孫云 陳于書

摘要：隨著智慧教育在中學(xué)階段的推行，化學(xué)智慧實驗室建設(shè)數(shù)量在不斷增加，家具作為教學(xué)環(huán)境的重要組成部分，需要適應(yīng)智慧教育環(huán)境的發(fā)展需求。文章以中學(xué)化學(xué)智慧實驗室家具為研究對象，通過文獻檢索法、實地調(diào)研法等方法調(diào)研中學(xué)化學(xué)實驗室市場和使用現(xiàn)狀及家具產(chǎn)品，總結(jié)市場企業(yè)類型和中學(xué)化學(xué)實驗室的使用人數(shù)、空間布局、功能分區(qū)、基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境等情況，同時從材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能等方面對232件實驗室家具的品類進行調(diào)研，為家具設(shè)計提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：實驗室家具;智慧教育;市場現(xiàn)狀

中圖分類號：TS664 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-9436（2022）05-0-03

隨著智慧教育的發(fā)展，學(xué)校紛紛致力于建設(shè)智慧校園。智慧校園的建設(shè)影響著學(xué)校實驗室家具的設(shè)計[1]?；瘜W(xué)智慧實驗室家具的合理設(shè)計支持智慧教育的實現(xiàn)。所以文章調(diào)研智慧教育影響下的中學(xué)化學(xué)智慧實驗室市場發(fā)展現(xiàn)狀、教學(xué)空間現(xiàn)狀和相關(guān)家具設(shè)計現(xiàn)狀，為我國更好地推進智慧校園的家具建設(shè)提供參考。

1 中學(xué)化學(xué)實驗室家具市場現(xiàn)狀

中學(xué)化學(xué)智慧實驗室家具市場還處在發(fā)展的初級階段，企業(yè)較少，通過實地調(diào)研參與第77屆和第79屆中國教育裝備展的商家，選取22個與中學(xué)化學(xué)智慧實驗室相關(guān)的國內(nèi)知名品牌，按企業(yè)主要經(jīng)營產(chǎn)品將其劃分為三類。

第一類是以軟硬件相結(jié)合，提供整體智慧實驗室解決方案的企業(yè)，占比27.3%。以威成亞、酷騰科教為代表，這類企業(yè)的家具設(shè)計嘗試通過軟硬件相結(jié)合的方式，更好地滿足智慧教學(xué)的需要[2]。例如，威成亞研發(fā)的便攜式實驗操作考評終端，可搭配任意實驗桌，其高清攝像頭可無死角全屏錄制，單點觸摸屏用于采集實驗加試及教學(xué)過程中考生操作視頻、電子實驗報告等。

第二類是以硬件開發(fā)為主，提供實驗室整體裝配規(guī)劃、家具制造的企業(yè)，占比59.1%。以愛德成蹊、大德科教為代表，這類家具企業(yè)專注于實驗室家具研發(fā)設(shè)計和空間環(huán)境設(shè)計，以更好地適應(yīng)智慧教育的教學(xué)模式。其實驗室桌椅大多移動方便，可自由組合，適合小組討論等多種實驗室布局;通過科學(xué)展品營造學(xué)科氛圍，既能提高學(xué)生的實驗興趣，又能起到營造學(xué)科氛圍[3]的作用。

第三類是以軟件開發(fā)為主，提供包括化學(xué)實驗評測系統(tǒng)、化學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)軟件等技術(shù)的企業(yè)，占比13.6%。這類企業(yè)的產(chǎn)品能夠為學(xué)生展示規(guī)范性的實驗操作，為中學(xué)實驗線上教學(xué)提供極大的幫助，能提供定制化服務(wù)，幫助打造專屬的實驗操作考試服務(wù)平臺。

2 中學(xué)化學(xué)實驗室空間使用現(xiàn)狀

為了解中學(xué)化學(xué)實驗室空間使用現(xiàn)狀，就近走訪調(diào)研了南京市及其附近區(qū)域的智慧校園建設(shè)項目中化學(xué)實驗室的建設(shè)情況，收集各中學(xué)的化學(xué)實驗室資料，結(jié)合線上調(diào)研分析各學(xué)?；瘜W(xué)實驗室現(xiàn)狀。

