面向?qū)W齡兒童的3D打印筆的造型設(shè)計(jì)研究

鄭 艷 許黎亞 王 娟 沈德超 陳國東（通訊作者） （浙江農(nóng)林大學(xué) 311300）

面向?qū)W齡兒童的3D打印筆的造型設(shè)計(jì)研究

鄭 艷 許黎亞 王 娟 沈德超 陳國東（通訊作者） （浙江農(nóng)林大學(xué) 311300）

通過對學(xué)齡兒童（6-12歲）的心理、生理特征的分析，結(jié)合3D打印筆的技術(shù)，對兒童3D打印筆的色彩及造型進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，得到一款符合學(xué)齡兒童心理、生理需要的3D打印筆。兒童3D打印筆對提高兒童的動(dòng)手能力、創(chuàng)造力、想象力以及增強(qiáng)兒童與他人的互動(dòng)交流具有重要作用。

學(xué)齡兒童；3D打印筆；兒童心理特征；兒童生理特征

隨著3d打印技術(shù)的發(fā)展，3d打印筆成為一個(gè)新興的產(chǎn)品種類。目前市場上的3d打印筆大多為成人使用，卻忽略了兒童的使用需求。本文基于對學(xué)齡兒童（6-12歲）的心理和生理的要求，從造型、色彩、功能三個(gè)方面對兒童3D打印筆的外觀造型進(jìn)行設(shè)計(jì)，致力于設(shè)計(jì)一款符合學(xué)齡兒童心理及生理需求的兒童3D打印筆，以帶動(dòng)兒童3D打印筆在兒童益智玩具內(nèi)的市場，并通過學(xué)齡兒童的使用提高兒童的創(chuàng)造力、想象力、動(dòng)手能力，增進(jìn)兒童與他人之間的溝通交流。

一、兒童3D打印筆

3D打印筆是具有3D打印功能的筆。它基于3D打印，擠出熱融的塑料，然后在空氣中迅速冷卻，最后固化成穩(wěn)定的狀態(tài)，3D打印筆可以在任何材質(zhì)表面“書寫”，甚至可以直接在空氣中作畫。兒童3D打印筆是一款專為學(xué)齡兒童設(shè)計(jì)的3D打印筆，將孩子的繪畫延伸到實(shí)際三維空間。

二、學(xué)齡兒童心理、生理特征研究

學(xué)齡兒童是指從6～7歲到11～12歲這一時(shí)期，從這個(gè)時(shí)候起，兒童逐步向抽象邏輯思維過渡，并有意識(shí)地參加集體活動(dòng)。

1.學(xué)齡兒童對色彩的心理需求

康定斯基認(rèn)為，色彩對人的視覺感官刺激會(huì)影響人的心理活動(dòng)1。譬如鮮亮的色彩如紅色、橙色，可以刺激兒童心理活動(dòng)，使兒童興奮，有效的提高他們的敏感性和創(chuàng)造力，而藍(lán)色等冷色可以使兒童保持安靜的心態(tài)。2

2.學(xué)齡兒童對造型的心理需求

孩子大都對動(dòng)物造型都有特別的喜愛。父母對孩子的教育往往從動(dòng)植物的認(rèn)知開始，因此兒童對動(dòng)物會(huì)有特別一種親近感和熟悉感。有研究證明：孩子會(huì)喜歡動(dòng)物是很正常的，動(dòng)物較之孩子更為弱小，它可以引起孩子的憐愛之情，使孩子產(chǎn)生保護(hù)弱者的欲望，滿足孩子的自尊心，讓孩子體驗(yàn)到一種成就感。

3.學(xué)齡兒童對色彩的生理需求

顏色對兒童的生理有著重要作用。實(shí)驗(yàn)表明黃色可以刺激思維、提高學(xué)習(xí)效率，在接近白色的基調(diào)上點(diǎn)綴鮮艷的色彩，可以培養(yǎng)兒童的創(chuàng)造性3。然而單調(diào)的色彩容易讓孩子產(chǎn)生視覺疲勞，不利于他們思維和創(chuàng)造力的健康發(fā)展。

4.學(xué)齡兒童對造型的生理需求

學(xué)齡兒童相較成人而言，手掌較小，五指較短，所以在兒童3D打印筆形狀、尺寸、按鍵的位置的設(shè)計(jì)上就要與成人3D打印筆有所不同，而且兒童手部的力量相對較弱，要避免在3D打印筆上添加不必要的物品裝飾，減小重量，從而減少兒童握筆的負(fù)擔(dān)。

三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.造型設(shè)計(jì)要點(diǎn)

