作者：张莉、顾福彬
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摘要：设计由材料承载，产品的差异性给用户最直接的感受是产品材料的不同，因而对于设计专业学生和设计师而言，掌握设计材料的属性与合理选择运用材料成为重要的专业素质之一。本文基于体验认知原理，以触觉、视觉、感性为三个出发点，研究了设计材料体验认知学习方法。首先在现有材料数据库的基础上，建立设计材料体验方法，并通过对实体材料进行触觉体验、视觉体验以及感性体验，得出反馈作为认识的信息，通过对反馈的分析来了解材料的属性，从而掌握设计材料的特点，为产品设计奠定基础知识体系。
关键词：设计；体验认知；设计材料；数据库
1引言
一切使得设计观念得以物质呈现的材料可以称之为设计材料，这些材料可以是物质的也可以是非物质的，比如人们思想观念等[1]。在工业产品的种类与数量不断增长的今天，许多产品在功能与技术上已经趋于成熟。产品的技术性能方面差别越来越小，同类产品的价格与性能也相当，这使得同类产品的差异性减小。而给用户最直接的感受是产品的材料，设计也往往随材料而改变。在工业（产品）设计中，设计师对材料的选用，对产品后续的造型、工艺以及功能实现起到了关键作用。在材料初期学习中，体验认知作为一种学习实践的方法成为设计师在学习、选材时的必要工具。
同时材料学科的学习是复杂多样的，从材料的属性、性能、工艺、成本、可持续与环境因素到材料的情感化体验、感觉特性研究等。而对于设计人员还需要将材料的学习延伸到设计之中，在设计的工作中对产品的美学、差异化、寿命、材料的演化以及新材料的使用做出正确的判断。如新材料的出现能够对产品结构进行改进，使其更加耐用，但对成本是否有改变，在工艺上是否变得困难。又如两个相同造型的碗，在采用陶瓷制造与聚合物为原材料制造后所产生的差异化，使其性能、环境以及感觉特性带来哪些变化。如何通过一种或一系列的方法供材料学习过程或设计过程中使用。因此在材料学习系统中，研究如何体验与认知材料将作为学习方法的重要一部分，以帮助设计人员。
2设计材料的体验认知理念
材料作为产品的构成要素，使设计呈现在人们面前。所设计产品的功能和造型的实现都建立在材料与工艺（特性）上。为了学习这些知识，目前国内外为材料研究与材料基础学科的学习都建立了材料数据库，例如材料图书馆、设计图书馆等[2]。这些数据库的功能与目前图书馆的功能相仿，例如收集、分类、展示材料，提供材料基础知识。这类数据库一般包含三部分：材料学科图书、材料学习资料、材料展示样品。而数据库相互联系着设计人员、研发人员、学生，以数据库的信息为依托，是材料行业乃至设计行业更加规范、清晰。在教学中，数据库又可起到理论与实践相结合的作用，在课后可直接进入到材料图书馆中直观了解材料。在材料学科不断发展的今天，材料数据库也在不断扩充，使其日趋完善。而现今的材料展示样品在材料数据库中为核心内容，其承担着材料真实属性信息，给人们最直观的认知方式。
人们的感受体验来源主要包括四方面：视觉、触觉、听觉、嗅觉。而意识与知觉的各种刺激分为三类：外部感受（由外部世界的事情引起）；本体感受（来自肌肉及临近的深层结构）；内感受（产生于内部器官和脏器），而这些体验所带来的感受也是最为直接的，有助于人们记忆与反馈。在这里举例说明体验教学的一个例子，在包豪斯设计基础材料课程中，就以对材料的体验为起点，包豪斯的学生在最初学习中就通过触觉对材料进行研究，以不同的材料拼接到一起触摸这些材料，尽可能多的记录下对于这些材料的不同感受。将不触觉感受了相似或者完全不同的材料归为一起[3]。可以看出，体验材料所给人们带来的反馈为材料在运用在设计中提供良好的保证。