2.1 使用人數(shù)

調(diào)研學(xué)校的實驗室均為大班授課模式，可實現(xiàn)大班教學(xué)。大部分中學(xué)每個班已超過50人，加上選課走班制度[4]的實行，參與化學(xué)實驗課的學(xué)生數(shù)量各有不同。多數(shù)班級大多情況下還是采用大班教學(xué)模式，IB國際班等少數(shù)班級實現(xiàn)了智慧教育所倡導(dǎo)的小班教學(xué)模式[5]，種種因素導(dǎo)致中學(xué)化學(xué)教學(xué)環(huán)境無法很好地滿足師生實驗使用需求。所以從教學(xué)實際出發(fā)，對實驗室空間及家具進行相應(yīng)的調(diào)整，如考慮增加便攜式實驗桌椅設(shè)計是非常必要的。

2.2 空間布局

根據(jù)調(diào)研，中學(xué)化學(xué)實驗空間布局分為四類，即傳統(tǒng)行列式、小組討論式、功能復(fù)合式和靈活式布局。其中，第一種傳統(tǒng)行列式布局教學(xué)空間為矩形，空間單一封閉，教室空間緊湊。教學(xué)區(qū)由行列式桌椅布置組成，教學(xué)區(qū)兩側(cè)貼近墻體界面。第二種小組討論式空間布局，實驗桌椅為多邊形，通常為4～8人小組實驗，互動性強。第三種是功能復(fù)合式空間布局，主要改造教室空間布局。教室部分為講臺和學(xué)生桌椅，部分為實驗操作區(qū)，功能更加多元化，滿足學(xué)生使用需求[6]。第四種是靈活式空間布局，基本教學(xué)區(qū)域靈活布置，分組式教學(xué)和可移動桌椅能夠加強師生之間的互動交流，空間形式和教室布置方面更為多元靈活，注重打造智慧化教學(xué)空間，使用平板教學(xué)、多屏協(xié)同教學(xué)[7]，師生互動更加頻繁。

2.3 化學(xué)實驗室現(xiàn)有功能分區(qū)比較

實驗室空間按功能可劃分為九個部分：辦公區(qū)、信息區(qū)、教學(xué)區(qū)、實驗區(qū)、模擬實驗區(qū)、清潔區(qū)（水槽）、收納區(qū)和更衣區(qū)。通過統(tǒng)計8所中學(xué)的情況，發(fā)現(xiàn)其都有的功能區(qū)域有辦公區(qū)、信息區(qū)、實驗區(qū)和清潔區(qū)，基本功能齊全。個人物品的收納和存儲空間是化學(xué)實驗室必要的功能區(qū)域，是為化學(xué)教學(xué)中師生暫時存儲物品和使用工具提供的空間。在8所中學(xué)中，只有3所中學(xué)在化學(xué)實驗室設(shè)置了專門的收納區(qū)，并且收納區(qū)采用的是模塊化組合設(shè)計，無智能化功能，便于存儲。此外，所調(diào)研的中學(xué)化學(xué)實驗室較少設(shè)置模擬實驗區(qū)。在實驗操作的過程中，難免出現(xiàn)各種操作問題，為了提升實驗效率和正確性，要求中學(xué)化學(xué)實驗室內(nèi)增加模擬實驗區(qū)或者虛擬現(xiàn)實（簡稱VR）實驗軟件操作區(qū)。而僅有1所學(xué)校專門設(shè)置了更衣區(qū)，便于師生在實驗前后更換實驗服，培養(yǎng)安全意識。

