基于人因工程的學(xué)校階梯教室課桌椅設(shè)計(jì)與改進(jìn)

1、 基于人因工程學(xué)的學(xué)校階梯教室課桌椅設(shè)計(jì)與改進(jìn) 10工1高國(guó)榮1000601137 王奧捷1000601115 李佳磊1000601114【摘要】：隨著人因工程學(xué)學(xué)習(xí)的不斷深入，我們小組對(duì)學(xué)校翔宇樓大教室的課桌椅進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，并結(jié)合人因?qū)W的方法論，整理分析出了學(xué)校課桌椅的總體設(shè)計(jì)方式與設(shè)計(jì)的改善建議。本文旨在提出合理的課桌椅的設(shè)計(jì)，并為課桌椅生產(chǎn)商在生產(chǎn)時(shí)提供科學(xué)的理論支持?！娟P(guān)鍵詞】：階梯教室的課桌椅 人因工程學(xué) 分析 改進(jìn)一、 學(xué)校課桌椅調(diào)查分析的背景教室是老師授課、學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的場(chǎng)所，作為學(xué)校最基礎(chǔ)的教學(xué)設(shè)施，教室里的任何組成設(shè)備，都與我們平時(shí)的學(xué)習(xí)生活息息相關(guān)，尤其是教室課桌椅，是否

2、坐著舒適，是否有良好的活動(dòng)空間，以及是否有好的視線能看到黑板，對(duì)我們來(lái)說(shuō)是有直接影響的。學(xué)校翔宇樓里的教室都是大型的階梯教室，大約有160個(gè)座位左右，能容下四個(gè)班的學(xué)生人數(shù)。但在平常的學(xué)習(xí)生活中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)校的教室里還是存在不少不符合人因工程學(xué)原理的問(wèn)題的，例如，就我們最常用的課桌椅而言，椅子坐上去會(huì)感覺(jué)腰部的不舒適（尤其是長(zhǎng)時(shí)間就坐），同時(shí)感覺(jué)教室里座位間的間距比較小，人多的時(shí)候坐著就感覺(jué)很擁擠，沒(méi)有舒適的工作空間等等。所以我們小組成員決定對(duì)學(xué)校的教室進(jìn)行一次實(shí)地考察，以翔宇105教室為例，通過(guò)實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)教室里存在的一些問(wèn)題，并測(cè)量一些數(shù)據(jù)，拍一些照片，通過(guò)上網(wǎng)查閱資料，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)

3、行分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與不足，并利用人因工程學(xué)的知識(shí)提出合理的改進(jìn)建議。二、階梯教室課桌椅設(shè)計(jì)的不足隨著高等教育的普及，越來(lái)越多的高校采取了擴(kuò)招政策。擴(kuò)招政策雖然帶來(lái)了許多有益的東西，比如增加升學(xué)率，降低社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)壓力等諸如此類(lèi)的社會(huì)因素。但擴(kuò)招同樣也帶來(lái)了一些負(fù)面影響因素，我們認(rèn)為這些因素中最為顯著的便是學(xué)校有限的教育資源與龐大的學(xué)生人數(shù)之間的矛盾。為此，各大高校采用了階梯教室這棵救命稻草，從而緩解了學(xué)生人數(shù)帶來(lái)的空間壓力。階梯教室的作用雖然很顯著，但也存在諸多不足。我們通過(guò)對(duì)中國(guó)計(jì)量學(xué)院翔宇樓的一間階梯教室進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，整理出了以下階梯教室中課桌椅設(shè)計(jì)的不足之處。34.8cm(

