候元琦 許懋琦

摘要：在全球信息化背景下，信息化、網(wǎng)絡(luò)化不僅給成人的生活帶來了極大的便利與精神享受，同時也不可避免地影響到了兒童的成長。家長對學(xué)齡前兒童使用電子產(chǎn)品的態(tài)度也逐漸從排斥到良性引導(dǎo)。隨著技術(shù)的不斷成熟，創(chuàng)新型益智玩具給孩子們帶來的全新娛樂體驗是傳統(tǒng)玩具無法給予的。文章通過針對3-6歲學(xué)齡前兒童這一特殊群體而設(shè)計的創(chuàng)新型兒童益智玩具進(jìn)行思考，指出未來學(xué)齡前兒童玩具的設(shè)計趨勢。

關(guān)鍵詞：AR技術(shù) 全息投影技術(shù) 學(xué)齡前兒童 益智玩具

一、研究背景及意義

隨著經(jīng)濟(jì)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類社會已經(jīng)進(jìn)入了一個信息化時期，如今各行各業(yè)也主動向“互聯(lián)網(wǎng)+玩具”的方式靠攏，各種智能化的互動玩具極大地改變了兒童的生活、學(xué)習(xí)以及娛樂方式。同時二孩政策的全面開放也給學(xué)齡前兒童玩具市場帶來了巨大的發(fā)展空間，《中國玩具消費(fèi)調(diào)查報告》統(tǒng)計顯示：中高檔玩具的消費(fèi)份額與城市的發(fā)達(dá)程度成正相關(guān)。

在信息化背景下，兒童使用手機(jī)、平板等信息化產(chǎn)品去學(xué)習(xí)和娛樂是一個不可避免的趨勢。我們不可能一味地拒絕電子產(chǎn)品，從兒童的行為特點來分析，這會引起兒童的反抗和不滿。讓兒童理解玩具的使用方法，自己去使用和玩耍，主動地去接觸優(yōu)秀的電子產(chǎn)品，對兒童未來的成長發(fā)展意義深遠(yuǎn)。以互聯(lián)網(wǎng)為平臺的智能化益智類兒童早教玩具不僅能夠增強(qiáng)兒童的創(chuàng)新思維，還能鍛煉兒童的操作能力和獨(dú)立思考的能力，目前已經(jīng)被越來越多的家長認(rèn)可和期待。

二、學(xué)齡前兒童的發(fā)展特點分析

從發(fā)展心理學(xué)的角度，我們一般把兒童劃分為嬰兒期、學(xué)步期（出生至3歲）、學(xué)前期（3-6歲）、兒童中期（6-12歲）、青春期（12-20歲）。在人的發(fā)展階段中，不同的時期有著不同的特點。學(xué)前期是一個發(fā)生著巨大變化、發(fā)展迅速的時期，兒童的身體、智力和社會性發(fā)展迅速。在設(shè)計學(xué)齡前兒童益智玩具前應(yīng)該深入了解兒童的生理、心理特征，以及他們的行為習(xí)慣。

生理特征：3-6歲的學(xué)齡前兒童體重快速增長，身體也愈發(fā)強(qiáng)健有力。腦部神經(jīng)繼續(xù)發(fā)育，同時出現(xiàn)功能側(cè)化。能夠進(jìn)行投球、跑步等粗大運(yùn)動，使用筷子、握筆寫字等精細(xì)運(yùn)動也有很大的提高。兒童感知事物的方式主要包括視覺、觸覺、聽覺、嗅覺、味覺等幾種手段，其中視覺起了相當(dāng)大的作用，也是兒童感知事物最直接的方式。

心理特征：兒童心理發(fā)育還不成熟，比較脆弱和敏感，渴望得到關(guān)心、表揚(yáng)。根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展階段論處于“前運(yùn)算階段”，開始使用象征性符號思維，心理推理出現(xiàn)。但是沒有出現(xiàn)有組織的、形式的、邏輯性的心理過程。在語言表達(dá)方面，表達(dá)能力迅速發(fā)展，依靠具體形象性來理解事物，詞匯量明顯增長，掌握簡單的語法，是開始學(xué)習(xí)語言的最佳時期。同時開始展現(xiàn)出自我，通過教育逐漸豐富認(rèn)知能力、感受能力、決策能力等。