2.4 基礎(chǔ)設(shè)施及環(huán)境

綜合調(diào)研建設(shè)智慧校園背景下的中學(xué)化學(xué)實驗室的基礎(chǔ)設(shè)施及環(huán)境情況，化學(xué)實驗室內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施可以大致分為三類：智能控制套件、實驗室家具和實驗所用設(shè)備。智能控制套件包括無線智能網(wǎng)關(guān)、空調(diào)控制套件、多媒體控制套件、智能插座套件、智能用電套件、空氣質(zhì)量傳感套件、可燃氣體報警套件、物聯(lián)網(wǎng)一體化終端、智能顯示屏和智能吊裝系統(tǒng);實驗室家具包括教師演示臺、學(xué)生實驗桌、實驗椅凳、水槽、柜類;常見的實驗設(shè)備則有鐵架臺、試驗箱（收納筐）、電腦、展示墻等。

物理環(huán)境方面，化學(xué)實驗室的智慧性建設(shè)很大程度上是物理環(huán)境的智慧化。調(diào)研的中學(xué)化學(xué)實驗室內(nèi)基本都有物聯(lián)網(wǎng)管控設(shè)備，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、預(yù)警與反饋[8]，并通過智慧管理系統(tǒng)發(fā)布到教室的電子班牌、師生的手機APP上，同時設(shè)置相應(yīng)的預(yù)警音效進行提醒，實現(xiàn)了物理環(huán)境的自適應(yīng)可調(diào)節(jié)。空間環(huán)境方面，因鐵架臺比較重，不易搬動，所以在需要使用鐵架臺的實驗室內(nèi)，通常選擇將鐵架臺放置在實驗桌面上。實驗桌面上通常放置塑料實驗筐，筐內(nèi)有實驗所要用到的儀器和藥品。這樣做既節(jié)省了取用儀器的時間，也簡化了收納過程[9]。此外，展示墻面懸掛元素周期表、知識網(wǎng)絡(luò)圖，墻面、天花板、窗簾的個性化色彩設(shè)計，都是在創(chuàng)設(shè)濃厚的化學(xué)實驗氛圍，在浸入式的環(huán)境熏陶下，優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。信息環(huán)境方面，部分學(xué)校在化學(xué)實驗室內(nèi)配備了電腦，可以進行模擬操作實驗，以實現(xiàn)實驗空間的合理利用和信息環(huán)境的交互。

3 國內(nèi)外實驗室家具產(chǎn)品

通過線下走訪各大教育裝備相關(guān)展會、實地參觀并搜集商家推薦產(chǎn)品宣傳冊和線上調(diào)研的方式（品牌官網(wǎng)）收集相關(guān)實驗室家具品牌，匯總分析其系列產(chǎn)品，篩選出14個品牌，統(tǒng)計分析每個品牌的樣本，得到有效樣本數(shù)共計232個。運用歸類分析法客觀地分析總結(jié)樣品特征，為面向智慧教育的中學(xué)實驗室家具設(shè)計提供指導(dǎo)。

3.1 產(chǎn)品品類

中學(xué)化學(xué)實驗室家具產(chǎn)品分為四類：桌臺類、柜類、坐具類和其他家具。對比分析國內(nèi)外品牌，可以看到國內(nèi)實驗室家具品牌產(chǎn)品品類相對齊全，實驗室家具整體解決方案較為顯著;國外實驗室家具品牌產(chǎn)品多數(shù)專門設(shè)計制造某一類家具，致力于追求精細化設(shè)計。

3.2 材質(zhì)

實驗室的家具材質(zhì)選擇可以拆解成兩部分，一部分是框架材質(zhì)，另一部分是臺面材質(zhì)。框架是家具的主體，決定了家具的承重性能[10]。實驗室家具框架可以分為以下幾種：全木材結(jié)構(gòu)、鋼木結(jié)構(gòu)、鋁木結(jié)構(gòu)、ABS結(jié)構(gòu)、塑鋼結(jié)構(gòu)以及全鋼結(jié)構(gòu)。

