儿童玩具的人机交互设计论文

[摘要]本课程基于人工智能背景，面向机电工程类专业，对机电产品创新设计课程的建设进行探索和创新研究。今天小编为大家推荐《儿童玩具的人机交互设计论文 (精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

儿童玩具的人机交互设计论文 篇1：

基于认知过程的儿童智能交互玩具设计研究

摘要：通过对儿童认知过程的分析得出儿童智能交互玩具的设计方法。通过儿童认知过程分析，归纳关键认知模式，提出基于玩具设计的认知强化和认知拓展的信息接纳理论模型，并总结相应的智能化、交互性的设计方法。通过认知过程设计模型设计出一款以博物馆文创玩具产品设计为背景的儿童智能交互玩具设计。以认知信息接纳理论模型为基础的智能交互设计方法与理论，能够帮助提升儿童玩具的设计效率，并提升儿童娱乐认知。

关键词：产品设计 儿童玩具 智能交互 认知过程

引言

信息时代的到来让更多的智能产品开始逐渐进入生活，智能交互涉猎多个行业，同样的，在儿童玩具行业也兴起了一股智能风，早期的概念设计中就有智能交互运用在儿童玩具中来达到玩具寓教于乐的效果。但如今琳琅满目的玩具市场中，大多表里不一，并不适合儿童使用。

一、智能儿童交互玩具的兴起与作用

(一)智能交互玩具与市场

智能交互玩具在功能上将电子芯片、智能遥控和无线连接等智能模块注入设计，改变传统玩具单一玩法，通过功能的变化增添玩法乐趣。

儿童智能交互玩具市场空缺大，与儿童需求不匹配，据数据显示前年中国玩具市场整体消费高达680亿，位居世界第二，而其中智能玩具只占比5%。

(二)现有的智能交互玩具的优势

玩具市场大，品类繁多，玩具容易缺乏亮点，智能交互的介入可以给玩具增添趣味，通过智能的交互方式打破传统玩具的单一性，建立多个玩法入口。

智能交互玩具的设计更加宽泛，形式更加多样，智能交互的拓展方向相比传统玩具更广，可以链接虚拟网络，实现虚拟现实结合，还可以通过硬件模块实现玩具的联动效果，实现更好的使用体验。

智能交互玩具通过自然的人机交互形式引导儿童独立思考，构建“玩具-儿童-环境”三者的紧密联系，使得玩具与儿童之间不止是单向的输出，而是双向的交流。

(三)市场上现有的智能儿童交互玩具的问题

市场上现有的智能交互玩具大多虚有其表，更多的智能交互玩具不过是借用了智能的噱头，实际上只是将玩具设计为传统玩具的充电版或者是智能机器人的简化版，没有真正地利用智能交互的方式在玩具设计上进行实质的创新。

其次是性质上没有遵循儿童的需求。在玩具设计上儿童年龄设定广泛，针对性不明确，反而造成符合大多儿童的玩具往往是都不符合其中任何一个儿童年龄层的。

最重要的—点是玩具设计的效果不明显，达不到预期效果。很多儿童智能交互玩具在设计上太过于专注“智能”的特点，从而忽略了儿童的认知程度、使用习惯，造成玩具与儿童的脱离，产生不合理的玩具设计。

二、儿童认知过程与信息接纳模型特征

儿童玩具设计必定遵循儿童成长规律，因此分析儿童的认知流程，并且归纳整理其信息接纳模式、认知特点和行为习惯等因素，从更科学的视角了解儿童玩具设计的痛点，并以此为切入口，解决现有玩具存在的问题，通过设计方法注入优化传统玩具的不足，做出合适儿童的玩具设计。

(一)儿童认知过程及特征，如图1

儿童在接触到刺激后会对未知事物产生兴趣，并探索事物。例如一个在学步车中的婴儿被沙发扶手边上的玩具吸引，就用手呈现捞的动作想將玩具圈过来。这就是儿童通过自身认知探索新事物的过程。紧接着婴儿发现因为学步车的限制自己无法接触到玩具，但是因为学步车移动拉到了沙发上的罩子，玩具向外移动，儿童就用手拉沙发罩子，玩具就掉了下来。在这个过程中儿童通过探索得到了一种新的拿到玩具的方式，这种方式被儿童吸收接纳后就会表现出来，不断吸收接纳的过程中儿童的自身储备也会越来越丰富，使用方法也不断被优化升级。当玩具被放到沙发靠背的上面，而儿童不能通过拉罩子将玩具取下来的，他哭了，母亲把玩具拿下来放到他怀里，此时的儿童又摄入了一种新的拿玩具的方法，该方法在很多时候甚至比其他的方法更有效，于是儿童常会用哭吸引注意达到满足需求的效果。这个过程中前面的拉罩子的方法已经不适用了，从而又进行新一轮的探索到应用的过程，通过不断的循环达到提升儿童认知的效果。

儿童提升自己知识储备的过程被称为儿童的认知过程，在认知过程中最重要的是“吸收_接纳”的部分，在这个过程中，儿童的自我认知储备和外界新信息会进行同化和顺应的平衡，由此过程决定儿童的认知结果。

