設計形態學視域下兒童水杯創新設計研究

閆星云　王伶羽　胡潔

摘? 要：本文以“形態”為研究基礎，深度剖析影響兒童水杯形態設計的因素，探究形與態的有機結合，良好的形態設計能夠滿足人們對于產品的物質、精神、社會需求，從而提出兒童水杯形態創新設計方法。從產品色彩、材料與工藝、功能與結構方面探究影響和制約兒童水杯設計外在“形”的因素，進一步分析“形”所體現的用戶認知、情感、心理、文化等理念，及其內部“態”的原理機制。提出面向人們對于產品日漸增長的物質、精神、社會三重需求，以設計形態學思維方法為主導，以技術、用戶、設計協同創新為途徑，以多學科知識理論交叉融合應用為手段的兒童水杯產品創新設計啟示。

關鍵詞：兒童水杯;水杯設計;設計形態學;協同創新

基金項目：本文系國家社科基金重大項目“設計形態學研究”（17ZDA020）;謝友柏設計科學研究基金項目“物質需求與精神需求耦合驅動的同一化設計研究”（XYB-DS-202001）研究成果。

在當下“第四次工業革命”——智能化時代的大背景下，產品的功能與審美已逐漸能夠滿足大眾的基礎需求，消費品市場的產品同質化趨勢加深，此時能夠為產品帶來差異化表現的，除了技術突破、整合創新等，更多的將來自產品的設計理念、品牌文化、人文內涵等軟特征。形態，則是這些能夠引起用戶情感共鳴要素的物質載體，其類語言屬性使用戶在產品使用的整個交互過程中，通過形態接收到大量關于產品的語義信息，完成產品設計的意象表達與感知。兒童水杯作為兒童生活中必不可少、又易被忽視的日常用品，其設計的外顯形態和內隱價值依然有較大的發展空間。設計形態學作為以形態為主導的新型設計思維與理論方法，將為兒童水杯的藝術性、技術性、實用性的有機融合帶去更多可能性。

一、設計形態學視域下的產品設計理念

設計形態學，即設計領域的形態學研究，是以形態為基礎的設計學研究。隨著現代設計發展，關于設計形態學的定義在研究對象和研究方法、研究內容上呈現出擴大的趨勢，吳翔認為，設計形態學是基于自然和人為事物，對其形態的發展變化原理、規律進行的研究，不僅研究外化的形，也探索非可視性的設計形態學方法論[1]。姚江把產品形態的設計概括為有形的實現功能的載體，同時也是無形的心理、社會、文脈的價值象征[2]。邱松以形態的“現象-規律-原理”為研究對象，探索形態的內在規律和本源，再通過設計發散、演繹和評估進行基于形態本源的創新設計[3]。

綜上觀點，設計形態學不僅圍繞“形”所具有的色彩、材料與工藝、造型、功能等外顯的形式，同時也關注“態”所蘊含的認知、心理、文脈、情感等內隱的理念，通過“形態”將心理學、仿生學、符號學、信息學多學科相關知識交叉整合起來，以設計思維與方法為指導，建立起基于設計形態學的產品設計理念（如圖1）。作為飲水的器物，兒童水杯就是這樣一類形態與功能并重的產品，并在實現飲水功能的基礎上，兒童水杯的形態設計對于滿足用戶對于其藝術化、人性化的精神需求有著極其重要的意義。因此，以形態為研究基礎的設計形態學設計理念能夠被有效地應用到兒童水杯的創新設計中去，力圖在傳統的以用戶或市場為導向的設計方法之外，為設計者、生產者提供更多的創新源泉。

在日新月異的社會、經濟、技術發展背景下，兒童水杯這一體量較小、實用為先的傳統設計品類，面向著社會中最關鍵的群體之一——兒童（0～12歲）及其父母。當下新生代的家庭已完全不同于過去獨生子女政策影響下的家庭形態，具有新特性的“80后”“90后”父母和兒童更加注重生活品質與精神需要，這就對當下兒童水杯的設計提出了新的要求。為進一步提高兒童的生活品質、成長環境及精神內涵，圍繞兒童進行的水杯設計亟待反思與研究。縱觀兒童水杯市場，可以看到當下兒童水杯設計依然存在質量良莠不齊、設計同質化、創新度不高、缺乏品牌DNA理念等問題。因此，從設計形態學兼具基礎研究和應用實踐研究的角度，對兒童水杯進行“形態”的分析與解讀，發掘新的設計驅動力和創新設計。

