感溫變色材料在兒童教具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

王婧

關(guān)鍵詞：感溫變色材料;兒童;教具設(shè)計(jì);應(yīng)用

隨著人類科技的不斷進(jìn)步，在制造領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)不斷突破。一些超出常規(guī)的智能材料相繼被發(fā)現(xiàn)與開發(fā)和應(yīng)用。智能材料是具有一定敏感特性的材料，對(duì)于內(nèi)外環(huán)境的刺激能做出判斷處理與應(yīng)變反饋。智能材料由基體材料、感知材料、執(zhí)行材料構(gòu)成。早在二十世紀(jì)八十年代末便有其概念提出，1997年的《華盛頓郵報(bào)》用“產(chǎn)生奇跡”描述了智能材料的大好未來。目前應(yīng)用較為廣泛的智能材料為電（磁）流變流體材料、電（磁）致伸縮材料、形狀記憶材料、光（熱）敏材料等，在《國(guó)內(nèi)外智能材料發(fā)展?fàn)顩r分析》中更有詳細(xì)記錄[1]。智能材料目前被廣泛應(yīng)用在軍工科技、工農(nóng)生產(chǎn)、醫(yī)療民生等方面。但目前智能材料的應(yīng)用并未親民基層化，也與其特性和成本等有關(guān)。本文圍繞智能材料中與大眾接觸較多的熱敏材料中的感溫變色材料應(yīng)用展開，通過對(duì)原理的了解和特性的觀察，與兒童教輔設(shè)計(jì)互為切入點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)更多具有輔助作用的應(yīng)用。

在兒童設(shè)計(jì)方面，好的教具能夠寓教于樂。尤其在五感方面對(duì)于學(xué)齡前兒童的智力開發(fā)、行為引導(dǎo)與啟蒙教育起到重要作用。索理基于人文關(guān)懷提出了“兒童視角”概念[2]，考慮兒童每個(gè)年齡階段的心理、行為等方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。將新技術(shù)型智能材料與教輔式玩具相結(jié)合，注入多維度感知交互特性，利用觀察、比較、列表、分析等多種研究手法探討應(yīng)用的可能性，既為感溫變色材料這種非數(shù)字化的交互行為做出探索，還能滿足了兒童與教具互動(dòng)過程中需要引導(dǎo)的需求。

1 感溫變色材料概述

這是一類能夠通過感知外界溫度變化的同時(shí)發(fā)生相應(yīng)色彩變化的材料，其成分并不單一， 百年間開發(fā)了有（無(wú)）機(jī)、聚合物、液晶等多種感溫變色材料，在細(xì)究分類上還可區(qū)分溫變是否可逆等特性，在化學(xué)穩(wěn)定性上目前借助微膠囊技術(shù)擁有了較高的工作、存儲(chǔ)性能。低揮發(fā)性、耐實(shí)用性、高物質(zhì)穩(wěn)定性以及其感溫變色的特性使其廣泛應(yīng)用在工業(yè)制造、食品生產(chǎn)、紡織印刷、日常生活當(dāng)中[2]，是目前智能材料種類中在人們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用較多的材料。

2 感溫變色材料在兒童教具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用意義

目前兒童教具設(shè)計(jì)都是比較傳統(tǒng)的，例如兒童繪本、牙齒玩具、系鞋帶教具等，但這些教具都缺少與兒童之間的感官交流與互動(dòng)。但是應(yīng)用感溫材料，教師就可以通過感知對(duì)兒童進(jìn)行引導(dǎo)，并針對(duì)兒童玩具中自由、趣味、無(wú)意識(shí)的要求相配合。感溫變色材料可以隨著溫度的變化而變換顏色，對(duì)兒童來說具有一定的趣味性，若將其應(yīng)用于兒童教具設(shè)計(jì)中，可以提高兒童的學(xué)習(xí)興趣，為兒童的視覺和觸覺增添的新活力，使其呈現(xiàn)更好的學(xué)習(xí)效果。例如在蒙氏幼兒園當(dāng)中常見的茶具教具中應(yīng)用感溫材料，在倒入不同溫度的水時(shí)，茶壺會(huì)隨之變化不同的顏色，讓孩子感受到感溫變色材料帶來的樂趣，以兒童行為方式作為出發(fā)點(diǎn)，達(dá)到娛樂性與教育性兼具屬性，可謂是一舉兩得。因此將感溫變色材料應(yīng)用于兒童教具設(shè)計(jì)中具有一定的積極意義。

3 感溫變色材料在兒童教具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用思路

3.1 明確產(chǎn)品設(shè)計(jì)的功能性和體驗(yàn)性目標(biāo)

