觸覺體驗(yàn)引導(dǎo)下的兒童智能玩具交互設(shè)計(jì)

吳智艷，吳祐昕，杜雅婷，段延君

觸覺體驗(yàn)引導(dǎo)下的兒童智能玩具交互設(shè)計(jì)

吳智艷，吳祐昕，杜雅婷，段延君

（江南大學(xué)，江蘇 無錫 214122）

探究觸覺體驗(yàn)引導(dǎo)下的兒童智能玩具交互設(shè)計(jì)，提升兒童玩具的交互體驗(yàn)。首先，總結(jié)市場(chǎng)上兒童智能玩具的功能和交互方式。其次，對(duì)觸覺體驗(yàn)及兒童觸覺體驗(yàn)的相關(guān)研究進(jìn)行整理，研究觸覺對(duì)兒童成長的重要影響，分析玩具材質(zhì)的觸覺隱性特征、感知積累和行為暗示。提出5個(gè)兒童智能玩具交互設(shè)計(jì)策略：及時(shí)清晰的反饋響應(yīng)、成長式的交互模式設(shè)計(jì)、隱喻行為的合理引導(dǎo)、觸覺載體的技術(shù)性優(yōu)化、全感知式的交互場(chǎng)景搭建。將設(shè)計(jì)策略應(yīng)用于具體設(shè)計(jì)，從實(shí)踐上挖掘觸覺體驗(yàn)在智能玩具上的應(yīng)用特點(diǎn)。觸覺體驗(yàn)是兒童認(rèn)識(shí)和理解世界的重要形式。觸覺體驗(yàn)視角下的交互設(shè)計(jì)策略提高了兒童智能玩具的用戶體驗(yàn)，為未來兒童智能玩具交互設(shè)計(jì)提供了新的思路。

觸覺體驗(yàn)；兒童認(rèn)知；智能玩具；交互設(shè)計(jì)；行為

玩具是兒童認(rèn)識(shí)、感知、理解世界較為直接、有效的載體。傳統(tǒng)玩具通過造型、功能、結(jié)構(gòu)來幫助兒童進(jìn)行視觸覺訓(xùn)練，鍛煉兒童身體的操作能力和協(xié)調(diào)能力。傳統(tǒng)玩具的功能相對(duì)單一，單位價(jià)值量低。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，兒童玩具的操作逐漸由實(shí)體交互向界面交互過渡。近幾年，隨著人機(jī)工程學(xué)的進(jìn)步和交互設(shè)計(jì)的發(fā)展，越來越多的兒童玩具設(shè)計(jì)開始注重人機(jī)交互理念，人機(jī)交互界面的不斷優(yōu)化，使兒童與玩具之間的交互更加符合兒童的生理和心理需求[1]。玩具也從單功能產(chǎn)品變成了若干功能的集成體，通過按鍵和屏幕，兒童可以操作并得到多種功能反饋。雖然屏幕成為了絕大多數(shù)智能玩具交互的媒介，但也正是屏幕，約束了交互的形式，限制了兒童探索世界的方式。玩具的同質(zhì)化現(xiàn)象是兒童短期內(nèi)對(duì)玩具失去興趣的重要原因，造型、顏色、材質(zhì)等外部特征的相似性，以及功能操作和交互模式的趨同設(shè)計(jì)，使兒童所接收到的產(chǎn)品刺激越來越相似，兒童的反饋和行為也受到越來越多的限制[2]。通過分析觸覺體驗(yàn)、材質(zhì)隱喻以及材質(zhì)所帶來的行為暗示，關(guān)注兒童群體的觸覺行為，從而提出兒童智能玩具的交互設(shè)計(jì)策略。

1 兒童智能玩具概述

隨著我國國民生活水平的提高，玩具市場(chǎng)發(fā)展迅速，根據(jù)Euromonitor的調(diào)研顯示，我國在2019年的玩具零售規(guī)模已經(jīng)達(dá)到837億元。傳統(tǒng)玩具的一般定義為提供給14歲以下兒童玩?；蚴褂玫墓ぞ?，智能玩具是電子技術(shù)與傳統(tǒng)玩具相整合的新型玩具。兒童智能玩具已經(jīng)不再是單純的娛樂工具，而是集娛樂性、教育性、科技性于一體的綜合輔助型工具，可以幫助兒童開發(fā)大腦智力、提高德育素質(zhì)、培養(yǎng)社會(huì)品德，兒童智能玩具改變了兒童的生活、娛樂、教育方式，給兒童帶來了更加新奇、快樂的體驗(yàn)[3]?？v觀國內(nèi)的兒童智能玩具市場(chǎng)，虛擬界面、簡(jiǎn)單交互技術(shù)與卡通造型相結(jié)合的兒童智能玩具占據(jù)了市場(chǎng)的主流，其學(xué)習(xí)和游戲內(nèi)容主要源自技術(shù)后臺(tái)建立的數(shù)據(jù)庫?？蓮?fù)制的數(shù)據(jù)庫、較低的技術(shù)壁壘和開發(fā)門檻使產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，兒童的創(chuàng)造力越來越得不到激發(fā)，針對(duì)兒童群體的玩具設(shè)計(jì)亟待進(jìn)一步的發(fā)展創(chuàng)新[4]。

