文/卢娟娟 李春光 刘文轩 田晓雪 张心怡

3～6岁是儿童动作发展的关键期，也是基本运动技能形成的最佳阶段。根据2010年与2014年《国民体质监测公报》数据对比显示，学前儿童身体素质中的平衡能力、上肢力量与腰腹肌肉力量、灵敏素质测验成绩较差，学前儿童的运动能力发展仍处于滞后水平[1]。2012年发布的《3～6岁儿童学习与发展指南》（以下简称《指南》）首次将动作发展列为健康领域的目标内容，对不同年龄段儿童的力量与耐力、平衡能力以及手部协调动作能力提出了明确要求[2]。体育器材作为儿童动作发展的重要载体，在设计层级上大部分呈现成人化、竞技化、年龄阶段划分模糊特征，3～6岁儿童采用大致相同尺寸的体育器材存在很大不适性。儿童体育器械制造技术标准的滞后和儿童动作发展没有实现协同进行，体育器材在发展中缺乏创新基础。遵循“以人为本”“量体裁衣”的研发导向，儿童体育器材设计应具有合理的运动引导性、安全的运动控制约束、运动数据的互动与适度乐趣性等功能。

一、动作发展视角下儿童体育器材设计原则

（一）安全性原则

《指南》中明确提出，安全是幼儿参加体育活动的先决条件，幼儿园应优先确保儿童的生命安全和身体健康。目前幼儿园使用的器材以塑铁混合、硬性塑料和铁质为主，存在较大的安全隐患[3]。为避免儿童跌倒撞伤，体育器材表面应消除粗糙，过于分明的各个边缘尖端棱角需进行圆滑处理，不应留有危险的突出物。另外选材方面选取牢固性、实用性、韧性、弹性、安全性更高的塑料、橡胶等柔软材质材料，选择的材料必须通过国家检测标准。

（二）阶跃性原则

《指南》对儿童动作发展程度提出了较为明确的数字界定，3～4岁幼儿单腿连续地向前跳跃2米，4～5岁幼儿单腿连续跳跃5米，5～6岁的幼儿单脚连续地向前跳跃8米，不同年龄段的动作程度反映出儿童动作发展的阶跃性。体育器材的发展本身隐含着从较低层次向较高层次的阶跃性原则，在实际设计中要遵循动作发展循序渐进、由易到难的相关规律[4]。体育器材应该更加细致地满足不同年龄阶段的需求，配置跑、跳、攀爬、平衡、柔韧等方面都有相应阶段的系统以及模块化体育器材。

（三）动作引导原则

体育器材是四肢的延伸，以引导基本动作技能学习、动作技能发展为主，依次引导儿童做出规范的动作。整个动作引导以围绕儿童动作发展为中心，全方位训练动作的延续性、整体性和高效性，在相互作用条件下逐渐增强儿童运动能力和运用能力[5]。

（四）操作反馈原则

体育器材操作本就是反馈互动过程，反馈在体育器材操作中既是信息输出与输入的媒介，也是正确判断认知信息的核心所在。不同运动项目的最佳反馈频率不同，体育器材操作频率结合项目特点和儿童动作发展水平，设计合理动作反馈频率[6]。通过反馈可有效地发现问题并针对性改正，明确与练习目的之间的差距。

（五）个性化原则

儿童性别、年龄和身体的健康状态不同，所设定的运动计划和运动量亦有所差异，在遵循自定义基础上设定个性化体验产品，根据器材数据记录储存并提供个性化的运动指导；组合搭配多种可供选择的训练规划，避免过度运动给身体带来伤害；根据储存的身体健康值作为基准，随时对个性体验进行计划调整和动作调整，以便为儿童提供精确的运动规划。