(二)基于认知过程的信息接纳模型

认知过程是自身知识储备与外界新信息融合的过程，根据不同的形式大致分为三类，如图2所示，分别是无法融合，同化和顺应。

无法融合是指儿童的自我认知储备与外界信息融合的结果失败，结果失败体现在未能成功将外界信息转变为自身知识储备。该结果体现出儿童的认知程度处于停滞不前的状态。自我认知与外界信息无法融合的原因分为两种，信息吸收程度的合理性无法融合和信息接收部分缺失性的无法融合。前者是正常的无法融合，儿童的认知发展和外界信息的不对等，认知信息过于跳跃。例如教给婴儿玩魔方，婴儿的认知处于感知运动阶段，对玩具基本采用触摸产生认知，而7-11岁处于具体运算阶段的儿童才会产生对魔方这类玩具有颜色的区分。这是没有考虑儿童的认知发展规律，而导致了吸收时的外界信息的错误选取。第二种是缺失性的无法融合，主要由于儿童自身特点和成长环境等因素导致。例如儿童是天生的色盲患者，那么对于颜色指示性的玩具色盲儿童相比起颜色感知正常的儿童来说就不能做到完整的信息接收。

而同化指的是外界信息与儿童自我认知储备平衡的过程中起到了强化儿童的自我认知的作用，这种认知强化是真实有效的，类似于知识积累的过程。强化认知是通过在认知过程中多次认知同一内容从而达到强化的效果。例如儿童在认字阶段通过拼字游戏、字形找不同等多种不同形式的认字游戏来强化汉字在儿童认知中的印象，帮助儿童更快更准确地记住汉字。

顺应与同化不同，同化是强化认知，而顺应则是拓展认知。顺应使得儿童自我认知逐渐扩大，类似于新技能打卡的过程，将新信息作为关卡，通过一关自己就强一点。但是在认知顺应的过程中会有成功和不成功两种顺应结果。例如儿童在通过老师给出的案例，做同类的题时会出现可以解答与无法关联案例作答的两种结果。前者称为成功顺应，在认知顺应的过程中会实现认知的拓展，有助于儿童大脑发展和认知扩充;后者则是无法顺应，对于外界新信息的接收不完整，对于这样的儿童通常会出现学习困难、冥顽的特征。

三、基于认知过程的智能交互儿童玩具的设计方法

(一)基于认知过程的产品设计方法模型

图3为根据认知过程的信息接收模型和同化顺应平衡的特点建立以提升儿童认知的设计方法模型，根据该模型流程设计的玩具具备强化儿童认知或者拓展儿童认知的功能。

以认知过程(不可见层级)中儿童的成功认知的两种结果作为玩具设计目标，通过关联用户(儿童)、产品(玩具)和环境(智能发展时代)延展到产品设计(可见层级)部分。从儿童的基础需求入手，考虑儿童本身的认知储备，增强认知基础和未知信息之间的递进性，减少跨度过大不匹配儿童认知阶段。由认知结果出发考虑设计原则，通过设计原则的注入使得玩具满足提升儿童认知的效果。智能时代的环境带来的好处就是玩具可以通过智能交互技术的注入更加方便，更贴切现代生活。

(二)儿童认知强化的玩具设计

将认知结果设定为：强化，那么玩具的设计原则应当注重重复中不重样的设计理念，玩具代表的是外界信息，儿童通过玩玩具的过程从中获得相应的认知的过程。根据儿童自身特点好动注意力易分散来看，强化认知的设计方法上主要是趣味重复性玩法设计。通过不同入口的使用模式给儿童加深某个信息的认识，通俗来说，这个过程类似于反复背课文，通过重复性记忆让认知达到强化的效果，与背书不同的是他可能用声音和图象提示等多种形式趣味性的加深记忆。

例如：TIMIO这个玩具，通过智能语音交互技术的注入，儿童更换玩具的转盘，类似于录音机磁带，使用点击转盘图案，相当于选择键盘，通过不同图案的选择，便可以展示相对应的音乐或者语音，建立视觉和听觉的联系，培养儿童自我学习的习惯，以一种玩具录音图书馆的形式强化儿童的知识，如图4。

(三)儿童认知拓展的玩具设计

如果将认知结果设定为：顺应，那么就需要使得玩具承担一部分教育工具的角色，在认知拓展的玩具设计方法中因突出注重玩具的提示性、引导性，可加入类似关卡的模式，为儿童营造成就感，促使继续拓展积极思考。

拓展认知的方法主要是同元素提示性移用性玩法设计。通过相同原理的方法进行提示性玩法设计，同一个知识的学习时注入不同的拓展内容，丰富认知，建立思维发展的空间，促进创造能力的形成。

例如，Lego Fusion是樂高公司推出的结合有摄像头的平板的新型游戏，通过对乐高的堆叠形成的儿童的创意场景作品可以直接被扫描到平板中作为虚拟场景进行游戏，给予儿童对堆叠形成的场景的新认知，不止局限于视觉的可触摸形态，亦可以充当游戏场景，通过堆叠游戏的方式给儿童建筑成型的基本概念，如图5。

