李宁　王家俊　张涛

关键词：学龄前儿童 益智玩具 生物质复合材料 材料应用 健康设计

中图分类号：TS958.02 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2022）09-0094-03

引言

日本设计大师武藏野曾说，“设计就是追求新的可能”[1]，虽然一直以来有趣的玩法是一件儿童玩具的灵魂，但随着可持续发展观念的深入以及家长对于健康问题的关注，玩具本身是否“健康”也逐渐成为设计师着重考虑的问题，目前市场上儿童用品絕大部分是塑料制品，近些年儿童玩具的安全事件报道频率也越来越高，据数据显示，物理伤害占事故总量的50%，化学危害为30%，易燃或毒性为15%[2]。玩具结构和材料安全会对儿童的健康造成直接影响，玩具设计是否符合他们的心理需求则是一个潜移默化的过程。

益智玩具作为儿童早期成长的必需品，具有开发儿童大脑，培养积极思考，寻求合作能力的功能，而材料作为玩具的载体，对玩具本身的质感和儿童健康都有决定作用，玩具设计不仅要考虑儿童的生理和心理需求，还要关注社会层面，如生态影响，经济成本等问题，生物质复合材料的出现或许可以化解这一问题，其目前在汽车内饰领域广泛应用，但未涉及儿童玩具领域，提高玩具产品性能和丰富产品功能的优势使其在玩具设计行业拥有广阔的前景。

一、生物质复合材料

（一）什么是生物质复合材料

生物质复合材料又名“木塑”复合材料，一般是将一种或多种聚合物和植物填料熔融共混所制得的一种新型材料，植物填料多为木材加工的剩余物，如秸秆，稻壳，竹屑，花生壳等，随着研究者的不断探索，越来越多的生物质成分被发掘利用，种类和利用率也在不断提高。聚合物为一些常用的塑料，例如聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯等，近些年来在可持续发展观念的影响下，越来越多的可降解塑料如聚乳酸（PLA）也被作为聚合物添加制成可降解的生物质复合材料。

（二）可降解生物质复合材料优势

1.绿色环保：生物质复合材料设计之初是为了解决塑料难以降解而造成环境污染的问题，由于常用的塑料填充物如PP，PE这些塑料自身可降解性能较差，因此会对复合材料的降解性能产生影响，因此，目前生物质复合材料研究热点是将可降解塑料与生物填充物复合，这种材料可100%降解，符合绿色发展理念。

2.丰富功能：生物质复合材料可用银离子等抗菌物质对其改性而使其具有抗菌功能;加入阻燃剂具有阻燃功能，能够增加产品的创新性。学龄前儿童免疫力较低，加上他们有手-口交叉行为，因此很容易造成细菌感染，具有抗菌功能的玩具能够杀死常见的食源性细菌，呵护儿童的健康。

3.降低成本：可降解产品不常见的原因归根结底在于原料成本过高，因此商家为了追求商业利益不得以继续使用常规塑料。生物质复合材料是在保证产品使用性能的前提下将生物质填充物以一定比例添加到可降解塑料中，因此在一定程度上可以降低材料的成本。

（三）常见可降解生物质复合材料研究现状及其应用

聚乳酸（PLA）是常见的聚合物填料，因此，生物质复合材料主要是植物纤维/聚乳酸复合，其中植物纤维中又以麻纤维，木纤维，竹纤维为多，目前很多学者对其进行了研究：

麻纤维/PLA复合材料：兰碧等以热压成型制备剑麻纤维（SF）/PL A复合材料，当剑麻纤维质量分数为30%时，材料综合性能最高;庞锦英等在剑麻纤维/PL A复合材料中加入阻燃剂，使其阻燃性能进一步提高，为设计的应用和安全性方面提供了新的思路。目前麻纤维复合材料在汽车内饰领域应用广泛，Kafus环境工业公司将其生产的汽车内饰材料已广泛应用于Volvo，Ford等汽车公司[3]。如图1，宝马X1的车门内饰由洋麻纤维复合材料代替传统塑料制成，不仅能在保证使用性能的前提下实现减重，而且具有抗紫外线，吸音，环保的功能[4]。

木纤维/PLA复合材料：吴蕴忱等研究了杨木纤维/PLA复合材料;吕闪闪等研究了木纤维（WF）/淀粉（S）/PLA复合材料。木纤维复合材料将是未来最具发展潜力的材料之一，原因在于其中木纤维可以将木材加工业的边角料作为原材料，不仅节约成本，而且还可以起到废物利用的作用，如图2，Chen-Feng Kuan等人将PLA和咖啡渣复合制作高尔夫球杆握把，在保障产品性能的前提下还具有芳香除臭，降碳的功能[5]。

