模塊化兒童水上拼搭玩具設(shè)計

　　摘要：目的探討啟智型兒童水上拼搭玩具構(gòu)件模塊化與拼搭多樣化的創(chuàng)新性設(shè)計。方法通過市場調(diào)研進行兒童水上娛樂玩具的產(chǎn)品需求分析，運用人體工程學(xué)設(shè)計原則，根據(jù)兒童身體部位尺寸特點設(shè)計基礎(chǔ)構(gòu)件和完成基本組合，對主要支撐構(gòu)件進行強度和剛度計算復(fù)核，最終確定產(chǎn)品構(gòu)件的具體尺寸。融入兒童教育學(xué)理念和服務(wù)設(shè)計思維模式充分調(diào)動兒童腦手并用的自主性，搭建模塊流通平臺體現(xiàn)可持續(xù)性，形成適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)交互共享服務(wù)模式的啟智型兒童水上拼搭玩具產(chǎn)品設(shè)計。結(jié)論產(chǎn)品設(shè)計基本構(gòu)件由充氣式方體浮條、立方體連接浮塊、底部浮板3部分組成，通過組件端口細(xì)節(jié)設(shè)計有效提高搭建便利性，依托建構(gòu)的5種基本組合方式設(shè)計完成了一款具有多角度安全性、多功能搭建性、多群體定制性、多形式組合性、多渠道服務(wù)性的兒童水上拼搭玩具。

　　關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計;水上拼搭玩具;兒童教育;服務(wù)設(shè)計

　　隨著計劃生育政策的調(diào)整，我國已經(jīng)躍居為世界第二大教育消費國，因此，對于促進兒童身心發(fā)展的優(yōu)選項目需求呈現(xiàn)了急劇增長的趨勢。水上游樂園作為親子出游的高頻選擇對象，與其相關(guān)的項目開發(fā)和產(chǎn)品應(yīng)用具備十分廣闊的市場容量。經(jīng)過市場調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，目前既有的兒童水上娛樂玩具種類單一，可拓展升級性弱，產(chǎn)品更新迭代慢，娛樂方式與兒童手腦并用能力的提高之間毫無聯(lián)系，眾多的水上樂園僅僅是兒童們的嘻哈場，并不能有效地實現(xiàn)寓教于樂的重要功能。同時，我國大中型水上樂園的市場容量已趨于飽和，整體行業(yè)朝著中小型和專業(yè)型的水上樂園在積極發(fā)展，因此，兒童水上娛樂玩具的設(shè)計將朝著具備啟智益智功能且能充分適應(yīng)多種尺度空間改變特點的方向創(chuàng)新。

　　體育論文投稿刊物：《遼寧體育科技》(雙月刊)創(chuàng)刊于1979年，是由遼寧省體育局主管、遼寧省體育科研所和遼寧省體育科學(xué)學(xué)會聯(lián)合承辦的體育科研學(xué)術(shù)性雜志。

　　1產(chǎn)品需求分析

　　1.1兒童成長對于水上娛樂環(huán)境的需求

　　水環(huán)境對兒童大腦發(fā)育和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育具有良好的促進作用：第一，水對肌膚、汗腺、脂肪腺的沖刷，可以起到很好的按摩作用;第二，兒童身體經(jīng)過水的撫觸，可以使其身心受到撫慰，消除孤獨、焦慮和恐懼等不良情緒，有助于提高他們的情商;第三，嬉水過程還有利于促進兒童肌肉與骨骼的生長，增強其心肺功能，從而提高免疫力[1]。經(jīng)研究證明，經(jīng)常參加水上娛樂項目的兒童，其身高體重和肌體協(xié)調(diào)性比同齡者明顯有所提高，性情也會有所改善[2]。水上娛樂項目不僅有利于培養(yǎng)兒童身心的綜合發(fā)展，而且有助于促進兒童智商和情商的雙向培養(yǎng)。