如今的材料学科学习过程中，材料数据库所提供的教学资料一般会涉及材料的固有属性，如结构、热学性能、力学性能、电学性能、光学性能、化学性能等，同时包括材料的加工工艺、表面工艺等，但对于初期学习人员或零基础的设计人员学习难度较大，不便于设计人员掌握与运用[4]；因此在初期学习中，先要对材料进行初步体验认知；根据现有材料图书馆的表现形式，以原材料作为基础体验，用一种或几种方法对不同材料进行体验认知，使学习人员了解材料给人的直观属性，并获得对材料的结构、质地及表面肌理等外在表象的全面认识。
3设计材料的体验认知方法研究
在传统的材料学习中一般包含理论知识的学习、实践学习等，但拥有材料数据库之后，可以按照一定的规则和方法将设计材料的信息更加优化地传递给人们。在现有材料数据库对信息的收集、整理、分类、材料展示等功能基础上增加人们对材料的体验认知，这里所提及的“体验认知”并非在材料展示时人们现场的了解，而是引入当材料展现在设计者面前，设计者通过怎样的体验方法高效的去学习、选择与使用材料。这里所提及的体验则包含触觉、视觉以及感性体验。在初期研究中，会以此三方面作为体验切入点。选认知学习方法。用物理尺寸相同的原材料体验样品，从中探索体验
3.1材料触觉体验
对材料样品进行触觉体验时，主要通过手直接接触材料表面进行滑动、按压、握持等操作。触觉上，手在表面滑动时来感受材料表面肌理、温度（导热性），按压和握持时可感受材料的干湿、轻重（密度）、形变（弹性）等。通过对多种不同材料样品的体验，可以让初学人员明确的区分材料之间的差异化以及材料的基本属性。以下举例说明所体验的内容。
（1）肌理体验
通过触摸材料表面，体验材料表面或内部的组成纹理结构，如凹凸、横纵的纹理变化。材料的肌理也会随不同的加工工艺、成型工艺、表面工艺而改变。通过触摸所给人带来的肌理反馈会使人们了解不同的材料特性与材料之间的差异化。
（2）温度体验（导热性）
在触觉上，材料的温度则主要表现在导热性上。如果一种材料将热量从指间上快速传导，触摸时就感受到“冷”；如果一个材料将热量从指尖上传导得很慢，触摸时就感觉到“热”。聚合体泡沫和低密度木材是暖的，就像相脂和软木。瓷器、石头、金属是冷的并且硬，就像玻璃[5]。因此在触觉上通过触摸体验温度的同时，能够比较出不同材料的热传导性。
（3）形变体验（弹性、刚度、强度）
弹性是允许很大变形但是不破坏的能力。变形或者是受屈服（永久的变形）或者是受折断的限制[6]。同时根据人们的经验与主观体验知道橡胶制品的弹性能力较好，而木材的弹性能力较弱。因此在初期体验中，对材料样品施加能够使材料弯曲形变的力，比较不同材料形变的差异化，来感受不同材料之间的弹性能力的区别。而体验材料的刚度与强度一般需要借助工具来实现，例如在体验金属时需要使用锉来剐蹭表面，观察是否出现划痕等现象，从而进行体验。
刚度是指的是材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力，这里主要为抵抗弹性形变；而强度则是抵抗永久性破坏和断裂的能力，这些特性这取决于材料的材质与构造。不同材质的材料，其刚度与强度有所不同，空隙和疏松度较大的材料，往往强度较低，如塑料泡沫材料和纤维布料等；有机玻璃和不锈钢等材料则强度较大。同一种类的材料，内部组织结构不同，强度也不同，如不同目数的铁丝金属网强度不同，金属网与金属棒的强度也不同。当然，不排除某些材料的内部会产生强度不均的情况，即局部强度较大，其余部分强度较小，如纤维材料（布料、针织物、刺绣和纤维植物等）[7]。因此在体验不同材料样品时，能够体验到材料特性与特性之间的差异，同时配合基础学习材料，了解在不同材质、不同构造、不同状态下，材料所表现出的不同性能。
3.2材料视觉体验
