结构游戏中的儿童玩具交互设计创新

杜娟 于帆

摘要：从交互设计的角度对结构游戏中儿童玩具的交互系统进行研究，使结构玩具符合儿童的发展水平，为结构玩具的智能化提供思路。基于儿童发展过程中的结构游戏分析与结构玩具的发展历史分析，立足于交互式结构玩具的交互系统分析、交互技术分析，结合用户体验、交互设计理论与方法，提出交互式结构玩具的交互系统框架。并通过实际设计案例分析儿童如何通过交互性结构玩具产生更好的用户体验，在轻松娱乐的氛围下提升自身的能力。结构玩具的交互系统应该当考虑玩具与人、环境之间的交互关系，玩具在其中作为枢纽。交互式结构玩具的设计应符合儿童的发展水平、功能上弱化强制性的教育性，向寓教于乐的方向发展，使儿童积极地参与到游戏当中，从而提高儿童的创造力、空间思维能力、动手能力等。

关键词：儿童 结构游戏 玩具 交互设计

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2019）03-0060-03

引言

游戏是儿童的天性，而结构游戏属于创造性游戏，对育儿的创造力发展具有很强的促进作用。然而近来以教育名义出现的教育性游戏正在挤压儿童真正自由的游戏时间，由于家长、社会对于教育需求日益增长，而作为游戏工具的玩具由满足儿童的娱乐功能逐渐向教育功能靠拢，导致市场上出现很多不利于儿童发展的玩具。对于结构玩具的设计，基于儿童自身发展水平出发，通过对结构玩具的发展历程进行分析，以交互设计的角度提出交互式结构玩具的系统框架，为结构玩具设计提供参考。

一、儿童发展与结构游戏

儿童的活动不外乎游戏、学习与劳动三种基本形式，其中游戏作为活动的主要内容，不仅能增强体质，还是儿童认识世界，探索世界的最佳途径[1]。游戏可以促进儿童智力的发展，在儿童认识周围世界、认知事物之间的关系、人与人之间的关系中起到至关重要的作用，对于培养儿童良好的个性品格也起到重要的作用。

儿童游戏中的结构游戏是儿童利用各种结构材料和与结构活动有关的各种动作来反映周围生活的一种游戏。瑞士发展心理学家皮亚杰按儿童发展水平将儿童游戏分为三个阶段，而结构游戏贯穿整个儿童的发展过程（如表1）。

结构游戏以生活中的物体或玩具作为游戏材料，不仅对儿童的空间逻辑能力、思维、推理能力、问题解决能力、创造性具有积极的促进作用[2]，而且伴随着儿童的发展，结构游戏会与象征游戏、规则游戏共同进行，儿童在进行结构玩具的搭建过程中，也会将搭建的物品赋予一定的象征意义，使结构玩具也参与到儿童的角色扮演游戏当中，促进儿童各方面能力的综合发展（如图1）。

二、结构玩具的发展

游戏是儿童的工作，而玩具就是他们的工具。玩具的发展与人类自身的发展存在密切的关系。在原始社会时期，玩具是由人类原始的生存需要演化而来的，人们需要通过游戏使儿童能够提前进行社会实践活动，从而为原始劳动生产打下基础，结构玩具则是由结构类实践的需求演化而来。

人类学家罗兰·凯洛斯认为，玩具强调了四种完全不同的需要：模仿、入迷（vertigo）、竞争和机会[3]。结构玩具由于自身的结构与玩法特点具有可操作性、开放性与重组性、模仿与创造的特点。结构玩具以多元化的形态满足儿童不同的模仿需求，开放性的玩法贯穿儿童的发展过程，同时灵活多变的游戏模式能够满足单人游戏与多人合作进而提供了竞争的可能，帮助儿童在竞争当中激发更大的创造力与潜能。

（一）国内外结构玩具的发展

中国传统结构玩具有燕几图、蝶几图、七巧板、益智图、孔明锁等。从形式和基本原理上，燕几图、明代的蝶几图、清代七巧板存在着递进的关系，发展轨迹由简入繁、由浅入深，都是由几何形体拼排图案的结构玩具[4]（如图2）。不同于前面几种有基础形状在平面拼排图案的玩法，孔明锁的玩法是三维立体的拼插与拆解。国际上，十九世纪德国儿童教育家福禄贝尔设计的名为Froebel gifts的玩具，对之后的积木玩具风格形成和功能定位产生了影响[5]。十九世纪，在欧洲与美国出现了大规模生产的积木与拼图游戏，主要题材是建筑积木，以世纪欧洲富翁的住宅最为流行。二十世纪以后，著名的木制装配玩具万能工匠Tinertoys，建筑组装玩具Erector Set，乐高LEGO的相继出现，但都基本以搭建建筑为主（如图2）。伴随着玩具市场内结构玩具种类的不断丰富，结构玩具的结构单元向多元化、模块化发展，玩法更多元、玩家年龄涵盖更广、玩具科技含量更高。

