应用人因工程对教室所做改善

【摘要】随着科技的发展，教室也越来越现代化，目前太原科技大学大部分教室都实现了多媒体化，多媒体现代化教室在方便了老师教学和学生听课的同时，也带来了一些问题。据调查，学生有百分之六十的学习时间是在教室度过的，因此教室对于学生来说是很重要的，下面我就结合人因工程学的内容对太原科技大学的阶梯教室提出一些改进建议，以使教学中教与学的交互更加方便、高校和舒适。【关键字】人因工程、阶梯教室、照明、声音、投影仪、桌椅、讲台、阶梯、总结、感悟一、◆引言◆人因工程学的核心思想是从系统论的观点来研究人-机器-环境所组成的系统，以及三要素之间的相互关系和影响，它研究的重点是人，从人的生理和心理特征来考虑，使系统中的三要素相互协调，保证人的身心健康，提高工作效率。按照人因工程学的观点，教室中的学生就是系统中的人，电脑、工具和设备就是系统中的机，而人机共处的学习条件就是系统中的环境，整个教室就是一个“人机”系统，在设计教室的时候，要整体考虑人、机、环境三要素及其相互关系和系统的整体效果。一般教室的设备布局要符合以下几点原则：1.舒适性学生应该在一个相对舒适的环境中学习，这样可以提高效率，并保证身心健康。2.合理性教室的布局应当是科学合理的，能保证每个学生可以看见黑板和投影仪，可以听到老师的声音，照明、桌椅、色彩等的设计都应该符合科学。3.安全性教室的布局结构应该能保证学生的就学环境是安全可靠的，是不会发生危险的。二、◆对阶梯教室现状的分析◆图为科大16号教学楼的阶梯教室，从图中我们可以看到这个教室有14排，18列，两边各4列，中间10列，大约可以容纳260名学生，教室正中是双层可拉式黑板，占据了黑板4∕5的是投影仪幕布，黑板前是讲台，也是PPT操作台，教室左右两侧有六扇窗户，窗户上是墨绿色的窗帘，整个教室呈阶梯状分布。三、◆对阶梯教室存在问题的分析以及改善方案1.照明☆简述：人对光环境的需求与他从事的活动有着很密切的关系，适度明亮的光线可以使学生精神振作，学习效率上升，还可以保护学生视力，相反，不良的照明情况会让学生昏昏欲睡，效率降低，视力下降。☆数据支持：⑴凡教室均应装设人工照明。⑵教室课桌面上的平均照度值不应低于150lx，其照度均匀度不应低于0.7。⑶教室黑板应设局部照明灯，其平均垂直照度不应低于200lx，照度均匀度不应低于0.7。⑷为了减少照明引起的直接眩光，教室不宜采用裸灯照明。灯具距课桌面的最低悬挂高度不应低于1.7m。灯管排列宜采用其长轴垂直于黑板面布置。对于阶梯教室，前排灯不应对后排学生产生的直接眩光。具体分析改进：通过我对十六楼阶梯教室的分析观察，它主要存在以下照明问题：⑴电灯量足够且分布均匀，但日光灯与桌面的距离较大，当灯具和课桌间距达2m以上时，会致使教室内照明不均，且产生“眩晕光”，使学生的眼睛容易发生光疲劳。教室里的灯如果为双管普通支架式荧光灯具,它们垂直于黑板安装,由于灯管裸露,这对后排学生还是有很强的直接眩光。不过我们的阶梯教室还是不错的，采用了带格栅的支架灯作为主照明,因为阶梯教室比较大，这样可以明显地改善后排学生视觉效果。⑵黑板过于平面化，在中午11点左右和下午3、4点时太阳光线非常强烈，照度可达数千Ix以上,在这种高照度下,平面化黑板会使得教室两边的学生无法看清老师在黑板上的板书,造成严重视觉疲劳。建议根据实际情况，可以把黑板改为曲线时带弧度的，这样更能照顾到两边的学生。如图所示：⑶当使用投影仪时，如果为了更清晰的看PPT,我们往往会拉上窗帘，但是这样就会使得室内采光不足，如果黑板灯一关，虽然显示幕布效果很好，但是如果老师往黑板上写字，就会使得后面的同学看不清，但如果要保证能看清黑板上的字而将黑板灯大开，又使得部分同学看不清投影仪幕布上的字，影响教学。