高校桌椅设计的人机工程学研究.docx

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1、高校桌椅设计的人机工程学研究第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 课题的来源及意义 随着我国经济持续快速地发展人民生活水平不断提高生活节奏也不断加快学习工作的压力日益增大因此人们需要一个舒适、高效、健康的工作学习环境高校大学生更是如此。目前市场上不断推出各类舒适健康的家具产品用以提高学习工作效率满足人们生理、心理的各种需求。在高速发展的大学校园里各类先进设备不断引入提高了学生的学习效率但同时也看到同学们每天大量使用的桌椅却并不尽如人意。据统计大学生每天大约有的学习时间在教室度过然而抽样调查显示以上的同学对目前使用的校园桌椅不满意如桌椅高度不合理伏案就坐不适课桌下部空间狭小伸不开腿座面倾角过大

2、身体前倾不舒适座椅靠背设计不舒适身体腰酸背痛等问题。高校桌椅存在的种种设计缺陷导致学生身体疲劳、视力下降、腰部损伤、颈椎病等诸多现象出现严重影响了学习效率及身体健康。因此健康舒适的桌椅设计问题亟待解决而解决此问题的关键在于人机工程学知识的研究应用。 人机工程学是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、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科1。 本课题的研究目的是将人机工程学原理应用到高校桌椅设计系统中充分考虑人的因素从整体的使用者出发并紧密结合国家建设部基于室内空间设计的大学生人体尺寸的研究项目的数据及结论使其

3、设计尺寸符合青年大学生人体生理尺度和人体动作尺度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年学生身心的健康发展和学习效果最终使整个人机环境系统达到和谐统一并在此基础上为高校课桌椅设计系统提供一整套全面科学的数据参考。 因此选择这一课题具有以下三方面意义 通过查阅文献资料发现目前国内还没有专门针对高校大学生使用的桌椅系统进行深入的人机工程学研究大多只是从一般性、概括性角度论述桌椅设计的文章如座椅舒适性研究、家具的人机工程学研究等。通过上网搜索外文资料发现国外一些专家专门从事座椅设计的人机工程学研究但针对高校桌椅设计的研究甚少。因此在这个背景下本课题结合国内高校的现

4、实情况尤其是对产品使用者高校大学生群体进行生理和心理研究来填补国内在这一领域的空白具有比较重要的学术价值。 高等学校进一步扩大招生规模的决策出台后全国普通高校招生人数和在校人数分别比年翻了一番多。近年我国在读大学生人数已经占到了同龄人口至周岁的至年中国大学生人数已稳步达到万中国大学生所代表的市场潜力也将变得越来越庞大。国家将增加对高教的投入高校后勤社会化改革也在逐步深入高校硬件建设应该上一个新的台阶。而高校课桌椅作为和大学生学习息息相关的硬件设施其设计科学合理显得尤为迫切这是研究本课题的社会意义。 2 第一章 绪论 硕士研究生学位论文 在教育走向市场化的环境下设计师必须及时为生产者提供可靠的、

5、实用的设计依据确保广大学生能够使用上经过科学设计的课桌椅真正做到以人为本。通过本课题的研究希望能对现有的高校桌椅生产提供科学的设计参考制造出符合实际的桌椅产品提高生产效率因此具有较高的经济价值。 综上所述为了提高高校大学生的学习质量减少设计不合理的桌椅给他们健康带来的损害课题将从实际出发以人为本针对高校大学生合理选择人体样本进行调查和实测对测量的数据开展统计分析等研究工作制定出符合实际的高校大学生人体尺寸标准最终将其应用到高校桌椅设计中为发展和完善高校课桌椅产品标准提供一个科学依据使课桌椅设计更能满足青年大学生的需求具有重要的现实意义。 1.2课题研究的国内外现状及存在问题 1.2.1 国外研

6、究现状 在人机工程学这一领域可以说国外一直走在中国的前面。二战时人机工程学受到关注后伴随工业革命的发生在工业产品中进行有关人机工程学的设计就已经在设计师的头脑中形成了。在家具设计这一方面国外的设计意识也明显要重于中国。特别是办公家具国外非常注重人体工效的研究他们认为宜人的环境和健康的姿势是增加工作效率的重要方面。因此他们不遗余力的追求人机工程学的产品如Robert Bridger的Introduction to Ergonomics2Rain LuederKageyu Noro的Hard Facts About soft Machines:The Ergonomics of seating3来

