基于智慧课堂的座椅设计研究

赵凡凡 王琛 赵唯嘉 于嘉浩

摘 要：物联网、大数据、云计算等促进了智慧教室的发展，智慧教室的普及推动了教学模式的革新。为了适应新的教学模式，有必要对教室的座椅进行改进创新。本文着重对智慧课堂的座椅设计进行分析研究，并就此提出一组座椅设计方案。

关键词：智慧教室;座椅设计

智慧教室是多媒体教室的发展延伸，是基于物联网、大数据、云计算的新型教学环境，旨在优化教学、促进良好互动、增强学习体验，是服务于教学活动的软硬环境的总和。智慧课堂是智慧教室的直观体现，是一种智慧教学模式，代表了现代办学的发展趋向，是目前教学改革的研究热点。

1 概述

在国家教育信息化2.0的背景下，智慧教室的建设引起了教育者的广泛关注。目前，对智慧教室的研究主要集中于创新技术的应用、环境建设以及设备改进上，较少提及教室中座椅的革新。在教学活动中，座椅是学生接触最多的设施，座椅的舒适度与体验感影响着教学效果以及学生的课堂表现。基于此问题，笔者认为，在推广智慧课堂的同时，也应考虑教室座椅的改进和创新，以改善教学质量，提升学习体验。

2 智慧课堂座椅设计原则

2.1 互动性

智慧课堂打破了传统的教学模式，注重师生间的互动交流。就互动性对座椅进行设计时，可从教学模式和互动性的实现两个角度考虑。教学模式大致可分为4种：一是传统的授课模式，即老师讲，学生听。二是小组讨论，学生分组围坐在一起，每次分组人数不固定。三是开班会或是其他集体会议，需要全体围坐在一起进行商议、投票、表决等。[1]四是在教室里开展活动，需要移开桌椅，腾出空间。在智慧教室中，互动性的实现更多地需要借助技术手段。座椅应方便统一调配，可根据上课模式的变动自行调整。

2.2 功能性

为了迎合智慧课堂，桌椅不能局限于坐、写、收纳等基本功能。座椅的功能性设计可从材质、尺寸、功用、色彩等多方面改进。除了调节高度、桌面倾斜、加滚轮、桌椅折叠或变形等常规的物理性改进手段外，还可着眼于课堂互动、资源共享等技术性改进手段。例如，应用蓝牙传输、虚拟桌面技术[2]以及VR（虚拟现实）、AR（增强现实）等信息技术，可优化管理、提高效率，便于数据传输，有利于學生更好地融入课堂，提高学生的参与度与体验感。

2.3 舒适性

座椅的舒适性影响智慧课堂的学习体验。影响舒适性的因素可归纳为三类：人的因素、座椅的因素、人和座椅的相互作用。人的因素包括性别、身高、体重、BMI（是用体重公斤数除以身高米数平方得出的数字，是国际上常用的衡量人体胖瘦程度以及是否健康的一个标准）等。个体差异影响座椅的舒适度。[3]座椅因素包括尺寸、材料、外观等。座椅因素和坐面压力分布有关，[4]座椅靠背应贴合人体脊柱曲线。[5]桌椅的高度配比和色彩搭配也是应该考虑的重要因素。桌椅的高度配比存在用户差异，为了满足多数用户的需求，座椅的高度应方便调节。合理的色彩运用也可以减少视觉疲劳，提供良好的视觉体验。[6]

3 设计实践分析

3.1 人群分析

以中学生为主要研究对象，智慧课堂对中学生的学习有着重要的引导意义。中学生在智慧课堂中的参与度较高，丰富有趣的上课模式可以极大地激发他们的学习热情，也有利于知识的吸收和思维的开拓。此外，中学生正处于体格快速增长阶段，合理的桌椅配置既有利于他们互动式学习体验，也有利于他们健康成长。

3.2 环境分析

智慧课堂家具设计需要从智慧教室的技术性和教与学两个角度考虑。一方面智慧教室强调人工智能、大数据、云计算等新兴技术的应用，另一方面强调各种资源的有效整合，支持丰富的学习体验和教与学方式的灵活多变。智慧教室改变了传统教室的单一性以及填鸭式的教学模式，实现了智慧环境、统一管理、互动教学一体化。传统多媒体教室的桌椅限制了学生的互动性和参与度，无法满足智慧教室的需求。