針對實驗室家具框架材料，目前學(xué)校家具市場上普遍使用鋁木結(jié)構(gòu)，占比48%，鋁木結(jié)構(gòu)框架采用大型鋁合金模具成型制作，鑲裝聚木屑三聚氰胺浸漬板，其組裝接縫嚴(yán)密，連接牢固，受到師生喜愛。其次是鋼木結(jié)構(gòu)和全鋼結(jié)構(gòu)，市場采用率為19%和18%，多選用0.8 mm厚烤漆鋼制框，具有較高的性價比，也很受師生青睞。國內(nèi)外消費者關(guān)于實驗室家具框架的選擇存在一定的差異。國內(nèi)實驗室家具，無論是學(xué)生實驗桌還是教師演示臺，鋁木結(jié)構(gòu)最多，占比67.44%和50%;其次是鋼木結(jié)構(gòu)，占比18.6%和33.33%。而國外則更偏向鋁木結(jié)構(gòu)和全鋼結(jié)構(gòu)。

臺面材質(zhì)[11]除了要滿足審美需求以外，還要具備堅固、耐腐蝕、防火、防靜電、防酸堿、滅菌等性能。中學(xué)實驗室家具市場上常用的臺面材料有實芯理化板、陶瓷板、環(huán)氧樹脂板、千思板、貼面理化板等。國內(nèi)外消費者關(guān)于實驗室家具臺面材質(zhì)選擇最多的是實芯理化板。國內(nèi)實驗室家具臺面材質(zhì)排名前三的分別是實芯理化板、陶瓷板和鋼化玻璃。而國外則是實芯理化板、三聚氰胺板和貼面理化板。實芯理化板的優(yōu)點是可獨立使用而不需要粘貼在任何基材上，相比貼面板，具備防水、確保強度和美觀等優(yōu)點。臺面材料最好使用13 mm厚度以上的實芯理化板。此外，其成本低、用途廣，可以做成多種顏色的板材，能定制不同的色板與厚度。樣品中多采用12.7 mm（+-0.1 mm）厚的優(yōu)質(zhì)雙面實芯理化板，總厚度為25.4 mm。

3.3 結(jié)構(gòu)

實驗室家具可以分為固定式結(jié)構(gòu)、移動式結(jié)構(gòu)、懸掛式結(jié)構(gòu)。固定式結(jié)構(gòu)就是我們常見的傳統(tǒng)工作臺的布置，不具備靈活性;移動式結(jié)構(gòu)是在實驗臺底部安裝滾輪，可以隨時移動，桌椅板凳可以根據(jù)人體需求隨時調(diào)節(jié)高度，靈活度高;懸掛式結(jié)構(gòu)是將柜體放置在落地的金屬框內(nèi)，這樣的設(shè)計防潮性能好。目前實驗室家具還是以傳統(tǒng)的固定式結(jié)構(gòu)為主，其次是移動式結(jié)構(gòu)和懸掛式結(jié)構(gòu)。與國內(nèi)家具相比，國外家具的移動式結(jié)構(gòu)和懸掛式結(jié)構(gòu)占比更多。其中移動式結(jié)構(gòu)能根據(jù)不同的實驗需求選擇合適的實驗室布局，這正好與智慧教育下的實驗室布局形式多樣化的趨勢[12]相符。

3.4 功能分析

化學(xué)實驗室家具的功能配置在一定程度上會對家具選擇造成較大的影響，因此圍繞其功能性展開調(diào)研，面向此類群體開展精準(zhǔn)設(shè)計具有實際意義。在實驗室系統(tǒng)的功能上，前面四項分別是學(xué)生實驗臺桌、實驗椅凳、教師演示臺和通風(fēng)柜，其中學(xué)生實驗臺桌有96件，占比41.32%。在滿足中學(xué)化學(xué)實驗基礎(chǔ)功能配置的前提下，實驗室推車、移動演示桌、儀器柜依次成為化學(xué)實驗室家具主要的新增功能。由此可見，該用戶群體對化學(xué)實驗室空間家具的移動性需求較大，因此，在設(shè)計化學(xué)實驗室家具時，移動性設(shè)計是家具選擇上的主要關(guān)注點。

