榫卯结构在儿童玩具设计中的智能化交互应用

2022-12-07张昌军王祺刘新有

设计 2022年21期

张昌军王祺刘新有

摘要：从儿童玩具入手，将榫卯结构与儿童玩具相结合，引导儿童在参与玩具的互动过程中学习传统文化知识，为建设文化强国供献出一份力量。通过查阅文献、实地调研、访谈法、问卷调查等方法对榫卯结构的发展、榫卯结构在玩具中的应用、国内儿童玩具的市场环境、儿童市场玩具的设计需求进行了详细的调查研究。将互联网技术运用在榫卯结构儿童玩具的设计中，以智能化交互的形式来引导儿童了解学习传统文化。榫卯结构与互联网技术的融合，为传统文化的传承和创新发展提供了新的思路。

关键词：传统文化榫卯结构儿童玩具智能化交互教学

中图分类号：TB472 文献标识码：A文章编号：1003-0069（2022）11-0126-03

Abstract：Starting with childrens toys，the mortise and tenon structure is combined with childrens toys to guide children to learn traditional cultural knowledge in the process of interaction with toys，so as to contribute to the construction of a cultural power.Through literature review，field investigation，interview and questionnaire，this paper makes a detailed investigation and Research on the development of mortise and tenon structure，the application of mortise and tenon structure in toys，the domestic childrens toy market environment and the toy design needs of childrens market.Internet technology is applied to the design of mortise and tenon structure childrens toys to guide children to understand and learn traditional culture in the form of intelligent interaction.The integration of mortise and tenon structure and Internet technology provides new ideas for the inheritance and innovative development of traditional culture.

Keywords：Traditional culture Mortise and tenon structure Childrens Toys Intellectualization Interactive teaching

引言

在党的十九届五中全会上，党中央明确了将于2035年建成社会主义文化强国的目标。建设文化强国就要树立文化自信，传承和发扬中国优秀传统文化[1]。儿童是祖国的未来，加强对儿童的传统文化的教育是文化强国建设的重要一步[2-3]。针对儿童的传统文化教育，最重要的是引导儿童对传统文化知识产生兴趣，可以将传统文化教育依附于儿童感兴趣的载体来进行，例如：玩具、动画、音乐等[4-6]。

榫卯结构经过数千年的传承和发展，无疑是我国宝贵的传统文化[7-9]，但是随着时代的发展与新材料、新风格的冲击，榫卯结构在家具和建筑两个主要的应用领域中也在逐渐的减少，而又少有在其它领域应用的创新，榫卯结构正在渐渐离开大众的生活。榫卯结构的穿插方式十分稳固，与常规的拼装積木玩具相比更具稳定性，可以减少儿童参与玩具互动时因玩具倒塌而产生的挫败感，有助于儿童对榫卯知识的主动学习[10-13]；由于榫卯结构的特殊拼插方式，使得其不依靠铁钉等金属小零件便可稳固拼接，减少儿童误吞食小零件的安全隐患。将儿童喜爱的玩具作为文化教学的载体，将蕴含着传统文化的榫卯结构融入到儿童玩具的设计之中，并与互联网技术进行结合，使儿童在与玩具的互动过程中学习传统文化，树立文化自信，从而推进文化强国的建设。

一、榫卯结构在儿童玩具中创新设计的应用意义

榫卯结构是中华民族的文化瑰宝，但使其能够在不断变化的社会中得以传承并发展，需要尝试突破其应用领域的局限。本次课题尝试将榫卯结构与儿童玩具相结合，通过玩具这一媒介来引导儿童学习传统文化知识，同时也尝试使传统文化与互联网新技术产生碰撞，例如使榫卯玩具与智能移动设备进行交互互动、利用RFID射频识别技术实现玩具间的互动等[14]。对传统文化进行智能化创新，为榫卯结构这种古老工艺注入新的生命力，来推动榫卯结构在现代的传承与发展，帮助儿童更容易理解认识榫卯结构，锻炼儿童的逻辑思维能力。