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，現(xiàn)有的兒童智能玩具分為三大類：益智教育類、娛樂類和陪伴類。其中，益智教育類玩具的種類和數(shù)量都相對(duì)更多，功能形式也更加豐富，陪伴類兒童智能玩具對(duì)技術(shù)要求更高，市場(chǎng)占比相對(duì)較小。從鍛煉兒童的感官出發(fā)，兒童智能玩具的視覺訓(xùn)練在色彩和形式上都較為豐富；聽覺訓(xùn)練主要為不同類型的音樂輸出和簡(jiǎn)單的語音對(duì)話，音樂類型可以滿足大部分兒童的聽覺需求；觸覺訓(xùn)練相比傳統(tǒng)玩具反而越來越單一，以屏幕為載體的交互操作主要包括點(diǎn)擊、滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等，不以屏幕為載體的智能玩具缺乏優(yōu)質(zhì)的觸覺體驗(yàn)。兒童智能玩具的交互形式主要包含5種：觸屏交互、語音交互、按鍵交互、實(shí)物拼接交互和手勢(shì)交互。其中，觸屏交互和語音交互是兒童智能玩具交互形式中使用最多的，由于手勢(shì)交互的識(shí)別技術(shù)還不成熟、操作具有不確定性，使用相對(duì)較少?；趯?shí)物交互的拼接方式，多為形狀結(jié)構(gòu)的拼接。觸屏、按鍵、實(shí)物拼接是主要的實(shí)體交互形式，用于基本功能的實(shí)現(xiàn)，語音、手勢(shì)交互是提升兒童體驗(yàn)沉浸感、真實(shí)感、舒適度的虛擬交互形式。實(shí)體交互強(qiáng)調(diào)物質(zhì)與人的肢體進(jìn)行直接的交流互動(dòng)，是一種在感官體驗(yàn)上更深刻、準(zhǔn)確的交互形式。虛擬交互可以突破時(shí)間和空間的束縛，改變實(shí)體交互的單一性，虛擬交互通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)沉浸式、多感官仿真式的交流體驗(yàn)。隨著技術(shù)的不斷完善和玩具形式的多樣化發(fā)展，在未來的智能玩具設(shè)計(jì)時(shí)，需要更加重視兒童本質(zhì)上的成長特征，平衡虛擬交互與實(shí)體交互的關(guān)系，滿足兒童用戶憑借身體探索世界的需求。

2 觸覺體驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 觸覺體驗(yàn)設(shè)計(jì)概念

觸覺是皮膚上的感受器接觸到機(jī)械性的刺激所產(chǎn)生的感覺，這種刺激包括外界的溫度、壓力、震動(dòng)、濕度等，觸覺是一種復(fù)合型的感覺[5]，包括對(duì)比性感覺（冷熱、硬軟、干濕等）、程度性感覺（痛覺、壓覺等），以及催生出的驚喜、恐懼、愉悅等感覺[6]。觸覺不同于其他感官，觸覺是主體認(rèn)知者與客體對(duì)象之間的物理性接觸，也是人類五大感官中唯一的直接性、零距離的接觸形式。觸覺上的感知體驗(yàn)可以映射到人的其他感官上，如觸味相通、觸聽相通、觸嗅相通、觸視相通[7]。觸覺體驗(yàn)設(shè)計(jì)指利用觸覺反饋來傳遞信息，使用戶產(chǎn)生相應(yīng)的觸覺感官刺激，幫助用戶在整體的感官體驗(yàn)中獲得更加良好的感知和感受，帶來愉悅和完整的體驗(yàn)。

2.2 兒童的觸覺體驗(yàn)設(shè)計(jì)