　　1.2水上樂園轉(zhuǎn)型對于新型娛樂設(shè)施的需求

　　我國目前擁有100萬以上人口城市的數(shù)量為140個左右，根據(jù)水上樂園行業(yè)市場前景分析預(yù)測報告有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，已建成投資總額在5000萬元以上的大中型水上樂園數(shù)量為250個左右。按照每一個100萬至200萬人口城市可容納一個大中型水上樂園，每一個200萬以上人口城市可容納2~3個大中型水上樂園來計算，我國目前擁有的大中型水上樂園容量已經(jīng)趨于飽和，因此，個性化、復(fù)合型和主題式的中小型水上樂園將逐漸成為投資消費的亮點，水上樂園市場也將呈現(xiàn)更細(xì)致的分類。

　　傳統(tǒng)的兒童水上娛樂玩具品種單一、性能簡單、規(guī)模較小。這些廣泛生產(chǎn)的產(chǎn)品將逐步被專業(yè)化、個性化、復(fù)合化、高科技的研發(fā)產(chǎn)品所取代;產(chǎn)品的功能將逐步從單一、簡單到多功能的整合和多類型的體驗發(fā)展。產(chǎn)品質(zhì)量也將由低端、粗放向精細(xì)化全方位轉(zhuǎn)變升級。兒童水上娛樂玩具將逐步進入2.0時代，逐漸變成具有個性化定制和復(fù)合營銷特點的新型產(chǎn)品，即水上娛樂設(shè)施已經(jīng)不僅僅是簡單的娛樂工具，更是訓(xùn)練腦力和動手能力的教科書，水上樂園將成為兒童戶外學(xué)習(xí)的課堂。

　　1.3互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對于產(chǎn)品交互方式的需求

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟的發(fā)展及其與移動應(yīng)用平臺的結(jié)合，不管是成人還是兒童均被這種新的媒體形式所吸引，兒童互聯(lián)網(wǎng)交互產(chǎn)品應(yīng)運而生。這種產(chǎn)品設(shè)計區(qū)別于傳統(tǒng)產(chǎn)品的特點在于學(xué)習(xí)與游戲不只是局限于循序漸進的過程，而是用各種寓教于樂的方式來進一步開發(fā)兒童的智力[3]。在產(chǎn)品設(shè)計理念中，服務(wù)意識是設(shè)計師應(yīng)該重點關(guān)注的，與產(chǎn)品本身的娛樂功能相對比，交互產(chǎn)品設(shè)計還應(yīng)更加注重不同年齡段兒童的心理發(fā)展階段和身心特點，使產(chǎn)品設(shè)計更加人性化，從而提供優(yōu)質(zhì)和全面的服務(wù)。

　　2產(chǎn)品設(shè)計前提

　　目前，兒童能夠接觸到的水上樂園玩具設(shè)施大多為加工后搭建完全的產(chǎn)品，兒童只擁有體驗感，沒有操作感。已有的水上娛樂產(chǎn)品包括兩種類型：一種是充氣式PVC材料水上娛樂設(shè)施，其常用于臨時性的水面娛樂活動;另一種則是運用柏拉圖PVC材料組合形成的大型游樂設(shè)施。這兩種產(chǎn)品都是成型產(chǎn)品，它們的適應(yīng)性和拓展性都欠佳。

　　2.1材料的可持續(xù)性

　　兒童水上娛樂玩具材料的選擇，首先應(yīng)充分體現(xiàn)材料的耐久性，從而延長產(chǎn)品的生命周期實現(xiàn)可持續(xù)性。但是選擇非常昂貴和稀缺的天然材料，又會大大增加產(chǎn)品成本;同時由于這些材料的稀缺性和再生速度慢，也不利于社會資源的可持續(xù)利用，因此，通過各種材料的綜合比對，對于人體和環(huán)境損害極小的紡織品和可被降解的無毒PVC等高聚乙烯材料成為了主體材料的首選。由于過多的表面裝飾和不安全的防滑涂料在兒童使用中也存在不安全的隱患，所以輔助材料則應(yīng)盡量選用低毒或無毒的有機涂料，甚至不用涂料[4]。

　　2.2構(gòu)件的可模塊化

　　模塊化是指解決一個復(fù)雜問題時自頂向下逐層把系統(tǒng)劃分成若干模塊，使其具有的多種屬性可以分別反映其內(nèi)部特性。目前市場上的兒童水上娛樂設(shè)施可變性差、適應(yīng)面狹窄、可拓展性不足，因此，將“模塊化理念”運用到兒童水上娛樂玩具的設(shè)計之中，使其具有“可變性”的優(yōu)勢，即基礎(chǔ)模塊的功能可根據(jù)用戶需求定制，不同的組合方式又可衍生出具有不同綜合功能的模塊群體[5]。同時，通過引入模塊共享模式，利用網(wǎng)絡(luò)平臺的大數(shù)據(jù)產(chǎn)品，可以使其利用更加靈活，增加產(chǎn)品的附加值[6]。

