人机工程在学龄儿童圆规设计中的研究

人机工程在学龄儿童圆规设计中的研究

郭青云

（天津科技大学）

摘要：通过调研国内外圆规发展的现状，发现传统圆规存在很多问题，尤其是安全隐患。同时，目前圆规市场没有对使用人群的精细划分，一概而论的圆规设计难以满足消费者的需求。学龄儿童在生理和心理特征上的特殊性决定了圆规设计需要有针对性，本文通过运用人机工程理论，致力于开发适合学龄儿童使用的圆规。从安全性、稳定性、舒适性三个方面全面改善圆规设计不合理的地方。

关键词：圆规设计；学龄儿童；结构；安全

在日常生活中，圆规的使用极其普遍，从刚刚入学的学龄儿童到专业的建筑设计师，都离不开圆规制图带来的方便和快捷。圆规的使用虽然普遍，但是圆规的设计并不算非常成熟和完善。例如，曾经发生在校园的一起安全事故为我们敲响了警钟，课上因同学之间发生争执，一个同学用圆规的针尖划伤另一名同学的眼睛，致其右眼外伤性白内障，右眼角巩膜穿孔构成人体损害十级残疾，万幸的是没有失明。类似于这样的悲剧还有很多。据资料统计，每年中小学生非正常死亡的人数在一万以上。全国平均每天，中小学生有50个学生死于意外事故，其中伤害事件的比率非常高，而圆规事故就属于伤害事件。因此，研究人机工程在学龄儿童圆规设计中的应用，对保护学龄儿童的生命安全有着重要的意义。[1]

一、国内外圆规的发展现状

首先，国内的圆规从材质上有很多尝试，大致分为铁质、木质、塑料。但是在圆规的功能和结构上大同小异，圆规的两个杆分别连接着铅笔和钢针，通过钢针在纸上定位，然后用手旋转的方式绘图，从绘图方式到功能结构都缺乏创新和突破。在国外圆规中，由日本藤井文具设计的圆规受到了消费者的喜爱，藤井文具在圆规的某些方面进行了改进，例如：它收起来像一个笔一样，在圆规其中一端有一个夹子可以别在书本上，小而巧的设计方便了圆规的携带；其次，这个夹子也是一个笔帽，可以套在笔头上，不仅提升了圆规的安全性，并且有效防止铅笔弄脏手或笔袋。

设计虽精巧，但是笔帽容易丢失，如果没有笔帽这依然是一个存在安全隐患的设计。加之学龄儿童的自我控制和自我管理的能力较弱，在发生像案例中那样的情况时，钢针仍是圆规设计中最不安全的部分。

二、圆规传统设计及其问题

通过调研国内外圆规的发展现状，分析得出圆规存在的问题有以下几点：1.最突出的问题就是钢针容易误伤别人；2.圆规在画比较大的圆时，由于圆规杆之间的角度大，针尖容易滑动，不够稳定；3.从美观性的角度来说，钢针在定位时必然会戳破纸张，可能一个小洞不明显，但是同时在一张纸上画多个不同圆心的圆时，这个问题会更加突出；4.对于专业的绘图人员来说，图纸的专业度和复杂度相对较高，需要不同规格大小的圆规，所以如果外出携带起来就非常不方便；5.一般要携带尺子，否则不方便测量；6.铅笔绘制的图纸，长期存放容易模糊；7.市场上圆规的画圆方式都是通过定位圆心，然后半径绕圆心一周得出的，都没有从根本上改变画圆的方式，这也是圆规设计最难创新和突破的地方。

三、学龄儿童圆规设计原则及结构

在众多消费者中，对圆规使用最为普遍的是学龄儿童，学龄儿童指的是年龄在6至12岁之间的小学生，[3]这一消费群体的特点是：他们初学制图，对圆规的功能性需求较小，但是由于自我保护意识较差，并且自我控制和自我管理能力较为薄弱。[2]因此，对圆规的安全性有很高的要求，本次设计力求对圆规的前三点突出问题加以改进。

（一）安全性

钢针是圆规中最不安全的部分，第一种解决方案是将钢针用透明吸盘代替，吸盘中心有一个红点代替原来的钢针定位，减少了钢针对纸张的损坏，且吸盘对纸张的吸力刚好不会弄皱纸张。第二种解决方案是用透明硅胶垫代替钢针，硅胶垫中心的红点同样代替原来的钢针定位，且硅胶垫下有凸起的防滑小圆点，有效增加了和纸张的摩擦力。两种方案都摒弃了尖锐的钢针，改用柔软的吸盘和硅胶垫，可以有效保证学龄儿童使用的安全。[4]

从材质选取上，圆规杆用聚丙烯，聚丙烯抗开裂，抗弯曲和抗化学药品，可直接与食品接触，安全无毒。圆规笔头选用聚氨酯，聚氨酯柔软、有弹性、抗磨损，在指尖旋转的时候有更好的触感和使用体验。

（二）稳定性

在实际操作中不难发现，圆规杆之间角度越小越稳定，角度越大越不稳定。可以折叠的圆规杆最大程度上解决了这一难题，圆规杆最大可以伸展到180°，两侧侧圆规杆都可以折叠成90°，有效解决了圆规画大圆不稳定的问题。

（三）舒适性

一般市面上圆规的整体长度为135mm左右，由于学龄儿童身体的特征，他们的手掌较小，所以圆规尺寸要小于普通圆规的尺寸才合理。据调查一般的6岁儿童手掌大约长126mm，宽：59mm（除大拇指），7岁儿童的手掌大约长132mm，宽61mm（除大拇指），12岁儿童的手掌大约长162mm，宽71mm（除大拇指）。根据6至12岁学龄儿童的手掌大小，圆规整体长度改为120mm，学龄儿童握在手里才比较舒适。

从色彩的角度考虑，根据学龄儿童喜欢明快鲜亮颜色的心理特征，设计出蓝、橘、黄、绿、白五种颜色供儿童选择。

四、结语

在儿童文具行业蓬勃发展之际，同时也有许多问题暴露出来，有待解决。通过调研学龄儿童使用圆规的具体状况并进行客观分析，更直观地发现问题，分析学龄儿童圆规最重要的原则是安全，其次才是稳定和舒适。在调研过程中发现问题并启发思维，依据人际工程学和儿童心理学、生理学、美学、设计学等学科，总结相关领域对圆规设计的方法研究，用理论知识指导实践。[5]研究学龄儿童与圆规之间互动性设计的创新，可以提高儿童的学习兴趣，最终实现让学龄儿童得到快乐的学习过程。研究人机工程学在学龄儿童圆规中的应用，有利于学龄儿童生理心理健康发育。儿童是祖国的花朵，家庭的未来，对学龄儿童这一特殊群体的关注和爱护，体现的是“以人为本”的设计理念，也赋予了设计师更多的文化内涵与社会责任。

参考文献

[1]郭伏,杨学涵.人因工程学[M].沈阳:东北大学出版社,2005:198-198.

[2](英)鲁道夫•谢弗.儿童心理学[M].北京:电子工业出版社,2010.

[3]高姗姗,徐春丽,吕海霞.浅谈小学生文具设计要素[J].商业文化•社会经纬,2007,10.

[4]杨淳.儿童文具的安全性和细节设计[J].南京艺术学院学报,2012,12.

[5](美)唐纳德•A•诺曼.设计心理学[M].北京:中国电影出版社印刷厂,2015.

作者简介：郭青云，女，天津科技大学艺术设计学院视觉传达设计系研究生，天津经济技术开发区第十三大街29号。