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浅议人体工程学在学生课桌椅上的应用 1 浅议人体工程学在学生课桌椅上的应用 1 1引言引言 人体工程学随着第二次世界大战的发生而发生,并很快在世界范围内兴起。这一门与人 类息息相关的学科在我们的设计、生产中间发挥着越来越重要的作用。随着社会的进步和 生活水平的提高,人们开始关注自己生活的环境,开始追求高品质的舒适生活,于是按照人 体工程学设计的产品也就越来越受到大众的欢迎。人体工程学的学生课桌椅也就成了现代 社会人们追求的目标。人体工程学的学生课桌椅并不是人们头脑中所想象的仅有数据符合 的家具,它还包括除了人体生理数据之外的很多因素。它的设计原则除了常见的尺度设计原 则,人体机能和环境设计原则,健康设计原则。在这些原则的指导下好的学生课桌椅是功能 与美学相结合的产品,可以为人带来身心两方面的享受。我国的校用课桌椅不但要纠正现有 的人体工程学尺寸设计的误区,还要增加试制力度和培养设计师的设计意识。真正的人体工 程学课桌椅应该为人量身定做。 本课题的研究对中国家具企业设计人体工程学课桌椅具有 一定意义的启迪作用,对于强化设计师人体工程学的设计意识,大力推行以人为本的家具市 场化进程指明了一条具有一定可行性和合理性的道路。 2 2人体工程学对课桌椅设计的作用人体工程学对课桌椅设计的作用 家具是由材料、结构、外观形式和功能四种因素组成，其中功能是先导，是推动家具 发展的动力；结构是主干，是实现功能的基础。这四种因素互相联系，又互相制约。由于 家具是为了满足人们一定的物质需求和使用目的而设计与制作的，因此家具还具有功能和 外观形式方面的因素。下面阐述这四个要素的主要内容及相互间的关系。 2.1 人体工程学的缘起 人体工程学（Ergonomics）是 40 年代后期迅速发展起来的一门技术科学。Ergonomics 一词是在 1857 年由波兰教授雅斯特莱鲍夫斯基提出的，它来源于希腊文，其中 Ergos 是工 作，nomes 是规律，整个词是工作之意。在 20 世纪初，英国泰罗设计了一套研究工人操作 的方法，研究怎样操作才能省力，高效，并订出相应的操作制度，人称泰罗制，这是人体 工程学的始祖。 大兴安岭职业学院毕业设计（论文） 2 人体工程学的研究内容主要有下列几个方面：人体测量学，生理解剖学及心理学。研 究人体工程学的目的是使人在使用产品时获得高效，舒服，安全，健康的感受。人体工程 学在现代设计过程中已成为设计师自觉考虑的一个重要因素。尽管人体工程学在 100 多年 前作为一门科学被系统提出，人们也普遍认同此为人体工程学的起源，实际上早在数千年 前，人类制造出来的物品如家具，劳动工具等已经反映出了人体工程学的运用。人是一种 爱幻想，善变，情感丰富而又敏感脆弱的动物。所以希望生活的人造环境让人感到舒适， 充满温情。设计可以帮人实现梦想。原始社会的设计，就像人类所有的发明创造一样，总 是抱着改天换地，方便生活的目的产生的。每一件物品，每一个造物的过程，都在无意的 探询人类之根本。人们创造物品的同时，也在自发追求着使用产品时的舒服，安全等，考 虑人的不同要求。根据国际人机工程学会的定义，人体工程学研究人在某种工作环境中的 解剖学，生理学和心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工 作中，家庭生活中和休假是怎样同意考虑工作效率，人的健康，安全和舒适等问题的学科。 人体测量学，生理解剖学及心理学等现代人体工程学的内容在古代的器物中同样得到了体 现。以下就以古代家具的起源，发展为例来说明人体工程学的起源早在泰罗制出现以前就 开始了。 2.2 人体工程学在家具中的发展历程 古代家具中人体测量学的体现: 人体测量学是一门新兴的科学，同时又具有古老的渊 源。早在公元前一世纪罗马建筑师 Vitruvian 就已从建筑学的角度对人体尺度作了全面的 论述，他从人体各部位的关系中，发现人体基本上以肚脐为中心。