设计形态学视域下儿童水杯创新设计研究

闫星云　王伶羽　胡洁

摘  要：本文以“形态”为研究基础，深度剖析影响儿童水杯形态设计的因素，探究形与态的有机结合，良好的形态设计能够满足人们对于产品的物质、精神、社会需求，从而提出儿童水杯形态创新设计方法。从产品色彩、材料与工艺、功能与结构方面探究影响和制约儿童水杯设计外在“形”的因素，进一步分析“形”所体现的用户认知、情感、心理、文化等理念，及其内部“态”的原理机制。提出面向人们对于产品日渐增长的物质、精神、社会三重需求，以设计形态学思维方法为主导，以技术、用户、设计协同创新为途径，以多学科知识理论交叉融合应用为手段的儿童水杯产品创新设计启示。

关键词：儿童水杯;水杯设计;设计形态学;协同创新

基金项目：本文系国家社科基金重大项目“设计形态学研究”（17ZDA020）;谢友柏设计科学研究基金项目“物质需求与精神需求耦合驱动的同一化设计研究”（XYB-DS-202001）研究成果。

在当下“第四次工业革命”——智能化时代的大背景下，产品的功能与审美已逐渐能够满足大众的基础需求，消费品市场的产品同质化趋势加深，此时能够为产品带来差异化表现的，除了技术突破、整合创新等，更多的将来自产品的设计理念、品牌文化、人文内涵等软特征。形态，则是这些能够引起用户情感共鸣要素的物质载体，其类语言属性使用户在产品使用的整个交互过程中，通过形态接收到大量关于产品的语义信息，完成产品设计的意象表达与感知。儿童水杯作为儿童生活中必不可少、又易被忽视的日常用品，其设计的外显形态和内隐价值依然有较大的发展空间。设计形态学作为以形态为主导的新型设计思维与理论方法，将为儿童水杯的艺术性、技术性、实用性的有机融合带去更多可能性。

一、设计形态学视域下的产品设计理念

设计形态学，即设计领域的形态学研究，是以形态为基础的设计学研究。随着现代设计发展，关于设计形态学的定义在研究对象和研究方法、研究内容上呈现出扩大的趋势，吴翔认为，设计形态学是基于自然和人为事物，对其形态的发展变化原理、规律进行的研究，不仅研究外化的形，也探索非可视性的设计形态学方法论[1]。姚江把产品形态的设计概括为有形的实现功能的载体，同时也是无形的心理、社会、文脉的价值象征[2]。邱松以形态的“现象-规律-原理”为研究对象，探索形态的内在规律和本源，再通过设计发散、演绎和评估进行基于形态本源的创新设计[3]。

综上观点，设计形态学不仅围绕“形”所具有的色彩、材料与工艺、造型、功能等外显的形式，同时也关注“态”所蕴含的認知、心理、文脉、情感等内隐的理念，通过“形态”将心理学、仿生学、符号学、信息学多学科相关知识交叉整合起来，以设计思维与方法为指导，建立起基于设计形态学的产品设计理念（如图1）。作为饮水的器物，儿童水杯就是这样一类形态与功能并重的产品，并在实现饮水功能的基础上，儿童水杯的形态设计对于满足用户对于其艺术化、人性化的精神需求有着极其重要的意义。因此，以形态为研究基础的设计形态学设计理念能够被有效地应用到儿童水杯的创新设计中去，力图在传统的以用户或市场为导向的设计方法之外，为设计者、生产者提供更多的创新源泉。

在日新月异的社会、经济、技术发展背景下，儿童水杯这一体量较小、实用为先的传统设计品类，面向着社会中最关键的群体之一——儿童（0～12岁）及其父母。当下新生代的家庭已完全不同于过去独生子女政策影响下的家庭形态，具有新特性的“80后”“90后”父母和儿童更加注重生活品质与精神需要，这就对当下儿童水杯的设计提出了新的要求。为进一步提高儿童的生活品质、成长环境及精神内涵，围绕儿童进行的水杯设计亟待反思与研究。纵观儿童水杯市场，可以看到当下儿童水杯设计依然存在质量良莠不齐、设计同质化、创新度不高、缺乏品牌DNA理念等问题。因此，从设计形态学兼具基础研究和应用实践研究的角度，对儿童水杯进行“形态”的分析与解读，发掘新的设计驱动力和创新设计。

