针对学龄前儿童的智能亲子玩具设计研究

周苗苗

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）10-0120-04

引言

玩具是陪伴孩子成长的重要玩伴，贯穿儿童成长始末，亲子玩具是玩具市场上的细分，更注重游戏时父母和孩子的共同参与。随着时代的发展以及社会文化水平的提高，对于儿童玩具的要求不仅仅是娱乐和益智功能，更赋予了玩具能够担任亲子交流工具的期望。现代科技发展与新技术新材料在儿童玩具中的应用，既能带来更多元的感官体验，同时也给父母参与游戏带来了更多机会。但是市面上玩具虽然标明可以亲子共同游戏，实际上孩子单方面参与即可以完成操作，或者父母在一旁起到单纯指导作用，忽略了父母可以作为游戏参与者的角色，没有真正满足父母和孩子对于亲子玩具需求。文章选取2-6岁儿童为研究对象，提出了基于卡诺模型和TRIZ理论的学龄前儿童亲子玩具设计方法，使玩具满足亲子双方需求，增加亲子之间情感交流与互动乐趣。

一、理论背景

（一）卡诺模型

卡诺模型（Kano Model）是一种重要的需求分析方法，实施方法是结构型问卷，由授野纪昭基于卡诺模型对用户需求的细分原理提出。运用卡诺模性对产品进行属性分类，可以获得对用户满意度影响比较大的指标，提取出主要用户需求。根据卡诺模型，可以将产品属性分为5类，即基本需求、期望需求、魅力需求、无关需求以及逆向需求。基本需求是指用户对性能的缺失表现为完全不满，但随着性能的恢复并不能提高满意度;如果用户期望的需求满足时，满意度也会相应提高，得不到满足，用户满意度下降;如果魅力需求得到满足，用戶还会感到惊喜，未被满足，也不会引起用户不满。在设计卡诺问卷时，针对提出的每一种需求，设置正反两方面问题，分别询问为用户提供该需求与不提供该需求时，用户的态度取向，用5分制李克特量表进行打分。“不喜欢”为1分，“勉强忍受”为2分，“无所谓”为3分，“必须这样”为4分，“喜欢”为5分。将问卷结果按照卡诺形式进行归类，归类方式具有六个属性，详情见表1，其中M为必备需求，O为期望需求，A为魅力需求，I为无差异需求，R为逆向需求，Q为可疑需求。之后进行需求满意度计算，用户满意度指数（CSI）计算公式如下：（1）满意度指数（S11）=（A+O）/（A+O+M+I）;（2）不满意度指数（DDl）=-（O+M）/（A+O+M+I）。通过对用户满意度指数的分析，最终获得优先考虑需求项。其中SII：是增加后的满意系数，其数值通常为正，数值越大，用户满意度会提升越快：DDI：是消除后的不满意系数。其数值通常为负，数值越小，用户满意度会下降越快。

（二）TRIZ理论

TRIZ理论是“发明问题解决理论”的俄文首字母缩写，是由阿奇舒勒建立的一套体系化的、实用的发明问题解决方法。能够发现和消除产品设计过程中出现的技术矛盾以及满足用户需求时所遇到的冲突问题，具体过程如图l。在亲子玩具设计时通过卡诺模型获得用户需求，建立理想功能模型，利用理想水平衡量公式对其进行评价，满足功能时会遇到相应矛盾和技术冲突，使用TRIZ理论中39个通用工程参数进行问题描述，进行构造矛盾冲突矩阵，寻找40个发明原理序号，来得到设计最优解。

