信息化背景下学龄前儿童玩具设计研究

    候元琦 许懋琦

    

    

    

    摘要：在全球信息化背景下，信息化、网络化不仅给成人的生活带来了极大的便利与精神享受，同时也不可避免地影響到了儿童的成长。家长对学龄前儿童使用电子产品的态度也逐渐从排斥到良性引导。随着技术的不断成熟，创新型益智玩具给孩子们带来的全新娱乐体验是传统玩具无法给予的。文章通过针对3-6岁学龄前儿童这一特殊群体而设计的创新型儿童益智玩具进行思考，指出未来学龄前儿童玩具的设计趋势。

    关键词：AR技术 全息投影技术 学龄前儿童 益智玩具

    一、研究背景及意义

    随着经济与现代科学技术的飞速发展，人类社会已经进入了一个信息化时期，如今各行各业也主动向“互联网+玩具”的方式靠拢，各种智能化的互动玩具极大地改变了儿童的生活、学习以及娱乐方式。同时二孩政策的全面开放也给学龄前儿童玩具市场带来了巨大的发展空间，《中国玩具消费调查报告》统计显示：中高档玩具的消费份额与城市的发达程度成正相关。

    在信息化背景下，儿童使用手机、平板等信息化产品去学习和娱乐是一个不可避免的趋势。我们不可能一味地拒绝电子产品，从儿童的行为特点来分析，这会引起儿童的反抗和不满。让儿童理解玩具的使用方法，自己去使用和玩耍，主动地去接触优秀的电子产品，对儿童未来的成长发展意义深远。以互联网为平台的智能化益智类儿童早教玩具不仅能够增强儿童的创新思维，还能锻炼儿童的操作能力和独立思考的能力，目前已经被越来越多的家长认可和期待。

    二、学龄前儿童的发展特点分析

    从发展心理学的角度，我们一般把儿童划分为婴儿期、学步期（出生至3岁）、学前期（3-6岁）、儿童中期（6-12岁）、青春期（12-20岁）。在人的发展阶段中，不同的时期有着不同的特点。学前期是一个发生着巨大变化、发展迅速的时期，儿童的身体、智力和社会性发展迅速。在设计学龄前儿童益智玩具前应该深入了解儿童的生理、心理特征，以及他们的行为习惯。

    生理特征：3-6岁的学龄前儿童体重快速增长，身体也愈发强健有力。脑部神经继续发育，同时出现功能侧化。能够进行投球、跑步等粗大运动，使用筷子、握笔写字等精细运动也有很大的提高。儿童感知事物的方式主要包括视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉等几种手段，其中视觉起了相当大的作用，也是儿童感知事物最直接的方式。

    心理特征：儿童心理发育还不成熟，比较脆弱和敏感，渴望得到关心、表扬。根据皮亚杰的认知发展阶段论处于“前运算阶段”，开始使用象征性符号思维，心理推理出现。但是没有出现有组织的、形式的、逻辑性的心理过程。在语言表达方面，表达能力迅速发展，依靠具体形象性来理解事物，词汇量明显增长，掌握简单的语法，是开始学习语言的最佳时期。同时开始展现出自我，通过教育逐渐丰富认知能力、感受能力、决策能力等。

    行为习惯：儿童容易受到强烈的外在影响，他们喜欢关注强烈、新颖、具象、鲜明、形象、动态的刺激物；喜欢在模仿中学习新的事物。具有自我评价的能力，喜欢和同伴一起交流玩耍探索周围的世界。游戏成为最重要的日常活动，能够自己熟练地操作玩具。

    儿童的注意、记忆、思维和智力的发展特点决定了幼儿教学要尽可能地具体、直观、形象，教学信息的整合要富有故事性。优秀的玩具不仅能够与儿童的个性、喜好相适应，同时也具备安全性、教育性、娱乐性、艺术性的特点。儿童总是充满好奇心去积极主动地探索一些无法理解的新奇刺激的事件。在学龄前阶段，与玩具的互动是儿童学习知识的重要途径。玩具的使用方法、难易程度应该与其年龄处于相应的水平。玩法太容易不足以促进儿童认知活动和智力的发展，太难会使儿童失去兴趣。在游戏的过程中培养良好的性格习惯，对他们身心的健康发展会起到良好的促进作用。与此同时还能够获得愉快的精神体验、提高自身的见解，锻炼肢体能力。

