基于人因工程的教室桌椅设计及布局

张茜

(广东海洋大学 工程学院，广东 湛江 524088)

基于人因工程的教室桌椅设计及布局

张茜

(广东海洋大学 工程学院，广东 湛江 524088)

教室就是为教师提供一个传授知识，为学生们提供学习知识的场所。创造一个宜人的环境是关系到老师教学和学生学习效率的关键因素。谈到教室环境，就必然少不了课桌桌椅的设计和摆放，也就是桌椅设计和桌椅在教室空间中的摆放问题。为了使桌椅更舒适，除了要考虑经济、使用、充分利用空间、美观等要求外，还必须要考虑人因工程方面的原则。使课桌桌椅的外形尺寸符合使用者的人体尺寸，保证学生能够在较为舒适的环境下开展学习和工作，在一定的时间内不会出现疲劳，烦躁多动等不适感，并且学校也能够长期使用桌椅，达到可持续发展的社会要求。文章就广东海洋大学第二教学楼以及阶梯教室（钟海楼）的课桌桌椅进行分析研究和改进。

教室；桌椅设计；桌椅布局

良好的坐姿有利于身心愉悦，对于大学生来说，更有利于学生高效地学习和工作。良好的坐姿能够将压力分布到各脊椎骨之间的椎间盘上，并将最适当、最均匀的静负荷量分布于所附着的肌肉组织上，从而减轻作业疲劳。良好的坐姿除了取决于作业者自身的作业姿势以外，桌椅本身的物理设计是否符合使用者的人体生物力学特性也是一个重要因素，是人因工程学所研究的领域。课桌椅是学校的主要设备之一，是每个在校学生必须使用的工具之一。

良好的桌椅布置可以使教室有限的空间进行最大化地利用，符合工业工程对于环境和效率的要求。另一方面，看起来宽敞敞亮，活动空间大小适当的教室有利于人身体的健康，心情的愉悦，增加了人们的舒适感，正是人因工程原理最后的理想效果。同样地，通过对桌椅布局的设计，不但有利于建立良好的教室环境，而且还能最大限度地保证学生在教室的活动空间和安全系数。间接地，学生在拥挤或狭窄的空间中，很有可能发生冲撞和摩擦，这样引起了不必要的矛盾，对学生的人身安全也是一种巨大的威胁和挑战。

简单来讲，笔者发现的不合理处有如下几点。学校使用的这种课桌桌椅，是前面一排的椅子连着后面一排的桌椅并固定在地面上，这样可以节省另外安排独立桌子所耗费的支架成本，也能够防止椅子来回活动造成损坏和丢失的现象发生。椅子不来回抽动，就必须保证固定的同排桌椅之间的距离足够使用者腿部大弯地从其中间通过，所以桌子宽度变小了，椅子和桌子之间的距离也拉大了。但是问题就在于，课桌桌子的宽度明显不够，在摆放较大书籍的时候在坐姿端正的状态下看到书本的下半部分是很困难的，宽度不够也会导致在正确坐姿的前提下腿的自由活动空间不够，经常会碰到前一排后面椅子的椅背。同时，因为桌椅之间的距离过大，为了保证能够看到桌面上的书本并且勾画，就要身体前倾或者是只坐一半甚至是三分之一的椅子，导致坐用者很难保证屁股接触椅子的面积大小，受力不均久了会压迫到腰椎，也对颈椎有很大的影响。

1 问题总体分析

1.1 总体设计思路

总体设计如图1所示。首先进行理论资料的收集，对周边学生进行问卷调查后进行适当分析。之后进行实地测量尺寸。根据计测的目标对象进行计算，最后产生出新方案。

图1 总体设计思路

1.2 现状问题分析

（1）优化设计要解决的问题。①解决桌面设计不合理处，如桌面狭窄宽度不够没有足够的空间放置书本文具，导致学生阅读书本的局限和困难；桌面长度不够导致翻开的书本占用到了别人的桌面，影响周围同学。②空间距离不够，腿部放置区间不够导致坐用者在够得着桌面的时候伸不开腿；够得着桌面的时候无法保证坐用者臀部与椅子面的接触面积。③桌椅之间的空隙不够大无法使学生在腿伸直的情况下通过。④阶梯教室和平坡教室的桌椅型号相同，桌椅的高度不配合，使坐用者姿势长期保持不合理，吃力的情况。⑤前后排桌椅对齐，前排身高较高的同学遮挡住了后排同学的视线。

（2）产品优化设计后所具有具有的效果。①课桌桌面有足够的空间放置打开着的书本和文具水杯的情况下，能够保证桌面不会因为过宽阻挡了过路学生从某排座椅之间正常穿行（所谓的正常穿行是指，腿部伸直不打弯，不磕碰到桌椅腿脚）。②桌子下方空间足够放置腿脚，不会使膝盖磕碰到前排同学的椅子靠背处。③阶梯教室和平坡教室座椅型号有所区别，阶梯教室桌椅高度应高于普通教室桌椅高度一个台阶（阶梯教室的台阶）的距离。④前后排同学座椅插空错开放置，前排同学的身高高低尽量不影响后排同学学习，不遮挡后排同学看黑板的视线。