二、基于卡诺模型的用户需求提取

（一）亲子玩具需求来源

前期卡诺问卷需求获取采用文献查阅，玩具市场分析，用户访谈与半参与式观察。访谈对象包括儿童，父母，祖父母，以及幼教，并在访谈期间观察孩子行为与亲子之间的互动模式。目标人群是2-6岁学龄前儿童，查阅相关论文和资料，得出学龄前儿童的生理和心理特征以及对亲子关系的诉求：幼童从两岁开始逐渐能够识别并能准确说出形状和色彩吲，也逐渐调动更多感觉器官来认识世界，在亲子关系上会希望父母能够更多地陪伴自己，也喜欢和其他人共同玩玩具。通过市场调研和网上资料整理得出玩具类型集中于以下几种形式：运动型，锻炼孩子肌肉力量与运动系统;智力型，培养孩子思维能力;技巧型，帮助孩子学习一些生活技能;陪伴型，替代父母陪伴孩子成长。最后对初步调研结果整理归纳，得出亲子玩具需求列表，如图2所示，得出玩具类型，家长角色，玩具功能，玩具属性四种一级指标，17个二级指标。

（二）问卷收集以及处理

1.问卷回收：本研究选取线上线下结合的形式，回收问卷65份，有效问卷65份，删除选项中填写没有孩子的答卷13份，共计52份答卷，有效率80%，其中家有学龄前儿童人群问卷贡献率76%，具有较高的代表意义。将问卷数据导入spass 26.O进行信度和效度检验，正向问题和反向问题克隆巴赫系数均大于0.8，效度KMO均大于0.7，显著性为0，说明问卷内在信度比较好，正反问题具有较好一致性，调查结果有可信度。

2.问卷卡诺模型处理：将问卷数据按照卡诺功能分类表进行处理，获得每种需求频数，之后进行用户满意度指数进行计算，最终结果如表2所示。从图中可以看出N7益智教育和N12造型是属于期望需求，是家长在购买玩具时优先考虑的因素，而N1，N3， N4， N10， N13， N14， N17属于无差异需求，对用户影响较小。N15使用周期是基本需求，家长不会选择容易坏，周期太短的亲子玩具。从魅力型需求A中也看出手工操作，多人互动，游戏参与，柔软温和的玩具会让用户更青睐。

为更精确地了解用户需求及程度，将SSI和DII引入卡诺模型Better-worse四象限图，SSI值为横轴，Dll的绝对值为纵轴，具体如图3所示，排除上文中的无差别需求，并以SSI和Dll的均值为参考数值。

3.需求分析：落在第一象限内有N7益智教育和N9兴趣技能，属期望型需求，能够对孩子进行智力开发以及激发兴趣是家长所喜欢的，同时也是玩具该有的属性，没有会导致家长对玩具的不满意，是急需且重要，设计时应该着重考虑。落在第二象限内有N12造型卡通有趣和N15使用周期，属于必备需求，造型有趣，能够激发孩子想要玩的兴趣，玩具还具有较长的使用周期，家长认为是必须的，拥有不会造成太大满意度，没有便会不满意。落在第三象限有N6主要执行者、N11操作趣味，属无差异需求，家长并不喜欢自己占主导的说教型亲子玩具，这会让孩子和家长失去兴趣，操作趣味对家长来说也并非必须功能，设计时并非重要考虑因素。落在第四象限有N2手工操作型、N5参与游戏型、N8辅助社交、N16柔软温和，属魅力型需求，此特点增加会让家长欣喜。手工操作能够锻炼孩子的协调能力，同时能够开发智力;共同参与游戏也能辅助孩子社交，有利于孩子性格的培养。另外，家长对待玩具材质和特性希望是温和柔软的，体现了对玩具安全的重视，具备该特质能够增加玩具亲近性。增加魅力需求因素会让家长产生满意感，可以纳入设计考虑中。

4.重要设计需求提取：综合Better-worse四象限图，卡诺模型功能分类和用户满意度指数，得出学龄前亲子儿童玩具设计需求：1.玩具功能中N7益智教育和N9兴趣技能2.玩具属性中的N12造型趣味以及N15较长的使用周期纳入设计主要考虑因素中3.魅力需求中的N5、N2、N8具有很高的SSI值，即手工操作，参与游戏，辅助社交，满足亲子玩具的交互需求，可以共同归为互动性;N16温和的材质，从安全和亲近性角度考虑，设计时可以采纳。提升家长满意度，魅力需求可以有所侧重。所以文章主要着眼点在于功能上益智，使用周期长;体验上趣味，具有互动性;材质上满足安全，温和的特性。