　　3產(chǎn)品設(shè)計解析

　　本次自主研發(fā)設(shè)計的產(chǎn)品為兒童水上拼搭玩具，主要構(gòu)件包括浮條和方形浮塊兩個部分。方形浮塊設(shè)有穿過兩個相對面且用于插入浮條的通道，方形浮塊剩余的四個面中，相鄰第一面和第二面上分別設(shè)有凸出部分，第三面和第四面設(shè)有用于容納以上凸出部分的凹陷部分。兒童水上拼搭玩具通過浮條插入方形浮塊的通道，以及多個方形浮塊凸出部分和凹陷部分的插接和組合可在水面上拼搭出各種結(jié)構(gòu)的玩具。產(chǎn)品可由兒童按照自己的想法親自動手，組合搭配成多樣化的形式，具有較強的適應(yīng)性和拓展性，可為兒童提供游戲娛樂及豐富的操作體驗感。

　　3.1基本構(gòu)件設(shè)計

　　根據(jù)兒童身體各個部位尺寸確定構(gòu)件尺寸的設(shè)計規(guī)模，在一定程度上可以保證其實用性和操作簡單性[7]。尺寸設(shè)計回應(yīng)了不同年齡段的兒童使用需求：0~3歲的幼童須在參與過程中有家長協(xié)助參與拼搭;4~7歲的小童須在家長監(jiān)護下參與拼搭，同時小童之間可進行嘗試性合作共同完成拼搭;8~12歲的大童可在家長監(jiān)護下獨立或合作參與拼搭。模塊化構(gòu)件的使用具有單元造價低廉、搭建方便快捷、用途多樣適用于多種水面的優(yōu)點[8]。

　　3.1.1棒棒搭浮條

　　基礎(chǔ)模塊一為1000mm×180mm×180mm的長充氣式方體浮條。依據(jù)2019年《中國兒童身體管理現(xiàn)狀調(diào)研報告》，3歲以下男女童平均臂展長度低于0.96m，身高低于0.98m，基礎(chǔ)浮條長度設(shè)計應(yīng)盡量避免幼童單獨使用的可能性，所以設(shè)計長度應(yīng)略高于3歲以下幼童的最長臂展，使得操作過程中必須由家長協(xié)助;7歲以下小童平均臂展長度低于1.22m，身高低于1.24m，浮條設(shè)計長度應(yīng)低于7歲以下兒童的最長臂展，為小童創(chuàng)造親手操作模塊的機會。12歲以下大童平均臂展長度低于1.49m，身高低于1.52m，設(shè)計長度取值應(yīng)盡可能達到使其無障礙獨立操作的效果。若浮條設(shè)計長度為LF，則取值范圍為0.96m

　　全性的剛性需求，增加操作的舒適度，浮條端頭進行了圓角型設(shè)計;中空結(jié)構(gòu)使其塊體可以利用浮力輕松地在水面上使用，同時滿足兒童承力輕便易搭的需求;材料采用安全無毒的高密度聚乙烯(HDPE)，防滑噴涂可著豐富的色彩滿足兒童的視覺需求。

　　3.1.2加加樂浮塊

　　基礎(chǔ)模塊二為180mm×180mm×180mm的立方體浮塊，其磁力卡扣及中空設(shè)計可以保證連接的牢固性和安全易操作性;材料采用高密度聚氨酯硬質(zhì)泡沫，其密度高質(zhì)量輕，滿足耐久且輕盈的使用要求。連接浮塊考慮其耐久和輕盈的要求，設(shè)計為壁厚30mm的具有100mm×100mm空心孔洞的立方筒，孔洞尺寸契合浮條橫截面尺寸。

