河南焦作民间挖山药大锨设计研究

艺术与设计

2018-07-16 11:25:14

摘    要:河南焦作地区盛产怀山药,因山药身形细长,在挖采过程中为保证其完整性,当地人常使用一种手工打制的大锨。文章从大锨的形态结构、使用方式、人机关系、设计评价等四个方面对大锨进行研究,论述民间器具所特有的艺术价值。

 

关键词:民间器具;大锨;人机关系;设计研究

检    索:www.artdesign.org.cn

中图分类号:TB472       文献标志码:A       文章编号:1008-2832(2018)05-0121-03

 
一、背景概述

山药作为医食两用的中药材,极富营养价值,我国河南、河北、山西、广西等地均有种植,其中以河南焦作所产怀山药最富盛名,有“华药”之美誉。怀山药多呈棍棒状,直径为2厘米至3厘米,其块茎在地下呈垂直生长状态,可达深约100厘米的土里。因山药身形细长,质脆易断,挖采过程保证其完整性,是一项有难度和技巧的工作,对工具的选择也非常讲究。当地人在挖采山药时常使用一种当地老铁匠手工打制的锨头细长的方头铁锨——“大锨”,因这种工具整体细长,似条状,在当地亦被称为“条锨”。(图1)

 

 
二、形态综述

《中国农具发展史》释“锨”为“杴”的派生字,掘土和铲东西的工具。焦作地区挖山药的大锨锨头部分为板状长方形,横向略有弧度,用熟铁或钢打成,锨头相较于一般的铁锨更窄,重量也更重。
大锨整体身形细长,造型对称,主要有锨头、木质把手和用以固定两者的水泥钉组成。将大锨保持竖向立姿状态下观察,锨头部分呈方形,纵向高度约为35厘米,横向长度约为12厘米,是一般铁锨的二分之一,整体厚度约为1.2厘米,因锨头细长,为了防止在使用过程中出现断裂,师傅在打制过程中将锨头纵向中心线部分做了约为0.5厘米的加厚处理。沿锨头纵向中心线上端延伸出纵向高度约为10厘米,直径约为3厘米的空心圆柱,用于安装和固定把手。把手呈圆柱状,相较一般铁锨的把手,大锨的把手更长,约为150厘米,直径约为3厘米。制作时将木质把手竖直嵌入锨头的空心圆柱中,再横向钉入水泥钉,加以固定,以避免把手脱落。(图2、图3)
大锨的总体质量约为2.8千克,相较一般的铁锨更重,这与其打制过程中的选材和特定的功能密不可分。其把手主要由当地常见的硬质槐木或钢管(此次研究所选大锨把手为槐木把手)制成,质地坚硬,不易折断;锨头由45号钢板打制而成,具有较高的强度和韧性,不易磨损。大锨自身质量大,这样的设计能更大程度上利用重力与惯性,减小劳动者体能的无端耗费,提高生产效率。

三、大锨的使用方式与人机关系分析

大锨的产生是当地劳动人民在长期的实践过程中,对常用规格铁锨进行再设计改进的结果。大锨的主要用途是挖采生长在沙土地里的山药,为保证山药的完整性,挖掘的角度和力度都非常有讲究,另外大锨的设计制作还要关注使用者身体各个部位,如腿、腰、双臂和手腕的协调配合。

(一)静置与拿取

大锨在闲置时,使用者常将其随手靠墙边竖直放置。拿取时,有些人习惯一只手握住把手中段,使大锨保持竖直,离开地面,将其移动到目标地;因为大锨有一定重量,有些人习惯两只手握住大锨的把手部分,使其保持平衡移动至目的地,从而避免一只手拿不住大锨导致掉落而发生危险;还有些人习惯将大锨扛在肩上,一手搭在把手的合适部位,保持平衡后将其扛至目的地。(图4)

 

 
(二)使用过程分析

如大多数体力活动一样,使用大锨挖采山药的过程中,使用者多保持立姿状态,而且多数时间保持前屈操纵姿势,一方面人立姿状态下易于发力,另一方面立姿状态人可以轻松地走动,方便挖采工作的开展。挖采过程主要分为向下铲土和抬锨扔土两个阶段。铲土过程中,人两手握住把手中上部,一只手在前一只手在后,使锨头与地面保持一定的倾斜角度,一只脚抬起,脚掌中部踩住锨头上方的直角架,向下发力,至锨头嵌入土里一定的深度后,弯腰将肘部抵住膝盖作为支点,将位于把手上端的手向下方压把手,利用杠杆原理,使盛着土的锨头微微离开地面后,两手一起用力,慢慢起身,将掀抬离地面,然后侧身,将铲起的土扔到身边不会盖住山药的地方。因为挖采工作比较费力,人们在连续工作半个小时后会将锨头稍稍嵌入土里,两手扶住把手稍加休息。(图5)