二、榫卯结构在现有玩具中的应用分析

在各大电商平台中以“榫卯玩具”为关键词进行搜索查询，发现榫卯玩具种类很少，主要有鲁班锁（孔明锁）、榫卯结构动物拼图、“粒正”榫卯积木以及斗拱拼装积木等几种类型。以销量作为排序条件进行查询，榫卯玩具的购买几乎都被鲁班锁所占据，由此可以看出目前榫卯玩具的种类在市场上依旧十分匮乏，在与其它玩具种类的竞争中并不占优势，对于榫卯结构儿童玩具的研究是很有必要的。鲁班锁，又名孔明锁（图1-a），发明历史悠久，是一款古老的益智玩具。但对于儿童来说，鲁班锁的玩法较为复杂且单一，并不适合作为儿童的传统文化教学的载体。榫卯结构动物拼图（图1-b）的设计依附于动物的外观形态，将若干块积木拼图通过类似于燕尾榫的结构还原成动物造型，有助于培养儿童的图形认知能力，对逻辑思维能力的提升有一定的益处。但是这款玩具所应用的榫卯结构单一，玩法比较简单，缺乏挑战性，还需要进一步的探索。“粒正”榫卯积木（图1-c）是正心启蒙教育科技有限公司旗下的一款以榫卯结构为基础的拼装积木。是使用几种通用积木零件配合上燕尾榫来进行自由组合的积木玩具，玩法和理念与乐高相似，不同于乐高积木的是“粒正”榫卯积木以传统的榫卯结构作为积木之间的连接方式。这款玩具巧妙地将榫卯结构与模块化玩具进行结合，并推出了多款系列主题，能够很好的吸引儿童。缺点是所应用的榫卯结构单一，榫卯结构传承与发展问题没有得到有效的解决。斗拱拼装积木（图1-d）是将中国古建筑的斗拱部分进行缩小还原的积木模型，玩家可以通过玩具学习古建筑结构，对榫卯结构的传承与文化的弘扬推广具有积极的作用。

三、儿童玩具设计调研

基于对榫卯结构儿童玩具的智能化交互设计，笔者围绕国内外玩具市场环境、家长儿童对玩具的设计需求进行调研。采用发放调查问卷、面对面访谈、资料查阅等方法进行了调查研究，并对调查结果进行分析，得出市场、儿童和家长对玩具的需求和偏好，为此次课题的设计要素分析与设计实践过程提供有效数据支撑。

（一）国内玩具市场环境调研

根据《中外玩具制造》期刊在2020年期间对电商、商场等渠道的玩具销售情况的监测数据反馈来看，这一年里积木类、IP授权类、盲盒类等类型玩具的销售情况较为突出。

积木类玩具的益智性、灵活性、主题多变性特征使其长期占有着较为稳定的市场份额。近几年随着互联网的发展，各种影视作品、游戏作品也被大众所孰知，IP授权类型的玩具的销售情况在玩具行业极为抢眼。2019年下半年，盲盒的概念进入玩具行业并开始迅速发展，各大玩具厂商都争相推出原创、IP授权角色盲盒，如今发展势头依旧不减。

（二）问卷调研

通过网上发放问卷的方式，掌握家庭中玩具购买情况、家长群体对儿童玩具的使用和教育需求及他们对榫卯结构类儿童玩具、智能化交互类儿童玩具的看法和期待。调研群体定位在年龄在6-12岁儿童的家长，围绕基本信息、消费行为、玩具种类、教育需求、使用需求等方面共总结16个问题，向符合调研条件的用户发放调查问卷，最终共回收有效问卷数量为76份。通过对有效问卷的分析，我们发现：

1.家长购买玩具的频次普遍较高，购买玩具的主要原因为：家长出于益智目的为儿童购买、儿童观看影视作品后主动提出购买、作为儿童的奖励或礼物购买。由此可以看出无论是家长还是儿童，对儿童玩具都有很大的需求。