    三、基于AR技术的早教玩具

    近观这几年的玩具展会和市场，儿童玩具不断融入新技术，智能化的趋势日益突出。智能化使玩具的受众更广同时也使玩法更多样。比如：AR技术将虚拟事物和现实生活联系起来，为儿童的生活带来了丰富多彩的视觉感受，成为了小朋友们的新宠。

    （1）小熊尼奥——梦境盒子

    “梦境盒子”（如图1所示，图片来源于百度图片库）是适用于3-7岁的儿童的一款儿童互动娱乐早教产品。通过增强现实技术丰富儿童与玩具的互动性和教育性，而且操作简单。儿童通过在手机、平板电脑上使用，下载增值服务中的APP与小熊尼奥互动。

    主机是一个高30厘米，宽10厘米的长方体——“梦境盒子”，顶端由三个按键和一个摄像头组成，当儿童将AR卡片放置在摄像头能捕捉到的范围内时，卡片上的内容将自动以3D动画的形式出现在主机连接的智能电子设备上（电视或电脑）。AR卡片有环游世界系列、体育运动百科、动物世界系列、交通工具系列等，其中还包括科普小电影、中英文短句及问答。屏幕中的小熊尼奥会友好地和小朋友打招呼，也会根据使用者的动作做出相应的回应，比如双语讲话、智力问答、语音讲解、播放动画等。

    （2）AR儿童投影仪一“丫哥”

    “丫哥”（如图2所示，图片来源于百度图片库）是一款以AR技术为切入点，以幼教模式为着力点的基于AR增强现实技术的儿童投影仪。

    这款拥有可爱宠物外形的早教产品除了投影功能，背部还有一个摄像头，专门用来做图像识别、实物识别和脸部识别。这种新型交互玩具能为孩子提供大量优质动漫、音乐、影视资源，同时结合AR技术和平台提供的特定卡片、书本、画册能够让图案动起来。小朋友之间、家长与孩子之间都可以随时互动视频。小朋友可以教宠物学习，通过趣味互动的方式达到寓教于乐的目的。

    丫哥团队结合硬件推出了丫聊APP，家长和儿童可以视频聊天、同屏远程互动、分享精彩瞬间。当孩子沉迷时，家长可以点击管理。比如需要吃饭的时候，丫哥可以将父母输入的“该吃饭啦”转化成语音，然后自动锁屏，只有家长才可以解锁。

    电子屏对我们眼睛、皮肤、精神的辐射危害是隐性的。“丫哥”让孩子们“低头族”（低头看手机屏幕）的现象得以改变。通过用投影，儿童可以在更大更健康的屏幕上玩。取代了手机、平板等电子设备，通过随意改变投影画面的大小，让全部应用都投影到墙壁上。AR投影画面的生动逼真，给人更强的沉浸感，让孩子享受最好科技的同时，也保有了最真的体验。

    （3）全息影像技术的运用——裸眼3D广告机

    全息影像技术是三维立体成像技术，人们可以从各个角度观察到立体效果（如图3所示，图片来源于百度图片库）。宝马、奔驰等高档汽车车窗上设置了外观如同普通玻璃似的交互式多重触摸全息屏，这种透明屏透视效果极佳，即使在日照充足的条件下，仍能够在玻璃窗上看电影。抗反射技术使图像投影到屏幕上时，不会产生光学及结构扭曲。目前这种全息投影已经运用在各种展会、发布会上。将这种技术运用到儿童玩具的设计中是一种新的思路。

    AR技术和全息影像技术的结合改变了设计的形式和媒介，能够给用户带来丰富及真实的视觉体验。

    四、智能早教玩具的设计分析

    随着AR技术的逐步成熟，以及儿童早教产业的日益发展，越来越多的儿童早教产品开始运用到AR技术。儿童早教的目的在于尽可能地帮助儿童认知世界，学习新事物。A时技术目前在早教行业较多运用于移动可视终端（平板电脑、手机等），通过读取配套的第三方媒介（图片、二维码等），从而展示所对应的三维图像，与操作者进行互动。其优点在于抛弃了产品加工的过程，降低了制造工艺的难度与制造成本，提高了操作的便捷性与儿童的认知范围。但常规的此类产品因为终端屏幕的尺寸而在大小上有所限制，屏幕过小则难以观察，屏幕过大则使用不便。同时长时间以固定的姿势使用以及观看屏幕对孩子的生长发育有着相当大的弊端。再者，单一的展示模型供儿童认知不但会降低孩子的兴趣，还减弱了孩子的参与程度。因此，此次设计在以往产品和理论的基础上加以改进，同时结合全息投影等技术加以实现。