4、1) 桌面寬度不夠。所測(cè)量的桌面寬度數(shù)據(jù)如下圖所示，這樣的寬度使得學(xué)生在自習(xí)時(shí)將書(shū)本（尤其是較大較厚的書(shū)）放在上面時(shí)變得有些擁擠，容易在做作業(yè)時(shí)產(chǎn)生疲勞感。(2) 桌子長(zhǎng)度不夠。如下圖所示，可以明顯的看到當(dāng)兩個(gè)同學(xué)保持上課聽(tīng)講時(shí)雙手交叉疊放在桌面上的姿勢(shì)時(shí)，左面靠近走道的同學(xué)由于桌子長(zhǎng)度不夠而手臂懸空，兩位同學(xué)間間隔較小，顯得擁擠，這是桌子長(zhǎng)度不夠所導(dǎo)致的。(3)桌子的底部到地面的距離不夠。如下圖所示，桌子底部到地面的距離決定了學(xué)生在坐下與起立時(shí)的方便程度，倘若距離不夠，一些高個(gè)子的學(xué)生就座時(shí)就顯得不方便。57cm7cm(3) 前后桌間的距離沒(méi)有達(dá)到舒適的程度。如下圖所示，前后桌間的距離較寬，

5、會(huì)使同學(xué)在學(xué)習(xí)時(shí)身體前傾角度較大，使腰部易疲勞，降低學(xué)習(xí)效率。54.2cm（4）椅子的綜合設(shè)計(jì)沒(méi)有滿(mǎn)足人因?qū)W中人體結(jié)構(gòu)特征的要求。在椅子的設(shè)計(jì)中，沒(méi)有充分考慮人體的結(jié)構(gòu)特征，靠背接近垂直，靠背位置有些低，座椅面偏低并且有時(shí)候因?yàn)楣潭ǖ膯?wèn)題向下偏一定的角度，這些椅子的問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致學(xué)生坐下學(xué)習(xí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的情況下產(chǎn)生腰部酸痛與腿部的酸麻感。三、教室課桌椅的優(yōu)化與改進(jìn)（1）人體坐姿分析： 在坐姿狀態(tài)下，人身體的主要支撐來(lái)自脊柱、骨盆、腿和腳。人體正常的腰部是松弛狀態(tài)下側(cè)臥的曲線形狀。在這種狀態(tài)下各椎骨之間間距正常椎間盤(pán)上的壓力輕微而均勻椎間盤(pán)對(duì)韌帶幾乎沒(méi)有推力作用人體感覺(jué)最舒適。如下圖所示為人體在不同姿態(tài)

6、下所產(chǎn)生的腰椎彎曲弧線。分析可知曲線C所表示的姿勢(shì)最接近于正常的腰曲弧線軀干與大腿之間角度在120º左右。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)學(xué)生椅子的靠背時(shí)，應(yīng)充分考慮到c曲線的形狀，最好做到與此形狀一致。（2）現(xiàn)有座椅測(cè)量分析（主要針對(duì)高校階梯教室的固定座椅）表1 高校固定式課椅的主要尺寸（mm）尺寸名稱(chēng)尺 寸座面高（h4）座面有效深（t4） 靠背上緣距座面高（h5）靠背點(diǎn)距座面高（）靠背下緣距座面高（t5）坐人側(cè)桌緣與靠背點(diǎn)之間水平距離每套課桌椅前后長(zhǎng)810850410±10360340210170420810850以上是關(guān)于課桌椅的國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，只設(shè)計(jì)到學(xué)生正常學(xué)習(xí)用途，且為一般性標(biāo)準(zhǔn)。

7、表2 男（1860歲）坐姿人體尺寸（mm）百分位數(shù)151050909599坐高 坐姿頸椎點(diǎn)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長(zhǎng)836 858 870 908 947 958 979599 615 624 657 691 701 719729 749 761 798 836 847 868539 557 566 598 631 641 659214 228 235 263 291 298 321103 112 116 130 146 151 160441 456 464 493 523 532 549372 383 389 413 439 448 46340

8、7 421 429 457 486 494 510499 515 524 554 585 595 613892 921 937 992 1 046 1 063 1 096表3 身高尺寸（cm）男 女總?cè)藬?shù)581419平均身高170.97 158.84標(biāo)注差5.74 4.74比例58%42%表4 身高段比例（cm）男比例女比例14014900.0%30.7%150159142.4%22453.5%16016918231.3%18243.42%92.1%180189406.9%10.2%19019910.2%00.0%總計(jì)581100.0%419100.0%我們對(duì)學(xué)?，F(xiàn)有

