結構游戲中的兒童玩具交互設計創新

杜娟 于帆

摘要：從交互設計的角度對結構游戲中兒童玩具的交互系統進行研究，使結構玩具符合兒童的發展水平，為結構玩具的智能化提供思路。基于兒童發展過程中的結構游戲分析與結構玩具的發展歷史分析，立足于交互式結構玩具的交互系統分析、交互技術分析，結合用戶體驗、交互設計理論與方法，提出交互式結構玩具的交互系統框架。并通過實際設計案例分析兒童如何通過交互性結構玩具產生更好的用戶體驗，在輕松娛樂的氛圍下提升自身的能力。結構玩具的交互系統應該當考慮玩具與人、環境之間的交互關系，玩具在其中作為樞紐。交互式結構玩具的設計應符合兒童的發展水平、功能上弱化強制性的教育性，向寓教于樂的方向發展，使兒童積極地參與到游戲當中，從而提高兒童的創造力、空間思維能力、動手能力等。

關鍵詞：兒童 結構游戲 玩具 交互設計

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2019）03-0060-03

引言

游戲是兒童的天性，而結構游戲屬于創造性游戲，對育兒的創造力發展具有很強的促進作用。然而近來以教育名義出現的教育性游戲正在擠壓兒童真正自由的游戲時間，由于家長、社會對于教育需求日益增長，而作為游戲工具的玩具由滿足兒童的娛樂功能逐漸向教育功能靠攏，導致市場上出現很多不利于兒童發展的玩具。對于結構玩具的設計，基于兒童自身發展水平出發，通過對結構玩具的發展歷程進行分析，以交互設計的角度提出交互式結構玩具的系統框架，為結構玩具設計提供參考。

一、兒童發展與結構游戲

兒童的活動不外乎游戲、學習與勞動三種基本形式，其中游戲作為活動的主要內容，不僅能增強體質，還是兒童認識世界，探索世界的最佳途徑[1]。游戲可以促進兒童智力的發展，在兒童認識周圍世界、認知事物之間的關系、人與人之間的關系中起到至關重要的作用，對于培養兒童良好的個性品格也起到重要的作用。

兒童游戲中的結構游戲是兒童利用各種結構材料和與結構活動有關的各種動作來反映周圍生活的一種游戲。瑞士發展心理學家皮亞杰按兒童發展水平將兒童游戲分為三個階段，而結構游戲貫穿整個兒童的發展過程（如表1）。

結構游戲以生活中的物體或玩具作為游戲材料，不僅對兒童的空間邏輯能力、思維、推理能力、問題解決能力、創造性具有積極的促進作用[2]，而且伴隨著兒童的發展，結構游戲會與象征游戲、規則游戲共同進行，兒童在進行結構玩具的搭建過程中，也會將搭建的物品賦予一定的象征意義，使結構玩具也參與到兒童的角色扮演游戲當中，促進兒童各方面能力的綜合發展（如圖1）。

二、結構玩具的發展

游戲是兒童的工作，而玩具就是他們的工具。玩具的發展與人類自身的發展存在密切的關系。在原始社會時期，玩具是由人類原始的生存需要演化而來的，人們需要通過游戲使兒童能夠提前進行社會實踐活動，從而為原始勞動生產打下基礎，結構玩具則是由結構類實踐的需求演化而來。

人類學家羅蘭·凱洛斯認為，玩具強調了四種完全不同的需要：模仿、入迷（vertigo）、競爭和機會[3]。結構玩具由于自身的結構與玩法特點具有可操作性、開放性與重組性、模仿與創造的特點。結構玩具以多元化的形態滿足兒童不同的模仿需求，開放性的玩法貫穿兒童的發展過程，同時靈活多變的游戲模式能夠滿足單人游戲與多人合作進而提供了競爭的可能，幫助兒童在競爭當中激發更大的創造力與潛能。

