張茜

(廣東海洋大學(xué) 工程學(xué)院，廣東 湛江 524088)

基于人因工程的教室桌椅設(shè)計(jì)及布局

張茜

(廣東海洋大學(xué) 工程學(xué)院，廣東 湛江 524088)

教室就是為教師提供一個(gè)傳授知識(shí)，為學(xué)生們提供學(xué)習(xí)知識(shí)的場(chǎng)所。創(chuàng)造一個(gè)宜人的環(huán)境是關(guān)系到老師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)效率的關(guān)鍵因素。談到教室環(huán)境，就必然少不了課桌桌椅的設(shè)計(jì)和擺放，也就是桌椅設(shè)計(jì)和桌椅在教室空間中的擺放問題。為了使桌椅更舒適，除了要考慮經(jīng)濟(jì)、使用、充分利用空間、美觀等要求外，還必須要考慮人因工程方面的原則。使課桌桌椅的外形尺寸符合使用者的人體尺寸，保證學(xué)生能夠在較為舒適的環(huán)境下開展學(xué)習(xí)和工作，在一定的時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)疲勞，煩躁多動(dòng)等不適感，并且學(xué)校也能夠長(zhǎng)期使用桌椅，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)要求。文章就廣東海洋大學(xué)第二教學(xué)樓以及階梯教室（鐘海樓）的課桌桌椅進(jìn)行分析研究和改進(jìn)。

教室；桌椅設(shè)計(jì)；桌椅布局

良好的坐姿有利于身心愉悅，對(duì)于大學(xué)生來說，更有利于學(xué)生高效地學(xué)習(xí)和工作。良好的坐姿能夠?qū)毫Ψ植嫉礁骷棺倒侵g的椎間盤上，并將最適當(dāng)、最均勻的靜負(fù)荷量分布于所附著的肌肉組織上，從而減輕作業(yè)疲勞。良好的坐姿除了取決于作業(yè)者自身的作業(yè)姿勢(shì)以外，桌椅本身的物理設(shè)計(jì)是否符合使用者的人體生物力學(xué)特性也是一個(gè)重要因素，是人因工程學(xué)所研究的領(lǐng)域。課桌椅是學(xué)校的主要設(shè)備之一，是每個(gè)在校學(xué)生必須使用的工具之一。

良好的桌椅布置可以使教室有限的空間進(jìn)行最大化地利用，符合工業(yè)工程對(duì)于環(huán)境和效率的要求。另一方面，看起來寬敞敞亮，活動(dòng)空間大小適當(dāng)?shù)慕淌矣欣谌松眢w的健康，心情的愉悅，增加了人們的舒適感，正是人因工程原理最后的理想效果。同樣地，通過對(duì)桌椅布局的設(shè)計(jì)，不但有利于建立良好的教室環(huán)境，而且還能最大限度地保證學(xué)生在教室的活動(dòng)空間和安全系數(shù)。間接地，學(xué)生在擁擠或狹窄的空間中，很有可能發(fā)生沖撞和摩擦，這樣引起了不必要的矛盾，對(duì)學(xué)生的人身安全也是一種巨大的威脅和挑戰(zhàn)。

簡(jiǎn)單來講，筆者發(fā)現(xiàn)的不合理處有如下幾點(diǎn)。學(xué)校使用的這種課桌桌椅，是前面一排的椅子連著后面一排的桌椅并固定在地面上，這樣可以節(jié)省另外安排獨(dú)立桌子所耗費(fèi)的支架成本，也能夠防止椅子來回活動(dòng)造成損壞和丟失的現(xiàn)象發(fā)生。椅子不來回抽動(dòng)，就必須保證固定的同排桌椅之間的距離足夠使用者腿部大彎地從其中間通過，所以桌子寬度變小了，椅子和桌子之間的距離也拉大了。但是問題就在于，課桌桌子的寬度明顯不夠，在擺放較大書籍的時(shí)候在坐姿端正的狀態(tài)下看到書本的下半部分是很困難的，寬度不夠也會(huì)導(dǎo)致在正確坐姿的前提下腿的自由活動(dòng)空間不夠，經(jīng)常會(huì)碰到前一排后面椅子的椅背。同時(shí)，因?yàn)樽酪沃g的距離過大，為了保證能夠看到桌面上的書本并且勾畫，就要身體前傾或者是只坐一半甚至是三分之一的椅子，導(dǎo)致坐用者很難保證屁股接觸椅子的面積大小，受力不均久了會(huì)壓迫到腰椎，也對(duì)頸椎有很大的影響。