二、兒童水杯設計“形”研究

水杯作為我們日常生活中最常用到的容器之一，影響著我們生活的健康與安全。兒童作為這一產品的主要使用者，水杯并不僅僅是飲水的器物，同時也是兒童的玩具、“玩伴”。因此兒童水杯的設計除了要滿足基本的功能需求和提供良好的使用體驗，還要對兒童產生情感上的吸引力。本文根據阿里研究院2021年兒童水杯行業最新趨勢報告，以及亞馬遜網站水杯品類銷售排行等權威行業數據，選取消費者認可度較高的兒童水杯品牌，如膳魔師、Contigo、虎牌、Babycare等品牌的典型產品，分別從色彩、材料與工藝、功能與結構等影響和制約“形”的要素方面，從“形”的角度分析當下兒童水杯設計特征。正是由于成功的“形”的塑造，才能夠更好地滿足人們的物質精神需求，實現產品設計中“態”的諸多理念，由此探究推進兒童水杯設計創新發展的內在驅動力，為兒童水杯未來的設計提供借鑒與啟示。

（一）色彩

色彩心理學的應用在產品形態設計中具有關鍵地位，因為色彩能夠先于形狀吸引用戶的注意，通過直接視覺刺激引起人的審美意識以及情感觸動[4]。研究表明，兒童大多喜好高明度、高純度的色彩，在色相方面，年齡越小，越偏好色彩光譜上接近紅色一端的色相，隨著年齡增大，則更偏好接近紫色一端的色相。

作為水杯外觀造型的重要組成部分，色彩的設計不僅要基于科學的色彩搭配理論，還要充分考慮不同年齡段兒童的生理特征及色彩心理。良好的水杯色彩設計可以滿足兒童的審美需求，使得兒童產生對于生活經歷和環境物品等的聯想，激發他們的想象力、創造力，促進他們對于所處世界的觀察與認知。例如Babycare的一款學飲杯（如圖2），主要針對幼兒期的兒童設計，采用了明亮的黃色、粉色、綠色為主的搭配，這三種主色飽和度適中，而明度較高，給兒童一種活潑輕快的審美感受，同時也能讓兒童聯想到大自然的顏色，培養兒童對于自然的覺知。而Contigo的兒童水杯色彩設計（如圖3），杯體多采用飽和度較高的藍色、粉色、綠色作為主色調，而杯蓋搭配主色調及淺色系、對比色，使水杯具有活潑感、運動感。

（二）材料與工藝

1.材料

人造物以形態的方式存在，而材料是構成形態的物質基礎，不同的材料能夠塑造形態不同的風格特性，而新材料的產生又將推動形態設計進一步發展[5]。從兒童的生理特征考慮，處于生長發育時期的兒童，其骨骼、皮膚、肌肉、神經系統等較成人更加敏感脆弱，也更容易受到不良材料中有毒物質的侵害，因而水杯材料的安全性是首要的設計原則。含鉛、甲醛、雙酚A等有毒物質的材料不得使用，因此對水杯材料種類的選用有嚴格的限制，并形成了固定的種類范圍及一定的行業標準，根據互聯網數據，總結兒童水杯設計的安全材料應用現狀見表1。

在材料的生理、心理屬性方面，人通過感覺系統對材料產生的總體印象，被稱作材料的質感，主要在于材料的色澤、軟硬、輕重等，給人帶來的直觀使用體驗和審美感受。對水杯的觸覺質感和視覺質感進行合理的設計，能夠使兒童產生豐富的心理變化，讓水杯成為既具物質功能，又具精神功能的兒童產品。例如Taoqibaby學飲杯（如圖4），其杯蓋上的硅膠部件，作為造型的一部分，與杯蓋的堅硬PP材質形成對比，使兒童被柔軟細膩的硅膠所吸引，進而通過觸覺上的交互，產生愉悅、舒適的審美感受。