不同的材料有着不同的肌理、颜色、透明度等。对材料的这信息馈主要通过视觉来接收。视觉上，肌理展示物质的表现形式，代表材料的表面质感[8]。颜色上，展示材料样品在未加工前所有的原始颜色。在透明度上，例如金属、木材多为不透明；大多数玻璃为透明或半透明；而聚合物的透光性差别很大，同时涵盖从透明至不透明。在透明度上进行视觉体验时，了解材料的这种本质属性，可以具体量化材料的多种信息。在反射属性上，多数情况下与材料的肌理、构造有关，一般涵盖无光泽至光泽。
3.3感性体验
材料的感觉是一种心理感受，它建立在生理基础之上，是人的感觉器官对材料的综合印象，是人的感觉系统因生理刺激对材料做出的反映或由人的知觉系统从材料表面得出的信息。感觉特性只能是相对的判断，它对人的作用是直接的,且影响很大。如木材的温暖度、金属的冷晾感、合成皮革的柔软程度、沙发扶手的舒适、安定程度、衣料对人体的轻爽、舒服程度等都属于材料的感觉特性[9]。通过对前期的触觉、视觉体验，主要了解材料的技术属性。通过材料的属性所给人门的主观印象和美学属性是通过人们的个性层面与专业技能所表现出来的。有关材料的感觉属性、美学术性的研究一直存在，一般都会用以形容词来表达一种材料或产品给人带来的感受[10]。如在视觉体验中，冷暖的感受大多与颜色、经验、主观印象、心理感受有关，如蓝颜色代表着寒冷而红颜色代表着温暖，又如人们看到木材、塑料时感受温暖，在看到金属、石头时又感受到冰冷。而在初期体验中，为了明确材料体验的特性，研究的触觉和视觉体验之后在材料数据库中的样品所给初学人员带来的感受。例如从视觉上材料给人感觉是冰冷的还是温暖的，从触觉上给人的感觉是冰冷的还是温暖的；仍然通过对比这些材料的表象学习材料之间的差异化。
3.4设计材料的选择
通过对材料的体验了解基础知识与特性后，需要选择合适的材料应用到设计之中，如在设计水杯时所选用的材料是否需要透明，是否需要良好导热性、强度等。这些反馈都需要在体验中得到。
4结语
材料体验作为材料认知学习的一种方法，目的为了人们在初期接触材料时，对材料的基础信息有基础的了解，帮助后续的学科学习与设计。作为辅助材料数据库的一种学习方法，以研究触觉体验、视觉体验与感性体验三个角度研究。以这些体验反馈所传递的信息为材料的基础属性与特性，同时也反馈了材料在设计中的表象。
在种类繁多的教学方法、书籍下，材料学科的教学已经非常完善，但在通过材料与设计结合时，这中间空缺许多信息与方法。体验认知作为对设计人员在初学时快速学习的一种方法，能够将材料与设计二者更好的融合在一起。
参考文献
[1]孙明华.设计艺术学专业建立设计材料数据库的必要性研究[D].东华大学,.
[2]MC图书馆,展现新材料的力量[J].工业设计,,09:90-93.
[3]金琪垠.材料教学的实验[D].南京艺术学院,.
[4]冉松林,冒爱琴,李家茂,张伟,樊传刚,裴立宅.材料学科专业课程体验式教学[J].中国冶金教育,,01:27-28.
[5-7]迈克?阿什比，卡拉?约翰逊．材料与设计[M]．李霞，刘亮，吴煜，译．背景：中国建筑工业出版社，．
[8]王峰.设计材料美感的视觉体现[J].南京艺术学院学报(美术与设计版),,04:-[9-10]苏建宁,李鹤岐.工业设计中材料的感觉特性研究[J].机械设计与研究,5,03:12-14.
[11]吴佩平.材料的感性认知实验与研究方法初探[J].包装世界,,03:16-18.
[12]艾青.体验式教学在艺术类材料与工艺课程的探索[J].工业设计,,12:79-83.
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作者简介：
张莉（—），女，教授，博士，研究方向：产品设计、CMF设计。
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