　　3.1.3底部浮板

　　基礎(chǔ)模塊三為浮板，其基礎(chǔ)單元為1000mm×1000mm×800mm的高密度聚乙烯半透明立方體模塊，上部表面噴涂防滑涂層。這種模塊結(jié)構(gòu)簡單組合方便。模塊之間相互以卡槽與搭扣連接，兩側(cè)模塊與軌道相連接，每5×6個模塊為一組，軌道單節(jié)長為6m，節(jié)與節(jié)之間通過槽口連。

　　3.2構(gòu)件組合設(shè)計

　　為了使兒童水上拼搭玩具具有多種場景的適應(yīng)性和多種功能的拓展性，設(shè)計中將基本構(gòu)件的各個組件端口處進行了有效提高搭建便利性的細(xì)節(jié)處理，并且通過豐富的體塊連接及模式建構(gòu)形成了五種基本的模塊組合方式。

　　3.3主要技術(shù)指標(biāo)

　　基本玩具構(gòu)件的尺寸設(shè)計以充分適應(yīng)兒童身體部位需求先行分析取值，再通過對底部支撐構(gòu)件(底部浮板、固定鋼軌)強度和剛度計算復(fù)核，最終確定構(gòu)件的具體尺寸。

　　3.3.1構(gòu)件參數(shù)

　　3.3.2底部支撐構(gòu)件受力計算

　　單個底部浮板模塊流水壓力計算，根據(jù)設(shè)計適應(yīng)流速≤3.6m/s和浮板允許最大荷載5KN/m2及設(shè)計推算，浮板空載吃水深度為0.11m，滿載淹沒高度為0.62m，按下式計算浮板所受水流沖擊力：R22VKAg，式中：R表示浮板所受水流沖擊力(KN);K表示水流阻力系數(shù)，其取值考慮水流動的不同點在于增加底面及側(cè)面的剪應(yīng)力在壁面的分配系數(shù)Kb，矩形截面水流系取值K=1+Kb=1.3(Kb為設(shè)計適應(yīng)流速下矩形截面水流系數(shù)側(cè)底面受力的固定系數(shù));表示水容重，取值10KN/m2;g表示重力加速度，取值9.81/S2;V表示計算水流速度，按施工時取值V=3.6m/s;A表示浮板入水部分在垂直水流方向投影面積。

　　4產(chǎn)品特色體現(xiàn)

　　4.1多角度的安全性

　　安全性是兒童玩具類產(chǎn)品必須達到的基本要求，因此，在重量控制上，使用輕量充氣式的軟質(zhì)材料，單個浮條質(zhì)量僅為285g左右，單個浮塊質(zhì)量僅為155g左右，可以有效防止搭接過程中對模塊扔、擲等動作造成的兒童砸傷;在細(xì)部設(shè)計方面，對于每一處可能產(chǎn)生尖銳角的部分均調(diào)整為圓滑的鈍角，避免在使用過程中對兒童皮膚的刺傷;在細(xì)小構(gòu)件的尺寸設(shè)計上，為防止兒童誤將細(xì)小構(gòu)件吞食，所有構(gòu)件寬度均控制在5cm以上，確保兒童無法將其完全塞入口中。多角度的細(xì)致設(shè)計確保了產(chǎn)品使用過程中的安全性，最大程度地避免了對兒童可能造成的傷害。

　　4.2多功能的搭建性

　　兒童水上拼搭玩具的使用者在享受戲水的同時可以體驗在水上即搭即玩、邊搭邊玩的游戲樂趣。因水上環(huán)境不同于陸地，受浮力、水流、水壓等物理條件的影響，兒童須通過更多的思考和動手嘗試以及家長的實時引導(dǎo)，才能創(chuàng)造出自己滿意的模塊組合方式，打造游樂、玩耍、運動、訓(xùn)練等具有趣味多元化的功能空間，寓教于樂功能更為凸顯，模塊組合示例：從而演繹出水上攀巖、水上大冒險、水槍大戰(zhàn)、組合滑梯、模塊拼接大賽等多樣的水上樂園項目。

　　4.3多群體的定制性

　　兒童水上拼搭玩具的使用者可以覆蓋幼童、小童、大童甚至成人等多個重要群體，形成了基于模塊化的新型多功能娛樂設(shè)施體系。即通過不同的搭接方式營造多樣的活動場所，為使用者創(chuàng)造多變的使用模式。