 

 
(三)人机关系分析

通过实地走访和查阅相关资料,我发现,大锨在设计上充分考虑了人体力学原理,使得使用者在操作时能够更省力和方便。大锨属于平均尺寸产品,应按中等身材者的需要,采用50百分位的人体尺寸作为产品尺寸设计与分析的依据。从事挖采山药工作的人多为男性,我主要选用《中国成年人体尺寸》(GB/T10000-88)中成年男子的人体尺寸进行人机关系分析。
大锨的把手长为150厘米,由于山药的生长特点,在挖采过程中大锨常需要嵌入30厘米到50厘米深的土里,较长的把手能够使人在比较省力的状态下进行挖采作业,能够有效避免人过分弯腰造成的腰部疲劳或损伤,同时这个长度的把手又略小于一般成年男子立姿双臂展开尺寸169厘米,不至于太长,带来拿取和使用上的不便。把手直径大小的设计取决于工具的用途与手的尺寸,直径过大会减小握力,降低灵活性和作业速度,而直径过小不利于抓握,保持着力抓握操纵工具的最佳直径为3厘米至4厘米,大锨把手的直径约为3厘米,符合这项设计标准。(图6)

 

 
在操作过程中,尤其是下锨时,使用者常常会借助脚踩的力量来增加锨头入土的深度,锨头横向略微的弧度能够有效增加掘土体积,避免抬锨过程中掘起的土滑落,细节的设计有效提高了工作效率。锨头单侧脚踩部分的长度约为5厘米,师傅在打制锨头的过程中,会对脚踩部分做略微的加厚处理,厚度约为1.5厘米,符合一般成年男子脚部的人机尺度,有效避免锨头部分钢板过于薄,造成使用者在下锨过程中脚部使劲儿带来的硌脚等不适感,也能有效缓解长时间作业造成脚部疼痛等。(图7)

 

 
(四)力学原理

大锨使用过程中主要涉及的力学原理是杠杆原理:动力×动力臂=阻力×阻力臂,下锨铲土过程与抬锨扔土过程支点O的位置是变化的。下锨过程中,支点O为锨头与地面的接触点,在此过程中使用者能够用较小的力掘起较多的土(图8);抬锨扔土的过程中,支点O为靠近锨头顶部的手,使用者可以灵活地将掘起的土扔到不影响作业的地方。(图9)

 

 
四、设计评价

(一)视觉设计分析

大锨整体身形纤细、对称,曲直对比中寻求统一。在视觉习惯上,弧线给人亲和圆润的感觉,直线简洁明了,给人硬朗直接的感觉,大锨的设计在曲直对比中,体现一种和谐的视觉美感。把手为两端平头的细长圆柱体,锨头整体呈方形,其基本形状符合中国传统文化中天圆地方的观念,体现我国传统文化中“和”的思想。把手表面经过精细的打磨处理,圆润光滑,保留材料原始朴素的特点,给人天然质朴之感。大锨的设计比例协调,锨头长宽比为3:1,把手长度与锨头和把手结合部位比例为15:1,这些基本数字在比例上的协调符合“数的和谐就是美”的审美规律。

(二)文化寓意分析

民以食为天,近年来公众对饮食安全问题越来越关注,“舌尖上的健康”成为人们关注的话题,天然、原生态的农产品受到了更多人的喜爱和欢迎。大锨这种带有鲜明地域特色的器具,其天然朴实的实用性和天人合一的美感,承载着当地人勤劳、朴实的劳动智慧,是促进当地农业发展的一张名片,不仅为当地劳动者带来了经济效益,还有助于开发极具地域特色的体验式旅游,为当地发展带来更大的经济和文化效益。

 

五、总结

大锨的设计制作源于当地勤劳朴实的劳动者耕作的基础功能需求,制作者结合具体的使用环境和使用者的需求对传统规格铁锨进行改良设计,运用简朴的制作技巧,反复推敲,形成最简化、最好用的实用之物,充分体现了再设计的思想。在大锨的制作过程中,铁匠师傅根据使用者的反馈,不断加固和改良,如因槐木把手在长期使用后会发生折损,于是后来增加了钢管制成的把手。同时制作者结合使用者的个人习惯不断改良,体现出对使用者个人习惯和需求的尊重,凝结着以人为中心的设计智慧。■(赵伟   南开大学)

 

 
参考文献:

[1]周昕.中国农具发展史 [M].济南:山东科技出版社,2005:678.

[2]刘春荣.人机工程学应用 [M].上海:上海人民美术出版社,2004:36-38.

[3]王琥.中国传统器具设计研究 卷2[M].南京:江苏美术出版社,2006:72.

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