一種益智算數開鎖玩具的創新設計

李卓韋

（江蘇師范大學，江蘇 徐州221116）

0 引言

在21世紀科技引領發展的當下，人們的生活節奏不斷加快。家長本著“不要讓孩子輸在起跑線上”的想法，希望孩子在早期玩玩具的過程中就受到科技吸引，培養孩子對科技的興趣。據調查，在兒童玩具中，46%是智慧型玩具，34%是電子型玩具，20%是高檔毛絨布偶型玩具[1]。可見，具有科技因素的智慧型玩具和電子型玩具市場潛力大、前景好，而毛絨布偶型玩具市場占有率偏低。根據皮亞杰認知發展理論，7~11歲兒童思維處于具體運算階段，已經具有了抽象的概念，可以進行邏輯推理，以及簡單的空間想象[2]。因此，這一階段的兒童應多做事實性的技能訓練，而益智算數玩具正好可以作為兒童成長的“啟蒙”導師。

1 需求分析

從玩具吸引力上看，在大多數情況下，兒童選擇玩具往往受外觀造型影響較大，如玩具車、超人玩具等，其通過對生活中的實物模仿或者角色扮演，給兒童帶來了新鮮感。而兒童對任何事物的新鮮感都是短時間的，一個玩具玩時間長了難免會失去興趣。這就需要玩具設計師不斷深入生活，在兒童玩具外觀設計上保持持續創新。

從用戶心理需求上看，現代社會的發展使家長不能常常陪伴在兒童身邊，少子化現象與隔代培養現象疊加，更加重了兒童的孤獨感。對兒童來說，玩具不僅僅是“具”，更是最親密的“玩伴”、可以傾訴心聲的“好朋友”。因此，交互互動性成為現代兒童玩具設計的方向。強調人機互動的兒童玩具，既可以滿足兒童內心所需要的安全感、歸屬感，又可以提高兒童的表達能力與自信心等，從而增強孩子在現實中與他人的溝通能力。

從促進兒童成長發育上看，玩具應該在“玩”中見“益”。動手能力對孩子來說是一項非常重要的能力。益智類兒童玩具可以讓兒童通過拼接、組裝等活動，充分發揮想象力、創造力以及表現力，進行自我發明創造，使大腦一直處于活躍狀態，激智增慧，開發右腦。孩子們通過自己的雙手，一步一步完成“杰作”，是優秀動手能力的體現。父母讓孩子多動手，比孩子每天在家里看電視、刷視頻要更有意義。在一定程度上也可以幫助孩子擺脫對電子產品的吸引，養成多思考、多創造，用自己的雙手去探索奇妙有趣的世界的習慣。

從市場發展上看，目前智慧型玩具中關于數字、數字計算的玩具設計都過于簡單，如僅利用數字形態特點進行拼接的造型玩具，以及僅進行數字之間加減運算的玩具等。而在智慧型玩具中，關于開鎖的玩具設計，有的找到正確的鑰匙即可完成游戲過程，缺乏對兒童邏輯思維的培養；有的結合中國傳統文化的精髓，著重培養兒童的綜合思維能力，如孔明鎖等，但其大多缺乏電子屬性，在電動玩具占比較大的今天，已不能滿足市場發展需求。

2 設計思路

針對以上情況，本產品設計思路一是將智慧型玩具與電子型玩具結合起來，集合了兩者優點，回避了玩具單一類型的不足；二是將數字玩具與開鎖玩具結合起來，去掉了簡單化，增強了益智屬性；三是產品外形與制造材料，新穎安全，具有現代感，可視化強。

智慧型玩具具體設計中，本著創新的原則，打破數字二維平面模式，采用三維空間立體呈現，利用數字的形態特點，相互進行組合，使之具有“俄羅斯方塊”的特點。同時，將三維立體數字與抽象化的鎖形結合起來，使數字計算過程與三維組裝過程相統一，以組裝帶計算。計算是組裝的手段，計算成功方能組裝成功，組裝成功意味著闖關成功，可帶給孩子樂趣，做到寓教于樂。作品的外觀設計，以地球儀為基礎，并與“開鎖”的概念相結合，做到形態簡單，避免尖銳的外形為兒童使用玩具留下安全隱患，能很好地達到保護兒童的目的。作品采用富有美感的球形透明外殼，可以將內部信息很直觀的表達，以可視帶動可感、可思，給兒童動手拼接時提供解題思路，以便于順利完成整個游戲過程。其顏色搭配以冷色系中的藍色為基色，配以暖色系中的紅色以及粉紅色，使之冷暖呼應，增強視覺美學效果以及對兒童的持久吸引力。