三、基于TRIZ理论的亲子玩具设计要素分析

（一）技术冲突描述与解决

TRIZ理论将工程中的冲突分为技术冲突和物理冲突等2类，根据阿奇舒勒的定义，技术冲突是指一个作用同时导致有用和有害等2种结果，常表现为2个子系统A与B之间的冲突，当A改善时，B随之恶化。

亲子玩具设计要素中，家长对玩具的益智教育和培养兴趣技能最为看重，提高儿童的认知以及激发他们对事物的兴趣也是设计中着重考虑的功能点。对儿童有益智作用的玩具，设计会相对复杂，玩法多样，但是产品设计复杂会造成认知困难，同时加工会有难度。将这一矛盾用39个工程参数进行描述，可得到能改善的参数是35适用性和多用性，玩法多样，以及36系统复杂性，满足孩子的探索心理;相对恶化的参数是32可制造性降低，生产流程变得复杂。

亲子玩具设计要素二是产品使用周期。提高玩具使用周期，要求产品可靠性高，结构稳定性好，但是一定程度上会导致玩具多样性降低，功能比较固化。将这一矛盾用39个工程参数进行描述，需要改善的参数是13结构的稳定性以及33系统的可操作性，相对恶化的参数是35系统的适用性和多用性。

亲子玩具设计要素三是趣味因素，可以在造型上多考虑。学龄前孩子对外形卡通有趣的玩具更敏感，家長在选取亲子玩具时也会遵循孩子兴趣。造型卡通，圆润安全，这样会导致曲面较多，生产困难。将这一矛盾用39个工程参数表示，如表5，得到可改善的参数12形状和35适用性和多用性，相对恶化的参数是32可制造性和34可维修性。

亲子玩具设计要素四是互动性，共同参与游戏。玩具能够实现亲子共玩，适用性需要提升，具有多样的玩法，借用智能技术，用手机将家长和孩子联系一块，创造多种玩法。满足这种需求会带来玩具设计的复杂性，将这种冲突用39个工程参数表示，可得到可改善的参数是35适用性和多用性以及39自动化，提高儿童玩具的智能化水平，相对恶化的参数是36系统的复杂性。

综上分析，若是满足学龄前亲子玩具中益智，兴趣，互动，使用周期的需求能够改善的参数是12形状，13结构稳定性，33可操作性，35适用性和多样性，39自动化，恶化的参数32制造性，34可维修性以及36系统复杂性，具体见表3。

依据阿奇舒勒冲突矩阵寻找并确定对应的发明原理，得出以下发明原理可以解决上述冲突，如表4所示，N1.分割，即将物体分割成不同材料或者可组装或拆卸的部分，保证玩具玩法多样又易于生产，同时玩具也会让孩子手工操作，开发智力;N5.组合，即玩具组合特性，模块块组合，增加玩法，父母也能参与其中;N6.多用性，即不只一种功能，激发孩子创造力和兴趣;N7.嵌套，即物体存在穿插关系，玩具可以易于运输，收纳又可以节省空间;Nl0.预先作用，即利用智能特性，家长可提前设置好不同玩法类型，避免腻烦心理;N14.曲面化，即玩具曲面形态，减少尖角，保障安全，同时运用分割原理设计成模块化，便于制造。N15.动态特征，即玩具结构设计为活动型，方便替换和检查部件;N17.空间维数变化，即玩具既可以搭建三维立体图形，又可以通过一定操作变成二维平面，获得更佳体验;N23.反馈，即玩具具有动态的操作反馈，亲子享受共玩的乐趣，增进亲子关系;N26.复制，即可以设计为多个组件构成的玩具，每一块具有可替换性;N27.廉价替代，即选用便宜的材料，节省成本，保障安全;N30柔性壳体或薄膜;即玩具外部可有软性材质包裹，增加亲近性，也更加可靠;N40.复合材料，集合多种材料优点，高比强度，高比模量，安全，使用周期长。

