王婧
关键词：感温变色材料;儿童;教具设计;应用
随着人类科技的不断进步，在制造领域的发现不断突破。一些超出常规的智能材料相继被发现与开发和应用。智能材料是具有一定敏感特性的材料，对于内外环境的刺激能做出判断处理与应变反馈。智能材料由基体材料、感知材料、执行材料构成。早在二十世纪八十年代末便有其概念提出，1997年的《华盛顿邮报》用“产生奇迹”描述了智能材料的大好未来。目前应用较为广泛的智能材料为电（磁）流变流体材料、电（磁）致伸缩材料、形状记忆材料、光（热）敏材料等，在《国内外智能材料发展状况分析》中更有详细记录[1]。智能材料目前被广泛应用在军工科技、工农生产、医疗民生等方面。但目前智能材料的应用并未亲民基层化，也与其特性和成本等有关。本文围绕智能材料中与大众接触较多的热敏材料中的感温变色材料应用展开，通过对原理的了解和特性的观察，与儿童教辅设计互为切入点，以实现更多具有辅助作用的应用。
在儿童设计方面，好的教具能够寓教于乐。尤其在五感方面对于学龄前儿童的智力开发、行为引导与启蒙教育起到重要作用。索理基于人文关怀提出了“儿童视角”概念[2]，考虑儿童每个年龄阶段的心理、行为等方式进行设计。将新技术型智能材料与教辅式玩具相结合，注入多维度感知交互特性，利用观察、比较、列表、分析等多种研究手法探讨应用的可能性，既为感温变色材料这种非数字化的交互行为做出探索，还能满足了儿童与教具互动过程中需要引导的需求。
1 感温变色材料概述
这是一类能够通过感知外界温度变化的同时发生相应色彩变化的材料，其成分并不单一， 百年间开发了有（无）机、聚合物、液晶等多种感温变色材料，在细究分类上还可区分温变是否可逆等特性，在化学稳定性上目前借助微胶囊技术拥有了较高的工作、存储性能。低挥发性、耐实用性、高物质稳定性以及其感温变色的特性使其广泛应用在工业制造、食品生产、纺织印刷、日常生活当中[2]，是目前智能材料种类中在人们日常生活中应用较多的材料。
2 感温变色材料在儿童教具设计中的应用意义
目前儿童教具设计都是比较传统的，例如儿童绘本、牙齿玩具、系鞋带教具等，但这些教具都缺少与儿童之间的感官交流与互动。但是应用感温材料，教师就可以通过感知对儿童进行引导，并针对儿童玩具中自由、趣味、无意识的要求相配合。感温变色材料可以随着温度的变化而变换颜色，对儿童来说具有一定的趣味性，若将其应用于儿童教具设计中，可以提高儿童的学习兴趣，为儿童的视觉和触觉增添的新活力，使其呈现更好的学习效果。例如在蒙氏幼儿园当中常见的茶具教具中应用感温材料，在倒入不同温度的水时，茶壶会随之变化不同的颜色，让孩子感受到感温变色材料带来的乐趣，以儿童行为方式作为出发点，达到娱乐性与教育性兼具属性，可谓是一举两得。因此将感温变色材料应用于儿童教具设计中具有一定的积极意义。
3 感温变色材料在儿童教具设计中的应用思路
3.1 明确产品设计的功能性和体验性目标
在最终产出上满足有用、易用、想用的目标[3]。在形态上具有外形美观、圆润安全、视觉新颖、元素亲切的特点;材质上要符合安全无毒、轻巧耐用的要求;在功能上寓教于乐，通过兴趣体验出发体现出玩具的教育意义。在可用性上考虑作为接触儿童的物件是否做到了基础的安全标准，是否易于使用，针对目标用户不会产生复杂的认知困难。以及直击产品对于儿童的作用是否具有成效，对儿童生理和心理成长具有正向的引导作用。另外在体验性目标方面，从情感和行为上需要另外考虑产品的寿命，即是否具备使用延长性，留有通过迭代机会的方式增强产品的体验长度。这也可以改善蒙氏教具中“专一性”的弊端，即内容有限、操作重复、功能目的单一的缺点，以提升产品反复使用率，补充儿童玩具趣味性。图1 为 感温变色材料在“手指学数字”教具中的应用。
3.2 考虑用户生理与心理需求特点
在应用感温变色材料时，也要考虑到材料本身对于特殊人群的安全性与可靠性，并且分析儿童的心理与生理特点，探索色彩与图案在变色操作过程中的和谐性与趣味性。还可以借助具有自然亲和力的动物图案以帮助达到符合认知敏感期儿童审美和童趣的天性，增强整个体验过程中的亲近感。操作上以满足儿童在自然意识下喜欢通过抓摸、观察的行为。且认知、识别、模拟的行为是一系列连续、由浅入深的过程，从单纯的外部体验到深入的心理感知，在益智的出发点上，达到使儿童更好成长的期愿。图2 为感温变色材料在右脑开發积木设计中的应用。
4 感温变色材料在儿童教具设计中的应用实践
此次设计主要针对2—4 岁的学龄前儿童，为学龄前儿童设计一款牙刷教具。学龄前儿童正处于长牙的高峰期，且多数儿童不喜欢刷牙，对刷牙具有抵触心理，且没有规范的刷牙习惯。传统的教具是每页有一张凸显牙齿造型的卡通动物图案，通过内容缺失的引导方式，使儿童在贴片存放盒中寻找对应造型进行准确拼贴，再此过程中能够锻炼儿童的认知判断能力。此次在设计时，设计理念是将牙贴片设计为感温材料，黑色贴片通常为常温状态，以模拟没有刷牙导致暗沉污垢的牙齿，儿童通过绘本配套的牙刷对其做出刷牙动作。刷牙的摩擦动作使得温变材料所制成的贴片生热从而产生变色，由黑到白强烈的视觉对比能够让儿童了解刷牙的重要性，从而起到教育意义。贴片上经由压力制造特殊纹路，对应人们科学刷牙的方式，例如前牙贴片的竖直纹路引导了儿童刷牙过程中对其自己前牙需要上下刷的动作，侧后牙贴片的螺旋纹路引导其对应自身后牙打圈式动作。贴片的材质、大小经过测试，安全性高，不会出现误吞食等伤害状况产生。通过视觉与触觉激发儿童的认知能力，规范刷牙姿势，缓解大多数儿童敷衍刷牙的心态，加深儿童对规范刷牙的认知。
5 结语
感温变色材料让我们感受到了其具有一种动态美感和乐趣。人与产品之间会出现更简便、高效、有趣的默契。对于儿童群体，更是在行为互动中具有发展和需求的开发可能性。希望这些新技术能够通过实践结合，将潜在的联系挖掘出来。让智能材料在实体基层产品中的应用更加广泛。并且也希望通过多维度的创新，立足儿童视角设计出寓教于乐的双重价值产品，在深度和广度上促进儿童成长发展。