9、座椅進(jìn)行了相關(guān)尺寸的測(cè)量，得到數(shù)據(jù)如下：課椅尺寸（單位：mm）坐高靠背寬度坐深腰靠長(zhǎng)腰靠厚腰靠高椅面傾角靠背傾角347515348-0°99° (3) 課椅的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案實(shí)測(cè)課椅坐高為347 mm，由表一可知坐高并未滿(mǎn)足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。為了滿(mǎn)足男女的要求，查表1表4，取男性第50百分位數(shù)的小腿加足高值為最終的課椅坐高413 mm；實(shí)測(cè)靠背寬為515mm，對(duì)于左右連接排列成行的座位，應(yīng)參照坐姿“兩肘肩寬”的第95百分位數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，座椅靠背寬不宜小于500 mm，所以靠背寬度合理；課椅坐深取值348 mm；對(duì)于課椅腰靠，學(xué)校大部分椅子只是靠近肩部的一小塊靠背，這樣的設(shè)計(jì)雖然能降低

10、成本，但從人因?qū)W角度來(lái)看，這樣的設(shè)計(jì)并未達(dá)到要求，我們建議采用的腰背為整體的一塊，并與坐椅面相連的腰靠。腰靠的整體曲線度應(yīng)盡可能接近上述所提的人體坐姿曲線中的c曲線。在尺寸設(shè)計(jì)方面，我們認(rèn)為，需要采用中靠背支撐胸椎下半部，所以腰靠高取值為410.0 mm；課椅腰靠長(zhǎng)盡量設(shè)計(jì)成同坐寬同一寬度，取值為510.0 mm；腰靠厚設(shè)計(jì)為40.0 mm，可以承受一定的負(fù)荷；椅面傾角取9°，考慮到學(xué)生休息時(shí)靠在椅背上。采用休息用椅角度設(shè)計(jì)，取103°。（4）課桌的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案通過(guò)觀查我們發(fā)現(xiàn)，我校大多數(shù)教室的桌椅都是椅面可翻轉(zhuǎn)連式桌椅。但根據(jù)有關(guān)研究結(jié)果表明，分離式課桌椅通常比連式更合乎

11、工效學(xué)要求。分離式桌椅高差適當(dāng)，且學(xué)生可根據(jù)自身體格因素調(diào)整椅座距，斜面課桌還可減少伏案學(xué)習(xí)的頸前傾角，有利于閱讀和書(shū)寫(xiě),可避免學(xué)習(xí)時(shí)頭部過(guò)度前傾,但斜面過(guò)大也容易使書(shū)本滑落,因而適宜的規(guī)格是桌面坡度為100120。連式桌椅空間設(shè)置主要工效學(xué)問(wèn)題是桌椅高差和椅座距均偏大，與學(xué)生體格不協(xié)調(diào)，此種不良界面可造成伏案坐姿的軀干前傾角加大，眼桌距縮小和坐點(diǎn)前移，使軀干和四肢肌負(fù)荷加重，臀腿部承重壓強(qiáng)加大，學(xué)生作業(yè)能力會(huì)出現(xiàn)下降，也易致視力疲勞。桌子高度的設(shè)計(jì)，可以根據(jù)椅面得高度，加上大腿厚度來(lái)確定。桌子長(zhǎng)度的最小值，應(yīng)該等于前臂加手前伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度×2.寬度的尺寸可根據(jù)具體教室面積所確定出的前后