2.家长为儿童购买的玩具类型最常见的是积木类、IP授权类、交通运输类、建筑模型类几种类型，购买玩具时主要依据的原则是玩具是否符合安全标准以及是否具有教育意义，其次是玩具的玩法和孩子的喜欢程度，相比之下价格和品牌并不是家长最为关注的问题。

3.家长认为儿童玩具应该具备益智的功能，能够促进儿童的智力情感发育。在各种网红产品层出不穷的时代，家长更希望儿童玩具能有较为新颖、丰富的玩法，以及较长的产品周期，减少玩具更换频率。

4.家长对将传统文化元素应用在儿童玩具的设计中十分认同，并指出设计中应该考虑到儿童对于传统文化知识的接受程度，采取与年龄相适的教育方式，认为通过动画演示和感应识别等智能化互动方式来引导儿童理解学习是个不错的选择。

面对着二胎、三胎政策的相继放开，现代家庭中购买玩具的需求和开销将逐渐增加，儿童玩具拥有较大的市场。在家长购买的玩具中，积木类、IP授权类、轨道交通类、建筑模型类购买量较大，这些类型的玩具最受家长和儿童欢迎，对玩具类型的设计提供了参考。家长对玩具益智功能、教育功能具有较大的需求，希望能够通过玩具引导孩子了解中国传统文化知识，并且可以接受利用智能化的互动方式进行知识教学。

（三）面对面访谈

本次访谈调研选取济南市历城区的一户四口之家为例，家庭成员组成为父母、奶奶和儿子，父亲和母亲的年龄为36岁，奶奶58岁，儿子7岁，家庭收入情况为每月25000元。

经与家长访谈得知，家庭中玩具的类型主要有乐高积木、动画IP玩偶、交通运输工具、益智玩具等，偶尔会给孩子购买网红玩具。家长购买玩具更多偏向于孩子的智力情感发育、锻炼思维，而孩子主动要求购买的玩具多是近期观看的影视作品IP授权类的玩具。家长对榫卯结构的了解并不多，但是对榫卯结构的玩具设计十分期待，也希望孩子能够了解学习优秀的传统文化知识，提出可以借助动画作品来吸引孩子的兴趣。

根据实际观察发现，一些IP授权的玩具玩法较为单一，孩子对这类玩具的热度会很快降低，反而是积木类、交通运输类、互动型玩具能够保持较持久的热度，这也为如何保持玩具的生命周期提供了参考。

四、榫卯结构儿童玩具设计要素分析

（一）模块化设计

模块化设计是经常应用于玩具设计中的一种设计方法，由于模块化产品中往往含有大量的标准模块以及其可装卸的特征，使得模块化产品可以减少大量的生产和运输成本，而且其可自由组合的特征还可以增加拼插类玩具的可玩性，延长产品的生命周期。榫卯结构本身就具备着模块化的属性，7000多年来经过众多工匠的传承与发展，榫卯结构已然充斥着科学性与合理性，这也使得运用榫卯结构儿童玩具的模块化设计具有充足的成熟经验可以借鉴。以榫卯结构作为模塊的拼合方式，既可以增加结构的稳定性，减少儿童在拼合玩具时因倒塌、散落产生失败感，使儿童更容易产生成就感，更利于益智教学任务的进行，又可以避免金属连接零件的使用，减少了小零件误吞的可能性，提高了安全保障。

（二）玩具互动场景搭建

在为儿童设计的玩具中，如果只是采用榫卯结构简单拼插接合方式的玩法，儿童在短时间内便感到枯燥。想要吸引儿童，并且借助玩具这一载体来实现传统文化教学的目的，需要将孩子喜爱的游戏方式与榫卯结构玩具相结合。首先要为模块化的榫卯积木确立一套游戏规则，提供固定的积木拼装结果，让玩家使用玩具时有明确的目标性；其次是搭建一种贴合玩具拼装结果的玩具互动场景，满足玩家可以在玩具场景中自由互动，为玩具提供一定的自由度。根据对调研数据的分析可得知，除IP授权类玩具外，轨道交通类和建筑模型类玩具的销量较大，说明儿童对这两种类型玩具的玩法更为感兴趣，因此在玩具设计中可以选择参考这两类玩具的特点来进行本次课题的玩具互动场景搭建。