3.3 功能分析

中学生适合启发式教学以及自主探究式学习，传统的教学模式限制了学生思维的开拓，不利于知识的融会贯通。在教室中，座椅是学生接触最多的设施，座椅的信息化与技术化改进，可以开创全新的课堂教学模式，对于提升学生的学习体验有着重要的现实意义。此外，智慧课堂注重师生互动、小组讨论、资源共享、课堂反馈，对座椅的互动性与技术性有较高的要求，而当下多媒体教室的桌椅多是固定式的，且功能单一，降低了学生的学习体验。

4 设计方案

4.1 外观设计

通过上文对智慧课堂座椅的设计研究，提出了一组桌椅设计方案。该设计方案座椅的尺寸为550cm*550cm*950cm，高度可调。座椅与桌面结合，桌面可随转轴随意转动。S形靠背设计，贴合人体脊柱曲线，符合人体工程学的设计原则。座椅下部有可拆卸的置物盘，拆卸后，座椅可叠摞，方便储存和运输。椅腿有滚轮，方便移动。该座椅有多种材质可以选择，如塑料、胶合板、金属板等，并可根据需要定制不同的颜色。

4.2 功能设计

该设计方案兼具桌、椅的功用。座椅可根据教师端的指令自动移动，任意组合，其内置的多种感应器，自动判断路线以及绕开障碍物，到达指定位置，从而匹配不同的课堂模式。学生也可根据个体差异自行调整座位位置和高度，提升课堂的体验感与参与度。座椅的桌面为双层设计，内嵌显示屏，桌面展开后即为大的延展桌面，方便小组讨论。虚拟化云桌面方便学校统一部署、统一升级各个智慧教室教学系统，也有利于课程的灵活调配和管理，每个座椅的显示屏随着课程的变动自动切换课程内容。教师端和学生端可通过无线蓝牙传输数据，教师下发任务书到学生端，学生自主研究或小组讨论，并实时将数据反馈给老师，师生间互动性增强。

未来智慧教室将融入更多的创新元素，VR/AR+教育大步走进课堂，为学生营造生动有趣的立体课堂。智慧教室的座椅也会进一步优化升级，每个座椅都有配套的VR眼镜，沉浸式的学习体验，可以让学生直观地了解课程内容，激发学习兴趣和探索热情。在英语学习方面，学生可通过与虚拟角色的对话锻炼听说能力，体验真实的英语语言环境，提高自身的口语水平。对于物理、化学、生物等学科，可借助VR技术帮助学生理解晦涩难懂的知识点。学生只需带上VR眼镜，就可以具象地感受电磁场的相互作用，亲眼见证细胞分裂与生长的过程，并可以避免参与危险系数较高且不可控的科学实验，代之以虚拟桌面式的探究实验。

5 结语

对智慧课堂座椅的设计研究，应基于智慧课堂的建设与发展现状，可从互动性、功能性和舒适性的角度进行考虑，并依托于蓝牙、虚拟桌面技术以及VR、AR等信息技术，实现座椅的自动排列、数据传输、课堂反馈以及高效管理，让学生能够更好地融入课堂，保证教学质量。在当下以及未来智慧课堂的发展中，笔者认为，可对此设计方案进行推广，或在此基础上进行改进和创新。

参考文献：

[1] 王琛，于嘉浩，陆红红，蒋雨婷.基于快速成型技术的中国古典家具模型制作工艺研究[J].家具，2018，39（6）：40-44.

[2] 王子轩，吴智慧.办公环境中建筑与家具的文化体现[J].家具，2019，41（2）：41-45.

[3] 谈梅霞，祁忆青.常见的甲醛含量检测方法研究[J].家具与室内装饰，2017（04）：84-85.

[4] 周季纯，吴燕.圈椅的起源与发展[J].家具，2019，41（2）：62-65.

[5] 高玲玲，徐伟.缩短有限定制沙发平均生产周期的方法研究[J].家具，2019，41（2）：13-17.

[6] 姚月姝，祁忆青，王丹.冬季室内有害挥发物释放特征及防治措施[J].家具，2018，39（2）：11-14+23.

通讯作者：王琛，男，南京林业大学家居与工业设计学院实验师，研究方向：工业设计工程。