基于人因工程的学校阶梯教室课桌椅设计与改进

基于人因工程学的学校阶梯教室课桌椅设计与改进——10工1高国荣1000601137王奥捷1000601115李佳磊1000601114【摘要】：随着人因工程学学习的不断深入，我们小组对学校翔宇楼大教室的课桌椅进行了实地调研，并结合人因学的方法论，整理分析出了学校课桌椅的总体设计方式与设计的改善建议。本文旨在提出合理的课桌椅的设计，并为课桌椅生产商在生产时提供科学的理论支持。【关键词】：阶梯教室的课桌椅人因工程学分析改进一、学校课桌椅调查分析的背景教室是老师授课、学生学习知识的场所，作为学校最基础的教学设施，教室里的任何组成设备，都与我们平时的学习生活息息相关，尤其是教室课桌椅，是否坐着舒适，是否有良好的活动空间，以及是否有好的视线能看到黑板，对我们来说是有直接影响的。学校翔宇楼里的教室都是大型的阶梯教室，大约有160个座位左右，能容下四个班的学生人数。但在平常的学习生活中，我发现学校的教室里还是存在不少不符合人因工程学原理的问题的，例如，就我们最常用的课桌椅而言，椅子坐上去会感觉腰部的不舒适（尤其是长时间就坐），同时感觉教室里座位间的间距比较小，人多的时候坐着就感觉很拥挤，没有舒适的工作空间等等。所以我们小组成员决定对学校的教室进行一次实地考察，以翔宇105教室为例，通过实地考察，发现教室里存在的一些问题，并测量一些数据，拍一些照片，通过上网查阅资料，根据收集到的数据进行分析，发现问题与不足，并利用人因工程学的知识提出合理的改进建议。二、阶梯教室课桌椅设计的不足随着高等教育的普及，越来越多的高校采取了扩招政策。扩招政策虽然带来了许多有益的东西，比如增加升学率，降低社会竞争压力等诸如此类的社会因素。但扩招同样也带来了一些负面影响因素，我们认为这些因素中最为显著的便是学校有限的教育资源与庞大的学生人数之间的矛盾。为此，各大高校采用了阶梯教室这棵救命稻草，从而缓解了学生人数带来的空间压力。阶梯教室的作用虽然很显著，但也存在诸多不足。我们通过对中国计量学院翔宇楼的一间阶梯教室进行实地测量，与标准数据进行比较，整理出了以下阶梯教室中课桌椅设计的不足之处。(1)桌面宽度不够。所测量的桌面宽度数据如下图所示，这样的宽度使得学生在自习时将书本（尤其是较大较厚的书）放在上面时变得有些拥挤，容易在做作业时产生疲劳感。(2)桌子长度不够。如下图所示，可以明显的看到当两个同学保持上课听讲时双手交叉叠放在桌面上的姿势时，左面靠近走道的同学由于桌子长度不够而手34.8cm臂悬空，两位同学间间隔较小，显得拥挤，这是桌子长度不够所导致的。(3)桌子的底部到地面的距离不够。如下图所示，桌子底部到地面的距离决定了学生在坐下与起立时的方便程度，倘若距离不够，一些高个子的学生就座时就显得不方便。57cm7cm(3)前后桌间的距离没有达到舒适的程度。如下图所示，前后桌间的距离较宽，会使同学在学习时身体前倾角度较大，使腰部易疲劳，降低学习效率。（4）椅子的综合设计没有满足人因学中人体结构特征的要求。在椅子的设计中，没有充分考虑人体的结构特征，靠背接近垂直，靠背位置有些低，座椅面偏低并且有时候因为固定的问题向下偏一定的角度，这些椅子的问题会导致学生坐下学习时间过长的情况下产生腰部酸痛与腿部的酸麻感。54.2cm三、教室课桌椅的优化与改进（1）人体坐姿分析：在坐姿状态下，人身体的主要支撑来自脊柱、骨盆、腿和脚。人体正常的腰部是松弛状态下侧卧的曲线形状。在这种状态下C所表示的姿势最接近于正常的腰120的靠背时，应充分考虑到c曲线的形状，最好做到与此形状一致。（2）现有座椅测量分析（主要针对高校阶梯教室的固定座椅）表1高校固定式课椅的主要尺寸（mm）以上是关于课桌椅的国家设计标准，只设计到学生正常学习用途，且为一般性标准。