(三)儿童智能交互玩具的设计原则

1.保证安全性原则，考虑到使用者儿童的自我防护意识不足、身体抵抗力较弱等原因，儿童玩具的首要注意事项便是安全达标，例如表面材质的选取必须无毒无害、产品外观形态选取曲面为主、物体形态的不能过小，防止儿童吞食。2.突出玩具的功能性原则，突出玩具的智能化特点，通过科学的认知发展理论模型和科技手段达到推进儿童认知。3.玩具形式创新原则，在玩具的材料选取和功能确定上应当注重培养儿童的独立思考和创新精神，利用玩具为儿童培养敏锐观察力和操作创新能力，用科学的设计方法和便捷的智能交互提升儿童认知的同时促进其养成勤动脑勤动手的好习惯。

(四)认知型儿童玩具的设计方法

1.锁定人群，设计聚焦。不同年龄的儿童需求差异很大，大而广的产品在市场上非常普遍，无法满足儿童真实的需求，因此小而精的产品才可以体现对儿童需求的真正关怀，去研究深挖不同年龄段的差异需求的出来的玩具设计才是为儿童设计的玩具。2.智能提示、引领认识。儿童的探索认知更有助于儿童自身对物体的理解和思考，告知性教学无法满足儿童的真正认知，这是对儿童增长认知的错误了解。说出来的不一定被记住，做过的会有印象，重复作过的印象更深刻。3.善用网络，趣味升级。互联网的多样性和数据库存丰富性为儿童创造了趣味娱乐的效果，还为儿童的认知发展建立了强大的数据库，使得认知不仅局限在实物上，更有多种方式可达成。4.激励挑战，创造成就。在玩具的设计上注重关卡，儿童挑战后形成了成就感会使得在精神层面给予儿童巨大鼓励，有很强的激励作用，推进儿童自我进步发展。

四、基于上述理论与方法的设计验证

为了验证上文总结归纳的认知过程下的智能交互玩具的设计方法是否能真的设计出符合儿童使用的玩具设计，以文字博物馆文创玩具产品设计为背景，用该模型设计一款文创玩具产品设计，并且以此为模型拿去给儿童使用，证明设计方法的合理性。

(一)使用人群特征

根据皮亚杰提出的认知发展论可将儿童分类为四个类型，分别是感知运动阶段、前运算阶段、具体运算阶段和形式运算阶段，如表1。

3-6岁的儿童处于前运算阶段，这一阶段的儿童主要需求是思维物体表象认知，将脑海中物体由模糊状态转变形成清晰状态，通过辨认和区分来达到强化脑部物体认知的效果，因此在玩具的设计上应当注重物体辨认和区分，给予儿童适当的刺激引导，如图6、7。

(二)设计概念阐述

该玩具是基于文字博物馆文创设计的一个设计案例，玩具在交互上运用了语音交互技术，帮助儿童实现大量文字的重复性读法认知和触屏书写，帮助儿童记忆汉字，了解汉字发展历史和笔画顺序等。

根据儿童试用反馈得出儿童在使用后对玩具产生极大的兴趣，书写教学上从一开始就让孩子学习到汉字的正确读音，笔画顺序，让儿童的文字学习更加趣味多样，每天都有新的进展。玩具作为介质，培养儿童的动手操作和思维活跃能力，在强化儿童认知的同时利用儿童敏锐注意力和好奇心的特点，通过语音讲解和触觉操作强化文字认知输出，加强刺激儿童的脑部活跃，为儿童构建一个良好的探索文字到强化文字认知的环境。结论

儿童玩具逐步走向智能化，玩具帮助儿童快速了解和融入生活，促进儿童思维发展和人格塑造，因此玩具的设计需要遵循儿童认知过程中的规律、在认知信息接纳模型的基础上进行设计，融合智能交互的方式，合理地设计玩具。

以上总结的儿童玩具的设计方法虽然跟随儿童认知过程，但是因为现阶段研究未考虑个体差异以及环境等其他因素影响，因此在后期的设计研究中在还可以注入环境等因素更加深入地剖析儿童认知过程的玩具设计方法，通过科学认知理论和多样的智能交互方法帮助儿童更好地提升认知。

作者：张祖耀　张紫然

儿童玩具的人机交互设计论文 篇2：

基于“人工智能”的机电产品创新设计课程探索研究

[摘 要] 本课程基于人工智能背景，面向机电工程类专业，对机电产品创新设计课程的建设进行探索和创新研究。介绍了当今人工智能的发展状况以及机电产品创新设计课程的现存问题，结合机电专业特征，探索课程的设计理念和创新特色，为高职院校机电专业学生的专业综合技能学习提供了一种更加有效的教学创新模式。

[关 键 词] 人工智能;机电产品创新设计;教学创新

近年来，人工智能技术迅速发展并取得重大突破，成为引领全球科技和产业革命的代表性技术，是推动人类进入智能时代的决定性力量。在人工智能技术的浪潮下，其在推动高职院校的教学和创新改革等方面发挥着越来越重要的作用。

与此同时，提升机电产品创新设计能力是机电专业教学改革的必然要求。课程建设应符合高职教学改革的要求，顺应课程教学改革的趋势。为符合课程学习对象的知识结构，应将机电专业培养方案中的专业技能课程加以整合，形成一门新的综合应用设计课程。机电产品创新设计是机电工程师必须具备的思维方式和能力素养，而且以创新为核心的设计则是人工智能技术应用浪潮下的关键内容。因此，对于机电专业的课程建设而言，以强化机电产品创新设计能力为导向，基于人工智能技术进行课程目标重建、优化课程结构、调整课程内容等方面的课程改革势在必行。

