基于智慧課堂的座椅設計研究

趙凡凡 王琛 趙唯嘉 于嘉浩

摘 要：物聯網、大數據、云計算等促進了智慧教室的發展，智慧教室的普及推動了教學模式的革新。為了適應新的教學模式，有必要對教室的座椅進行改進創新。本文著重對智慧課堂的座椅設計進行分析研究，并就此提出一組座椅設計方案。

關鍵詞：智慧教室;座椅設計

智慧教室是多媒體教室的發展延伸，是基于物聯網、大數據、云計算的新型教學環境，旨在優化教學、促進良好互動、增強學習體驗，是服務于教學活動的軟硬環境的總和。智慧課堂是智慧教室的直觀體現，是一種智慧教學模式，代表了現代辦學的發展趨向，是目前教學改革的研究熱點。

1 概述

在國家教育信息化2.0的背景下，智慧教室的建設引起了教育者的廣泛關注。目前，對智慧教室的研究主要集中于創新技術的應用、環境建設以及設備改進上，較少提及教室中座椅的革新。在教學活動中，座椅是學生接觸最多的設施，座椅的舒適度與體驗感影響著教學效果以及學生的課堂表現?；诖藛栴}，筆者認為，在推廣智慧課堂的同時，也應考慮教室座椅的改進和創新，以改善教學質量，提升學習體驗。

2 智慧課堂座椅設計原則

2.1 互動性

智慧課堂打破了傳統的教學模式，注重師生間的互動交流。就互動性對座椅進行設計時，可從教學模式和互動性的實現兩個角度考慮。教學模式大致可分為4種：一是傳統的授課模式，即老師講，學生聽。二是小組討論，學生分組圍坐在一起，每次分組人數不固定。三是開班會或是其他集體會議，需要全體圍坐在一起進行商議、投票、表決等。[1]四是在教室里開展活動，需要移開桌椅，騰出空間。在智慧教室中，互動性的實現更多地需要借助技術手段。座椅應方便統一調配，可根據上課模式的變動自行調整。

2.2 功能性

為了迎合智慧課堂，桌椅不能局限于坐、寫、收納等基本功能。座椅的功能性設計可從材質、尺寸、功用、色彩等多方面改進。除了調節高度、桌面傾斜、加滾輪、桌椅折疊或變形等常規的物理性改進手段外，還可著眼于課堂互動、資源共享等技術性改進手段。例如，應用藍牙傳輸、虛擬桌面技術[2]以及VR（虛擬現實）、AR（增強現實）等信息技術，可優化管理、提高效率，便于數據傳輸，有利于學生更好地融入課堂，提高學生的參與度與體驗感。

2.3 舒適性

座椅的舒適性影響智慧課堂的學習體驗。影響舒適性的因素可歸納為三類：人的因素、座椅的因素、人和座椅的相互作用。人的因素包括性別、身高、體重、BMI（是用體重公斤數除以身高米數平方得出的數字，是國際上常用的衡量人體胖瘦程度以及是否健康的一個標準）等。個體差異影響座椅的舒適度。[3]座椅因素包括尺寸、材料、外觀等。座椅因素和坐面壓力分布有關，[4]座椅靠背應貼合人體脊柱曲線。[5]桌椅的高度配比和色彩搭配也是應該考慮的重要因素。桌椅的高度配比存在用戶差異，為了滿足多數用戶的需求，座椅的高度應方便調節。合理的色彩運用也可以減少視覺疲勞，提供良好的視覺體驗。[6]

3 設計實踐分析

3.1 人群分析

以中學生為主要研究對象，智慧課堂對中學生的學習有著重要的引導意義。中學生在智慧課堂中的參與度較高，豐富有趣的上課模式可以極大地激發他們的學習熱情，也有利于知識的吸收和思維的開拓。此外，中學生正處于體格快速增長階段，合理的桌椅配置既有利于他們互動式學習體驗，也有利于他們健康成長。

3.2 環境分析

智慧課堂家具設計需要從智慧教室的技術性和教與學兩個角度考慮。一方面智慧教室強調人工智能、大數據、云計算等新興技術的應用，另一方面強調各種資源的有效整合，支持豐富的學習體驗和教與學方式的靈活多變。智慧教室改變了傳統教室的單一性以及填鴨式的教學模式，實現了智慧環境、統一管理、互動教學一體化。傳統多媒體教室的桌椅限制了學生的互動性和參與度，無法滿足智慧教室的需求。