2.工藝

作為產品外觀形象的一部分，表面處理工藝以材料特性為基礎，塑造出材料的紋理、光澤、色彩等質感效果，加強材料的耐磨性、耐腐蝕性、絕緣性等性能，傳達產品所蘊含的功能信息、品質高低、風格形象等理念。一款兒童冷萃杯（如圖5），在杯體中部加入的塑料件杯套，在塑料件本身磨砂處理的基礎上，通過紋理設計進一步增強其防滑性能，在視覺上還具有一定的功能指示性。除此之外，在兒童水杯的杯蓋設計中，通常把內壁設計為拋光處理，以便于使用過程中的清潔維護，而在外觀上則采用磨砂、拋光等多種表面處理形式，豐富其外觀細節。

兒童水杯不僅需要注重表面處理工藝對產品功能的塑造和補充，同時也要注重表面處理所帶來的外觀上的審美價值、心理體驗，充分考慮兒童好奇心強烈的特點，為兒童創造更舒適的飲水體驗。例如膳魔師一款成人與兒童可通用的不銹鋼保溫杯（如圖6），其外壁的圖案迎合星座這一流行話題，采用了鐳射燙畫工藝。其中的星空圖案可在不同角度下呈現不同色澤，充滿了清新、奇幻的外在美感，引領兒童產生對星空、星座的聯想。

（三）功能與結構

功能是產品的基本屬性，產品形態不僅能夠通過點線面的構成元素以及曲面、直面、紋理和轉角等造型元素，向用戶準確表達產品功能語義信息，也能夠通過外顯的結構設計表現出造型與功能、結構的互相塑造關系。對產品來說，功能價值是首要的，產品在實現功能的同時也受到結構形式的制約，在相對成熟的兒童水杯市場，不同種類的水杯已基本形成常見的結構組織形式，仍具有較大的創新研究空間。

當下兒童水杯在滿足核心飲水功能的基礎上，較為注重飲水結構的功能設計，例如飲水口的防脹氣細節、吸嘴內部的隔層形式、吸嘴及吸管結構的迭代創新。市面上的兒童吸嘴各式各樣，目前較為流行的吸嘴V型閥設計，需要兒童牙齒咬合才能夠吸出水來，對兒童咬合用力的要求較高。Babycare一款水杯的微笑閥設計（如圖7），將V字形的隔層轉換為弧形，只需要吸吮即可出水，適用于大部分兒童。水杯是小體量產品的設計，因此功能細節決定了其易用性和品質高低。此外，多功能的設計也較為常見，例如在杯蓋處結合零食罐的多功能設計，既給兒童提供了暫時貯存小零食的空間，又充分結合水杯原有造型，使零食罐與水杯既融為一體，又能夠各自發揮功能。

三、兒童水杯設計“態”研究

通過對兒童水杯設計“形”的解讀，可以看出目前兒童水杯的形態設計表達具有一定的功能與造型創新，并且重視人性化與情感化的設計。這些穩居市場銷售前列的品牌具有獨特的優勢，例如保證材料高品質、堅持功能結構創新、延續品牌形態基因等，在形態設計上都基于對不同年齡段兒童的生理、心理特點的觀察與研究，正是以用戶為本的設計理念，使這些品牌不斷推陳出新，在競爭激烈的消費品市場保持旺盛的生命力。

隨著生活水平的提高，父母及兒童對于兒童水杯的需求已經延伸到審美價值、啟蒙價值、文化價值等方面。當下的兒童水杯形態設計結合可回收、可替換的需求，也已開始系統性地考慮產品生產、工藝、包裝、物流、銷售、回收等產品全生命周期所產生的影響。基于設計形態學的產品設計理念，好的“形”的設計，能夠充分詮釋產品的“態”，即對于用戶認知、心理、情感、文化的考量，正是形與態的有機結合，使產品能夠滿足人們對于物質、精神、社會的三重需求。由此，在解讀影響和制約“形”的幾個基本要素之后，以下便探究“形”與“態”的交融如何為人們創造一個更好的物質生活環境。

（一）面向物質需求的設計“態”

