基于实体交互的学龄前儿童早教产品设计机会

陈怡 刘振生

摘要：本研究针对国内学龄前儿童及其家长用户，通过对其生活方式的观察和调研，构建出用户潜在需求模型，并结合实体交互相关技术，输出以家庭为中心的亲子游戏情境下的早教产品创新设计机会点，从而为中国“全面二孩”政策下学龄前儿童教育产业的发展拓展出更多可能性。

关键词：实体交互 学龄前儿童 用户需求模型 设计机会点

引言

随着我国人口红利逐渐消失，2015年“全面二孩”政策实施落地，一边是农村人口在中国传统多子多福观念下更多家庭对于生育的期盼，另一边是城市人口面对不断升级的生活压力对于生育的恐惧。无论是哪一种，反映和产生的同样是儿童的看护和养育问题，而我国早教资源的相对匮乏使这一社会矛盾更加凸显。留守儿童，亲子园暴力，保姆虐待幼儿等问题都暴露出我国当前学龄前儿童的早教需求无法得到有效满足的社会现状。

而在物联网、人工智能等新技术全面爆发的时代，科技产品也不可避免地涌入儿童的生活，无形间影响着新一代物联网原住民的思维和认知。传统的玩具早已跟不上孩子们快速学习的脚步，比起只有两天新鲜感的传统玩具，他们更愿意在智能手机、平板电脑无穷的虚拟世界里发现新知。触屏交互从孩子们接触手机的第一天起就自动融入了他们的血液，这个时间大约就在1-2岁。

新时代的家长多为80后、90后，他们视野更加开放，育儿理念更加受到西方社会的影响，孩子的早期教育问题受到他们的充分重视，脑力开发，思维训练，情商培养是他们最为关心的主题，而他们也有相对好的经济能力为孩子们的教育投资，市场上如火如荼的早教机构、STEM教育就是最好的证明。而目前市场上也不断涌现出新的智能玩具和科教产品，设计新颖，理念独特，反映了儿童玩具智能化的设计趋势，不失为解决学龄前儿童早教问题的一条新出路。

本研究通过对智能化新技术的原理及技术流程进行梳理总结，对中国家庭学龄前儿童的育儿方式进行采样，通过问卷调查、观察访谈、日志研究、人物志等研究方法及归纳和演绎等研究手段，建立用户需求模型，最后聚焦于以家庭为中心的“讲故事”这一亲子游戏情境，从设计学的角度构建出满足学龄前儿童及其家长多维早教需求的新型实体交互儿童教育产品和服务系统。

一、实体交互设计趋势及相关技术

（一）实体交互设计趋势

随着物联网技术的迅猛发展，一种新的设计趋势实体交互开始进入设计师的视野。实体交互TI（Tangible Interaction）于1997年由BryggUllmer和Hiroshilshii首次提出。实体交互着重于设计的交互本身（而不是交互界面），并目可以充分利用身体动作的丰富性。

实体交互是在经历了工业时代的产品设计，互联网时代的交互设计进而在物联网时代背景下产生的。因此，实体交互离不开产品设计和交互设计的基础，实体交互的目标是通过新的设计手段将真实的物理世界和虚拟的数字世界无缝连接在一起，既发挥物理世界自然、直观，易于认知的交互特性，又充分调用数字世界的信息存储、交换和计算能力，从而创造出一种全新的用户价值。以下是一张作者自己梳理总结的有关儿童玩具产品的交互方式演变趋势图，从中可以清楚地看到物联网时代背景下实体交互的设计新趋势（如图1）。

（二）技术原理与流程

新的设计趋势也对新时代的工业设计师提出了新的要求，其中对于相关技术原理及应用的熟练掌握就成为设计师的必修课。本研究将选择基于arduino的传感器技术进行详细讨论，并将此技术应用于针对学龄前儿童的实体交互教育产品设计实践中。