3.3 功能分析

中學生適合啟發式教學以及自主探究式學習，傳統的教學模式限制了學生思維的開拓，不利于知識的融會貫通。在教室中，座椅是學生接觸最多的設施，座椅的信息化與技術化改進，可以開創全新的課堂教學模式，對于提升學生的學習體驗有著重要的現實意義。此外，智慧課堂注重師生互動、小組討論、資源共享、課堂反饋，對座椅的互動性與技術性有較高的要求，而當下多媒體教室的桌椅多是固定式的，且功能單一，降低了學生的學習體驗。

4 設計方案

4.1 外觀設計

通過上文對智慧課堂座椅的設計研究，提出了一組桌椅設計方案。該設計方案座椅的尺寸為550cm*550cm*950cm，高度可調。座椅與桌面結合，桌面可隨轉軸隨意轉動。S形靠背設計，貼合人體脊柱曲線，符合人體工程學的設計原則。座椅下部有可拆卸的置物盤，拆卸后，座椅可疊摞，方便儲存和運輸。椅腿有滾輪，方便移動。該座椅有多種材質可以選擇，如塑料、膠合板、金屬板等，并可根據需要定制不同的顏色。

4.2 功能設計

該設計方案兼具桌、椅的功用。座椅可根據教師端的指令自動移動，任意組合，其內置的多種感應器，自動判斷路線以及繞開障礙物，到達指定位置，從而匹配不同的課堂模式。學生也可根據個體差異自行調整座位位置和高度，提升課堂的體驗感與參與度。座椅的桌面為雙層設計，內嵌顯示屏，桌面展開后即為大的延展桌面，方便小組討論。虛擬化云桌面方便學校統一部署、統一升級各個智慧教室教學系統，也有利于課程的靈活調配和管理，每個座椅的顯示屏隨著課程的變動自動切換課程內容。教師端和學生端可通過無線藍牙傳輸數據，教師下發任務書到學生端，學生自主研究或小組討論，并實時將數據反饋給老師，師生間互動性增強。

未來智慧教室將融入更多的創新元素，VR/AR+教育大步走進課堂，為學生營造生動有趣的立體課堂。智慧教室的座椅也會進一步優化升級，每個座椅都有配套的VR眼鏡，沉浸式的學習體驗，可以讓學生直觀地了解課程內容，激發學習興趣和探索熱情。在英語學習方面，學生可通過與虛擬角色的對話鍛煉聽說能力，體驗真實的英語語言環境，提高自身的口語水平。對于物理、化學、生物等學科，可借助VR技術幫助學生理解晦澀難懂的知識點。學生只需帶上VR眼鏡，就可以具象地感受電磁場的相互作用，親眼見證細胞分裂與生長的過程，并可以避免參與危險系數較高且不可控的科學實驗，代之以虛擬桌面式的探究實驗。

5 結語

對智慧課堂座椅的設計研究，應基于智慧課堂的建設與發展現狀，可從互動性、功能性和舒適性的角度進行考慮，并依托于藍牙、虛擬桌面技術以及VR、AR等信息技術，實現座椅的自動排列、數據傳輸、課堂反饋以及高效管理，讓學生能夠更好地融入課堂，保證教學質量。在當下以及未來智慧課堂的發展中，筆者認為，可對此設計方案進行推廣，或在此基礎上進行改進和創新。

參考文獻：

[1] 王琛，于嘉浩，陸紅紅，蔣雨婷.基于快速成型技術的中國古典家具模型制作工藝研究[J].家具，2018，39（6）：40-44.

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[3] 談梅霞，祁憶青.常見的甲醛含量檢測方法研究[J].家具與室內裝飾，2017（04）：84-85.

[4] 周季純，吳燕.圈椅的起源與發展[J].家具，2019，41（2）：62-65.

[5] 高玲玲，徐偉.縮短有限定制沙發平均生產周期的方法研究[J].家具，2019，41（2）：13-17.

[6] 姚月姝，祁憶青，王丹.冬季室內有害揮發物釋放特征及防治措施[J].家具，2018，39（2）：11-14+23.

通訊作者：王琛，男，南京林業大學家居與工業設計學院實驗師，研究方向：工業設計工程。