1 問題總體分析

1.1 總體設(shè)計(jì)思路

總體設(shè)計(jì)如圖1所示。首先進(jìn)行理論資料的收集，對(duì)周邊學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查后進(jìn)行適當(dāng)分析。之后進(jìn)行實(shí)地測(cè)量尺寸。根據(jù)計(jì)測(cè)的目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行計(jì)算，最后產(chǎn)生出新方案。

圖1 總體設(shè)計(jì)思路

1.2 現(xiàn)狀問題分析

（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)要解決的問題。①解決桌面設(shè)計(jì)不合理處，如桌面狹窄寬度不夠沒有足夠的空間放置書本文具，導(dǎo)致學(xué)生閱讀書本的局限和困難；桌面長(zhǎng)度不夠?qū)е路_的書本占用到了別人的桌面，影響周圍同學(xué)。②空間距離不夠，腿部放置區(qū)間不夠?qū)е伦谜咴趬虻弥烂娴臅r(shí)候伸不開腿；夠得著桌面的時(shí)候無法保證坐用者臀部與椅子面的接觸面積。③桌椅之間的空隙不夠大無法使學(xué)生在腿伸直的情況下通過。④階梯教室和平坡教室的桌椅型號(hào)相同，桌椅的高度不配合，使坐用者姿勢(shì)長(zhǎng)期保持不合理，吃力的情況。⑤前后排桌椅對(duì)齊，前排身高較高的同學(xué)遮擋住了后排同學(xué)的視線。

（2）產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)后所具有具有的效果。①課桌桌面有足夠的空間放置打開著的書本和文具水杯的情況下，能夠保證桌面不會(huì)因?yàn)檫^寬阻擋了過路學(xué)生從某排座椅之間正常穿行（所謂的正常穿行是指，腿部伸直不打彎，不磕碰到桌椅腿腳）。②桌子下方空間足夠放置腿腳，不會(huì)使膝蓋磕碰到前排同學(xué)的椅子靠背處。③階梯教室和平坡教室座椅型號(hào)有所區(qū)別，階梯教室桌椅高度應(yīng)高于普通教室桌椅高度一個(gè)臺(tái)階（階梯教室的臺(tái)階）的距離。④前后排同學(xué)座椅插空錯(cuò)開放置，前排同學(xué)的身高高低盡量不影響后排同學(xué)學(xué)習(xí)，不遮擋后排同學(xué)看黑板的視線。

（3）教室桌椅設(shè)計(jì)物理數(shù)據(jù)收集分析。①測(cè)量地點(diǎn)：在第二教學(xué)樓B2 203以及鐘海樓（階梯教室）03022進(jìn)行測(cè)量。②測(cè)量工具：優(yōu)質(zhì)軟尺。③測(cè)量結(jié)果如表1所示。

表1 廣東海洋大學(xué)固定式課桌椅實(shí)測(cè)關(guān)鍵尺寸 mm

1.3 教室桌椅設(shè)計(jì)問卷調(diào)查數(shù)據(jù)收集分析

調(diào)查方式：通過問卷星調(diào)查問卷方式進(jìn)行線上調(diào)查以及紙質(zhì)版調(diào)查問卷進(jìn)行線下調(diào)查。

調(diào)查地點(diǎn)：線上調(diào)查是互聯(lián)網(wǎng)以及線下調(diào)查是在三飯門口，學(xué)生商業(yè)中心（商中）。

調(diào)查表詳情（如表2、圖2所示）

調(diào)查結(jié)果匯總分析：共發(fā)出40份紙質(zhì)版調(diào)查問卷，回收40份，作廢0份。在3個(gè)微信群里發(fā)出鏈接，收到問卷回執(zhí)38份，作廢0份。總共78人參與調(diào)查。