在最終產(chǎn)出上滿足有用、易用、想用的目標(biāo)[3]。在形態(tài)上具有外形美觀、圓潤(rùn)安全、視覺新穎、元素親切的特點(diǎn);材質(zhì)上要符合安全無(wú)毒、輕巧耐用的要求;在功能上寓教于樂，通過興趣體驗(yàn)出發(fā)體現(xiàn)出玩具的教育意義。在可用性上考慮作為接觸兒童的物件是否做到了基礎(chǔ)的安全標(biāo)準(zhǔn)，是否易于使用，針對(duì)目標(biāo)用戶不會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的認(rèn)知困難。以及直擊產(chǎn)品對(duì)于兒童的作用是否具有成效，對(duì)兒童生理和心理成長(zhǎng)具有正向的引導(dǎo)作用。另外在體驗(yàn)性目標(biāo)方面，從情感和行為上需要另外考慮產(chǎn)品的壽命，即是否具備使用延長(zhǎng)性，留有通過迭代機(jī)會(huì)的方式增強(qiáng)產(chǎn)品的體驗(yàn)長(zhǎng)度。這也可以改善蒙氏教具中“專一性”的弊端，即內(nèi)容有限、操作重復(fù)、功能目的單一的缺點(diǎn)，以提升產(chǎn)品反復(fù)使用率，補(bǔ)充兒童玩具趣味性。圖1 為 感溫變色材料在“手指學(xué)數(shù)字”教具中的應(yīng)用。

3.2 考慮用戶生理與心理需求特點(diǎn)

在應(yīng)用感溫變色材料時(shí)，也要考慮到材料本身對(duì)于特殊人群的安全性與可靠性，并且分析兒童的心理與生理特點(diǎn)，探索色彩與圖案在變色操作過程中的和諧性與趣味性。還可以借助具有自然親和力的動(dòng)物圖案以幫助達(dá)到符合認(rèn)知敏感期兒童審美和童趣的天性，增強(qiáng)整個(gè)體驗(yàn)過程中的親近感。操作上以滿足兒童在自然意識(shí)下喜歡通過抓摸、觀察的行為。且認(rèn)知、識(shí)別、模擬的行為是一系列連續(xù)、由淺入深的過程，從單純的外部體驗(yàn)到深入的心理感知，在益智的出發(fā)點(diǎn)上，達(dá)到使兒童更好成長(zhǎng)的期愿。圖2 為感溫變色材料在右腦開發(fā)積木設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

4 感溫變色材料在兒童教具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐

此次設(shè)計(jì)主要針對(duì)2—4 歲的學(xué)齡前兒童，為學(xué)齡前兒童設(shè)計(jì)一款牙刷教具。學(xué)齡前兒童正處于長(zhǎng)牙的高峰期，且多數(shù)兒童不喜歡刷牙，對(duì)刷牙具有抵觸心理，且沒有規(guī)范的刷牙習(xí)慣。傳統(tǒng)的教具是每頁(yè)有一張凸顯牙齒造型的卡通動(dòng)物圖案，通過內(nèi)容缺失的引導(dǎo)方式，使兒童在貼片存放盒中尋找對(duì)應(yīng)造型進(jìn)行準(zhǔn)確拼貼，再此過程中能夠鍛煉兒童的認(rèn)知判斷能力。此次在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)理念是將牙貼片設(shè)計(jì)為感溫材料，黑色貼片通常為常溫狀態(tài)，以模擬沒有刷牙導(dǎo)致暗沉污垢的牙齒，兒童通過繪本配套的牙刷對(duì)其做出刷牙動(dòng)作。刷牙的摩擦動(dòng)作使得溫變材料所制成的貼片生熱從而產(chǎn)生變色，由黑到白強(qiáng)烈的視覺對(duì)比能夠讓兒童了解刷牙的重要性，從而起到教育意義。貼片上經(jīng)由壓力制造特殊紋路，對(duì)應(yīng)人們科學(xué)刷牙的方式，例如前牙貼片的豎直紋路引導(dǎo)了兒童刷牙過程中對(duì)其自己前牙需要上下刷的動(dòng)作，側(cè)后牙貼片的螺旋紋路引導(dǎo)其對(duì)應(yīng)自身后牙打圈式動(dòng)作。貼片的材質(zhì)、大小經(jīng)過測(cè)試，安全性高，不會(huì)出現(xiàn)誤吞食等傷害狀況產(chǎn)生。通過視覺與觸覺激發(fā)兒童的認(rèn)知能力，規(guī)范刷牙姿勢(shì)，緩解大多數(shù)兒童敷衍刷牙的心態(tài)，加深兒童對(duì)規(guī)范刷牙的認(rèn)知。

5 結(jié)語(yǔ)

感溫變色材料讓我們感受到了其具有一種動(dòng)態(tài)美感和樂趣。人與產(chǎn)品之間會(huì)出現(xiàn)更簡(jiǎn)便、高效、有趣的默契。對(duì)于兒童群體，更是在行為互動(dòng)中具有發(fā)展和需求的開發(fā)可能性。希望這些新技術(shù)能夠通過實(shí)踐結(jié)合，將潛在的聯(lián)系挖掘出來。讓智能材料在實(shí)體基層產(chǎn)品中的應(yīng)用更加廣泛。并且也希望通過多維度的創(chuàng)新，立足兒童視角設(shè)計(jì)出寓教于樂的雙重價(jià)值產(chǎn)品，在深度和廣度上促進(jìn)兒童成長(zhǎng)發(fā)展。