一、课程教学环节的现状与存在的问题

机电产品创新设计课程是高职机电类专业技能拓展课，而且是实践性很强的技术应用型课程。能够进行机电产品硬件设计和编写控制程序形成软硬件综合应用的控制系统。在人工智能时代背景下，对于机电类专业的学生来说，这门课程作为一门重要的专业技能综合应用课程，对培养工科学生的应用系统创新设计思维，起到至关重要的影响。该课程的任课教师，需结合机电产品创新设计课程性质和机电类专业学生的知识特点要求，去研究新的教学理念和教学模式。最终，形成一套适合当今人工智能时代背景下高职院校学生学习的教学方法。

而现今多数高职院校，一方面在机电产品创新设计课程中一直沿用传统理论与实验相结合的教学模式，另一方面高职院校专业的学生在控制系统应用及編程设计方面又存在明显的不足，学生在学习过程中可能会觉得编程的教学内容比较抽象，这门课程成为一个教学“瓶颈”。最后，就是课程的创新设计与人工智能教育存在着较大的脱节，导致学生在设计课程作品上积极性不高，只为完成课程设计而设计。由此也导致老师的教学动力不足，在后期的教学中形成恶性循环。

二、课程理念与探索

通过课程问题分析，因此围绕“培养掌握机电专业知识，有团队合作精神，并具有较强的实践和创新意识的创新型技术人才”的课程目标，针对课程知识交叉、机电应用综合的课程特色，以强化学生的机电产品创新设计能力为课程目标。融合传统的机电课程体系，打造延续性和衔接性强，打破课程学时数少的限制，有效地提高学生机电产品创新设计能力、机电系统应用开发能力和团队协作能力的机电产品创新设计课程，形成机电专业优质专业能力拓展课程。具体探索如下：

(一)优化课程教学内容和衔接关系

在新修订的教学标准中，新教学标准综合“C语言”“电子电路设计”“单片机技术”等前修专业技能课程，从机电专业内涵、专业核心技能知识出发，对这门课程的内容与项目衔接关系进行规划和顶层设计，制订并不断优化课程教学标准，循序渐进地深入和拓展机电产品设计专业知识，并不断融入机电专业领域的创新知识与技术发展。

同时，基于“人工智能”的课程理念必须在教学实施中体现人工智能技术应用的特征，并符合创新型人才培养的目标要求。因此，面对大部分学生对人工智能概念模糊的情况，课程内容构建采用项目化教学模式。与传统教学模式相比，项目化设计的教学理念突出以学生为中心，对于基于“人工智能”的专业拓展课程非常适合，能有效调动学生的学习积极性和兴趣，同时还具有课程项目安排灵活和教学任务内容清晰等优点。在实施过程中，构建基于“人工智能”的课程项目化教学模式应满足：理论与实践一体化。基于“人工智能”的课程教学目标必须打破传统课程理论与实践教学脱节，或者是实践教学薄弱的情况，应把实践教学放在更加突出的位置。在教学实施过程中，增加更多和人工智能相关的并且具有创新性的教学内容和实践教学模块。

(二)优化课程教学模式

在课程教学内容与实践环节进行改革优化，通过加强实践来支撑课程教学内容，提升学生掌握课程知识的程度，提高学生的创新思维和设计能力，实现“知行合一、学以致用”，达成本课程教学目标。为此，基于“人工智能”的教学模式构建，精心设计和优化实践教学内容，在课程教学中提高创新项目的参与程度。

高职院校信息化建设越来越成熟，特别是线上线下混合教学模式得到广泛应用。基于“人工智能”的混合教学模式在理论教学方面，可以根据学生的基础、能力、目标等不同，混合不同教学理论来完成不同的教学任务，实现学生主动式的探索学习。在教学资源应用方面，除了课堂教学外，可以借助校园网的在线课程，丰富课堂知识，依托智能教学平台因材施教、因需而学，随时随地进行学习，还可以借助VR技术进行“跨时空”学习。线上线下融合以及虚拟仿真的教学模式，不仅充分发挥了人工智能技术的优势，而且增强了学生进行机电产品创新设计的能力。最后，在学习方式方面，传统的课程学习方式经常是学生独立完成项目，而在应用人工智能的学习环境中，学生或小组间的交流与协作变得简单容易，为学习讨论、团队协作提供了空间。基于“协作”理念建立学习小组，可以在学习过程中相互激励、共同探索完成课程项目，能显著提高学习效果。

(三)改革教学方法

倡导项目驱动式教学，强调智能教具的创新设计，并根据课程特色，以玩具教具为项目切入点，能有效激发学生的创新设计兴趣。随着人工智能技术的发展，一系列以此为载体的学习工具也已出现，特别是与人工智能相关的机器人教育教具，已越来越多地出现在我们身边。这类教具通常包含了智能编程、VR虚拟现实、物联网、智能化场景、人机交互等技术，以智能机器人为载体。因此本课程可以借助本载体进行线上编程等相关教具产品开发;或在传统教具基础上，创新加入智能化模块与元件进行硬件产品创新设计，可以很好地培养学生的人工智能思维和产品创新能力。

