中華大學碩士論文

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中華大學碩士論文

應用 TRIZ 理論在鉛筆創新設計之可行性探討

Feasible Study of Using TRIZ in Pencil Innovation Design

系所別：土木工程學系碩士班學號姓名：M10004010 陳慧娥指導教授：李錫霖博士

中華民國 102 年 7 月

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中文摘要

今日筆類市場因經濟全球化、資訊化、少子化而面臨劇烈的競爭壓力。企業要永續發展、獲得較高的投資報酬率，須往產業發展趨勢中高附加價值的區塊移動，如技術提升、策略領先，提升產品研發能力。TRIZ理論是一套藉由分析大量世界專利而歸納出的技術創新理論，不僅能引導、啟發、協助設計者推測未來產品的發展趨勢，

還能協助設計者迅速、有效率的開發突破性新產品。鉛筆具有可修正書寫錯誤、長久保存、物美價廉、便利性高、不易留下污漬等優點，是國小低年級學童最佳書寫工具，

也是許多成人愛用的工具。

本研究應用 TRIZ 理論，進行鉛筆「改善筆桿」、「加強功能」、「個性化」的設計案例探討。分別使用 TRIZ 理論中的矛盾矩陣法、物理矛盾法、物－場分析法，

尋求解決問題的可行性改進方案，提出可行性具體方案，並將方案商品化，從網路搜尋類似商品以佐證方案實際可行。

本研究依據研究成果可獲得結論如次：(1)應用 TRIZ 理論改善鉛筆特定問題，

確實能得到改善目的的設計。(2)應用 TRIZ 理論進行創新設計之商品，成為上市商品的機率甚高。(3)TRIZ 理論能提高設計研發能力，增加商品的多樣性或簡化。(4)TRIZ 理論可協助非專業人士有次序、有效率、迅速的進行創新設計。

關鍵字：鉛筆、TRIZ、個性化、矛盾矩陣、物理矛盾、物－場分析、創新設計

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ABSTRACT

The pencil market nowadays has encountered many competitions and troubles due to economic globalization, information technology, and the decreasing population. Businesses aim to continually expand in order to maximize profits. They have to take the path leading to a greater success in this market economy, for instance, technology advancement and strategy development. Both will improve people’s incentive in product research and development. TRIZ is a theory for technology development and innovation, which is inducted from analyzing a large amount of global patents. TRIZ not only can guide and inspire designers to predict the products’ trends in the future, but it can also help them quickly and efficiently invent a new product. Pencils have many benefits: durable, inexpensive, convenient. The writing by pencil can be easily revised and not leave any noticeable marks. Pencil is the best choice of writing tool for elementary students and is also popular among adults.

This research is based on the TRIZ theory, try to enhance the function of pencils and personalize the design. TRIZ theory includes contradiction matrix, physical contradictions, and substance-field analysis, which are used to help understand the problems and to propose a concrete and feasible design concept. The design then can carry on as a commodity. By searching similar commodity on the network, the proposal of the innovated design will be proven to be truly feasible.

To conclude the results of this research: (1) Using the TRIZ theory to improve the specific question of pencil, can obtain a good design idea to meet the improvement purpose.

(2) Carries on commodity of the innovation design using the TRIZ theory, becomes commercialized the opportunity to be very high. (3) The TRIZ theory can sharpen the design research and development ability and can increase commodity multiplicity or simplification. (4) The TRIZ theory may assist the non-professional to have the order, effectively and rapidly carries on the innovation design.

Keywords: pencils, TRIZ, personalize, contradiction matrix, physical contradictions,

substance-field analysis, innovation design

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誌謝

感謝指導教授李錫霖博士兩年多來諄諄教誨，使學生在知識學習及研究過程中獲得莫大的啟迪與成長，承蒙李博士指引論文方向、內容撰寫及修正，使論文得以順利完成，在此致上最崇高的敬意。

同時感謝本校土木工程系主任吳淵洵博士與張奇偉博士，於研究所求學期間教導創新發明原理，在創新問題解決與發明實務上細心指導與提供建議，啟發思維，使本論文內容更加完善。

在學期間，感謝同窗摯友素萍、純儀、家偉、玉美、姿綺等人，在課業上彼此切磋琢磨，在生活上相互關懷照應。感謝冠伶協助論文英語摘要，及所有關心我，為我加油的親人、朋友，使我努力不懈、一鼓作氣完成學業。

最後，感謝我的另一半林文淵先生，因為你的支援與鼓勵，讓我能夠專心於學業，

戮力於論文寫作；在研究過程提供建議和意見。謹將這份榮耀獻給我最親愛的家人。

陳慧娥 2013 年 6月謹誌

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表目錄

表 3-1 39 個通用工程參數及其解釋 ... 37

表 3-2 3939 矛盾矩陣表Ａ ... 47

表 3-3 3939 矛盾矩陣表Ｂ ... 48

表 3-4 3939 矛盾矩陣表Ｃ ... 49

表 3-5 3939 矛盾矩陣表Ｄ ... 50

表 3-6 3939 矛盾矩陣表Ｅ ... 51

表 3-7 空間分離建議常用的 40 發明原理 ... 52

表 3-8 時間分離建議常用的 40 發明原理 ... 53

表 3-9 條件分離建議常用的 40 發明原理 ... 53

表 3-10 系統級別分離建議常用的 40 發明原理 ... 54

表 3-11 物-場模型的符號含義說明 ... 54

表 3-12 物-場模型一般解法的 5 種轉換規則... 56

表 3-13 物-場模型分類及一般解法... 57

表 3-14 物-場轉換規則圖解... 57

表 3-15 第一類：建立或完善物-場模型的標準解系統組成... 59

表 3-16 第二類：強化物-場模型的標準解系統組成... 59

表 3-17 第三類：向雙、多、超級或微觀級系統進化的標準解系統組成 ... 60

表 3-18 第四類：測量與檢測的標準解系統組成 ... 61

表 3-19 第五類：應用標準解的策略與準則 ... 61

表 4-1 改善“強度” (14)、惡化“力”(10)的矛盾矩陣 ... 65

表 4-2 “強度”與“力”矛盾矩陣推薦的創新原理 ... 65

表 4-3 改善“移動物體的長度”(3)、惡化“力”(10)的矛盾矩陣 ... 71

表 4-4 “移動物體的長度”與“力”矛盾矩陣推薦的創新原理 ... 72

表 4-5 空間分離原理推薦的 40 發明原理 ... 78

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表 4-6 時間分離原理推薦的 40 發明原理 ... 90 表 4-7 應用第二類強化物-場模型標準解的改進方案... 107 表 4-8 應用第三類：向雙、多、超級或微觀級系統進化的標準解的改進方案 ... 108