7、分析坐姿理论和真正的椅子原理等Jere AdamsonSam Maloof编写的The Furniture of Sam Maloof4通过Sam Maloof的经历和他设计的以人为本的椅子为实例来探讨。然而通过上网搜索外文资料发现国外针对高校桌椅设计的人机工程学专向研究还没有不过在美国、英国等发达国家都已建立了较为完善的人体测量体系并定期进行人体尺寸数据的采集和更新这就为产品的设计和生产提供了科学的依据。 对本课题而言科学准确的人体尺寸数据是设计的重点我国应该借鉴国外丰富的经验对人体测量数据及时进行补充和更新。 1.2.2 国内研究现状 国家标准局早在年就制定颁发了学校课桌椅功能尺寸在年又制

8、定颁发了学校课桌椅卫生标准。但遗憾的是这两项国家标准当时并不包含高等学校课桌椅部分直到年颁发了新国家标准学校课桌椅功能尺寸5才增加了高等学校课桌椅部分的尺寸依据和技术要求。而这一切的前提应建立在科学的人体尺寸数据基础上。然而我国自年颁布的国家标准 中国成年人人体尺寸6以来由于这方面工作的艰辛就再也没有更新只是随后于年发布实施了工作空间人体尺寸7。显然在此基础上进行人机工程学的各种应用研究并不能适应时代发展的要求。因此现在迫切需硕士研究生学位论文 第一章 绪论 3 要进行一次大样本的人体测量以建立起最新的人体尺寸数据库为工业设计或人机工程应用提供所需的人体尺寸数据。 总之随着青年身高、体重的发展

9、变化及时代发展国内存在课桌椅标准再修订的问题本课题的研究便是建立在国家建设部基于室内空间设计的大学生人体尺寸的研究项目上进行应用的最终制定出符合实际的高校桌椅产品尺寸标准。 1.2.3 主要存在问题 高校课桌椅设计所依据的人体尺寸标准仍旧沿用我国于年颁布的国家标准中国成年人人体尺寸和年颁布的国家标准工作空间人体尺寸正如前面所述其应用是不适应时代发展要求的。所以研究解决人体尺寸问题及其应用制定出一套符合实际的高校大学生人体尺寸标准并将其应用于桌椅设计中可谓迫在眉睫。 通过初步市场调研显示高校课桌椅的设计多为各个厂家相互模仿抄袭设计开发新产品的步子不大造成产品程式化、商业化严重尺寸标准含糊、功能性

10、差市场千篇一律、缺乏亮点已无法满足大学生日益增长的个性化需求。 通过对身边不同院校的大学生进行问卷调查后得知以上的同学对其所使用的课桌椅有很大的意见课桌椅尺寸设计不合理不符合人机学的要求给学习带来很多不便。 因此在我国高校课桌椅设计的人机工程学研究亟待开发更广阔的空间。 1.3课题的主要研究内容 本课题通过对某高校教室用课桌椅和图书馆阅览室桌椅进行实地调研并对其使用者高校青年学生进行抽样调查分析全面研究使用者对于产品的生理、心理需求根据收集的资料和调研结果利用人机工程学的原理和方法得出评价结果提出高校桌椅设计存在的具体问题并加以解决。 从实际出发针对高校大学生群体合理选择人体样本依据课桌椅设计

11、常用的人体尺寸进行调查和实测对测量的数据开展统计分析等研究工作制定出符合实际的高校大学生人体尺寸标准最终将其应用到高校桌椅设计中为发展和完善高校课桌椅产品标准提供一个科学依据。 全面探讨高校桌椅设计的人机工程学要素将实际的人体测量数据应用于高校桌椅的功能尺寸设计中最终制定出一套高校桌椅设计的具体参数为高校桌椅设计系统提供全面科学的数据参考标准。 4 第一章 绪论 硕士研究生学位论文 1.4课题的主要研究方法 本课题对高校桌椅设计进行人机工程学研究主要是运用人体科学及统计学等相关学科的研究方法及手段包括文献法、观察法、比较分析法、实测法、数理统计法、调查研究法等。以下是本课题的主要方法介绍 观察

12、法 研究产品系统中“人”和“机”的工作状态。针对高校桌椅设计本文研究高校大学生和桌椅产品各自的工作状态比如对大学生伏案坐姿的分析、桌椅产品功能分析等大都采用观察法。 实测法 利用人体测量相关仪器设备对高校大学生群体进行实际人体坐姿尺寸测量的方法。例如身高、小腿加足高、坐深等尺寸的测量。 调查研究法 这种方法包括简单的访问、专门调查直到非常精细的评分心理学和生理学分析判断以及间接意见与建议分析等。本课题通过针对高校桌椅使用人群进行问卷调查对高校大学生和桌椅进行关联分析了解青年学生对现今桌椅的满意度、心理影响和审美情趣了解青年学生对桌椅各方面的需求。从用户的立场去研究探讨高校桌椅的设计原则并顺应大

