基于感性工学的电热水壶造型设计研究

赵项，魏峰,2，吴正仲，白伊莎

（1.福建工程学院 设计学院，福州 350118;2.福建工程学院 福建省高等学校人文社会科学硏究基地设计创新硏究中心，福州 350118）

随着时代的进步，生产技术不断成熟的同时消费者意识也在高涨，他们在选购产品时，除了考虑功能的实用性、价格的合理性之外，更关注产品的外观造型与感性表达。产品意象在很大程度上引导着消费者的购买意愿，消费者选择产品时大都凭借他们对产品意象的感性认知，外观造型作为传达产品意象的重要载体，能够充分引起消费者的内心共鸣激发其消费动机。然而，消费者对于产品意象的认知与设计师对于造型元素特征的观点存在明显差异，大部分消费者购买产品时依赖产品的意象感知，而设计师在开发产品时一般重点关注产品功能、特性与价格，为了缩小消费者与设计师之间对产品意象的认知差距，有效整合消费者的感性诉求与设计师的职业观念，获取产品意象的一致性见解，并帮助设计师掌握消费者感性需求与之对应的产品造型设计要素，建立一种合适的产品造型意象研究模式显得尤为重要。

一、感性工学

消费者对产品的意象感知模糊难测，若要进行准确的描述，必须将消费者的感性意象与产品的造型要素连结起来，有研究学者提出了多种指导设计师研发产品造型的消费者导向技术，其中较为典型的是感性工学这种将消费者对于产品的情感与意象，转换成设计元素的技术，感性一词原意为对某件事物所产生的心理感觉与意象。由感性工学的科学化方法，可将消费者的感性意象数值化并转化为新产品的造型要素，用来指导产品研发，不仅重视产品的功能特性，更关注用户感性层面的需求。

近几年，感性工学作为成熟的理论技术在国内已广泛应用于各领域的产品研究。例如，汪群等学者以感性工学为理论基础，将威士忌酒瓶造型分解为不同的项目与类目，并结合数量化Ⅰ类进行分析，得到感性意象与威士忌酒瓶瓶身造型设计元素之间的关系，为相关瓶器的造型研发提供了新思路；肖江浩等学者将感性工学与语义差异法、主成分法分析法、聚类分析法和多维尺度分析法相结合，对童车外观的情感意象进行了分析与讨论，得到童车的感性意象与造型元素之间的关系。由此表明，感性工学这种具有科学性的方法可应用在研究目标用户对产品造型的感性意象上。

电热水壶作为一种专门用于热水的小型家电产品，具有加热快、体积小、使用便捷的特点，购买群体庞大。消费者在购买电热水壶时，不仅关注电热水壶诸如功率、耗电等物理特性，也越来越重视电热水壶的造型美感与情感化需求。为符合消费者对电热水壶造型意象的感性认知，本研究以感性工学为理论基础，对电热水壶造型进行解构与分析，充分探讨电热水壶的造型与消费者感性心理之间的关系。

二、电热水壶样本筛选与感性语汇萃取

（一）样本收集与筛选

本研究以市场上在售的电热水壶为研究对象，广泛地从京东和淘宝等购物网站、电器卖场等实体店收集研究案例产品的图片样本，共获取16个品牌、189个不同型号的电热水壶。为了便于后续研究，由焦点小组（共10位：3名男性和2名女性产品设计硕士研究生、3位女性和2位男性产品设计师）对189个样本展开讨论，结合KJ分类法的基本概念，通过形态特殊性、品牌代表性等原则挑选出具有代表性的样本，最后得到31个电热水壶作为本研究的调查样本（图1）。为了后续研究中实验样本不受尺寸、视觉、颜色、材质、品牌的干扰，将31个样本用3D软件（Rhino7.0版本）对电热水壶进行造型建模（图2），后续调查将使用模型图片进行。

>图2 调查样本造型建模

（二）感性词汇萃取

1.感性词汇初步筛选

本研究初步从专业书籍、杂志与产品造型评价的相关文献中，收集到97个适用于描述电热水壶的感性词汇。然后，通过焦点小组讨论，初步剔除语义相同与不适合本研究的词汇，整理并保留了16个比较适合形容电热水壶的感性词汇对，如表1所示。

>表1 初步保留感性词汇

2.基于因子分析法的感性词汇萃取

因子分析法是一种研究指标内部依赖关系的多元统计分析方法，主要是通过降维技术，将相同本质的变量归为一个公共因子，通过提取的公共因子来反映所有变量的大部分信息，然后根据公因子的特征值和贡献率计算每个因子的权重比例。上文初步筛选的感性词汇对数量偏多，且部分词语之间存在一致性，为了便于后续研究调查与分析，运用因子分析法萃取出比较适合形容电热水壶的感性词汇。