表2男（18～60岁）坐姿人体尺寸（mm）尺寸名称尺寸座面高（h4）座面有效深（t4）靠背上缘距座面高（h5）靠背点距座面高（ω）靠背下缘距座面高（t5）坐人侧桌缘与靠背点之间水平距离每套课桌椅前后长810～850410±10360≥340210170420810～850百分位数151050909599坐高坐姿颈椎点高坐姿眼高坐姿肩高坐姿肘高坐姿大腿厚坐姿膝高小腿加足高坐深臀膝距坐姿下肢长836858870908947958979599615624657691701719729749761798836847868539557566598631641659214228235263291298321103112116130146151160441456464493523532549372383389413439448463407421429457486494510499515524554585595613892921937992104610631096表3身高尺寸（cm）男女总人数581419平均身高170.97158.84标注差5.744.74比例58%42%表4身高段比例（cm）男比例女比例140～14900.0%30.7%150～159142.4%22453.5%160～16918231.3%18243.4%170～17934459.2%92.1%180～189406.9%10.2%190～19910.2%00.0%总计581100.0%419100.0%我们对学校现有座椅进行了相关尺寸的测量，得到数据如下：课椅尺寸（单位：mm）坐高靠背宽度坐深腰靠长腰靠厚腰靠高椅面倾角靠背倾角347515348------------0°99°(3)课椅的优化设计方案实测课椅坐高为347mm，由表一可知坐高并未满足国家相关标准。为了满足男女的要求，查表1~表4，取男性第50百分位数的小腿加足高值为最终的课椅坐高413mm；实测靠背宽为515mm，对于左右连接排列成行的座位，应参照坐姿“两肘肩宽”的第95百分位数进行设计，座椅靠背宽不宜小于500mm，所以靠背宽度合理；课椅坐深取值348mm；对于课椅腰靠，学校大部分椅子只是靠近肩部的一小块靠背，这样的设计虽然能降低成本，但从人因学角度来看，这样的设计并未达到要求，我们建议采用的腰背为整体的一块，并与坐椅面相连的腰靠。腰靠的整体曲线度应尽可能接近上述所提的人体坐姿曲线中的c曲线。在尺寸设计方面，我们认为，需要采用中靠背支撑胸椎下半部，所以腰靠高取值为410.0mm；课椅腰靠长尽量设计成同坐宽同一宽度，取值为510.0mm；腰靠厚设计为40.0mm，可以承受一定的负荷；椅面倾角取9°，考虑到学生休息时靠在椅背上。采用休息用椅角度设计，取103°。（4）课桌的优化设计方案通过观查我们发现，我校大多数教室的桌椅都是椅面可翻转连式桌椅。但根据有关研究结果表明，分离式课桌椅通常比连式更合乎工效学要求。分离式桌椅高差适当，且学生可根据自身体格因素调整椅座距，斜面课桌还可减少伏案学习的颈前倾角，有利于阅读和书写,可避免学习时头部过度前倾,但斜面过大也容易使书本滑落,因而适宜的规格是桌面坡度为100~120。连式桌椅空间设置主要工效学问题是桌椅高差和椅座距均偏大，与学生体格不协调，此种不良界面可造成伏案坐姿的躯干前倾角加大，眼桌距缩小和坐点前移，使躯干和四肢肌负荷加重，臀腿部承重压强加大，学生作业能力会出现下降，也易致视力疲劳。桌子高度的设计，可以根据椅面得高度，加上大腿厚度来确定。桌子长度的最小值，应该等于前臂加手前伸长的长度×2.宽度的尺寸可根据具体教室面积所确定出的前后桌椅间距来确定。具体参考数值如下表所示坐姿人体尺寸百分数（男）mm坐姿人体尺寸百分数（女）mm四、结语通过本次调研与论文的撰写，我们深刻领会到了人因学方法在我们日常生活中所发挥的巨大作用。在日常生活中，人因学可以说在方方面面都与我们的生活有交集。因此，我们也希望，设计人员在以后设计产品时，要把人的因素放到第一位，其次再考虑成本与效益的问题，只有在产品设计中利用人因学的方法论，充分挖掘出客户的潜在需求，才能提高产品价值。