一种益智算数开锁玩具的创新设计

李卓韦

（江苏师范大学，江苏 徐州221116）

0 引言

在21世纪科技引领发展的当下，人们的生活节奏不断加快。家长本着“不要让孩子输在起跑线上”的想法，希望孩子在早期玩玩具的过程中就受到科技吸引，培养孩子对科技的兴趣。据调查，在儿童玩具中，46%是智慧型玩具，34%是电子型玩具，20%是高档毛绒布偶型玩具[1]。可见，具有科技因素的智慧型玩具和电子型玩具市场潜力大、前景好，而毛绒布偶型玩具市场占有率偏低。根据皮亚杰认知发展理论，7~11岁儿童思维处于具体运算阶段，已经具有了抽象的概念，可以进行逻辑推理，以及简单的空间想象[2]。因此，这一阶段的儿童应多做事实性的技能训练，而益智算数玩具正好可以作为儿童成长的“启蒙”导师。

1 需求分析

从玩具吸引力上看，在大多数情况下，儿童选择玩具往往受外观造型影响较大，如玩具车、超人玩具等，其通过对生活中的实物模仿或者角色扮演，给儿童带来了新鲜感。而儿童对任何事物的新鲜感都是短时间的，一个玩具玩时间长了难免会失去兴趣。这就需要玩具设计师不断深入生活，在儿童玩具外观设计上保持持续创新。

从用户心理需求上看，现代社会的发展使家长不能常常陪伴在儿童身边，少子化现象与隔代培养现象叠加，更加重了儿童的孤独感。对儿童来说，玩具不仅仅是“具”，更是最亲密的“玩伴”、可以倾诉心声的“好朋友”。因此，交互互动性成为现代儿童玩具设计的方向。强调人机互动的儿童玩具，既可以满足儿童内心所需要的安全感、归属感，又可以提高儿童的表达能力与自信心等，从而增强孩子在现实中与他人的沟通能力。

从促进儿童成长发育上看，玩具应该在“玩”中见“益”。动手能力对孩子来说是一项非常重要的能力。益智类儿童玩具可以让儿童通过拼接、组装等活动，充分发挥想象力、创造力以及表现力，进行自我发明创造，使大脑一直处于活跃状态，激智增慧，开发右脑。孩子们通过自己的双手，一步一步完成“杰作”，是优秀动手能力的体现。父母让孩子多动手，比孩子每天在家里看电视、刷视频要更有意义。在一定程度上也可以帮助孩子摆脱对电子产品的吸引，养成多思考、多创造，用自己的双手去探索奇妙有趣的世界的习惯。

从市场发展上看，目前智慧型玩具中关于数字、数字计算的玩具设计都过于简单，如仅利用数字形态特点进行拼接的造型玩具，以及仅进行数字之间加减运算的玩具等。而在智慧型玩具中，关于开锁的玩具设计，有的找到正确的钥匙即可完成游戏过程，缺乏对儿童逻辑思维的培养；有的结合中国传统文化的精髓，着重培养儿童的综合思维能力，如孔明锁等，但其大多缺乏电子属性，在电动玩具占比较大的今天，已不能满足市场发展需求。

2 设计思路

针对以上情况，本产品设计思路一是将智慧型玩具与电子型玩具结合起来，集合了两者优点，回避了玩具单一类型的不足；二是将数字玩具与开锁玩具结合起来，去掉了简单化，增强了益智属性；三是产品外形与制造材料，新颖安全，具有现代感，可视化强。

智慧型玩具具体设计中，本着创新的原则，打破数字二维平面模式，采用三维空间立体呈现，利用数字的形态特点，相互进行组合，使之具有“俄罗斯方块”的特点。同时，将三维立体数字与抽象化的锁形结合起来，使数字计算过程与三维组装过程相统一，以组装带计算。计算是组装的手段，计算成功方能组装成功，组装成功意味着闯关成功，可带给孩子乐趣，做到寓教于乐。作品的外观设计，以地球仪为基础，并与“开锁”的概念相结合，做到形态简单，避免尖锐的外形为儿童使用玩具留下安全隐患，能很好地达到保护儿童的目的。作品采用富有美感的球形透明外壳，可以将内部信息很直观的表达，以可视带动可感、可思，给儿童动手拼接时提供解题思路，以便于顺利完成整个游戏过程。其颜色搭配以冷色系中的蓝色为基色，配以暖色系中的红色以及粉红色，使之冷暖呼应，增强视觉美学效果以及对儿童的持久吸引力。