（三）智能化交互教学设计

伴随着互联网技术的发展，儿童玩具也在逐渐创新，从简单的积木玩具发展到可发声发光、可通过电力驱动的电动玩具，又到如今将互联网新技术与玩具相结合，既能够陪伴儿童，又能够帮助儿童进行学习的智能玩具。在飞速发展的时代背景下，基于传统文化进行设计的产品不应该仅局限于旧的传统思路，要依据实际情况应用以新技术、新思路，这样才能有利于传统文化的新发展。

在榫卯结构儿童玩具的设计中可以应用以RFID射频识别技术和移动设备二维码识别互动来达到提高互动性和辅助知识教学的功能。

1.RFID射频识别。RFID（Radio Frequency Identification），即射频识别，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。一套完整的RFID射频识别系统由一个询问器、若干个应答器和数据管理系统组成。射频识别系统的工作原理是询问器发出特定频率的无线电波能量，被应答器接收后驱动电路将应答器内部的数据送出，再被询问器接受并读取，数据管理系统根据接受的数据做出相应的处理。

将RFID射频识别技术应用在儿童玩具的设计中，选择某一玩具本体做为RFID询问器和数据管理系统，并将储存器、扬声器、LED灯接入数据管理系统，可以根据数据命令做出指定的声光反应，其他若干玩具本体嵌入电子标签作为RFID应答器，来实现一款智能化交互的儿童玩具。

2.结合智能移动设备互动。根据调研数据可知，与其他类型的玩具相比，动画作品IP授权玩具对儿童更具吸引力，从这个角度出发，可以通过制作榫卯结构拼装动画和榫卯知识讲述动画来吸引儿童，选用儿童喜欢的方式讲述传统文化。动画视频的展示也有利于加深儿童对空间结构的认知，使得儿童能够更加容易地对榫卯结构进行理解。教学动画使用扫描二维码的方式进行播放，将不同的动画粘贴在相对应的玩具模块，儿童和家长可以根据自己的需求使用智能电子设备扫描所需内容对应的二维码与玩具进行互动。

五、榫卯结构儿童玩具的设计实践

（一）设计目标

通过对在儿童玩具设计中应用榫卯结构的可实施性的调查研究，分析得到了在榫卯结构儿童玩具设计中的用户需求和设计要素，进而确定了本次课题设计所要达到的设计目标：

1.榫卯结构儿童玩具的设计需要引导儿童在与玩具互动的过程中对榫卯结构产生兴趣，并通过学习了解榫卯结构知识，实现传统文化的传承与发展。

2.搭建儿童感兴趣的玩具互动场景，提供完善的玩具互动方式。

3.通过在玩具设计中应用互联网技术和与智能电子设备互动结合的方式来增强儿童对榫卯结构的理解与认知。

（二）设计说明

这是一款用于榫卯知识智能交互教学的儿童玩具，巧妙地将轨道交通、射频识别、二维码等交互功能融入到榫卯结构儿童玩具的设计中。玩具的教学功能根据儿童成长阶段的喜好特征，改变传统的书本教学方式为结合互联网技术的智能化互动教学方式。在满足儿童日常使用需求的同时，还能引导儿童在参与互动的过程中学习榫卯知识。玩具的材料以木材为主，以自然纯朴的木材来表现榫卯结构的本质，使儿童对榫卯结构产生更为亲切的认识。

1.针对儿童喜好的玩具场景设计：选择以天安门、天坛祈年殿、金水桥、长城四座北京市的标志性传统建筑作为玩具的设计主体，对其外观造型进行简化、突出建筑造型特点，并选择合适的榫卯结构将建筑模型拆分成若干积木模块，如图2。中国传统建筑的建造运用了大量榫卯结构，是作为榫卯结构儿童玩具设计的良好载体，儿童通过拼装积木还原传统建筑模型，在这个过程中对榫卯结构和传统建筑有所了解。

