張祖耀　張紫然

摘要：通過對兒童認知過程的分析得出兒童智能交互玩具的設計方法。通過兒童認知過程分析，歸納關鍵認知模式，提出基于玩具設計的認知強化和認知拓展的信息接納理論模型，并總結(jié)相應的智能化、交互性的設計方法。通過認知過程設計模型設計出一款以博物館文創(chuàng)玩具產(chǎn)品設計為背景的兒童智能交互玩具設計。以認知信息接納理論模型為基礎的智能交互設計方法與理論，能夠幫助提升兒童玩具的設計效率，并提升兒童娛樂認知。

關鍵詞：產(chǎn)品設計 兒童玩具 智能交互 認知過程

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2019）07-0020-03

引言

信息時代的到來讓更多的智能產(chǎn)品開始逐漸進入生活，智能交互涉獵多個行業(yè)，同樣的，在兒童玩具行業(yè)也興起了一股智能風，早期的概念設計中就有智能交互運用在兒童玩具中來達到玩具寓教于樂的效果。但如今琳瑯滿目的玩具市場中，大多表里不一，并不適合兒童使用。

一、智能兒童交互玩具的興起與作用

（一）智能交互玩具與市場

智能交互玩具在功能上將電子芯片、智能遙控和無線連接等智能模塊注入設計，改變傳統(tǒng)玩具單一玩法，通過功能的變化增添玩法樂趣。

兒童智能交互玩具市場空缺大，與兒童需求不匹配，據(jù)數(shù)據(jù)顯示前年中國玩具市場整體消費高達680億，位居世界第二，而其中智能玩具只占比5%。

（二）現(xiàn)有的智能交互玩具的優(yōu)勢

玩具市場大，品類繁多，玩具容易缺乏亮點，智能交互的介入可以給玩具增添趣味，通過智能的交互方式打破傳統(tǒng)玩具的單一性，建立多個玩法入口。

智能交互玩具的設計更加寬泛，形式更加多樣，智能交互的拓展方向相比傳統(tǒng)玩具更廣，可以鏈接虛擬網(wǎng)絡，實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實結(jié)合，還可以通過硬件模塊實現(xiàn)玩具的聯(lián)動效果，實現(xiàn)更好的使用體驗。

智能交互玩具通過自然的人機交互形式引導兒童獨立思考，構建“玩具-兒童-環(huán)境”三者的緊密聯(lián)系，使得玩具與兒童之間不止是單向的輸出，而是雙向的交流。

（三）市場上現(xiàn)有的智能兒童交互玩具的問題

市場上現(xiàn)有的智能交互玩具大多虛有其表，更多的智能交互玩具不過是借用了智能的噱頭，實際上只是將玩具設計為傳統(tǒng)玩具的充電版或者是智能機器人的簡化版，沒有真正地利用智能交互的方式在玩具設計上進行實質(zhì)的創(chuàng)新。

其次是性質(zhì)上沒有遵循兒童的需求。在玩具設計上兒童年齡設定廣泛，針對性不明確，反而造成符合大多兒童的玩具往往是都不符合其中任何一個兒童年齡層的。

最重要的—點是玩具設計的效果不明顯，達不到預期效果。很多兒童智能交互玩具在設計上太過于專注“智能”的特點，從而忽略了兒童的認知程度、使用習慣，造成玩具與兒童的脫離，產(chǎn)生不合理的玩具設計。

二、兒童認知過程與信息接納模型特征

兒童玩具設計必定遵循兒童成長規(guī)律，因此分析兒童的認知流程，并且歸納整理其信息接納模式、認知特點和行為習慣等因素，從更科學的視角了解兒童玩具設計的痛點，并以此為切入口，解決現(xiàn)有玩具存在的問題，通過設計方法注入優(yōu)化傳統(tǒng)玩具的不足，做出合適兒童的玩具設計。