（3）教室桌椅设计物理数据收集分析。①测量地点：在第二教学楼B2 203以及钟海楼（阶梯教室）03022进行测量。②测量工具：优质软尺。③测量结果如表1所示。

表1 广东海洋大学固定式课桌椅实测关键尺寸 mm

1.3 教室桌椅设计问卷调查数据收集分析

调查方式：通过问卷星调查问卷方式进行线上调查以及纸质版调查问卷进行线下调查。

调查地点：线上调查是互联网以及线下调查是在三饭门口，学生商业中心（商中）。

调查表详情（如表2、图2所示）

调查结果汇总分析：共发出40份纸质版调查问卷，回收40份，作废0份。在3个微信群里发出链接，收到问卷回执38份，作废0份。总共78人参与调查。

表2 广东海洋大学桌椅设计及布局现状调查统计表

图2 广东海洋大学桌椅设计及布局现状调查分析条状统计图

海大学生使用桌椅实际情况图如图3所示。箭头指示坐用者受力情况，重力摩擦力等没有标出。

图3 海大学生使用桌椅实际情况图

1.4 人体参数对比分析

根据海大学生的性别比例具体情况，女生比例42.3%，男生占总人数的57.7%，如图4所示。在计算座椅尺寸的时候，平均值按这个比例来求。如表3所示。

图4 海大学生的性别比例图

表3 高校固定式课桌椅的主要尺寸 mm

2 课桌桌椅优化设计方案

（1）优化尺寸汇总数据。①（以书上百分位数为95的数据进行设计，满足大多数人身体情况的数据）小腿加足高确定座椅面的高度：P（95）=448*57.7%+405*42.3%=429. 81mm。对于桌椅类的高度，国家已有标准规定，椅凳类家具的座面高度可以有400mm、420mm、440mm三个规格，所以选择420mm。坐姿肘高平均值P（95）=298*57.7% +284*42.3%=292.08mm。为了阅读及写作时坐姿眼高与桌面的距离，及写字时的舒适性，在此基础上再加50mm～100mm。最终，将桌面的高度定为：429.81+292.08+50= 771.89mm，加上钟海楼阶梯教室台阶的距离120mm（也就是保证座椅和桌子高度测量在一个水平面上）。根据数据中的坐姿臀宽，及节约空间等多方面因素的考虑，最终将椅面宽度定为440mm。根据该组同学的坐姿肘宽及教室整体布局的美观，将课桌宽度定为600mm。相应地，靠背宽度为600mm。将该组椅面深度设定为450mm，如果桌椅高度搭配得不合理，会直接影响着人的坐姿，不利于使用者的健康。为此，国标还规定了写字桌台面下的空间高不小于580mm，空间宽度不小于520mm，这是为了保证人在使用时两腿能有足够的活动空间，所以综合考虑，把桌下容膝高度定为650mm。此外，根据桌面的高度，以及座椅的高度，将靠背高度定为340mm。综合考虑，我们将课桌深度定为450mm。②最大最小运用原则。该准则要求根据具体设计目的，选用最小或者最大的人体参数。人体身高通常用于通道和门的最小高度设计，为尽可能使所有人（99%以上）通过时不会发生撞头的情况，通道和门的最小高度设计应使用百分位身高数据。而操作力的设计则应该按照最小操纵力准则设计。如门铃这样的物件设计时就要采用平均尺寸原则，设计时候以50%为依据。

（2）优化设计说明。①适当调高桌面高度，使得坐用者能够在自然坐立的情况下手臂保持自然或者接近自然的状态。满足座椅设计要求中的“应尽可能使就坐者保持自然的或者接近自然的姿势，并且要使就坐者可以不时地变换自己的坐姿”。②缩短桌子和椅子之间的间距，使得坐用者在臀部接触椅面三分之二面积的前提下还能够触到桌面。符合生物力学原理，座椅的形态有利于人体重力的合理分布，有利于减轻背部和颈椎的疲劳与变形。③因为空间有限，还要保证留有同学们在下课或者活动的时候在桌椅之间有足够的空间穿行，所以将桌面改成了可以向下折叠，在坐用者落座后能够向上翻起整个桌板，靠下面的支架形成三角支撑，牢固稳定。符合座椅设计原则中的最后一项“牢固、稳定，防止就坐者倾翻滑倒。”

（3）优化设计尺寸汇总。如表4所示。

表4 优化设计尺寸汇总

（4）理想实体示意图。如图5所示。

图5 理想实体示意图

3 结语

这个设计是基于工业工程和人因工程中的舒适经济高效的主要思想来刻画的，意在通过数据和示意图向读者展示笔者的课桌桌椅设计思路。这个课题着眼点落在了每天息息相关的课桌桌椅上面，在这个设计中极大地展现出了所学理论和生活实际相结合的作用。在学习中，运用了参数测量、数据调查、走访咨询、翻阅文献，融汇所学知识以贯通的方法，从中获取了大量灵感。另外，特别感谢广东海洋大学给予的大力支持。

［1］郭伏.人因工程学［M］.沈阳:东北大学出版社，2001.

［2］GB/T 3976-2002学校课桌椅功能尺寸［S］.北京：中国标准出版社出版，2002.

［3］辛华泉.人类工程设计［M］.武汉:湖北美术出版社，2006.

［4］田炜，马广韬.高校课桌椅人性化设计研究［J］.艺术与设计，2010，（10）：195-197.

［5］房旭，于泽新，等.课桌椅造型设计的应用原则［J］.商业文化，2011，（5）：56-58.

［6］孙林岩.人因工程［M］.北京：高等教育出版社，2008.

［7］熊兴福.教室中的人机工程学研究［J］.南昌大学学报（工程技术版），1995，（3）.

［8］学生课桌椅国家标准［EB/OL］.http：//www.ahkoo.com/news/118.htm.

［9］檀润华.TRIZ及应用［M］.北京：高等教育出版社，2010.

［10］孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理［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

张茜（1995-），女，大学本科，主要研究方向：工业工程。