3 建模方案

模制尺寸统一的三维数字如图1所示，用于任意拼组，同时，数字模型内部搭载有电子系统，与基座加载的题目信息相连，特定数字的特定部分会转变为特殊颜色 （如图1所示黄色部分），提示用户解题信息（由图2可看出数字2、3拐角处同为特殊部分，示意我们这些拐角是数字之间的连接部分，至于怎样连接还需要通过观看显示器表面显示的三视图）。

图1 三维数字立体模型

图2 益智算数开锁玩具的外观以及构成

按钮1：题目按钮，按下该按钮，智能语音系统会给出题目内容，用户以此为基础信息，进行拼装解题。

按钮2：判题按钮，拼接完成之后，按动该按钮，将解题钥匙通过通道放入玻璃球内部，金属立方体显示器会显示检测结果是否正确。

按钮3：提示按钮，若要得到一些提示信息，按下该按钮，智能语音系统会给出提示信息。

闯关芯片：闯关芯片设计难度等级分为低、中、高，可根据用户对算数的简单或复杂的需求来配置如图3所示。低等级芯片内容包含十以内的加减法；中等级芯片内容包含乘法口诀、除法运算等内容；高等级芯片内容会继续增加难度。

图3 数字拼装结果示例

类似于地球仪的外观，方便用户更加立体地观察。用户可以在可滑动层的范围内转动球体，从而更直观的观察金属显示器各个平面上显示的目标三维结构的三视图如图4所示。基座是电子产品，配备了智能语音系统，用户可以根据自身需要，在基座后面的插口内插入不同难度的芯片，就可以挑战不同难度的题目。

图4 三视图效果展示

4 操作说明

益智型玩具以训练孩子的空间想象能力、思维敏捷能力、以及实际动手能力为目的，采用“闯关式”游戏模式，在完成本关卡之后，方可进入下一关。

在使用前，用户可以根据自身情况选择适宜难度的芯片，插入基座卡槽中，等待基座中心系统读取数据。等待提示音“已加载完毕，快开始闯关吧”。

按下题目按钮，智能语音介绍题目内容，用户根据题目内容进行基本逻辑运算，得出结果。在可滑动层范围内，任意转动球体观察智能显示器上所显示的目标三维结构的三视图，并根据三视图做拼接。立体数字同样也是智能电子设备，会根据读取的题目的目标结果，在拼接的数字本体上的需要互相组合部分，会有醒目颜色的提示，提示用户在该数字上，这一部分是需要与其他数字互相组合在一起。完成题目，并放入显示器内，显示器会自动检测拼接是否正确，如果正确会有提示“恭喜你小朋友，你太棒了，好聪明啊，继续努力哦”等，如果失败会有“别灰心，快看看‘提示按钮’有哪些提示吧，按下按钮3即可获得提示”益智算数开锁玩具的操作流程如图5所示。

图5 益智算数开锁玩具的操作流程

5 结语

儿童的成长离不开玩具，有趣的玩具将使儿童受益终身。在科技创新引领时代发展的今天，儿童玩具市场必将是益智类玩具的天下。本产品结合了智慧玩具与电子玩具的优点，安全性好、可玩性强、性价比高，符合市场发展，前景可观。当然，要占领消费者市场，还需要在品牌宣传、使用感受等方面下功夫。在产品进入市场初期，厂家与商家可以通过举行促销、抽奖、发红包等活动，激发起消费者的购买欲望。并在售出科学实验套装后积极做好玩具售后服务，搜集用户反馈信息、及时解决用户的意见，进一步完善功能、丰富设计，不断提升品牌知名度，争做创新的儿童玩具名优品牌。