（二）结构玩具材料的发展

玩具的材料选择与材料本身的发展进程密切相关。随着基础学科和工业技术的发展，玩具材料的可选择性越来越大，从传统的木材，逐渐发展为纸材、金属、塑料、硅胶等，更加注重材料的安全性与可持續性，同时结构玩具的科技成分逐渐增强。受材料的影响，结构玩具的玩法展现更加多元的发展趋势。不同材料的组合，软质弹性材料、金属等电学材料的加入极大丰富了结构玩具的玩法。

（三）结构玩具功能的发展

结构玩具作为儿童进行结构游戏的辅助工具，在形成结构的主要功能之外，功能逐渐细化、强制性的教育功能逐渐减弱。二十世纪初，对于玩具总体的定位是在假想的游戏中训练儿童怎样成为一个成年人的训练工具[3]。玩具的选择权大多掌握在家长的手中，家长赋予玩具更多的教育与文化意义，因而出现的结构玩具玩法大多以模拟生活片段为主，比如：场景搭建或角色扮演为辅助玩法。随着对于儿童认知发展的研究不断深入，成年人逐渐放弃了对大多数儿童玩具的控制，使得玩具生产厂家与设计师更加以儿童自身的需求为主，结构玩具向更加开放、更加多元的方向发展，旨在通过玩耍使儿童的各方面能力得到锻炼与提升，减少强制性的教育功能与象征意义。

结构玩具的功能逐渐细化，儿童使用的年龄逐渐细化，有具有教育功能的教授儿童识图、识字、辨色等功能的积木玩具;有专为幼儿设计的大颗粒的积木玩具;有为青少年设计的结构更加复杂、操作难度更大、可玩性更强的电子积木玩具;有玩法更为开放，更为灵活的，创造性更强的，结构更为简单的开放性积木玩具。

三、交互式结构玩具

“交互”是一个外来概念，泛指人与自然界一切事物的信息交流过程中二者之间的相互作用和影响[6]。交互式结构玩具是将交互的概念融入玩具设计和使用的一种结构玩具形式，提供相对多样化的积木结构建构过程，并让玩具在搭建过程中或者搭建完成后，能够对外界信息（声音、光线、温度、动作等）产生一定的交互反馈，使人与玩具能够产生一定的交互体验。交互式结构玩具的出现弥补了人与玩具单方向交流的问题，给结构游戏提供更丰富的玩法、体验感受与教育意义。

传统的结构玩具通常是在搭建结构与拆装结构的循环当中获得游戏的乐趣，游戏的重心在搭建的过程当中。而交互式结构玩具在搭建的过程当中增添了使用玩具交互功能的过程，游戏的重心发生转变，以交互功能的实现为目的，搭建结构为辅，拓展了结构玩具的功能范围，丰富了结构游戏的多样性。

四、结构游戏中的交互设计创断

（一）结构游戏中的交互设计元素

结构游戏中的交互设计不仅仅包括有形的结构玩具交互设计，也包括儿童的游戏行为、游戏活动。由于交互式结构玩具的不断发展，儿童与结构玩具之间不再是单向交流，而是产生了双向互动。由玩具被儿童机械化玩耍的低层次交互转变为玩具也能在儿童玩耍的过程中获取信息，“理解”儿童的高层次交互[7]。当结构玩具为设计目标时，要考虑的不仅仅是玩具的外观、材质、颜色、结构等物理属性，其交互属性则更为重要。因为玩具与儿童之间产生了交互，因此儿童的行为，以及因此而产生的反馈都应以系统的高度进行考虑。

在儿童结构游戏的交互系统当中，包括人与物、人与人、人与环境的交互。人与物的交互是指儿童与结构玩具直接接触产生的建构行为;人与人的交互是指在游戏过程中儿童之间产生的社交行为，其中包括儿童与教师、儿童与家长产生的交流与指导;人与环境的交互是指儿童与进行结构游戏的活动场所、周围环境之间的联系（如图3）。

其中结构游戏的交互设计最核心的因素有：确定参与者是儿童、玩伴、家长或者老师;定位儿童的游戏目的;规划儿童的游戏过程;设计儿童进行游戏的游戏工具;营造合适的游戏环境[8]。

（二）结构玩具的交互技术应用

随着科学技术的飞速发展，越来越多的科技开始运用到玩具上，为玩具的创新提供了技术方面的支持，促进了玩具的多维度发展，从另一维度丰富了结构玩具的种类，拓展了结构玩具的发展空间。结构玩具的交互技术主要体现在依靠不同的传感技术，使结构玩具能够通过信息的输入、处理、输出的过程，使非交互式结构玩具实现儿童与玩具之间的交互，从而增加结构玩具的多样性，扩大玩具的适用范围，为结构玩具提供不同于以前的功能，使结构玩具具有更强的创造性、灵活性、可玩性。随着传感器技术日益发展，简单的声、光、电技术早已经实现技术向产品的转化过程，而语音识别技术、动作识别技术、颜色识别技术、图像识别技术、热感应技术、触觉感应技术也已经应用在市场现有的交互式结构玩具上，但是受成本制约，导致這类结构玩具价格较高。而人脸识别技术、智能语音系统等高新科技虽然在其他科技产品上有所应用，但是并没有应用到玩具的产品，希望以后可以见到这些技术在玩具上的应用。

