产品设计教学中的材料体验学习方法研究

张浩 贺可可 吴新尧

（1.广州商学院艺术设计学院，广州 511363；2.广州工业设计促进会，广州 510000）

设计产品功能和造型的实现均依赖于材料与工艺（特性）的结合。为了学习这些知识，目前国内外已经建立了材料研究与材料基础学科的学习资源，如材料馆、设计图书馆等[1]。这些资源的功能与传统图书馆类似，包括材料的收集、分类和展示，以及提供材料的基础知识。在教学中，这些资源还可以在理论与实践结合方面发挥作用，学生可以在课后直接进入材料馆，直观地了解材料[2]。Karana 提出“材料驱动设计”方法[3]，强调以材料体验为导向，通过实际互动来理解材料的物理属性和体验表征，为设计师提供材料潜在的设计机会。与此同时，国内的材料与工艺教学也面临着一定的挑战，教材着重介绍了材料的固有属性和加工工艺，对初学者和设计师来说学习难度较大[4]。为应对这一问题，周岩等通过建立虚拟仿真平台和强调体验的设计来提高学生对材料知识的理解力和应用能力[5]。此外，一些研究者还分析了材料的感觉特性，强调设计师应关注材料的质感、特性，以及对人们情感体验的影响[6-7]。在当前的设计实践中，产品的功能已经不再是唯一的关注点。审美品质、产品的感知，以及与用户的互动在设计中变得愈发重要。这些品质受到所选材料的影响，因为材料的选择不仅会影响产品的功能和结构，还会对用户的感官体验产生深远的影响[8]。因此，在产品设计教学中，体验和感知材料至关重要。

1 材料体验的概念解析

“材料体验”一词起初是由Karana 等人提出的[3]，是人们使用产品材料并通过产品材料获得的体验。在起初的定义中，材料体验由三个体验组成：美学（感觉）体验（例如发现材料冰冷、光滑、有光泽等）、有意义的体验（例如材料是现代的、性感的、舒适的等等），以及情感体验（例如材料会让人们感到惊奇、惊讶、厌恶等）。随着该领域相关理论和研究的不断发展，材料在塑造行为和实践方式方面起到积极作用。因此，材料体验被定义为四个层次的材料体验：感官性(美学)、解释性（意义）、情感性（情感）和行为性（动作表现）[9]。材料体验承接了材料感性特征的研究方向，注重材料在整体情境中的意义[10]。材料体验的每一个组成部分都是相互交织的，这些因素可以为学生在产品设计材料体验的实践方面提供参考。

2 产品设计教学中的材料体验学习方法分析

在设计领域，材料的种类不断演变和发展，这归因于技术的进步、设计师不断的创新应用，以及设计研究人员对材料的重新解释和理解[11]。对于设计专业的学生，获取材料知识的基本方法之一是通过边实践边学习的方式，以获得隐性知识，如技术属性、表现力、感官体验和品质等方面。从教育者的角度，理解如何培养学生，使他们能够在设计中独立选择和运用材料，变得至关重要且迫切。然而，材料领域的快速发展也带来了新的挑战。在产品设计中，选择合适的材料对于产品的性能、外观和功能也至关重要。基于材料体验学习方法能够更好的让产品设计专业的学生理解和掌握相关材料知识。材料的体验包括所有的感官体验，人们可以发现材料的外观、感觉、声音和气味等。这种多感官体验是可以通过材料体验直接感受到的，有助于对材料的整体认知[12]。体验式的教学方法可以帮助学生更好的将理论知识和设计实践相结合[13]。在这个过程中，体验涵盖了触觉、视觉及感性体验。在产品设计教学中，可以从这三个方面作为材料体验学习的切入点，以下将针对材料体验学习方法进行分析。

2.1 触觉体验方法

材料的触觉体验在产品设计的教学中扮演着至关重要的角色，它不仅能够帮助学生深入地了解材料的特性，还能够激发学生的创造力和设计灵感。通过触摸，学生可以感知材料的纹理（光滑、粗糙）、柔韧性（僵硬、灵活）、硬度（硬、软）、温度（冷、暖）、形状（有机、几何）、重量（轻、重）等方面的信息，这种体验是直接的、实际的，可以让学生深入地了解材料的物理性质[14]。触摸体验可以直接了解材料在人们手中如何变暖、融化，它们对摆动、压力、拉伸等有何反应。此外，触摸也可以使人们了解用特定材料能够做什么样的设计。具体的触觉体验方法如下：