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圖目錄

圖 2-1 用線纏繞的石墨棒 ... 9

圖 2-2 一款木製的筆夾 ... 9

圖 2-3 目前所知的首幅鉛筆圖說 ... 10

圖 2-4 早期鉛筆，內有方型石墨，外為八角型木桿 ... 12

圖 2-5 柯特鉛筆製造法步驟 ... 12

圖 2-6 鉛筆製造流程 ... 12

圖 2-7 鉛筆使用原則 ... 13

圖 2-8 一分鉛筆木製筆桿的末端嵌入橡皮擦 ... 14

圖 2-9 1827 年的自動筆廣告 ... 15

圖 2-10 20 世紀初的自動筆 ... 16

圖 2-11 正常的握筆姿勢 ... 19

圖 2-12 不同的筆尖磨損角度 ... 19

圖 2-13 正確握筆姿勢 ... 20

圖 2-14 動態三點握姿 ... 21

圖 2-15 側邊三點握姿 ... 21

圖 3-1 TRIZ 理論體系 ... 35

圖 3-2 發明性問題的標準化過程 ... 36

圖 3-3 技術矛盾解題模式 ... 46

圖 3-4 物-場分析的基本模型... 55

圖 3-5 物-場模型的類型圖... 56

圖 3-6 標準解法系統的一般應用流程 ... 58

圖 4-1 鉛筆 ... 64

圖 4-2 筆桿表面添加凸出的顆粒 ... 66

圖 4-3 筆桿加輔助握筆套 ... 66

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圖 4-4 螺旋狀、竹節狀 ... 67

圖 4-5 裹毛布鉛筆 ... 67

圖 4-6 LYRA GROOVE 鉛筆 ... 67

圖 4-7 柔軟點陣設計筆桿 ... 67

圖 4-8 振動自動糾正筆 ... 68

圖 4-9 矽膠握筆器 ... 68

圖 4-10 U-Pen 矯姿力學器(握筆器) ... 68

圖 4-11 TOMBOW OLNO 折折自動鉛筆 ... 68

圖 4-12 角雕竹節筆桿 ... 69

圖 4-13 螺旋形原子筆 ... 69

圖 4-14 螺旋筆芯 ... 69

圖 4-15 FISH PEN POLKA 波爾卡舞曲魚筆 ... 69

圖 4-16 金屬防滑鉛筆 ... 70

圖 4-17 N 形鉛筆 ... 72

圖 4-18 鉛筆加上輔助器 ... 73

圖 4-19 彩色橡皮環 ... 73

圖 4-20 優樂學生鉛筆 ... 74

圖 4-21 P 字造型筆 ... 74

圖 4-22 Ｙ字造型筆 ... 74

圖 4-23 握筆器 ... 75

圖 4-24 助握泡棉 ... 75

圖 4-25 邦尼狗握筆器 ... 75

圖 4-26 MILSIG 防身戰術筆 ... 76

圖 4-27 德國鐵甲武士 STAEDTLER 學習用筆 ... 76

圖 4-28 家有兒女功能正姿筆-防近視筆... 76

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圖 4-29 鉛筆和籃球架結合 ... 80

圖 4-30 利百代 CB202 小天使學前鉛筆... 81

圖 4-31 公仔造型筆 ... 82

圖 4-32 棒棒糖造型筆 ... 82

圖 4-33 動物造型筆 ... 82

圖 4-34 螃蟹夾造型筆 ... 83

圖 4-35 彈跳玩具筆 ... 83

圖 4-36 棒棒糖造型筆 ... 83

圖 4-37 毛球鉛筆 ... 84

圖 4-38 印章筆 ... 84

圖 4-39 仿蛇筆 ... 84

圖 4-40 動物造型伸縮筆 ... 85

圖 4-41 迷你積木 nano block pen ... 85

圖 4-42 能吃的筆 ... 85

圖 4-43 霜淇淋造型筆公司 ... 86

圖 4-44 橡皮擦筆 ... 86

圖 4-45 吃角子老虎機筆 ... 86

圖 4-46 攝像玩具筆 ... 87

圖 4-47 音樂筆 ... 87

圖 4-48 動物發聲筆 ... 87

圖 4-49 專利防咬鉛筆 ... 88

圖 4-50 有突出點的防滾筆 ... 91

圖 4-51 有一平面的防滾筆 ... 91

圖 4-52 有稜角的防滾筆 ... 91

圖 4-53 水滴造型 ... 92

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圖 4-54 動物吸盤 ... 92

圖 4-55 伸縮線 ... 92

圖 4-56 收線盒 ... 93

圖 4-57 利用磁力懸浮 ... 93

圖 4-58 不倒翁鉛筆 ... 94

圖 4-59 空氣球鉛筆 ... 94

圖 4-60 飄浮筆 ... 95

圖 4-61 有一平面的筆 ... 95

圖 4-62 水果娃娃扭扭筆 ... 95

圖 4-63 伸縮筆座 ... 96

圖 4-64 不會丟的筆 ... 96

圖 4-65 usus 磁性筆 ... 96

圖 4-66 筆頭會自動內縮鉛筆 ... 97

圖 4-67 彈王磁鐵筆 ... 97

圖 4-68 磁懸浮筆 ... 97

圖 4-69 吸磁筆 ... 98

圖 4-70 不倒翁馬克筆 ... 98

圖 4-71 附吸盤鉛筆 ... 98

圖 4-72 吸盤式筆 ... 99

圖 4-73 自動送芯筆 ... 99

圖 4-74 水滴形鉛筆 ... 99

圖 4-75 不足作用的完整模型繪製 ... 100

圖 4-76 用另一個聲場 F2代替原來的場 F1的模型圖 ... 101

圖 4-77 音樂筆 ... 101

圖 4-78 增加另外一個場 F^２來強化有用的效應模型 ... 102

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圖 4-79 有簽名欄的簽名筆 ... 102

圖 4-80 3M 標籤筆 ... 102

圖 4-81 筆添加捲軸紙的廣告筆 ... 103

圖 4-82 可置放相片的相片筆 ... 103

圖 4-83 可置放名片的名片筆 ... 103

圖 4-84 有個人印章的印章筆 ... 104

圖 4-85 有個人密碼的鎖碼筆 ... 104

圖 4-86 增加物質 S3 並加上另一個場 F2 來強化有用效應模型 ... 104

圖 4-87 防丟鉛筆 ... 105

圖 4-88 不足作用的完整模型 ... 107

圖 4-89 原木筆 ... 109

圖 4-90 Marc Jacobs 創意口紅筆 ... 110

圖 4-91 羽毛復古筆 ... 110

圖 4-92 怪獸筆 ... 110

圖 4-93 主機板筆 ... 111

圖 4-94 軟陶人筆 ... 111

圖 4-95 珠寶筆 ... 111

圖 4-96 三合一功能筆 ... 112

圖 4-97 萬向伸縮磁性檢視磁筆 ... 112

圖 4-98 指南針筆 ... 112

圖 4-99 溫度計筆 ... 112

圖 4-100 瑞士刀筆 ... 113

圖 4-101 手雷筒筆 ... 113

圖 4-102 水果造型 ... 114

圖 4-103 創意格子 ... 114

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圖 4-104 魚筆 ... 115

圖 4-105 植物筆 ... 115

圖 4-106 花筆 ... 115

圖 4-107 人偶造型筆 ... 116

圖 4-108 日本木偶筆 ... 116

圖 4-109 巴黎鐵塔造型筆 ... 116

圖 4-110 眼鏡筆(閱讀筆) ... 117

圖 4-111 鏡子筆 ... 117

圖 4-112 餐具筆蓋 ... 118

圖 4-113 鉛筆樹 ... 118

圖 4-114 Hape 竹子毛毛蟲 ... 118

圖 4-115 恐龍造型筆 ... 119

圖 4-116 香味筆 ... 119

圖 4-117 漂浮物入油筆 ... 120

圖 4-118 動物手鐲筆 ... 120

圖 4-119 為愛轉筆的人設計的 BaliYo 蝴蝶筆 ... 120

圖 4-120 電子拼寫筆 ... 121

圖 4-121 製圖鉛筆 ... 121

圖 4-122 採用環保回收紙製作的環保筆 ... 121

圖 4-123 韓國 Antenna Shop 雙色造型筆 ... 122

圖 4-124 喇叭花筆 ... 122

圖 4-125 文房四寶筆 ... 123

圖 4-126 圓規筆 ... 124

圖 4-127 yeduo - 180°倒轉筆 ... 124

圖 4-128 幸運籤筆 ... 125

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圖 4-129 神佛加持開運筆 ... 125

圖 4-130 多色筆 ... 126

圖 4-131 手機造型筆 ... 126

圖 4-132 立體台灣景點 LED 燈筆 ... 126

圖 4-133 蔬菜水果筆組 ... 127

圖 4-134 動物扭扭造型筆 ... 127

圖 4-135 迪士尼布魯托 Q 版搖頭公仔狗 ... 128

圖 4-136 藍色 LED 燈筆 ... 128

圖 4-137 左手筆 ... 129

圖 4-138 皇冠筆 ... 129

圖 4-139 盤龍筆 ... 129

圖 4-140 STARS 戰術筆 ... 130

圖 4-141 轉心筆 ... 130

圖 4-142 計步計時筆 ... 130

圖 4-143 震動按摩筆 ... 131

圖 4-144 DIY 動物筆套 ... 131

圖 4-145 高雄市立鳥松國中學生創作筆 ... 131

圖 4-146 DIY 便條紙自動鉛筆 ... 132

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第一章緒論

1.1 研究背景

身處電腦資訊化的時代，以紙筆書寫的動作已漸漸被電腦取代。以往以手執筆書寫文字，如今變成敲擊電腦鍵盤輸入文字，使用注音、倉頡、嘸蝦米等中文輸入法，

文字的筆畫由符號、形象取代了，人們書寫方式改變，寫字的實用性日漸式微。

雖然寫字的機會明顯為電腦輸入所取代，但是鍵盤無法取代寫字在學習上所扮演的重要功能。以鍵盤輸入文字，對字的印象是模糊而淺層的，因為所有的字都是手指上下快速敲擊的相同單一動作而已，難以完整學習。經由筆順的書寫過程，由一筆一畫組成零件再組成一個字，過程中同時運用手、眼、肌肉、神經等人體感官，這樣的連結動作將文字的記憶深化在大腦裡。手部書寫動作對於語文學習和文字記憶，具有強化的關鍵作用[1]。