    此款产品的设计共分为移动控制终端、三维模型中转和最终图像展示设备三个主体部分（如圖4所示，图片来源于作者自制）。

    移动控制终端基于平板电脑、手机等硬件支持，同时在软件方面配套相应APP软件进行调控和操作。APP软件附有强大的第三方模型设计库，包含自然、生活、社会等几个主要部分的模型数据（如图5所示，图片来源于作者自制），可以展示地球、动植物、人物、生活用品等对象的三维图像信息。部分模型之间可以相互产生作用，如火焰的模型与可燃物的模型相结合会产生燃烧的效果（如图6所示，图片来源于作者自制），以此来加深儿童的认知。同时模型自身还可以进行拼接，如将不同动植物分为几个部分进行拼接的互动（在此会考虑孩子的可接受程度，避免产生副作用）（如图7所示，图片来源于作者自制）。以往的产品往往数据库有限，设备只能读取相当有限的模型信息，难以更新和扩充。因此本产品在模型库方面采取模型平台的策略，所有模型由云端下载，部分模型免费，剩余模型采取收费方案，儿童的父母可以预览后付费下载。以此鼓励大量第三方的模型设计人员参与其中，扩大模型库、提高效率的同时降低企业成本。考虑到儿童的用眼疲劳问题，该终端设备由父母锁定，在儿童日常使用时为锁定状态，只可进行手势控制和操作，图像信息的展示另行完成。

    三维模型的中转由另一款高精度的显示设备完成，显示设备与控制设备以wifi的形式连接，将模型转换为4个面或多个面的角度显示（根据全息投影设备而定），并投影在最终设备上。

    最终图像展示设备由全息投影的立体金字塔作为主体（如图8所示，图片来源于作者自制）。金字塔采用高反射率的透明硅胶材质，高反射率和下部的高精度显示设备可以保证图像在空间上的成型效果，透明材料保证了儿童可以直接透视观看，这两方面的结合保证了三维模型及其动画效果在立体空间的展示。儿童可以手动调节角度在立体空间进行观看，也可以围绕走动进行观看，使儿童避免一个固定姿势，避免屏幕强光，从而降低身体的负担。这种展示方式以及互动方式的真实性更强，给予儿童更强的带入感，真正达到身临其境。同时硅胶材质易于折叠收纳，也可防止儿童碰撞造成伤害。同时硅胶材质对于尺寸要求较小，因此可以满足不同的尺寸型号要求，适应不同家庭的空间安排。

    总结

    随着科技的发展与技术的不断成熟，创新型儿童益智玩具的出现将儿童由被动地接受知识变为积极主动地学习。益智类儿童早教玩具能否真正地有益于儿童的心智发展和身体健康是一个值得深思的问题。

    市场上现有的智能玩具中，我们可以发现：第一，儿童还处在成长发育的时期，过度依赖电子产品会带来许多不利影响。第二，基于AR技术的APP软件，虽然实现了视觉与听觉上的体验，却忽略了其他肢体感官的体验。第三，AR玩具要想正确地吸引和引导孩子，就不应该仅是形式上的东西，还应该有优秀的内容支撑。

    时代在发展，儿童的需求也在提升。学龄前儿童对玩具的选择趋从简单手动玩具到多功能智能玩具，从单一的感官触动玩具到多感官体验玩具，从被动接受出厂设定到个性化创作。改变被动地接受厂家设置的现状，让儿童发挥创造力，构建新的场景，让互动和个性化得到充分的应用，将是儿童早教玩具的一大跨越。孩子们可以将自己画出的任意图案立体化，不仅能够极大地激发他们设计的兴趣，还能够增强他们的认知。创新型儿童益智玩具能够关注儿童的使用体验、丰富游戏的内容及趣味性。新技术的运用给儿童带来更深层次的体验，促进了儿童感觉器官、智力及情商的发展。创新型儿童益智玩具的出现是儿童内心情感和成长的多方面需求。