基于感性工学的儿童水杯形态优化设计研究

柯靖雯 宋武

（1.泉州师范学院美术与设计学院，泉州 362000；2.华侨大学机电及自动化学院，厦门 361021）

儿童水杯是儿童生活中必不可少的日用产品，而消费市场上的儿童水杯产品趋于同质化，缺乏吸引力，通过设计提升产品形态的差异化，能够在一定程度上提升儿童水杯的市场竞争力。儿童作为一类特殊人群，儿童产品设计应注重内在情感，除了基础功能和外在形态设计外，情感供给功能至关重要[1]。产品的形态语义能够传达信息，引发用户的情感共鸣[2]。因此，文章以感性工学相关理论为基础，关注儿童水杯的外在形态和感性意象之间的关系，以期为儿童水杯形态的优化设计提供参考。

1 相关概念解析

1.1 感性工学

感性工学是长町三生于20 世纪70 年代初在日本提出的，是一种积极主动的、以消费者为导向的产品设计方法。感性工学是将用户对现有产品或概念产品的印象、感受和需求转化为具体的设计参数，从而形成设计方案[3]。目前感性工学理论应用于设计的开发阶段，主要分为三个步骤：感性意象获取、模型建立和设计优化[4]。

1.2 因素分析法

在感性工学中，常用因素分析法来研究符合消费者需求的潜在感性意象。因素分析法是由英国心理学家斯皮尔曼提出的一种统计学方法，它的原理是把线性关系较强的原有变量萃取为相互独立的几个综合指标，这些综合指标可以保留和说明原有变量提供的特征信息，并代替原有变量[5]。使用因素分析法的目的就是整合变量，用具有代表性的因子归纳概括具有相同本质的变量，也可以减少变量，便于后续的数据研究[6]。

1.3 数量化理论I 类

数量化理论I 类是感性工学中较为常用的分析方法，用来探究用户感性需求与产品形态要素之间的关联程度[7]，它的原理是通过将多个因变量进行量化编码，借助多元分析方法，在设计要素和感性意象评价之间构建数学映射模型，从而获得因变量对感性意象的预测贡献值[8]。数量化理论I 类分析结果的重相关系数R 值越大，表示分析信赖度越高，如0.00＜R ＜0.19 说明预测值呈现低相关度，0.20 ＜R＜0.39 说明具有一定的相关性，0.40 ＜R ＜0.69说明预测值可靠度具有强相关，0.70 ＜R ＜1.00 说明具有极强的相关性[9]。

2 基于感性工学的儿童水杯形态设计思路

2.1 感性意象获取

2.1.1 儿童水杯代表性样本的筛选

通过网络购物平台收集消费市场上现有的儿童水杯图片共302 张，考虑到色彩和材质会对水杯形态的评价产生干扰，因此所有图片进行了去色处理和尺寸调整，以确保除了形态外的视觉统一，打印成卡片。邀请6 名产品设计专业人员组成焦点小组团体，对300 张图片卡片进行评价归类，剔除相似样本，最终确定30 个儿童水杯的代表性样本，如图1 所示。

2.1.2 感性意象语汇的筛选及萃取

在关于产品形态设计的相关论文、书籍等渠道搜集适宜用来形容产品视觉形态的形容词语汇共120个，由于样本量大，采用心理学实验软件E-prime 制作筛选程序[10]，便于后续的数据整理。程序将随机展示120 个形容词语汇，如受试者觉得该形容词适宜形容儿童水杯形态则按下“P”键，反之按下“Q”键，适宜计1 分，不适宜则计-1 分。邀请20 名产品设计相关专业人员参与实验，实验中要求形容词的择选应具有评估性、力量性及活动性，最终进行数据整理，选取分数较高的40 个形容词语汇。

此外，研究运用语义差异法将这40 个形容词语汇制作为 Likert 量表问卷[11]，评价尺度设置为：不适合、有点不适合、一般、有点适合、适合，分别计1-5 分，收集问卷数据共77 份，剔除无效问卷3 份，有效数据通过SPSS 软件进行因素分析。分析前需进行KMO 检验和Bartlett 球形度检验，KMO 检验系数越高越适合进行因素分析，若低于0.5 则不适合进行因素分析[12]。分析结果显示KMO 检验系数为0.824，大于0.5；且Bartlett 球形度检验的显著性为0，小于显著性水平0.05，说明问卷数据具有结构效度，变量之间存在较强的相关性，适合进行因素分析[13]。通过主成分分析法和具有Kaiser 标准化的正交旋转法[14]，在成分矩阵中萃取出3 个因子与其他因素成分无交叉，之后通过焦点小组团体对各因素进行组合解释和因素重命名，最终获得的感性意象因子为“轻巧的”“精致的”和“创新的”。

2.1.3 儿童水杯的感性意象评价

将上述的30 个代表性样本图片和萃取的3 个感性意象因子进行整合，并利用语义差异法制作儿童水杯的感性意象评价问卷，评价尺度为：非常不适合、不适合、一般、适合、非常适合，分别计1——5 分。最终收集有效问卷共84 份，数据结果取平均值，获得每个样本的感性意象评分（Y 值）。

2.2 分析模型建立

2.2.1 儿童水杯的形态要素解构

基于上述筛选出的30 个儿童水杯代表性样本，经焦点小组团体进行形态解构和编码，将儿童水杯的整体形态拆解为几个设计要素：整体形状、形态线条趋势、杯盖、把手、中圈宽度、底座和尺寸比例，用X1——X6 表示，然后在各个形态要素中列出若干形态特征，并用数字表示，如表1 所示。

