張曉征 張振軍 侯如蘭 王維清

　　西安醫(yī)科大學(xué)預(yù)防醫(yī)學(xué)系

　　【提要】 本研究通過在教室安裝空氣負(fù)離子裝置前后，對(duì)學(xué)生數(shù)項(xiàng)腦力作業(yè)能力指標(biāo)和考試成績(jī)的分析，認(rèn)為空氣負(fù)離子有明顯地改善學(xué)生大腦工作能力，防止和恢復(fù)疲勞作用。對(duì)改善學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境有一定的應(yīng)用前景。

　　【關(guān)鍵詞】： 空氣負(fù)離子;學(xué)生;大腦工作能力;環(huán)境

　　學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，由于學(xué)習(xí)內(nèi)容的難度、腦力負(fù)荷沉重，學(xué)習(xí)時(shí)間延長(zhǎng)、教學(xué)方法不當(dāng)、以及學(xué)習(xí)時(shí)環(huán)境不佳等因素的影響，會(huì)出現(xiàn)以腦力作業(yè)能力下降為主的疲勞現(xiàn)象。圍繞學(xué)習(xí)疲勞問題，國(guó)內(nèi)外采取了許多預(yù)防疲勞措施，如減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，安排好課表、調(diào)節(jié)課時(shí)、做課間操、眼保健操、講究教學(xué)方法、加強(qiáng)人工照明、美化校園環(huán)境等，但很少?gòu)母纳平淌铱諝赓|(zhì)量，防止和盡快恢復(fù)疲勞入手。空氣離子不但具有凈化空氣的作用，而且還有調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)興奮與抑制、改善大腦皮質(zhì)功能、縮短感覺及運(yùn)動(dòng)時(shí)值.增加肺活量，促進(jìn)組織生物氧化還原過程等效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明吸入空氣負(fù)離子可增強(qiáng)意識(shí)行為的正常生理節(jié)律，加快單純時(shí)間反應(yīng)，提高大腦及海馬中鋅含量，調(diào)節(jié)大腦中5-ht消長(zhǎng)，因而收到增進(jìn)學(xué)習(xí)記憶、提高工作能力、減少工作錯(cuò)誤率等良好效益。

　　本研究采用“空氣離子化—掛線法”，改善教室空氣質(zhì)量，輸送大量空氣負(fù)離子，防止和恢復(fù)疲勞作用。對(duì)提高學(xué)習(xí)成績(jī)保證教學(xué)質(zhì)量和改善學(xué)習(xí)環(huán)境有一定的應(yīng)用前景。

　　1實(shí)驗(yàn)對(duì)象 以西安醫(yī)科大學(xué)子弟小學(xué)四年級(jí)兩個(gè)班學(xué)生分別為實(shí)驗(yàn)、對(duì)照組。隨機(jī)分組、雙盲對(duì)照(四一班為實(shí)驗(yàn)組，四二班為對(duì)照組)。

　　2實(shí)驗(yàn)條件

　　2.1 兩教室均裝有40w 熒光燈9只人工輔助照明。實(shí)驗(yàn)正式開始前測(cè)定兩教室課桌面、黑板的照度，計(jì)算兩班課桌面平均照度分別為333.2lux和337.8lux，兩均數(shù)之間無顯著性差異(p>0.5).兩教室黑板面平均照度分別為292lux和314.6lux，兩均數(shù)之間亦無顯著性差異(p>0.5)。

　　2.2 兩教室課桌椅均按“教室課桌椅內(nèi)部布置”一致安排，每班學(xué)生40~42人。

　　2.3 人工空氣負(fù)離子化——“掛線法”：在兩教室學(xué)生活動(dòng)區(qū)域上空等間距架設(shè)同樣、同數(shù)量的電暈線及適量發(fā)射電極，將其連接于便攜式負(fù)離子發(fā)生器上。通電后，沿電暈線即可產(chǎn)生大量空氣負(fù)離子。對(duì)照組則在便攜式負(fù)離子發(fā)生器內(nèi)切斷電源，電暈線不發(fā)射負(fù)離子。裝負(fù)離子發(fā)生器前、后，兩教室均按對(duì)角線布點(diǎn)，于每日早讀前、第一節(jié)課后、最末節(jié)課后，在學(xué)生坐位呼吸帶同時(shí)測(cè)量空氣離子及氣象條件，每季度復(fù)查一次.每次連測(cè)3天，取其均值。負(fù)離子化前兩教室，正離子濃度均為 i10個(gè)/cm3，負(fù)離子濃度為28～29個(gè)/cm3，兩班氣象條件亦無差異。

　　2.4 每試驗(yàn)日學(xué)生在校學(xué)習(xí)負(fù)荷時(shí)間為4小時(shí)40分鐘。除早讀30分鐘外，每節(jié)課45分鐘，上午第一節(jié)課后休息20分鐘，其余課間休息l0分鐘。兩班課表安排完全一致，試驗(yàn)期間授課老師固定不變。 .