选择受孩子喜爱的轨道交通玩具作为玩具互动场景的搭建载体，利用轨道将建筑模型进行串连，搭建起儿童操纵交通工具游览传统建筑的互动场景，增加了玩具的趣味性与互动性，如图3。轨道的尺寸设计与市面上通用的木制轨道相同，宽度为40mm，高度为12mm，便于顾客自由购买轨道延长。

2.结合互联网技术的智能化交互教学设计：将RFID射频识别技术和二维码识别技术与玩具进行结合，来实现榫卯结构儿童玩具的智能化交互。以儿童操纵的交通火车作为RFID系统中的询问器和数据管理系统，并在储存器中存入榫卯结构与传统建筑简短的介绍语音，传统建筑物作为应答器，当玩家操纵火车经过建筑物时，询问器会接收到应答器发出的指令信号，从而使小火车发出与指令相对应的语音知识讲解，通过简短的知识介绍使儿童对榫卯结构有一个初步的认识，并产生进一步学习的兴趣。再使用手机等移动电子设备扫描粘贴在玩具部件上的识别二维码，观看与积木模块相对应的榫卯知识的详细讲解与模型拼装的动画展示，通过理论与实践相结合方式来强化儿童对榫卯结构的理解和认知。

结语

建成文化强国，要立足于中华民族的传统文化，为传统文化注入新时代的血液。一方面是传统并非一成不变，时代在不停变化，传统文化也需要借助新的技术、新的变化来传承发展；另一方面要为中华民族的传统文化带来儿童、青少年这些新生血液，少年强则民族强。

榫卯结构经过数千年的传承发展，其本身蕴含着丰富的文化知识，充满着中国工匠的智慧，其模块化、益智性等属性使得榫卯结构可以与儿童玩具相结合，实现将传统文化传承和发展。在文章中，经过调查研究分析，选择了受到小朋友欢迎的建筑模型和轨道交通玩具作为榫卯结构玩具设计的载体，并应用以RFID射频识别和二维码动画展示等智能化新技术来实现交互教学和玩具玩法的拓展。由于笔者知识尚浅，设计方案仍然存在很多不足的地方，仍然需要更多的研究学习去完善，希望在文章中所提出的榫卯结构在儿童玩具中的设计思路，能够为传统文化在智能化时代的传承与发展有所贡献。

参考文献

[1]周嫣吉，王玮.基于品牌形象构建与民国风格的包装设计研究[J].设计，2021，34（07）：50-52.

[2]秦晓宇，徐伟，詹先旭.基于STEAM教育的儿童益智玩具设计[J].家具與室内装饰，2020（08）：80-82.

[3]穆瑶，杨琳.可拆装实木榫卯结构在儿童家具上的设计应用[J].设计，2020，33（06）：152-154.

[4]符羽栋，杨琳.基于移植设计法的学龄前儿童益智家具设计[J].设计，2020，33（21）：8-10.

[5]孙含之，苗艳凤.学龄前儿童木制玩具植入中国传统符号研究[J].家具与室内装饰，2018（09）：35-37.

[6]冯鑫浩，蒋叙，吴智慧.家居木制品表面装饰的发展现状与趋势[J].家具，2020，41（02）：12-15+33.

[7]苏剑萍，吕九芳.传统榫卯结构的现代化传承[J].家具，2017，38（02）：50-52+86.

[8]刘美美，刘永翔.基于榫卯结构的儿童益智玩具设计研究[J].工业设计，2020（02）：70-71.

[9]王玮，郭湘晴.木材纹理美学探究[J].美术教育研究，2020（14）：65-67.

[10]周一凡，李晶.基于榫卯结构的儿童交互产品设计[J].戏剧之家，2019（31）：94-95.

[11]刘莹莹，徐伟.契合形态设计在益智性儿童木制玩具中的应用研究[J].艺术科技，2019，32（07）：60+62.