人体测量学是通过测量 人体各部位尺寸来确定个人之间在人体尺寸上的差别的一门科学。测量出来的尺寸可以作 为满足人需求的产品设计的尺寸参考。古代家具设计虽没有像现代一样科学系统自觉的运 用人体测量学的功能，但某些方面仍可以认定为人体测量学的运用。战国时期家居习俗为 “席地而坐”，即“跽坐”，跽坐时两膝着地，以臀部靠住脚跟，上身挺直，以示庄重， 所以人们的视线和身体所及的高度以及器物的装饰面都决定了漆案，漆几等家具为低型家 具。漆案，漆几的比例尺度是比较科学合理的。如案面高度多在 10 厘米20 厘米之间。漆 几的高度一般在 30 厘米40 厘米之间，可适宜于人们“隐几而坐”。马王堆汉墓漆器家具 功能设计特点是按照当时人的起居习惯合理设计。如 3 号活动几矮足只有 16 厘米，高度适 宜于“隐几而卧”。其实用尺寸是经过计算而设计的。食案仅有 2 厘米高的短足，便于人 们托盘送食利于放置，案面四沿还有 2.3 厘米高起的拦水线，防止食物汤水外溢。产品尺 浅议人体工程学在学生课桌椅上的应用 3 寸功能设计符合人们的使用要求。 现代家具的设计特别强调与人体工程学相结合。人体工程学重视“以人为本”，讲求 一切为人服务，强调人类的衣、食、住、行，从人的自身出发，在以人为主体的前提下考 虑其他因素。人体工程学已广泛应用于现代的工业产品设计，在家具设计中的应用也日臻 成熟。 家具产品本身是为人使用的，所以，家具设计中的尺度，造型、色彩及其布置方式 都必须符合人体生理、心理尺度及人体各部分的活动规律，以便达到安全、实用、方便、 舒适、美观之目的。人体工程学在家具设计中的应用，就是特别强调家具在使用过程中对 人体的生理及心理反应，并对此进行科学的实验和计测，在进行大量分析的基础上为家具 设计提供科学的依据。同时，把人的工作、学习、休息等生活行为分解成各种姿势模型， 以此为研究家具设计，根据人的立位、坐位和卧位的基准点来规范家具的基本尺度及家具 间的相互关系。 2.3 人体工程学对课桌椅设计的作用 学生每天在学校课桌椅上都要度过大量的时间， 如课桌椅的错误设计或不合适的配置， 会对学生的身心健康带来巨大的威胁；其次，从人类工程学角度看，老师要求学生笔直就 坐，否则就被认为影响课堂纪律，这样的观点也是错误的。因此，普及人类工程学知识与 设计科学合理的校用家具同样非常重要，如何创造一个宜人的教室环境是关系到教学和学 习效果的一个重要因素。 课桌椅作为相对于普通家具而言的特殊家具，其定义和特点必然会有所不同，其设计 不能按照普通家具的设计方法进行。课桌椅的设计必须在一个更大的范围中考虑，从整体 的使用者去考虑课桌椅的设计。这种整体的使用观念必须将课桌椅体系和普通教室用课桌 椅系列所涵盖的内容统一起来，只有这样才能够更全面地了解普通教室用学生课桌椅系列 的特点和理想状态。 3课桌椅设计的主要参数课桌椅设计的主要参数 3.1 与课桌椅设计相关的人体参数 身高（stature） ：从地面到头最高点（头顶点）的垂直距离。 肩高(shoulder heihght):从地面到肩峰点的垂直距离 肘高(elbow height):从地面到弯曲肘部的最下点的垂直距离。 坐姿时小腿加足高（腘高）(popliteal height):膝部弯成直角，从足底面到膝弯屈处 的大腿下面的垂直距离。 大兴安岭职业学院毕业设计（论文） 4 坐姿时膝高(knee height):从地面到髌骨上缘的最高点的垂直距离。 3.2 课桌椅参数 座面高 (seat height):从地面到椅座面前缘最高点的垂直距离。 座面有效深 (seat depth ): 椅座后缘到前缘顶点的水平距离。 椅座面倾角 (seat slope):椅座面与水平的夹角。 桌面高 (desk height):从地面到桌面前缘最高点的垂直距离。 桌下净空高 (desk clearance):从地面到桌面的前缘底部的垂直距离。 桌面倾角 (desk slope): 桌面与水平面的夹角。 