我建议可以安装可调节的黑板灯，根据实际需要进行调节，保证相对效果满意。2.声音☆简述：在教室里，我们总能看到很多坐在后排的同学看手机，看小说，而坐在前排的同学总是听课很认真，这一方面与学生心理有关，另一方面也与教室布局有关。☆数据支持：声波的传播与衰减，声音作为机械波的一种，具有波在传播中的一切特性。当声波在前进过程中，遇到尺寸比其波长大的多的障碍物时，就会发生反射；当遇到尺寸较小的障碍物或孔隙时，就会发生衍射，由于衍射现象同障碍物尺寸与声波波长的比值有关，低频声音更容易发生衍射；当两个或数个声波在传播过程中相遇，其振幅会叠加或削弱，这种现象叫做干涉。由于声音在传播过程中要不断的被衰减，因此，离声源近，声音大些，离声源远，声音就小。①老师讲课为一点声源，当不计空气吸收时，点声源发出的声波，其测点声压级随测点距声源的距离变化为：②在频率范围为125～12500hz，温度为20℃时，可利用下式来计算附加衰减量。☆具体分析改善：由数据可知，老师在讲课的过程中声音有衰减，越靠近老师，听得越清楚。目前在阶梯教室上课，由于有麦克风，效果好了很多，但有时麦克风调节不好，反而产生噪音，让人产生不舒适感。我建议可以使用一些较为经济可行的回音装置，在教室后方墙上布置些小音箱，保证前后声音听起来具有连贯性，也照顾到后排同学的听课效率。3.投影仪输出效果☆简述：在现代教学中，多媒体的使用已经成为了必然趋势，太原科大大部分教室也都安装上了投影仪，通过投影仪播放PPT为教师备课提供了极大的方便，同时也节省了课堂上教师写板书的时间，学生看起来也更为舒适，然而，很多时候在教室对投影仪的使用并不体现人性化，主要表现在学生无法看清楚投影仪投射在幕布上的内容，致使投影仪失去了较好的教学效果，更为严重的甚至对教学过程产生了负面的影响。☆理论背景：①投影仪输出效果与亮度的关系投影仪的亮度可分为绝对亮度与相对亮度。投影仪的绝对亮度表示的是投影仪光输出的能量的大小，通常以流明作为度量单位。投影仪的相对亮度主要是指针对环境光的亮度，相对亮度不是投影仪的内部属性，它随环境光的改变而改变，环境光越强则投影仪的相对亮度越低，环境光越弱则投影仪的相对亮度就越高。较低的相对亮度对学生观看投影图像具有一定的干扰作用，会使学生在视觉上产生白色朦胧感，同时对于长时间观看投影幕布上的影像也会产生一定的疲劳。②投影仪输出效果与其他因素的关系另外，投影仪的布局也有一定的要求，不同位置、不同角度以及不同距离都会影响到投影仪的输出效果,这是投影仪与一般电器画面效果要求不用的地方。总体来说,影响投影仪输出效果的主要因素是相对亮度和位置布局,次要因素是投影仪以及投影幕布本身的问题,包括流明大小以及折旧。☆具体分析改善：①经常在阶梯教室上课的同学可以明显感觉到，看投影幕布时，通常感觉到字体颜色很浅，幕布显得有些旧，有着朦胧感。这是因为在教室里，由于投影幕布的颜色一般为白色，周围墙壁的颜色一般为白色，如果不拉住窗帘或者窗帘颜色过浅，就会产生以白色为主体的环境色。从光线反射的原理来分析，完全黑色的表面会将一切投射在它上面的光全部吸收，相反，完全白色的表面将投射在其上的光全部反射，这样，白色的环境色将进一步增强环境光的亮度，从而削弱了投影仪的相对亮度。因此，我建议，所有的窗帘都使用深色系窗帘，使用投影仪时也尽量拉住窗帘，这样效果比较好。②而且观察图片可以看出，投影幕布占的黑板4∕5的大小，而且位置比较居中，这样，老师上课时正好就站在了投影幕布前，挡住了同学们的视线，我建议可以将投影幕布和黑板的位置调节一下，如下图所示：4.