竹纤维/PLA复合材料：目前，日常生活中已有使用竹纤维和PE等复合制成的产品，主要应用于家具设计。竹材生长周期短，易栽培，因此，竹纤维/聚乳酸复合材料更容易掌握成本和原材料来源，Nurul将回收的竹纤维和PLA复合，制得的材料不仅较强的力学性能，而且还可回收利用，这将为消费时代大规模产品置换问题提供了解决方案。

二、学龄前儿童益智类玩具分类及现状

（一）学龄前儿童益智玩具分类

儿童益智玩具，顾名思义，即是能够对儿童智力起促进作用的玩具，根据1983年美国哈佛大学著名教育心理学家霍华德·加德纳提出的多元化智能理论，人类的智力内涵存在多元化，每个人都拥有九种智能，分别为语言智能、逻辑智能、空间智能、身体协调智能、音乐智能、交流智能、内省智能、自然探索智能和存在智能[6]，这九种智能可以相互作用，并外化为人的智能行为，因此益智玩具可按其对智力产生的作用分为八大类：

语言类益智玩具：语言类的益智玩具目的是锻炼学龄前儿童的语言表达能力，学龄前儿童处在左脑快速发展的阶段，学习能力强，语言类益智玩具不仅能使他们学到知识，同时还能够训练其表达自己想法的能力，常见的语言类益智玩具有儿童磁性画板。

音乐类益智玩具：音乐类益智玩具注重对儿童右脑的开发，锻炼其对音符，节奏的理解能力。玩具类型有敲击类玩具，如架子鼓（图3）;弹奏类玩具，如电子琴（图4）

逻辑推理类益智玩具：逻辑类益智玩具主要是启发儿童对数字的敏感能力[7]，锻炼其抽象思维能力，常见的有推理类玩具，棋牌类玩具等。

空间类益智玩具：空间类益智玩具可以锻炼儿童对于空间变化的感知，能够加强他们记忆以及辨别等能力，常见的有积木类玩具等。

身体协调类益智玩具：身体协调类益智玩具锻炼儿童对身体平衡能力的掌握，训练他们对四肢的协调使用，常见的如四肢训练类玩具，如学步车，摇摇椅。

交流类益智玩具：交流类益智玩具锻炼儿童的人际交往能力，可以训练其对于情绪的控制、观察和反应，常见的有角色扮演类玩具。

观察类益智玩具：观察类益智玩具能够锻炼儿童对于身边事物细节的分辨能力，训练其细心，耐心等多方面品质，常见的有DIY类玩具。

综合类益智玩具：综合类益智玩具是将多种益智功能相融合的一种玩具，如多功能早教类玩具。

（二）学龄前儿童益智玩具设计现状

中国儿童益智玩具的发展源远流长，像七巧板，九连环和孔明锁都是优秀的民间传统益智玩具，但是，随着现代的玩具设计向更加关注人，关注儿童的身心健康方向发展，西方的益智玩具设计走在了中国前面，我国也于2019年发布了《儿童益智玩具等级评价技术规范》，但市面上一些益智玩具设计仍然存在一些问题，如下：

1.玩具材质不具备环保性。随着我国玩具行业的蓬勃发展，涌现了一大批玩具设计企业，竞争也愈发激烈。然而现在市面上大部分购买的塑料益智玩具大都仍在使用PP，PE，PVC等不可降解塑料，并添加如双酚A，邻苯二甲酸酯等化学物质，而PVC在高温下甚至会渗出有毒物质[8]，这是由于生产这些玩具的厂商为了追求经济利益，加上市场监管的制度和手段不完备的原因。反观乐高公司，他们于2018年就开始使用从甘蔗中提取元素制成的聚乙烯设计产品（图5），虽然目前还不足以覆盖所有的产品，但这也是向2030年之前完全使用可降解材料迈出的重要一步。

2.益智玩具功能作用的人群划分不明确。中国作为玩具生产大国，玩具种类齐全，但对于消费人群的划分不够细致，如果使用低于适龄儿童年龄的玩具，会阻碍儿童大脑智力的发展，反之则会给儿童带来心理上的压力。因此，玩具设计需要从性别，年龄段等因素来对儿童进行细致划分并进行针对性的设计。

三、学龄前儿童特征及需求分析

联合国对于儿童的定义为未满十八周岁的人，医学界和心理学界普遍认为儿童是0-14周岁左右的未成年人，其中学龄前阶段（3-6岁）具体又可以细分为学龄前初期（3-4岁），学龄前中期（4-5岁），学龄前后期（5-6岁）三个阶段[9]。本文将研究对象设定为学龄儿童阶段学龄前中期（4-5岁）的儿童，这一阶段岁是儿童发展的黄金时期，是人格塑造和身心发展的关键时期，玩具作为促进儿童发育的最有效因素之一，对培养他们的动手和抽象思维能力大有裨益。因此，幼儿玩具设计应充分考虑他们的生理和心理特征，才能启发智慧，保障身心健康。