Arduin0是由一个欧洲团队于2005年开发的一款开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE）。由于这款平台具有简单清晰，便捷开放等特点，其发展特别迅速，成为了设计师进行交互式原型创作的有力工具。Arduino的基本交互原理是基于传感器对环境的感知输入到控制器的处理，进而在输出端实现声光电设备的反馈，当然它也可以通过串口通信的方式与PC端的软件（如Flash，Processing，unity等）进行交互。

在本次设计实践中作者用到的传感器有颜色识别传感器和触摸传感器，用到的控制器是Arduino uNO开发板，并以微型震动马达作为触觉反馈模块，采用unity 3D作为游戏内容开发平台，最终实现用户操作实体道具，与虚拟游戏故事角色产生交互的设计效果。

（如图2）是作者自绘的一张技术实现流程图。首先用戶选择底部印有不同颜色的物体放置到颜色传感器上，颜色传感器识别到色彩信号，通过控制器的处理将这一信号转换成特定字符和协议上传，unity读取到数据，并且运用这些数据来处理编辑好的动画素材，使之与用户操作产生交互反馈。触摸传感器的交互实现也是同样的流程。最后unity完成整体的游戏内容开放后发布应用到安卓或者IOS系统，用户在终端产品上接收到视频，音频或图像的视听效果。

二、用户研究

据2010年第六次人口普查，中国0-6岁学龄前儿童约1.05亿，其中0-3岁6031万，4-6岁4476万人。全面二胎政策后，预计未来5年0-6岁儿童数量稳定在1亿左右。本次用户研究采用定量研究与定性研究相结合的方式，运用的研究方法包括问卷调查，用户访谈，照片研究，日志研究，个人物品清单以及人物志的方法。

（一）问卷调查

调研前期，作者采用问卷调查的方式针对家庭亲子游戏活动状况进行了预调研，调研发现，父母有极大的意愿来参与亲子游戏活动，每周与孩子进行游戏的次数以3-4次居多，游戏时间主要在15-20分钟。父母愿意以共同参与者的角色加入到孩子的游戏活动中，也会为孩子挑选各类游戏材料。父母认为现有的儿童玩具玩法相对单一，很难持续吸引孩子的注意力，经常是买回来玩两三天就扔在一边了。角色表演游戏，音乐故事游戏和体育游戏是父母和孩子玩得最多的游戏类型。超过一半的父母认为玩什么怎样玩应当由孩子决定，但是父母也会在游戏过程中给予一定的引导。针对市场上现有的电子产品和儿童APP，家长并没有全盘否定，认为优秀的内容产品会对孩子成长有一定帮助，但是对于孩子长时间观看电子屏幕的行为依然存在很大担忧。通过预调研，作者发现父母对于优秀的亲子游戏类产品有很强烈的购买需求，但是目前市场上的儿童产品并没有很好满足亲子游戏的需求，存在严重的设计缺口。

（二）用户探访

有了预调研的基础，作者随后又进行了目标用户的深度调研。目标用户的选取标准是：1.儿童年龄在2-6岁区间。2.儿童所在家庭年收入在10万元以上。之所以制定这两个标准是因为，2-6岁的儿童游戏活动相对最为丰富，而年收入在10万元以上的家庭也有一定的经济能力和意愿去购买创新的亲子游戏类产品。深度调研选取了7个用户样本，调研用户的基本信息（如表1）所示。

调研采用了访谈，玩具清单，家庭拍摄，日志记录等多种方式，目的是全方位地了解用户需求和痛点。经过整理，作者用人物志的方法来展现用户共性需求，为下一步的设计定位和机会点输出做好准备。以下是针对本次研究的人物志塑造：

Persona：童心，女，4岁，目前上幼儿园中班，主要看护人是爸爸妈妈，家庭年收入30万。童心的兴趣爱好是听音乐，画画和阅读绘本。童心最喜欢的玩具包括5类，分别是：1.玩偶/角色扮演类道具；2.故事书/动画片；3.音乐类玩具；4.画画/手工类玩具；5.积木类玩具。

