基于人机工学的多媒体教室环境设计方案.doc

基于人机工学的多媒体教室环境设计方案1 引言1.1 研究背景在21世纪，信息技术以惊人的速度传播着丰富、精彩、多变的计算机文化。由于信息技术的不断普及，运用信息技术进行教育教学已成为主流的教学方式。多媒体教室也称多媒体演示室，是根据现代教育教学的需要，将多媒体计算机、投影、录音、录像等现代教学媒体结合在一起而建立起来的综合教学系统。多媒体教室作为信息技术的传播媒介，其在教育教学中发挥着越来越重要的作用。此外，随着教育技术的发展，多媒体教室以其教学直观、表达力强、教学媒体应用方便、教学效率高等优点而深受教师和学生的喜爱，国内许多高校都把多媒体教室的建设作为发展学校现代教育技术的一个首要工程。数字化、网络化的多媒体教育方法和技术是现代高等院校重要的信息基础设施，是衡量高等院校信息基础建设和学校日常教学管理先进水平的重要指标。多媒体教室的建设不仅有效提高了教师教学的效率，而且提高了学生学习的积极性。1由此可见，在信息化教育的时代，运用多媒体教室进行教育教学可以极大地促进教师教学效率的提高，同时也有助于提高学生的学习效率。多媒体教学使课堂更加丰富与多彩。然而，当教师与学生在得到多媒体教学所带来的便利的同时，也一定程度上受到了多媒体教学带来的负面影响。这些负面影响体现在多媒体教室的环境设计中，例如教室中的灯光亮度不能满足学生的学习要求，不合理的投影仪布局使投影仪的光线对教师造成影响等。这些负面影响如果不能有效解决，将极大影响教师的教学效率以及学生的学习兴趣，同时对师生的身心健康造成一定的影响。人们在设计多媒体教室的时候，往往追求的是多媒体教室带来的教学效率而忽视了环境设计的人性化，从而给使用多媒体教室的师生带来了一定的负面影响。为了有效解决以上多媒体教室环境设计方面的问题，应当从人机工程学的角度进行研究，深入分析环境设计存在的问题，提出基于人机工学的多媒体教室环境设计的方案。1.2 研究的内容及研究方法1.2.1 本研究的主要内容运用多媒体教室进行教学作为目前高校教学的主流方式之一，为教师教学、学生学习带来了很多的便利。与此同时，多媒体教室的环境设计方面还存在着一些人机工学方面的问题，有待于我们研究解决。本研究旨在构建符合人机工学的多媒体教室环境设计的方案。1.2.1.1 基于人机工学的多媒体教室环境设计的内涵为了构建符合人机工学的多媒体教室的环境设计方案，有必要对“人机工学”、“环境设计”等概念进行深入分析。本研究主要采用文献调研法对“人机工学”、“环境设计”等概念进行界定，深入研究人机工学的内涵，为构建符合人机工学的多媒体教室环境设计方案打好基础。符合人机工学的多媒体教室环境设计有利于教师教学、学生学习，能让学生在尽情通过书本、电脑、电视、投影获取大量知识的同时，摆脱多媒体教室带来的负面影响，使教学中教与学的交互更加高效、方便和舒适，从而保障教师与学生的身心健康。1.2.1.2 调查现有多媒体教室的环境设计现状这部分的研究内容主要采用问卷调查法和实地访谈法对多媒体教室的环境设计进行现状调查。本调查主要根据基于人机工学的环境设计原则对多媒体教室的讲台设计、温度环境、声音环境等布局情况进行调查。调查从环境设计的“科学高效性”、“舒适实用性”、“安全可靠性”、“环保健康性”四方面入手，以期了解现有多媒体教室的环境设计情况。调查现有多媒体教室的环境设计情况，咨询相关环境设计人员，并分析研究相关多媒体教室环境设计的文献，找出现有多媒体教室环境设计的不足，为构建符合人机工学的多媒体教室环境设计的方案打好基础。1.2.1.3 提出构建基于人机工学的多媒体教室环境设计方案通过研究人机工学环境设计的内涵以及对多媒体教室进行现状调查后，分析问题存在的原因，并结合实际情况找出符合人机工学的多媒体教室环境设计的方案。基于人机工学的多媒体教室环境设计应符合“科学高效性”、“舒适实用性”、“安全可靠性”、“环保健康性”四个原则，使教师与学生在多媒体教室中进行教与学的交互时少受或者不受多媒体教室所带了的负面影响。1.2.2 本研究使用的方法本研究主要采用问卷调查法与实地访谈法，通过发放问卷来收集数据，实地访谈采集资料（包括访谈相关工作人员、拍摄相关实物照片）对浙江师范大学25幢的多媒体教室进行调查。其中，问卷设计分为教师卷与学生卷，调查对象是浙江师范大学的教师与学生；实地访谈的地点是浙江师范大学25幢的多媒体教室，被采访者是25幢多媒体教室的工作人员。本研究的技术路线如图1-1所示：图1-1 技术路线1.3 研究的目的与意义多媒体教学已经成为现代教育中非常普遍的教学手段。它可以准确、方便、快捷的将信息传递给学生，使教师、学生之间的交流更加方便和直接。但在这种教学方式下却隐藏着很多人机工程学方面的问题。如果这些问题不予重视和解决，将会很大程度的降低多媒体教学中教与学的效率，并极大的影响学生和教师的身体健康。王晓东，王述洋，王显芳，张万里.基于人机工程学的新型多媒体教室的研究与设计J.机电产品开发与创新，2007.1：115117.由此可见，构建符合人机工学的多媒体教室的环境是十分重要的。