漢字的基本筆劃分為“橫、豎、點、撇、捺、折、挑、鉤”八種，在寫字教學中，

小學生從基本筆劃練起，把筆劃的變化形態和組合形態與具體的漢字結合起來，在練習寫字中體驗漢字的神韻，體會文字之美[2]。

雖然以筆寫字的機會驟減，但是識字總離不開書寫的練習過程。尤其國小階段是一個人奠立良好的書寫習慣和識字能力的主要階段。字寫得少，但是人們對於「寫好字」的要求，並未因此降低[3]。古人云：「字如其人。」很多企業應徵新人，會以字跡來判定一個人的個性和特點。認為字寫得工工整整、乾乾淨淨、蒼勁有力的人，為人處事必定認認真真、踏踏實實、成效顯著。寫字潦草不堪、難以辨認之人，做事必也毛毛草草，丟三落四，難成大事[2]。因此，從小寫得一手好字，對一個人未來的發展大有助益。

「寫好字」的前提，一定要先從「好寫字」開始！「寫好字」的條件是具「寫字基本功」；而「寫字基本功」要從「正確握筆姿勢」開始學起。因此，「正確握筆姿勢」

如同開啟寫好字的大門的唯一鑰匙[1]。

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國小低年級階段是建立正確握筆姿勢的關鍵時期，可是執筆困難卻是低年級學童書寫的重大瓶頸。因此家長和教師需具備寫字教學認知，從旁指導執筆和運筆的要領，

或提供必要的輔助，以協助學童建立正確的握筆姿勢、書寫技巧。避免寫字問題，衍生對書寫的挫折感和排斥感，以及因不良的書寫姿勢，而導致手指、肩頸痠痛、疲勞，

甚至衍生脊椎側彎、視力減退等問題。如果能導正書寫問題，寫字對學童而言將變得更舒適、輕鬆，寫出的字形也會更工整。

如果沒有旁人隨時指點、提醒，如何維持正確的握筆姿勢？學童使用的鉛筆能不能主動協助他建立正確的書寫姿勢呢？要符合怎樣條件的鉛筆可以達到正確的握筆目的呢？鉛筆上附加哪些設計可以使鉛筆的功能更加齊全呢？

另一方面，臺灣文具產業於 1960～1990 年代，受到高達 44％的進口關稅及台幣匯價保護而蓬勃發展。邁入二十一世紀，因為進口關稅降低、台幣升值，加上台灣加入 WTO 世界貿易組織、勞工基本工資提高等因素，造成成本增加、利潤減少，競爭優勢不再。外銷面臨大陸及東南亞國家文具產業崛起，以低價搶佔市場的威脅；內銷受日本、大陸產品壓境分食市場的衝擊；加上電子化世代來臨，以及國內少子化現象，

使得筆類文具需求萎縮，業者面臨前所未有的競爭壓力[4]。

隨著國民所得增加，消費者對產品的需求，不再侷限於實用性，品質與設計感也左右其購買意願。學生族群選購筆類，除了書寫流暢，還喜歡造型新奇、顏色鮮豔、

附有特殊功能的商品，因此新潮文具銷售成績亮麗[5]。

文具業乃成熟的產業，受到市場競爭、環境趨勢、消費需求變動的考驗，業者唯有找到新契機方能突圍、屹立不搖。張武城（2009）指出，二十一世紀，人類進入創新經濟時代，生產製造前端和後端服務都進一步向價值鏈的最高端轉移，而生產製造則處於價值鏈的低端。企業體只有不斷往附加價值高的區塊移動與定位，才能持續發展與永續經營。文具業提升研發能力，乃刻不容緩的急務。唯有尋求產品創新研發的脈絡，提高設計力，以產生高附加價值，才能掌握競爭優勢[6]。

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潮流一直在變，企業必須跟著革新。如果不學習、使用新的工具，就會被別人迎頭趕上而失去競爭力。藉由「奶油獅」讓老品牌開創新生命佳績的雄獅鉛筆公司認為，

未來的挑戰已不是數量問題，而是如何提升產品的質感，不管是在設計上讓消費者愛不釋手，或是在產品的新意上，這是未來的消費趨勢[7]。

發現問題是創新的原動力，創新源自於解決問題之對策思考。鉛筆的創新設計，

是不是可以從改善鉛筆的使用問題著手呢？

1.2 研究動機

1.2.1 鉛筆的重要性

從小寶寶用整隻手掌握住鉛筆在紙上塗鴉開始，我們就與鉛筆結下不解之緣，各式各樣的筆從此陸陸續續走進我們的生活中。

即使在美國德州奧斯汀高科技城，著名的向量圖專業設計師 Von Glitschka（2013）

給學藝術設計的後輩建議仍是：當我們沒有一個好的主意時，拿起鉛筆和紙來開始塗鴉吧！一般人對塗鴉有一個普遍性的誤解，認為那是一種表演，因此不重視它，但他認為塗鴉可以提高人的大腦記憶 30％。他認為以鉛筆手繪創造出專業化的精準向量圖，與單純使用電腦軟體工具創造出來的作品截然不同，甚至是後者無可比擬的。用鉛筆塗鴉能使繪畫技巧更成熟，並深刻體會如何建立出優雅美觀的向量圖曲線及精準的錨點[8]。

鉛筆幫助我們寫、畫，甚至思考，是生活中很重要的工具。Pencil History（2013）

指出，鉛筆是人類非常重要的文化資產之一，它的重要度被名列在第四位，僅次於車輪、刀、指南針[9]。

當我們的生活幾乎被科技淹沒，鉛筆這種書寫的老祖宗還能有多麼重要與好用？

據說美國科學家要送太空人上太空時，為了解決太空失重條件下鋼筆和圓珠筆無法書寫問題，花費多年時間與鉅額經費，終於研製出能在失重條件下使用的太空筆。但是

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在一次與蘇聯的交流會上，美國人問蘇聯人怎麼在太空中寫字，蘇聯太空人拿出鉛筆。

另一德國版說法是：美國宇航局（NASA）為了讓太空人在太空中寫字，耗費無數心血卻未能成功。迫不得已向社會徵集解決方案，後來有個德國小學生寄來一個包裹，

上面寫了一行字：「試過這個沒有？」宇航局的人打開一看，原來是一包鉛筆[10]。

上一段雖然類似一則笑話，但卻點出靈活思維，以簡單的方案解決複雜問題的創意；高科技的過度複雜未必實用，古老的工具仍具有簡單、便宜、便利、好用等物美價廉的優點。

故事的背後，在太空筆發明以前，美國太空人其實也是使用鉛筆，但有別於普通鉛筆筆芯容易折斷，會在失重的環境中飄浮，可能飄進鼻子、眼睛中，而且石墨會導電，鉛筆粉末飄進電器中，極可能引起短路或其它危險。美蘇航太機構都為太空人開發太空專用鉛筆，太空筆的結構和筆芯材料都是新開發的技術，與普通的鉛筆幾乎是完全不同的東西了[10]。

太空筆的改良，只是鉛筆眾多改良品之一，今日從鉛筆改良而發展出來的產品已經五花八門，種類繁多到不可勝數。鉛筆在不同客戶個別化的需求下，發揮著不同的功能，走過五百多年演進史，鉛筆仍然堅守崗位，它在我們的生活中仍然扮演重要角色，佔有無法被取代的地位。

鉛筆未在時代的洪流中消失，乃因它具有以下優點：

(1) 鉛筆可修正書寫錯誤。寫錯了用橡皮擦擦拭便可去除痕跡，寫字心態是輕鬆、放心的。

(2) 鉛筆比圓珠筆保存更久。圓珠筆的筆油油脂會隨時間揮發，筆放久了筆油乾掉便無法書寫，字跡會變淡或模糊不清。鉛筆的筆芯成分是石墨，化學性質穩定，黑色字跡只要不擦拭和用力拍打，就能長期保存。

(3) 鉛筆經濟實惠。鉛筆售價低於圓珠筆與鋼筆，且鉛筆筆芯斷裂，再削一段只損失一小截，可是原子筆、鋼筆筆尖遭到摔撞，可能破壞寫字的品質，損失一整枝筆。

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(4) 鉛筆的便利性高於毛筆與鋼筆。鉛筆筆芯硬度、粗細、顏色可選擇；寫字時不必擔心手指力道過重影響字跡美觀，而影響寫字心情。

(5) 鉛筆不易弄髒衣物。鉛筆筆芯為固體，相較於其它液體筆芯，不易在衣物上留下污漬。

綜合以上優點，不必擔心寫錯，不怕摔壞整枝筆，不會在衣服上留下難洗的痕跡，

且價格低廉實惠，所以是國小低年級學童練習寫字時的最佳工具。Pencils.com（2013）

指出，鉛筆也是作家打草稿、記者和新聞播音員記錄採訪手記、工程師和木匠做計劃和圖紙、作曲家創作音樂、科學家記錄實驗、教師備課、業務人寫會議筆記和備忘錄、

高中生和大學生記錄課堂筆記和寫家庭作業、高爾夫球記分數、家長買菜列表的首選工具[11]。

除了專業人員愛用，鉛筆還有許多忠實的擁護者，因為它還擁有現代化筆類所沒有的「生命」──隨著使用的程度而變化，當白紙上的字跡變多，它的身形逐漸變短，

彼此互為消長而使生命更加顯見[12]。鉛筆代表一個捨己為人的奉獻者，具有為主人鞠躬盡瘁死而後已的烈士形象。

使用鉛筆是所有人共同的記憶，鉛筆延續了數代人的情感及回憶，閩南語稱鉛筆的筆芯為「緣」，代表緣分的傳承與延續，是結婚新人回贈親友的禮品選項之一。除了實用性，它也悄悄變成一種紀念品，一種禮品，一種收藏品。