觸摸是兒童認(rèn)知世界的重要手段[8]。芬蘭神經(jīng)心理學(xué)家Matti Bergstrom曾說：“人體的指尖末梢神經(jīng)密度很大，像我們的眼睛擁有的那么多，如果人類在童年或是青少年的時(shí)候不常使用手指，他們的指尖神經(jīng)密度就會(huì)大幅度降低，也就意味著大腦受損，會(huì)嚴(yán)重阻礙個(gè)體的發(fā)展。”低齡兒童的教育往往從物品的接觸開始，兒童通過雙手觸摸來感知物體的粗糙、軟硬等特點(diǎn)，通過肢體移動(dòng)了解身體與周圍環(huán)境的方位變化。身體與玩具之間的直接接觸會(huì)給兒童帶來豐富的觸覺感受，兒童會(huì)根據(jù)觸覺感知以及觸覺所帶來的通感效應(yīng)，產(chǎn)生心理和生理上的刺激，并進(jìn)行相應(yīng)的反饋，在這個(gè)不斷接觸的過程中豐富自己對(duì)世界的認(rèn)識(shí)和事物的認(rèn)知。下一次的觸覺體驗(yàn)將結(jié)合已有的記憶共同影響反饋，隨著觸覺記憶的積累和意象間聯(lián)系的不斷完善，形成了更加準(zhǔn)確的觸覺感知體驗(yàn)，見圖1?？梢哉f，沒有觸覺感官帶來的一系列體驗(yàn)，兒童就無法擁有感官上的完整體驗(yàn)。

2.3 兒童的材質(zhì)感知分析

兒童通過雙手觸摸來感知外在世界，材料是產(chǎn)生不同觸覺的常見載體。21世紀(jì)以來，設(shè)計(jì)師開始關(guān)注觸覺體驗(yàn)中的材質(zhì)美學(xué)以及材質(zhì)的隱形特征，Nagai等[9]在此基礎(chǔ)上，提出了“感知特性”是材料“隱性特征”最基本的屬性。通過問卷調(diào)查和用戶觀察，了解材質(zhì)在種類、形狀等方面對(duì)兒童認(rèn)知和身體行為的影響，從材質(zhì)種類、質(zhì)感印象、感知積累、可暗示行為等方面整理分析兒童玩具在觸覺上的聯(lián)系，見表1。兒童玩具的材質(zhì)主要有四大類：木質(zhì)、塑料、布絨、硅膠。木頭較為耐摔，不易破損，是一種天然的功能材質(zhì)。木質(zhì)玩具類型包括兒童積木、棋類玩具、拼圖玩具、益智玩具等。木材的種類繁多，玩具中常見的種類包括：櫸木、荷木、椴木、松木、樺木。每個(gè)種類在物理屬性和經(jīng)濟(jì)屬性上均有不同，玩具的設(shè)計(jì)會(huì)根據(jù)它們的特征進(jìn)行合理的選材、加工。對(duì)觸覺感知來說，這些木材擁有不同的紋路、色彩，經(jīng)過不同的表面加工技術(shù)，會(huì)呈現(xiàn)出不同的質(zhì)感，給人一種自然、溫潤、安全、信任的情感聯(lián)想。根據(jù)用戶觀察結(jié)果，兒童更喜歡圓潤光滑的木質(zhì)玩具。木塊之間撞擊產(chǎn)生的聲音清脆且較為溫和，兒童能夠被木塊之間產(chǎn)生的聲音所吸引，從而引導(dǎo)兒童對(duì)木塊進(jìn)行拼接和搭建。目前常使用的玩具制造塑料為：ABS、PA、PC、PE、PP、PVC。塑料也是智能玩具中最為常見的材料，塑料容易成型，可以通過特殊的工藝，形成自由多樣的造型。塑料表面也可以通過注塑、吹塑、滾塑、搪塑、電鍍等工藝，形成不同的表面紋理和色彩。塑料的語義印象取決于它的表面處理工藝、理化性能以及造型特征[10]。塑料色彩的豐富性影響了兒童對(duì)塑料玩具的態(tài)度，顏色鮮艷的玩具更能吸引兒童的注意，分析鮮艷塑料玩具和非鮮艷塑料玩具對(duì)兒童的影響，可以發(fā)現(xiàn)，兒童對(duì)鮮艷玩具的行為更加豐富，例如拍打、扔擲、滾動(dòng)等。布絨材質(zhì)的玩具種類主要有玩偶、形象抱枕等。常用的材質(zhì)有短平絨、玫瑰絨、棉、麻等，這類材質(zhì)的觸感給人一種舒適、溫暖、幸福的情感聯(lián)想。通過對(duì)家長的訪談和交流發(fā)現(xiàn)，布絨玩具可以在兒童的生活日常中起到保護(hù)、安撫的作用，分析兒童的行為特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，撫摸、輕拍是2個(gè)主要的行為，布絨智能玩具的主要交互方式也是輕拍觸發(fā)和語音交互。硅膠由天然橡膠提煉而成，具有耐高溫、耐寒等特點(diǎn)。硅膠的安全性和優(yōu)越的觸感，可以在安全要求下滿足兒童的抓握、拉扯、啃咬等行為需求，這類材質(zhì)給人一種安全、柔軟、堅(jiān)韌的印象。由于硅膠可以扭曲并恢復(fù)原狀，所以兒童喜歡用雙手對(duì)硅膠玩具進(jìn)行形態(tài)上的改變。玩具材質(zhì)對(duì)兒童的行為暗示各有不同，但形狀的影響卻是相似的，兒童喜歡具有可拼接性的玩具，通過搭建更多的模塊，從而形成創(chuàng)造性的拼接體驗(yàn)。