符合人机工学的多媒体教室有利于教师教学、学生学习，能让学生在尽情通过书本、电脑、电视、投影获取大量知识的同时，摆脱多媒体教室带来的负面影响，使教学中教与学的交互更加高效、方便和舒适，从而保障教师与学生的身心健康。本研究通过文献调研法、问卷调查法与实地访谈法对浙江师范大学25幢的多媒体教室进行调查研究，找出多媒体教室环境设计的不足之处，然后通过分析研究提出完善方案，旨在为未来的研究者提供参考。本研究以人机工学为出发点对多媒体教室的环境设计进行研究，对于提高多媒体教室的使用效能，改善多媒体教室环境设计的不足具有十分重要的意义。2 相关概念、研究综述和理论基础2.1 相关概念界定本研究涉及“人机工学”、“环境设计”等重要的理论概念，学习并掌握这些概念是提出构建符合人机工学的多媒体教室环境设计方案的基础。2.1.1 多媒体教室多媒体教室是现代中小学、高校进行信息化教学的主要载体之一。随着信息技术的不断普及，运用多媒体进行教学已成为主流的教学方式。多媒体教室作为多媒体教学的载体，在信息化教学中发挥着重要的作用。多媒体教室也称多媒体演示室，是根据现代教育教学的需要，将多媒体计算机、投影、录音、录像等现代教学媒体结合在一起而建立起来的综合教学系统。它能使教师方便、灵活地应用多种媒体实施多媒体组合教学，可使教学过程更加符合学生的认知、理解和记忆规律，从而提高教学效果和效率2。2.1.2 环境设计环境设计又称“环境艺术设计”，是一种新兴的艺术设计门类。包含的学科相当广泛，主要由建筑设计、室内设计、公共艺术设计、景观设计等内容组成。3本研究所指的环境设计主要是指室内设计。室内设计，即对建筑内部空间进行的设计。具体地说，是根据对象空间的实际情形与使用性质，运用物质技术手段和艺术处理手段，创造出功能合理、美观舒适、符合使用者生理与心理要求的室内空间环境的设计。4室内设计包含设计四个主要内容：一是空间设计，即是对建筑提供的室内空间进行组织调整，形成所需的空间的结构。二是装修设计，即对空间围护实体的界面，如墙面，地面，天花等进行设计处理。三是陈设设计，即对室内空间的陈设物品，如家具，设施，艺术品，灯具，绿化等进行设计处理。四是物理环境设计，即对室内体感气候，采暖，通风，温湿调节等方面的设计处理。本研究所指的多媒体教室的环境设计要能使师生在使用多媒体教室进行教与学的互动时身心能得到健康的保障，少受或不受多媒体教室的不良影响。2.2 研究现状进入21世纪以来，随着我国高校招生规模的不断扩大和高校信息化进程的逐步加快，高校硬件建设已经上了一个新的台阶，绝大多数大中专院校都建立了多媒体教室，这是令人欣慰的；另一方面，多媒体教室中存在的种种设计和安装上的不完善却大大限制了其功能的发挥，给教学和学习带来了诸多不便。为了保证良好的课堂教学、学习效果，使高校多媒体教室物尽其用，有必要对多媒体教室环境设计中存在的人机工程学问题进行系统的研究。随着高校教学向网络、多媒体方向发展，多媒体教室在教学中发挥着重要作用，多媒体教室的建立不仅提高了教学效益和教学质量，而且促进了传统教学模式和教学方式的改革。对于国内的多媒体教室而言，学校在建设多媒体教室时，应根据本校的实际需要和教室环境的基础设施，遵循经济性、效益性原则，合理配置设备，才能获得高性价比的多媒体教室。 符合人机工学的多媒体教室有利于教师教学、学生学习，能让学生在尽情通过书本、电脑、电视、投影获取大量知识的同时，摆脱多媒体教室带来的负面影响，使教学中教与学的交互更加高效、方便和舒适，从而保障教师与学生的身心健康。将人机工程学理念融入于多媒体教室的环境设计中，充分考虑教师与计算机的关系、投影屏幕与学生的空间关系等细节，才能设计出人性化的多媒体教室，才能创设出良好的学习环境。下面笔者以浙江师范大学25幢的多媒体教室为例介绍一下浙江师范大学的多媒体教室环境设计的现状。现代多媒体教室在设计的过程中考虑较多的是高效、健康和安全，而忽视了人机环境的舒适度，即忽视了环境设计的人性化。这种忽视会导致师生在多媒体教室中进行教与学的交互时受到环境的不良影响，无法保障师生的身心健康。以浙江师范大学25幢的多媒体教室为例，浙江师范大学的多媒体教室的环境设计已经初步考虑到各种因素，但其中仍然存在一些不足，例如多媒体教室的灯光设计无法满足学生在观看幕布内容时做笔记。这些不足的问题需要及时解决，否则将极大影响教师的教学效率以及学生的学习效率。在后文中，笔者将对浙江师范大学25幢的多媒体教室环境设计的现状作详细的叙述。2.3 理论基础人机工程学的最大特点是，把人、机、环境看作是一个系统的三大要素，在深入研究三要素各自性能和特征的基础上，着重强调从全系统的总体性能出发，并运用系统论、控制论和优化论三大基础理论，使系统三要素形成最佳组合的优化系统。5了解并掌握这些理论知识，并结合现状深入分析环境设计的各个要素，是提出符合人机工学的多媒体教室环境设计方案的基础。2.3.1 人机工程学所谓人机工程学，亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性；分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。