（二）技术冲突描述与解决总结

通过上述分析，获得学龄前儿童亲子智能玩具需求冲突以及对应解决方案，方案归类汇总，最终结果如图4所示。

四、亲子玩具设计实践与验证

（一）设计方案展示

1.玩具基本介绍：本次实践针对家庭情景，利用上述矛盾解决方案展开设计。结合5号组合，7号嵌套，26复制，27廉价替代原理，玩具组成包括三部分，如图5所示，一对亲子智能玩具、六种颜色，四种形状自由组合而成的16块六边形积木片，积木四周具有磁性贴片，以及与玩具配套且可选择游戏模式的微信小程序。目的是通过亲子配合提高2-6岁孩子对颜色形状的认知能力。最终满足益智与培养兴趣技能的需求，同时保证玩具使用周期长，材质温和，造型和互动有趣。

2.玩法介绍

玩法一：是亲子各使用一对亲子玩具，寻找地上的同一块磁性片。父母和孩子依次按下手里的玩具按钮，其中一个出现磁性片里的形状，另一个出现磁性片里的颜色，当颜色和形状正好能对应上16个磁性积木片中一个，即可获得一分，得到一个星星奖励，星星数量会在手机里展示，手中玩具并伴有音乐提示。手中玩具里出现某种形状或者颜色时，会有语音播报，帮助孩子辨认颜色形状，加强孩子对颜色和形状的辨识能力，如图6所示。

玩法二：是考虑2岁以上孩子具有自由行为能力，并结合6号多用性，17号空间多维性原理，如图7所示，亲子共同进行磁性积木块拼图，创造自己想要的图案，然后在上面游戏，提高身体协调性。因为周边内含磁性贴片，可以拼成立体图形，期间需要父母协作才能完成，孩子可以从里面爬行穿插。在小程序里有亲子拼图参考的模板。

反馈设计：结合23反馈和10号预先原理，家长还可以通过手机上对应的小程序提前设置玩具声音反馈，比如选择系统自带音乐库，或者自行录音，把孩子的声音设置为提示音乐;同时玩具还可以记录孩子语音，上传微信小程序并进行情绪分析，即使家长不在身边也能了解孩子的状态;手中玩具开关在左耳，孩子捏动左耳，便可启动玩具，同时左耳亮起，屏幕出现开机动画。具体展示如图8所示。

3.玩具参数：根据40号复合材料和30柔性壳体原理，磁性积木块外围选用的是无毒，比强度高的材质，也适合中空注塑成型，内部嵌入磁铁，进行随意拼接磁性积木块;中间是短毛绒布料包裹，营造暖性氛围，适合孩子爬行;亲子玩具外壳，PP材料，无毒耐摔，如图9所示。表5用户评价指标

（二）设计方案验证

智能亲子玩具设计完成，再次通过线上形式，面向有学龄前儿童的家长和幼教投放。问卷内容来源前期需求模型和用户体验要素，从审美、认知、交互、情感四种体验维度九个问题进行展开，具体见表5。问卷形式采用七分制李克特量表，从非常不同意1分到非常同意7分。最后问卷结果显示每一项均分均大于5分，审美体验，认知体验和交互体验层次均分在5.5分以上，其中交互层面互动性6.25分，得分最高，总体具有较高的家长满意度。具体说明如下：

1.玩具能让亲子双方共同参与到游戏中，增强亲子关系;

2.通过对形状颜色的认知以及个性化拼图，有助于提升学龄前儿童行为与认知能力，满足益智需求;

3.造型圆润趣味，同时材质与多样玩法利于玩具生命周期的延长，满足家长对于玩具使用周期的期望。

结论

文章结合卡诺模型和TRIZ理论优势，提出了智能亲子玩具创新设计方法。卡诺模型对用户需求进行提取，得出家长和幼教对亲子玩具比较看重益智，激发兴趣，形态和互动;通过TRIZ理论进行冲突分析，发现技术冲突，并找到相应的解决办法，最后展开设计实践和用户评价。结果表明亲子玩具能够满足双方的期望，提升家长参与感并满足益智和趣味的需求。同时证明该方法的可行性，不仅适用于亲子玩具，也可以应用到其他工业创新或者产品设计领域。