你说的那个台阶叫地平升起，是通过计算得出来的，首先定一个设计视点，教室一般是黑板下缘的中点，然后第一排保证可以看到这一点，第二排保证第一牌人的头顶不档视线，一般的人在坐位上的视高是1米1，然后眼睛和头顶的高差是12厘米，根据后一排的眼睛，设计视点，前一排人的头顶，三点一线可以根据相似三角形算出高差，如果是正对布置座位（前一排跟后一排对齐），那么要每排都算，如果是错位布置（两排之间错半个身位），那么是隔排计算。一般前几排都不需要升起，之后漫漫升起，一般在12厘米左右，不会超过15厘米，如果计算超过的话要变成多个台阶，按照你说的教室尺寸，我觉得没必要做升起，因为你你给的尺寸比较小，比普通教室大不了多少，所以我估计计算完后前面的升起也就不过12厘米，最后也超不过15厘米，那些说什么规范上有的都是扯淡，这个问题是建筑学大一下学期建筑原理课里学的。媒体电教室设计方案一、系统概述当今，重视现代教育技术对教育产生的影响，大力推进教育现代化是世界教育发展的主流。我国在运用现代教育技术手段整合教学的过程中，已取得了相当成效。采用先进的教学手段，提供全新的教学环境，来设计教学活动，已经成为市场的趋势所在。随着现代化教学系统在各大院校的不断推进，传统的方式已经不适应现代化的需要，集多功能教室系统、多媒体教学系统、演播系统于一体的新型现代化教育体系在教育行业得到了日益广泛的运用。作为一种新型的教育形式和现代化教学手段，多媒体技术给教育行业带来了新的机遇。二、用户需求整个系统要高效率的完成教学任务，结合各个系统，充分发挥各个系统的功能，实现现代化的教学。（一）多媒体显示系统：多媒体显示系统由高亮度、高解析度的液晶投影机和电动屏幕构成；完成对各种图文资讯的大屏幕显示。（二）多媒体电教室A/V系统：A/V系统由计算机、DVD、VCR（录像机）、实物展台、功放、音箱等A/V设备构成；完成对各种图文信息（包括各种软体的使用、DVD/CD碟片、录像带、各种实物、声音）的播放功能；实现多媒体电教室的现场扩音、播音，配合大屏幕投影系统，提供优良的视听效果。（三）智能型多媒体中央控制系统：采用目前国内上档次最高、技术最成熟、功能最齐全，用途最广的中国中央控制系统，该系统是目前国内上最先进的中央控制系统设备。实现多媒体电教室各种电子设备的集中控制。要求操作简单、人性化、智能化；要求整个系统可靠性高；尽量多的体现出各种设备的卓越功能，让所有设备工作在最佳状态，发挥设备的最大功效；能够控制投影机，进行开/关机、输入切换等功能；并实现屏幕的上升、停止、下降功能；能够控制DVD、VCR进行播放、停止、暂停等功能；能够控制实物展台进行放大、缩小等功能；能够控制音量，进行音量大小的调节功能；能够实现音视频、VGA信号自动切换控制功能；（四）多媒体电教室设备清单：整个系统的设备清单（含控制方式分析）如下：用户设备名称数量单位受控方式HK控制设备投影机1台RS232/IR主机上的RS232/IR接口电动屏幕1幅Relay（继电器）内置强电继电器计算机1台控制图像切换控制投影机进行图像切换影碟机1台IR（红外）IRP2录像机1台IR（红外）IRP2卡座1台IR（红外）IRP2实物展台1台IR（红外）IRP2功放1台控制音量利用主机内置音量控制模块音箱1对无需控制预留视频图像接口2个控制图像切换控制投影机进行图像切换预留电脑图像接口2个控制图像切换控制投影机进行图像切换三、多媒体电教室产品清单根据上述设备情况，列出中央控制设备清单及说明：四、多媒体电教室系统示意图五、多媒体电教室功能描述通过安装以上中央控制系统，能够轻松的实现智能化、人性化的现代化教学：1.多媒体显示系统的控制：通过主机后的串口（RS232/IR接口），控制投影机的所有功能，如开/关机、VIDEO/VGA输入切换等；并且能够自动实现关联动作，如关闭系统时，自动将投影机关闭；通过控制投影机的输入切换（VIDEO、VGA1、VGA2、VGA3），实现对视频图像、计算机图像、预留计算机图像的切换；通过内置4路强电继电器，控制屏幕的上升、下降