同时，编程是进入AI教育的第一步。学习人工智能相关软硬件的科技前沿应用，了解人工智能应用的方法和原理，通过趣味性编程课程调动学生课程学习兴趣，最终顺利完成机电产品创新设计课程，达到培养人工智能素养人才的课程目标。课程所应用的主要编程语言可以有Python、Scratch、C语言等。Python 简单易学，将算法和语言结合，对培养编程基础差的高职学生的人工智能编程能力和计算思维有明显的效果。

(四)构建基于“人工智能”的教学管理与评价模式

传统的课程考核通常是在期末进行一次性考核，考核评价方式通常为：平时成绩和期末成绩各占一定比例。平时成绩主要考查学生课堂练习、课后作业、实训结果等学习情况;期末考试则以闭卷方式进行。这样的考核评价方式往往是侧重于理论考核，对实践能力考核不够，不利于准确评价学生真实掌握技能的情况和调动学生的学习积极性，特别是对于专业技能拓展课程。为此，采用新的教学理念和考核方式来优化课程考核和评价，重点是要利用好高职院校智慧校园建设的现有成果，充分发挥人工智能技术在教学管理与考核评价中的作用。

课程教学管理模式要向信息化、精准化方向努力。信息化管理是人工智能时代最直接有效的管理方式，依托学校智能教学管理平台，课程教学可以对学生课程教学信息进行更多形式的数据量化，并进行客观比对分析、总结，为任课教师进行教学管理决策提供数据参考，大大提高了教学决策的科学性。同时也可以通过深度分析教学数据，能够更全面、客观地检验教学质量与教学效果，达到信息资源的精准智能分析和采用。教学评价需多元化、客观化，传统教学评价模式通常形式单一、指标僵化，多以书面评价为主，不能充分反映实际教学效果。而依托校园智能教学管理平台，實施多元化的数据量化评价。比如除任课教师评价外，另可以在校园智能教学管理平台增加学生自评、小组互评的评价过程，具有方便快捷、准确性高等特点。除此之外，利用数据平台技术可以动态监测学生在不同学习阶段的课程学习表现、成绩等信息，进而达到教学评价的实时性，更及时有效地反馈学生关于课程学习效果和评价的课程信息，最终更有针对性地进行施教。

三、课程作品创新设计的特征

(一)趣味性

在以项目为导向的教学过程中引入趣味设计的方法，在设计中将课程教学内容和课程交叉融合，并与生活相关的问题结合，可以有效地激发学生的学习动力。兴趣是最好的老师，将被动学习变为主动学习。寓教于乐的教学形式可让学生在创新、合作、分享、制作中获得成就感。更进一步激发学生的学习兴趣，刺激他们探索学习的思维能力。因此，智能教具设计的趣味性就显得更加重要了。从创新设计的目标来说，如何通过设计轻松的方式来达到最终的教学目标，就必须让机电产品设计具有智能性和趣味性。在设计过程中，要重点考虑怎样驱动学生的学习动力，简单地说就是要“好玩”，只有“好玩”学生才能容易接受，才能提升学生编程的学习动力，才能促进学生学习状态的良性发展，进而达到良好的学习效果，最终达到课程教学目标。

(二)开放性和协作性

课程创新设计不仅提供一种有趣的教学方式，而且需要开放思维和小组协作。鼓励学生在开放理念下DIY，实现他们的想法或创意。这就要求学生在设计过程中要考虑到产品设计的多样性，根据自己的想法去探索、创造各种可能的机电产品，鼓励他们充分发挥想象，创新设计，让课程作品创意畅通无阻。创新设计思维的培养是以项目式教学为导向，通过问题引导学生动手实践解决，在解决问题的过程中掌握课程知识点，结合科学的方法探索通过不同的方法去解决产品设计中的问题，用创新设计思维来激发学生的想象空间。

同时提倡学生在课程设计时相互协作，探索式解决问题，在这个过程中，学生的协作意识和团队精神也得到了加强。

(三)创新性

在产品设计过程中可以促进课程知识的融合，通过创新设计的作品展现学习的效果，评价学生对课程知识与能力的掌握情况。将知识有趣、合理地渗透到智能教具产品中也是必不可少的，符合了课程教学改革“玩中学、学中做”的新模式。实践创新与理论学习知识是相辅相成的关系，学习过程以实践创新作品形式来体现，实践作品以学习知识为目标。创新设计的智能教具必须以促进学生的创新思维能力发展为宗旨，创设一种探索问题式的情境和积极主动的学习气氛。

将新技术与教学相融合，作为本课程教学改革的内容和手段。新技术的利用可以让学生解决问题的方法多样化，充分激发和加速学生的产品创新设计的过程，让课程设计创意得到传播，并在其他课程分享，进而激发学生的创新动力，培养学生运用新技术解决问题和深度学习的能力。

四、课程的实施和总结

在本课程实施过程中，以智能教具为主要载体的课程教学设计不仅包含必要的基本专业知识，而且通过教具的辅助，可以很好地培养学生的创新设计思维和探索、归纳能力。智能教具主要由编程机器人和编程板这两部分组成，编程板上设有各种颜色、图标化、可触摸指令模块，即编程块。通过对编程块的编程调用来达到控制智能机器人的目的。