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1.2.2 鉛筆改善的必要性

在國民小學教學現場，可以發現低年級學生使用鉛筆，普遍有選用的筆不對、

握筆姿勢不正確、身體前傾頭太低、字跡潦草等現象。以及因鉛筆造形易滾動，地面常有掉落的鉛筆，加上鉛筆外形太相似，辨識度低，以致散落的鉛筆無人認領，

或找不到自己的鉛筆等。甚至有學童因為筆芯斷裂、找不到鉛筆、用筆不順而分心，

以致學習中斷或干擾課程的進行。

身為國小教師必須經常觀察學生書寫動作，指導、糾正學童握筆寫字姿態，排除干擾學習的事件。因為經常處理鉛筆造成的問題，因此特別注意到學童的握筆姿態、用筆種類、寫字效果、鉛筆缺點等。深覺得工欲善其事，必先利其器，一枝不會干擾學習情緒的鉛筆，可以避免許多不必要的時間浪費及情緒波動與困擾。

根據大紀元（2004）報導，台灣小學生的近視比率，躍升到世界第一名。造成視力不良的因素當中，不當的近距離用眼是其中之一[13]。蘇娟儀（2000）指出，台灣地區學童近視主因大部分是因為長時間、近距離、不當用眼所造成。寫字頭太低是造成近視因素之一，而握筆太低又是造成頭往前傾的原因之一[14]。

工作上，希望能協助學童改善書寫問題，因此除了瞭解正確執筆方法及寫字姿勢要領，還利用做此研究之便，回顧有關握筆研究文獻，期望將文獻的建議應用在鉛筆創新設計，以產生最佳、理想的鉛筆。

綜觀學童在鉛筆使用上的困擾，本研究認為，學童對於鉛筆的需求，已不僅止於實用性。除了品質穩定能夠流暢的書寫，最好能改善握筆手指往下滑、導正筆桿不正當傾斜、讓手寫省力舒適、具有獨特性、擁有高辨識度、造型新奇讓人愛不釋手不會讓它在地面流浪更好。更甚者，讓鉛筆表達個人的特色和品味，具有藝術美感，為生活增添情趣，甚至可療傷救贖、慰藉受創的心靈，具有擺飾功能，最終成為使用者珍愛的收藏品。

(26)

7

1.3 研究目的

產品改良、技術研發、製程改進等，是企業成長及生存的主要動力。進入成熟期的鉛筆商品，如何開發新出路？本研究應用「TRIZ 發明問題解決理論」，以矛盾矩陣、

發明原理、物－場分析、76 個標準解等方法，藉由解決鉛筆的使用問題進行創新設計，期望達到下列目的：

1. 以 TRIZ 理論設計能改善鉛筆使用問題的鉛筆。

針對學童使用鉛筆時發生的不同問題，進行改善設計，以協助學童建立正確的握筆姿勢，加強鉛筆造型的個性化、特色、讓樣式雷同的鉛筆間也有易辨識的差異，具有防遺失或防滾動的功能。

2. 提供鉛筆業者進行創新設計時的可行性方案參考。

本研究嘗試解決特定問題，以 TRIZ 理論構想解決特定問題的可行性方案，

並以市面上已有的商品或自創設計驗證方案可商品化，研究結果可供業者再深入研究。

3. 建立以 TRIZ 理論進行鉛筆創新設計之模式，供其它筆類創新設計之參考。

本研究依循 TRIZ 理論解決問題模式進行鉛筆創新設計之可行性研究，詳細紀錄每一個解題步驟，讓筆類產品創新研發有脈絡可偱，此方法可供文具業者進行其它筆類創新設計時參考。

4. 以非專業人士進行鉛筆專業創新設計之成果，鼓勵國人加入創新發明的行列。

本研究以非鉛筆產業人士，應用 TRIZ 理論按部就班就能獲得改善問題靈感，

產出鉛筆的創新設計。因此，創新發明不再是遙不可及的夢想，國人可善用 TRIZ 理論進行創新研發，提高國家競爭力。

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8

1.4 論文架構

本文內容共分為五章。

第一章：緒論。說明研究動機與背景和研究目的與架構。

第二章：文獻回顧。分三部分，一是回顧鉛筆、原子筆發展歷史；二是回顧國內學童握筆、書寫、選筆等相關研究；三是介紹未來消費趨勢之療癒系商品與個性化商品特性。

第三章：研究方法。使用TRIZ理論及其解決發明技術問題的方法，介紹TRIZ理論中的 39個通用工程參數、40個發明原理、矛盾矩陣表、物理矛盾及其解決方法、

物-場分析、76個標準解的原理與應用，及其解決問題創新設計步驟。

第四章：TRIZ應用在鉛筆設計案例探討。使用TRIZ理論的矛盾矩陣解決筆桿手指滑動、握筆太低問題；以物理矛盾的空間分離改善咬鉛筆問題；以時間分離改善鉛筆滾動掉落困擾；以物－場分析一般解進行防遺失設計；以物－場分析標準解進行個性化的設計。並以市場上現有的類似筆類商品佐證TRIZ理論提出的具體可行性方案確實可行。

第五章：結論與建議。本章針對前一章所做鉛筆實例設計提出結論，並對後續之研究方向提出建議。

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第二章文獻回顧

本章分三小節，第一節回顧鉛筆、原子筆發展歷史；第二節回顧國內學童握筆、

書寫、選筆等相關研究；第三節介紹未來消費趨勢之療癒系商品與個性化商品特性。

2.1 鉛筆的發展史

2.1.1 鉛筆源起

鉛筆的原型可以追溯到古羅馬時代，古羅馬人用紙莎草紙裹住鉛塊來書寫。現今鉛筆的筆芯，實際上是由無毒的石墨製成，而石墨最早發現時即被誤認為是鉛礦。

1936 年英國柯伊努鉛筆公司（Koh-I-Noor Pencil Company）發表一篇《鉛筆》的短文敘述：「據說，在一次暴風雨中，有棵大橡樹被連根拔起，人們發現了根上的石墨礦。」發現石墨後，人們運用各種方法來固定石墨塊以利書寫或繪畫。有的人用羊皮、紙裹住或以草線纏繞以避免石墨弄髒手，如圖 2-1；講究一點的，則將呈細桿狀的石墨棒插入中空的小樹枝或蘆葦莖中當筆來用。也有人將石墨塞進麥桿裡，外面再用線纏繞加固，隨著使用程度將外面的「包裝」撕掉一些繼續使用；或用木製的筆夾固定來使用，如圖 2-2。還有一種普遍的方式，以藤蔓莖纏在石墨外來書寫，

因此直到二十世紀仍有人稱鉛筆為「藤蔓」[15]。

圖 2-1 用線纏繞的石墨棒[15]

圖 2-2 一款木製的筆夾[15]

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10

現代鉛筆何時發明的，在各類文獻中無跡可尋。但可以確定的是四個世紀以前就有現代鉛筆的老祖宗－木桿筆。第一位提及現代筆的是 Johann Mathesius，1564 年時他曾在文章中提到當時書寫工具的新發現：「從前大家是如何用銀針筆寫字的……現在，大家在紙上書寫時，所用的卻是一種原始的新礦物。」在 1565 年出版的瑞士裔德人 Konrad Gesner 討論化石的書中，出現目前所知的首幅鉛筆圖說，描述木桿筆如圖 2-3。此木桿筆的外表像一截木製筆管，一頭插著鉛製筆頭，另一頭為圓柄裝飾，可以綁上繩線繫在蠟板冊上[15]。

圖 2-3 目前所知的首幅鉛筆圖說[15]

據英國凱斯威克當地傳說，從伊莉莎白時代（1558～1603 年）起，他們便開始製造鉛筆；17 世紀的德國紐倫堡，是第一個大規模生產鉛筆的發源地。這些說法與石墨量產的時間吻合，但是這並非意謂當時的鉛筆製造技術已發展到今日的水準。因為 1714 年一張倫敦海報上，流動攤販拿在手中叫賣的是黑鉛（石墨）而不是鉛筆，

消費者必須將它纏上線繩或插在筆夾中來使用[15]。

(30)