（一）幼龄儿童生理特征分析

学龄前中期儿童肌肉，骨骼和大脑发育较快，机体可以做跑，跳，蹬等基本动作，味觉，嗅觉和触觉等感官能力不断提高，此时的他们对周围充满了好奇心，迫切渴望认识这个世界，最直接的表现就是喜欢用推，拉，闻，听等动作，甚至会用嘴尝去了解新事物。

然而此阶段的儿童视觉能力发育还不够完善，据研究表明，4岁的儿童只具有一些基本的辨认红、黄、蓝这三色的能力，对于混合色或明度相近色的辨别能力较低，然而随着年龄的增长，他们对于色彩的喜好也将从鲜艳明亮转向温和，5岁后辨别颜色的能力进一步增加，6岁之前，性别的差异对于颜色的喜好影响不大。

在身体抵抗力方面学龄前儿童的生理特征决定了和成人相比他们更容易受到消费品和环境中的伤害[10]，这与他们习惯用嘴咀嚼，口对物等独特行为有关，这有可能增加化学物质在体内积累的风险。另外，儿童的代谢，排毒的能力较弱，因此更容易受到有害化学物质的影响，学龄前儿童的血脑屏障还没发育完全，这些化学物质可能会进入中枢神经系统，对神经，内分泌，生殖系统产生深远的影响[11]。

（二）幼龄儿童心理特征分析

学龄前中期的儿童由于生理的发展，生活中有机会接触更多的人和物，使得他们在认知，情感和人际交往能力上得到迅速提升。具体表现为：①情绪在幼儿心理当中起较强的主导作用，表现为易冲动，情绪状态起伏不定，对其控制能力较弱且很容易受到环境的影响，经常通过“哭”这一行为来释放情绪和引起他人的注意。②好奇心变重，他们想迫不及待地去了解和接触这个世界，然而，由于认知水平的限制，他们只能一边做一边想，而不是想好了再去做。③此阶段幼儿最大的特点是他们的模仿行为，他们会通过模仿他人来获得经验和知识，因此对他人的依赖性较高，在这一阶段通过言传身教或者工具的干预对其良好习惯的培养至关重要。

（三）儿童行为方式分析

很多家长对于儿童的行为方式十分抱怨和担忧，例如孩子经常吵闹要买新玩具，没了新鲜劲就会甩到脑后不予理会;用过的东西不会去收纳，随意摆放，没有整理的习惯;没有一刻坐得住，经常跳，爬，翻，钻，在大人眼里就是“非主流”的行为，然而仔细想想，这些无一不是儿童的天性，家长们为孩子树立他们眼中认为正确的条条框框，只会抹杀孩子的天性。玛利亚·蒙台梭利在《童年的秘密》中认为儿童的行为都是特定成长期的正常表现，例如自然界赋予儿童对秩序的敏感性会从婴儿期开始随着年龄的增长而逐渐消失，这也是为什么他们幼儿园时期会把物品收拾的整整齐齐的原因。

（四）学龄前儿童玩具需求分析

父母都希望自己的孩子比同龄人更优秀，因此出现不少家长凌节而施的现象，忽视儿童身心发展的规律，为孩子购买超出年龄段限制的玩具，起到揠苗助长的副作用，殊不知学龄前儿童对玩具有自己的需求，基于他们的生理和心理特征可分为基本型需求和兴奋型需求。

基本型需求是指兒童在玩耍过程中玩具给到的物理反馈，包括材质，色彩，造型，功能以及人机尺寸。由于学龄前儿童对事物认知程度不高，他们无法准确说出自己喜欢哪种玩具，然而基本型需求是他们与生俱来的能力，例如他们无法抵抗鲜艳玩具的诱惑，抱着造型可爱的玩具一整天不忍松手等，他们难以掩饰对于一件玩具的喜爱，从见到玩具的第一眼到整个玩耍过程结束，我们就可以初步判断儿童是否喜欢这款玩具。

兴奋型需求是指玩具除了具备基本的设计要素外，还能够提高儿童使用时的体验，包括互动交流以及人机交互。好的人机交互优化了儿童玩耍的过程，可以让儿童避免产生误解而中断游戏过程。4-5岁的儿童处在语言发展阶段，我们常常可以看到儿童一个人玩玩具时自言自语，互动交流功能可以满足儿童渴望与他人交流的需求，父母是陪伴儿童时间最多以及儿童最依赖的人，可以参与到游戏中进行引导和教育;此外，孩子们也乐于和同龄伙伴一起做游戏，互动交流也无形中锻炼了社交以及合作能力，例如Play Shifu设计的AR字母拼图玩具，该游戏通过AR模拟学习场景，内置5个互动游戏，250多个字母等级，儿童可以在父母陪伴下或同伙伴一起游戏，跟着发音学习新单词，增加词汇量，让学习变得有趣。