行為習(xí)慣：兒童容易受到強(qiáng)烈的外在影響，他們喜歡關(guān)注強(qiáng)烈、新穎、具象、鮮明、形象、動態(tài)的刺激物；喜歡在模仿中學(xué)習(xí)新的事物。具有自我評價的能力，喜歡和同伴一起交流玩耍探索周圍的世界。游戲成為最重要的日?；顒?，能夠自己熟練地操作玩具。

兒童的注意、記憶、思維和智力的發(fā)展特點決定了幼兒教學(xué)要盡可能地具體、直觀、形象，教學(xué)信息的整合要富有故事性。優(yōu)秀的玩具不僅能夠與兒童的個性、喜好相適應(yīng)，同時也具備安全性、教育性、娛樂性、藝術(shù)性的特點。兒童總是充滿好奇心去積極主動地探索一些無法理解的新奇刺激的事件。在學(xué)齡前階段，與玩具的互動是兒童學(xué)習(xí)知識的重要途徑。玩具的使用方法、難易程度應(yīng)該與其年齡處于相應(yīng)的水平。玩法太容易不足以促進(jìn)兒童認(rèn)知活動和智力的發(fā)展，太難會使兒童失去興趣。在游戲的過程中培養(yǎng)良好的性格習(xí)慣，對他們身心的健康發(fā)展會起到良好的促進(jìn)作用。與此同時還能夠獲得愉快的精神體驗、提高自身的見解，鍛煉肢體能力。

三、基于AR技術(shù)的早教玩具

近觀這幾年的玩具展會和市場，兒童玩具不斷融入新技術(shù)，智能化的趨勢日益突出。智能化使玩具的受眾更廣同時也使玩法更多樣。比如：AR技術(shù)將虛擬事物和現(xiàn)實生活聯(lián)系起來，為兒童的生活帶來了豐富多彩的視覺感受，成為了小朋友們的新寵。

（1）小熊尼奧——夢境盒子

“夢境盒子”（如圖1所示，圖片來源于百度圖片庫）是適用于3-7歲的兒童的一款兒童互動娛樂早教產(chǎn)品。通過增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)豐富兒童與玩具的互動性和教育性，而且操作簡單。兒童通過在手機(jī)、平板電腦上使用，下載增值服務(wù)中的APP與小熊尼奧互動。

主機(jī)是一個高30厘米，寬10厘米的長方體——“夢境盒子”，頂端由三個按鍵和一個攝像頭組成，當(dāng)兒童將AR卡片放置在攝像頭能捕捉到的范圍內(nèi)時，卡片上的內(nèi)容將自動以3D動畫的形式出現(xiàn)在主機(jī)連接的智能電子設(shè)備上（電視或電腦）。AR卡片有環(huán)游世界系列、體育運(yùn)動百科、動物世界系列、交通工具系列等，其中還包括科普小電影、中英文短句及問答。屏幕中的小熊尼奧會友好地和小朋友打招呼，也會根據(jù)使用者的動作做出相應(yīng)的回應(yīng)，比如雙語講話、智力問答、語音講解、播放動畫等。

（2）AR兒童投影儀一“丫哥”

“丫哥”（如圖2所示，圖片來源于百度圖片庫）是一款以AR技術(shù)為切入點，以幼教模式為著力點的基于AR增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的兒童投影儀。

這款擁有可愛寵物外形的早教產(chǎn)品除了投影功能，背部還有一個攝像頭，專門用來做圖像識別、實物識別和臉部識別。這種新型交互玩具能為孩子提供大量優(yōu)質(zhì)動漫、音樂、影視資源，同時結(jié)合AR技術(shù)和平臺提供的特定卡片、書本、畫冊能夠讓圖案動起來。小朋友之間、家長與孩子之間都可以隨時互動視頻。小朋友可以教寵物學(xué)習(xí)，通過趣味互動的方式達(dá)到寓教于樂的目的。

丫哥團(tuán)隊結(jié)合硬件推出了丫聊APP，家長和兒童可以視頻聊天、同屏遠(yuǎn)程互動、分享精彩瞬間。當(dāng)孩子沉迷時，家長可以點擊管理。比如需要吃飯的時候，丫哥可以將父母輸入的“該吃飯啦”轉(zhuǎn)化成語音，然后自動鎖屏，只有家長才可以解鎖。