（一）國內外結構玩具的發展

中國傳統結構玩具有燕幾圖、蝶幾圖、七巧板、益智圖、孔明鎖等。從形式和基本原理上，燕幾圖、明代的蝶幾圖、清代七巧板存在著遞進的關系，發展軌跡由簡入繁、由淺入深，都是由幾何形體拼排圖案的結構玩具[4]（如圖2）。不同于前面幾種有基礎形狀在平面拼排圖案的玩法，孔明鎖的玩法是三維立體的拼插與拆解。國際上，十九世紀德國兒童教育家福祿貝爾設計的名為Froebel gifts的玩具，對之后的積木玩具風格形成和功能定位產生了影響[5]。十九世紀，在歐洲與美國出現了大規模生產的積木與拼圖游戲，主要題材是建筑積木，以世紀歐洲富翁的住宅最為流行。二十世紀以后，著名的木制裝配玩具萬能工匠Tinertoys，建筑組裝玩具Erector Set，樂高LEGO的相繼出現，但都基本以搭建建筑為主（如圖2）。伴隨著玩具市場內結構玩具種類的不斷豐富，結構玩具的結構單元向多元化、模塊化發展，玩法更多元、玩家年齡涵蓋更廣、玩具科技含量更高。

（二）結構玩具材料的發展

玩具的材料選擇與材料本身的發展進程密切相關。隨著基礎學科和工業技術的發展，玩具材料的可選擇性越來越大，從傳統的木材，逐漸發展為紙材、金屬、塑料、硅膠等，更加注重材料的安全性與可持續性，同時結構玩具的科技成分逐漸增強。受材料的影響，結構玩具的玩法展現更加多元的發展趨勢。不同材料的組合，軟質彈性材料、金屬等電學材料的加入極大豐富了結構玩具的玩法。

（三）結構玩具功能的發展

結構玩具作為兒童進行結構游戲的輔助工具，在形成結構的主要功能之外，功能逐漸細化、強制性的教育功能逐漸減弱。二十世紀初，對于玩具總體的定位是在假想的游戲中訓練兒童怎樣成為一個成年人的訓練工具[3]。玩具的選擇權大多掌握在家長的手中，家長賦予玩具更多的教育與文化意義，因而出現的結構玩具玩法大多以模擬生活片段為主，比如：場景搭建或角色扮演為輔助玩法。隨著對于兒童認知發展的研究不斷深入，成年人逐漸放棄了對大多數兒童玩具的控制，使得玩具生產廠家與設計師更加以兒童自身的需求為主，結構玩具向更加開放、更加多元的方向發展，旨在通過玩耍使兒童的各方面能力得到鍛煉與提升，減少強制性的教育功能與象征意義。

結構玩具的功能逐漸細化，兒童使用的年齡逐漸細化，有具有教育功能的教授兒童識圖、識字、辨色等功能的積木玩具;有專為幼兒設計的大顆粒的積木玩具;有為青少年設計的結構更加復雜、操作難度更大、可玩性更強的電子積木玩具;有玩法更為開放，更為靈活的，創造性更強的，結構更為簡單的開放性積木玩具。

三、交互式結構玩具

“交互”是一個外來概念，泛指人與自然界一切事物的信息交流過程中二者之間的相互作用和影響[6]。交互式結構玩具是將交互的概念融入玩具設計和使用的一種結構玩具形式，提供相對多樣化的積木結構建構過程，并讓玩具在搭建過程中或者搭建完成后，能夠對外界信息（聲音、光線、溫度、動作等）產生一定的交互反饋，使人與玩具能夠產生一定的交互體驗。交互式結構玩具的出現彌補了人與玩具單方向交流的問題，給結構游戲提供更豐富的玩法、體驗感受與教育意義。

傳統的結構玩具通常是在搭建結構與拆裝結構的循環當中獲得游戲的樂趣，游戲的重心在搭建的過程當中。而交互式結構玩具在搭建的過程當中增添了使用玩具交互功能的過程，游戲的重心發生轉變，以交互功能的實現為目的，搭建結構為輔，拓展了結構玩具的功能范圍，豐富了結構游戲的多樣性。