首先在造型方面可選用可愛的卡通動(dòng)物造型，滿足兒童的喜好；其次，按鍵的設(shè)計(jì)也是重點(diǎn)，需要調(diào)整按鍵的位置與按鍵間的距離，使其更適合兒童手部尺寸，符合兒童的人機(jī)工程學(xué)的要求。

2.色彩設(shè)計(jì)要點(diǎn)

綜合學(xué)齡兒童的色彩偏好，色彩可選擇幾種明度較高的顏色：如天藍(lán)色、橙色、粉紅色等，鮮艷的色彩除了能吸引兒童的目光，還能刺激兒童視覺發(fā)育，提高兒童的創(chuàng)造力，而單調(diào)的色彩容易讓孩子產(chǎn)生視覺疲勞。配以白色為點(diǎn)綴，也使兒童3D打印筆顯得小巧可愛。

3.功能設(shè)計(jì)

兒童3D打印筆是一款專為兒童設(shè)計(jì)的3D打印筆，所以它具有3D打印筆的基本功能。出料進(jìn)料、速度控制、溫度控制鍵，一個(gè)了解加熱溫度和當(dāng)前溫度所適宜的材質(zhì)的顯示屏，以及進(jìn)出料口和電源插孔。

四、設(shè)計(jì)實(shí)例

結(jié)合上文的分析研究，對兒童3d打印筆的外觀造型進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)。兒童3D打印筆的外殼可選用較為輕便的塑料，以減輕整體的重量。筆的整體造型采用海豚的造型，筆的結(jié)構(gòu)分為后蓋、筆身、下蓋、筆頭四部分（見圖1）。下蓋凹陷的弧形借鑒海豚的身體曲線，同時(shí)減少了筆身的橫截面積，使握筆處變細(xì)，方便兒童的抓握；背上凸起的背鰭是海豚的特征之一，在此處放置顯示屏，節(jié)約了內(nèi)部的空間，減小了筆的體積。

筆頭采用陶瓷筆尖，防燙噴嘴，降低了筆頭的溫度，防止兒童燙傷；在筆身的左側(cè)，也就是拇指的位置設(shè)計(jì)了兩個(gè)按鍵，用以控制出料和進(jìn)料；在筆的右側(cè)相同位置同樣設(shè)有兩顆按鍵，用以調(diào)整進(jìn)出料的速度，這四顆按鍵的位置是根據(jù)學(xué)齡兒童的手部尺寸進(jìn)行設(shè)置的。將顯示屏的位置設(shè)計(jì)在靠近筆尾處，可觀察當(dāng)前的溫度和適用材料，上下兩顆鍵可改變設(shè)置模式；電源插孔的位置設(shè)計(jì)在海豚造型的嘴部，進(jìn)出料孔設(shè)在海豚正上方額頭的位置（見圖2）

圖1 結(jié)構(gòu)圖1-后蓋；2-下蓋；3-筆身；4-筆頭

圖2 說明圖1-電源插孔；2-進(jìn)出料口；3-調(diào)節(jié)溫度；4-顯示屏；5-調(diào)節(jié)按鈕；6-散熱孔；7-防燙筆頭

五、結(jié)論

基于對學(xué)齡兒童對造型和顏色的心理生理需求的研究，在對兒童3D打印筆的外觀造型設(shè)計(jì)時(shí)，通過對色彩的選擇和造型的設(shè)計(jì)對兒童產(chǎn)生良性影響，同時(shí)還可以激發(fā)兒童興趣，以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)齡兒童的創(chuàng)造力、空間想象力和動(dòng)手能力，提高學(xué)齡兒童的教育水平。3D打印筆是平面水彩筆的發(fā)展與延續(xù)，將孩子的繪畫延伸到實(shí)際三維空間，是未來兒童繪畫的轉(zhuǎn)折點(diǎn)與里程碑，代表了未來的走向，具有強(qiáng)大的生命力和廣泛的應(yīng)用前景，有廣闊的市場。

注釋：

1.張碚貝， 黃靜. 基于兒童心理學(xué)的幼兒園建筑色彩設(shè)計(jì)研究[J]. 四川建筑， 2009， 29（6）.

2.蔣衛(wèi)平. 論室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)的色彩搭配[J]. 家具與室內(nèi)裝飾， 2010（2）：82-83.

3.楊可沁， 張帆. 兒童家具色彩風(fēng)格設(shè)計(jì)初探[J]. 家具與室內(nèi)裝飾，2015（5）.

浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃暨新苗人才計(jì)劃資助項(xiàng)目（2016R412036）