電子屏對我們眼睛、皮膚、精神的輻射危害是隱性的。“丫哥”讓孩子們“低頭族”（低頭看手機(jī)屏幕）的現(xiàn)象得以改變。通過用投影，兒童可以在更大更健康的屏幕上玩。取代了手機(jī)、平板等電子設(shè)備，通過隨意改變投影畫面的大小，讓全部應(yīng)用都投影到墻壁上。AR投影畫面的生動逼真，給人更強(qiáng)的沉浸感，讓孩子享受最好科技的同時，也保有了最真的體驗。

（3）全息影像技術(shù)的運(yùn)用——裸眼3D廣告機(jī)

全息影像技術(shù)是三維立體成像技術(shù)，人們可以從各個角度觀察到立體效果（如圖3所示，圖片來源于百度圖片庫）。寶馬、奔馳等高檔汽車車窗上設(shè)置了外觀如同普通玻璃似的交互式多重觸摸全息屏，這種透明屏透視效果極佳，即使在日照充足的條件下，仍能夠在玻璃窗上看電影?？狗瓷浼夹g(shù)使圖像投影到屏幕上時，不會產(chǎn)生光學(xué)及結(jié)構(gòu)扭曲。目前這種全息投影已經(jīng)運(yùn)用在各種展會、發(fā)布會上。將這種技術(shù)運(yùn)用到兒童玩具的設(shè)計中是一種新的思路。

AR技術(shù)和全息影像技術(shù)的結(jié)合改變了設(shè)計的形式和媒介，能夠給用戶帶來豐富及真實的視覺體驗。

四、智能早教玩具的設(shè)計分析

隨著AR技術(shù)的逐步成熟，以及兒童早教產(chǎn)業(yè)的日益發(fā)展，越來越多的兒童早教產(chǎn)品開始運(yùn)用到AR技術(shù)。兒童早教的目的在于盡可能地幫助兒童認(rèn)知世界，學(xué)習(xí)新事物。A時技術(shù)目前在早教行業(yè)較多運(yùn)用于移動可視終端（平板電腦、手機(jī)等），通過讀取配套的第三方媒介（圖片、二維碼等），從而展示所對應(yīng)的三維圖像，與操作者進(jìn)行互動。其優(yōu)點在于拋棄了產(chǎn)品加工的過程，降低了制造工藝的難度與制造成本，提高了操作的便捷性與兒童的認(rèn)知范圍。但常規(guī)的此類產(chǎn)品因為終端屏幕的尺寸而在大小上有所限制，屏幕過小則難以觀察，屏幕過大則使用不便。同時長時間以固定的姿勢使用以及觀看屏幕對孩子的生長發(fā)育有著相當(dāng)大的弊端。再者，單一的展示模型供兒童認(rèn)知不但會降低孩子的興趣，還減弱了孩子的參與程度。因此，此次設(shè)計在以往產(chǎn)品和理論的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，同時結(jié)合全息投影等技術(shù)加以實現(xiàn)。

此款產(chǎn)品的設(shè)計共分為移動控制終端、三維模型中轉(zhuǎn)和最終圖像展示設(shè)備三個主體部分（如圖4所示，圖片來源于作者自制）。

移動控制終端基于平板電腦、手機(jī)等硬件支持，同時在軟件方面配套相應(yīng)APP軟件進(jìn)行調(diào)控和操作。APP軟件附有強(qiáng)大的第三方模型設(shè)計庫，包含自然、生活、社會等幾個主要部分的模型數(shù)據(jù)（如圖5所示，圖片來源于作者自制），可以展示地球、動植物、人物、生活用品等對象的三維圖像信息。部分模型之間可以相互產(chǎn)生作用，如火焰的模型與可燃物的模型相結(jié)合會產(chǎn)生燃燒的效果（如圖6所示，圖片來源于作者自制），以此來加深兒童的認(rèn)知。同時模型自身還可以進(jìn)行拼接，如將不同動植物分為幾個部分進(jìn)行拼接的互動（在此會考慮孩子的可接受程度，避免產(chǎn)生副作用）（如圖7所示，圖片來源于作者自制）。以往的產(chǎn)品往往數(shù)據(jù)庫有限，設(shè)備只能讀取相當(dāng)有限的模型信息，難以更新和擴(kuò)充。因此本產(chǎn)品在模型庫方面采取模型平臺的策略，所有模型由云端下載，部分模型免費(fèi)，剩余模型采取收費(fèi)方案，兒童的父母可以預(yù)覽后付費(fèi)下載。以此鼓勵大量第三方的模型設(shè)計人員參與其中，擴(kuò)大模型庫、提高效率的同時降低企業(yè)成本?？紤]到兒童的用眼疲勞問題，該終端設(shè)備由父母鎖定，在兒童日常使用時為鎖定狀態(tài)，只可進(jìn)行手勢控制和操作，圖像信息的展示另行完成。