6HCS是人机协调工作的系统，应能满足：（1）能达到预定的目的，完成预定的任务；（2）人和机器都能发挥各自的作用并协调一致地工作；（3）系统提供接受输入和完成输出的功能，并具备调节功能；（4）系统设计应考虑环境因素影响；（5）人机系统应充分适应人的特性。72.3.2 人机工程学的研究内容与方法人机工程学研究应包括理论和应用两个方面，当今本学科研究的总趋势侧重于应用。8虽然人机工程学的研究内容和应用范围极其广泛，但本学科的根本研究方向是通过揭示人、机、环境之间相互关系的规律，以达到确保人机环境系统总体性能的最优化。本学科研究的主要内容可以概括为以下几个方面：（1）人体特性的研究；（2）人机系统的总体设计；（3）工作场所和信息传递装置的设计；（4）环境控制与安全保护设计。人机工程学的研究广泛采用了人体科学和生物科学等相关学科的研究方法及手段，也采取了系统工程、控制理论、统计学等其他学科的一些研究方法，而且本学科的研究也建立了一些独特的新方法，以探讨人、机、环境要素间复杂的关系问题。目前常用的研究方法有：观察法、实测法、实验法、模拟和模型试验法、计算机数值仿真法、分析法和调查研究法。研究基于人机工学的多媒体教室环境设计运用到了观察法、分析法和调查研究法。3 多媒体教室环境设计的现状调查在研究基于人机工学的多媒体教室环境设计之前，需要对现有的多媒体教室的环境设计情况进行调查，以发现现有环境设计的不足，为以后的研究设计打好基础。本研究的现状调查分为问卷调查和实地调查。3.1 问卷调查通过设计相应的问卷来调查教师、学生对多媒体教室的满意程度，了解他们对基于人机工学的多媒体教室环境设计的认识程度，进而为后面的细节设计打好坚实的基础。问卷分为教师问卷和学生问卷两种，为了提高问卷的质量，需要进行问卷的效度与信度分析。调查对象是浙江师范大学在职教师与在校学生。3.1.1 调查过程要素3.1.1.1 调查对象的选取为了能获得较为准确的调查数据，笔者所选择的调查对象是浙江师范大学的各科在职教师和各专业的学生。所调查的教师有来自教育学院、文化与传播学院、数理与信息学院等，所调查学生的专业有教育技术、电子商务、社会工作等专业。本次调查采用分层抽样的方法，在教育技术、电子商务、社会工作等专业的学生中随机抽取进行问卷调查。所调查的对象都是生活在浙江师范大学校内的人员，他们都亲身体会过本校的多媒体教室，这有助于问卷得到更准确的数据。3.1.1.2 调查内容的确定研究基于人机工学的多媒体教室的环境设计，确保人机环境的和谐统一，需要从多媒体教室环境的科学高效性、舒适实用性、安全可靠性和环保健康性四方面入手分析，本次调查问卷按照以上四个原则确定调查内容。调查的主要内容如下：（1）调查多媒体教室的环境设计是否科学高效，是否有助于提高教师的教学效率以及学生的学习效率；（2）调查多媒体教室的环境设计是否舒适实用，以确保师生在较为舒适的环境中进行教与学的交互；（3）调查多媒体教室的硬件设备是否安全，计算机系统有否安装还原软件等；（4）调查多媒体教室的环境设计是否环保健康，教室的温度、声音、光等环境是否符合教学要求。3.1.1.3 调查问卷的设计本次问卷设计分为教师卷和学生卷，根据符合人机工学设计的四个原则设计，即根据“科学高效性、舒适实用性、安全可靠性、环保健康性”四个原则设计问卷。具体如下：（1）科学高效性：主要了解计算机的配置是否达到教学要求，投影仪的光线是否符合教学与学习的要求等；（2）舒适实用性：包括光环境、温度环境、声音环境的舒适度。例如问卷中想了解多媒体教室的温度环境是否符合教学要求，怎样改善教室的温度环境等；（3）安全可靠性：主要调查多媒体教室的硬软件配置是否安全可靠，在多媒体教室中进行教与学的交互时是否可以保障师生的身心安全；（4）环保健康性：主要了解多媒体教室的环境设计是否对周围环境产生危害。例如问卷中涉及教室中的麦克风、音响是否产生噪音等。3.1.1.4 问卷信度和效度分析关于问卷的信度分析，笔者在收集数据的过程中，认真发放问卷，认真记录调查数据，对于问卷结果认真分析总结，因此问卷具有较高的可信度。效度是指一个测验或测量工具能真实地测量出所要测量的事物的程度，是对测量结果准确性的估计。9评估问卷的效度的主要指标为内容效度和结构效度。内容效度是指量表的项目能够准确反映测试行为总体的程度。关于问卷的内容效度，笔者在设计问卷时得到了导师以及研究生学姐王艾艾的指导，对问卷的内容进行了较为完善的修改，因此问卷的内容效度是符合要求的。结构效度是指测量工具反映概念和命题的内部结构的程度。10本问卷按照“科学高效性、舒适实用性、安全可靠性、环保健康性”四个原则设计，结构较为合理，能得到有效的数据。3.1.2 调查结果统计与分析本次一共发放了62份问卷，回收55份，回收率约为90%。其中教师问卷12份，学生问卷50份（包括电子版的问卷）。参加问卷调查的学生都比较认真，这保证了本次问卷调查有较高的回收率。