表2 廣東海洋大學(xué)桌椅設(shè)計(jì)及布局現(xiàn)狀調(diào)查統(tǒng)計(jì)表

圖2 廣東海洋大學(xué)桌椅設(shè)計(jì)及布局現(xiàn)狀調(diào)查分析條狀統(tǒng)計(jì)圖

海大學(xué)生使用桌椅實(shí)際情況圖如圖3所示。箭頭指示坐用者受力情況，重力摩擦力等沒有標(biāo)出。

圖3 海大學(xué)生使用桌椅實(shí)際情況圖

1.4 人體參數(shù)對(duì)比分析

根據(jù)海大學(xué)生的性別比例具體情況，女生比例42.3%，男生占總?cè)藬?shù)的57.7%，如圖4所示。在計(jì)算座椅尺寸的時(shí)候，平均值按這個(gè)比例來求。如表3所示。

圖4 海大學(xué)生的性別比例圖

表3 高校固定式課桌椅的主要尺寸 mm

2 課桌桌椅優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

（1）優(yōu)化尺寸匯總數(shù)據(jù)。①（以書上百分位數(shù)為95的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足大多數(shù)人身體情況的數(shù)據(jù)）小腿加足高確定座椅面的高度：P（95）=448*57.7%+405*42.3%=429. 81mm。對(duì)于桌椅類的高度，國家已有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，椅凳類家具的座面高度可以有400mm、420mm、440mm三個(gè)規(guī)格，所以選擇420mm。坐姿肘高平均值P（95）=298*57.7% +284*42.3%=292.08mm。為了閱讀及寫作時(shí)坐姿眼高與桌面的距離，及寫字時(shí)的舒適性，在此基礎(chǔ)上再加50mm～100mm。最終，將桌面的高度定為：429.81+292.08+50= 771.89mm，加上鐘海樓階梯教室臺(tái)階的距離120mm（也就是保證座椅和桌子高度測(cè)量在一個(gè)水平面上）。根據(jù)數(shù)據(jù)中的坐姿臀寬，及節(jié)約空間等多方面因素的考慮，最終將椅面寬度定為440mm。根據(jù)該組同學(xué)的坐姿肘寬及教室整體布局的美觀，將課桌寬度定為600mm。相應(yīng)地，靠背寬度為600mm。將該組椅面深度設(shè)定為450mm，如果桌椅高度搭配得不合理，會(huì)直接影響著人的坐姿，不利于使用者的健康。為此，國標(biāo)還規(guī)定了寫字桌臺(tái)面下的空間高不小于580mm，空間寬度不小于520mm，這是為了保證人在使用時(shí)兩腿能有足夠的活動(dòng)空間，所以綜合考慮，把桌下容膝高度定為650mm。此外，根據(jù)桌面的高度，以及座椅的高度，將靠背高度定為340mm。綜合考慮，我們將課桌深度定為450mm。②最大最小運(yùn)用原則。該準(zhǔn)則要求根據(jù)具體設(shè)計(jì)目的，選用最小或者最大的人體參數(shù)。人體身高通常用于通道和門的最小高度設(shè)計(jì)，為盡可能使所有人（99%以上）通過時(shí)不會(huì)發(fā)生撞頭的情況，通道和門的最小高度設(shè)計(jì)應(yīng)使用百分位身高數(shù)據(jù)。而操作力的設(shè)計(jì)則應(yīng)該按照最小操縱力準(zhǔn)則設(shè)計(jì)。如門鈴這樣的物件設(shè)計(jì)時(shí)就要采用平均尺寸原則，設(shè)計(jì)時(shí)候以50%為依據(jù)。

（2）優(yōu)化設(shè)計(jì)說明。①適當(dāng)調(diào)高桌面高度，使得坐用者能夠在自然坐立的情況下手臂保持自然或者接近自然的狀態(tài)。滿足座椅設(shè)計(jì)要求中的“應(yīng)盡可能使就坐者保持自然的或者接近自然的姿勢(shì)，并且要使就坐者可以不時(shí)地變換自己的坐姿”。②縮短桌子和椅子之間的間距，使得坐用者在臀部接觸椅面三分之二面積的前提下還能夠觸到桌面。符合生物力學(xué)原理，座椅的形態(tài)有利于人體重力的合理分布，有利于減輕背部和頸椎的疲勞與變形。③因?yàn)榭臻g有限，還要保證留有同學(xué)們?cè)谙抡n或者活動(dòng)的時(shí)候在桌椅之間有足夠的空間穿行，所以將桌面改成了可以向下折疊，在坐用者落座后能夠向上翻起整個(gè)桌板，靠下面的支架形成三角支撐，牢固穩(wěn)定。符合座椅設(shè)計(jì)原則中的最后一項(xiàng)“牢固、穩(wěn)定，防止就坐者傾翻滑倒。”