11

2.1.2 現代鉛筆的發展

早在 17 世紀末，鉛筆無論外觀、實質或名稱上，都已經擁有現代鉛筆的概念。

可從 1683 年，Sir John Pettus 有關冶金術的著作上所作陳述得到印證：「還有一種礦物鉛，我們稱之為『黑鉛』。……尤其是與金屬混合的產品，功效更是卓著。近年來，

有人將其加以琢磨，嵌入松木或杉木條中，用乾燥的『鉛筆』之名，開始販售。這種產品比鋼筆和墨水來，實在方便得多。」[15]

18 世紀的鉛筆與現代的鉛筆最大不同，在於從前的鉛筆心不一定和外面的木筆桿等長。此乃為了撙節石墨，當鉛筆使用到長度不易握住時，自然會淘汰，此舉並不會造成消費者的困擾，這種製造方式還被延續到十九世紀[15]。

到了維多利亞時期(1837～1901 年)，許多人訂製金製或銀製的筆盒來存放木桿筆，以保護筆頭或保護衣服不被弄髒。這些貴重的筆盒上都有個圓環，可穿鍊子掛在身上。裝有圓柄與圓環的筆歷史悠久，時至今日，公共場所都還能見到現代筆如從前方式繫在櫃臺上[15]。

2.1.3 鉛筆歷史性的突破

古今製造鉛筆的焦點不同，兩百多年前業者苦惱於如何取得優質石墨，而二十一世紀的今天是須解決理想的木材已漸稀少。事實上，無論是製造鉛筆或任何現代工業技術的核心，都在於靈活運用原料。原料的運用會隨著供需不斷的改變，如石油危機促使人類尋找新的替代能源[16]。

英國鉛筆製造業者，因有品質優良、不虞匱乏的巴羅代耳石墨供應，使用天然石墨法製造鉛筆，不必費心精益求精或改良製造流程，如圖 2-4。直到 19 世紀中礦產日漸枯竭，業者才警覺危機嘗試改良鉛筆的製造流程。歐陸的鉛筆製造業者，卻須絞盡腦汁解決石墨供應不穩、品質不良、價格高昂等問題，因此研發出製造筆心的革命性流程。外在的社會、政治、環境和經濟壓力等各種現實因素交互作用，刺激業者必須技術創新。「需要為發明之母」便是這個道理[15]。

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圖 2-4 早期鉛筆，內有方型石墨，外為八角型木桿[15]

法國的柯特（Nicolas-Jacques Cont^，e) 於 1795 年研製出石墨的代用品，並獲得專利。柯特鉛筆製造法(如圖 2-5）把石墨研成細末去除雜質，再與黏土混合，然後把此混合物塑成棒狀物，接著以高溫烘烤，最後將陶鉛嵌入長木條中。到了 19 世紀中葉，柯特鉛筆製造法已遍及全歐，而且沿用到今天[15]。

圖 2-5 柯特鉛筆製造法步驟[15]

圖 2-6 鉛筆製造流程[15]

柯特鉛筆是鉛筆歷史上的大突破，依使用的石墨與黏土比例決定鉛筆筆心的硬度和顏色，可製造出不同深淺筆跡的筆心。所含石墨的比例越高越黑越軟，所含的

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13

黏土比例越高越淡越硬。消費者可視所要線條的濃淡粗細，所需的不同視覺效果選用不同等級的鉛筆，而不必再靠控制用筆的力道和削鉛筆來掌握線條[15]。

為鉛筆分級以區分黑度，是從法國開始的。柯特用阿拉伯數字來區分筆心硬度，

數字越大代表硬度越小。英國鉛筆製造商布魯克曼（Brookman）則是最早用字母來標示筆心硬度者，用 B 代表黑（black），B 重複越多越黑； H 代表硬（hard），H 重複越多越硬[16]。

因消費者期望「魚與熊掌」兩者兼得，於是業者研發出介於 H 和 B 之間，有點黑又不會太黑，有點硬又不會太硬的 HB 鉛筆。以及介於 HB 和 H 之間的 F 鉛筆，

代表堅韌（firm ）、細字（fine point）。

柯特製筆法出現後，業者可隨心所欲生產各種形狀的筆心，方形、圓形、六角形都有。粗細也有不同，硬度愈大，鉛筆心就愈細。業者還建議鉛筆使用原則：繪製底稿：3H、2H；完成圖稿、描圖：H、F ;文字書寫：HB、B；圓規用筆：HB、F。

如圖 2-7 所示。

圖 2-7 鉛筆使用原則[15]

柯特製筆法讓鉛筆的種類變多，更貼近消費者的需求，結果也創造了更大的銷量。

(33)

14

2.1.4 鉛筆平價時代

19 世紀初的美國鉛筆業者追求的是：在良質石墨供應量日減下，致力製造出上等的鉛筆；筆心不會因為高溫而融化或時間太久而變質；鉛筆心不易斷裂、不會隨著短小而鬆動；鉛筆桿不會碎裂；外表美觀，握寫舒適；以及「一分錢，一分貨。」

（售價為一分錢。）業者努力的目標也就是材料改變仍能維持好品質、延長保存期限、內在筆心和外在筆桿都不易碎裂、更加美觀和價格平價吸引消費，與現今業者努力的相差不遠[16]。

美國的 Ebenezer Wood 率先研發出鉛筆製造機，可以同時晾乾十二籮鉛筆半成品。不僅如此，他還發明鉛筆修整機，及第一台鉛筆刨圓機，再延伸設計出筆心凹槽切割器，還有鉛筆成型機。但是他沒有對這些發明申請專利，因此被不少鉛筆製造商抄襲。如果當時 Ebenezer Wood 有為發明申請專利，受法律保護，就可以有效防止仿冒發生，保護企業的正當權益不受侵害[16]。

19 世紀後期，鉛筆和橡皮擦二合一產品誕生了。美國的費伯鉛筆公司宣稱他們是第一家為鉛筆裝上橡皮擦的公司，也是第一家為鉛筆加裝金屬套的公司。該公司研發出多角形橡皮頭，具有擦除筆跡、防止鉛筆滾動和當作印章三種功能。其它公司也相繼生產二合一鉛筆，由於這種鉛筆售價低廉，因此被稱作「一分鉛筆」，圖 2-8。到了 20 世紀初，大約九成的美國製造鉛筆都是二合一的型式，而且一枝售價不到一分錢[16]。

圖 2-8 一分鉛筆木製筆桿的末端嵌入橡皮擦[16]

(34)

15

2.1.5 鉛筆的創新研發

用刀子削鉛筆需要很大的技巧，才不會讓筆芯在尚未臻於完美之前就斷裂。所謂「失敗為發明之母」、「懶惰是需要之母」，削鉛筆的困難度刺激了削鉛筆機的發明，也促使自動鉛筆問世。

17 世紀時，有業者將石墨塊裝進製作精美的銅、銀製筆管中。1636 年便有利用壓縮的彈簧自動推出石墨的筆管。第一枝機械自動筆是 19 世紀初發明。1822 年英國工程師山普森．墨登（Sampson Mordan）取得「免削」

（ever-pointed）鉛筆專利。1833 年，美國鐘錶匠詹姆斯．波格杜斯（James Bogardus）取得「永尖」（forever pointed）鉛筆專利。這些自動鉛筆，如圖 2-9，可推出後面備用的筆尖來替換前面用禿的筆尖。自動鉛筆使筆桿成了變化的好題材，如圖 2-10[16]。

1919 年，美國一位鉛筆推銷員查爾斯．

魏恩（Charles Wehn）從展覽場上一種仿玳瑁梳獲得靈感，利用這種堅韌的皮若琳（Pyralin）

新材料製造出色彩豐富、質輕、均衡、價格低廉的自動鉛筆[16]。

圖 2-9 1827 年的自動筆廣告[16]

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16

到了 1970 年代，鉛筆製造商百家爭鳴，產品五花八門，超細字自動筆最為熱門，

筆心細度 0.5 公釐，甚至僅 0.3 公釐。到了 1985 年，機械鉛筆和自動筆銷售量已突破一億枝[16]。

1860 年代研發出針狀筆尖的「尖頭自來水筆」，19 世紀末已被業者廣泛模仿。

1888 年原子筆申請獲得專利，但是直到 1930 年代才成為實用的發明，且到 1950 年一種新墨水研發成功，原子筆才被廣泛的使用。原子筆從發明到成為成功的商品，

經過了 60 多年[16]。

目前在巴西聖卡洛斯營運全球最大鉛筆工廠的德國輝柏嘉公司，每年產銷鉛筆 20 億枝。陳柏誠（2008）報導，輝柏嘉公司預測未來的成長，主要將來自於休閒市場，尤其是先進國家的老年人口越來越多，素描在這些國家越來越熱門，逐漸成為一種時代的嗜好[17]。