根据艾尔巴比的说法，“问卷回收率至少要有50才是足够的” 11。所以本研究在问卷回收率上已满足要求。问卷的收发情况如表3-1所示：表3-1 问卷收发情况统计表调查对象发放问卷回收问卷有效问卷份数回收率(%)份数有效率(%)教师121083.310100学生5045904293.3合 计625588.75294.5对收集的问卷进行整理归类，运用Excel工具绘制相关图表，再进行统计分析。现对问卷中的典型问题进行分析：3.1.2.1 教师问卷设计教师问卷的目的在于了解教师对浙江师范大学现有的多媒体教室环境设计的看法，以便发现现有环境设计的不足，为后面的改善环境提供事实依据。教师问卷所涉及的问题大致按照环境设计的“科学高效性、舒适实用性、安全可靠性、环保健康性”四个原则进行设问。通过统计分析所得的问卷数据，笔者得知目前浙江师范大学的多媒体教室存在一些不完善的地方，这些不完善的设计亟待解决，否则将极大影响教师的教学。通过对教师的问卷调查，笔者得知教师对计算机的综合性能、多媒体教室的安全性、投影仪的流明度、灯光的布局等较为关注。关于计算机的综合性能：问卷中对计算机的配置进行了设问，调查发现大约有70%的老师认为多媒体教室的计算机配置基本符合教学要求，有20%的教师认为计算机的配置完全符合教学要求，只有10%的教师认为不符合教学要求。如图3-1所示：计算机的配置是否符合教学要求符合基本符合不符合图3-1 关于计算机的配置此外，关于多媒体计算机的哪些方面需要完善的问题，有大约45%的教师认为内存大小需要完善，有30%的教师认为系统、文件等的安全性需要完善，有20%的教师认为显示器的倾斜位置需要改进。调查情况如图3-2所示：讲台处计算机哪些方面需要完善0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%1显示器的倾斜位置内存的大小系统、文件等的安全性其他图3-2 讲台处计算机的完善由此可见，为了改善多媒体教室的使用效能，我们需要对计算机的配置进行提升，主要包括增大系统内存、加强系统的安全性等。关于多媒体教室的投影与幕布：多媒体教室的投影与幕布是输出教学信息的主要载体，因此投影与幕布的布局设计决定着多媒体教室的使用效能。本次调查发现，有55%的教师认为多媒体教室投影仪的流明度需要改善，有25%的教师认为投影仪灯泡的寿命需要改进，另有15%的教师认为投影幕布与第一排学生的距离需要改进。调查结果如图3-3所示:图3-3 关于投影仪与幕布投影与幕布其他方面需要完善的地方包括投影仪的清晰度需要调整，部分教室的幕布位置需要调整以方便教师使用黑板。关于多媒体教室的灯光布局：通过本次调查，多数教师反映多媒体教室的灯光布局需要改进，灯光的布局设计要考虑与黑板和幕布平行，并且采用分组控制。目前的灯光设计无法满足学生在看清幕布内容的同时看书、做笔记的需要。根据人机工程学，作业场所的光环境有天然采光和人工照明两种。照明的目的大致可以分为:以功能为主的明视照明和以舒适感为主的气氛照明。12作业场所的光环境，明视性虽然非常重要，环境的舒适感、心情舒畅也是非常重要的。前者与视觉工作对象的关系密切，而后者与环境舒适性的关系很大。为了有效解决这个问题，需要调整教室日光灯的摆放位置以及投影仪的流明度，最大限度地保证师生课堂的交互活动。教师对多媒体教室环境设计的意见：本问卷调查的最后一题是了解教师对多媒体教室环境设计的意见。有些教师建议增大多媒体讲台的空间以方便教学的需要；有些教师建议建立一些专业性的多媒体教室，这主要是因为目前浙师大的多媒体教室都是普通的多媒体教室；有些教师比较关注计算机的配置，认为多媒体教室的计算机配置需要整体性的更新换代，并且需要加强系统、文件的安全性；还有些教师则认为多媒体教室的温度环境设计并没有顾及教师的需要，致使教师无法享受空调或风扇所带来的凉爽。总之，多媒体教室的环境设计除了以能满足教师教学、学生学习的基本功能外，还需考虑舒适性、设备安全性等方面的问题。这些建议为笔者构建基于人机工学的多媒体教室的环境设计方案带来了许多启示。3.1.2.2 学生问卷设计学生问卷的目的在于了解学习者对多媒体教室环境设计的真实感受，以发现现有多媒体教室环境设计的不足，为改善多媒体教室的环境设计提供事实依据。学生问卷的设计思路与教师问卷大致一样，所涉及的问题也大致按照环境设计的“科学高效性、舒适实用性、安全可靠性、环保健康性”四个原则进行设问。作为多媒体教室中的学习者，学生的感受直接反映了多媒体教室环境设计的优劣。通过问卷调查，笔者发现了以下主要问题亟待解决：关于多媒体教室的灯光环境：学生问卷中对多媒体教室的灯光环境进行了设问，调查发现有大约35%的学生认为灯光的亮度需要调整，有45%的学生认为日光灯的摆放位置需要调整。调查结果如图3-4所示：灯光的亮度,35%日光灯的摆放位置, 45%其他, 20%图3-4 关于多媒体教室的灯光环境由上图可知，为了改善现有多媒体教室的灯光环境，我们需要从灯光的亮度、日光灯的摆放位置入手，并结合投影仪流明度等因素综合调整。