圖1 兒童感知反饋機(jī)制

表1 玩具材質(zhì)分析

Tab.1 Analysis of toy material

3 觸覺體驗(yàn)引導(dǎo)下的兒童智能玩具交互設(shè)計(jì)策略

兒童與玩具進(jìn)行交流互動(dòng)的過程，主要分成3個(gè)階段：開始、進(jìn)行、結(jié)束。結(jié)合觸覺體驗(yàn)的重要性分析、玩具材質(zhì)的隱性特征、感知積累和行為暗示，提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略，主要通過提高玩具的材質(zhì)豐富性和交互性來提升玩具的體驗(yàn)和價(jià)值：預(yù)熱交互，激發(fā)兒童對(duì)世界的真實(shí)感知，完善他們的認(rèn)知，通過產(chǎn)生的情感想象引發(fā)接下來的交互行為；強(qiáng)化交互，采用實(shí)體交互與虛擬交互相結(jié)合的形式，以觸覺體驗(yàn)為基礎(chǔ)，在觸覺體驗(yàn)中引導(dǎo)交互的產(chǎn)生，在交互中感受觸覺體驗(yàn)；延長交互，引發(fā)情感，體驗(yàn)豐富的物理世界所帶來的豐富多樣的情感想象，增強(qiáng)兒童在玩具游戲中的情感能量，見圖2。

圖2 智能玩具交互設(shè)計(jì)策略系統(tǒng)

3.1 及時(shí)清晰的反饋響應(yīng)

Giles Colborne在《簡(jiǎn)約至上——交互設(shè)計(jì)四策略》中認(rèn)為，在交互設(shè)計(jì)中應(yīng)重視反饋這一概念，交互是存在于主體與客體間的交流互動(dòng)，交互過程中的信息交換是雙向的。需要將交互看作是一個(gè)簡(jiǎn)單的基本單元：首先有了動(dòng)作，然后根據(jù)動(dòng)作產(chǎn)生一個(gè)反饋[11]。

兒童對(duì)玩具的特定區(qū)域進(jìn)行操作時(shí)，玩具要有及時(shí)的反饋。行為與反饋之間往往會(huì)存在時(shí)間延遲的情況，加上兒童感知和處理突發(fā)情況的能力較弱，因此，反饋及時(shí)性應(yīng)具有容錯(cuò)性、過程性和同步性等特點(diǎn)。兒童的理解能力和感知能力較弱，認(rèn)知和行為之間往往存在一定的偏差，因此，智能玩具在接收兒童信息的過程中要與數(shù)據(jù)庫中的模型進(jìn)行比對(duì)，得到相對(duì)準(zhǔn)確的行為結(jié)果，反饋的形式也要更加簡(jiǎn)潔，便于兒童理解。在接收到錯(cuò)誤的信息后，需要及時(shí)進(jìn)行語音引導(dǎo)，或者通過強(qiáng)震動(dòng)來提示兒童行為的不正確。在反饋的設(shè)計(jì)中，需要注意行為與反饋之間的因果邏輯關(guān)系，結(jié)合材質(zhì)的隱喻特征，針對(duì)不同的觸覺感知行為設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的反饋效果。以培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感、關(guān)愛小動(dòng)物為目的的智能玩具，可以在小動(dòng)物形象上附加柔軟的材質(zhì)，對(duì)以撫摸為動(dòng)作元所產(chǎn)生的反饋和以拍打?yàn)閯?dòng)作元所產(chǎn)生的反饋進(jìn)行區(qū)別設(shè)計(jì)。例如，當(dāng)玩具中的傳感器接收到大力的撞擊或拍打等信息時(shí)，會(huì)發(fā)出相應(yīng)的提示。

3.2 成長式的交互模式設(shè)計(jì)