三維模型的中轉(zhuǎn)由另一款高精度的顯示設(shè)備完成，顯示設(shè)備與控制設(shè)備以wifi的形式連接，將模型轉(zhuǎn)換為4個面或多個面的角度顯示（根據(jù)全息投影設(shè)備而定），并投影在最終設(shè)備上。

最終圖像展示設(shè)備由全息投影的立體金字塔作為主體（如圖8所示，圖片來源于作者自制）。金字塔采用高反射率的透明硅膠材質(zhì)，高反射率和下部的高精度顯示設(shè)備可以保證圖像在空間上的成型效果，透明材料保證了兒童可以直接透視觀看，這兩方面的結(jié)合保證了三維模型及其動畫效果在立體空間的展示。兒童可以手動調(diào)節(jié)角度在立體空間進(jìn)行觀看，也可以圍繞走動進(jìn)行觀看，使兒童避免一個固定姿勢，避免屏幕強(qiáng)光，從而降低身體的負(fù)擔(dān)。這種展示方式以及互動方式的真實性更強(qiáng)，給予兒童更強(qiáng)的帶入感，真正達(dá)到身臨其境。同時硅膠材質(zhì)易于折疊收納，也可防止兒童碰撞造成傷害。同時硅膠材質(zhì)對于尺寸要求較小，因此可以滿足不同的尺寸型號要求，適應(yīng)不同家庭的空間安排。

總結(jié)

隨著科技的發(fā)展與技術(shù)的不斷成熟，創(chuàng)新型兒童益智玩具的出現(xiàn)將兒童由被動地接受知識變?yōu)榉e極主動地學(xué)習(xí)。益智類兒童早教玩具能否真正地有益于兒童的心智發(fā)展和身體健康是一個值得深思的問題。

市場上現(xiàn)有的智能玩具中，我們可以發(fā)現(xiàn)：第一，兒童還處在成長發(fā)育的時期，過度依賴電子產(chǎn)品會帶來許多不利影響。第二，基于AR技術(shù)的APP軟件，雖然實現(xiàn)了視覺與聽覺上的體驗，卻忽略了其他肢體感官的體驗。第三，AR玩具要想正確地吸引和引導(dǎo)孩子，就不應(yīng)該僅是形式上的東西，還應(yīng)該有優(yōu)秀的內(nèi)容支撐。

時代在發(fā)展，兒童的需求也在提升。學(xué)齡前兒童對玩具的選擇趨從簡單手動玩具到多功能智能玩具，從單一的感官觸動玩具到多感官體驗玩具，從被動接受出廠設(shè)定到個性化創(chuàng)作。改變被動地接受廠家設(shè)置的現(xiàn)狀，讓兒童發(fā)揮創(chuàng)造力，構(gòu)建新的場景，讓互動和個性化得到充分的應(yīng)用，將是兒童早教玩具的一大跨越。孩子們可以將自己畫出的任意圖案立體化，不僅能夠極大地激發(fā)他們設(shè)計的興趣，還能夠增強(qiáng)他們的認(rèn)知。創(chuàng)新型兒童益智玩具能夠關(guān)注兒童的使用體驗、豐富游戲的內(nèi)容及趣味性。新技術(shù)的運(yùn)用給兒童帶來更深層次的體驗，促進(jìn)了兒童感覺器官、智力及情商的發(fā)展。創(chuàng)新型兒童益智玩具的出現(xiàn)是兒童內(nèi)心情感和成長的多方面需求。