四、結構游戲中的交互設計創斷

（一）結構游戲中的交互設計元素

結構游戲中的交互設計不僅僅包括有形的結構玩具交互設計，也包括兒童的游戲行為、游戲活動。由于交互式結構玩具的不斷發展，兒童與結構玩具之間不再是單向交流，而是產生了雙向互動。由玩具被兒童機械化玩耍的低層次交互轉變為玩具也能在兒童玩耍的過程中獲取信息，“理解”兒童的高層次交互[7]。當結構玩具為設計目標時，要考慮的不僅僅是玩具的外觀、材質、顏色、結構等物理屬性，其交互屬性則更為重要。因為玩具與兒童之間產生了交互，因此兒童的行為，以及因此而產生的反饋都應以系統的高度進行考慮。

在兒童結構游戲的交互系統當中，包括人與物、人與人、人與環境的交互。人與物的交互是指兒童與結構玩具直接接觸產生的建構行為;人與人的交互是指在游戲過程中兒童之間產生的社交行為，其中包括兒童與教師、兒童與家長產生的交流與指導;人與環境的交互是指兒童與進行結構游戲的活動場所、周圍環境之間的聯系（如圖3）。

其中結構游戲的交互設計最核心的因素有：確定參與者是兒童、玩伴、家長或者老師;定位兒童的游戲目的;規劃兒童的游戲過程;設計兒童進行游戲的游戲工具;營造合適的游戲環境[8]。

（二）結構玩具的交互技術應用

隨著科學技術的飛速發展，越來越多的科技開始運用到玩具上，為玩具的創新提供了技術方面的支持，促進了玩具的多維度發展，從另一維度豐富了結構玩具的種類，拓展了結構玩具的發展空間。結構玩具的交互技術主要體現在依靠不同的傳感技術，使結構玩具能夠通過信息的輸入、處理、輸出的過程，使非交互式結構玩具實現兒童與玩具之間的交互，從而增加結構玩具的多樣性，擴大玩具的適用范圍，為結構玩具提供不同于以前的功能，使結構玩具具有更強的創造性、靈活性、可玩性。隨著傳感器技術日益發展，簡單的聲、光、電技術早已經實現技術向產品的轉化過程，而語音識別技術、動作識別技術、顏色識別技術、圖像識別技術、熱感應技術、觸覺感應技術也已經應用在市場現有的交互式結構玩具上，但是受成本制約，導致這類結構玩具價格較高。而人臉識別技術、智能語音系統等高新科技雖然在其他科技產品上有所應用，但是并沒有應用到玩具的產品，希望以后可以見到這些技術在玩具上的應用。

（三）設計案例

樂高（LEGO）玩具是結構玩具的重要代表，樂高提供的模塊化結構玩具單元，不僅為本品牌交互式結構玩具打下結構基礎，并逐步成為市場占比最大的結構玩具基礎模塊。為其他玩具開發商提供了結構基礎，方便交互式結構玩具在結構層面之上的進一步研發。樂高的交互式結構玩具由樂高教育產品線延伸而出。20世紀90年代，麻省理工學院的教育計算機研究人員開始研究通過以結構玩具為載體的圖形化編程的電子積木，幫助孩子更容易、更有興趣地進行編程學習。Steve Ocko開發的LEGO TC Logo2界面允許年輕發明人在個人電腦上編寫Logo程序，以控制由樂高積木構建的設備。Martin，Sargent和Silverman將計算機直接構建成特殊的可編程樂高積木（又名P-Brick，如圖4），每個P-Brick包含一個運行Logo解釋器的電池供電的微型計算機。可以執行簡單的指令，例如按照大小分類樂高棋子。樂高最終將P-Brick商品化，并將其作為LEGOMindstorms機器人發明系統進行了出售[9]。樂高出售的LEGOMindstormsNXT配有光敏傳感器、聲音傳感器、紅外傳感器和觸覺傳感器四種基本傳感模塊，以及電動馬達，可以通過編程進行控制，使拼搭的樂高積木機器人服從編程指令。樂高通過交互式結構玩具實現積木的智能化，通過玩家搭建與編程的相互配合，使兒童在進行游戲的同時，逐漸掌握編程技巧，從而提升動手能力，創造能力，邏輯思維能力，學習能力等。

