■秦曉宇，徐 偉.，詹先旭 Qin Xiaoyu & Xu Wei & Zhan Xianxu

(1.南京林業(yè)大學家居與工業(yè)設計學院，江蘇南京 210037；2.南京林業(yè)大學智庫林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，江蘇南京 210037；3.德華兔寶寶裝飾新材股份有限公司，浙江德清 313200）

兒童時期在人的一生中是非常關鍵的一個階段，兒童時期所受的教育會對漫長的人生產(chǎn)生深遠的影響,所以兒童教育一直是一個備受關注的話題。兒童們有著不同于成年人的特質(zhì)，古往今來，許許多多的中西方教育家們針對兒童的種種特質(zhì)研究出不同的教育方法，幫助我們更好的實施兒童教育。而以玩具來達到教育的目的無疑是最好的方式，玩具不僅能夠幫助兒童調(diào)動大腦的思考和身體的運動，還可以讓兒童在玩的過程中培養(yǎng)積極主動的探索能力以及對社會和情感的認知[1]。"寓教于樂古來有之。"如我國古代的七巧板、孔明鎖、九連環(huán)、雙陸等益智玩具，可以開發(fā)智力，培養(yǎng)動手能力及創(chuàng)新能力等。發(fā)展到現(xiàn)代，結合STEAM教育理念而產(chǎn)生的STEAM玩具應運而生。本文在這一理念的基礎上探討兒童益智玩具的設計。

1 STEAM教育概述

STEAM教育（即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts）、數(shù)學（Mathematics）的首字母）是近年來傳入中國的一種由美國政府提出的重實踐的教育理念。STEAM教育以數(shù)學為基礎,從工程和藝術的角度解讀科學和技術,以跨學科的理念將不同類科目整合,以達到綜合能力的提高[2]。

STEAM教育有兩個顯著的特征。一是跨學科，STEAM教育的知識結構是多元的。不是對某幾個學科知識簡單的疊加，而是基于實際問題將知識有機地結合起來，培養(yǎng)學生們解決問題的能力，給學生們一種圍繞問題的知識架構方式[3]。二是實踐，STEAM教育不同于傳統(tǒng)的以考試為導向的教育方式，而是更注重學習的過程，讓學生們自己動手完成他們感興趣的并且與生活相關的項目，在這個過程中完成知識的學習，能力的提升。并且在學習的過程中允許犯錯，可以產(chǎn)生新奇的想法，展開多方面的討論[4]。

2 STEAM教育與兒童益智玩具的關系

2.1 STEAM教育理念為兒童益智玩具設計提供新思路

STEAM教育強調(diào)“做中學”“學中做”的教育模式，讓兒童體驗動手創(chuàng)造的快樂，設計師在設計的過程可以結合STEAM教育的思想，使玩具在滿足基本要求的同時，更有可玩性與益智性。例如借鑒傳統(tǒng)積木玩具的思想，將原本的積木塊改成簡單的機械結構部件，兒童就能在拼接實踐的過程中了解機械結構原理。

2.2 兒童益智玩具是STEAM教育的良好載體

STEAM教育不是憑空產(chǎn)生的，兒童們的實踐也不能光靠思想?；赟TEAM教育理念設計的兒童玩具，可以作為兒童們實踐的工具，區(qū)別于傳統(tǒng)的教具，可以幫助兒童們更高效自由的學習，更方便的創(chuàng)造，更快樂的玩耍。

3 STEAM玩具的分類

對于STEAM玩具來說，教具與玩具之間并沒有分明的界限，玩具作為教具的載體性越來越強。一件玩具既可以作為玩具給兒童們帶來快樂，更可以作為教具，提升兒童的能力，教會他們某些知識。