除了堅守本業製造書寫功能筆之外，業者也朝多元發展，產品結構由單一木質鉛筆轉向多種產品。中國最大鉛筆製造商中國第一鉛筆股份有限公司於 1985 年確立以市場訊息為導向的產品開發體系，按照高檔次、大市場、新技術的經營思想，籌組產品研發中心，發揮專業人才、工藝、技術裝備的綜合優勢，開發高檔次、高附加值的熱轉印鉛筆、鐳射鉛筆、螢光鉛筆等外，1986 年重點開發人體彩繪系列化妝筆，滿足人們物質文化生活提高的需要。只經過四年時間，化妝筆就成為企業的第二大“拳頭產品”，具有競爭力、效益好、地位重要，該公司成為中國唯一生產系列筆型化妝品的企業[18]。

鉛筆業的未來趨勢，惟有提供精緻優良品質、創新設計以及天然環保的無毒材料，

才能獲得顧客對產品的青睞與信任。優良廠家賣出的不僅是產品，還包括能深切體貼客戶的需求，成為使用者生活中的好朋友

[19]。圖 2-10 20 世紀初的自動筆[16]

[11]

(36)

17

2.1.6 小結

雖然其它書寫工具問市與電腦普及，但是鉛筆始終未被完全取代。每年全球鉛筆產銷量，仍然高達一百多億枝，它具有無可取代的魅力，而且還在不斷推陳出新，力求完美。

從鉛筆的發展看見工業技術的發展，基本上可分成三個層面：新概念、新尺寸、

新原料。兼具其中兩項，甚至三項特質的，才能稱為具有革命性的發明。以發明第一件書寫工具來說，原創者必須先有以物書寫的概念，然後從眾多原料中辨識出能留下痕跡的原料，再決定它的大小、形狀，使它拿得舒適，用得方便。當此新發明實現以後，產品的後續發展都會繞著大小、形狀及材質打轉。基本上，前一階段的改變與尺寸、形狀有關，使它更符合人體工學；後一階段則與材料有關，尋找更符合經濟效益的材料，或是改良原料品質，以使產品發揮更棒的效果。不過，工程師在進行產品改進、創新時，很少「一次革命」同時進行兩階段的改變[15]。

瞭解鉛筆幾世紀以來的發展，可知並非所有的鉛筆業者都是專業工程師。例如過去四個世紀，鉛筆最重要的發明石墨－黏土合成筆心法，發明人柯特原本是個肖像畫家，後來轉而鑽研科學，成為工程師。美國約翰．梭羅鉛筆製造公司，小梭羅無師自通，從哈佛大學圖書館一本蘇格蘭百科全書中，發現德國製筆商如何混合石墨與黏土，

以及烘焙混合物的方法。獲得改良鉛筆的靈感，改良後的梭羅鉛筆，成為當時的筆中

「貴族」，梭羅公司成為美國領先的鉛筆製造商[16]。

只會依照傳統來製造的人只算是個工匠，能悖離傳統進而發展出更新、更好的產品時就成了工程師。現代有電腦計算與科學工具輔助，工程師都是潛在的革命家，能以更快的速度因應原料、供應、經濟、政治等各方面的變化。

市場競爭激烈之下，製造業如果要保有優勢，必須聘請工程顧問或自設研發部門，

保有研發創新能力，不斷推陳出新。改良品或新產品的完美與否，不僅取決於美學和智慧上的表現，也取決於實用性和經濟效益上的表現。工程師的責任是讓產品對社會的實用性及在市場的表現這兩方面都能精益求精。

(37)

18

研究部門的另一項任務是創造新產品，或是改良舊產品，以提高品牌在市場上的佔有率。而創新產品的點子，可能來自工程師的筆記簿、老闆的夢想，或是別人提供的意見。無論創意來自何處，都需經篩選、研發、量產的流程，才得以實現。

從鉛筆的發展史中，我們可以很清楚的看見這個教訓：無法在同類製品中出類拔萃的產品，很容易遭到被淘汰的命運。

綜合以上文獻回顧，本研究將於第四章，利用 TRIZ 理論針對「改善筆桿」、「附加功能」、「個性化」來做鉛筆的創新設計。期能以創新設計從同質的競爭者中脫穎而出。

2.2 握筆研究

2.2.1 書寫姿態

書寫動作是屬於手與物體的接觸方式之「指虎夾捏」型式：以拇指、食指、中指夾捏物體於一支點，同時以虎口頂靠物體於另一支點；或是在中指與食指的兩指尖端與虎口，形成有相當間距的兩個支點，同時拇指在這兩支點間形成對抗性的第三支點，將物體夾捏住，又稱掌外精密抓握或書寫抓握。

書寫動作牽涉到手部關節和手指協調運動、視覺的畫線位置判斷，及握筆姿勢、

身體坐姿、與筆的屬性、字體工整等複雜的闗係。

正常的握筆姿勢，筆桿尾端朝向右後方，有一個傾斜的角度，如圖 2-11；這就形成了不同的筆尖磨損角度，可以維持筆尖銳度，利於書寫表現，如圖 2-12；並做了一張正確握筆姿勢分解圖，如圖 2-13 [20]。

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19

圖 2-11 正常的握筆姿勢[20]

圖 2-12 不同的筆尖磨損角度[20]

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20

圖 2-13 正確握筆姿勢[20]

教育部函（2001）學童「正確執筆方法及寫字姿勢要領」，執筆以大姆指、食指、中指握在筆桿等高的同一環節上距筆尖二∼三公分處，筆桿自然靠在虎口處；筆桿與簿面成四十五度角；眼睛需能看到筆尖，與簿面距離保持三十五公分以上[21]。

陳俊傑（2009）研究常用握筆姿勢：

1. 動態三點握姿(dynamic tripod grasp)即運用大拇指和食指指腹及中指遠端指節的內側面捏握筆桿，如次頁圖 2-14。

2. 側邊三點握姿（lateral tripod grasp）即食指的指腹及中指遠端指節的內側面靠在筆桿上，大指則跨過筆桿並靠在食指的側面，虎口較閉合，如次頁圖 2-15。

認為使用動態三點握姿的學童頭部俯仰角度的平均值優於使用側邊三點握姿的學童。因為頭部俯仰角度對學童的視力影響甚钜，因此，建議在握筆姿勢的教學，

還是以動態三點握姿為主[22]。

(40)

21

圖 2-14 動態三點握姿[22]

圖 2-15 側邊三點握姿[22]

2.2.2 書寫問題

學童書寫問題，林千惠等（2000）針對台中市國小低年級學童的書寫問題及其相關因素進行研究，指出握筆離筆尖太近是姿勢不正確的關鍵因素。因為手指離筆尖太近而衍生不正確的姿勢，如低頭、歪頭、身體歪斜、簿子擺右邊等；兒童手指小肌肉還未發展成熟，或發展成熟但環境沒有提供他足夠的手指練習機會，兒童會採用握筆離筆尖近一點的姿勢以穩定筆桿[23]。

許秀菊（2004）指出書寫問題如次[24]：

(41)

22

1. 書寫姿勢與字體工整無關

握筆正確可能寫出不工整的字，握筆不正確也可能寫出工整的字，因此造成部分家長對錯誤的握筆姿勢不太重視。只是當握筆太低、筆桿太直、

大拇指擋住視線時，為了寫出工整的字，可能必須傾斜身體、歪頭或更低頭以看清楚筆尖寫字，因而影響視力和骨骼發育。

2. 書寫手指與筆尖距離太近

握筆位置對書寫的穩定度有顯著影響，握筆位置距離筆尖越近穩定度越好，距離筆尖越遠穩定度越差。當環境太早要求兒童寫字時，兒童想要以發育尚不完全的小肌肉操作筆，或是肌肉緊張，因而促使書寫手指與筆尖距離太近的不良習慣。

3. 寫字時頭太低的問題

書寫時，正確的視線是眼睛在筆尖斜上方 45 度，眼睛與筆距離 30～40 公分。不正確的握筆姿勢，如筆桿太直、向內傾斜等往往會擋住視線，當視線牽就握筆的手時，會出現頭太低或側頭的姿勢。或是專注於精細動作時，不自覺的身體靠近、手部過度用力、頭向目標趨近。

4. 筆桿粗細與形狀對書寫的影響

筆桿粗細與書寫無顯著相關，但是寫字是用小肌肉來控制，使用粗筆會阻礙精細肌肉動作的操作，若沒有精細動作練習，會影響兒童的寫字發展。因此，筆桿過短或過粗、質料太重都不好拿。