在智能交互上，交互形式和反饋形式應(yīng)該基于兒童認(rèn)知發(fā)展呈現(xiàn)出漸進(jìn)式的變化特點(diǎn)。兒童相比成人，其認(rèn)知變化較大。根據(jù)皮亞杰[12]的認(rèn)知理論可知，兒童群體的認(rèn)知行為可以分為4個(gè)階段，每個(gè)階段的行為特征和心理需求都有較大的不同。選擇合適的玩具載體進(jìn)行造型、顏色、功能、材質(zhì)等設(shè)計(jì)時(shí)，交互形式要與實(shí)物載體相互適應(yīng)。針對(duì)低齡兒童，簡(jiǎn)單的觸覺感知行為就可以產(chǎn)生相應(yīng)的反饋，例如同步語音交流模式、色彩明晰的圖文跳動(dòng)。針對(duì)已經(jīng)具備推理計(jì)算能力的兒童，交互的形式可以更加復(fù)雜，可以結(jié)合拼接、轉(zhuǎn)動(dòng)等行為產(chǎn)生對(duì)和錯(cuò)的不同反饋。智能玩具的虛擬交互包括虛擬手柄實(shí)現(xiàn)的觸覺交互、視覺捕捉、語音識(shí)別、動(dòng)作捕捉、對(duì)象追蹤以及多維傳感器交互等。成長式的交互模式要依據(jù)不同年齡段的認(rèn)知和行為特征，來平衡虛擬交互和實(shí)體交互的比重：依據(jù)玩具功能屬性合理選擇虛擬交互技術(shù)；將虛擬交互的傳統(tǒng)載體轉(zhuǎn)移至玩具本身，以弱化虛擬交互的存在感；語音交互是智能玩具重要的虛擬交互形式，隨著兒童年齡的增加，語音交流功能與引導(dǎo)功能的比重應(yīng)適當(dāng)增加。

3.3 具有隱喻性的行為引導(dǎo)

與常規(guī)的屏幕點(diǎn)擊、滑動(dòng)、長按等交互方式不同，基于觸覺體驗(yàn)的交互方式會(huì)結(jié)合實(shí)體的行為邏輯，以及實(shí)體所帶來的隱性特征。以材質(zhì)屬性為例，不同材質(zhì)的特征具有較大的觸覺差異，不同的軟硬、冷暖、紋理特征，會(huì)讓人產(chǎn)生不同的情感想象和行為聯(lián)想。柔軟的短平絨會(huì)激發(fā)兒童擁抱、撫摸、揉捏等行為，使其產(chǎn)生沉浸式的舒適、幸福、放松等心理。交互反饋可以結(jié)合生活場(chǎng)景中的物體和材質(zhì)特征，基于這些典型材質(zhì)的隱喻進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)不合理的行為進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，讓兒童產(chǎn)生正確的認(rèn)知。人的行為是豐富多樣的，提高用戶的體驗(yàn)就要關(guān)注用戶體驗(yàn)中的行為，兒童的行為相比成年人更加簡(jiǎn)單、典型，在設(shè)計(jì)智能玩具時(shí)，可以在現(xiàn)有的兒童交互形式上完善補(bǔ)充新的行為模式，提高兒童在使用玩具中的行為能力，豐富其感知和體驗(yàn)。除了常見的拍打、移動(dòng)、點(diǎn)擊等交互行為之外，還可以增加能鍛煉精細(xì)化動(dòng)作的交互設(shè)計(jì)，例如手指的旋轉(zhuǎn)操作、手掌不同力度的抓握等設(shè)計(jì)。

3.4 觸覺載體的模塊化體驗(yàn)

兒童的觸覺體驗(yàn)主要來自其與多材質(zhì)實(shí)物的接觸感知，在日常的感知教育中，家長會(huì)選擇購買一些木質(zhì)玩具、硅膠玩具、毛絨玩具，多樣化的材質(zhì)感知可以刺激兒童的腦神經(jīng)，促進(jìn)其感官發(fā)育。為了使兒童在玩耍過程中接觸到更多的材質(zhì)，設(shè)計(jì)師可以選擇模塊化的設(shè)計(jì)方式，模塊化具有一定的復(fù)用性、延展性和互換性[13]，可實(shí)現(xiàn)多材質(zhì)的共存，常通過拼接以及安裝智能感受器的形式來完成交互的連接。通過模塊化和拼接可以呈現(xiàn)出不同的材質(zhì)和樣式，對(duì)兒童的創(chuàng)造力會(huì)有較大的提升。根據(jù)兒童在不同年齡階段的操作能力水平，設(shè)計(jì)不同大小、不同數(shù)量以及不同材質(zhì)的模塊，可以提升智能玩具的可玩性。

3.5 全感知式的交互場(chǎng)景搭建

觸覺是感知的通道之一，提升兒童對(duì)智能玩具的使用體驗(yàn)，需要從觸覺體驗(yàn)延伸至身體的其他感官因素，并從身體研究擴(kuò)大到環(huán)境的感知研究。