二、动作发展视角下儿童体育器材设计理念

（一) 基于“绿色软式化”材料的设计理念

“绿色软式化”材料聚焦三种基本属性。一是卫生安全，在生态环保“绿色”的本质诉求下，选择和研发无毒化材料。负离子功能性纤维能够构成一层负离子空气层，让体内的氧自由基无毒化，所制成的鞋袜或者贴身衣裤以及毛巾，在运动中可以有效地预防外界污染物对身体的危害，保持皮肤的清洁。二是质量轻，选取厚度最薄、阻尼性能好的材料，可降低球拍、球杆等对动力性有需求的器材带来的阻力。石墨烯技术可降低高尔夫球杆10%～40%的重量，可减缓震颤，缓解手腕疲劳；另外，碳纤维具有更好的抗冲击、减震能力，相同规格下制成的网球拍在减轻球拍重量的同时能有效缓解手腕压力，降低运动损伤几率。三是力学性能，利用材料的密度、弹性和柔韧性等物理性能大幅提升体育器材的硬度和拉伸性能。碳纤维材料在自行车座位支架、车身框架等方面，可增强车身的抗震性和刚硬性；三维纺织复合材料良好的冲击性、蓬松效果在制作运动护具中可带来良好的透气性与缓冲性能。

（二）基于“系统适龄化”的配套设计理念

3～4岁是儿童的听觉肢体动作、被动动作、周期性动作与精细动作协调发展的时期；4～5岁是儿童上肢动作、姿势平衡动作、自主性动作和可操作性动作协调发展的时期；5～6岁是儿童的手、眼、上下肢的协调发展的突增期[7]。基于人体工程学和人体测量学，从动作发展角度设计连接性到系统性的纵深系列配套器材，参考人体尺度参数和肌能特征，采集儿童主要身体尺寸、体重、体表面积、比重、重心、不同身体姿态运动部位等身体结构特征参数，以及身体各部分肌肉的发力范围、实际空间、动作速度、重心变化等动态参数，以此细分不同年龄阶段所使用的器材规格。

（三）基于“视觉效果与质感”的设计理念

体育器材视觉效果功能由形态、色彩、材质方面的使用范畴决定。首先，形态角度。体育器材形态是由点线面体、色彩、质感要素构成，通过对儿童球类运动器材的图形选择的研究，发现中、大班幼儿更倾向于分散色块比较柔和的流线型设计的复合图形。其次，色彩角度。儿童产品总体上以单色、高明色彩为主，倾向于黄-蓝搭配，而青—红组合对幼儿的吸引力更大；此外，男生倾向于黄—蓝组合、青—红组合，而女生则倾向于深红—绿组合，颜色偏好表现出明显的性别差异。最后，材质角度。考虑承重能力、材料本身的质感、重量在使用过程中存在的安全隐患等问题。探索材料的结构特性与幼儿动作发展特性的关系，开发和投放低结构的运动器材，是儿童体育器材设计理念的必然要求。

三、动作发展视角下儿童体育器材创新路径

基于VR技术背景下实现儿童动作发展与虚拟环境的人机交互，置身于数字仿真的动态场景系统中获取三维运动信息，建立人体内部结构模型引导儿童动作发展。借助VR技术构建出足球、网球、射击、皮划艇等虚拟技术训练场景，克服场地条件、天气变化等因素的影响，无需抵达运动场就可操作，体验真实的运动感受，极大程度降低儿童运动损伤的风险；5G通讯网络技术促使排球、羽毛球、网球等隔空对抗项目成为可能，模拟对抗对手的战术训练模型。动作发展方面，更新数据库中的数据，对于自身动作存在的不足有针对性地进行提高；身体素质评估方面，利用VR全景视频、AI算法、动作识别库等技术，对儿童身体素质状况进行分析与预估，从而为制定有针对性的改进计划提供帮助。儿童动作发展中遇到身体协调性差、核心力量不足、动作单一等问题可借助VR技术调整运动部位和节奏、设计练习方案、开发模拟辅助教材等系列对策优化动作发展。