（一）兒童認知過程及特征，如圖1

兒童在接觸到刺激后會對未知事物產(chǎn)生興趣，并探索事物。例如一個在學步車中的嬰兒被沙發(fā)扶手邊上的玩具吸引，就用手呈現(xiàn)撈的動作想將玩具圈過來。這就是兒童通過自身認知探索新事物的過程。緊接著嬰兒發(fā)現(xiàn)因為學步車的限制自己無法接觸到玩具，但是因為學步車移動拉到了沙發(fā)上的罩子，玩具向外移動，兒童就用手拉沙發(fā)罩子，玩具就掉了下來。在這個過程中兒童通過探索得到了一種新的拿到玩具的方式，這種方式被兒童吸收接納后就會表現(xiàn)出來，不斷吸收接納的過程中兒童的自身儲備也會越來越豐富，使用方法也不斷被優(yōu)化升級。當玩具被放到沙發(fā)靠背的上面，而兒童不能通過拉罩子將玩具取下來的，他哭了，母親把玩具拿下來放到他懷里，此時的兒童又攝入了一種新的拿玩具的方法，該方法在很多時候甚至比其他的方法更有效，于是兒童常會用哭吸引注意達到滿足需求的效果。這個過程中前面的拉罩子的方法已經(jīng)不適用了，從而又進行新一輪的探索到應用的過程，通過不斷的循環(huán)達到提升兒童認知的效果。

兒童提升自己知識儲備的過程被稱為兒童的認知過程，在認知過程中最重要的是“吸收_接納”的部分，在這個過程中，兒童的自我認知儲備和外界新信息會進行同化和順應的平衡，由此過程決定兒童的認知結(jié)果。

（二）基于認知過程的信息接納模型

認知過程是自身知識儲備與外界新信息融合的過程，根據(jù)不同的形式大致分為三類，如圖2所示，分別是無法融合，同化和順應。

無法融合是指兒童的自我認知儲備與外界信息融合的結(jié)果失敗，結(jié)果失敗體現(xiàn)在未能成功將外界信息轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨碇R儲備。該結(jié)果體現(xiàn)出兒童的認知程度處于停滯不前的狀態(tài)。自我認知與外界信息無法融合的原因分為兩種，信息吸收程度的合理性無法融合和信息接收部分缺失性的無法融合。前者是正常的無法融合，兒童的認知發(fā)展和外界信息的不對等，認知信息過于跳躍。例如教給嬰兒玩魔方，嬰兒的認知處于感知運動階段，對玩具基本采用觸摸產(chǎn)生認知，而7-11歲處于具體運算階段的兒童才會產(chǎn)生對魔方這類玩具有顏色的區(qū)分。這是沒有考慮兒童的認知發(fā)展規(guī)律，而導致了吸收時的外界信息的錯誤選取。第二種是缺失性的無法融合，主要由于兒童自身特點和成長環(huán)境等因素導致。例如兒童是天生的色盲患者，那么對于顏色指示性的玩具色盲兒童相比起顏色感知正常的兒童來說就不能做到完整的信息接收。

而同化指的是外界信息與兒童自我認知儲備平衡的過程中起到了強化兒童的自我認知的作用，這種認知強化是真實有效的，類似于知識積累的過程。強化認知是通過在認知過程中多次認知同一內(nèi)容從而達到強化的效果。例如兒童在認字階段通過拼字游戲、字形找不同等多種不同形式的認字游戲來強化漢字在兒童認知中的印象，幫助兒童更快更準確地記住漢字。

順應與同化不同，同化是強化認知，而順應則是拓展認知。順應使得兒童自我認知逐漸擴大，類似于新技能打卡的過程，將新信息作為關卡，通過一關自己就強一點。但是在認知順應的過程中會有成功和不成功兩種順應結(jié)果。例如兒童在通過老師給出的案例，做同類的題時會出現(xiàn)可以解答與無法關聯(lián)案例作答的兩種結(jié)果。前者稱為成功順應，在認知順應的過程中會實現(xiàn)認知的拓展，有助于兒童大腦發(fā)展和認知擴充;后者則是無法順應，對于外界新信息的接收不完整，對于這樣的兒童通常會出現(xiàn)學習困難、冥頑的特征。

