.
Результаты расчетов представлены в таблице:
Название и номер кабинета | Площадь пола, ( м2) | Количество окон, n | Площадь одного окна, S0 в м2 | Площадь всех окон, S1= ·n в м2 | СК=S1/Sn |
Кабинет физики, №2.5. | 72 | 4 | 1,75×2,4=4,2 | 16,8 | 0,23 |
Кабинет истории, №2.3. | 60 | 3 | 1,75×2,4=4,2 | 12,6 | 0,22 |
Кабинет англ. языка, №2.2. | 36 | 2 | 1,75×2,4=4,2 | 8,4 | 0,23 |
Полученные световые коэффициенты естественного освещения входят в диапазон стандарта для учебного помещения:
0.20< w ст <0.30.
Вывод: Световой коэффициент для учебных кабинетов отвечает допустимым нормам.
2.1.2.Определение правильности искусственного освещения
Для улучшения естественного освещения в пасмурные дни и во время занятий второй смены школьные здания оборудуются источниками искусственного света. Искусственное освещение в школах, как правило, электрическое, с применением ламп накаливания или люминесцентных ламп.
Необходимо подчеркнуть, что если уровень естественного освещения в классах не всегда зависит от учителя, то достаточность искусственного освещения зависит только от внимания работников школы к этому вопросу.
Искусственное освещение по сравнению с естественным лишено ряда преимуществ (прежде всего общебиологического действия) солнечного света. Однако влияние его на зрительные функции и работоспособность учащихся достаточно велика. Установлено, что острота зрения учащихся прямо пропорциональна уровню освещения. При освещённости рабочих мест в 100 лк острота зрения в течение учебного дня не уменьшается, тогда, как при освещённости 50 лк к концу учебных занятий наблюдается некоторое снижение остроты зрения, а при освещённости в 30 лк острота зрения резко снижается уже на втором и третьем уроках.
С повышением уровня искусственного освещения увеличивается работоспособность.
Массовые обследования зрения учащихся показали, что в школах с плохим освещением больше близоруких детей, чем в школах с хорошим освещением.
Для того чтобы искусственное освещение не способствовало снижению работоспособности и не ухудшало зрительных функций учащихся, оно должно отвечать целому ряду гигиенических требований.
Первое гигиеническое требование к искусственному освещению – достаточный уровень освещённости. Допустимый гигиенический минимум освещённости для классных комнат, лабораторий и мастерских является 150 лк при лампах накаливания и 300 лк при люминесцентных. Для обеспечения такого уровня освещённости в классе площадью в 50 м2 должно быть 6-8 ламп мощностью 300Вт каждая, то есть на 1 м2 должно приходиться около 48 вт. Наиболее высокая освещённость (200лк) на рабочем месте требуется в кабинетах черчения и рисования.
Кроме общего освещения, в учебных помещениях обеспечивается дополнительное местное освещение классных досок, рабочих мест в мастерских, столов в читальных залах.
Другое гигиеническое требование – равномерное распределение света по всей площади помещения. Для создания равномерного освещения необходимо правильно разместить светильники. С этой целью в типовом классном помещении в 50 м2 светильники располагаются приблизительно на одинаковом расстоянии друг от друга в два ряда, по четыре в каждом, высота подвеса ламп не менее 3 м от пола.
Свет, поступающий от ламп, должен быть рассеянным, что достигается применением специальных светильников, которые обеспечивают не только рассеянное освещение, но и исключают чрезмерную яркость. Применение в классах открытых ламп, когда свет от раскалённой нити попадает в глаза, совершенно недопустимо. Такое освещение, раздражая сетчатку, вредно действует на глаза, вызывает головную боль и раннее наступление утомления. Поэтому используют различные светильники.
В последние годы школы стали оборудоваться лампами дневного света, которые имеют значительные преимущества перед лампами накаливания. Спектр света этих ламп близок к видимой части спектра естественного света; кроме того, люминесцентное освещение даёт рассеянный свет, не имеет большой яркости и не создаёт резких теней. Лампы дневного света, в противоположность лампам накаливания, не влияют на температуру воздуха, так как дают холодный свет. Это обстоятельство даёт возможность обеспечить высокий уровень освещённости без нарастания температуры воздуха.
Гигиенические исследования влияния люминесцентного освещения на организм школьников показали, что при освещении класса люминесцентными лампами работоспособность учащихся лучше, чем при освещении лампами накаливания.
