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面向学龄儿童的3D打印笔的造型设计
郑 艳 许黎亚 王 娟 沈德超 陈国东（通讯作者） （浙江农林大学 311300）
摘 要：通过对学龄儿童（6-12岁）的心理、生理特征的分析,结合3D打印笔的技术,对儿童3D打印笔的色彩及造型进行设计研究,得到一款符合学龄儿童心理、生理需要的3D打印笔.儿童3D打印笔对提高儿童的动手能力、创造力、想象力以及增强儿童与他人的互动交流具有重要作用.
关键词：学龄儿童；3D打印笔；儿童心理特征；儿童生理特征
基金项目：浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划资助项目（2016R412036）
随着3d打印技术的发展,3d打印笔成为一个新兴的产品种类.目前市场上的3d打印笔大多为成人使用,却忽略了儿童的使用需求.本文基于对学龄儿童（6-12岁）的心理和生理的要求,从造型、色彩、功能三个方面对儿童3D打印笔的外观造型进行设计,致力于设计一款符合学龄儿童心理及生理需求的儿童3D打印笔,以带动儿童3D打印笔在儿童益智玩具内的市场,并通过学龄儿童的使用提高儿童的创造力、想象力、动手能力,增进儿童与他人之间的沟通交流.
一、儿童3D打印笔
3D打印笔是具有3D打印功能的笔.它基于3D打印,挤出热融的塑料,然后在空气中迅速冷却,最后固化成稳定的状态,3D打印笔可以在任何材质表面“书写”,甚至可以直接在空气中作画.儿童3D打印笔是一款专为学龄儿童设计的3D打印笔,将孩子的绘画延伸到实际三维空间.
二、学龄儿童心理、生理特征研究
学龄儿童是指从6～7岁到11～12岁这一时期,从这个时候起,儿童逐步向抽象逻辑思维过渡,并有意识地参加集体活动.
1.学龄儿童对色彩的心理需求
康定斯基认为,色彩对人的视觉感官刺激会影响人的心理活动1.譬如鲜亮的色彩如红色、橙色,可以刺激儿童心理活动,使儿童兴奋,有效的提高他们的敏感性和创造力,而蓝色等冷色可以使儿童保持安静的心态.2
2.学龄儿童对造型的心理需求
孩子大都对动物造型都有特别的喜爱.父母对孩子的教育往往从动植物的认知开始,因此儿童对动物会有特别一种亲近感和熟悉感.有研究证明：孩子会喜欢动物是很正常的,动物较之孩子更为弱小,它可以引起孩子的怜爱之情,使孩子产生保护弱者的,满足孩子的自尊心,让孩子体验到一种成就感.
3.学龄儿童对色彩的生理需求
颜色对儿童的生理有着重要作用.实验表明可以刺激思维、提高学习效率,在接近白色的基调上点缀鲜艳的色彩,可以培养儿童的创造性3.然而单调的色彩容易让孩子产生视觉疲劳,不利于他们思维和创造力的健康发展.
4.学龄儿童对造型的生理需求
学龄儿童相较成人而言,手掌较小,五指较短,所以在儿童3D打印笔形状、尺寸、按键的位置的设计上就要与成人3D打印笔有所不同,而且儿童手部的力量相对较弱,要避免在3D打印笔上添加不必要的物品装饰,减小重量,从而减少儿童握笔的负担.
三、设计要点
1.造型设计要点
首先在造型方面可选用可爱的卡通动物造型,满足儿童的喜好；其次,按键的设计也是重点,需要调整按键的位置与按键间的距离,使其更适合儿童手部尺寸,符合儿童的人机工程学的要求.
2.色彩设计要点
综合学龄儿童的色彩偏好,色彩可选择几种明度较高的颜色：如天蓝色、橙色、粉红色等,鲜艳的色彩除了能吸引儿童的目光,还能刺激儿童视觉发育,提高儿童的创造力,而单调的色彩容易让孩子产生视觉疲劳.配以白色为点缀,也使儿童3D打印笔显得小巧可爱.
3.功能设计
儿童3D打印笔是一款专为儿童设计的3D打印笔,所以它具有3D打印笔的基本功能.出料进料、速度控制、温度控制键,一个了解加热温度和当前温度所适宜的材质的显示屏,以及进出料口和电源插孔.
四、设计实例
结合上文的分析研究,对儿童3d打印笔的外观造型进行了全新的设计.儿童3D打印笔的外壳可选用较为轻便的塑料,以减轻整体的重量.笔的整体造型采用海豚的造型,笔的结构分为后盖、笔身、下盖、笔头四部分（见图1）.下盖凹陷的弧形借鉴海豚的身体曲线,同时减少了笔身的横截面积,使握笔处变细,方便儿童的抓握；背上凸起的背鳍是海豚的特征之一,在此处放置显示屏,节约了内部的空间,减小了笔的体积.
笔头采用陶瓷笔尖,防烫喷嘴,降低了笔头的温度,防止儿童烫伤；在笔身的左侧,也就是拇指的位置设计了两个按键,用以控制出料和进料；在笔的右侧相同位置同样设有两颗按键,用以调整进出料的速度,这四颗按键的位置是根据学龄儿童的手部尺寸进行设置的.将显示屏的位置设计在靠近笔尾处,可观察当前的温度和适用材料,上下两颗键可改变设置模式；电源插孔的位置设计在海豚造型的嘴部,进出料孔设在海豚正上方额头的位置（见图2）
1-后盖；2-下盖；3-笔身；4-笔头 1-电源插孔；2-进出料口；3-调节温度；4-显示屏；5-调节按钮；6-散热孔；7-防烫笔头
五、结论
基于对学龄儿童对造型和颜色的心理生理需求的研究,在对儿童3D打印笔的外观造型设计时,通过对色彩的选择和造型的设计对儿童产生良性影响,同时还可以激发儿童兴趣,以培养和锻炼学龄儿童的创造力、空间想象力和动手能力,提高学龄儿童的教育水平.3D打印笔是平面水彩笔的发展与延续,将孩子的绘画延伸到实际三维空间,是未来儿童绘画的转折点与里程碑,代表了未来的走向,具有强大的生命力和广泛的应用前景,有广阔的市场.
注释：
1.张碚贝, 黄静. 基于儿童心理学的幼儿园建筑色彩设计研究[J]. 四川建筑, 2009, 29（6）.
2.蒋卫平. 论室内装饰设计的色彩搭配[J]. 家具与室内装饰, 2010（2）：82-83.
3.杨可沁, 张帆. 儿童家具色彩风格设计初探[J]. 家具与室内装饰,2015（5）.
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