卡片式幼兒趣味學習機的設計與應用

杭州中美華東制藥有限公司 吳 迪

為了避免兒童使用電子移動設備時，長期暴露在屏幕下對視力、智力和心理的影響，本文設計了一款不帶顯示屏的卡片式幼兒趣味學習機。本文描述了學習機的工作流程，描述了卡片、模式、語音模塊、電源和外殼設計。試驗證明，該學習機學習內(nèi)容豐富、趣味性強，能顯著提升兒童的專注力和學習能力。

隨著技術水平的不斷發(fā)展，人們的生活、學習習慣也變得日新月異，其中兒童的學習方式也隨著時代的變遷不斷改變著。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展和電子移動設備的普及，兒童也逐漸成為新一代移動用戶，各類創(chuàng)意十足的APP已經(jīng)成為孩子成長的伙伴、父母教育的好幫手。然而，有研究表明，兒童長時間的電視暴露會增加邊緣智力以及智力低下發(fā)生的風險。學齡前兒童屏幕暴露時間越多、心理問題異常發(fā)生率越高。同時，兒童過早使用電子移動設備，會影響其視力、智力等各方面的發(fā)育。所以，如何利用現(xiàn)有技術，在不影響兒童發(fā)育的情況下，開發(fā)一款能教育孩子、陪伴兒童成長的玩具，成為一個值得考慮的課題。本文設計了一款卡片式幼兒趣味學習機，基于紅外檢測技術，多種類型的卡片作為學習媒介，不帶屏幕，在不影響兒童正常智力、視力發(fā)育的情況下，具有很強的娛樂性，能培養(yǎng)兒童專注力，使其能識別各類物體、文字、圖像，陪伴兒童健康學習成長。

1 總體設計

本文設計的卡片式幼兒趣味學習機，主要有主控芯片、卡片識別模塊、語音模塊、電源、卡片及外殼，組成框圖如圖1所示。

圖1 卡片式幼兒趣味學習機組成框圖

其核心模塊是卡片識別模塊，該模塊利用紅外檢測技術，能夠識別卡片上的黑白條紋編碼，然后再系統(tǒng)庫里查找該卡片對應的語音，通過語音模塊播放語音，實現(xiàn)不同卡片播放相應語音的功能。同時，學習機還具備聽故事、聽古詩、聽單詞等功能，用戶根據(jù)按鍵模塊選擇不同的模式即可播放不同的語音。學習機的運行流程圖如圖2所示。

圖2 卡片式幼兒趣味學習機運行流程圖

2 卡片設計

卡片式幼兒趣味學習機的卡片數(shù)量和種類，決定了學習機的趣味性和豐富性。所以如何豐富卡片數(shù)量和種類成為了設計學習機時需要考慮的重要因素。學習機中的卡片識別模塊最多能識別16條黑白條紋，即可識別216種條紋，即可識別65536張卡片，這個容量為卡片提供了很大的設計空間?？ㄆ仨毎男畔⒂?6條黑白條紋、圖像、文字等信息，圖像和文字可以根據(jù)需要采用各種鮮艷的顏色，一般卡片設計如圖3所示：

圖3 設計的卡片示例

卡片的種類設計可以根據(jù)幼兒的認知水平不同進行設計，大致可以分為1周歲左右、2周歲左右和3周歲左右三個階段，難度從低到高進行設計，具體卡片設計類型如表1所示，基本能覆蓋到3歲左右的兒童。

表1 卡片配置表

3 模式設計

為了提升卡片式幼兒趣味學習機的趣味性，除了具備最基本的卡片識別外，還應具備聽讀、答題等多種模式，能夠滿足更大年齡范圍兒童的需求，也能提升兒童參與度、提高專注力。模式的選擇可以通過學習機的按鍵模塊實現(xiàn)，模式分為：卡片識讀、聽兒歌、故事、聽古詩、猜單詞、猜物品等模式。模式的選擇和整個流程運行如圖4所示。

圖4 各模式選擇流程圖

用戶通過按鍵模塊，可以輕松實現(xiàn)不同的模式選擇，大大擴充了學習機的功能性、娛樂性。

4 其他設計

學習機除了卡片設計和模式設計外，還需要考慮語音模塊、電源模塊和外殼的設計。由于學習機有多種模式可選，卡片種類和數(shù)量較多，語音模塊在設計時要考慮存儲容量?，F(xiàn)有比較好的方案是采用2G以上存儲的FLASH存儲芯片，這樣可以在學習機制作就可以將相應的語音存入存儲芯片中，保證了語音的高清晰度，同時也避免用戶誤操作使各類語音丟失。電源模塊可以采用可充電的鋰電池方案或者使用干電池，只需滿足學習機的電壓要求即可。在外殼設計方面，模型設計時需要考慮卡片的大小，要保證卡片能干好契合外殼。在選擇材質時，應考慮綠色環(huán)保的材質，有利于保護兒童健康。

總結：本文設計的卡片式幼兒趣味學習機，由于沒有顯示屏幕，可以避免兒童長時間暴露在屏幕前，避免由此對視力、智力和心理發(fā)育的影響。經(jīng)過實踐證明，本文設計的學習機，具有很高的娛樂性，也能陪伴兒童學習成長，內(nèi)容豐富、適用年齡范圍廣，能夠顯著提升兒童的專注力、學習能力。