1）手感测试：学生可以用手触摸不同材料，感受它们的质地、硬度和光滑度等。通过手感测试，学生可以直观地比较出不同材料之间的触觉差异。例如，木材可能感觉粗糙，金属可能感觉冷硬，而塑料可能感觉相对光滑等。学生可以通过大量触摸不同材料的表面，训练手感的敏锐度，为材料选择提供参考。

2）柔韧性测试：材料的柔韧性也可以通过手指的压弯、揉捏等来感受。例如，软性塑料、薄金属和各种织物的柔韧程度就有很大的差异。了解柔韧性可以帮助学生在设计时选择合适的材料。

3）硬度测试：硬度和厚薄会影响材料的刚性。同样的可以通过手指按压、敲击来感受。硬度的材料包括陶瓷、硬木、厚板材等;软硬适中的材料有软木、软金属、皮革等。了解硬度也有助于学生在结构设计中选择合适的材料。

4）温度感知：材料的温度体验和我们的使用相关。冷材料可以给人清凉感与冷漠感，而温暖的材料则会给人亲切感和舒适感。通过触摸不同温度的材料，学生可以理解材料的导热性能，以及温度如何与情感和感知产生关联，为设计赋予更多层次的情感体验。

5）材料的变形测试：学生可以应用力量来测试材料的变形特性，例如，弹性高的材料会在施加力后迅速回弹，而较硬的材料则可能更难变形。这对于工程和材料的选择至关重要。

在产品设计教学中教师可以通过上述触觉体验的训练来增强对材料特性的认知，这些触觉体验方法可以让学生亲身感受材料的性质，帮助他们更深入地了解材料的物理特性和实际应用。

2.2 视觉体验方法

在理论与实践的结合的教育背景下，材料的感官维度变得越来越重要。未来的设计师需要掌握选择适用于特定应用材料所需的技能。这意味着他们既要意识到材料的客观技术特性，又具备主观的感官特征。如果从“用户——材料——产品”的交互角度来看，所有体验的起点都是来自产品的感官信息。人们在生活中是处在一个视觉占据主导地位的世界，因此在对材料的认知的时候，视觉体验是较为直观的体验方式。不同的材料有着不同的肌理、颜色、透明度、质地等。关于材料的视觉体验内容如下：

1）纹理观察：不同材料的表面都有着自己独特的肌理质感。木材有自然生长的木纹，金属有光洁表面，石材有质感分明的脉络；织物则有柔软或粗糙的质感。这些都是材料独特的肌理，可以通过视觉形象地感受到。学生可以放大观察和比较不同材料的肌理，了解材料视觉语言的特征。

2）颜色和外观比较：学生可以比较不同材料的颜色和外观，观察不同材料之间的视觉差异。金属通常具有冷色调，塑料具有各种颜色，而木材则会呈现出天然的木纹。学生可以观察和区分材料的天然色彩，有助于以后应用材料时进行色彩搭配。材料还可以通过打磨、着色等方式改变颜色，学生可以通过比较材料原色和处理后的色彩变化，感受材料的可塑性。

3）透明度：通过透明度和光传递性的观察，学生可以了解不同材料对光的反应。玻璃通常具有高度透明性，而塑料可以有不同的透明度。学生可以通过观察和操作不同透明度的材料，思考如何在设计中发挥材料这一特质。

4）质地：材料的质地也会影响视觉体验。平滑的质地可以反射光线，带来镜面效果；粗糙的质地会产生散射，柔化视觉感受。学生可以通过比较平滑和粗糙材质，感受质地对视觉的影响。

5）表面处理工艺：通过改变同种材料的表面处理来达到不同的视觉体验。例如，抛光、拉丝、酸蚀等处理，可以丰富木材、金属、石材的视觉质感。学生可以对一种材料用不同手法进行处理，然后观察视觉效果的变化。

这些视觉体验方法可以帮助学生通过观察材料的外观和特性来认知材料。视觉观察也有助于激发创意和艺术创作，因为材料的外观可以成为设计和艺术作品的灵感来源。

2.3 感性体验方法

材料的感觉特性是人们对材料的直接感受和印象，它不仅涉及生理感官的作用，还受到个人经验、文化背景，以及心理状态等因素的影响。这些感觉特性可以分为多个维度来考虑，ZUO H 等对材料质感的主观描述可以概括为四个维度：几何维度、物理化学维度、情感维度和联想维度[15]。

1）几何维度：材料的表面都有自己的几何结构，这会给人不同的感受。例如，木材的线条感、金属的平整感、石材的质朴感等。学生可以在触摸不同材料时，思考如何在设计中利用这种几何美感。

