面向課堂交流的高校固定式桌椅創新設計

王照華++李木一++劉暢++曹龍輝++張紫薇

摘 要：目前我國高校大教室內普遍采用固定式桌椅，它存在交流不便、進出座位困難以及垃圾清理麻煩等缺點。針對這些問題，提出了桌子與椅子可以相互轉變的設計理念，能實現上課時正常聽講與面對面交流的輕松切換，同時具有垃圾清理方便、座位進出空間較大等優點。從人機工程學角度設計出了舒適的機械結構，并通過效果圖證明了這種設計理念的優越性。

關鍵詞：工業設計 桌椅設計 固定式桌椅 課堂交流 無極化桌椅

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0236-01

在高速發展的大學校園里，各類先進設備不斷引入，提高了學生的學習效率，但是同時也看到同學們每天大量使用的桌椅卻不盡人意。據統計，大學生每天大約有60%的學習時間在教室里度過，然而抽樣調查顯示，80%以上的同學對目前使用的校園桌椅不滿意，如不便于討論交流，桌椅高度不合理，進出座位麻煩，衛生情況較差等問題，嚴重影響了學習效率及身體健康。因此，便于課堂交流和健康舒適的桌椅設計問題亟待解決，而解決此問題的關鍵在于新的設計理念和人機工程學知識的應用。

1 用戶需求

1.1 交流需求

高校大學生思維活躍，對問題有自己獨特的看法，特別是在異性面前，表現自己的欲望尤為強烈。但是傳統連體式桌椅朝向固定，無法實現前后排面對面交流，阻礙了同學之間的正常交流活動，不利于大學生語言表達能力和交際能力的培養。

1.2 舒適性需求

由于高校大學生長時間固定姿勢學習，所以座椅設計要以穩定性為主。適宜的椅面高度應該使就坐者大腿接近于水平，小腿自然垂直，腳掌平放在地面上。但是由于獨生子女活潑好動的特點，桌椅應該有足夠的活動空間，以便變化姿勢來緩解身體疲勞。

另外，舒適性應該還包括進出座位時是否方便，教室衛生情況是否良好等因素。這些因素對于同學們使用桌椅的舒適性也產生重要影響。

1.3 教學需求

固定式桌椅主要安裝在階梯教室中，一般是大課堂的教學。現代教學理念提倡課堂交流討論，以此提高教學質量。由于桌椅條件的限制，課堂討論在大課堂中很難開展進行。為了滿足教學需求，固定式桌椅應具備老師講課與學生之間交流討論相互轉化的功能。

2 設計理念

固定式桌椅最早在歐洲的大學里出現，距今至少有100多年的歷史，然而結構上并沒有太大變化。因此要對固定式桌椅進行創新設計，僅僅在人機工程學上進行分析是不夠的，必須提出一種新的設計理念。國際插畫大師Steve Simpson設計了一款桌椅，桌子和椅子可以拼成收納柜；2013年入圍“紅點”工業設計大獎的作品Flip Chair，椅子和凳子之間可以相互轉變，用戶可根據需求來選擇使用。由此受到啟發，為何桌子和椅子不能相互轉化呢！

3 機構設計說明

按照新的設計理念設計的固定式連體桌椅的桌子和椅子可以相互轉變。由底座，支柱，彈簧，滑塊，連接限位板，下板，下板限位支架，上板，上板限位支架等組成。在作為桌子和椅子使用時，下板與地面的高度是不同的。由人機工程學分析，作為桌子時下板比應該作為椅子時至少高出18 cm。通過設計滑塊彈簧升降機構來解決下板的高度差問題。

下板通過連接限位板與滑塊相連，滑塊下部與底座上部均設計了凸臺來配合彈簧。彈簧的勁度系數暫定為1710 N/m，能現實以下要求：當作為桌子而且下板上沒有放置物品時，彈簧伸長到最長，下板高度上升到最高，此高度高于傳統固定式連體桌椅的下板高度，下板以下的空間較大，增加了腿部舒適性；當作為桌子而下板上放置了物品時，只要物品質量不超過8 kg，下板高度不低于傳統桌椅的下板高度；當作為椅子使用時，人體的重力施加在下板上，下板和滑塊向下移動直到滑塊下表面與底座上表面接觸，此時彈簧壓縮的最短位置。注意兩點：（1）人體的重力直接由滑塊傳遞給底座，而不是通過彈簧來傳遞的；（2）滑塊與支柱內壁是間隙配合，可以自由滑動。由于滑塊較長，滑塊與支柱內壁只需較小的力就能平衡人重量產生的力矩。在連接限位板中，連接限位板中設計了鏤空的三角形，一方面便于滑塊和連接限位板之間的裝配；另一方面節省了材料并減輕重量。

為進一步驗證設計合理性，使用大型跨平臺的商業三維CAD設計軟件CATIA進行建模。

4 功能展示

4.1 滿足交流需求

無論是課堂還是課下，同學之間的交流都是必不可少的。當教室安裝了此桌椅時，聽講模式與自由討論模式可輕松切換。在聽老師講課時，同學們只需面向黑板，選擇一排作為椅子，對面一排作為桌子；當兩排同學要討論時，只需要一方改變桌椅選擇即可。

4.2 便于進出座位

當上下兩板都收起時，騰出了較大空間，極大地方便了學生地進出。當發生突發事件時也有利于人員疏散。

4.3 提高腿部空間

當下板上沒有放置物品時，其高度會高于傳統桌子的下板高度，使下板以下的空間變大，腿部舒適性大大提高。如果下板上放置了物品，下板高度會隨著物重增加而下移。經過初步計算，只要物重不超過8 kg下板高度不低于傳統桌椅的下板高度。

4.4 便于清理垃圾

同學們經常將垃圾放置在課桌上，因為傳統固定式連體桌椅空間較為狹窄，清理較為不便。而根據“無極化桌椅”的設計理念，當上下兩板都收起時，板面上放置的垃圾會自動滑落到地面，同時騰出了較大空間方便清潔人員清理垃圾。

4.5 可作為會議室使用

安裝了“無極化桌椅”的教室還可以作為會議室使用，提高了桌椅和教室的利用率，可以滿足社團和科研團隊活動的需求。

5 結語

高校桌椅的設計不僅需要滿足常規上課的需求，還要考慮高校大學生的特點，滿足交流討論和舒適性的需求。通過提出固定式桌椅的桌子和椅子可以相互轉化的設計理念，結合用戶需求和人機工程學，設計了一種新型的高校固定式桌椅，并具有較為豐富的功能，這對以后的桌椅設計有一定的參考價值。

參考文獻

[1] 田煒.高校桌椅設計的人機工程學研究[M].沈陽：沈陽建筑大學設計藝術學院，2010.endprint