13、学生的需求变化趋势不断的改善高校桌椅的设计尽可能消除大学生对桌椅不满意的地方。这种方法不仅可以丰富自己的视野而且会使提出的原则更具良好的市场效应为完善高校桌椅设计奠定基础。 数理统计法 通过对高校大学生样本进行人体尺寸测量对所得到的相关尺寸数据进行统计分析平均值、方差、标准差、抽样误差、百分位数是数据统计处理的几个主要参数根据这些具体的人体尺度参数来进行统计分析。其中人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级用表示常用的是、三个百分位数8。因此对每个测试对象采取随机抽样的方法给出测量数据并经过加工整理由个体过渡到总体能够在一定程度上说明高校大学生这个群体统计量然后根据抽样的结果建立起适当的几

14、组不同的统计量。通过对所建的几个不同的统计量的无偏性、一致性、相合性等一系列的检验比较统计量的好坏选出最小无偏估计量进而可得出相关统计量的均值、方差和标准差将所建立的统计量通过构建经验分布及直方图等手段总结人体坐姿尺寸分布规律为桌椅设计提供一个客观理论依据。总之通过测量所得到的人体数据要经过数理统计分析处理。 1.5 本章小结 本章首先介绍了课题研究的目的和意义分别阐述了课题的国内外研究现状在此基础上提出了现阶段存在的三个问题接着引出本课题主要研究内容最后对课题的主要研究方法做了一一介绍。 硕士研究生学位论文 第二章 高校桌椅现状调查分析 5 图2-1 课桌椅体系 第二章 高校桌椅现状调查分析

15、 2.1高校桌椅体系的概念和特征 校园家具主要包括教学家具和生活家具两大类教学家具主要有课堂家具、阶梯教室家具、图书馆家具等生活家具主要有学生食堂餐桌椅、学生公寓家具等。 本课题研究的高校桌椅是校园家具中的教学家具类从大的范畴来说属于家具类产品。 所以它即满足一般桌椅家具的设计特点即由功能、材料、结构、外观形式等因素组成同时又具有自己独特的概念和特征。 2.1.1高校桌椅体系的概念 首先需要明确的是高校课桌椅体系的概念对不同课程来说课桌椅的功能和用途存在着区别从而形成了多品种的课桌椅系列课桌椅体系正是源于这种品种的差异。根据学校课程的用途课桌椅大致可以分为以下课本教学、劳作教学、手工教学、美术

16、教学、多媒体教学、音乐教学、实验教学、实验室教学、计算机教学等9见图。 根据国家标准学校课桌椅功能尺寸规定高等院校课桌椅产品包含两个品种即固定式课桌椅和非固定式课桌和课椅。 因此结合我国高校教育现状根据课桌椅的常用形式选取普通教室课本教学用非固定课桌椅系列和多媒体阶梯教室用固定课桌椅系列两种课桌椅类型来研究见图、图。 其次图书馆阅览室的桌椅从使用对象和产品用途来说同教室用课桌椅的作用是一致的。因为在大学校园中大学生除去上课听课学习的时间其余大部分学习或阅读时间还主要是在图书馆自学完成的所以图书馆阅览室的桌椅系列就作为本课题研究的第二大部分见图。 因此高校桌椅体系在本文中主要包括以上两大部分即教

17、室课桌椅和图书馆阅览室桌椅两种类型并且两者大多的人机问题可以作为一个整体来研究。 图2-2 普通教室课桌椅 图2-3 多媒体教室课桌椅 图2-4 图书馆阅览室桌椅 6 第二章 高校桌椅现状调查分析 硕士研究生学位论文 2.1.2高校桌椅体系的特征 高校桌椅体系是校园家具很重要的一部分是区别于普通家具的特殊家具其整个产品体系存在着自身特征。在针对高校桌椅体系进行设计时要紧紧围绕以下几方面特征 使用者高校大学生 高校桌椅体系的使用人群是一个特殊的群体高校在读学生周岁青年主要以大专生、本科生为主硕博生为辅。 设计是为人的设计“以人为本”是人机工程学研究的重点所以针对高校桌椅的设计大学生的生理学、心理学的相关数据是设计必须遵循的主要数据。如座椅、课桌的高度等是按照结构性人体的尺寸来作为设计依据的。从人机学角度出发本课题要紧紧围绕桌椅和大学生这一对人机关系展开。 使用目的长时间上课或自习 对于桌椅设计其尺寸和形式必须和使用目的有关设计是为了更健康、舒适的使用服务的。对于高校桌椅其使用目的主要就是为了上课或自习并且大学生随着课业负担的加重就业压力的增大每天学习的时间越来越长所以桌椅和大学生的学习效率及身体健康越来越紧密桌椅设计的科学合理与否直接决定了学习过程是否高效、健康。