（三）设计案例

乐高（LEGO）玩具是结构玩具的重要代表，乐高提供的模块化结构玩具单元，不仅为本品牌交互式结构玩具打下结构基础，并逐步成为市场占比最大的结构玩具基础模块。为其他玩具开发商提供了结构基础，方便交互式结构玩具在结构层面之上的进一步研发。乐高的交互式结构玩具由乐高教育产品线延伸而出。20世纪90年代，麻省理工学院的教育计算机研究人员开始研究通过以结构玩具为载体的图形化编程的电子积木，帮助孩子更容易、更有兴趣地进行编程学习。Steve Ocko开发的LEGO TC Logo2界面允许年轻发明人在个人电脑上编写Logo程序，以控制由乐高积木构建的设备。Martin，Sargent和Silverman将计算机直接构建成特殊的可编程乐高积木（又名P-Brick，如图4），每个P-Brick包含一个运行Logo解释器的电池供电的微型计算机。可以执行简单的指令，例如按照大小分类乐高棋子。乐高最终将P-Brick商品化，并将其作为LEGOMindstorms机器人发明系统进行了出售[9]。乐高出售的LEGOMindstormsNXT配有光敏传感器、声音传感器、红外传感器和触觉传感器四种基本传感模块，以及电动马达，可以通过编程进行控制，使拼搭的乐高积木机器人服从编程指令。乐高通过交互式结构玩具实现积木的智能化，通过玩家搭建与编程的相互配合，使儿童在进行游戏的同时，逐渐掌握编程技巧，从而提升动手能力，创造能力，逻辑思维能力，学习能力等。

与传统结构玩具相比，乐高开发的交互式结构玩具通过不同的传感器模块、动力模块等与结构单元结合，在简单创建结构的玩法之上，建立“玩具认，玩具”的信息通道，为玩家提供来自玩具的反馈，完成玩具到人的高层次交互体验。并针对不同年龄阶段的儿童开发不同系列的交互式结构玩具，并配置线上线下教学课程，建立儿童教育中心，将儿童与玩具之间的人与物、人与人、人与环境整个交互系统全部纳入设计范围。

国内针对儿童编程学习的培训机构所使用的交互式结构玩具主要分为以乐高积木为载体加之不同功能模块和自主研发的结构单元与不同功能模块相结合两种主要形式。广州艾考教育科技有限公司旗下的METAS项目使用乐高大颗粒积木加之不同功能模块作为教具，在面向幼儿、儿童的课程中帮助儿童更有针对性的进行游戏活动（如图5）。国内深圳天行创新科技有限公司所开发的蜂巢积木，是一套由六边形基础结构组成的交互性电子积木STEAM教具（如图6）。这款玩具提供了不同的玩具套件以满足不同儿童的兴趣需求，例如：Basic Kit基础套件、Music Kit音乐套件、Queen Kit变成套件、Robot Kit机器人套件、Camera Kit相机套件和Lot Kit物联网套件。通过基础结构与不同套件的组合，以满足儿童不同兴趣需求。

与乐高LEGOMindstormsNXT相比，这两款交互式结构玩具面向的玩家年龄更小，为了适应儿童的认知水平和精细动作能力，这两款玩具的结构单元尺寸更大，拼插方式变为简单的一维拼插。同时，为适应儿童的认知与编程水平，这两款玩具将复杂的机器人零件进行拆分，模块化、积木化各种不同的功能模块，使每一种基础砖块都能实现各自不同的功能，儿童可以通过拼插的连接方式，将不同的功能模块进行连接。不同的功能模块帮助儿童激发对声光电等不同变化的求知欲。这两款玩具采用直接拼插建立交互逻辑使儿童在积木模块与不同的功能效果之间建立直接联系，从“人-电脑-玩具”简化为“人-玩具”的简单交互，使儿童摆脱电脑编程，将油象功能具体化，与结构模块建立直接的交互逻辑，使儿童能够更直接地得到玩具的反馈，缩短玩具与儿童之间的交互距离，提高交互效率。

结语

游戏是儿童的工作，而一定程度上游戏的质量取决于游戏材料的质量、数量和变化程度[10]。儿童通过游戏使自身能力得到发展。而结构游戏贯穿儿童整个童年的游戏过程当中，对儿童的创造力、空间思维能力、动手能力的提高起到重要的作用。随着科技的進步，结构玩具的产品线越来越多样，跨越的维度越来越宽。从结构游戏中的儿童玩具创新设计的角度出发，加强儿童在结构游戏当中的交互体验。交互式结构玩具的设计要考虑整个结构游戏交互系统的元素之间的关系，玩具要符合不同年龄阶段的儿童不同的发展水平，使儿童正面积极地进行游戏，避免让儿童感受到过多的教育压力，向寓教于乐的方向良性发展。交互式结构玩具的发展时间尚短，但是交互式结构玩具能够为儿童提供更加开放的游戏工具，更应进行更加详细、更加科学的研究。

参考文献

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[6]李世国.产品交互设计[M].南京：江苏美长出版社，2008.

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