童心的工作日行为与流程，（如图3）所示：

童心的周末行为与流程，（如图4）所示：

三、用户需求模型与设计机会点

（一）用户需求模型

基于以上用户研究，作者分别得出了学龄前儿童和父母的潜在需求模型。

学龄前儿童的心理需求模型可以概括为以下七个方面：

1.学龄前儿童喜欢模仿。

2.学龄前儿童大胆想象，无限创造，对音乐和声音敏感，喜欢画画、手工、搭建积木等创造性活动。

3.学龄前儿童喜欢颜色鲜艳，造型丰富，具有运动性特征和强烈交互反馈的物体，这与其形象思维特征有关。

4.学龄前儿童对讲故事活动怀有极大兴趣，喜欢听故事，并结合自身经验改造故事。

5.学龄前儿童喜欢角色假扮类游戏，这是培养其想象力和创造力的极好工具。

6.学龄前儿童对动物的喜爱超过植物，这可能与动物的生命力特征较植物更为明显有关。

7.家庭是0-6岁学龄前儿童的情感枢纽站，孩子喜欢和父母共同游戏，孩子的一切活动都期望得到父母的关注和鼓励。

父母的潜在需求模型可以概括为以下三个方面：

1.父母喜欢用照片，影像的方式记录孩子成长。

2.父母常常翻看孩子以前的照片以回忆孩子的成长历程。

3.父母也有与孩子建立良好亲子关系的情感需求，父母希望时刻关注孩子的动态，参与到孩子的成长过程中。

（二）设计机会点

结合上述用户需求模型，新的设计机会点将聚焦于学龄前儿童最高频的亲子活动“讲故事”这一游戏情境，在新的交互式产品设计中，针对故事中的主要人物形象设计一一对应的实体角色道具，使幼儿通过自由选择角色道具进入到相应的故事情节中，以第—人称的身份体验故事中人物的思维和情感，幼儿可以通过更换角色道具来切换人物形象，进入不同的故事情节，也可以同时放入多个角色道具，来感受人物关系的变化，并有可能组合出新的故事情节，使原本固定不变的故事呈现出更多的开放性，这将有助于启发孩子的创造性思维。同时，幼儿可以通过触摸七色键盘来演奏音乐，为故事加入更多奇妙的音乐元素，更好地烘托出故事氛围。这也使幼儿在游戏中自然而然地学习到了音乐和情感的联系。当然，全新的交互式產品更加鼓励父母和幼儿共同参与到故事之中，以合作者的身份共同编创故事，互相启发灵感，而智能终端会将这种不经意的创作过程记录下来，以供父母日后回味那一幕幕美好的亲子时光，感受那一个个与孩子共同创造的或离奇或荒诞或温暖或难过的即兴故事片段。

下面将通过情境（Scenario）的方法将新的设计机会点进行叙述，以更多展现具体情境下新产品的使用方式和体验感，这将有助于进一步明确设计的细节和重点。这里的情境会根据上述用户研究中的人物志（Persona）童心来进行描绘。详见（如图5）：

结语

在本次研究中，作者首先通过调研儿童玩具产品梳理出物联网时代背景下儿童与产品交互方式的设计新趋势——实体交互，并对这一新的设计概念进行了定义解释。进而对实体交互的技术实现手段做了一定的研究，重点以基于Arduino的传感器技术为例，总结出其技术原理与流程。随后，作者进行了定量与定性相结合的用户研究，并将用户的共性需求整合到一个典型的人物志塑造之中，梳理出用户日常的典型流程和游戏行为。最后，作者通过人物志导出了用户需求模型，并以Scenario的方法描绘了新的设计机会点。

以上研究结论将作为作者进一步研究开发学龄前儿童实体交互新产品的重要前提，为后期设计方案的深化和最终实现提供框架基础和设计依据。也期望本次研究能为物联网背景下儿童产品的设计提供新思路。