将16个感性词汇对结合31个样本，运用Likert七级量表（1至7）制成感性意象词汇调查问卷，邀请60位产品设计专业学生结合样本对感性词汇进行评价打分，并统计评分。运用数值统计分析软件（SPSS 20版本）进行因子分析，首先检验感性词汇调查数据的适宜性，经软件运算得到KMO值为0.798，表示调查数据比较适合做因子分析；然后，运用主成份方法提取公因子，并将特征值设定为>1，最终得到3个意象因子（F1、F2、F3），累积贡献率达到 86.297%，如表2所示。

>表2 感性词汇方差积累图

由因子分析结果得知，形容电热水壶的感性词汇主要包含了三个共同因子，而且每个因子都有其所代表的涵义，为了进一步萃取每个公共因子中具有代表性的词汇，将各因子载荷量继续进行集群分析。通过分析得到较佳的集群数为三群，接着由每组感性词汇在因子空间中的坐标，计算出它所属的群中心点坐标，并依此一一求出每组感性词汇距离它所属的群中心最短的距离，此最短距离的感性词汇即为该群的代表性词汇，最后得到“传统的-时尚的（Y1）、普通的-创新的（Y2）、大众化-个性化（Y3）”这3组为最具代表性的感性词汇，因此，后续研究选取上述3组感性词汇进行。

三、感性词汇与造型要素的关联性实验

（一）电热水壶造型解构与分析

1.造型分解

形态分析法由Zwick（1967）年提出，此方法最早应用在机械工程领域，所列举的目标产品由多个要素组成，可以分为产品种类、造型、色彩、材质、尺寸、功能、使用场合、放置方式等，形态分析法提供了一个具有理论基础的造型解析方式，其概念是将一个设计单元视为整体组合中的一部分。目前，这种方法被广泛应用于感性工学的相关产品研究中，可对要研究产品的形态进行解构与分析。

本研究从形态分析法的基本概念出发，对收集的电热水壶样本进行产品造型要素与类目的分析，根据电热水壶样本所具有的形态特征进行探讨与分析，整理出影响电热水壶造型感性评价的形态特征，并归纳得到电热水壶的造型要素与类目。根据所收集的31个电热水壶样本进行产品造型要素与类目的分析，得到壶身（X1）、壶盖（X2）、壶嘴（X3）、把手（X4）和开关位置（X5）五种造型要素（图3）。其中，壶身造型包含直筒状、弧状、圆台状、下壶直筒状上壶弧状四个类目；壶盖造型包括平面式和凸起式两个类目；壶嘴造型包含外接壶嘴和延伸壶嘴，延伸壶嘴又根据角度分为向上倾斜、水平、向下倾斜，共四个类目；把手造型包含弧形、指弧、直线、梯形四个类目；开关位置包括位于把手上、在壶身底部两个类目。

>图3 电热水壶造型要素

2.样本造型要素编码

根据电热水壶已确认的造型要素与其类目，分析每一个实验样本所属造型要素的类目，并进行编码，其样本依据图2从左至右、从上到下进行编码，所得结果如表3所示。

>表3 造型要素与类目编码表

（二）基于SD法的电热水壶问卷调查

SD法是语意差异法（Method of Semantic Differential）的简写，由Charles E.Osgood等人于1942年提出，用以对比形容词的双极式评量，评量受测者对样本的反应。本研究运用SD法来量化受测者对31个电热水壶样本的形态特征感受，问卷要求测试者对挑选的31个电热水壶样本进行感性词汇意象打分，以第一个样本及感性意象词汇“传统的-时尚的”为例：1分表示对应样本极为传统，2分表示较为传统，3分表示传统，4分表示折中，5分代表时尚，6分代表较为时尚，7分代表极为时尚，SD语义差异量表问卷如表4所示。本研究SD问卷的测试对象共71人，男性36人，女性35人，其中49人具有产品设计背景，所有受试者均为电热水壶产品用户。

>表4 SD语义差异量表问卷示意（部分）

（三）电热水壶造型要素与感性词汇的关联性

本研究主要应用数量化Ⅰ类建立产品造型要素与产品意象之间的关联性，消费者的感性需求与产品造型要素之间的关系，是一种线性回归的感性模式，要构建科学的产品意象推论模型，使用数量化Ⅰ类方法进行分析更加合理化。数量化Ⅰ类是一种质性的复回归分析方法，这种类别式的复回归分析方法常应用在感性工学相关的研究中。该回归分析以电热水壶的造型要素为自变量，以感性词汇的评量值为因变量，构建形容电热水壶的感性词汇与造型要素两者之间的关系，经过回归分析可得到各造型要素对于感性词汇的影响力。其中，R²越靠近1，则输出的预测效果越准确；偏回归系数的数值越大，表示两个变项之间因果关系越强，也就是说当消费者对电热水壶表达某一形容词语汇时，对某一造型要素的某一形态有较大的倾向；全距值越大则表示此造型要素对感性词汇的影响越大。