关于多媒体教室的投影与幕布：良好的投影与幕布设计既可以满足学生学习的需要，又可以保证学生的身心健康。在关于“投影仪与幕布的哪些方面需要改善”的问题中，有约45%的学生认为投影幕布与第一排学生的距离需要增大，35%的学生认为投影仪的流明度需要提升，10%的学生认为投影仪灯泡的寿命需要改善。调查结果如图3-5所示：图3-5 关于多媒体教室的投影仪与幕布调查发现，还有些学生认为投影仪的清晰度需要改善，投影幕布要给黑板多留一些面积以保证教师有足够的板书空间。学生对多媒体教室环境设计的意见：本问卷的最后一题是了解学生对多媒体教室环境设计的意见。据了解，人们在通风不良的室内工作和学习，往往会产生诸如头痛、疲倦、呕吐、呼吸急促、心率加快等不舒适感。13有些学生认为多媒体教室的空间比较闭塞，空气流通性较差；有些学生认为多媒体教室的环境卫生需要改善，应保持教室的整洁；还有些学生认为多媒体教室的投影效果、音箱效果不是很理想，需要改善。总之，多媒体教室的环境设计要多从学生的角度考虑，在满足学生学习的基本需求外应能确保学生的身心健康。3.1.3 调查结论分析多媒体教室应该营造具有现代气息的、和谐舒适的教学氛围。学生课桌和教师讲台力求式样新颖、结构简洁、色彩明快，并与教室窗帘、墙面、天花板的装饰形成一个和谐的整体，使教师和学生在多媒体教室里能以轻松愉悦的心情开展教学活动。多媒体教室还应重视照明环境和声学环境的建设。14多媒体教室的环境设计要多从使用者的角度出发，在满足教师教学、学生学习的基本要求的同时，确保多媒体教室不会对师生造成不良的影响。通过本次问卷调查，笔者发现浙江师范大学多媒体教室环境设计存在的不足，这些不足需要运用人机工学的理论，并结合实际情况加以改善。通过本次问卷调查，笔者发现现有的多媒体教室环境设计主要存在以下几个问题：（1）计算机配置的问题。这需要切实提升多媒体教室计算机的配置，增强计算机系统的安全性；（2）投影仪和幕布的问题。投影幕布是学生观看教学课件的唯一途径，其性能的优劣直接决定课堂教学、学习效果。15需要考虑的因素有:幕布位置、高度、宽度和反射率等问题。这要求我们根据教室空间的大小调整投影仪的流明度，保证学生看得清幕布内容；此外，幕布与第一排学生的距离也需要调整以保证学生的身心健康；（3）灯光布局的问题。现有的多媒体教室的灯光布局不是很合理，需要调整日光灯的排放位置，灯光的设计应考虑与黑板和幕布平行，并采用分组控制，保证学生在看清幕布内容的同时，可以看书、做笔记。此外，目前浙师大的多媒体教室都是普通的教室，还没有专业性较强的多媒体教室，应根据不同楼宇的实际情况建设专业性的多媒体教室。3.2 实地调查经过问卷调查初步了解浙江师范大学的多媒体教室环境设计的现状后，笔者采用实地调查的方法来研究多媒体教室环境设计。调查地点是浙江师范大学25幢的多媒体教室，调查时间是2010年3月24日。此外，笔者采访了25幢多媒体教室的管理人员季老师，从他那里了解了许多多媒体教室环境设计的现状，这些对笔者的本项研究具有积极的启示作用。通过实地调查，笔者将调查结果概括为以下五点内容：3.2.1 多媒体讲台的设计多媒体教室的讲台是多媒体教室的核心设备之一，它一般包括计算机、中央控制器、话筒、电源插座等设备。笔者经调查发现，目前多媒体教室讲台的计算机屏幕的倾斜位置不够合理，需要提升屏幕的倾斜角度，使教师上课时看计算机屏幕更加方便；此外，讲台的空间不够大，这直接导致教师无法放置笔记本等其他教学物品，影响了教学。因此需要增大讲台的空间，提高讲台的利用率。讲台正面图图3-6（1） 多媒体教室的讲台正面图讲台的空间不够大，需要增大讲台的空间。图3-6（2） 多媒体教室的讲台侧面图键盘没有托手设备，打字不方便。计算机屏幕的倾斜角度不够合理，需要调整屏幕的倾斜角度。图3-7（1） 计算机屏幕的倾斜位置笔者还发现计算机主机部分被锁住（如图3-7（2）所示），由于计算机的电源按钮被锁住了，这可能导致上课教师无法方便启动计算机（有时候教师需要手动启动计算机），影响教学活动的顺利进行。由于键盘没有托手的设备，这使得教师使用键盘打字时很不方便，需要增设键盘的托手装备。讲台的主机开关按钮被锁住。图3-7（2） 主机开关按钮被锁住此外，根据上课的需要，讲台应增设教师椅以便教师能够坐着讲课，减轻教师的疲劳。增设的椅子应能方便的移动，不影响教师的教学活动。当然，现有的讲台也存在许多优点，例如相关数据线的安全防护设计得比较合理（如图3-8），讲台的功能比较齐全，配置了无线话筒等。数据线的安全设计图3-8 讲台相关数据线的安全设计3.2.2 计算机的配置为了了解浙江师范大学多媒体教室的计算机配置，笔者特地咨询了25幢多媒体教室的管理员季老师，以及询问了教育学院的在职教师张家华老师，从他们那里得知现有的计算机配置需要提升。大多数情况下，教师个人的计算机配置要优于多媒体教室的计算机配置，教师制作好的演示课件在个人电脑上可以正常运行，但是在配置较低的多媒体教室的计算机上则无法运行。此外，张老师反映多媒体教室的计算机有时候打开一个文件会比较迟钝。鉴于这些原因，多媒体教室的计算机配置需要更新换代以满足教师的教学需要。