二、儿童水杯设计“形”研究

水杯作为我们日常生活中最常用到的容器之一，影响着我们生活的健康与安全。儿童作为这一产品的主要使用者，水杯并不仅仅是饮水的器物，同时也是儿童的玩具、“玩伴”。因此儿童水杯的设计除了要满足基本的功能需求和提供良好的使用体验，还要对儿童产生情感上的吸引力。本文根据阿里研究院2021年儿童水杯行业最新趋势报告，以及亚马逊网站水杯品类销售排行等权威行业数据，选取消费者认可度较高的儿童水杯品牌，如膳魔师、Contigo、虎牌、Babycare等品牌的典型产品，分别从色彩、材料与工艺、功能与结构等影响和制约“形”的要素方面，从“形”的角度分析当下儿童水杯设计特征。正是由于成功的“形”的塑造，才能够更好地满足人们的物质精神需求，实现产品设计中“态”的诸多理念，由此探究推进儿童水杯设计创新发展的内在驱动力，为儿童水杯未来的设计提供借鉴与启示。

（一）色彩

色彩心理学的应用在产品形态设计中具有关键地位，因为色彩能够先于形状吸引用户的注意，通过直接视觉刺激引起人的审美意识以及情感触动[4]。研究表明，儿童大多喜好高明度、高纯度的色彩，在色相方面，年龄越小，越偏好色彩光谱上接近红色一端的色相，随着年龄增大，则更偏好接近紫色一端的色相。

作为水杯外观造型的重要组成部分，色彩的设计不仅要基于科学的色彩搭配理论，还要充分考虑不同年龄段儿童的生理特征及色彩心理。良好的水杯色彩设计可以满足儿童的审美需求，使得儿童产生对于生活经历和环境物品等的联想，激发他们的想象力、创造力，促进他们对于所处世界的观察与认知。例如Babycare的一款学饮杯（如图2），主要针对幼儿期的儿童设计，采用了明亮的黄色、粉色、绿色为主的搭配，这三种主色饱和度适中，而明度较高，给儿童一种活泼轻快的审美感受，同时也能让儿童联想到大自然的颜色，培养儿童对于自然的觉知。而Contigo的儿童水杯色彩设计（如图3），杯体多采用饱和度较高的蓝色、粉色、绿色作为主色调，而杯盖搭配主色调及浅色系、对比色，使水杯具有活泼感、运动感。

（二）材料与工艺

1.材料

人造物以形态的方式存在，而材料是构成形态的物质基础，不同的材料能够塑造形态不同的风格特性，而新材料的产生又将推动形态设计进一步发展[5]。从儿童的生理特征考虑，处于生长发育时期的儿童，其骨骼、皮肤、肌肉、神经系统等较成人更加敏感脆弱，也更容易受到不良材料中有毒物质的侵害，因而水杯材料的安全性是首要的设计原则。含铅、甲醛、双酚A等有毒物质的材料不得使用，因此对水杯材料种类的选用有严格的限制，并形成了固定的种类范围及一定的行业标准，根据互联网数据，总结儿童水杯设计的安全材料应用现状见表1。

在材料的生理、心理属性方面，人通过感觉系统对材料产生的总体印象，被称作材料的质感，主要在于材料的色泽、软硬、轻重等，给人带来的直观使用体验和审美感受。对水杯的觸觉质感和视觉质感进行合理的设计，能够使儿童产生丰富的心理变化，让水杯成为既具物质功能，又具精神功能的儿童产品。例如Taoqibaby学饮杯（如图4），其杯盖上的硅胶部件，作为造型的一部分，与杯盖的坚硬PP材质形成对比，使儿童被柔软细腻的硅胶所吸引，进而通过触觉上的交互，产生愉悦、舒适的审美感受。

