基于人體測量的小學課桌椅尺寸適用性研究*

覃 蕊

基于人體測量的小學課桌椅尺寸適用性研究*

覃 蕊

小學生正處于身體發(fā)育期，人體的形態(tài)特征是決定課桌椅尺寸的重要因素。而目前絕大多數(shù)小學所使用的課桌椅普遍存在著高度尺寸與人體的適應尺寸不匹配的現(xiàn)象。為了提高小學生的學習質量，減少設計不合理的課桌椅給學生健康帶來的危害，本研究通過非接觸三維人體測量以及公式運算，得到從一年級至六年級各年級的最佳課桌椅高度尺寸。通過運算得到的理論數(shù)據更加符合小學生的身體特征，可以為小學課桌椅的結構優(yōu)化和改良提供一定的理論參考。

人體測量；課桌椅；尺寸適應性

小學生一天中有1/3的時間是在學校度過的，而其中有5小時是始終處于坐姿狀態(tài)的[1]。有研究表明，學生的坐姿會受到人體本身的形態(tài)結構以及教室課桌椅尺寸規(guī)格的影響[2]。因此，設計合理的教室課桌椅有助于小學生的身心健康，提高學習效率，而設計不合理的課桌椅會導致學生背痛、身體不適、近視，進而從心理上產生不滿情緒[3-5]。

我國目前使用的課桌椅尺寸標準是2002年國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布《學校課桌椅功能尺寸》(GB/ T3976-2002)，但研究顯示，其達標情況不容樂觀[6]。課桌椅尺寸規(guī)格的確定是以人體尺寸為基礎的，因此，將人體測量學恰當?shù)貞糜诋a品設計，能夠最大限度地滿足使用者的健康、安全和舒適性需求[7]。

我國地域遼闊，不同地區(qū)的人體尺寸差異較大。跟成年人相比，由于小學生正處于身體發(fā)育期，即使是相同年齡的小學生，其體型的個體差異也非常明顯。長春作為中國的東北地區(qū)，其地域性較為明顯，因此，對長春地區(qū)小學生進行系統(tǒng)的人體測量，并統(tǒng)計出該地區(qū)小學生的基本體型特征數(shù)據，以此為基礎提出小學生課桌椅尺寸的優(yōu)化設計方案，具有一定的現(xiàn)實指導意義。

一、研究對象與方法

1.研究對象

本研究所針對的區(qū)域為吉林省長春市，在研究過程中，選取了長春市的3所小學，分別為東北師范大學附屬小學、吉林省第二實驗學校小學部、吉林大學第一附屬小學。為了保證所選擇的樣本具有代表性，在每所學校的每個年級各自隨機抽取2～3個班級，所選擇的班級中所有樣本都要測量。最終的實際測量樣本數(shù)量為1 020名小學生(482名女生，538名男生)

小學生的體型變化較成人大，即使是同年齡的小學生其個體差異也較為明顯，因此在本研究中，我們需要按照年級對樣本分別進行統(tǒng)計和測量。本次實驗所選擇的3所小學都屬于六年制，各年級小學生的年齡段分類見表1。

表1　測量樣本年齡段分類

2.測量方法

(1)測量工具

本實驗采用德國TecMath公司生產的VITUS SmartXXL型非接觸式三維人體激光掃描儀進行人體基本數(shù)據的采集。在實驗過程中，可根據實際研究需要對掃描圖像的任意部分進行截取分析，并獲得任何所需部位的長度、周長、角度、橫截面積和體積等基礎數(shù)據[8]。非接觸測量精度高，并且極大程度地避免了手工測量中人為因素可能導致的誤差。另外，在測量過程中，它不會給受試者帶來任何不舒適感，大大提高了測量結果的準確度。

(2)測量項目

本次實驗需要分別對樣本人群以及教室課桌椅的尺寸進行測量。測量項目的選取以及相關要求分別參照國家標準《用于技術設計的人體測量基礎項目》(GB5703-1999)和國際標準《家具—教學用桌椅—功能尺寸》(ISO5970-1979)。

①課桌椅測量項目。課桌高h1、座椅高h2。

②人體測量項目。H0：身高，H1：坐高，H2：小腿高，H3：坐深，H4：臀膝距，H5：坐姿肩高，H6：坐姿肘高，H7：坐姿膝高，H8：坐姿頸椎點高，H9：坐姿眼高，H10：坐姿下肢長，H11：上臂長，H12：前臂長，H13：大腿長，H14：小腿長。

(3)測量要求

在人體的測量項目中，主要測量立姿和坐姿狀態(tài)下人體主要部位的尺寸數(shù)據。兩種姿勢的要求如下。

第一，立姿：要求被測者挺胸直立，眼睛平視前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向體側，手指輕貼大腿側面，膝部自然伸直，左、右足后跟并攏，前端分開，兩足大致成45o夾角，體重均勻分布于兩足。

第二，坐姿：被測者挺胸坐在被調節(jié)至腓骨頭高度的平面上，眼睛平視前方，左右大腿大致平行，膝彎曲大致成直角，足平放在地面上，手放在大腿上(如圖1所示)。

圖1　立姿、坐姿測量示意圖

二、人體尺寸與課桌椅尺寸的適應性分析

1.測量數(shù)據統(tǒng)計

通過對樣本人群以及課桌椅相關尺寸的測量，得到的數(shù)據見表2。

表2　各年級小學生人體尺寸及課桌椅高度數(shù)據(單位：cm)

根據Bendix和日本專家的研究[9,10]：座椅高=小腿高-1，課桌高=椅高+[1/3(坐高-1)]。

轉化為本次測量中的數(shù)據，可得到如下公式：

將表2中的相關數(shù)據代入公式(1)和(2)，可得到符合小學生身體特征的課桌椅高度的理論運算值，見表3。

表3　與人體尺寸相匹配的最佳課桌椅高度尺寸(單位：cm)

(2)人體尺寸與課桌椅尺寸的適應性

將實驗過程中測得的課桌椅高度的實際測量值與通過公式計算獲得的課桌椅高度的理論運算值進行對比分析，得出各年級課桌椅相應的偏高率，見表4。

表4　不同年級小學生課桌椅高度實際測量值與理論運算值對比

從表4中可以看出，6個年級的小學課桌椅高度普遍偏高，而且偏高率從一年級到六年級呈遞減趨勢，也就是說，越是低年級的小學生，其所使用的課桌椅高度越是超過了人體所適應的高度。

三、結束語

小學生正處于身體發(fā)育期，人體的形態(tài)特征是決定課桌椅尺寸的主要因素之一[11]。而研究表明，目前小學所使用的課桌椅普遍存在著高度尺寸與人體的適應尺寸不匹配的現(xiàn)象，而且越是低年級的小學生，其所使用的課桌椅高度越是超過了人體所適應的高度。這對于小學生來說會造成生理和心理上的雙重傷害。

本研究通過非接觸三維人體測量以及公式運算，得到從一年級至六年級各年級的最佳的課桌椅高度尺寸，通過運算得到的理論數(shù)據更加符合小學生的身體特征，可以為小學課桌椅的結構優(yōu)化和改良提供一定的理論參考。

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[6] M. K. Gouvali, K. Boudolos. Match between school furniture dimensions and children's anthropometry. Applied ergonomics, 2006, 37(6) : 765-773.

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覃蕊，博士，講師。吉林大學機械科學與工程學院，130051

吉林省科技發(fā)展計劃項目(青年基金科研項目)(編號：20140520110JH)。