桌椅☆简述：学生在学习过程中，大部分时间处于伏案坐姿，科学合理的课桌椅空间设置，对于提高学生学习效率，预防肩颈背骨骼劳损都有很大帮助。☆数据支持：桌椅高度简易计算公式：H(桌面高度)=坐高p3+下腿长H（椅面高度）=下腿长表一：我国成人男女人体部分主要数据（单位：mm）表二：我国成人男女人体部分功能尺寸（单位：mm）☆具体分析改善：阶梯教室的桌子，按每个人的所占空间算，长为35㎜宽为30㎜，根据上面两表可以看出，明显有些小，不易于同学舒展开身体，进而影响了写字速度，也使学生产生了不舒适感。因此，我建议可以适当根据现在大学生的平均身体尺寸适当加宽桌子，也加宽前后桌的空间，不要使学生产生空间压抑感。应尽量保持舒适的心理。5.阶梯问题（1）在垂直平面视野中，标准水平视野为0°，人眼向上的最大转动角度为25°，向下最佳转角为30°，眼睛在这个范围内观察事物是准确和清晰的。因此，教室中任何座位学生的视角向上不应大于25°，而在教室里，我们的向上视角普遍大于25°，产生了疲劳感。（2）在上课时，后排学生的视线常常会被前排学生遮挡，后排的学生为看清投影屏幕常常需要侧身或仰头去看投影屏幕，提高后排桌椅高度可以解决前后排视线遮挡的问题，通常采用桌椅分阶设置，现用教室的台阶高度在180㎜，经分析计算，这个尺寸偏小，不能完全解决遮挡问题。☆建议：调整第一排座位距投影屏幕距离，根据实验和计算得出，第一排学生和投影屏幕之间的视角为25时，第一排距离投影屏幕的距离应该在4300㎜～4500㎜之间，当第一排视角小于25，后面各排的视角均因小于此值。根据理论分析，350㎜高度的台阶可以完全解决遮挡问题，如果是10～12排的教室，对应的台阶总高度在3500㎜～4200㎜之间。那么教室的高度应该有5500㎜～6500㎜之间。因此，我们的教室可以根据这些数据做出相应调整。6.讲台经测量，阶梯教室的讲台高为25㎜，这虽然保证了学生可以看见老师，但也产生了对老师生命安全的威胁，如果老师讲的很投入，会不小心掉下讲台，轻者扭伤脚，重者会碰到头，这样潜在的危险因素是不科学的。我建议适当降低讲台高度，并设计为柔软的流线式，不要是有棱有角的矩形，讲台的设计应当考虑到老师的安全问题。【总结】在以上对十六楼阶梯教室的分析中，我通过照明、声音、投影仪、桌椅、讲台、阶梯这几部分对教室进行了分别分析讨论，将十六楼现存的问题进行了简单剖析，运用了部分上课所学知识和老师平时讲的一些实际问题，经过思考，并结合搜寻了部分真实可靠的信息，同时我亲自去教室进行了简单的测量，最后完成了上述分析。四、◆我自己对人因工程学的一些感悟◆通过人因工程课堂上跟随卢老师的学习以及自己查阅一些相关资料，对人因工程学已有一个大致的认识。看到周围的事物，总想着从人因工程的角度去思考，看有无值得完善的地方。也许也与我学工业工程有关吧，做事或者生活都喜欢讲求效率，看如何能用最少的时间获得最大的收益。走在校园里的时候，看到教学楼里拥挤的楼梯，还有十八楼十六楼简陋的卫生间，我会进行思考。比如学校十六楼的卫生间设计布局非常不合理，位置很少，而且保密性很差，我觉得这些都是可以改善的。上了大学三年，发现学校很多教学楼里的教室都有一些改善，感觉人因工程学与我们的生活息息相关，可以为我们带来很多的便利。通过跟随卢老师学习，感觉收获的不仅是知识，还有一种思维方式，那就是要善于思考。生活中有很多可以用我们所学的专业知识进行思考的地方，每一次思考都会收获不一样的东西。我想，我会继续努力学习，将专业知识进行更深入的了解。