2.工艺

作为产品外观形象的一部分，表面处理工艺以材料特性为基础，塑造出材料的纹理、光泽、色彩等质感效果，加强材料的耐磨性、耐腐蚀性、绝缘性等性能，传达产品所蕴含的功能信息、品质高低、风格形象等理念。一款儿童冷萃杯（如图5），在杯体中部加入的塑料件杯套，在塑料件本身磨砂处理的基础上，通过纹理设计进一步增强其防滑性能，在视觉上还具有一定的功能指示性。除此之外，在儿童水杯的杯盖设计中，通常把内壁设计为抛光处理，以便于使用过程中的清洁维护，而在外观上则采用磨砂、抛光等多种表面处理形式，丰富其外观细节。

儿童水杯不仅需要注重表面处理工艺对产品功能的塑造和补充，同时也要注重表面处理所带来的外观上的审美价值、心理体验，充分考虑儿童好奇心强烈的特点，为儿童创造更舒适的饮水体验。例如膳魔师一款成人与儿童可通用的不锈钢保温杯（如图6），其外壁的图案迎合星座这一流行话题，采用了镭射烫画工艺。其中的星空图案可在不同角度下呈现不同色泽，充满了清新、奇幻的外在美感，引领儿童产生对星空、星座的联想。

（三）功能与结构

功能是产品的基本属性，产品形态不仅能够通过点线面的构成元素以及曲面、直面、纹理和转角等造型元素，向用户准确表达产品功能语义信息，也能够通过外显的结构设计表现出造型与功能、结构的互相塑造关系。对产品来说，功能价值是首要的，产品在实现功能的同时也受到结构形式的制约，在相对成熟的儿童水杯市场，不同种类的水杯已基本形成常见的结构组织形式，仍具有较大的创新研究空间。

当下儿童水杯在满足核心饮水功能的基础上，较为注重饮水结构的功能设计，例如饮水口的防胀气细节、吸嘴内部的隔层形式、吸嘴及吸管结构的迭代创新。市面上的儿童吸嘴各式各样，目前较为流行的吸嘴V型阀设计，需要儿童牙齿咬合才能够吸出水来，对儿童咬合用力的要求较高。Babycare一款水杯的微笑阀设计（如图7），将V字形的隔层转换为弧形，只需要吸吮即可出水，适用于大部分儿童。水杯是小体量产品的设计，因此功能细节决定了其易用性和品质高低。此外，多功能的设计也较为常见，例如在杯盖处结合零食罐的多功能设计，既给儿童提供了暂时贮存小零食的空间，又充分结合水杯原有造型，使零食罐与水杯既融为一体，又能够各自发挥功能。

三、儿童水杯设计“态”研究

通过对儿童水杯设计“形”的解读，可以看出目前儿童水杯的形态设计表达具有一定的功能与造型创新，并且重视人性化与情感化的设计。这些稳居市场销售前列的品牌具有独特的优势，例如保证材料高品质、坚持功能结构创新、延续品牌形态基因等，在形态设计上都基于对不同年龄段儿童的生理、心理特点的观察与研究，正是以用户为本的设计理念，使这些品牌不断推陈出新，在竞争激烈的消费品市场保持旺盛的生命力。

随着生活水平的提高，父母及儿童对于儿童水杯的需求已经延伸到审美价值、启蒙价值、文化价值等方面。当下的儿童水杯形态设计结合可回收、可替换的需求，也已开始系统性地考虑产品生产、工艺、包装、物流、销售、回收等产品全生命周期所产生的影响。基于设计形态学的产品设计理念，好的“形”的设计，能够充分诠释产品的“态”，即对于用户认知、心理、情感、文化的考量，正是形与态的有机结合，使产品能够满足人们对于物质、精神、社会的三重需求。由此，在解读影响和制约“形”的几个基本要素之后，以下便探究“形”与“态”的交融如何为人们创造一个更好的物质生活环境。

（一）面向物质需求的设计“态”