與傳統結構玩具相比，樂高開發的交互式結構玩具通過不同的傳感器模塊、動力模塊等與結構單元結合，在簡單創建結構的玩法之上，建立“玩具認，玩具”的信息通道，為玩家提供來自玩具的反饋，完成玩具到人的高層次交互體驗。并針對不同年齡階段的兒童開發不同系列的交互式結構玩具，并配置線上線下教學課程，建立兒童教育中心，將兒童與玩具之間的人與物、人與人、人與環境整個交互系統全部納入設計范圍。

國內針對兒童編程學習的培訓機構所使用的交互式結構玩具主要分為以樂高積木為載體加之不同功能模塊和自主研發的結構單元與不同功能模塊相結合兩種主要形式。廣州艾考教育科技有限公司旗下的METAS項目使用樂高大顆粒積木加之不同功能模塊作為教具，在面向幼兒、兒童的課程中幫助兒童更有針對性的進行游戲活動（如圖5）。國內深圳天行創新科技有限公司所開發的蜂巢積木，是一套由六邊形基礎結構組成的交互性電子積木STEAM教具（如圖6）。這款玩具提供了不同的玩具套件以滿足不同兒童的興趣需求，例如：Basic Kit基礎套件、Music Kit音樂套件、Queen Kit變成套件、Robot Kit機器人套件、Camera Kit相機套件和Lot Kit物聯網套件。通過基礎結構與不同套件的組合，以滿足兒童不同興趣需求。

與樂高LEGOMindstormsNXT相比，這兩款交互式結構玩具面向的玩家年齡更小，為了適應兒童的認知水平和精細動作能力，這兩款玩具的結構單元尺寸更大，拼插方式變為簡單的一維拼插。同時，為適應兒童的認知與編程水平，這兩款玩具將復雜的機器人零件進行拆分，模塊化、積木化各種不同的功能模塊，使每一種基礎磚塊都能實現各自不同的功能，兒童可以通過拼插的連接方式，將不同的功能模塊進行連接。不同的功能模塊幫助兒童激發對聲光電等不同變化的求知欲。這兩款玩具采用直接拼插建立交互邏輯使兒童在積木模塊與不同的功能效果之間建立直接聯系，從“人-電腦-玩具”簡化為“人-玩具”的簡單交互，使兒童擺脫電腦編程，將油象功能具體化，與結構模塊建立直接的交互邏輯，使兒童能夠更直接地得到玩具的反饋，縮短玩具與兒童之間的交互距離，提高交互效率。

結語

游戲是兒童的工作，而一定程度上游戲的質量取決于游戲材料的質量、數量和變化程度[10]。兒童通過游戲使自身能力得到發展。而結構游戲貫穿兒童整個童年的游戲過程當中，對兒童的創造力、空間思維能力、動手能力的提高起到重要的作用。隨著科技的進步，結構玩具的產品線越來越多樣，跨越的維度越來越寬。從結構游戲中的兒童玩具創新設計的角度出發，加強兒童在結構游戲當中的交互體驗。交互式結構玩具的設計要考慮整個結構游戲交互系統的元素之間的關系，玩具要符合不同年齡階段的兒童不同的發展水平，使兒童正面積極地進行游戲，避免讓兒童感受到過多的教育壓力，向寓教于樂的方向良性發展。交互式結構玩具的發展時間尚短，但是交互式結構玩具能夠為兒童提供更加開放的游戲工具，更應進行更加詳細、更加科學的研究。

參考文獻

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