基于人体测量的小学课桌椅尺寸适用性研究*

覃 蕊

基于人体测量的小学课桌椅尺寸适用性研究*

覃 蕊

小学生正处于身体发育期，人体的形态特征是决定课桌椅尺寸的重要因素。而目前绝大多数小学所使用的课桌椅普遍存在着高度尺寸与人体的适应尺寸不匹配的现象。为了提高小学生的学习质量，减少设计不合理的课桌椅给学生健康带来的危害，本研究通过非接触三维人体测量以及公式运算，得到从一年级至六年级各年级的最佳课桌椅高度尺寸。通过运算得到的理论数据更加符合小学生的身体特征，可以为小学课桌椅的结构优化和改良提供一定的理论参考。

人体测量；课桌椅；尺寸适应性

小学生一天中有1/3的时间是在学校度过的，而其中有5小时是始终处于坐姿状态的[1]。有研究表明，学生的坐姿会受到人体本身的形态结构以及教室课桌椅尺寸规格的影响[2]。因此，设计合理的教室课桌椅有助于小学生的身心健康，提高学习效率，而设计不合理的课桌椅会导致学生背痛、身体不适、近视，进而从心理上产生不满情绪[3-5]。

我国目前使用的课桌椅尺寸标准是2002年国家质量监督检验检疫总局颁布《学校课桌椅功能尺寸》(GB/ T3976-2002)，但研究显示，其达标情况不容乐观[6]。课桌椅尺寸规格的确定是以人体尺寸为基础的，因此，将人体测量学恰当地应用于产品设计，能够最大限度地满足使用者的健康、安全和舒适性需求[7]。

我国地域辽阔，不同地区的人体尺寸差异较大。跟成年人相比，由于小学生正处于身体发育期，即使是相同年龄的小学生，其体型的个体差异也非常明显。长春作为中国的东北地区，其地域性较为明显，因此，对长春地区小学生进行系统的人体测量，并统计出该地区小学生的基本体型特征数据，以此为基础提出小学生课桌椅尺寸的优化设计方案，具有一定的现实指导意义。

一、研究对象与方法

1.研究对象

本研究所针对的区域为吉林省长春市，在研究过程中，选取了长春市的3所小学，分别为东北师范大学附属小学、吉林省第二实验学校小学部、吉林大学第一附属小学。为了保证所选择的样本具有代表性，在每所学校的每个年级各自随机抽取2～3个班级，所选择的班级中所有样本都要测量。最终的实际测量样本数量为1 020名小学生(482名女生，538名男生)

小学生的体型变化较成人大，即使是同年龄的小学生其个体差异也较为明显，因此在本研究中，我们需要按照年级对样本分别进行统计和测量。本次实验所选择的3所小学都属于六年制，各年级小学生的年龄段分类见表1。

表1　测量样本年龄段分类

2.测量方法

(1)测量工具

本实验采用德国TecMath公司生产的VITUS SmartXXL型非接触式三维人体激光扫描仪进行人体基本数据的采集。在实验过程中，可根据实际研究需要对扫描图像的任意部分进行截取分析，并获得任何所需部位的长度、周长、角度、横截面积和体积等基础数据[8]。非接触测量精度高，并且极大程度地避免了手工测量中人为因素可能导致的误差。另外，在测量过程中，它不会给受试者带来任何不舒适感，大大提高了测量结果的准确度。

(2)测量项目

本次实验需要分别对样本人群以及教室课桌椅的尺寸进行测量。测量项目的选取以及相关要求分别参照国家标准《用于技术设计的人体测量基础项目》(GB5703-1999)和国际标准《家具—教学用桌椅—功能尺寸》(ISO5970-1979)。

①课桌椅测量项目。课桌高h1、座椅高h2。

②人体测量项目。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：坐姿颈椎点高，H9：坐姿眼高，H10：坐姿下肢长，H11：上臂长，H12：前臂长，H13：大腿长，H14：小腿长。

(3)测量要求

在人体的测量项目中，主要测量立姿和坐姿状态下人体主要部位的尺寸数据。两种姿势的要求如下。

第一，立姿：要求被测者挺胸直立，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，两足大致成45º夹角，体重均匀分布于两足。