4 結(jié)語

由研究可知：

第一，我國中學(xué)化學(xué)智慧實驗室市場還處在發(fā)展階段，生產(chǎn)企業(yè)按產(chǎn)品類型可分為以硬件研發(fā)為主、以軟件設(shè)計為主和軟硬件相結(jié)合的三類企業(yè)，針對線上線下教學(xué)的一系列化學(xué)智慧實驗室產(chǎn)品逐漸普及。

第二，對于實驗室空間使用現(xiàn)狀，從使用人數(shù)分析，實驗桌椅考慮增加便攜式設(shè)計是非常必要的。從空間布局分析，中學(xué)化學(xué)實驗室空間布局有傳統(tǒng)行列式、小組討論式、功能復(fù)合式和靈活式布局。中學(xué)化學(xué)實驗室基本功能區(qū)域有辦公區(qū)、信息區(qū)、實驗區(qū)和清潔區(qū)，可添加功能區(qū)域有教學(xué)區(qū)、模擬實驗區(qū)、收納區(qū)和更衣區(qū)。化學(xué)實驗室的智慧性建設(shè)很大程度上是物理環(huán)境的自適應(yīng)調(diào)節(jié)帶來的智慧化，其次就是信息環(huán)境的交互和空間環(huán)境氛圍的營造。

第三，實驗室家具在產(chǎn)品品類方面，可以分為桌臺類、柜類、坐具類和其他家具這四類。在家具材料方面，可以分為框架材質(zhì)和臺面材質(zhì)。我國實驗室家具框架材質(zhì)排名前兩位的是鋁木結(jié)構(gòu)和鋼木結(jié)構(gòu)，臺面材質(zhì)排名前三的是實芯理化板、陶瓷臺面和鋼化玻璃。以固定式結(jié)構(gòu)家具為主，對家具的移動性功能需求較大。

參考文獻：

[1] 郭園，申黎明.智能教育背景下學(xué)習(xí)空間及桌椅設(shè)計趨勢研究[J].家具與室內(nèi)裝飾，2019（7）：17-19.

[2] 李妍，楊子倩.基于智能交互的干預(yù)治療自閉癥兒童家具研究[J].設(shè)計，2022，35（6）：104-107.

[3] 梁煒瑩.未來中學(xué)特色課程教育空間設(shè)計研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2020.

[4] 趙亮.選課走班制下的高中教學(xué)空間設(shè)計研究[D].濟南：山東建筑大學(xué)，2021.

[5] 迮佳，富艷春.智慧教室環(huán)境下高校課堂模式的發(fā)展路徑探究[J].智能建筑與智慧城市，2020（8）：101-102.

[6] 劉琪.走班制中學(xué)教學(xué)空間配置研究[D].北京：中央美術(shù)學(xué)院，2019.

[7] 孫雯雯，顧顏婷.智慧教室背景下工業(yè)設(shè)計研討室家具設(shè)計[J].林業(yè)和草原機械，2021，2（6）：81-85.

[8] 孫萌，劉洪海，呂豐.高校智慧教室空間設(shè)計探究[J].家具，2021，42（3）：63-67.

[9] 史知彬，許柏鳴.學(xué)齡期兒童房定制家具收納性研究[J].家具與室內(nèi)裝飾，2021（7）：32-35.

[10] 王麒宇，鐘世祿.沙發(fā)框架結(jié)構(gòu)的可拆卸性探討[J].家具與室內(nèi)裝飾，2020（3）：68-69.

[11] 李景婕，苗艷鳳.現(xiàn)代醫(yī)療家具的設(shè)計研究[J].家具與室內(nèi)裝飾，2020（9）：13-15.

[12] 潘霞，苗艷鳳.智慧教室環(huán)境下設(shè)計專業(yè)專用課桌椅的設(shè)計[J].家具，2020，41（3）：32-36.

作者簡介：孫云（1996—），女，山東臨沂人，碩士在讀，研究方向：家具設(shè)計與理論。

陳于書（1972—），女，江蘇南京人，博士，教授，研究方向：家具設(shè)計與工程。