目前的STEAM玩具按照玩法形式大致可以分為編程類、機器人類、拼接搭建類、科學實驗與工程類、3D打印類這五種。

（1）編程類：編程類玩具一般有許多組件，可以自由拼接搭建，組合完成后，通過編程對玩具發(fā)布指令，使玩具完成各種動作。(圖1）中的編程毛毛蟲，玩具的身體分為9節(jié)，每節(jié)上都帶有不同的指令，按照不同的順序組裝在一起后，就可以完成前進、后退、直行、轉(zhuǎn)彎等一系列連貫動作?？梢耘囵B(yǎng)孩子的編程能力和動手能力[5]。

（2）機器人類：機器人類玩具一般兼具陪伴和學習的功能。當父母忙于工作，不在身邊時，機器人玩具可以以可愛有趣的造型作為陪伴兒童的小玩伴，陪伴兒童游戲，還可以幫助兒童學習。在這一類玩具的設計中加入遠程交互的功能，父母就可以隨時通過機器人與孩子互動，增加了情感化的設計。機器人類玩具也往往和編程結合在一起，（圖2）中所示的火火兔可編程機器人，是一種多功能機器人玩具，可以作為陪伴型機器人，有講故事和語音對話等功能，也可以作為編程玩具，操作機器人按照指令行動，編程有普通的語音模式也有APP操作模式。在操作中可以提高孩子的數(shù)學能力與空間想象力。

（3）拼接搭建類：這一類玩具發(fā)展的歷史比較長遠，從古代的魯班鎖到現(xiàn)代的樂高積木都屬于拼接搭建類的益智玩具。而現(xiàn)在的STEAM玩具往往在傳統(tǒng)的積木搭建的基礎上加入聲光電的元素，有的直接附加在物塊上，也有的通過配件來實現(xiàn)。（圖3）中的積木玩具，積木塊中有不同顏色的發(fā)光二極管，拼接在一起通電后，玩具就會發(fā)出絢麗的光彩，不僅能培養(yǎng)兒童的動手能力，而且會使他們對色光、色彩藝術有所認識。也有將機械電子原件作為基礎單位的拼接搭建類玩具，這一類玩具有時也會與編程相結合實現(xiàn)更豐富的玩法。

（4）科學實驗與工程類：這一類的玩具通過有趣的科學實驗，使枯燥的理論學習過程變得生動起來。這一類玩具大多適合年齡稍大的8～12歲兒童。（圖4）中的水晶生長套裝，套裝里有7種水晶種植材料，兒童們可以通過親自動手培養(yǎng)水晶體的結成來學習結晶原理。

（5）3D打印類：兒童們總有一些奇思妙想，3D打印技術可以不拘泥于平面和一些標準零件，將孩子們天馬行空的創(chuàng)意展現(xiàn)出來[6]。3D打印技術在我們生活中已經(jīng)非常多見，從醫(yī)療到建筑再到塑料到金屬，隨著陶瓷、混凝土等更多打印材料的出現(xiàn)，3D打印技術也日趨成熟。一般的3D打印機需要有數(shù)字模型文件，操作比較困難，不適合兒童。3D打印筆，使用的是PCL耗材，在筆內(nèi)快速融化，出來后快速冷凝，孩子們的各種想法就可以隨心所欲發(fā)揮于筆端了。

4 STEAM玩具的設計要求

（1）安全性：不管什么樣的兒童玩具，安全總是放在第一位的。在形態(tài)上要做到外表光滑，無尖角銳棱。結構設計合理，堅固不易碎。所使用的材料要做到無毒無害，油漆、顏料、塑料、化纖、電鍍金屬等可能有毒有害的物質(zhì)都需要格外注意。木質(zhì)、紙質(zhì)等天然材料在安全性方面有著優(yōu)越的性能[7-8]。此外還需要考慮到兒童的天性，避免兒童誤食吞入等情況的發(fā)生。（圖5）中的磁力球就曾發(fā)生過兒童誤食的案例，所幸及時取出，才沒有釀成嚴重的后果。兒童玩具的設計必須以此為戒，將安全放在首位。