Для определения правильности искусственной освещенности в учебных кабинетах МОУ «Ялгинская СОШ», мы вели расчеты по методу удельной мощности.
Метод удельной мощности применяется для предварительного определения мощности установленной осветительной установки или для ориентировочной оценки правильности выполненного расчета. Он базируется на средних значениях мощности, необходимой для создания требуемой освещенности при средних значениях коэффициента использования осветительной установки.
Сущность расчета освещения по методу удельной мощности заключается в том, что в зависимости от типа светильника и места его установки, высоты подвеса над рабочей поверхностью, освещенностью, освещенности на горизонтальной поверхности и площади помещения определяется значение удельной мощности.
Удельная мощность – отношение установленной мощности ламп к величине освещаемой площади (Вт/м2).
Большие значения удельной мощности принимаются для помещений с меньшей площадью освещения.
Для определения правильности искусственной освещенности, можно воспользоваться формулой:
w =РN/ Sn
где w – удельная мощность освещения или коэффициент искусственного освещения, Р – мощность одной лампы, N – количество ламп, Sn-площадь пола .
Результаты расчетов представлены в таблице:
Название и номер кабинета | Мощность одной лампы, Р(Вт) | Кол-во ламп, N | Площадь пола, Sп(м2) | Удельная мощность освещения, w(Вт\м2) |
Кабинет физики, № 2.5. | 36 | 34 | 72 | 17 |
Кабинет информатики,№3.4. | 36 | 26 | 58 | 16 |
Кабинет английского языка, №2.2. | 36 | 18 | 36 | 18 |
Вывод: коэффициент искусственного освещения должен быть не менее 6,8 Вт на 1м2 площади пола кабинета. Видим, что в учебных кабинетах, достаточно освещенности.
2.1.3.Изучение распределения освещения
Оборудование: электрический фонарик, электроплитка, лист бумаги, стена.
Вывод: в кабинетах должны быть обязательно плафоны направленного действия.
Вывод: Следовательно, чем больший поток света падает на какой-либо предмет, тем лучше он виден, если только этот поток не слишком велик. При большей поверхности предмета одни ее участки могут быть видны лучше, а другие хуже, даже если сама поверхность однородна, так как световой поток может распределяться по поверхности неравномерно. В различных кабинетах при одной и той же освещённости чувствительность глаза будет различной и текст напечатанный разным шрифтом воспринимается по - разному.
2.1.4. Результаты
Из-за постоянного напряжения глаз во время работы, плохой освещённости возникает зрительное утомление, что проявляется в снижении зрения, слезливости глаз, появляется нечёткое, «размытое» изображение, резь в глазах, снижается внимание и качество работы.
В школе, где глаза испытывают особенно тяжелую нагрузку, совершенно недопустимо, если контраст между шрифтом и листом недостаточен и если шрифт слишком мал. Самым неблагоприятным обстоятельством, затрудняющим чтение в школе, является несоответствующее освещение. У нас в школе освещенность отвечает нормам. Рассчитав коэффициент естественного освещения и коэффициент искусственного освещения, получили, что они соответствуют требованиям.
Для рационального освещения рабочего места необходимо выполнение следующих условий: постоянная освещенность рабочей поверхности во времени (напряжение сети колеблется не более чем на 4%); достаточная и равномерно распределённая яркость освещаемых рабочих поверхностей; отсутствие резких контрастов между яркой рабочей поверхностью и окружающим пространством; отсутствие в поле зрения светящихся поверхностей, обладающих сильным блеском. В кабинетах также не должно быть слишком много цветов, наглядных пособий, так как идёт большое поглощение светового потока. В кабинетах обязательно должны быть шторы или жалюзи пастельных тонов.
Выводы
Из анализа литературы и проведённых экспериментов, рассмотрев несколько помещений нашей школы, пришли к выводу, что полностью соблюдается санитарно-гигиенические требования освещения помещений в нашей школе.
В дальнейшем необходимо:
Для максимального использования дневного света и равномерного освещения учебных помещений использовать: стеклопакеты, установить автоматические системы регулирования освещёния в классах.
Учащихся ознакомить с нормами освещения и оптимальными нагрузками на глаза в соответствии санитарно гигиеническим требованиям; не работать с предметами имеющими большую контрастность; не использовать глянцевую бумагу для работы и регулярно выполнять гимнастику для глаз.
Используемая литература
Два Мороза
Два морехода
Простые новогодние шары из бумаги
Центральная часть Млечного пути приоткрывает свои тайны
Марши для детей в классической музыке