此外，还需进一步加强多媒体计算机系统、文件的安全性，确保计算机不受病毒文件的侵害，维护教学活动的正常进行。3.2.3 投影仪与投影幕布的环境设计投影幕布是学生观看教学课件的唯一途径，其性能的优劣直接决定着课堂教学与学习效果。需要考虑的因素有:幕布位置、高度、宽度和反射率等问题。16浙江师范大学25幢的多媒体教室的投影幕布如图3-9所示：投影幕布与投影仪的位置相适宜前排灯光影响投影内容的显示，故应撤去。幕布为黑板留出了一定的空间学生椅采用阶梯形式，提高了多媒体教学的效率。幕布与第一排学生的距离太近图3-9 多媒体教室的投影屏幕经笔者仔细观察再结合咨询相关工作人员，发现了现有投影仪与幕布的优劣点：其优点：幕布的大小考虑了整体教室空间的大小，即幕布的大小与教室的空间大小相适宜；幕布为黑板留出了一定的空间，方便了教师在课堂上书写板书；投影仪与投影幕布的位置相适宜，能确保投影内容准确地显示在幕布上；学生椅采用阶梯的形式设计，前后排之间的距离合理，避免了前排的学生挡住后排学生的视线。这些设计都是比较合理的，能有效提高多媒体教室的使用效能。其不足之处：首先是投影仪的流明度不够高，无法满足教学的需要，这直接导致学生上课的时候无法看清幕布的内容，而且投影仪的清晰度也有待完善；其次是幕布与第一排学生的距离太近，第一排的学生如果长时间仰头看幕布将严重影响其身心健康。投影仪：需要调整流明度，改善清晰度。图3-10 投影仪3.2.4 温度环境、光环境和声音环境温度环境、光环境以及声音环境与师生的课堂活动密切相关，良好的环境因素可以使师生在较为愉快的氛围中进行教与学的交互。温度环境：浙江师范大学25幢的多媒体教室配置了空调和一定数量的风扇，根据不同的天气情况可以有效地调节室内的温度。笔者经过对部分教师的访谈，得知上课的教师无法享受空调和风扇带来的舒爽。其原因是空调或者风扇都无法顾及讲台处的教师，夏季的时候，教师将忍受酷暑的煎熬。温度环境：空调图3-11 多媒体教室的空调光环境：对于多媒体教室的光环境而言，灯具的排放位置需要改善。目前的灯光排放位置无法满足学生在看清幕布内容的同时看书、做笔记，这将大大影响学生的学习效率。此外，前排教师处的日光灯可以撤掉，其原因是前排的日光灯影响幕布内容的清晰显示。因为需要保证大屏幕的观看效果，光线不能太亮，然而昏暗的光线不仅使学生无法记笔记，还常常使人昏昏欲睡。17灯具的排放位置不够合理图3-12 多媒体教室的灯具排放位置声音环境：浙江师范大学25幢的多媒体教室的声音环境基本符合教学要求，教室里音箱的放置位置也符合声学的原理。但是存在的问题是音箱的声音效果有待改善，有时候音箱还伴有杂音，影响教师教学。多媒体教室的音箱放置位置如图3-13所示：音箱的放置位置图3-13 多媒体教室音箱的放置位置3.2.5 其他现状25幢的多媒体教室布置了网络环境，这极大方便了教师利用网络资源进行教学，有助于丰富课堂内容，吸引学生的注意力；教室里学生桌椅的布局比较合理，桌椅采用阶梯的形式设计，比较人性化；讲台的控制面板功能齐全，信号切换简便可行，方便教师的操作；此外，多媒体教室还设置了“空气开关”，有效保障多媒体教室的电压稳定。图3-14展示了多媒体教室的“空气开关”：空气开关，有效保证多媒体教室的电压处于稳定状态。图3-14 多媒体教室的“空气开关”现代建筑室内空间环境的总体色彩基调,主要是由背景色(主要是指室内固定的天花板、墙壁、门窗和地板等建筑设施的大面积色彩)、主体色(主要指室内环境中家具、电器、织物等)、点缀色(指室内环境中易于变化的小面积色彩)三大序列综合作用的产物。18现有多媒体教室的色彩比较单一，给人的感觉比较呆板。对于这个问题可以根据不同的楼宇建立不同专业性质的多媒体教室，可以给部分教室换上较为活泼的颜色基调。3.3 小结通过前期的问卷调查和实地调查，并结合相关文献的查阅，笔者对浙江师范大学的多媒体教室的环境设计有了进一步的了解。发现了其中存在的不足，这些不足如果不及时解决将极大影响多媒体教室的使用效能，也可能影响师生的身心健康。本研究基于人机工学的原理，以环境设计的人性化为核心，重点解决多媒体教室环境设计中存在的不足问题。总之，多媒体教室的环境设计除了以能满足教师教学、学生学习的基本功能外，还需考虑舒适性、设备安全性等方面的问题。问卷调查和实地调查的分析结果为研究基于人机工学的多媒体教室的环境设计提供了事实依据。4 多媒体教室细节设计状况及解决方案符合人机工学的多媒体教室有利于教师教学、学生学习，能让学生在尽情通过书本、电脑、电视、投影获取大量知识的同时，摆脱多媒体教室带来的负面影响，使教学中教与学的交互更加高效、方便和舒适，从而保障教师与学生的身心健康。将人机工程学理念融入于多媒体教室的环境设计中，充分考虑教师与计算机的关系、投影屏幕与学生的空间关系等细节，才能设计出人性化的多媒体教室，才能创设出良好的学习环境。构建符合人机工学的多媒体教室的环境设计方案需要遵循“科学高效性、舒适实用性、安全可靠性、环保健康性”四个原则，还需结合实际情况，考虑经济、环境等因素，综合分析。