基于榫卯结构的儿童益智玩具设计研究

刘美美 刘永翔

摘要：为改变国内儿童益智玩具缺乏创新性，粗制滥造的现象，本文以榫卯结构的益智性为切入点，基于学龄前儿童的生理和心理特征，运用模块化设计以及仿生设计的设计方法，结合裸眼VR技术，探索榫卯结构在儿童益智玩具中应用的具体实现形式，开创特色“中国风”儿童益智玩具。

关键词：榫卯结构;儿童益智玩具;设计原则;设计方法

中图分类号：TB472

文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2020）02-0070-02

具有益智性的榫卯结构作为我国代表性的传统工艺文化元素，将其应用在儿童益智玩具的设计中，同时融入现代设计方法和技术，将会大大提升我国儿童益智玩具的创新性，同时还兼顾了中国文化传承和传统工艺振兴的作用。

1榫卯结构

榫卯结构是中国的传统的连接工艺，更是中国传统文化的特色代表，体现了我国人民造物的智慧。榫卯结构由榫头和卯眼组成，一阴一阳穿插在一起，通过摩擦力的作用，使结构牢固稳定[1]。榫卯结构构件之间的稳定性强，使用寿命长，并且容易拆卸，同时具有多样的形态和组合方式，使得榫卯结构在古代时，大多应用在建筑和家具中，并且在玩具中也有应用。

2学龄前儿童认知特征分析

著名瑞士心理学家皮亚杰将儿童认知发展分为四个阶段：感觉运动阶段（0～2岁）、前运算阶段（2～7岁）、具体运算阶段（7～11岁）、形式运算阶段（12～16岁），每一个阶段儿童的思维方式都不同[2]。文章主要研究的儿童群体为学龄前儿童（3～6岁），此年龄段的儿童属于前运算阶段，这一阶段儿童的主要特点是语言机能迅速发展，他们的内心活动丰富，并且由最初的感知活动到通过现在的语言表述，转化为具象活动。2～3岁的儿童，开始对事情的前因后果好奇，总是问为什么，3～6岁的儿童，求知欲增强，并且动手能力增强，他们开始喜欢探索世界，更加具有创造性。所以，针对处于前运算阶段的儿童，应将语言能力的发展、认知能力的增强和联想创造力的提升作为益智玩具设计的标准，研制出具有开放性、探索性和创造性特征的益智玩具[3]。

3基于榫卯结构的儿童益智玩具设计实例

鲁班锁，如图1所示，也叫八卦锁、孔明锁，鲁班锁是古代益智玩具的一种，以立体几何分割为基础，6根木条拼装形成的样式多达119963种4。是榫卯结构最早应用在益智玩具上的案例，鲁班锁由简单的木条构成，每个木条的开槽和凸起各不相同，不同的木条通过平行或者垂直的空间关系穿插组合在一起，易锁难拆，多为成年人把玩，鲁班锁体现了古代匠人伟大的创造力。鲁班锁是中国古代文明的体现，并且也为现代人理解榫卯结构提供了标本，鲁班锁有利于开发人的空间智能和数理逻辑智能。但是，由于鲁班锁的结构过于复杂，不适合儿童玩耍，并且榫卯结构加工精度高，制作难度大，无法应用于现代机器大规模生产，致使榫卯类的益智玩具市面上較少存在。但是可以提取其中榫卯的结构，并将其简单化处理，从而设计出适合儿童的益智玩具。寓教于乐，这可以激发儿童主动认知世界、探索世界的兴趣，同时也对榫卯结构的传承起到了积极的作用。

4基于榫卯结构的儿童益智玩具设计原则

4.1互动性原则

双向互动尤为重要，主要分为操作指引和情感鼓励两部分。操作指引方面，以玩具实时的状态反馈，通过对话的方式告知儿童当前所处的状态，便于进行下一步操作;当其遇到难以解决的问题时，并给出相应的引导。情感鼓励上，对儿童攻克的难题以及今日活动成果做出表扬，提高其积极性。通过对学龄前儿童玩耍过程的分析，将儿童与益智玩具的互动作为基础，提升儿童的认知、创造力以及解决问题的能力。

4.2接近性原则

基于学龄前儿童思维还未定型，处于探索的阶段，益智玩具的设计理应接近其当前阶段熟悉的事物或者语言，站在学龄前儿童的角度上来思考玩具设计的可行性，益智玩具的设计以提升其创造性和想象力为目标。以仿生设计作为切入点，产品形态提取儿童当前认知阶段熟悉或者需要认识的事物，并且利用榫卯结构的连接方式，在儿童拼接仿生玩具的过程中将榫卯结构的益智性发挥到极致。如图2所示，一款仿生大象的榫卯类益智玩具，既让儿童认识了大象，又在拼接的过程中提升了空间思维能力和创造力。