第二，坐姿：被测者挺胸坐在被调节至腓骨头高度的平面上，眼睛平视前方，左右大腿大致平行，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手放在大腿上(如图1所示)。

图1　立姿、坐姿测量示意图

二、人体尺寸与课桌椅尺寸的适应性分析

1.测量数据统计

通过对样本人群以及课桌椅相关尺寸的测量，得到的数据见表2。

表2　各年级小学生人体尺寸及课桌椅高度数据(单位：cm)

根据Bendix和日本专家的研究[9,10]：座椅高=小腿高-1，课桌高=椅高+[1/3(坐高-1)]。

转化为本次测量中的数据，可得到如下公式：

将表2中的相关数据代入公式(1)和(2)，可得到符合小学生身体特征的课桌椅高度的理论运算值，见表3。

表3　与人体尺寸相匹配的最佳课桌椅高度尺寸(单位：cm)

(2)人体尺寸与课桌椅尺寸的适应性

将实验过程中测得的课桌椅高度的实际测量值与通过公式计算获得的课桌椅高度的理论运算值进行对比分析，得出各年级课桌椅相应的偏高率，见表4。

表4　不同年级小学生课桌椅高度实际测量值与理论运算值对比

从表4中可以看出，6个年级的小学课桌椅高度普遍偏高，而且偏高率从一年级到六年级呈递减趋势，也就是说，越是低年级的小学生，其所使用的课桌椅高度越是超过了人体所适应的高度。

三、结束语

小学生正处于身体发育期，人体的形态特征是决定课桌椅尺寸的主要因素之一[11]。而研究表明，目前小学所使用的课桌椅普遍存在着高度尺寸与人体的适应尺寸不匹配的现象，而且越是低年级的小学生，其所使用的课桌椅高度越是超过了人体所适应的高度。这对于小学生来说会造成生理和心理上的双重伤害。

本研究通过非接触三维人体测量以及公式运算，得到从一年级至六年级各年级的最佳的课桌椅高度尺寸，通过运算得到的理论数据更加符合小学生的身体特征，可以为小学课桌椅的结构优化和改良提供一定的理论参考。

[1] Khalid Al Saleh, Mohamed Ramadan. Are the Criteria for Health and Safety Available in Adjustable Saudi School Furniture? Scientific Research. 2011, 3(2): 205-212.

[2] Panagiotopoulou G, Christoulas K, Papanckolaou A, Mandroukas K. Classroom furniture dimensions and anthropometric measures in primary school. Applied Ergonomics. 2004, 35(2): 121-128.

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

[4] S. Murphy, P. Buckle, D. Stubbs, A cross-sectional study of self-reported back and neck pain among English schoolchildren and associated physical and psychological risk factors, Applied Ergonomics. 2007, 38(6): 797-804.

[5] L. A. Saarni, A. H. Rimpela, T. H. Nummic, A. Kaukiainen, J. J. Salminen, C. Nygard. Do ergonomically designed school workstations decrease musculoskeletal symptoms in children? A 26-month prospective follow-up study. Applied Ergonomics. 2009, 40(3): 491-499.

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

[7] Barroso M. P., Arezes P. M., Costa L. G., Miguel A. S. Anthropometric study of Portuguese workers. International Journal of Industrial Ergonomics. 2005, 35(5): 401-410.

[8] 郑艳,张欣.Techmath三维人体扫描系统应用评价[C].2005现代服装纺织高科技发展研讨会论文集.现代服装纺织高科技发展研讨会,2005:63-73.

[9] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/ T3976-2002学校课桌椅功能尺寸[S].北京:中国标准出版社,2002.

[10] 小原二郎.什么是人体工程学[M].北京:三联书店出版社,1990.

[11] Lee, A., Tsang, C. K. K., Lee, S. H., To, C. Y. and The Healthy School Research Support Group. Older school children are not necessarily healthier: analysis of medical consultation pattern of school children from a territory-wide School Health Surveillance. Public Health. 2001, 115(1): 30-37.

覃蕊，博士，讲师。吉林大学机械科学与工程学院，130051

吉林省科技发展计划项目(青年基金科研项目)(编号：20140520110JH)。