　　3測(cè)試內(nèi)容

　　3.1劑量作業(yè)試驗(yàn) 用安菲莫夫字母表，令受試者在兩分鐘內(nèi)完成簡(jiǎn)單的刪字任務(wù)。作業(yè)能力指標(biāo)為作業(yè)能力指數(shù)(ayp)，閱字?jǐn)?shù)，錯(cuò)誤率人平均值及疲勞率。

　　3.2短時(shí)記憶測(cè)定 每2秒顯示1個(gè)，每次顯示20個(gè)互無概念聯(lián)系的，為受試者所熟悉的漢字后，令學(xué)生在60秒內(nèi)默寫出記住的字。短時(shí)記憶測(cè)定腦力作業(yè)能力指標(biāo)，用人平均默對(duì)率表示 。

　　3.3閃光融合臨界頻率 用北京大學(xué)電子儀器廠生產(chǎn)的數(shù)字亮點(diǎn)爍儀，兩班各選12名學(xué)習(xí)成績(jī)居中的學(xué)生進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試條件始終保持一致。腦力作業(yè)能力指標(biāo)用人均h2表示。 固定測(cè)試人員，每種方法正式試驗(yàn)前均經(jīng)五次以上預(yù)測(cè)，使受試者熟悉其方法，以盡量減少使用方法上的誤差。

　　3.4向兩班班主任收集吹離子前后兩班學(xué)期末考試成績(jī)，兩班學(xué)生考試時(shí)間統(tǒng)一，命題一致。

　　4測(cè)試時(shí)間

　　在試驗(yàn)日，于早讀前，第一、三節(jié)課后，下午課前，末節(jié)課后各測(cè)一次，供日作業(yè)能力動(dòng)態(tài)分析;試驗(yàn)周，從周一至周六于早讀前，第一節(jié)課后，下午末節(jié)課后各測(cè)一次，供周作業(yè)能力動(dòng)態(tài)分析;劑量作業(yè)試驗(yàn)和短時(shí)記憶測(cè)定，分別在兩周內(nèi)進(jìn)行。

　　第一次基數(shù)測(cè)試完成后，在兩教室同時(shí)安裝便攜式負(fù)離子發(fā)生器，但四二班負(fù)離子發(fā)生器內(nèi)切斷電源，不發(fā)射負(fù)離子，作為雙盲對(duì)照。四一班安裝后，空氣中負(fù)離子濃度從28個(gè)/cm3上升到3073個(gè)/cm3。過了四個(gè)月，第二次測(cè)試之后即用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法處理兩次測(cè)試結(jié)果。l2月至4月期間反復(fù)測(cè)定各

　　項(xiàng)環(huán)境條件多次，都做好記錄。

　　5結(jié)果

　　5.1日作業(yè)能力動(dòng)態(tài)分析 在實(shí)驗(yàn)條件下，四一班安裝空氣負(fù)離子裝置前后，兩次試驗(yàn)日兩班學(xué)生各項(xiàng)測(cè)定值的差值比較如表1所示。

　　兩班學(xué)生作業(yè)能力日變動(dòng)差值對(duì)比結(jié)果表明：四一班安裝負(fù)離子裝置以后，所測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)均比四二班明顯改善。劑量作業(yè)試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)工作能力指數(shù)(ayp)、閱字?jǐn)?shù)實(shí)驗(yàn)班(四一)勻比對(duì)照班(四二)明顯增加，錯(cuò)誤率在四二班大多增加的情況下，而四一班則明顯減少;短時(shí)記憶評(píng)價(jià)指標(biāo)默對(duì)率，除第五節(jié)課后，實(shí)驗(yàn)班(四一)吹空氣負(fù)離子后均有不同程度的增加，但對(duì)照班(四二)則有所減少，或者雖有增加。但增加值小于實(shí)驗(yàn)班。閃光融合臨界頻率兩次測(cè)定結(jié)果的差值除課前、第三節(jié)課后兩次四一班與四二班之間無顯著性差異外(p<0.05)，余所有數(shù)表明四一班吹離子后臨界頻率增加，作業(yè)能力上升。四二班則大多臨界頻率減小，作業(yè)能力下降，或者上升不明顯。

　　作者也對(duì)用劑量作業(yè)試驗(yàn)測(cè)定疲勞率改變情況做了分析，上午各測(cè)點(diǎn)四一、四二班兩次變化均很小或無變化。但下午兩測(cè)點(diǎn)四一班吹空氣負(fù)離子后疲勞率有所降低，降低率為3.2% 和7.56%，四二班則有所增加或降低率低于四一班。

　　5.2周作業(yè)能力動(dòng)態(tài)分析

　　在各種實(shí)驗(yàn)條件穩(wěn)定不變的情況下，雙盲安裝空氣負(fù)離子裝置前后，兩次試驗(yàn)周學(xué)生作業(yè)能力動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果如下：