12、桌椅間距來(lái)確定。具體參考數(shù)值如下表所示坐姿人體尺寸百分?jǐn)?shù)（男） mm坐姿人體尺寸百分?jǐn)?shù)（女） mm四、結(jié)語(yǔ) 通過(guò)本次調(diào)研與論文的撰寫(xiě)，我們深刻領(lǐng)會(huì)到了人因?qū)W方法在我們?nèi)粘Ｉ钪兴l(fā)揮的巨大作用。在日常生活中，人因?qū)W可以說(shuō)在方方面面都與我們的生活有交集。因此，我們也希望，設(shè)計(jì)人員在以后設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，要把人的因素放到第一位，其次再考慮成本與效益的問(wèn)題，只有在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中利用人因?qū)W的方法論，充分挖掘出客戶(hù)的潛在需求，才能提高產(chǎn)品價(jià)值。你說(shuō)的那個(gè)臺(tái)階叫地平升起，是通過(guò)計(jì)算得出來(lái)的，首先定一個(gè)設(shè)計(jì)視點(diǎn)，教室一般是黑板下緣的中點(diǎn)，然后第一排保證可以看到這一點(diǎn)，第二排保證第一牌人的頭頂不檔視線，一般的人在坐位上

13、的視高是1米1，然后眼睛和頭頂?shù)母卟钍?2厘米，根據(jù)后一排的眼睛，設(shè)計(jì)視點(diǎn)，前一排人的頭頂，三點(diǎn)一線可以根據(jù)相似三角形算出高差，如果是正對(duì)布置座位（前一排跟后一排對(duì)齊），那么要每排都算，如果是錯(cuò)位布置（兩排之間錯(cuò)半個(gè)身位），那么是隔排計(jì)算。一般前幾排都不需要升起，之后漫漫升起，一般在12厘米左右，不會(huì)超過(guò)15厘米，如果計(jì)算超過(guò)的話要變成多個(gè)臺(tái)階，按照你說(shuō)的教室尺寸，我覺(jué)得沒(méi)必要做升起，因?yàn)槟隳憬o的尺寸比較小，比普通教室大不了多少，所以我估計(jì)計(jì)算完后前面的升起也就不過(guò)12厘米，最后也超不過(guò)15厘米，那些說(shuō)什么規(guī)范上有的都是扯淡，這個(gè)問(wèn)題是建筑學(xué)大一下學(xué)期建筑原理課里學(xué)的。媒體電教室設(shè)計(jì)方案一、系

14、統(tǒng)概述當(dāng)今，重視現(xiàn)代教育技術(shù)對(duì)教育產(chǎn)生的影響，大力推進(jìn)教育現(xiàn)代化是世界教育發(fā)展的主流。我國(guó)在運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)手段整合教學(xué)的過(guò)程中，已取得了相當(dāng)成效。采用先進(jìn)的教學(xué)手段，提供全新的教學(xué)環(huán)境，來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，已經(jīng)成為市場(chǎng)的趨勢(shì)所在。隨著現(xiàn)代化教學(xué)系統(tǒng)在各大院校的不斷推進(jìn)，傳統(tǒng)的方式已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代化的需要，集多功能教室系統(tǒng)、多媒體教學(xué)系統(tǒng)、演播系統(tǒng)于一體的新型現(xiàn)代化教育體系在教育行業(yè)得到了日益廣泛的運(yùn)用。作為一種新型的教育形式和現(xiàn)代化教學(xué)手段，多媒體技術(shù)給教育行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇。二、用戶(hù)需求整個(gè)系統(tǒng)要高效率的完成教學(xué)任務(wù)，結(jié)合各個(gè)系統(tǒng)，充分發(fā)揮各個(gè)系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的教學(xué)。（一） 多媒體顯示系統(tǒng)