（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)尺寸匯總。如表4所示。

表4 優(yōu)化設(shè)計(jì)尺寸匯總

（4）理想實(shí)體示意圖。如圖5所示。

圖5 理想實(shí)體示意圖

3 結(jié)語

這個(gè)設(shè)計(jì)是基于工業(yè)工程和人因工程中的舒適經(jīng)濟(jì)高效的主要思想來刻畫的，意在通過數(shù)據(jù)和示意圖向讀者展示筆者的課桌桌椅設(shè)計(jì)思路。這個(gè)課題著眼點(diǎn)落在了每天息息相關(guān)的課桌桌椅上面，在這個(gè)設(shè)計(jì)中極大地展現(xiàn)出了所學(xué)理論和生活實(shí)際相結(jié)合的作用。在學(xué)習(xí)中，運(yùn)用了參數(shù)測(cè)量、數(shù)據(jù)調(diào)查、走訪咨詢、翻閱文獻(xiàn)，融匯所學(xué)知識(shí)以貫通的方法，從中獲取了大量靈感。另外，特別感謝廣東海洋大學(xué)給予的大力支持。

［1］郭伏.人因工程學(xué)［M］.沈陽:東北大學(xué)出版社，2001.

［2］GB/T 3976-2002學(xué)校課桌椅功能尺寸［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版，2002.

［3］辛華泉.人類工程設(shè)計(jì)［M］.武漢:湖北美術(shù)出版社，2006.

［4］田煒，馬廣韜.高校課桌椅人性化設(shè)計(jì)研究［J］.藝術(shù)與設(shè)計(jì)，2010，（10）：195-197.

［5］房旭，于澤新，等.課桌椅造型設(shè)計(jì)的應(yīng)用原則［J］.商業(yè)文化，2011，（5）：56-58.

［6］孫林巖.人因工程［M］.北京：高等教育出版社，2008.

［7］熊興福.教室中的人機(jī)工程學(xué)研究［J］.南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（工程技術(shù)版），1995，（3）.

［8］學(xué)生課桌椅國家標(biāo)準(zhǔn)［EB/OL］.http：//www.ahkoo.com/news/118.htm.

［9］檀潤(rùn)華.TRIZ及應(yīng)用［M］.北京：高等教育出版社，2010.

［10］孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理［M］.高等教育出版社，2010.

Thedesign and Layout of Classroom Desks and Chairs Based on Human Factors Engineering

ZHANG Qian
（Engineer College，Guangdong Ocean University，Zhanjiang，Guangdong 524088，China）

The classroom isa place of teaching for teachersand learning for the students.Creating a pleasantenvironment is a key factor of the teaching of teachers and the efficiencystudents'learning.When it comes to the classroom environment，it is necessary to talk about the design and placementofdesksand chairs，thatis，the design and placementofdesksand chairs in the classroom space.In order tomake the desks and chairs designmore reasonable，we notonly consider the requirements such as price，use，fulluse ofspace，beautifuldesign and so on，butalsotake the principlesofhuman factors engineeringinto account.The shape and the size of the desksand chairsshould conform to the user'sbody size to ensure thatstudentsare able to carry out the study and work in amore comfortable environmentwithin a certain period of time without fatigue，irritability，hyperactivity and such discom forts.Therefore，the sustainable social development requirementsaremeet.Thisarticle analyzes the desksand chairs of No.2 teaching buildings and ladder classroom (bell tower)of guangdong ocean university and puts forward some improvements.

classroom；the design ofdesksand chairs；the layoutofdesksand chairs

TS664.01

A

2095-980X(2016)08-0077-04

2016-07-14

張茜（1995-），女，大學(xué)本科，主要研究方向：工業(yè)工程。