三、基于認知過程的智能交互兒童玩具的設計方法

（一）基于認知過程的產(chǎn)品設計方法模型

圖3為根據(jù)認知過程的信息接收模型和同化順應平衡的特點建立以提升兒童認知的設計方法模型，根據(jù)該模型流程設計的玩具具備強化兒童認知或者拓展兒童認知的功能。

以認知過程（不可見層級）中兒童的成功認知的兩種結(jié)果作為玩具設計目標，通過關聯(lián)用戶（兒童）、產(chǎn)品（玩具）和環(huán)境（智能發(fā)展時代）延展到產(chǎn)品設計（可見層級）部分。從兒童的基礎需求入手，考慮兒童本身的認知儲備，增強認知基礎和未知信息之間的遞進性，減少跨度過大不匹配兒童認知階段。由認知結(jié)果出發(fā)考慮設計原則，通過設計原則的注入使得玩具滿足提升兒童認知的效果。智能時代的環(huán)境帶來的好處就是玩具可以通過智能交互技術的注入更加方便，更貼切現(xiàn)代生活。

（二）兒童認知強化的玩具設計

將認知結(jié)果設定為：強化，那么玩具的設計原則應當注重重復中不重樣的設計理念，玩具代表的是外界信息，兒童通過玩玩具的過程從中獲得相應的認知的過程。根據(jù)兒童自身特點好動注意力易分散來看，強化認知的設計方法上主要是趣味重復性玩法設計。通過不同入口的使用模式給兒童加深某個信息的認識，通俗來說，這個過程類似于反復背課文，通過重復性記憶讓認知達到強化的效果，與背書不同的是他可能用聲音和圖象提示等多種形式趣味性的加深記憶。

例如：TIMIO這個玩具，通過智能語音交互技術的注入，兒童更換玩具的轉(zhuǎn)盤，類似于錄音機磁帶，使用點擊轉(zhuǎn)盤圖案，相當于選擇鍵盤，通過不同圖案的選擇，便可以展示相對應的音樂或者語音，建立視覺和聽覺的聯(lián)系，培養(yǎng)兒童自我學習的習慣，以一種玩具錄音圖書館的形式強化兒童的知識，如圖4。

（三）兒童認知拓展的玩具設計

如果將認知結(jié)果設定為：順應，那么就需要使得玩具承擔一部分教育工具的角色，在認知拓展的玩具設計方法中因突出注重玩具的提示性、引導性，可加入類似關卡的模式，為兒童營造成就感，促使繼續(xù)拓展積極思考。

拓展認知的方法主要是同元素提示性移用性玩法設計。通過相同原理的方法進行提示性玩法設計，同一個知識的學習時注入不同的拓展內(nèi)容，豐富認知，建立思維發(fā)展的空間，促進創(chuàng)造能力的形成。

例如，Lego Fusion是樂高公司推出的結(jié)合有攝像頭的平板的新型游戲，通過對樂高的堆疊形成的兒童的創(chuàng)意場景作品可以直接被掃描到平板中作為虛擬場景進行游戲，給予兒童對堆疊形成的場景的新認知，不止局限于視覺的可觸摸形態(tài)，亦可以充當游戲場景，通過堆疊游戲的方式給兒童建筑成型的基本概念，如圖5。

（三）兒童智能交互玩具的設計原則

1.保證安全性原則，考慮到使用者兒童的自我防護意識不足、身體抵抗力較弱等原因，兒童玩具的首要注意事項便是安全達標，例如表面材質(zhì)的選取必須無毒無害、產(chǎn)品外觀形態(tài)選取曲面為主、物體形態(tài)的不能過小，防止兒童吞食。2.突出玩具的功能性原則，突出玩具的智能化特點，通過科學的認知發(fā)展理論模型和科技手段達到推進兒童認知。3.玩具形式創(chuàng)新原則，在玩具的材料選取和功能確定上應當注重培養(yǎng)兒童的獨立思考和創(chuàng)新精神，利用玩具為兒童培養(yǎng)敏銳觀察力和操作創(chuàng)新能力，用科學的設計方法和便捷的智能交互提升兒童認知的同時促進其養(yǎng)成勤動腦勤動手的好習慣。