物质需求是人类的基本需求，也是形态作为功能的载体首先需要满足的内容。在工业4.0时代，智能化早已渗透人们日常生活的方方面面，人们对于饮水的自然需求从自我察觉发展为外部的提醒与记录，为了让儿童的饮水体验更加舒适自然，物联网、大数据、云服务等技术都整合到水杯中。针对儿童设计的智能化水杯与成人差异较大，其结构、功能、外观、安全性等要素需要充分结合儿童心理、生理特征、认知特征等进行规划[6]。水杯从储水容器发展为智能饮水管家或虚拟伙伴，智能化水杯也能够给儿童带来更丰富的情感交流方式、益智教育方式、游戏交互方式等。研究表明，儿童对于声音的敏感度极高，分析儿童对于声音互动的认知规律，有助于培养儿童与水杯交互的热情与积极性，从而达到“寓教于饮”的目的[7]。例如Gululu智能水杯，其互动显示屏通过虚拟宠物与儿童对话交流，可以给儿童进行知识科普，又通过奖励方式促进儿童养成按时饮水的良好习惯，父母还可在APP中查看儿童的饮水量。

电子器件的微型化、集成化为儿童水杯形态设计提供了更宽广的表达空间，而以大数据的应用和积累为基础的人工智能技术，能够让水杯生产者根据用户的使用场景、行为习惯、生理及心理状态等方面进行深入了解分析，为用户量身定制产品，从而产出既具创造性，又能在功能、审美等多方面满足用户期待的水杯形态。

（二）面向精神需求的设计“态”

形态作为功能的实际载体，能否发挥出功能，取决于产品是否能够贴合儿童的行为习惯及生理、心理特征[8]。儿童对于形态的认知是一个逐渐变化的过程，也常以具象化的思维去理解形状，由于自身认知程度的局限，他们对不熟悉的事物会产生胆怯心理，但又有着强烈的好奇心和丰富的想象力。因此针对儿童的水杯设计可以从生活中常见的事物出发，以夸张化、特征提取等手法进行表现，最为常见的便是仿生设计的应用。

从儿童的生理特征来说，他们的专注时间更短，注意力容易被新鲜事物吸引，因此水杯设计可以以趣味性的外观充分吸引儿童[9]，仿生设计在儿童水杯的形态创新设计中起到了至关重要的作用。常见的类型有动植物形态、生活物品形态、卡通形象等的形态仿生，通过对这些物体的模拟与抽象，引导儿童认识客观世界[10]，如图8几款儿童水杯的仿生设计。此外，还有模仿自然界生物的功能、结构、色彩、肌理仿生等多层次的仿生设计手法可供设计者探索，比如意象的仿生[11]，可以概括提取生物等的“神似”特征以及相关的象征意义，从中引起儿童的联想，并产生情感的共鸣。仿生设计的应用能够为品牌树立更加鲜明的产品风格与个性化的形象，同时也符合当下儿童对于产品情感化体验的需求。

（三）面向社会需求的设计“态”

当代社会中的环境问题日益严峻，由于儿童成长期伴随着快速的生理、心理变化，如何延长儿童水杯的使用周期、降低生产制造成本，减少浪费就成了关键问题。在可持续设计理念更加受到重视与应用的现代，从系统角度统筹规划儿童水杯整个生命周期的设计，成为一种稳定的趋势[12]。通过标准化的尺寸设置，模块化可拆卸组装的饮水口、杯盖及杯身手柄设计，可以形成一杯多盖、一杯多口的使用方式。例如一款针对低龄段儿童的水杯，其手柄和奶嘴口，能够被拆卸换为年龄更大一些儿童所使用的鸭嘴口或吸嘴口，手柄则可换为背带，极大地延长了水杯的使用年限。又如Contigo的水杯设计（如图9），其水杯杯口直径的标准化，也可让不同造型的杯盖成为可更换的配件，延续新颖造型对于儿童的吸引力，延长了杯体的使用周期，形成让水杯同孩子一起“成长”的可成长性设计。

在未来，可以就水杯结构的模块化设计进一步深化，在满足产品功能性和装配合理性的前提下，让儿童自主选择水杯外观组合，满足个性化需求，同时也能够培养儿童的思维能力、动手能力[13]。在二胎家庭增多的社会背景下，可成长性设计也能够为同一家庭中的儿童带来更多乐趣，例如可以为二孩设计双子水杯，让两款水杯具有造型、功能上的联动性，或是通过智能化配件丰富交互体验，增添益智性、社交属性等，玩法的多样化同样能够延长产品的使用周期，满足儿童不断成长的使用需求。

