创新交互助力编程与益智玩具融合

长沙师范学院工业设计专业 李诗泳 伍睿 罗聪

虽然国内的儿童编程技术迅速发展，但是由于本身的教育资源匮乏，所以有关的感官体验不佳。本文通过分析和研究具体的案例，讨论和分析一些儿童编程方面的原理和存在的问题，提出对应的策略;并通过有关编程和益智玩具的基本原理及相关实例，探讨儿童编程和益智玩具的创新性和安全性及设计方向。

从认知发展理论到儿童编程

由著名的心理学家让·皮亚杰提出的认知发展理论，是世人公认的杰出心理理论。该理论揭示了许多权威的规律和发展方向，成功使儿童心理学真正发展成一门独立的学科，也促进了更多的专家进一步对此进行研究和探索。

在此基础上，许多专家学者开始了儿童编程APP 的研究和设计工作。早在十多年前，麻省理工学院的媒体实验室就开始研发儿童编程工具，也就是著名的 Scratch。这种工具主要针对年龄阶段是8～16 岁的孩子，其中显著的特色就是抛开了传统的文本编程，巧妙利用了鼠标，用于制造和设计不同类型的画面和小游戏以及故事等。互动故事、游戏和动画，而且与社区的孩子们进行讨论和分享。然后发展成各种模拟场景、适用指令，得出简单的动画效果。Scratch 结构分为6 个单元，每个单元包含6 个探究活动，见下表：

设计这种编程的主要目的，就是经过这些游戏设计的熏陶，使得孩子们真正理解和看到程序编程的魅力，比较简单的模拟方式，帮助展示编程的特色和基本方式，通过控制屏幕上的一些角色，开发孩子们的智力，培养其想象能力和逻辑思维方式。

当我们把编程与玩具结合设计时，主旨应基于儿童年龄特点和儿童在生活中所经历的所做过的所取得的一些个人总结，同时，产品应该尽可能了解儿童的行为和互动方式。

益智玩具的发展创新

所谓益智玩具，其实主要的特点就是能够开发儿童智力，通过刺激大脑，增加其活跃度的工具。此类玩具能够培养孩子，使其形成比较强的逻辑和竞技思维，且具有一定的娱乐性质。中国从古代以来就有着各种各样的益智玩具，人们熟知的有九连环、益智图以及一些类似的双陆（古代棋盘游戏）、七巧板，并且流传至今。

这些益智玩具，能够让孩子在玩耍的时候，全面提升思考和联想能力，帮助提升智力。比如源自德国的逻辑狗，如图1 所示，其玩法是将问卷面插入操作板，根据问题找答案，再找到答案对应的颜色推钮，将推钮推到答案对应的位置，最后翻开背面核对答案。逻辑狗适用于3～7 岁儿童，主要训练儿童对形状、色彩、空间、方位、日常生活秩序等认知；也培养幼儿的观察力、注意力、简单的数数和6 以内的大小比较。又如有一款名为企鹅排队的玩具，如图2 所示。游戏中，儿童轮流发号施令下棋，听到指令后需快速找到图案所在位置，并放置企鹅旗子。最终谁率先将企鹅连成一条线，或摆成三角形、正方形、长方形，谁就获得胜利。

儿童编程工具Scratch 单元概述

图1 逻辑狗

类似这些的游戏，其实有较大的难度,且各种变化层出不穷，要求设计人员养成创新思维，而不是囚于常规固有的思维方式中 。

儿童编程玩具案例赏析

儿童编程玩具，它的种类很多，这些玩具可以锻炼孩子的思维和操作能力，还能给孩子的日常生活带来快乐。

其中比较受欢迎的有机器人以及拼接搭建类科学实验与工程类等STEAM 玩具。比如现在比较流行的编程毛毛虫，如图3 所示。此玩具可以分成9 节，不同的指令和安排，在一定的次序下，能够完成特定的任务，形成一个个连续的动作和模式,可以前进以及直行等等。

此外还有机器人类产品，主要是陪伴型机器，如火火兔可编程机器人（图4）。在父母比较忙的时候，可以陪伴孩子。除了孩子受益外，父母也可以和孩子互动，更好地和孩子进行交流，培养感情。还有一种科学实验与工程类，这种类型不常见，但是十分生动有趣，可以改变孩子学习知识时的心理状态，适合年龄较大的孩子。至于目前还在研究中的3D 打印类，从医疗到建筑，塑料、金属、陶瓷、混凝土等等材料的选择，都可以展示孩子的创造力。

儿童编程和益智玩具设计方向

益智玩具的显著特征就是儿童在玩的过程中能促使想象力的发挥,锻炼手指的灵巧性,以促进脑部发育和思维能力的提高。儿童编程和益智玩具研究主要有以下几个方向：

首先就是科学以及安全问题，这是因为任何产品的设计都要以科学性和安全性为原则,尤其是针对儿童的设计。儿童益智玩具使儿童在玩的过程中锻炼记忆力以及逻辑思维能力等,在不同的发育阶段具有不同的生理、心理发育特点。任何儿童玩具的设计都应符合相应的安全标准才能进入市场。比如注重拆卸部分的大小体积设计和玩具的牢固性问题等,这都涉及玩具的安全问题。

图2 企鹅排队

图3 编程毛毛虫

图4 火火兔可编程机器人

然后就是互动性质的体验方面。互动的基础是技术开发和应用。如何在产品中应用两种或两种以上的元素，需要结合多种方式来创造新的交互方式，以提高用户的交互体验为。由于社会经济、科技和观念的发展变化，互动交流必然是玩具设计的发展趋势。重视消费者的感受必然成为设计策略的核心要求，这是因为兴趣是学习与创新的原动力，引导儿童在快乐中学习，在玩耍中学习和认知是永恒的主题。儿童只有在与周围环境互动中,才能逐渐锻炼并展示自己的能力。

综上所述，玩具研发设计时，应该注意将教育理念很好地和益智玩具结合起来，帮助拓宽孩子编程设计的思路和发展模式，在设计的基础上，加入一些情感方面的元素，使其将书本中学到的知识和实践更好的结合。在现代教育模式下，有效地设置和传承各种知识结构，培养和设定新的理论思维能力，帮助解决一些问题，使得孩子能够更加自信的面对未来。