4.1 布局设计的原则人机工程学最重要的原则是实现人机环境的和谐统一。它研究的重点对象是人，从人的生理和心理两方面特征去考虑，使系统中的三个要素相互协调，从而保证人的身心健康，提高工作效率19。按照人机工程学的观点，多媒体教室中的师生就是系统中的人，计算机、相关设备、仪器和用品等教学手段就是系统中的机，而人、机共处的学习环境就是系统中的环境。整个多媒体教室可以理解成一个“人机环境”的系统。4.1.1 科学高效性原则按照科学的原理，运用合理的高科技的技术手段，让各种相关的设施适当的出现在属于自己的位置上，从科学的角度确保人、机、环境三者间的和谐；以高效为出发点，追求效率，适应时代潮流，保持可持续的发展。4.1.2 舒适实用性原则多媒体教室应该营造具有现代气息的、和谐舒适的教学氛围。学生课桌和教师讲台力求式样新颖、结构简洁、色彩明快，并与教室窗帘、墙面、天花板的装饰形成一个和谐的整体，使教师和学生在多媒体教室里能以轻松愉悦的心情开展教学活动。多媒体教室还应重视照明环境和声学环境的建设。204.1.3 安全可靠性原则框架结构牢固，不会倾倒或损坏；墙面、物体等表面光滑，没有可能使师生致伤的利口、毛刺、尖物；所使用的建筑材料、涂料等不含有危害人体的有害物质，如甲醛、苯、酚和放射性物质，或已经过处理，不会影响师生的身体健康；所使用的设备、用品的各部件组合严密，没有松动、开裂、脱胶的现象，在规定的使用期限内，能够保证正常运行使用，一般不会发生故障；空间环境的照明方式、照度分布合理，温湿条件、噪声、色彩、自然采光等都处于工业卫生标准和人机工程原理允许的范围内，对师生没有危险，不会造成伤害。4.1.4 环保健康性原则通过研究师生对环境中各种物理因素的反应和适应能力，确定师生在教学和学习过程中所处环境的舒适范围和安全限度，确保师生在这种环境中活动和学习时身体各器官感受良好，人体机能处于正常状态，不会受到损害。多媒体教室中的各种设备装置对外界环境没有不良影响，不会产生污染，环保健康。4.2 设计方案根据前期的现状调查结果分析，再结合理论研究的成果，构建基于人机工学的多媒体教室的环境设计方案主要从讲台的设计、灯光的设计、投影仪与投影幕布的环境设计、温度环境与声音环境四个方面入手。4.2.1 讲台的设计笔者经调查发现，目前浙江师范大学多媒体教室讲台的计算机屏幕的倾斜位置不够合理，需要提升屏幕的倾斜角度，使教师上课时看计算机屏幕更加方便；此外，讲台的空间不够大，这直接导致教师无法放置笔记本电脑等其他教学物品，影响了教学。因此需要增大讲台的空间，提高讲台的利用率。现有讲台的计算机主机部分被锁住，由于计算机的电源按钮也被锁住了，这可能导致上课教师无法方便启动计算机（有时候教师需要手动启动计算机），影响教学活动的顺利进行，因此在设计讲台时应露出主机的电源按钮，方便教师启动计算机。由于键盘没有托手的设备，这使得教师使用键盘打字时很不方便，长时间打字会造成手的疲劳，因此需要改进键盘的布局，增设键盘托手装置以减轻操作疲劳。此外，根据上课的需要，讲台应增设教师椅以便教师能够坐着讲课，减轻教师的疲劳；增设的椅子应能方便的移动，不影响教师的教学活动。另外，也可以把讲台设计成可移动的，这样可以根据上课的具体情况使用讲台，提高使用讲台的灵活性。符合人机工学的多媒体教室的讲台设计如图4-1所示：计算机屏幕教师椅根据上课需要，可以添加教师椅，减轻教师疲劳。图4-1讲台设计简图4.2.2 灯光的设计对于目前多媒体教室的光环境而言，灯具的排放位置需要改善。目前的灯光排放位置无法满足学生在看清幕布内容的同时看书、做笔记，这将大大影响学生的学习效率。此外，前排教师处的日光灯可以撤掉，其原因是前排的日光灯影响幕布内容的清晰显示。因为需要保证大屏幕的观看效果，光线不能太亮，然而昏暗的光线不仅使学生无法记笔记，还常常使人昏昏欲睡21。改善方法是：灯光的设计应考虑与黑板和幕布平行，分组控制灯光。当然多媒体教室的灯光也可以采用栅栏灯，保证多媒体教室的亮度。图4-2 栅栏灯除了以上需要解决的问题外，目前的多媒体教室的灯光设计还存在以下问题：灯光的选用不能根据天气或者教师的需要进行调整。在进行多媒体教室灯光设计时应注意：避免高亮度点落到多媒体屏幕上而引起图像及背景亮度的损失；避免被照物体的反射光照到投影屏幕上；提供教学过程中学生必要的局部照明。照度是衡量物体明亮程度的间接指标,照度与视觉效果有密切的关系。在一定范围内增加照度可以提高视力,提高效率,但照度也不是越高越好,太高了会刺眼,产生眩光,对多媒体教室而言,找出合适的照度值是多媒体教室照明设计的关键。根据多媒体教室的照明特点，多媒体教室可以设置调光装置来满足不同的照明需求，教师可根据不同的教学目的采用不同的照度，调光范围在150350lx之间22。4.2.3 投影仪与投影幕布的环境设计投影幕布是学生观看教学课件的唯一途径，其性能的优劣直接决定着课堂教学、学习效果。需要考虑的因素有:幕布位置、高度、宽度和反射率等问题。浙江师范大学25幢的多媒体教室的投影幕布如图4-3所示：投影仪的流明度不够高，导致幕布内容不清晰。