人有五感，除了觸覺還有視覺、聽覺、嗅覺、味覺，多感官之間具有通感的效應(yīng)[14]。以兒童觸覺為基本感官，合理地增加其他感官的體驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以提高兒童在使用玩具過程中的綜合體驗(yàn)，鍛煉兒童的五感?，F(xiàn)有的兒童玩具中，已有材質(zhì)+色彩形式的立體書籍，顏色與材質(zhì)的聯(lián)系會(huì)讓兒童更加準(zhǔn)確地感知物體對(duì)象；材質(zhì)+氣味形式的花盆生長玩具，更加完整地表達(dá)了植物生長的特征，有助于兒童感受植物的生長變化、了解大自然。“感知”是生物特有的能力，“產(chǎn)品”具有感知的能力，意味著其不再是純粹的功能輸出的載體，而是可以與人類用戶進(jìn)行更深一步交流的對(duì)象。靈活運(yùn)用場(chǎng)景中的虛擬感知技術(shù)，通過多維度的感知技術(shù)，產(chǎn)品可以獲取人、環(huán)境、行為3個(gè)維度下的相關(guān)信息。以環(huán)境為例，感知玩具的地點(diǎn)（家/公園/商場(chǎng)）、溫度、氣候等信息，通過玩具的振動(dòng)、語音向兒童傳遞環(huán)境信息，可以促進(jìn)情感化的交流。例如，在冬季玩具感知到氣溫下降時(shí)，將引導(dǎo)兒童圍繞氣候、保暖、健康等話題進(jìn)行交流。

4 觸覺體驗(yàn)引導(dǎo)下的兒童智能玩具交互設(shè)計(jì)實(shí)踐

4.1 設(shè)計(jì)定位

此設(shè)計(jì)的主要目的是為2～10歲的兒童提供一個(gè)美學(xué)教育玩具，通過多感官的模塊設(shè)計(jì)，結(jié)合智能交互方式，構(gòu)成智能拼接玩具，增強(qiáng)兒童對(duì)美的感知，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造力。該設(shè)計(jì)以一個(gè)圓潤可愛的玩偶為基礎(chǔ)形象，將玩偶的服飾進(jìn)行分割和拼接，并增加不規(guī)則的飾品，最終形成玩偶的形象。每個(gè)模塊置入一定數(shù)量的傳感器，模塊化的形式設(shè)計(jì)也有利于智能硬件的置入和設(shè)定，較為明顯的邊界線有利于提升低齡兒童區(qū)分行為與反饋的邊界感，從而實(shí)現(xiàn)多效果的交互體驗(yàn)。兒童在拼接過程中，玩具會(huì)根據(jù)兒童的拼接方式進(jìn)行提示和鼓勵(lì)，最終不同的拼接效果會(huì)產(chǎn)生不同的美學(xué)效果和智能效果，例如播放音樂、語音對(duì)話、雙臂轉(zhuǎn)動(dòng)、搖頭點(diǎn)頭等。兒童通過不斷觸摸多類型的模塊，體驗(yàn)并創(chuàng)造玩偶形象。該設(shè)計(jì)主要采用上述策略來指導(dǎo)美學(xué)教育智能玩具的設(shè)計(jì)，亦可推廣至其他類型的兒童智能玩具設(shè)計(jì)中。

4.2 設(shè)計(jì)表現(xiàn)

1）每個(gè)模塊置入相對(duì)應(yīng)的智能硬件，感知并觸發(fā)相應(yīng)的反饋，這種反饋會(huì)更加及時(shí)，兒童在完成某一模塊的拼接后，得到的反饋也會(huì)更加明確，兒童會(huì)清晰地知道該反饋是否由該模塊的操作所引起，見圖3。當(dāng)衣服未形成時(shí)，玩偶會(huì)通過語音提醒和遺落位置亮燈等形式來提示兒童。拼接布絨材質(zhì)模塊也會(huì)觸發(fā)一定的交互反饋，例如“今天這么熱，快給我換一件衣服吧。”用戶在選擇多樣化的模塊時(shí)，玩偶可以根據(jù)傳感器感知模塊進(jìn)行鼓勵(lì)和提示，例如“我喜歡在春天穿這樣綠色的衣服”等。

