教室黑板设计初探

刘宇轩

摘要：在保证听课质量，尽可能多地利用教室内有限空间的前提下，通过代数模型和几何推导的方法计算出符合要求的曲面黑板的设计参数。同时，在研究过程中比较了曲面黑板与普通平面黑板相比在长度相同的条件下对教室可容纳人数的影响。

关键词：三角函数；曲面黑板；平面黑板

一、引言

在学校招生不断增加的情况下，因教室与任课老师的数量有限，学校只得增大班容量。但前排靠边同学经常因为太阳的反光无法看清黑板上的内容，影响课堂学习。按照教育部发布的《中小学建筑设计规范》[1]，学校教室的人员密度远远大于规范的要求。为改善同学们的听课条件，建议学校购买曲面黑板代替原有的传统平面黑板来改善现状。

经了解，曲面黑板的生产厂家可以定制黑板。由于不同大小的教室需要不同结构的曲面黑板，所以在学校定制曲面黑板时需学校方面提供曲面黑板的结构数据。下面，就一种大小的教室，在尽可能多地利用教室内有限空间的前提下，推求曲面黑板的各项参数。

二、模型构建

在我国的北回归线以北地区，设有东西向教室、南侧开窗、教学用黑板面向东方。因从靠近黑板的窗户远离黑板一端的窗框处入射到黑板南边缘的光线使同学们无法看清黑板上的字迹，严重影响课堂教学，且这一部分光线对中间部分同学影响较小，故只考虑这一部分光线对最北侧学生的影响。此外，因实际进行教学活动时学生头部活动范围较大，故不考虑北侧靠墙学生头部到墙的距离。

设曲面黑板的长边为圆弧，宽边为直线。

定义M平面为：宽边两直线确定的平面；

定义“理想座位”为：不受南边缘反光影响的座位；

定义“标准座位”为：该处同学视线与黑板两边缘的切线夹角均大于30度的座位；

教室座位安排：讲桌两侧各一人，南侧三列，中间四列，北侧两列；

距黑板最近的窗户东边框距西墙面X2 = 2400mm；

黑板左右两端距墙面X3 = 1600mm；

黑板边缘突出墙面X1；

黑板在西墙面的投影长X4 = 4000mm；

第一排“理想座位”最北侧同学距M平面X5；

第一排“标准座位”最北侧同学距M平面X6；

R为黑板的圆弧半径；

∠1为黑板圆弧所对圆心角的一半；

教室开间S1 = 7200mm；

教室进深S2 = 9600mm；

每个学生占有长为S3 = 600mm，宽为S4 = 750mm的矩形；

教室中间最后一排距东墙面S5 = 800mm；

讲桌东边缘距西墙面S6 = 1400mm；

后门西门框距西墙面S8 = 8400mm；

若安装平面黑板第一排“理想座位”最北侧同学距西墙面为S8；

多媒体讲桌高H1 = 950mm；

讲台高H2 = 180mm。

同时，相同的研究思想亦可应用于其他教室的黑板设计以及银幕的安装上。

通过计算X5与X6的值，并使它们相等，推出使可利用的空间最大化的∠1与R的值，随∠1的变小（因黑板长度确定，R可用∠1表示，故只考虑∠1） X6变小X5变大，一定存在一个∠1的值使X6 = X5，即空间利用率最大。

五、感悟

在本次的研究与论文的写作过程中，我将学得的知识运用到现实生活以解决生活中存在的问题。我感受到了实践的乐趣，并通过实践提高了自己各方面的能力。但在这次的研究过程中，我只对窗框处入射的光线对学生的影响做了浅显的分析，并没有考虑从其他窗户入射的光线的影响，而且没有考虑周围高大建筑的遮挡对光线的影响，故文章仍存在较大的改进空间。虽然如此，我还是感受到了科学研究所需要的严谨和实事求是的态度，它们将为我以后的学习和工作指引方向。

参考文献：

[1]《中小学建筑设计规范》GB 50099—2011

[2]《中國居民营养与慢性病状况报告（2015）》endprint