学生通过完成具体硬件设计，感受植入程序后产品功能的实际操作，学习智能化工作原理。如在智能机器人小车制作项目中，先用杜邦线连接液晶屏、驱动模块、超声波模块和Arduino 主板等，在相关资源网站获取或自行编写路径运动控制代码，然后将程序代码编译并写入，完成后即可完成智能小车的控制展示。在这个项目制作过程中，学生能够接触软硬件，理解代码在硬件设备中的控制原理，能够很好地了解智能控制方法和原理，形成关于人工智能的认知。

培养学生的学习兴趣，使学生理解人工智能的概念。培养学生学习机电产品的创新设计技能，将机电专业技能课程结合起来，通过机电产品的创新设计了解人工智能的本质、体验人工智能的乐趣。让学生自主思考如何创新，培养逻辑思维和创造力，提升编程和智能产品设计应用能力，即是本课程的最终学习目标。

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◎编辑 张 慧

作者：骆雪汇

儿童玩具的人机交互设计论文 篇3：

交互式智能技术在玩具设计中的应用研究

摘要：交互式智能技术的快速发展与普及，促使了各行各业实现全新的发展。该技术为玩具设计领域提供强有力支撑，利于设计出用户满意的玩具产品，实现用户对于高品质生活的追求。基于此，本文首先概述了交互式智能技术的内涵，其次探讨了交互式智能技术在玩具设计中的应用原则与策略，希望对未来交互式智能技术在玩具设计中的创新应用提供推动作用。

关键词：交互式智能技术;玩具设计;应用;原则;策略

文章编码：1672-7053(2021)05-0126-03

现阶段，各高校陆续将人机交互作为重要的科研方向。例如北京大学、浙江大学、清华大学等院校。除高等院校外，一些高新技术企业也在积极探索交互式智能技术。2020年11月深圳瑞立视多媒体科技有限公司自主研发“大空间VR”设备。这预示着我国在交互式智能技术实践领域已取得初步成效。而且，诸多学者纷纷从理论视角探究交互式智能技术在不同领域中的多元应用。陈飞，罗广文从交互式智能技术与手机APP角度出发，以GPS定位、智能机器人模块、语言分析、WiFi自动连接模块、APP跳转等五个设计方向对手机智能交互需求进行分析，进而实现人机不同领域的智能交互。李冬冬、任婧玮、汪子涵等人则从家用电器角度出发探讨交互式智能技术的融入方式，经过实验证明发现交互智能终端能够为用户使用电器提供诸多便利，极大地改善了用户的操作与生活习惯。通过梳理实践成果与学者研究内容可知，我国交互式智能技术已取得一定成效，并在不同产品设计中实现交互式智能技术的多元应用，这极大促进了人机交互技术与产品设计的创新发展。基于此，笔者认为未来交互式智能技术将愈发成熟，并会在不同行业中实现多元发展与应用。尤其是在玩具设计中，交互式智能技术的应用将极大满足用户对于玩具的新需求。

1交互式智能技术概述

交互式智能，又可以称之为交互式人工智能，是指在对话、交互等方面所呈现出来的一种智能行为。这种行为通常会利用智能系统实现与人、环境间的交流与沟通，并在交互过程中不断学习与构建机制模型。交互式智能属于人工智能领域中极具挑战与综合性的高科技技术，这种技术包括语义理解、逻辑推理、语言生成等不同层面。现阶段，交互式智能主要从以下几个方面展开应用，但并不局限于这些方面：第一，交互式智能在泛问答系统中的应用，主要通过机构与非机构化的信息寻找，将所得答案告诉用户，实现单方面的交流;第二，交互式智能在任务、目标型系统中的应用，这一系统主要通过人工智能交互方式实现某一特定目标或任务，例如智能订餐系统;第三，交互式智能在开放领域系统中的应用，该系统多侧重于与用户间的闲聊、陪护与情感沟通，这也是未来实现社交机器人出现并开始走进千家万户的前提条件。随着技术的不断进步与创新，交互式智能技术也渐趋成熟。

2交互式智能技术在玩具设计中的应用意义

交互式智能技术应用领域逐渐广泛，不仅有效促使不同领域产品与技术的多元融合发展，也促使产品设计与生产更具多元化特征。通过嵌入交互式智能技术，玩具设计逐渐趋向用户与物品间的交流沟通，极大地提高了用户对于产品的满意度与体验度，这对于用户的智力开发与健康成长具有重要意义。

2.1改变玩具的特点

交互式智能技术的应用，促使玩具设计思维与设计特点在一定程度上发生质的改变。具言之，交互式智能技术赋予玩具设计更多人性化、智能化思维，促使玩具更加趋向智能交互与情感互动。传统玩具设计思维仅为了满足用户的短暂需求，而并未考虑到玩具设计要关乎用户精神、灵魂、技能、知识等各个层面。而交互式智能技术的应用促使玩具设计更加关注用户反馈方面的需求，要求设计师要更贴近生活与时代发展要求。这使得玩具设计既可以更好地为用户服务，也能够让其感受到沉浸式体验的乐趣。此外，交互式智能技术在玩具设计中的应用愈完善，则让用户在感官、体质等身体方面的感受愈加强烈，从而提高用户对于外部世界的整体认知。

