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(lái)了極大的便利與精神享受，同時(shí)也不可避免地影響到了兒童的成長(zhǎng)。家長(zhǎng)對(duì)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(lái)的全新娛樂(lè)體驗(yàn)是傳統(tǒng)玩具無(wú)法給予的。文章通過(guò)針對(duì)3-6歲學(xué)齡前兒童這一特殊群體而設(shè)計(jì)的創(chuàng)新型兒童益智玩具進(jìn)行思考，指出未來(lái)學(xué)齡前兒童玩具的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。

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(lèi)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)信息化時(shí)期，如今各行各業(yè)也主動(dòng)向“互聯(lián)網(wǎng)+玩具”的方式靠攏，各種智能化的互動(dòng)玩具極大地改變了兒童的生活、學(xué)習(xí)以及娛樂(lè)方式。同時(shí)二孩政策的全面開(kāi)放也給學(xué)齡前兒童玩具市場(chǎng)帶來(lái)了巨大的發(fā)展空間，《中國(guó)玩具消費(fèi)調(diào)查報(bào)告》統(tǒng)計(jì)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(lè)是一個(gè)不可避免的趨勢(shì)。我們不可能一味地拒絕電子產(chǎn)品，從兒童的行為特點(diǎn)來(lái)分析，這會(huì)引起兒童的反抗和不滿(mǎn)。讓兒童理解玩具的使用方法，自己去使用和玩耍，主動(dòng)地去接觸優(yōu)秀的電子產(chǎn)品，對(duì)兒童未來(lái)的成長(zhǎng)發(fā)展意義深遠(yuǎn)。以互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)的智能化益智類(lèi)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(lái)越多的家長(zhǎng)認(rèn)可和期待。

二、學(xué)齡前兒童的發(fā)展特點(diǎn)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(shí)期有著不同的特點(diǎn)。學(xué)前期是一個(gè)發(fā)生著巨大變化、發(fā)展迅速的時(shí)期，兒童的身體、智力和社會(huì)性發(fā)展迅速。在設(shè)計(jì)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(zhǎng)，身體也愈發(fā)強(qiáng)健有力。腦部神經(jīng)繼續(xù)發(fā)育，同時(shí)出現(xiàn)功能側(cè)化。能夠進(jìn)行投球、跑步等粗大運(yùn)動(dòng)，使用筷子、握筆寫(xiě)字等精細(xì)運(yùn)動(dòng)也有很大的提高。兒童感知事物的方式主要包括視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等幾種手段，其中視覺(jué)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?yè)P(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(kāi)始使用象征性符號(hào)思維，心理推理出現(xiàn)。但是沒(méi)有出現(xiàn)有組織的、形式的、邏輯性的心理過(guò)程。在語(yǔ)言表達(dá)方面，表達(dá)能力迅速發(fā)展，依靠具體形象性來(lái)理解事物，詞匯量明顯增長(zhǎng)，掌握簡(jiǎn)單的語(yǔ)法，是開(kāi)始學(xué)習(xí)語(yǔ)言的最佳時(shí)期。同時(shí)開(kāi)始展現(xiàn)出自我，通過(guò)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(dòng)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(píng)價(jià)的能力，喜歡和同伴一起交流玩耍探索周?chē)氖澜?。游戲成為最重要的日?；顒?dòng)，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(diǎn)決定了幼兒教學(xué)要盡可能地具體、直觀(guān)、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(gè)性、喜好相適應(yīng)，同時(shí)也具備安全性、教育性、娛樂(lè)性、藝術(shù)性的特點(diǎn)。兒童總是充滿(mǎn)好奇心去積極主動(dòng)地探索一些無(wú)法理解的新奇刺激的事件。在學(xué)齡前階段，與玩具的互動(dòng)是兒童學(xué)習(xí)知識(shí)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(dòng)和智力的發(fā)展，太難會(huì)使兒童失去興趣。在游戲的過(guò)程中培養(yǎng)良好的性格習(xí)慣，對(duì)他們身心的健康發(fā)展會(huì)起到良好的促進(jìn)作用。與此同時(shí)還能夠獲得愉快的精神體驗(yàn)、提高自身的見(jiàn)解，鍛煉肢體能力。

三、基于A(yíng)R技術(shù)的早教玩具

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

（1）小熊尼奧——夢(mèng)境盒子

“夢(mèng)境盒子”（如圖1所示，圖片來(lái)源于百度圖片庫(kù)）是適用于3-7歲的兒童的一款兒童互動(dòng)娛樂(lè)早教產(chǎn)品。通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)豐富兒童與玩具的互動(dòng)性和教育性，而且操作簡(jiǎn)單。兒童通過(guò)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(dòng)。

主機(jī)是一個(gè)高30厘米，寬10厘米的長(zhǎng)方體——“夢(mèng)境盒子”，頂端由三個(gè)按鍵和一個(gè)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(shí)，卡片上的內(nèi)容將自動(dòng)以3D動(dòng)畫(huà)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(dòng)百科、動(dòng)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(wèn)答。屏幕中的小熊尼奧會(huì)友好地和小朋友打招呼，也會(huì)根據(jù)使用者的動(dòng)作做出相應(yīng)的回應(yīng)，比如雙語(yǔ)講話(huà)、智力問(wèn)答、語(yǔ)音講解、播放動(dòng)畫(huà)等。

（2）AR兒童投影儀一“丫哥”