（2）可玩性：STEAM玩具首先必須是玩具，玩具最重要的是好玩。其次，才是教育意義，如果只有教育性，沒有可玩性，那就不是玩具而是教具了。兒童玩具設計在關注家長們關心的益智性的同時，必須努力提高可玩性，才能引起兒童們的興趣[9]。兒童不像成年人，沒有長遠目標的概念，這使他們沒有主觀意識上學習的意愿。所以，玩才是兒童學習最好的方式。而好玩才能吸引兒童把時間花在需要學習的地方。因此可玩性成為STEAM玩具設計的必備要素。

（3）益智性：STEAM玩具的宗旨就是讓兒童們在玩樂中學習。益智可以是對于兒童某幾項能力的提升，利于兒童智力的開發(fā)，也可以是幫助兒童學習某一項或幾項知識。例（圖6）的紙樹開花玩具。玩法非常簡單，首先將紙樹交叉組裝好備用，將生長液倒在紙杯里，然后將紙樹浸泡在生長液中，浸染完全后將紙樹拿出，插在底座上，將剩余的生長液從樹頂澆下，使之全部流入底座里，供樹吸收生長。這樣放置幾個小時，紙樹就會開花了。這組玩具通過一個化學小實驗生動地表現(xiàn)了結晶的原理（液體是某種化學物質(zhì)的濃溶液，在卡紙邊緣易于析晶，而溶劑是揮發(fā)性較強的液體，隨著溶液的大量揮發(fā)，溶質(zhì)飽和直至析出形成晶體。）既有助于培養(yǎng)兒童的動手實驗能力和想象力，又幫助兒童理解結晶原理。

（4）互動性：好的玩具應該能幫助兒童形成健康的人際關系，能夠幫助他們快樂的與人交往，因此，能體現(xiàn)“玩伴參與性”和“生活情境性”的“游戲化”玩具設計是當今玩具設計的一個必然趨勢[10]。這里的玩伴既包括父母家長也包括同齡伙伴。有些玩具可以設計成親子互動玩具，可以加強父母與兒童之間的互動交流，使親子時光更加充實快樂，提高父母在兒童教育中的陪伴和參與感。而有些玩具可以設計成同齡伙伴共同游戲的玩具，以此來養(yǎng)成兒童樂于分享、樂于交友的性格。將玩具設計成需要多人合作或競爭才能進行的游戲，有利于培養(yǎng)兒童的人際能力和合作能力。

（5）符合兒童心理、生理和行為特征：在醫(yī)學上0～14歲是兒童階段。在我國，兒童階段細分為幾個小階段，分別是0～3周月的嬰兒期，4周月～2.5歲的小兒期，2.5～6歲的幼兒期，7～10歲的啟蒙期，11～14歲的逆反期。不同年齡段的兒童具有不同的心理和行為特征，每個階段所需培養(yǎng)的能力和學習的知識也是不同的，設計師需要依據(jù)這些特點設計出貼合兒童年齡的STEAM玩具。

（6）滿足家長的意愿：這一點是從商業(yè)的角度來考慮的，畢竟花錢買玩具的還是家長，玩具的設計就要做到使孩子滿意的同時盡量滿足家長的意愿，使他們愿意出錢。畢竟從商業(yè)的角度來說，銷量才是評判一件設計好壞的根本依據(jù)。所以在設計STEAM玩具時也要關注到這一點。

5 設計實踐

本課題結合上文關于STEAM玩具的論述，將STEAM教育理念運用到實踐中，設計了一款大陸板塊漂移說的STEAM玩具——DRIFT COLOR PLATE，旨在幫助兒童認識學習大陸板塊漂移理論以及色彩色光原理。

5.1 設計定位

此款玩具的用戶定位在3～6歲的兒童。中國幼教之父陳鶴琴先生曾研究3～6歲兒童的特點：好動、好模仿、易受暗示、好奇、好游戲、喜歡成功、喜歡合群等。在科學方面，3～6歲兒童開始親近自然，喜歡探究，并且有初步的探究能力，他們在探究中認識周圍事物和現(xiàn)象，感知形狀與空間關系。本設計結合3～6歲兒童對自然的探究心理，依據(jù)大陸板塊漂移說，幫助兒童認識地球板塊運動，更了解我們所在的地球。此外在設計中融入光電元素，在增加趣味感之余，幫助兒童感受色光與色彩。