3.3 百分点及静态与动态尺寸的选择 实际设计中，家具的不可能满足一个群体内的所有的尺寸范围，尤其学校家具的使用 者的尺寸范围更大，因此一般的满足群体内的 90%的人就达到了设计要求，也就是第 5 个百 分点和第 95 个百分点之间的人群。同时人体尺寸测量数据分为静态尺寸和动态尺寸（人体 正在运动的尺寸）。一般来说静态尺寸的正负偏差为 5mm；动态尺寸的正负偏差为 20mm。 表 2 中列出了测量项目的动静态选择及百分点的选择，并确定了测量项目与课桌椅设计的 关系。 4 课桌椅的材料和结构设计课桌椅的材料和结构设计 4.1 课桌椅的选择 普通教室用课桌椅的材料选择的基本方法同普通家具相似。以使用功能为出发点，选 择与教室、形象、嗜好相互协调的材料。普通教室课桌椅的主要材料有：木材、各种合成 材料、塑料、金属。具体的设计中，材料的选择要尽可能保证人体使用中的舒适。 4.2 课桌椅的结构和材料的要求 课桌椅的损坏在使用过程中是很常见。年龄越小的孩子其自我控制能力就越差，因此 在小学生使用课桌椅的过程中难免会对课桌椅造成有意或无意的损坏。为了保证课桌椅的 使用寿命，应当对课桌椅的性能进行测试，以确保质量。材料和结构的机械性能要求必须 通过四种测试：功能负荷测试、非功能负荷测试、静态负荷测试以及疲劳负荷测试。可参 照 GB10357 系列标准家具力学性能试验进行测试。 浅议人体工程学在学生课桌椅上的应用 5 4.3 课桌椅色彩的选择 色彩的三要素：色相，色彩的相貌；明度，色彩的明暗程度；彩度，色彩的饱和程度。 在设计中既要保证课桌椅单体色彩的美观，还要保证各种色彩在教室环境内协调性。总体 来说课桌椅的设计要求色彩明朗、精神饱满、丰富多彩。 普通教室应能满足好运、动作幅度大的学生自由的宽敞空间。利用课桌椅的色彩可相 应减少环境的拥挤感。一是利用课桌椅色彩的距离感与感，暖色属前进色，冷色属后退色； 高明度色彩有前进感， 低明度色彩有收缩感， 前进性的暖色， 有膨胀感； 后退性的冷色， 有 收缩感；明度高的色彩有膨胀感，明度低的色彩有收缩感。 在课桌椅的设计中运用“兴奋色”系列的色彩能给整个教室带来愉悦、自由的氛围，但这 种色彩极易对学生产生过度刺激；然色彩上以冷色调，有助于使用者心境平衡、情绪安定 利用沉静色能创造安静的环境氛围。使用“中性色”不失为一种折衷的好办法，并运用“兴 奋色”再提高色彩的明度，降低色彩的饱和度以达到既可以创造愉悦的氛围，又不至于使 学生过于兴奋的效果。 5 5 结论结论 在教育走向市场化的环境下，必须及时为生产者提供可靠的、实用的设计依据，确保 学生能够使用上经过科学设计的课桌椅。课桌椅设计除考虑实用、经济、美观等要求外， 必须应用人类工程学原理，使其设计尺寸符合青少年人体尺度和人体动作尺度，做到使用 时保证人体有一个健康良好的坐姿，从而有利于提高学习效率，减少疲劳和不舒适感，保 证青少年学生身心的健康成长。同时，普及人类工程学知识与设计科学合理的校用家具同 样非常重要。 大兴安岭职业学院毕业设计（论文） 6 参考文献参考文献 1熊兴福. 教室中的人机工程学研究. 南昌大学学报.1995,3:6468 2朱启星，杨传文. 四所高校课桌椅空间设置工效学分析. 中国学校卫生.1997,18 (4):295296 3苏垣. 从人类工效学看健康型桌面结构的设计. 人类工效学.2001,1:6063 4杨志敏，张亚池，张双保.人机工效学在椅类设计中的应用. 木材加工机械.2002, 4:1518 5. 龙海曌. 普通教室用小学生课桌椅系列的基础研究. 江南大学硕士论文.2003:25 32 6. 罗玉明. 人体工学课桌椅的设计原理. 中国教育技术装备.2004,9:45 7. 杨君顺，姜娜. 学生桌椅设计中的要素. 郑州航空工业管理学院学报.2005,3:136 137 8. 唐锡麟. 学校课桌椅国家标准的研制. 中国学校卫生.1990,6:1013 浅议人体工程学在学生课桌椅上的应用 7 致谢 仅此论文完成之际，我首先要感谢我的导师谢华对我的悉心培养和指导，她严谨的学 风和