2）物理化学维度：不同材料的表面也会因为它的物理属性和化学组成给人不同的感受。例如，丝绸能给人平滑柔软的感觉，玻璃表面则会给人光滑冰冷的感觉。

3）情感维度：材料的感觉特性能够唤起情感、享乐和价值感受。触摸材料表面时，人们可以感受到温暖、柔软、光滑等情感。这些情感体验可能会影响人们对材料的喜好和情感联结。例如，柔软的织物可能会给人带来温馨感，光滑的表面可能会给人带来愉悦感。这些情感反应使得材料的感性体验更富有人情味和亲和力。

4）关联维度：这一维度探讨了材料的纹理、图案和形状如何与个体的生活经验产生联系。人们通常会将他们在生活中所见和感知的事物与材料的外观进行比较和关联。例如，木纹可能唤起自然界中的景象，而某种纹理可能使人联想到城市的建筑结构。

感性体验方法可以帮助学生通过多感官体验来认知和理解材料。感性体验是主观的，通常依赖于个体的感知和情感反应。这有助于学生更深入地了解材料的多维特性，包括声音、气味、情感和品质感。感性体验对于设计、情感设计和消费者研究等领域都具有重要意义，因为它可以帮助创作者和设计师更好地满足用户的感官体验和情感需求。

3 产品设计教学中的材料体验学习方法实践

在产品设计教学中，材料与工艺课程作为必修课程，在产品设计专业课程体系中具有重要地位。为了更好地教授学生如何综合考虑材料和工艺在产品设计中的作用，材料体验学习方法是一种非常有效的教学方法。

通过上述材料体验方法分析，在此以清水混凝土材料为例展开材料体验实践，如图1、图2 所示。传统清水混凝土一般会应用于建筑领域，但近年来也开始应用于工业产品、艺术品等领域，拓展了清水混凝土的应用领域，打破了材质的传统用法。清水混凝土材料体验可以让学生更加关注该材料的美学特征，发挥它朴实、宁静、沉稳的特征。混凝土材料体验旨在让学生将艺术设计与材料工艺相融合，分析材料特点，通过推敲材料质感、形态、色彩等因素进行设计创新，进而设计出创新案例。

图1 清水混凝土产品制作流程

图2 部分清水混凝土产品设计案例

首先在触觉体验方面，学生可以触摸不同成分的清水混凝土原材料，感受水泥的粉状质地、沙子的粒状感觉，以及骨料的坚硬质地。在混凝土制作的过程中，他们可以通过触感来掌握混凝土的工艺和材料比例。在混凝土硬化的过程中，学生触摸新鲜的混凝土可能感觉潮湿、粘稠，而触摸已硬化的混凝土则可能感觉坚硬、平滑。学生可以制作不同配方的混凝土样品，并进行强度测试。他们可以触摸并比较各个样品的硬度和耐久性，了解不同配方对混凝土性能的影响。

视觉体验方面，清水混凝土通常呈灰色，但可以通过添加着色剂（如氧化铁粉）来改变颜色。学生可以比较不同颜色的混凝土，以了解颜色对视觉效果的影响。不同的模具和表面处理方法可以创建不同的纹理和装饰效果。他们可以比较平滑表面和粗糙表面的混凝土，以了解纹理设计的重要性。

感性体验方面，学生通过制作不同造型的产品，感受几何特征。此外，通过不同原材料的配比能感知清水混凝土硬度和密度等物理特性。通过比较光滑、均匀和无裂缝的混凝土与表面不平整、有裂缝或颜色不均匀的混凝土，讨论清水混凝土的外观和质感是否令人愉悦。

在这个过程中，学生不仅加深了对材料的理论认识，也亲身体验了从材料选择、3D 打印、硅胶翻模、混凝土浇注、脱模到最终成型等一系列材料工艺的制作流程。不同材料和颜色的配比会产生不同的实物效果，这一实践过程突破了学生对混凝土这一材质的过往认知，让他们发现了材料创新设计中更多的可能性。

4 结语

材料作为产品设计的关键元素，材料体验不仅会影响产品的外观和手感，也会影响用户的认知和情感体验。相比被动地接受材料信息，让学生动手触摸和制作材料样品，更有助于学生对材料敏感性和特性的理解。同时，结合材料体验与设计方法训练，不仅能增强学生的材料认知，也能培养设计能力。在产品设计教学中，引入视觉体验、触觉体感和感性体验的方法，有助于学生更加深入地认识和体验不同材料的特性。通过多感官的参与，学生能够建立更为立体和丰富的材料认知，从而在日后的设计实践中更灵活地运用不同的材料。此外，教育者在教学过程中的引导和激发也起到了至关重要的作用，他们应积极创造多样的材料体验场景，鼓励学生主动参与，培养学生对材料的独特感知和思考能力。