5.2 設計原理

大陸漂移板塊構造理論是目前為止大多數(shù)人認同的一種解釋地殼運動、海陸分布、演變的學說[11]。大陸漂移說由魏格納（Alfred Lothar Wwgener）提出，主要觀點是，我們現(xiàn)在的六塊大陸是由許久之前的一塊泛大陸經(jīng)過漫長時間的分裂、漂移形成的，并且仍在地球自轉(zhuǎn)的兩種分力下緩慢移動。

DRIFT COLOR PLATE將色彩原理知識與大陸板塊漂移理論結合在一起。玩具的效果圖（圖7）。中心是球體內(nèi)核，球體表面開有圓形滑槽，板塊載體內(nèi)側固定有圓釘滑塊，通過圓釘滑塊在軌道上移動，可實現(xiàn)板塊載體在球核表面移動，以此來模擬大陸漂移。板塊的色彩是三原色，邊緣裝有發(fā)光二極管和微型壓力感應器，當兩個板塊碰撞到一起時，二極管就會發(fā)出相鄰兩個板塊顏色疊加的色光來。幫助兒童認識色彩，學習色光的疊加原理。由于3～6歲兒童的視覺并未發(fā)育完全，所以產(chǎn)品使用的是純度較高的顏色。

5.3 產(chǎn)品結構

①球形內(nèi)核：玩具的最內(nèi)層是球形的內(nèi)核，其表面開有圓形活動孔（圖8）。

②載體板塊：（圖9）這一層為玩具的中層，分為六塊大陸板塊，板塊內(nèi)側是圓釘滑塊，可以在軌道槽內(nèi)移動，板塊邊緣是透明燈帶，由發(fā)光二極管和壓力感應器組成（在發(fā)生板塊碰撞時，壓力感應器發(fā)揮作用，二極管發(fā)光）。電力由圓釘滑塊內(nèi)的微型電池提供。

③板塊表面：地球板塊表面有海洋也有陸地，海洋低而陸地高。玩具板塊表面將海洋設計成淺色低塊，陸地設計成深色高塊，來區(qū)分海洋和陸地。這樣可以幫助兒童認識海洋和陸地的關系。

5.4 實踐結論

首先在安全問題上，整個產(chǎn)品沒有尖銳的棱角，產(chǎn)品每個構件的體積均較大，不易吞入。玩具的可玩性主要在于板塊間的移動和碰撞，以及可發(fā)光的燈帶增添玩具的趣味性。玩具結合大陸板塊漂移理論的自然科學知識與色彩色光的藝術學科知識，實現(xiàn)了STEAM教育的跨學科意義，同時貼合3～6歲兒童對自然的好奇心和對色彩的感知。玩具操作簡單明了，適合這一階段兒童玩耍[12-13]。

6 結語

STEAM教育源于美國，近年來在中國日益火爆。STEAM教育理念與兒童玩具相結合，將實踐和跨學科等思想應用到兒童益智玩具的設計中，為兒童玩具的設計開發(fā)了新思路。在前人的研究中，兒童益智玩具設計有包括基于交互理論、情感化、延續(xù)性、綠色設計等在內(nèi)的諸多指導理論，而多種設計理論的綜合運用，將為兒童益智玩具的設計打開新局面。同時，傳統(tǒng)玩具也有值得傳承和挖掘的內(nèi)容，如我國古代木藝的精粹"榫卯結構"經(jīng)過提煉改造也被運用在兒童益智玩具設計中。在玩具設計中更多植入傳統(tǒng)符號不僅有利于傳統(tǒng)習俗的傳承與發(fā)揚，而且有助于我國本土化設計的發(fā)展。