（四）認知型兒童玩具的設計方法

1.鎖定人群，設計聚焦。不同年齡的兒童需求差異很大，大而廣的產(chǎn)品在市場上非常普遍，無法滿足兒童真實的需求，因此小而精的產(chǎn)品才可以體現(xiàn)對兒童需求的真正關懷，去研究深挖不同年齡段的差異需求的出來的玩具設計才是為兒童設計的玩具。2.智能提示、引領認識。兒童的探索認知更有助于兒童自身對物體的理解和思考，告知性教學無法滿足兒童的真正認知，這是對兒童增長認知的錯誤了解。說出來的不一定被記住，做過的會有印象，重復作過的印象更深刻。3.善用網(wǎng)絡，趣味升級?；ヂ?lián)網(wǎng)的多樣性和數(shù)據(jù)庫存豐富性為兒童創(chuàng)造了趣味娛樂的效果，還為兒童的認知發(fā)展建立了強大的數(shù)據(jù)庫，使得認知不僅局限在實物上，更有多種方式可達成。4.激勵挑戰(zhàn)，創(chuàng)造成就。在玩具的設計上注重關卡，兒童挑戰(zhàn)后形成了成就感會使得在精神層面給予兒童巨大鼓勵，有很強的激勵作用，推進兒童自我進步發(fā)展。

四、基于上述理論與方法的設計驗證

為了驗證上文總結(jié)歸納的認知過程下的智能交互玩具的設計方法是否能真的設計出符合兒童使用的玩具設計，以文字博物館文創(chuàng)玩具產(chǎn)品設計為背景，用該模型設計一款文創(chuàng)玩具產(chǎn)品設計，并且以此為模型拿去給兒童使用，證明設計方法的合理性。

（一）使用人群特征

根據(jù)皮亞杰提出的認知發(fā)展論可將兒童分類為四個類型，分別是感知運動階段、前運算階段、具體運算階段和形式運算階段，如表1。

3-6歲的兒童處于前運算階段，這一階段的兒童主要需求是思維物體表象認知，將腦海中物體由模糊狀態(tài)轉(zhuǎn)變形成清晰狀態(tài)，通過辨認和區(qū)分來達到強化腦部物體認知的效果，因此在玩具的設計上應當注重物體辨認和區(qū)分，給予兒童適當?shù)拇碳ひ龑?，如圖6、7。

（二）設計概念闡述

該玩具是基于文字博物館文創(chuàng)設計的一個設計案例，玩具在交互上運用了語音交互技術，幫助兒童實現(xiàn)大量文字的重復性讀法認知和觸屏書寫，幫助兒童記憶漢字，了解漢字發(fā)展歷史和筆畫順序等。

根據(jù)兒童試用反饋得出兒童在使用后對玩具產(chǎn)生極大的興趣，書寫教學上從一開始就讓孩子學習到漢字的正確讀音，筆畫順序，讓兒童的文字學習更加趣味多樣，每天都有新的進展。玩具作為介質(zhì)，培養(yǎng)兒童的動手操作和思維活躍能力，在強化兒童認知的同時利用兒童敏銳注意力和好奇心的特點，通過語音講解和觸覺操作強化文字認知輸出，加強刺激兒童的腦部活躍，為兒童構建一個良好的探索文字到強化文字認知的環(huán)境。結(jié)論

兒童玩具逐步走向智能化，玩具幫助兒童快速了解和融入生活，促進兒童思維發(fā)展和人格塑造，因此玩具的設計需要遵循兒童認知過程中的規(guī)律、在認知信息接納模型的基礎上進行設計，融合智能交互的方式，合理地設計玩具。

以上總結(jié)的兒童玩具的設計方法雖然跟隨兒童認知過程，但是因為現(xiàn)階段研究未考慮個體差異以及環(huán)境等其他因素影響，因此在后期的設計研究中在還可以注入環(huán)境等因素更加深入地剖析兒童認知過程的玩具設計方法，通過科學認知理論和多樣的智能交互方法幫助兒童更好地提升認知。