四、生物质复合材料儿童益智玩具设计原则探究

塑料类玩具工艺简单，成型快，占据了玩具市场90%的份额，生物质复合材料同样具备这种优势，据上文可知，其可根据产品目标设计材料功能（抗菌，阻燃等），抗菌类玩具为儿童健康树起了一面绿色安全屏障，100%可降解属性缓解环境压力，对人类社会的可持续发展具有十分重要的意义。

（一）安全为前提

安全性原则是设计学龄前儿童益智玩具的根本原则，是家长们选购玩具时首先考虑的因素，主要包括结构和材料安全，

结构设计需要设计师在设计之初进行严格的“产品生命周期”审查，考虑到玩具在整个生命周期可能会出现的问题，美国玩具安全标准要求所有的玩具边，角和接口处无毛刺等危险边缘，外形无锐角，尽量避免使用微小零件，如必须使用应在醒目位置给予提示，因为学龄前儿童经常有“手—口”交叉行为，很容易被吸入而导致窒息;另外，整体或局部外形禁止设计成食物形状;由于儿童天性好动的特点，应充分考虑到玩具上可移动的零件在用力使用时的位移对儿童四肢，头部的伤害[12]。合理的结构设计是玩具设计的前提，这样儿童的安全才能够得到保障。

在材料选择上应使用无毒素，结构，易燃性危险的材料;表面涂层应使用无铅成分的颜料，儿童对铅，甲醛等有毒物的吸收率是成年人的5倍;应避免使用年久或高温下会挥发有毒物质的材料，玩具长时间的使用表面会布满细菌，鉴于儿童的这种行为，有必要选择具有抗菌功能的材料来制作玩具，生物质复合材料可以通过改性具有抗菌性能，且自身无毒环保，适用于幼龄儿童益智玩具设计，山东天邦童心公司推出的这款木质玩具具有抗菌功能，抗菌效果为99%。

（二）环保为附加值

儿童玩具行业随着未来孩童人口增加将是最兴盛的产业之一，对于玩具的需求也愈发庞大，生物质复合材料中生物质成分来源于木材加工业的边角料或生活中的厨余垃圾，如柚子皮，咖啡渣等，废物利用，不仅能够减少成本，也可以避免废弃后对环境造成污染，由其制成的玩具100%可完全降解，具有较高的社会价值。

（三）情感化为支撑

玩具情感属性的是设计师思想和创意在玩具上的表达。学龄前儿童玩具身份特殊，理应当需要情感化设计，根据心理学大师诺曼情感化设计的三个层次：本能层，行为层和反思层，一件优秀的儿童玩具设计在外观一定是吸引人的，在色彩，功能的设置上能够引起孩子的情感共鸣，并通过玩玩具的过程让他们获得一定积极的感受，如张紫然设计的儿童储蓄罐[13]，充分提取海豹肥肥的肚子形象，与所设计的产品功能相符，在孩子眼里展现出直观的美感，第一眼看到就会爱不释手，另外，储蓄罐会培养孩子勤俭节约的好习惯，儿童在玩耍过程中会产生一种充实感和自信感。

（四）启发性为目的

学龄前儿童生活中大部分时间都在玩游戏，玩具作为游戏的载体，是学龄前儿童接触最多的物体，玩具对他们习惯和个性的养成起到了关键作用，学龄前儿童的成长过程伴随着学习，游戏和劳动三部分，他们相辅相成，不可分割[14]。儿童主要通过游戏的方式学习，所谓寓教于乐即是一件玩具最好的状态，由于在此阶段是开发儿童右脑最好的阶段，过了6岁即过渡到左脑优势阶段因此，玩具的设计要以开发儿童的智力为导向，锻炼他们逻辑思维和空间想象能力。

结语

我国儿童基数大，对于玩具的需求量高，这也要求儿童玩具设计的玩具标准也要提高，学龄前儿童益智玩具设计需要切实尊重儿童的生理和心理客观发展规律，根据上文的介绍，生物质复合材料在汽车领域应用广泛，其应用于玩具创新设计是切实可行的，不仅能够解决塑料玩具廢弃带来的污染问题，还能通过材料所发挥的功能保护儿童的健康，具有良好的生态和经济效益，此外，学龄前儿童处在人生成长的关键期，智力和情绪有明显特征，针对他们的益智玩具设计不同于其他年龄段的儿童，这就要求设计师能够挖掘需求，在提高玩具可玩性的同时，增强儿童的操作和认知能力。