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2.2.3 選筆建議

國小低年級階段，學童使用的硬筆工具以鉛筆為主。根據台北市政府教育局

（1997）公布「國小低年級學童作業簿格子與執筆寫字相關事宜」，提供學童選筆建議如次[25]：

1. 應選擇筆芯超過○•五毫米的筆。

2. 筆桿形狀以六角形最為理想。六角形筆桿握筆能貼合於指間肌肉，平置也不易滾動，可避免滾動而摔斷筆心。

3. 鉛筆以 HB 筆心為宜，顏色不宜太淡。HB 類筆心的硬度較硬、濃度較淡，

筆畫也較細。用 B 類的筆，筆心軟、顏色濃，與紙的摩擦面較大且粗，易弄髒紙面，而且筆畫太粗筆畫會連在一起；用 H 類的筆，運行不易，會刮破紙張，而且筆畫太淡，有傷目力。

4. 筆桿末端不必附橡皮擦。橡皮擦另備，以白色、不要太硬為佳。

5. 香味與色素無助於書寫。工業顏料與混於表面色漆裡的香料有些有害健康，

不宜用口齒咬嚙筆桿。

朱東昇（1998）研究筆桿直徑與握筆位置的效應，指出筆桿直徑與握筆位置對成人或幼童書寫時的穩定度皆有影響；幼童握筆最佳筆桿直徑是 0.8 公分與 1.1 公分，

此尺寸所測得的肌肉負荷力量最小[26]。

宋海蘭、李明珠（1998）研究，六角形的鉛筆桿，握持時最能貼合指間肌肉[27]。

張雲英（2001）認為，把筆管弧度加大、三角形與六角形較符合人體工學，因為在中指靠筆管的那一面是平的時，中指靠在上面一段時間後，不會痠痛，寫字才會耐久好看[28]。

高百鈞（2002）研究指出，不同人進行手部書寫動作時，對輸入筆的尺寸會有不同的使用需求：手部尺寸愈大時，輸入筆的筆桿長度有愈長的需求；筆尖角度則視情況而異，以時間考量時，手部尺寸愈大使用筆尖角度愈小愈好；以書寫文字穩定度考量時，手愈大筆尖角度愈大愈好[29]。

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24

曾曉敏（2004）研究筆的舒適度，指出減輕書寫時的疲勞與痠痛的筆設計，當使用者初接觸筆時，其因數重要性依序為筆桿斷面的形狀、筆的材質、握筆處材質、

筆的重心等；但短暫使用後，其重要性為筆的形狀、調整機構、握筆處材質、筆桿的材質、筆的重量[30]。

劉更新（2004）研究筆桿握持部位斷面形狀與材質對書寫舒適度的影響，得到結論如次[31]：

1. 握持位置：最大握持範圍是由筆尖算起12mm 到80mm 之間的距離。男生的握筆位置平均最低的是25mm，最高的是65mm，女生的握筆位置平均最低的是 22mm，最高的是55mm，女生的握筆位置比男生低。

2. 六角形加中硬度材質的筆桿握持舒適度較佳。

3. 良好的筆桿介面設計，能大幅度改善使用的不舒適因素。

俞雨春（2011）研究，筆桿與筆尖分屬兩個不同軸線成Ｚ字形構造的異軸筆，

提供握筆的穩定性，筆尖距離筆尖固定，不致出現寫字時手指越寫越低，可避免視覺遮蔽的問題，有效改善書寫姿勢。並可進一步做為特殊需求學童書寫輔助[32]。

呂采芸（2007）指出，市面上的鉛筆、自動鉛筆樣式琳琅滿目，家長及學生選購時，往往以價格、造型、圖案作為考量，忽略該筆是否適合學童使用。不適合的筆桿，太細或太粗易使握筆姿勢變形；不適當的長度，易使書寫控制力變差；不適當的形狀，易使書寫姿勢不正確。因此，選擇適當的筆，對於書寫習慣的養成、書寫的靈活、書寫的舒適度，均有影響[33]。

徐雪珍（2009）研究中指出，使用圓形筆桿易產生執筆負擔，選用三角筆有利於執握，較能固定、以正確的執筆姿勢來進行書寫活動。雖然粗三角筆具有一定成效，

但學童若過度依賴，則不利於未來換較細的筆，因為換成細筆時，手指虛位變多，會自然的將拇指橫搭食指，形成錯誤的握筆姿勢。所以建議較小學生使用三角筆，期間以三個月至半年即可[34]。

(44)

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2.2.4 小結

綜合上述，執筆要領為大姆指、食指、中指握在筆桿等高的同一環節上距筆尖二∼三公分處；筆桿與紙面成四十五度角；眼睛與紙面距離保持三十五公分以上。幼童握筆最佳筆桿直徑是 0.8 公分與 1.1 公分；筆心以 HB 為宜；筆的形狀、調整機構、

握筆處材質都會影響書寫的舒適度。

回顧握筆問題，有手指滑動、握筆太低、筆桿太直、大拇指擋住視線、身體傾斜、歪頭或頭太低、握法不對不當用力等。能否從筆桿的設計來解決這些問題呢？

少子化、人口老化與資訊化及健康與環保意識抬頭的時代，鉛筆除了書寫功能以外，可否附加其它功能，如健康訴求、具輔助功能？或開創鉛筆的另一項功用，

如人體彩繪、藝術揮灑？能否針對不同族群使用習慣與需求來調整商品？

鉛筆的外形近似，同樣式大量生產，缺乏個人化辨識特徵。使用者能否自行改變造型，擁有個人創意造型來增加其識別度？一枝訴求可以賦予個人特色的個性化鉛筆，必定能誘使人們購買它。

鉛筆的設計如能改善這些問題，將使鉛筆更加理想化，具功能性的設計，也能擄獲消費者的購買欲望。

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26

2.3 消費行為探討

21 世紀的消費需求有兩極化趨勢，一是價格不菲、單一獨特、代表身分地位、

高質感的商品，此類商品利潤高於 80%，卻只需少於 20%的成本，但需強力的計劃、

行銷與包裝。另一是價格實惠、廣泛平實為 80%消費者青睞的商品，但能獲得利潤只有 20%或更少。然而廣泛性商品是建立口碑、信賴感與知名度的重要商品[35]。

戰後嬰兒潮人口已逐漸老化，加上生育率下降，未來人口結構將呈現人口老化、

稚齡人口減少趨勢。老年人口因非家中主要經濟支柱，其財富運用較為獨立，支配度也較高，可較隨心所欲進行消費。稚齡人口減少對其重視程度將會更高，加上祖輩對孫輩疼愛的人倫天性，不可忽略這兩大族群的消費與認同產品模式。

中青少年階段因工作或升學壓力大，自我意識高，喜愛療癒系和個性化的商品。

下面將介紹「療癒系商品」、「個性化商品」這兩種消費趨勢，做為鉛筆設計時的參考元素之一。

2.3.1 療癒系商品

現代生活繁忙，加上經濟不景氣，工作壓力及家庭壓力壓力益大，壓力與負面情緒若不能獲得抒解，會產生心靈的不滿足，影響個人的行為。這種情況下，心靈治療開始受到重視，能滿足情感需求的商品逐漸受到消費者的重視與青睞。這些具有解壓功能性的商品，吸引消費者的情感功能勝於實用性，屬於情緒消費。情緒消費購買的不僅是功能性，更想藉由此商品帶來正面情緒的效能[36]。

饒婉平（2006）歸納情緒消費者主要分成三大類[36]：

1. 療傷型購物：為情感出了狀況，以瘋狂購物而達到內心層面的滿足型。

2. 紓壓型購物：為紓解因忙碌或壓力大而買個東西對自己好一點，而達到自我內心的調整型。

3. 自我實現型購物：為期望藉由購買行為獲得自我認同與自我理想實現型。

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27

日本是亞洲最早邁入成熟型社會的國家，高度經濟成長下，必需面對各種衝突和挑戰，也提高了心理受創的機率。因此，療癒系的產業在日本崛起，且在十年經濟不景氣中日漸蓬勃。其成功主要是抓住現代消費者的需求，藉由具有情感療癒效果的商品，來達到內心情感的平衡、抒解內心的壓力、撫慰受傷的心靈，為高壓力的社會族群提供一個紓壓管道。

療癒系產業藉由商品的情感與觸感、溫度等設計元素所表現出來的附加價值，來達成消費者內心的情感需求渴望，給消費者一種購物的驚奇感、滿足感，發揮撫慰人心孤寂、痛苦或憂傷的功效，期能達到療癒效果。

不同的療癒系商品，主要目的皆為提供消費者身心靈好的感受，進而產生正面的情感。例如，心靈療癒及音樂療癒藉由影響情緒的波動及非語言的溝通機會來達到療癒效果，芳香療癒利用精油的香氣來達到身心舒緩的效果