2.2.2 数量化理论I 类编码

根据表1，分析30 个样本的要素特征，进行数量化I 类X 编码，结合每个样本的感性意象评分（Y值），绘制儿童水杯代表性样本的数量化理论I 类编码表，如表2 所示。

表2 儿童水杯样本数量化理论I 类编码表

2.2.3 数量化理论I 类分析结果

通过数量化理论I 类分析了儿童水杯的7 个形态设计要素和3 个感性意象的相关性，如表3 所示。数据结果显示，其中3 个感性意象的复相关系数R值均大于0.7，说明研究中形态设计要素与感性意象间具有强相关性，相关度从高到低分别为：创新的（R=0.97）、精致的（R=0.95）、轻巧的（R=0.90）。

表3 数量化I 类分析结果

其中偏相关系数表示形态要素对该感性意象的影响指数，而类目得点表示受试者对于该形态要素特征的偏好指数，指数越高表示该要素特征更能够引起所指感性意象的感觉，数值的正负代表影响的积极性和消极性[15]。根据数据结果整理儿童水杯7 个形态设计要素对感性意象的影响度进行排行，并标注类目得点较高的要素特征，如表4 所示。

表4 形态要素及特征的影响度排名表

从数据结果来看，在“轻巧的”感性意象中，整体形状要素能影响轻巧感，它的偏相关系数最高（X1=0.88），其中类目得点最高的形态要素特征是曲面体（X1-5），类目得点为0.62，表明水杯设计中整体形状设计为曲面体能体现轻巧的感觉；其次是杯盖要素，其偏相关系数排列第二（X3=0.85），其中的鸭嘴状或无盖（X3-3）特征的类目得点最高，表明没有杯盖的设计更能唤起轻巧的感觉；而偏相关系数最低的是中圈宽度（X5=0.57），说明该要素对于轻巧感的影响度较低。在“创新的”感性意象中，杯盖要素能表达出创新感，它的偏相关系数最高（X3=0.95），其中类目得点最高的是半圆状（X3-1），表明半圆状杯盖能体现出创新感；其次是把手要素，其偏相关系数排列第二（X4=0.93），其中单把手（X4-2）特征的类目得点最高，因此水杯设计为单把手具有创新感。在“精致的”感性意象中，所有的形态要素的偏相关系数都处于较高水平，均大于0.80 且相差并不大，说明所有的形态要素对于营造精致感都较为重要且之间的重要性差异不大。水杯的尺寸比例（X7=0.93）对精致感的影响度相对较高，其中水杯直径大于高度会显得水杯更精致；其次是杯盖（X3=0.92）和整体形状（X1=0.92）两个因素，如果设计为不规则的杯盖形态及拟物化的水杯，整体造型会更显精致感。

2.3 设计优化

根据因素分析法的因子萃取结果，“轻巧感”“精致感”和“创新感”被认为是儿童水杯中较为重要的感性因子。因此，在进行儿童水杯的形态优化设计时需注重在这三方面的感性意象构建。同时，可依据各个感性意象的数量化理论I 类分析结果，各自重新组合儿童水杯的形态要素特征，形成符合该感性意象的形态优化方案[5]。

若要优化儿童水杯形态使其具有“轻巧感”，可以将整体造型设计为有机曲面形态，瓶身趋势呈中间稍宽而上下稍窄，同时设计为无底座、无杯盖或以鸭嘴状吸嘴口为顶部造型，把手设计为几何规则型环状。从形态语义来分析，相较于平直或稍方的产品带来的呆板、笨重感，有机形态能体现出轻松、灵活之感，这也说明有机形态适用于儿童产品。此外，对于无杯盖或只有简单吸嘴的设计，由于零部件的减少能使水杯在视觉上更为简单、轻巧。

若要在儿童水杯的形态设计中营造“精致感”，建议注重尺寸比例的设定，低矮的设计造型会更具精致感，整体造型可作拟物化设计。在整体趋势为上丰腴至下收敛，杯盖设计为不规则状，并以有机圆弧为把手，中圈宽度设置为中等，有底座。

若要使儿童水杯更具“创新感”，形态优化可突破现有常规的儿童水杯造型，设计为杯身稍窄、上下稍宽的形态线条趋势，以半圆状为杯盖，设计为单把手、有底座、中圈宽度极宽的式样，而尺寸比例和整体形状对于创新感的影响不高，可自由发挥设计。因此，针对创新感而言，该设计方案比市场上的产品更具创新性。

根据上述策略分析，优化组合符合各个感性意象的形态要素特征，绘制儿童水杯形态效果图，如图2 所示。

图2 根据数量化I 类分析结果的形态要素重组

3 结论

文章运用感性工学相关的理论对儿童水杯的形态优化设计进行研究。首先，在感性意象获取阶段，经因素分析后萃取出三个感性意象因子“轻巧的”“精致的”和“创新的”，结合代表性水杯样本，通过层次分析法获得用户感性意象评分；其次，建立分析模型，利用数量化理论 I 类量化儿童水杯形态要素对三个感性意象因子的影响度，提出形态要素及特征的影响度排名表；最后，进行设计优化，绘制优化设计效果图。但是目前研究还存在一定的局限性，现有的研究数据结果局限于目前的受试量，仅对儿童水杯的形态意象进行研究，对儿童水杯的材质、色彩等要素尚未探究。以期在后续的研究中扩大受试量，并增加对其他设计因素的探究。