2.2增强玩具的互动性

交互式智能技术在玩具设计中的应用可以增强玩具的互动性，恰好也是玩具迈向智能化、人性化的主要趋势。交互式智能技术融入玩具设计之中，不仅有助于提高用户生理、心理方面的能力，也可以满足用户对于智能产品的使用需求与增强人机间的互动体验。借助交互式智能技术，玩具设计更加偏向用户使用时思维能力与智力的提升，以促进用户在观察、记忆、反应等方面能力的完善。且由于交互式智能技术独有的交互性特征，设计师在玩具中加入思维、听觉、触觉等不同感官上的互动设计，让用户更充分发挥自身的想象力与创造力。故此，交互式智能技术在玩具设计中的应用既保证人机间的互动，也促使用戶形成正确价值观、人生观、世界观及公平竞争意识。交互式智能技术不仅可以改变用户使用玩具的方式，也能极大增强了玩具与用户之间的互动性，从而提高了用户的社交能力。

3交互式智能技术在玩具设计中的应用原则

交互式智能技术在玩具设计中的应用原则主要体现在六个方面。

3.1可用性原则

可用性原则主要现在有效性与易用性，在保证符合用户可用性原则的基础上吸引其对产品产生兴趣。换言之，设计师将这些元素与实际场景充分结合实现玩具设计交互智能的目标。由此，交互式智能技术在玩具设计中的可用性原则主要从两个方面出发，即产品满足用户效用、易用原则。

第一，效用。通常是指玩具具备可使用性与效率性，即用户能够通过不同操作实现对应功能。交互式智能技术在玩具设计中的应用主要是满足用户娱乐、学习功能，为了保证孩童身心健康。换言之，效用性原则既可以为学龄前儿童提供良好的听觉、触觉、视觉等感官体验，也在一定程度上促进儿童智力的发展与提升。交互式智能技术在儿童玩具设计中的应用还应体现在娱乐方面。通过结合教育观念，实现玩具设计寓教于乐的目的。由此，交互式智能技术在儿童玩具设计中的应用更重视产品教育、娱乐方面的互动交流，以培养学龄前儿童的创造力与想象力，及强化对儿童逻辑能思维能力的培养。值得注意得是，交互式智能技术在玩具设计中的效用性原则还应注意提高儿童身体各方面的协调能力，在互动交流场景中培养儿童的社交能力。例如，儿童交互式智能遥控机器人(如图1)，较为重视产品的互动性、智能化与体验感。

第二，易用。易用是指交互式智能技术在玩具设计中更应重视使用范围、便捷操作及用户多元使用需求。且设计师也应重视交互式智能技术在玩具设计中的可用、便捷与高效，以匹配更多消费者，达到易用性原则。在此基础上，通过设计简单按键操作，产品会及时做出语音反馈，以满足用户不同层次的需求。例如，交互式智能AR生物识别技术产品(图2)。AR生物识别技术产品在一定程度上属于玩具产品，但仅限于成人用户使用。成人用户可以通过该产品满足用户的游戏需求，并利用按键操作真正实现虚拟现实游戏人物的体验。其便捷操作体现了交互式智能技术在玩具设计中的易用原则，让更多用户可以轻松地使用这类产品。

3.2体验性原则

交互式智能技术在玩具设计中的应用旨在满足用户在使用产品时的沉浸式体验。将交互式智能技术融入玩具设计当中，既能丰富玩具自身的功能，也可以增加玩具的玩法与趣味性。通过这种全新的游戏设计方式，玩具设计不再属于静态形式，而是更偏向于玩具设计的生命性、智能性，以通过人机间的互动让用户得到良好体验。例如，用户通过点击玩具关键按键获取其反馈，接着智能玩具通过摄入用户面部表情并分析这些情绪与情感，以实现人机间的情感交流。交互式智能技术让玩具设计更趋向智能与人性，让用户身临其境的同时，提高用户对于周围事物的判断能力。

3.3参与性原则

交互式智能技术玩具设计中的应用，需更加重视用户在使用玩具时的参与性。其中，身体的参与是指提高用户身体协调能力;思维的参与是保证玩具能够充分调动起用户的观察力、想象力与记忆力。交互式智能技术在玩具设计中的应用要体现在能够提高用户参与度这一方面，保证其使用过程中的身心愉悦。在设计过程中，设计师需关注用户参与特点，并结合用户自身发展，为其在使用玩具时提供身体、思维等方面参与性。

3.4反馈性原则

交互式智能技术在玩具设计中的应用原则还体现在反馈性层面。例如，玩具在接收到用户指令后，应迅速对其操作做出相应反馈，并告知用户最终操作结果。这种反馈模式是对于人机整个互动过程中的验证，若出现操作指令没有得到实时反馈，将会使用户出现重复使用的情况，导致人机互动失败。反馈在玩具设计中，既是信息输出与输入的媒介，也是用户通过使用产品得到正确信息认知与判断的核心所在。囿于诸多用户在认知与行为层面能力较弱，交互式智能技术赋予玩具设计更加完善的反馈机制。这种机制既可以提高用户的判断能力与辨别能力，又能增加其在产品体验中的快乐感。因此，交互式智能技术在玩具设计中应用时既要遵循可感知、明确性、时效性的反馈性原则，也要合理设计反馈范围，避免出现无效的反馈。