　　表 2所示學(xué)生作業(yè)能力周變動(dòng)差值更進(jìn)一步證明了日動(dòng)態(tài)所得結(jié)論，即空氣負(fù)離子改善腦力作業(yè)能力的作用。劑量作業(yè)試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)腦力作業(yè)能力指數(shù)(ayp)和閱字?jǐn)?shù)除周二、三兩班前后兩次測(cè)定結(jié)果差值無顯著性差異(p>0.05))外，余四一班差值都大于四二班即閱字?jǐn)?shù)，腦力作業(yè)能力指數(shù)(ayp)比四二班明顯增加。錯(cuò)誤率四二班第二次測(cè)定值無改善甚至大多增加，反之四一班則大多有不同程度的減少。短時(shí)記憶默對(duì)率除周二外，四一班第二次測(cè)定增加值都大于四二班，或者兩班差值差異不明顯(p>0.05)。閃光融合臨界頻率差值四二班均為負(fù)數(shù)。說明從周一至周六第二次測(cè)定值均減小，作業(yè)能力下降，相反四一班則均有不同程度增加，作業(yè)能力上升，(除周二減少，但減少程度小于四二班)。

　　劑量作業(yè)試驗(yàn)分級(jí)評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)周二、周五兩班疲勞率第二次均有不顯著(p>0.05)增加外，其余各天，四一班吹離子后疲勞率均下降，四二班則增加，或下降值小于四一班。

　　5.3學(xué)生考試成績(jī)分析

　　四年級(jí)兩個(gè)班雙盲對(duì)照安裝空氣負(fù)離子裝置前后兩個(gè)學(xué)年末考試成績(jī)比較如表3所示。

　　語文考試成績(jī)四二班第二次的明顯下降(p<0.05)。且成績(jī)分布不均，標(biāo)準(zhǔn)差為士15.48。在同樣的考試條件下四一班則兩次考試成績(jī)無差異

　　(p>0.05)數(shù)學(xué)考試成績(jī)第二次兩班均明顯提高(p<0.01)。但四一班提高值大于四二班.且成績(jī)分布較均勻，標(biāo)準(zhǔn)差為士3.64。

　　6討論

　　為探討利用空氣離子的生物學(xué)效應(yīng)改善學(xué)生學(xué)習(xí)疲勞、提高學(xué)習(xí)效率的可能性，進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間的系統(tǒng)觀察。在保持兩個(gè)班級(jí)其它基本環(huán)境條件相對(duì)穩(wěn)定情況下，提高其中一個(gè)教室(四一班)空氣中負(fù)離子濃度(從28個(gè)/cm3 升到3073個(gè)/cm3)，利用常用的學(xué)習(xí)疲勞研究方法，如教育心理學(xué)方法的短時(shí)記憶法;間接生理學(xué)方法的臨界閃光融合頻率;直接生理學(xué)邊緣方法的校字法，從各個(gè)不同的角度研究空氣負(fù)離子的教室效應(yīng)，結(jié)果表明：空氣負(fù)離子具有明確地改善教室空氣質(zhì)量，提高學(xué)生大腦工作能力，減輕學(xué)生疲勞的作用。

　　試驗(yàn)組(四一班)在安裝了空氣負(fù)離子裝置以后.無論是劑量作業(yè)試驗(yàn)的大腦工作能力指數(shù)指標(biāo)、閱字?jǐn)?shù)、錯(cuò)誤率、疲勞率，還是短時(shí)記憶力的默對(duì)率，及閃光融合頻率臨界指標(biāo)的日動(dòng)態(tài)、周動(dòng)態(tài)變化都呈好的趨勢(shì)。與對(duì)照組四二班相比，各項(xiàng)指標(biāo)都有不同程度的改善，或者改善幅度大于四二班。

　　與第一次測(cè)定時(shí)間相比，第二次測(cè)定時(shí)間近學(xué)年末，學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)加重，相對(duì)大腦工作能力比第一次測(cè)定時(shí)可能降低，疲勞有所增加。從以上四二班的測(cè)定結(jié)果可見，無論是周變動(dòng)，還是日變動(dòng)，四二班某些測(cè)定指標(biāo)比第一次相對(duì)變差，如劑量作業(yè)試驗(yàn)錯(cuò)誤率增加、疲勞率增加，閃光融合頻率臨界值減小等等。四一班因安裝了空氣負(fù)離子裝置，則很少有增加疲勞的指標(biāo)出現(xiàn)。相反各項(xiàng)測(cè)定值大多向好的方面轉(zhuǎn)化，甚至有些指標(biāo)基數(shù)不如四二班的，也趕上和超過了四二班。

　　由于教室空氣離子化，學(xué)生大腦工作能力得到了改善，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)也在學(xué)習(xí)負(fù)荷條件不變的情況下相對(duì)提高(如表3所示)。因此，作者認(rèn)為提高教室空氣負(fù)離子水平對(duì)于提高學(xué)生學(xué)習(xí)作業(yè)能力，減輕和防止疲勞發(fā)生方面有一定的作用和廣闊的應(yīng)用前景。

空氣負(fù)離子提高兒童智力的作用機(jī)理：http://zhuanwu.cn/neirong.asp?id=758