15、：多媒體顯示系統(tǒng)由高亮度、高解析度的液晶投影機(jī)和電動(dòng)屏幕構(gòu)成；完成對(duì)各種圖文資訊的大屏幕顯示。（二） 多媒體電教室A/V系統(tǒng)：A/V系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、DVD、VCR（錄像機(jī)）、實(shí)物展臺(tái)、功放、音箱等A/V設(shè)備構(gòu)成；完成對(duì)各種圖文信息（包括各種軟體的使用、DVD/CD碟片、錄像帶、各種實(shí)物、聲音）的播放功能；實(shí)現(xiàn)多媒體電教室的現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)音、播音，配合大屏幕投影系統(tǒng)，提供優(yōu)良的視聽(tīng)效果。（三） 智能型多媒體中央控制系統(tǒng)：采用目前國(guó)內(nèi)上檔次最高、技術(shù)最成熟、功能最齊全，用途最廣的中國(guó)中央控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)上最先進(jìn)的中央控制系統(tǒng)設(shè)備。實(shí)現(xiàn)多媒體電教室各種電子設(shè)備的集中控制。要求操作簡(jiǎn)單、人性化、智能化

16、； 要求整個(gè)系統(tǒng)可靠性高； 盡量多的體現(xiàn)出各種設(shè)備的卓越功能，讓所有設(shè)備工作在最佳狀態(tài)，發(fā)揮設(shè)備的最大功效； 能夠控制投影機(jī)，進(jìn)行開(kāi)/關(guān)機(jī)、輸入切換等功能；并實(shí)現(xiàn)屏幕的上升、停止、下降功能； 能夠控制DVD、VCR進(jìn)行播放、停止、暫停等功能； 能夠控制實(shí)物展臺(tái)進(jìn)行放大、縮小等功能； 能夠控制音量，進(jìn)行音量大小的調(diào)節(jié)功能； 能夠?qū)崿F(xiàn)音視頻、VGA信號(hào)自動(dòng)切換控制功能； （四）多媒體電教室設(shè)備清單：整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備清單（含控制方式分析）如下：用戶(hù)設(shè)備名稱(chēng)數(shù)量單位受控方式HK控制設(shè)備投影機(jī)1臺(tái)RS232/IR主機(jī)上的RS2

17、32/IR接口電動(dòng)屏幕1幅Relay（繼電器）內(nèi)置強(qiáng)電繼電器計(jì)算機(jī)1臺(tái)控制圖像切換控制投影機(jī)進(jìn)行圖像切換影碟機(jī)1臺(tái)IR（紅外）IRP2錄像機(jī)1臺(tái)IR（紅外）IRP2卡座1臺(tái)IR（紅外）IRP2實(shí)物展臺(tái)1臺(tái)IR（紅外）IRP2功放1臺(tái)控制音量利用主機(jī)內(nèi)置音量控制模塊音箱1對(duì)無(wú)需控制預(yù)留視頻圖像接口2個(gè)控制圖像切換控制投影機(jī)進(jìn)行圖像切換預(yù)留電腦圖像接口2個(gè)控制圖像切換控制投影機(jī)進(jìn)行圖像切換三、多媒體電教室產(chǎn)品清單根據(jù)上述設(shè)備情況，列出中央控制設(shè)備清單及說(shuō)明：四、多媒體電教室系統(tǒng)示意圖五、多媒體電教室功能描述通過(guò)安裝以上中央控制系統(tǒng)，能夠輕松的實(shí)現(xiàn)智能化、人性化的現(xiàn)代化教學(xué)：1. 多媒體顯示系統(tǒng)的控制：通過(guò)主機(jī)后的串口（RS232/IR接口），控制投影機(jī)的所有功能，如開(kāi)/關(guān)機(jī)、VIDEO/VGA輸入切換等；并且能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)動(dòng)作，如關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)，自動(dòng)將投影機(jī)關(guān)閉； 通過(guò)控制投影機(jī)的輸入切換（VIDEO、VGA 1、VGA 2、VGA 3），實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻圖像、計(jì)算機(jī)圖像、預(yù)留計(jì)算機(jī)圖像的切換； 通過(guò)內(nèi)置4路強(qiáng)電繼電器，控制屏幕的上升、下降、停止；并且能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)動(dòng)作，如投影機(jī)開(kāi)時(shí)，屏幕自動(dòng)下降，投影機(jī)關(guān)時(shí)屏幕自動(dòng)上升。 2. 實(shí)現(xiàn)A/V系統(tǒng)的控制：通過(guò)主機(jī)后的