四、设计形态学视域下儿童水杯的创新设计启发

儿童期是人类认知发展的关键阶段，在社会自然环境日益复杂多变的今天，如何通过产品形态设计为儿童打造一个能够引起儿童产生共鸣，充分考虑儿童的心理需求及认知特点，同时也能够引导儿童认识真实客观世界的物质环境，是设计除了迎合消费与市场之外，更需要思考的问题[14]。从“形”，即包括色彩、材料与工艺、功能和造型在内的产品外在形式分解当下儿童水杯设计特征，理解“态”是蕴含在“形”之中的人性化、情感化、可持续的设计理念，又从“形”与“态”进行有机结合的角度，分析形态设计对于满足人们物质、精神及社会需求的重要意义。可以看到以形态为研究本源的设计形态学，在激发产品创新设计方面具有极大的应用价值。由此，提出设计形态学视域下的儿童水杯创新设计策略（如图10），也就是立足于“形态”的原理、规律研究，以满足物质、精神、社会需求为发展动力，技术、用户与设计三者协同创新为发展途径，多学科交叉融合应用为发展手段。

首先，技术、用户与设计的协同创新是产品形态创新设计的发展途径。用户主导的创新设计较为常见，常常借助市场调查、用户访谈等得到特定儿童及其父母对于水杯设计的偏好，从而确保水杯创新设计的可行性。而基于设计的创新更多地是整合式的，例如将柔性屏幕、物联网技术、在特定时间自动调节水温、水质的智能技术整合在一起，将会深刻改变人们的饮水方式。技术驱动的创新与用户的现实生活往往存在一定距离，需要以设计整合技术并结合用户的饮水需求，成为儿童水杯产品创新设计的发展途径。

其次，多学科交叉融合应用是儿童形态创新设计的发展手段。推动形态设计发展的学科包括了仿生学、认知学、心理学等，利用这些学科的研究方法和理论知识，可得到用户对于产品的主观感受作为设计结果的评价标准[15]。例如，根据不同年龄段儿童的不同认知特点、生活经验，针对儿童的形态感知模式进行测试和分析，儿童往往偏好具象化的形态设计，而非极简抽象的形态设计，这是因为儿童的生活经验及认知程度有限，具象的形象更能够引起他们情感上的共鸣，更易于儿童理解形态语义[16]。

最后，儿童水杯“形”与“态”的良好设计，是为了充分满足人们的物质、精神、社会需求。随着现代设计的发展，人们对于水杯的物质需求进一步提升，儿童水杯仅仅完成基础功能已不够在丰富的消费市场拥有一席之地，只有不断赋予儿童水杯更多的人性化关怀和情感化理念，以及一定的文化内涵，才能够更好地满足儿童的精神需求。在人、产品与社会的大系统中，要顺应可持续的发展要求，创新饮水方式和水杯结构、优化工艺流程，在功能上开发新型实用的多功能水杯，配件可拆卸的模块化设计，结合智能交互模块等，进一步满足社会进步对儿童水杯创新的需求。

五、结语

随着现代设计发展，设计所面临的问题越来越复杂多样，“形态”作为设计的载体，迫切需要设计形态学的思维方法与知识理论的支撑。作为面向儿童这一特殊群体的饮水方式设计，儿童水杯设计具有强烈的“形态”创新设计需求，要求设计者、生产者、销售者和学者们基于设计形态学基本理论体系，以多学科内容交叉融合为创新源泉，基础理论研究与设计应用研究并重，深入了解色彩、材料与工艺对儿童水杯形态的影响与约束，致力于满足人们物质、精神、社會的三重需求，让设计形态学研究辅助儿童水杯形态创新设计发生，使产品创新设计实践为设计学研究提供创新动力与源泉。

参考文献：

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[16]吴剑斌，陈香，张凌浩.儿童产品造型语义模糊评价[J].机械设计，2018（2）：124-128.

作者简介：

闫星云，兰州理工大学设计艺术学院研究生。研究方向：艺术设计。

王伶羽，上海交通大学博士研究生。研究方向：创新设计、设计形态学。

通讯作者：胡洁，博士，上海交通大学设计学院教授、博士生导师。研究方向：智能设计、创新设计、设计形态学。