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

這款擁有可愛(ài)寵物外形的早教產(chǎn)品除了投影功能，背部還有一個(gè)攝像頭，專(zhuān)門(mén)用來(lái)做圖像識(shí)別、實(shí)物識(shí)別和臉部識(shí)別。這種新型交互玩具能為孩子提供大量?jī)?yōu)質(zhì)動(dòng)漫、音樂(lè)、影視資源，同時(shí)結(jié)合AR技術(shù)和平臺(tái)提供的特定卡片、書(shū)本、畫(huà)冊(cè)能夠讓圖案動(dòng)起來(lái)。小朋友之間、家長(zhǎng)與孩子之間都可以隨時(shí)互動(dòng)視頻。小朋友可以教寵物學(xué)習(xí)，通過(guò)趣味互動(dòng)的方式達(dá)到寓教于樂(lè)的目的。

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

電子屏對(duì)我們眼睛、皮膚、精神的輻射危害是隱性的?！把靖纭弊尯⒆觽儭暗皖^族”（低頭看手機(jī)屏幕）的現(xiàn)象得以改變。通過(guò)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(guò)隨意改變投影畫(huà)面的大小，讓全部應(yīng)用都投影到墻壁上。AR投影畫(huà)面的生動(dòng)逼真，給人更強(qiáng)的沉浸感，讓孩子享受最好科技的同時(shí)，也保有了最真的體驗(yàn)。

（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(gè)角度觀(guān)察到立體效果（如圖3所示，圖片來(lái)源于百度圖片庫(kù)）。寶馬、奔馳等高檔汽車(chē)車(chē)窗上設(shè)置了外觀(guān)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(shí)，不會(huì)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(huì)、發(fā)布會(huì)上。將這種技術(shù)運(yùn)用到兒童玩具的設(shè)計(jì)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(jì)的形式和媒介，能夠給用戶(hù)帶來(lái)豐富及真實(shí)的視覺(jué)體驗(yàn)。

四、智能早教玩具的設(shè)計(jì)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(lái)越多的兒童早教產(chǎn)品開(kāi)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(shí)技術(shù)目前在早教行業(yè)較多運(yùn)用于移動(dòng)可視終端（平板電腦、手機(jī)等），通過(guò)讀取配套的第三方媒介（圖片、二維碼等），從而展示所對(duì)應(yīng)的三維圖像，與操作者進(jìn)行互動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)在于拋棄了產(chǎn)品加工的過(guò)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(lèi)產(chǎn)品因?yàn)榻K端屏幕的尺寸而在大小上有所限制，屏幕過(guò)小則難以觀(guān)察，屏幕過(guò)大則使用不便。同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間以固定的姿勢(shì)使用以及觀(guān)看屏幕對(duì)孩子的生長(zhǎng)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(huì)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(jì)在以往產(chǎn)品和理論的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，同時(shí)結(jié)合全息投影等技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。

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

移動(dòng)控制終端基于平板電腦、手機(jī)等硬件支持，同時(shí)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(jì)庫(kù)，包含自然、生活、社會(huì)等幾個(gè)主要部分的模型數(shù)據(jù)（如圖5所示，圖片來(lái)源于作者自制），可以展示地球、動(dòng)植物、人物、生活用品等對(duì)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(huì)產(chǎn)生燃燒的效果（如圖6所示，圖片來(lái)源于作者自制），以此來(lái)加深兒童的認(rèn)知。同時(shí)模型自身還可以進(jìn)行拼接，如將不同動(dòng)植物分為幾個(gè)部分進(jìn)行拼接的互動(dòng)（在此會(huì)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(lái)源于作者自制）。以往的產(chǎn)品往往數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)方面采取模型平臺(tái)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(lì)大量第三方的模型設(shè)計(jì)人員參與其中，擴(kuò)大模型庫(kù)、提高效率的同時(shí)降低企業(yè)成本。考慮到兒童的用眼疲勞問(wèn)題，該終端設(shè)備由父母鎖定，在兒童日常使用時(shí)為鎖定狀態(tài)，只可進(jìn)行手勢(shì)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(gè)面或多個(gè)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(lái)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(guān)看，這兩方面的結(jié)合保證了三維模型及其動(dòng)畫(huà)效果在立體空間的展示。兒童可以手動(dòng)調(diào)節(jié)角度在立體空間進(jìn)行觀(guān)看，也可以圍繞走動(dòng)進(jìn)行觀(guān)看，使兒童避免一個(gè)固定姿勢(shì)，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(dòng)方式的真實(shí)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(shí)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(shí)硅膠材質(zhì)對(duì)于尺寸要求較小，因此可以滿(mǎn)足不同的尺寸型號(hào)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(dòng)地接受知識(shí)變?yōu)榉e極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。益智類(lèi)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(gè)值得深思的問(wèn)題。

市場(chǎng)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(zhǎng)發(fā)育的時(shí)期，過(guò)度依賴(lài)電子產(chǎn)品會(huì)帶來(lái)許多不利影響。第二，基于A(yíng)R技術(shù)的APP軟件，雖然實(shí)現(xiàn)了視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)上的體驗(yàn)，卻忽略了其他肢體感官的體驗(yàn)。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(shí)代在發(fā)展，兒童的需求也在提升。學(xué)齡前兒童對(duì)玩具的選擇趨從簡(jiǎn)單手動(dòng)玩具到多功能智能玩具，從單一的感官觸動(dòng)玩具到多感官體驗(yàn)玩具，從被動(dòng)接受出廠(chǎng)設(shè)定到個(gè)性化創(chuàng)作。改變被動(dòng)地接受廠(chǎng)家設(shè)置的現(xiàn)狀，讓兒童發(fā)揮創(chuàng)造力，構(gòu)建新的場(chǎng)景，讓互動(dòng)和個(gè)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(huà)出的任意圖案立體化，不僅能夠極大地激發(fā)他們?cè)O(shè)計(jì)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(yàn)、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(lái)更深層次的體驗(yàn)，促進(jìn)了兒童感覺(jué)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(zhǎng)的多方面需求。