4.3可持续性原则

传统的益智玩具只适合特定年龄段的学龄前儿童使用，而忽略了儿童随着年龄增长带来的需求的变更，形成了益智玩具用后即弃的局面，造成了资源的浪费以及环境的污染。益智玩具的设计应该秉承可持续的原则，使其具有一定的成长性，满足不同年龄段的学龄前儿童的需求。例如，Tripp Trapp成长椅，4把椅子合而为一，通过简单更换模块的位置即可满足不同年龄段儿童的需求，0～6个月的“抱抱”椅，6月+的餐椅，2岁+的活动椅，7岁+的学习椅。榫卯结构多样性组合的特征可以满足不同年龄段学龄前儿童的益智需求。

5基于榫卯结构的儿童益智玩具设计方法

5.1模块化设计与多样性拼装

本质上来说，模块化设计是榫卯结构现代化的一种方法。模块化设计是在市场经济的催生下产生的一种新的设计方法论，同时兼具多种设计思维的特征，标准化、通用性、组合化的特征使其具有普适性，适应了时代发展的要求[5]。

榫卯结构的基础上，对形式模块做多样性设计，形成不同的产品形态。首先，由榫卯结构构成的儿童益智玩具理应具有标准化的特征，榫卯结构的接口设计成统一规格，从而利于不同模块间的拼装，这也可以实现榫卯结构在现代工业中规模化生产的可能;其次，对于形式模块的设计可以结合儿童心智，及其核心认知需求作为参考产出多种形式。通过这种简单榫卯结构的模块，儿童益智玩具可以组合出多种产品形态，使儿童在拼装的过程中，可以尽情地探索不同模块之间的组合方式。这种多变性的特征对于增强学龄前儿童的空间思维能力有很大地帮助。

5.2仿生设计与榫卯结构的结合

仿生设计是工业设计中重要的创新设计方法和创新设计思维。仿生设计，即模仿自然界的生物，而设计是一种有目的的创作行为，仿生设计的最终目标是产生创新设计方案，以模仿自然生物为基础，经过分析、理解、构思、应用的过程[6]。

学龄前儿童的思维养成来源于现实的生活，依靠直接感知和实际行动获得初级思维。从思维发展的方式来看，学龄前儿童的思维发展过程大体可以分为三个阶段：直观行动思维——具体形象思维一抽象逻辑思维[7]。将仿生样式的榫卯类益智玩具引入到儿童的日常生活中，在与这些玩具互动的过程中，他们由一开始的直接摸索到玩具拼装完成后的具象感知，再到形成的抽象逻辑思维，最后达到开发智力的效果。比如，如图3所示，为一套系列化的仿生积木玩具，提取了牛、羊、马的形态特征，通过拆装仿生玩具，儿童对于周围环境与事物的认知也更加明确，对于榫卯结构的连接方式也有了深刻地认识，提升了其创造力和想象力。

5.3结合VR技术增加互动体验

在榫卯结构儿童益智玩具的设计中，不仅应该考虑实体的交互方式对儿童的影响，更应该结合新兴的技术来打造益智性的儿童玩具，创造全新的体验，与时俱进。VR（Virtual Reality）虚拟现实技术为用户创造了一种沉浸式的体验，通过在计算机虚拟环境中与用户互动，感知用户的动作和状态，并对用户一种的或多种感知有明确地反馈[8]。而裸眼VR技术，则是以原有VR为标本，加入新技术的方式来扩充原有VR的功能和视觉体验。裸眼VR让用户摆脱了可穿戴显示设备和力触觉交互设备的束缚，用户可以裸眼体验虚拟现实。如图4所示，将裸眼VR技术应用在榫卯结构的儿童益智玩具中，一方面，可以通过语音及屏幕显示的方式帮助儿童对玩具的操作進行引导;另一方面，裸眼VR技术也可以打造多种沉浸式的场景，既增强了儿童的空间认知能力，也增强了他们的观察能力。

6结语

在国内，儿童益智玩具依旧不够成熟，存在着诸多弊端，如缺少结构创新和技术创新，安全性能低，本文通过对榫卯结构元素的提取，运用新技术和新的设计方法，探究其在儿童益智玩具上的应用，不仅可以改变国内益智玩具的现状，同时也能充分发挥榫卯结构的益智性，对于榫卯结构传统连接工艺的传承也有重要的意义。

参考文献

[1]魏豆豆，储蕾芳.基于榫卯结构的现代家居设计研究[J].设计，2019，32（05）：136-137.

[2]李志港，穆存远.浅谈鲁班锁的结构及其功能价值[J].设计，2013（02）：132-133.

[3]董华君，沈隽榫卯结构在儿童益智玩具设计中的应用[U].林产工业，2018，45（06）：59-62.

[4]卢晓琴，李志英认知发展理论在儿童益智玩具设计中的运用[J].包装工程，2009（12）：139-141.

[5]王洁.榫卯结构的创新性研究[J].南京艺术学院学报（美术与设计），2018，179（05）：179-82.

[6]罗仕鉴，张宇飞，边泽，等.产品外形仿生设计研究现状与进展[J].机械工程学报，2018，54（21）：152-169.

[7]殷金旭，钱皓.面向学龄前儿童益智玩具的设计策略研究[J].设计，2017（19）：100-101.

[8]马寰.裸眼VR交互设计[J].包装工程，2018，39（18）：241-245.

[9]曹佳南，王涵乙.儿童益智玩具交互设计探讨[J].工业设计，2019（06）：146-147.