3.5安全性原则

交互式智能技术在玩具中的应用时，应重点考虑其安全性。

可以通过加入语音模式让用户了解使用时的注意事项，以帮助用户规避可能遇到的危险。同时，选材也是设计师在玩具设计过程中需要重视的内容之一。尤其是在设计儿童交互式智能玩具时，更要选择智能安全的材料。例如，这些材料是否通过国家检测标准，外形是否有尖锐的边角等。

3.6趣味性原则

趣味性原则在于能否让用户产生好奇心，激发用户的兴趣。且玩具产品的趣味不在于让用户突然产生趣味，而是要让用户在使用玩具过程中挖掘到可持续的乐趣与更深层次的吸引点。因此在玩具设计过程中，设计师首先要对玩具投放的市场进行定位，然后根据特定用户群体进行产品设计，保证产品满足不同用户娱乐性、趣味性的需求。例如，可在玩具设计中加入更多夸张、幽默的交互式元素，实现趣味性;或者是利用色彩差异、造型个性等方式设计出独特的产品形态，通过视觉方式展现趣味性。

4交互式智能技术在玩具设计中的应用策略

設计师在将交互式智能技术应用于玩具设计时，除了要考虑玩具产品本身的美学、文化与心理学等因素，还需要在开发过程中加入更多高科技技术，例如人工智能技术、计算机技术。因此，在设计过程中要重视交互式智能技术在玩具设计中色彩、材质及形态方面的融入。

4.1视觉设计策略

玩具的视觉设计可以充分地将玩具的特点展示出来，以更加直观的视觉形象吸引用户。

4.1.1色彩设计

交互式智能技术在玩具设计中的应用，首要重视玩具的色彩设计。不同的颜色对应着不同性格类型的用户，也反映出用户丰富的内心世界，且不同的色彩带给用户的视觉冲击也不相同。因此，针对不同年龄段的用户，设计师可针对性地选择适合不同用户需求的色彩。以儿童交互式智能玩具产品为例，由于不同时期的儿童对于玩具的色彩有着不同的认知，在设计时，婴儿期要选择拥有明亮与高饱和度的色彩，如红色、黄色;幼儿期要可选择多种不同饱和度的色彩;成长期则可选择高纯度的冷色或是三原色，以提高儿童对色彩的辨别能力。以成年用户交互式智能玩具产品为例，尽量保证色彩简约、时尚、大气，例如可采用黑、白色为主的设计风格。

4.1.2材料选择

交互式智能技术在玩具设计中的应用时，需选择绿色环保与节能的材料。无论是针对儿童用户、还是成年用户，都应选用通过国家认定标准的材质，且要尽量避免材质的坚硬与尖锐。

4.2交互式智能应用策略

交互式智能技术在玩具设计中的应用要更加重视人机体验及为用户提供更智能化的服务，提升产品使用价值。

4.2.1增加语音交互式智能技术的应用

设计师要重视交互式智能语音技术在玩具设计中的应用，可采用大数据技术或云计算技术对用户语音进行识别与计算，以向智能终端发送对应语音指令。

4.2.2增加肢体触碰智能技术的应用

设计师在设计玩具产品时，可将界面操作、屏幕触控操作等技术融入其中，用以锻炼用户对于事物的认知能力。

4.2.3增加图像交互的应用

图像能够以屏幕形式传达玩具产品的相关信息。在此基础上，设计师要更加重视玩具产品中屏幕图像技术的应用，以更加生动、智能的形式将反馈呈现给用户。

4.2.4增加体验技术的应用

随着人工智能技术的进步与普及，更多新兴技术逐渐被应用到玩具设计中去。例如，knect游戏机体感设备，这类交互式智能技术不仅拓展了人机交互方式，还可以通过软件处理后以投影的方式将画面呈现在用户面前，实现虚拟触觉与视觉的交互。

4.2.5增加VR技术的应用

智能技术的发展催生更加人性化与正式化的技术产品，例如头戴式VR产品。这类产品真正实现了融合性交互方式，改变了传统玩具单一信息反馈的形式，从而让用户感受到了更加真实的产品体验。VR技术当前已经逐渐被应用于各大游戏与玩具领域之中，促使了人机间的交互效率与准确程度大幅度提升，因此，交互式智能技术在玩具设计中的应用可以考虑在其中增加VR技术，以提升用户的使用体验感。

5结语

互联网时代的来临，人工智能技术呈现出快速发展趋势，这一趋势促使市场环境发生巨大变革。在此背景下，交互智能技术不仅在信息层面表现出更为多元化的传播方式，在产品的设计方面也逐渐趋向智能化与人性化。例如，交互式智能技术在玩具设计中的应用，促使传统玩具设计在使用方式上向更加交互与智能化方向发展。因此，在智能技术为主的大环境下，交互式智能技术如何在玩具设计中体现出更多特色，如何让用户更加接受交互智能技术带来的全新体验，都将成为学者研究的焦点所在。

作者：张雯