学生在学习过程中由于学习内容的难度，脑力沉重的负荷工作，教学方法的不当，学习时间延长，以及学习环境不佳等因素的影响，就会出现以大脑工作能力下降为主的疲劳现象，导致注意力不集中，学习成绩下滑，健忘，记忆力减退等，在一定程度上不利于学生成绩的提高。
针对围绕学生学习疲劳问题，国内外采取了许多预防疲劳的措施，比如减轻学生负担，安排科学合理的课程表，调节课时，做课间操，讲究改善教学方法，美化校园环境等等，都是为了更利于学生学习，帮助学生取得更好的学习成绩，但是，尽管这些方法措施已经投入实施，但是却很少从改善教室空气环境入手，对于学生每天学习的教室内空气环境质量的关注却少之又少。
之所以提及对于教室内空气环境的重视，这是因为空气中含有空气负离子不仅具有净化空气的作用，而且更重要的是，空气负离子还可以调节中枢神经兴奋与抑制，改善大脑皮层功能，缩短感觉及运动时值，增加肺活量，促进组织生物氧化还原过程等生物效应。
有关专家认为，大气污染、长期高度用脑都是造成缺氧的重要原因。尤其是少年儿童，正处于神经系统发育中。在学习方面，如果提供学习的环境内空气质量不达标，或者空气中缺少足量的负离子，就是导致学生的大脑处于供氧不足的状态，从而不利于学习质量的提高，科学补氧最佳途径就是吸入负离子，提高细胞内供氧，从根本上改善脑细胞缺氧，有利于儿童智能发育。
科学研究表明，空气负离子能有效提高儿童智力，促进智力发育。具有明显提高孩子大脑工作能力、防止和恢复疲劳的作用、对提高学习成绩、改善教学环境有较好的应用前景，对儿童提高听力，提高智商以及情绪的稳定有较大意义。
西安医科大学针对负离子可以改善学生学习疲劳，提高学习成绩做过一项临床试验，以选取某小学四年级两个班的学生分别作为实验组和对照组，通过随机分组，给实验组的学生呼吸空气负离子，而对照组不采取任何措施，最后试验结果表明：呼吸负离子的实验组学生的大脑疲劳感明显减轻，同时记忆力也有所提高，作业测试其工作学习能力明显增强，而对照组则没有任何反应。
综合以上说明，教室内的空气质量得到改善，学生的大脑工作能力和水平也就有所提高，空气负离子发挥着关键的作用，由于教室内空气负离子化，学生大脑工作能力得到改善，学习成绩相应的也就有所提高，因此，提高教室内空气负离子水平对于提高学生学习工作能力，减轻和防止大脑疲劳有着一定的作用和广阔的前景。
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