3 建模方案

模制尺寸統一的三維數字如圖1所示，用于任意拼組，同時，數字模型內部搭載有電子系統，與基座加載的題目信息相連，特定數字的特定部分會轉變為特殊顏色 （如圖1所示黃色部分），提示用戶解題信息（由圖2可看出數字2、3拐角處同為特殊部分，示意我們這些拐角是數字之間的連接部分，至于怎樣連接還需要通過觀看顯示器表面顯示的三視圖）。

圖1 三維數字立體模型

圖2 益智算數開鎖玩具的外觀以及構成

按鈕1：題目按鈕，按下該按鈕，智能語音系統會給出題目內容，用戶以此為基礎信息，進行拼裝解題。

按鈕2：判題按鈕，拼接完成之后，按動該按鈕，將解題鑰匙通過通道放入玻璃球內部，金屬立方體顯示器會顯示檢測結果是否正確。

按鈕3：提示按鈕，若要得到一些提示信息，按下該按鈕，智能語音系統會給出提示信息。

闖關芯片：闖關芯片設計難度等級分為低、中、高，可根據用戶對算數的簡單或復雜的需求來配置如圖3所示。低等級芯片內容包含十以內的加減法；中等級芯片內容包含乘法口訣、除法運算等內容；高等級芯片內容會繼續增加難度。

圖3 數字拼裝結果示例

類似于地球儀的外觀，方便用戶更加立體地觀察。用戶可以在可滑動層的范圍內轉動球體，從而更直觀的觀察金屬顯示器各個平面上顯示的目標三維結構的三視圖如圖4所示。基座是電子產品，配備了智能語音系統，用戶可以根據自身需要，在基座后面的插口內插入不同難度的芯片，就可以挑戰不同難度的題目。

圖4 三視圖效果展示

4 操作說明

益智型玩具以訓練孩子的空間想象能力、思維敏捷能力、以及實際動手能力為目的，采用“闖關式”游戲模式，在完成本關卡之后，方可進入下一關。

在使用前，用戶可以根據自身情況選擇適宜難度的芯片，插入基座卡槽中，等待基座中心系統讀取數據。等待提示音“已加載完畢，快開始闖關吧”。

按下題目按鈕，智能語音介紹題目內容，用戶根據題目內容進行基本邏輯運算，得出結果。在可滑動層范圍內，任意轉動球體觀察智能顯示器上所顯示的目標三維結構的三視圖，并根據三視圖做拼接。立體數字同樣也是智能電子設備，會根據讀取的題目的目標結果，在拼接的數字本體上的需要互相組合部分，會有醒目顏色的提示，提示用戶在該數字上，這一部分是需要與其他數字互相組合在一起。完成題目，并放入顯示器內，顯示器會自動檢測拼接是否正確，如果正確會有提示“恭喜你小朋友，你太棒了，好聰明啊，繼續努力哦”等，如果失敗會有“別灰心，快看看‘提示按鈕’有哪些提示吧，按下按鈕3即可獲得提示”益智算數開鎖玩具的操作流程如圖5所示。

圖5 益智算數開鎖玩具的操作流程

5 結語

兒童的成長離不開玩具，有趣的玩具將使兒童受益終身。在科技創新引領時代發展的今天，兒童玩具市場必將是益智類玩具的天下。本產品結合了智慧玩具與電子玩具的優點，安全性好、可玩性強、性價比高，符合市場發展，前景可觀。當然，要占領消費者市場，還需要在品牌宣傳、使用感受等方面下功夫。在產品進入市場初期，廠家與商家可以通過舉行促銷、抽獎、發紅包等活動，激發起消費者的購買欲望。并在售出科學實驗套裝后積極做好玩具售后服務，搜集用戶反饋信息、及時解決用戶的意見，進一步完善功能、豐富設計，不斷提升品牌知名度，爭做創新的兒童玩具名優品牌。