杞琇婷（2007）研究歸納出，療癒系商品主要的產品影響要素為：動作模式、角色造型特徵、互動回饋、音樂音效、微笑表情。對應產生的正向心理感受有：會心一笑、陪伴感、放鬆心情、感染歡樂氣息、感覺為自己加油打氣等。由使人增加正面情緒的能量，轉換心情。研究顯示，產品擺動動作大且慢的樣本能讓人情緒放鬆也較能引發正面情緒[37]。

療癒系商品可以轉換心情的主要要素包括：產品的角色造型可愛、具有輕快的旋律與簡單規律的動作、微笑表情、能與人互動回饋，其中又以動作回饋為最主要因素。

研究發現，療癒效果較佳的商品都具有可愛討喜的造型，而且只要簡單指令，如按鍵、

觸摸、聲音，就會主動製造動作吸引使用者與之互動。取材方面，大都以生活中的實物遲鈍、詼諧、呆蠢化以令人會心一笑或覺得有趣[37]。

王明堂（2012）指出療傷系確實有療傷用途，能給予親切、開心及獨特之正面感受，以及具有動態、互動之附加價值。研究中歸納出此類產品的意象，由三個因數構成：情緒轉移及驚奇、溫和可愛造形、使內心安定放鬆。並指出優雅、可愛的造形，

加上淺色或粉色系的色彩，以及一些驚奇的功能，可轉移情緒使內心安定放鬆[38]。

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從日本發跡的療癒系商品與服務，儼然成為一種流行概念，此商品包含兩種概念，

一是能沁人心扉，訴說你的心事；一是靜靜陪伴，讓人短暫忘卻憂傷。其造型以可愛討喜、恬淡柔和、表情無辜、令人憐憫為基調，如一劑處方可療傷救贖、撫慰受創的心靈。讓人暫時忘卻外在的壓力，為疲憊的心靈找到一處避風港。而文具是最基本的療癒商品，因為它是每個人隨時都會接觸的物品，最能時常陪伴、呵護、紓緩受傷的靈魂。文具已從使用的功能性商品，發展成提供療癒服務的價值作用[39]。

總之，療癒系商品主要是希望經由商品巧妙的設計，讓使用者得到歡笑、滿足、

安全、認同等效能，使低落的心情得到排解。療癒系商品可愛的造型，對兒童具有強大的購買吸引力；對成年消費者，則成為具有擺飾功能或收藏特性的商品。療癒系商品在市場日漸蓬勃的銷售成績及受喜愛程度，是筆類業者可開發的商機。

2.3.2 個性化商品

隨著人均所得的提高，消費的實用性開始讓位於個性化。中國一份調查顯示，有 65%的消費者認為，自己購買家電的重要決定因素是展現個性。消費者購買商品，不再只是滿足對物的需求，主要是看重商品的個性特徵，希望通過購物來展示自我，達到精神上的滿足。而個性化消費伴隨而來的是多樣化產品的需求[40]。

個性化消費的特點：

1. 注重心理滿足。

在個性化消費時代，消費者以心理感受作為衡量消費行為是否合理、商品是否具有吸引力的依據；在消費時，追求個性、情趣，以獲得心理的滿足。

2. 強調商品或勞務內在的質的要求。

消費者關注的不再是“貨真價實”，而是關注商品的時尚性、獨特性和安全性，

享受購物過程中、使用後的服務與信譽。

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3. 注重消費的文化內涵。

消費時，注重商品的新穎、流行時尚、欣賞價值與藝術價值，追求名牌蘊含的文化特質，以滿足自己的個性化要求。

個性化消費時代，消費者購買商品趨向於對商品獨到性的考慮，即為了商品的特殊性而購買，為了情感上的滿足，心理上的認同。他們認為“我喜歡的就是最好的”，

表現出感性（情緒性）消費的特徵。

從企業的角度看個性化消費時代，以往大批量生產的制式商品，將被大規模具有個性化特點的定製方式所取代。“標準化”和“選裝件”的巧妙結合和匹配，將使“標準化”和“多樣化”相得益彰，成為一種主流經濟形態。商品由標準件和選裝件插裝而成。

不斷創新的設計和不同的插裝方式，將使每種產品在色彩、功能、造型上都各具特色，

從而滿足不同消費者的偏好和要求。

個性化消費時代，生產商提供的商品僅是一個基本型的消費品，消費者根據自己的需求來組裝、改造、豐富這個基本型的消費品，就像滿足自己需求的 DIY 電腦，

是自己成就的最愛。

龔莉華（2007）指出個性化設計方式有[41]：

1. 造型表現個性。從造型、配件、色調等使商品突出具有風格、特色。

2. 造型擬象化。將有機體以及生物擬人化或是將生物擬物化，為人們意志的寄託。

3. 造型比例誇張、變形。造型中為了突顯特色常常做誇大的呈現，用以表現情緒特徵。例如誇張或是不協調的變形、將比例反差拉大。

在科技與資訊發展迅速的時代裡，消費體系有了極大轉變，人們對於物質所傳達出的意念需求遠大過於物質所帶來的實用功能，從現今市面上所看見的許多潮流玩具，

在造型的設計上給予了不同思考的角度。

值得注意的是，有些造型設計中充滿暴力以及負面性的元素，卻擄獲不少消費者的心。例如將暴力醜陋與可愛甜美做結合、傳統神話與科技結合，都是衝突性角色的表現特點。應用衝突性元素於角色造型可達到下列效果：

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1. 強化風格形象。

元素的對比與矛盾越強烈，個性與風格越突顯，可提高角色的辨識度，表現形式更加豐富多元，打破既定形象，突顯其獨特性，創造專屬的風格形象。

2. 虛擬情境的追求。

設計虛擬現實生活不可能出現的生物或事物型態，營造人們嚮往的想像意境，

將自己複製在另一個情境中，和現實自我互換達到心靈上的釋放。

3. 反應真實。

創作者揭發現實生活中負面的感官情緒，試著去欣賞不完美中的完美，利用反社會以及嘲諷的方式轉化成一種美學表現形式，反映真實世界的不美好。

2.3.3 小結

拜科技發達之賜，商品的功能性已具一定品質，未來消費者將更注重心理需要，

以心理感受來做消費抉擇。而療癒系商品與個性化商品正符合情緒性消費的需要，因其蘊含象徵性功能，可以滿足心理需要讓精神上產生愉悅感。

讓商品符合療癒系與個性化，可使商品在眾多產品中脫穎而出。所以本論文在做鉛筆創新設計時，會考慮這兩種趨勢。

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2.4 TRIZ 理論發展與應用案例

2.4.1 TRIZ 的起源與發展

TRIZ 由俄文字母縮寫「ТРИЗ」翻譯為「發明家式的解決任務理論」，英語縮寫 TRIZ 含義是發明式的問題解決理論。台灣翻譯為「萃思」，取其「萃取思考」之義[42]。

前蘇聯海軍專利局一名專職審查員根裡奇·阿奇舒勒（G. S. Altshuller, 1926~1998 ）從 1946 年開始領導數十家研究機構、大學、企業組成的研究團隊，持續五十多年對世界 250 萬份發明專利文獻加以研究、整理、歸納、提煉，建立起一套系統化的、實用的有關發明問題的 TRIZ 理論基本理論。

Altshuller 發現二十萬件專利中，只有四萬件是真正的原創發明，其餘皆是利用前人已知的想法或概念。TRIZ 理論證驗發明或創新可依照一定的步驟與程式，參考前人發明中的原理，找出問題的解答，而非天馬行空的腦力刺激。

直至蘇聯解體之前，TRIZ 理論一直是國家機密，在軍事、工業、航太等領域均發揮巨大作用，成為創新的“點金術”。使蘇聯在 20 世紀 70 年代中期專利申請量和批准量躍居世界第二，在冷戰時期保持了對美國的軍事力量平衡。蘇聯解體後，大批 TRIZ 研究人員移居到歐美等西方國家，將 TRIZ 理論傳播到美國、歐洲、日本、韓國等地，TRIZ 才被世人所知[42]。

TRIZ 理論引起世界各國學術界和企業界的極大關注，紛紛成立 TRIZ 研究諮詢機構繼續進行研究，使 TRIZ 理論得到廣泛深入的研究和應用。目前，TRIZ 已成為最有效的創新問題求解方法和計算機輔助創新技術的核心理論。

經過半個世紀的發展，TRIZ 已在全世界被廣泛的應用，創造成千上萬項重大的發明。如今 TRIZ 理論和方法已經發展成為一套解決新產品開發實際問題的成熟的理論和方法，並經過實踐的檢驗，為眾多企業和研發機構創造巨大的經濟利益和社會效益。TRIZ 理論被歐美國家的專家認為是“超級發明術”，是目前最能幫助人們挖掘和開發自己的創造潛能、最全面系統化的論述發明創造和實現技術創新的新理論。

中 華 大 學 碩 士 論 文