物質需求是人類的基本需求，也是形態作為功能的載體首先需要滿足的內容。在工業4.0時代，智能化早已滲透人們日常生活的方方面面，人們對于飲水的自然需求從自我察覺發展為外部的提醒與記錄，為了讓兒童的飲水體驗更加舒適自然，物聯網、大數據、云服務等技術都整合到水杯中。針對兒童設計的智能化水杯與成人差異較大，其結構、功能、外觀、安全性等要素需要充分結合兒童心理、生理特征、認知特征等進行規劃[6]。水杯從儲水容器發展為智能飲水管家或虛擬伙伴，智能化水杯也能夠給兒童帶來更豐富的情感交流方式、益智教育方式、游戲交互方式等。研究表明，兒童對于聲音的敏感度極高，分析兒童對于聲音互動的認知規律，有助于培養兒童與水杯交互的熱情與積極性，從而達到“寓教于飲”的目的[7]。例如Gululu智能水杯，其互動顯示屏通過虛擬寵物與兒童對話交流，可以給兒童進行知識科普，又通過獎勵方式促進兒童養成按時飲水的良好習慣，父母還可在APP中查看兒童的飲水量。

電子器件的微型化、集成化為兒童水杯形態設計提供了更寬廣的表達空間，而以大數據的應用和積累為基礎的人工智能技術，能夠讓水杯生產者根據用戶的使用場景、行為習慣、生理及心理狀態等方面進行深入了解分析，為用戶量身定制產品，從而產出既具創造性，又能在功能、審美等多方面滿足用戶期待的水杯形態。

（二）面向精神需求的設計“態”

形態作為功能的實際載體，能否發揮出功能，取決于產品是否能夠貼合兒童的行為習慣及生理、心理特征[8]。兒童對于形態的認知是一個逐漸變化的過程，也常以具象化的思維去理解形狀，由于自身認知程度的局限，他們對不熟悉的事物會產生膽怯心理，但又有著強烈的好奇心和豐富的想象力。因此針對兒童的水杯設計可以從生活中常見的事物出發，以夸張化、特征提取等手法進行表現，最為常見的便是仿生設計的應用。

從兒童的生理特征來說，他們的專注時間更短，注意力容易被新鮮事物吸引，因此水杯設計可以以趣味性的外觀充分吸引兒童[9]，仿生設計在兒童水杯的形態創新設計中起到了至關重要的作用。常見的類型有動植物形態、生活物品形態、卡通形象等的形態仿生，通過對這些物體的模擬與抽象，引導兒童認識客觀世界[10]，如圖8幾款兒童水杯的仿生設計。此外，還有模仿自然界生物的功能、結構、色彩、肌理仿生等多層次的仿生設計手法可供設計者探索，比如意象的仿生[11]，可以概括提取生物等的“神似”特征以及相關的象征意義，從中引起兒童的聯想，并產生情感的共鳴。仿生設計的應用能夠為品牌樹立更加鮮明的產品風格與個性化的形象，同時也符合當下兒童對于產品情感化體驗的需求。

（三）面向社會需求的設計“態”

當代社會中的環境問題日益嚴峻，由于兒童成長期伴隨著快速的生理、心理變化，如何延長兒童水杯的使用周期、降低生產制造成本，減少浪費就成了關鍵問題。在可持續設計理念更加受到重視與應用的現代，從系統角度統籌規劃兒童水杯整個生命周期的設計，成為一種穩定的趨勢[12]。通過標準化的尺寸設置，模塊化可拆卸組裝的飲水口、杯蓋及杯身手柄設計，可以形成一杯多蓋、一杯多口的使用方式。例如一款針對低齡段兒童的水杯，其手柄和奶嘴口，能夠被拆卸換為年齡更大一些兒童所使用的鴨嘴口或吸嘴口，手柄則可換為背帶，極大地延長了水杯的使用年限。又如Contigo的水杯設計（如圖9），其水杯杯口直徑的標準化，也可讓不同造型的杯蓋成為可更換的配件，延續新穎造型對于兒童的吸引力，延長了杯體的使用周期，形成讓水杯同孩子一起“成長”的可成長性設計。

在未來，可以就水杯結構的模塊化設計進一步深化，在滿足產品功能性和裝配合理性的前提下，讓兒童自主選擇水杯外觀組合，滿足個性化需求，同時也能夠培養兒童的思維能力、動手能力[13]。在二胎家庭增多的社會背景下，可成長性設計也能夠為同一家庭中的兒童帶來更多樂趣，例如可以為二孩設計雙子水杯，讓兩款水杯具有造型、功能上的聯動性，或是通過智能化配件豐富交互體驗，增添益智性、社交屬性等，玩法的多樣化同樣能夠延長產品的使用周期，滿足兒童不斷成長的使用需求。