圖3 玩具模塊結(jié)構(gòu)及拼接形式

2）兒童的成長是快速的，因此，該玩具針對(duì)不同年齡段的兒童，設(shè)計(jì)了不同的玩偶大小及模塊類型，低齡兒童的玩偶模塊更大、更少，其材質(zhì)更加安全。對(duì)于7歲以上的兒童，會(huì)提高玩具的美學(xué)要求，在色彩和模塊的搭配上更加豐富，見圖4。3種不同年齡階段的玩偶在交互形式上也會(huì)有不同，對(duì)于低齡兒童，以簡(jiǎn)單的語音和震動(dòng)作為主要的反饋形式，同時(shí)增加視覺捕捉功能，提高對(duì)用戶行為預(yù)判的準(zhǔn)確性，豐富和完善語音提示。對(duì)心理和生理相對(duì)成熟的兒童用戶來說，引入美學(xué)知識(shí)，加強(qiáng)語音交流功能，適當(dāng)弱化語音引導(dǎo)功能。在玩偶的手臂結(jié)構(gòu)上增加虛擬手柄功能，可以使用戶在玩偶的肢體上進(jìn)行功能操作，從而增強(qiáng)玩偶的擬人形象。

3）配合玩偶的服飾，推出不同的場(chǎng)景模式，形成更加完善的創(chuàng)作體驗(yàn)，提高玩具的場(chǎng)景感，見圖5。多維傳感器可以感知場(chǎng)景中的溫度、濕度、光線等信息，并根據(jù)場(chǎng)景信息鼓勵(lì)和提示兒童進(jìn)行服裝設(shè)計(jì)。場(chǎng)景中部件的設(shè)計(jì)也融入了多感官理念，如植物的清香、白云的柔軟、太陽的溫度等。這種結(jié)合玩具觸覺體驗(yàn)和交互體驗(yàn)的美學(xué)玩具設(shè)計(jì)，可以幫助兒童進(jìn)行創(chuàng)造化和個(gè)性化的表達(dá)。2018年，Storyball團(tuán)隊(duì)推出了一款玩具，其利用了硅膠的可塑造性、可彎曲性和安全性，以智能故事球?yàn)榛A(chǔ)元素，套上了不同的硅膠外套，賦予了智能球不同的角色定位和故事情節(jié)，豐富了玩具的可玩性和場(chǎng)景性。[15]

圖4 不同年齡階段的玩具模塊設(shè)計(jì)

圖5 多場(chǎng)景應(yīng)用

5 結(jié)語

我國兒童智能玩具的發(fā)展十分迅速，為了滿足兒童多方面的發(fā)展需求，需要設(shè)計(jì)以新的角度介入指導(dǎo)。文中著重分析了兒童的觸覺體驗(yàn)、玩具材質(zhì)、感知反饋，旨在幫助兒童在使用智能玩具的過程中，獲得更好的鍛煉和更豐富的體驗(yàn)。智能玩具的未來不僅僅是屏幕的創(chuàng)新和發(fā)展，還要以用戶為中心，考慮兒童的行為需求和心理需求，并提升其觸覺體驗(yàn)，幫助兒童真正地在對(duì)的時(shí)間感知豐富的世界。通過對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)踐的評(píng)估，文中研究的交互策略，在反饋形式、材質(zhì)感知與行為暗示之間的科學(xué)性方面還有待完善，在后續(xù)的研究中，需要通過數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證和總結(jié)，希望在未來可以進(jìn)一步深入研究和分析。

[1] 申璐. 人機(jī)交互在兒童智能玩具中的應(yīng)用研究[J]. 計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用, 2013, 16(18): 113-115.

SHEN Lu. Application of Human Computer Interaction in Children's Intelligent Toys[J]. Computer CD Software and Application, 2013, 16(18): 113-115.

[2] 曾棟, 周磚, 程海峰, 等. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的觸覺體驗(yàn)研究[J]. 包裝工程, 2020, 41(2): 134-141.

ZENG Dong, ZHOU Zhuan, CHENG Hai-feng, et al. Research on Tactile Experience in Product Design[J]. Packaging Engineering, 2020, 41(2): 134-141.

[3] 展延蕊, 張昆. 兒童智能玩具的交互模型研究[J]. 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新, 2018, 31(1): 19-22.

ZHAN Yan-rui, ZHANG Kun. Research on Interactive Model of Children's Intelligent Toys[J]. Electromechanical Product Development and Innovation, 2018, 31(1): 19-22.

[4] 王秀麗, 蔣曉, 趙丹琳, 等. 基于具身認(rèn)知的兒童智能玩具交互設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2019, 40(16): 165-170.

WANG Xiu-li, JIANG Xiao, ZHAO Dan-lin, et al. Interactive Design of Children's Intelligent Toys Based on Embodied Cognition[J]. Packaging Engineering, 2019, 40(16): 165-170.

[5] 王維, 安文亞. 關(guān)注觸覺的產(chǎn)品設(shè)計(jì)[J]. 藝術(shù)與設(shè)計(jì)(理論), 2007(2): 113-115.