幕布与第一排学生的距离太近图4-3 多媒体教室的投影屏幕根据调查，笔者将投影仪与幕布环境设计中存在的不足之处概括如下：首先是投影仪的流明度不够高，无法满足教学的需要，这直接导致学生上课的时候无法看清幕布的内容，而且投影仪的清晰度也有待完善；其次是幕布与第一排学生的距离太近，第一排的学生如果长时间仰头看幕布将严重影响其身心健康。针对以上不足之处，为了设计出人性化的投影环境，首先要调整投影仪的流明度。调整投影仪的亮度应根据使用环境（房间大小，照明情况），确定机器相应指标23。一般情况下可以根据教室面积大小来确定投影仪的流明度，表4-1为投影仪使用环境与适用亮度的配置对应表。表4-1 投影仪使用环境与适用亮度的配置投影仪使用环境投影仪的适用亮度50以下的小会议室10001200 ANSI流明50300的中型教室、会议室12003000 ANSI流明300以上的大型会议室、教室3000 ANSI流明以上根据表4-1应将现有的投影仪流明度调至3000 ANSI流明左右，以提高投影的清晰度。其次应加大投影幕布与第一排学生的距离。根据分析，在垂直平面视野中，标准水平视线为0度，人眼向上最大转动角度为25度，向下最佳转角为30度24。目前多媒体教室第一排学生与幕布的距离约为1.8米，显然第一排学生观察屏幕时要使劲抬起头，长期这样看屏幕会导致眼睛感觉不适，出现眼睛干涩、流泪等症状以及引起颈部疲劳，时间长了还可能引发颈椎病。据此，在设计时应注意：第一要选择适合学生的屏幕，不是要选择适合投影仪的屏幕；其次要充分考虑第一排学生与幕布的距离，一般大于2倍屏幕的高度；最后幕布与最后一排学生的距离也不能太远，距离若是太远将导致最后排的学生看不清幕布内容，从而导致学习效率无法提高。多媒体教室投影屏幕的宽高可以按图4-4设计：(注：教室层高为3.6m)距212cm宽：239cm高106cm 图4-4 投影屏幕尺寸简图4.2.4 温度环境与声音环境关于温度环境：笔者经过对部分教师的访谈，得知上课的教师无法享受空调和风扇带来的舒爽。其原因是空调或者风扇都无法顾及讲台处的教师，夏季的时候，教师将忍受酷暑的煎熬。鉴于这个原因，需要调整风扇或空调的位置，使其兼顾到教师，保证教师同样享受空调或风扇带来的舒适感。关于声音环境：多媒体教室中的声音传播包括:生理声学、音乐声学、语言声学、听觉声学、噪音等25。因此,在进行多媒体声学设计时应综合考虑这些因素。现有的多媒体教室的音箱、麦克风等设备基本上满足教学与学习的要求，但是音箱偶尔伴有杂音，对教学与学习产生一定的影响。设计要点：音箱位置的确定是保证良好多媒体教室声学环境的关键。要使语音清晰，就要获取良好的中高频音效。音箱适宜悬挂，并使扬声器轴线对准学生听音区域，音箱不宜靠得太近，保持一定的间距。音箱高度最好平行，学生座位排列应尽可能有利于教师声音的传播。此外，进行多媒体教室中的声学设计时应充分考虑到混响时间、噪音隔绝、音箱高度及声音传播特性等方面的因素,使多媒体教室中的声学效果达到最佳。4.2.5 其他设计关于计算机的配置：据笔者对浙江师范大学25幢的多媒体教室的调查，发现现有的计算机的配置已经无法满足部分教师的教学需求。因此，为了提高教学效率，有必要对目前的计算机配置进行提升，最好整体性的更新换代，并加强计算机系统、文件的安全。计算机的硬件不宜追求过高的配置，只要高于多媒体教学软件或应用程序软件对计算机硬件要求的最低配置参数，使主要技术参数在一段时期能够满足软件继续升级的需要。计算机的内存需要增大，以加快系统的运行速度。关于多媒体教室的通风换气：现有的多媒体教室在通风换气这一方面做得不是很好，部分学生反映多媒体教室比较闭塞。人们在通风不良的室内工作和学习，往往会产生诸如头痛、疲倦、呕吐、呼吸急促、心率加快等不舒适感。轻者影响人们的工作学习效率，严重者甚至会使人窒息死亡。所以，为了保证人体健康和维持人机系统的效能和安全，有必要对多媒体教室内的空气进行改善。为了保证师生的身心健康与安全，我们可以采用一定的空气调节装置以保证室内的空气质量，也可以放置一些绿色植物改善室内的空气，这些有效的措施需要考虑相关经费的支出等因素。此外，为了保证师生能有一个适宜的空气环境，应利用室内的空气调节装置对教室进行空气的湿度、温度、气流、清洁度等的调整，以保证人的舒适性。在课间休息时，应充分地开窗通风换气，保证空气的流通。关于多媒体教室的色彩设计：色彩对人的生理和心理作用是明显的。在不同的色彩环境里，人的脉搏、血液循环、消化系统等都有不同的变化。根据有关研究测试表明：人在绿色环境中皮肤温度可以降低12.2，脉搏每分钟减少4-8次；而在浅红色的房间里，脉搏变快；在黄色房间里脉搏正常；在白色房间里脉搏变慢26。由于色彩的这种影响，所以在对环境的色彩进行选择时，应考虑到人对不同色彩的各种生理和心理反应，以便选用的环境色彩能符合人的生理和心理特点。对于多媒体教室的室内色彩，考虑到教师的授课和学生的听讲都是一个较长时间的高注意力的作业过程，所以要求室内色彩平缓、柔和、无强烈刺激，以便老师和学生都能够保持一个较