　　4.4多形式的組合性

　　兒童玩具的特征之一就是形式上的更新速度很快，傳統(tǒng)的水上玩具往往只有一種固定的形式，無法順應(yīng)潮流產(chǎn)生適時變化，因此淘汰速度較快，最為重要的是一旦淘汰就會產(chǎn)生材料和資金的浪費。本次兒童水上拼搭玩具設(shè)計是基于拼接和堆砌特征，將其優(yōu)勢運用到了水上娛樂設(shè)施之中，可以適用于各種不同場景，模塊種類還可以隨著市場需求和技術(shù)推進繼續(xù)增加。目前通過浮條和浮塊兩種基礎(chǔ)模塊可以創(chuàng)造出五種基本的組合搭建形式，并且可以隨時改變，不存在由于外形趕不上潮流而被淘汰的情況，減少不必要的浪費。

　　4.5多渠道的服務(wù)性

　　4.5.1持續(xù)定制服務(wù)

　　產(chǎn)品模塊為標(biāo)準(zhǔn)化接口，根據(jù)使用者的想法提供在固定底座上進行自由組裝部件及施工服務(wù)，后期持續(xù)跟進活動場所的發(fā)展動態(tài)，還可提供新的模塊拓展方案。

　　4.5.2共享試用服務(wù)

　　產(chǎn)品模塊可以租借給水上樂園、嬰童教育、科普推廣等機構(gòu)，同時還以供給公益組織的免費試用活動，并且搭建平臺將多種產(chǎn)業(yè)有機地聯(lián)系在一起，達到跨界合作，多元滲透的產(chǎn)品共享模式。

　　4.5.3互聯(lián)網(wǎng)交互服務(wù)

　　產(chǎn)品模塊可滿足不同年齡段兒童對于水上娛樂模塊設(shè)施的功能需求，提供專屬的兒童培養(yǎng)定制服務(wù)。通過APP平臺發(fā)布針對不同能力水平兒童的專屬模塊拼搭及活動教程，同時APP平臺具有閑置交換的個性板塊，個人買家不需要現(xiàn)有的模塊產(chǎn)品，或者需要具有其他功能的產(chǎn)品時，可以在APP平臺上發(fā)布自己的閑置模塊，通過回收和重新分配的方式減少模塊的浪費[9]。

　　5產(chǎn)品應(yīng)用推廣

　　兒童水上拼搭玩具可以適用于水上主題公園、海濱度假浴場等室外場景，既可以創(chuàng)新水面娛樂活動，又可以提供可移動化的救援通道。同時，還可以適用于嬰童水育、商業(yè)中心、親子實踐課堂等室內(nèi)場景，將水中體驗教學(xué)和親子互動教學(xué)相結(jié)合，音樂行動與水中體能訓(xùn)練相結(jié)合，趣味認(rèn)知與水中游戲相結(jié)合。

　　6結(jié)語

　　基于對當(dāng)前水面漂浮平臺和水面娛樂設(shè)施現(xiàn)有產(chǎn)品的充分研究，尋找市場空白，設(shè)計了注重兒童啟智教育的模塊化兒童水上拼搭玩具。希望通過本次設(shè)計能夠提升兒童水面活動的趣味性，并且在發(fā)展利用的同時不污染環(huán)境，體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理念[10]。同時，利用互聯(lián)網(wǎng)科技，搭建大數(shù)據(jù)共享平臺，通過數(shù)據(jù)分析，合理調(diào)度，增加產(chǎn)品的使用靈活性，減少商家投資成本和個人買家購買費用的同時資源浪費，使產(chǎn)品的附加值與社會價值進一步得到提升。

　　參考文獻：

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　　[2]馮豫韜.18-24月齡水育早教玩教具開發(fā)研究[J].設(shè)計,2014(2):69-71.FENGYu-tao.18-24MonthsOldWaterEarlyChildbearingTeachingAidsDevelopmentResearch[J].Design,2014(2):69-71.

　　[3]劉孟.交互設(shè)計在兒童玩具設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].天津:天津科技大學(xué),2016.LIUMeng.ApplicationofInteractiveDesigninChildren’sToyDesign[D].Tianjin:TianjinUniversityofScienceandTechnology,2016.

　　作者：董莉莉，常青，程翔

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