WANG Wei, AN Wen-ya. Product Design Focusing on Touch[J]. Art and Design (Theory), 2007 (2): 113-115.

[6] 王妍, 吳斯一. 觸覺傳感: 從觸覺意象到虛擬觸覺[J]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2011, 13(5): 93- 98.

WANG Yan, WU Si-yi. Tactile Sensing: from Tactile Image to Virtual Touch[J]. Journal of Harbin Institute of Technology (Social Science Edition), 2011, 13(5): 93- 98.

[7] 胡俊. 觸覺通感隱喻的類型及其建構(gòu)條件[J]. 石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2015, 9(1): 73-76.

HU Jun. Types and Construction Conditions of Tactile Synesthesia Metaphor[J]. Journal of Shijiazhuang Railway University (Social Science Edition), 2015, 9(1): 73-76.

[8] 曹佳南, 王涵乙. 兒童益智玩具交互設(shè)計(jì)探討[J]. 工業(yè)設(shè)計(jì), 2019(6): 146-147.

CAO Jia-nan, WANG Han-yi. Discussion on Interactive Design of Children's Puzzle Toys[J]. Industrial Design, 2019(6): 146-147.

[9] NAGAI Y, GEORGIEV G V. The Role of Impressions on Users' Tactile Interaction with Product Materials: An Analysis of Associative Concept Networks[J]. Materials & Design, 2011, 32(1): 291-302.

[10] 陸宇澄. 塑料的革命——塑料設(shè)計(jì)中的語義特征[J]. 文藝爭(zhēng)鳴, 2010(12): 55-57.

LU Yu-cheng. The Revolution of Plastics: Semantic Features in Plastic Design[J]. Contention of Literature and Art, 2010(12): 55-57.

[11] GILES C. 簡(jiǎn)約至上——交互設(shè)計(jì)四策略[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2011.

GILES C. Simplicity First: Four Strategies for Interactive Design[M]. Beijing: People's Posts and Telecommunications Press, 2011.

[12] 皮亞杰. 教育科學(xué)與兒童心理學(xué)[M]. 北京: 教育科學(xué)出版社, 2018: 65-72.

PIAGET. Educational Science and Child Psychology[M]. Beijing: Education Science Press, 2018: 65- 72.

[13] 杜雯. 基于模塊化理念的家具設(shè)計(jì)研究[J]. 傳媒論壇, 2020, 3(22): 134-135.

DU Wen. Research on Furniture Design Based on Modular Concept[J]. Media Forum, 2020, 3(22): 134-135.

[14] 洪曉燕. 通感理念在學(xué)齡前混齡兒童玩具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 工業(yè)設(shè)計(jì), 2020(6): 85-86.

HONG Xiao-yan. Application of the General Concept in the Design of Toys for Preschool Children' Toys. Industrial Design, 2020(6): 85-86.

[15] 國外玩具新品[J]. 中外玩具制造, 2018(9): 42-45.

New Foreign Toy Products. Chinese and Foreign Toy Manufacturing, 2018(9): 42-45.

Interactive Design of Children's Intelligent Toys Guided by Tactile Experience

WU Zhi-yan, WU You-xin, DU Ya-ting, DUAN Yan-jun

(Jiangnan University, Jiangsu Wuxi 214122, China)

The paper intends to explore the interactive design of children's intelligent toys under the guidance of tactile experience, so as to improve the interactive experience of children's toys. Firstly, the functions and interaction modes of children's intelligent toys on the market are summarized and sorted out. Secondly, the tactile experience and related researches on children's tactile experience are sorted out to gain insight into the important impact of tactile sense on children's growth, and to analyze the tactile implicit characteristics, perceptual accumulation and behavioral implication of toy materials. Five interaction design strategies of children's intelligent toys are proposed: Timely and clear feedback; Growing interaction mode design; Reasonable guidance of metaphorical behavior; Technical optimization of tactile carrier; Full-perception interaction scene construction. These design strategies are applied to the specific design, and the application characteristics of tactile experience in intelligent toys are explored in practice. Tactile experience is an important form for children to know and understand the world. The interaction design strategy from the perspective of tactile experience improves the user experience of children's intelligent toys, and provides a new idea for the interaction design of children's intelligent toys in the future.

tactile experience; children's cognition; intelligent toys; interactive design; behavior

TB472

A

1001-3563(2022)12-0290-07

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.12.035

2022–01–11

吳智艷（1996—），女，碩士生，主攻設(shè)計(jì)學(xué)。

吳祐昕（1973—），女，博士，教授，主要研究方向?yàn)樵O(shè)計(jì)學(xué)。

責(zé)任編輯：馬夢(mèng)遙