四、設計形態學視域下兒童水杯的創新設計啟發

兒童期是人類認知發展的關鍵階段，在社會自然環境日益復雜多變的今天，如何通過產品形態設計為兒童打造一個能夠引起兒童產生共鳴，充分考慮兒童的心理需求及認知特點，同時也能夠引導兒童認識真實客觀世界的物質環境，是設計除了迎合消費與市場之外，更需要思考的問題[14]。從“形”，即包括色彩、材料與工藝、功能和造型在內的產品外在形式分解當下兒童水杯設計特征，理解“態”是蘊含在“形”之中的人性化、情感化、可持續的設計理念，又從“形”與“態”進行有機結合的角度，分析形態設計對于滿足人們物質、精神及社會需求的重要意義。可以看到以形態為研究本源的設計形態學，在激發產品創新設計方面具有極大的應用價值。由此，提出設計形態學視域下的兒童水杯創新設計策略（如圖10），也就是立足于“形態”的原理、規律研究，以滿足物質、精神、社會需求為發展動力，技術、用戶與設計三者協同創新為發展途徑，多學科交叉融合應用為發展手段。

首先，技術、用戶與設計的協同創新是產品形態創新設計的發展途徑。用戶主導的創新設計較為常見，常常借助市場調查、用戶訪談等得到特定兒童及其父母對于水杯設計的偏好，從而確保水杯創新設計的可行性。而基于設計的創新更多地是整合式的，例如將柔性屏幕、物聯網技術、在特定時間自動調節水溫、水質的智能技術整合在一起，將會深刻改變人們的飲水方式。技術驅動的創新與用戶的現實生活往往存在一定距離，需要以設計整合技術并結合用戶的飲水需求，成為兒童水杯產品創新設計的發展途徑。

其次，多學科交叉融合應用是兒童形態創新設計的發展手段。推動形態設計發展的學科包括了仿生學、認知學、心理學等，利用這些學科的研究方法和理論知識，可得到用戶對于產品的主觀感受作為設計結果的評價標準[15]。例如，根據不同年齡段兒童的不同認知特點、生活經驗，針對兒童的形態感知模式進行測試和分析，兒童往往偏好具象化的形態設計，而非極簡抽象的形態設計，這是因為兒童的生活經驗及認知程度有限，具象的形象更能夠引起他們情感上的共鳴，更易于兒童理解形態語義[16]。

最后，兒童水杯“形”與“態”的良好設計，是為了充分滿足人們的物質、精神、社會需求。隨著現代設計的發展，人們對于水杯的物質需求進一步提升，兒童水杯僅僅完成基礎功能已不夠在豐富的消費市場擁有一席之地，只有不斷賦予兒童水杯更多的人性化關懷和情感化理念，以及一定的文化內涵，才能夠更好地滿足兒童的精神需求。在人、產品與社會的大系統中，要順應可持續的發展要求，創新飲水方式和水杯結構、優化工藝流程，在功能上開發新型實用的多功能水杯，配件可拆卸的模塊化設計，結合智能交互模塊等，進一步滿足社會進步對兒童水杯創新的需求。

五、結語

隨著現代設計發展，設計所面臨的問題越來越復雜多樣，“形態”作為設計的載體，迫切需要設計形態學的思維方法與知識理論的支撐。作為面向兒童這一特殊群體的飲水方式設計，兒童水杯設計具有強烈的“形態”創新設計需求，要求設計者、生產者、銷售者和學者們基于設計形態學基本理論體系，以多學科內容交叉融合為創新源泉，基礎理論研究與設計應用研究并重，深入了解色彩、材料與工藝對兒童水杯形態的影響與約束，致力于滿足人們物質、精神、社會的三重需求，讓設計形態學研究輔助兒童水杯形態創新設計發生，使產品創新設計實踐為設計學研究提供創新動力與源泉。

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作者簡介：

閆星云，蘭州理工大學設計藝術學院研究生。研究方向：藝術設計。

王伶羽，上海交通大學博士研究生。研究方向：創新設計、設計形態學。

通訊作者：胡潔，博士，上海交通大學設計學院教授、博士生導師。研究方向：智能設計、創新設計、設計形態學。