四、实验结果与分析

（一）基于数量化Ⅰ类的造型要素与感性意象关系分析

将SD问卷调查结果运用SPSS 20版本进行线性回归统计，详细了解造型要素与感性意象的关系，以第一组感性词汇“传统的-时尚的”为例进行数量化Ⅰ类分析，并整理相关数据，如表5所示。观察偏回归系数与全距可发现，消费者在“传统的-时尚的”意象感受上，电热水壶的壶嘴造型影响力最大，壶身造型次之，壶盖造型影响最弱；另外当壶身为圆台状、壶盖造型采用凸起式、壶嘴角度向上倾斜、把手为直线、开关位于壶身底部位置时，消费者最能有时尚的感受。

>表5 Y1-“传统的-时尚的”数量化Ⅰ类分析结果

不同造型要素对于各感性意象的偏回归系数、全距值、影响力排序汇总整理如表6所示，可以看出，壶嘴造型对于“传统的-时尚的”感性意象的影响最大，当壶嘴角度向上倾斜最有时尚的意象感受；把手形态对于“普通的-创新的”的意象感受影响最大，直线呈现的把手造型消费者最能有创新的意象感受；壶身造型对于“大众化-个性化”感性意象存在明显影响，且壶身造型为弧状时消费者最能有个性化的感受；而从电热水壶的整体造型要素来看，壶盖和开关位置对于各意象感受的影响力普遍偏低。

通过数量化Ⅰ类分析结果，从类目得分（偏回归系数）可观察到，不同的感性意象分别由不同的造型组成，才会有一定的影响力，整理如表7所示。

>表6 不同造型对于各感性意象的偏回归系数、全距值、影响力排序汇总整理

>表7 不同感性意象与最有影响力造型组成的关系

（二）实验评估

根据数量化Ⅰ类分析结果，得到电热水壶各感性意象匹配的造型要素，以及各造型要素中重要的类目。本研究以个性化意象感受对应的造型要素设计了一款电热水壶，如图4所示。此电热水壶以壶身造型设计为重点，采用弧形塑造，整体呈流线型，线条轻微地平滑过渡，可极大缓解用户的视觉压力；凸起式的壶盖设计搭配符合人体工学的指弧把手，开关位于把手之上，壶嘴角度轻微向上倾斜，整体造型呈现给消费者个性、独特的意象感知。

>图4 个性化的电热壶水壶造型设计方案

为了评估此电热水壶是否符合消费者个性化的感性意象，结合Likert七点量表（1-7分）对本设计方案进行评量，为避免单一设计方案评估存在诱导性，通过综合焦点小组讨论意见，从调查样本中挑选出较符合个性化的两个基准样本（图5），将设计方案与基准样本进行打分评估，1分表示非常大众化，2分表示比较大众化，3分表示大众化，4分表示折中，5分表示个性化，6分表示比较个性化，7分表示非常个性化。共发放60份问卷给电热水壶用户填写，回收60份有效问卷，对问卷结果进行均值计算，得到评分为5.52分，由此表明了受测者对此电热水壶设计方案的意象感受程度介于个性化和比较个性化区间，并趋向比较个性化。通过评估，也验证了这种基于感性工学理论，并结合因子分析法、语义差异法和数量化Ⅰ类的电热水壶造型意象研究方法具有可行性。

>图5 评估基准样本

五、结语

本研究以感性工学为理论基础对电热水壶造型的感性意象进行充分探究，构建出感性词汇与电热水壶造型要素之间的双向关系，为产品设计师提供了创新电热水壶造型设计的思路。例如，从数量化Ⅰ类分析结果得出，符合消费者时尚感需求的电热水壶，壶身造型为圆台状，壶盖凸起，壶嘴的角度向上倾斜，把手形状呈梯形，开关位于壶身底部；具有创新性的电热水壶则壶身为弧形，壶盖应呈现平面式设计，壶嘴角度向下倾斜，把手为直线设计，开关位于把手上。本研究测试样本以图片的形式呈现，避免产品尺寸、视觉、色彩、材质、品牌的干扰，采用样本的模型图片（图2）进行调研，虽然具有一定的严谨性，但样本数量稍多以及受条件限制导致调研回收的有效问卷数量偏少，在一定程度上也影响了量化结果的精确性。电热水壶产品的外观设计是一个整体，包含了尺寸、造型、材质、色彩、纹理等多方面的有机结合，应综合多方面设计元素，并进行系统的优化设计，本研究虽然只兼顾了造型层面的设计要素，但研究方法和量化分析的结果对相关研究与同类属性的壶类产品造型设计仍有借鉴意义。