STEAM教育理念下的儿童益智玩具创新设计研究
杨婷 覃莉婷 杨紫薇
摘要：目前，儿童的益智玩具普遍存在缺乏创新的问题。steam教育理念是集合技术、工程、艺术、数学于一体的综合教育理念。本文基于STEAM教育理念，着重探讨了STEAM教育理念下儿童益智玩具创新设计的原则，并设计了一款以物理沉浮实验为原理的“小小潜水艇”。希望设计师能更好地发散设计思维，突破设计瓶颈，设计出极具教育性、益智性与趣味性的产品，促进儿童益智游戏玩具设计的发展。
关键词：STEAM教育理念;儿童;益智玩具;创新设计
中图分类号：TB472 文献标识码：A
文章编码：1672-7053（2021）04-0064-02
随着我国中产阶级规模的扩大和二胎政策的全面普及和家长结构的年轻化。传统的以纯学业成绩为核心的应试教育受到素质教育日益推进的影响，家长更加注重孩子溝通表达能力和实际操作能力的培养。由于居民收入增加，教育投入也会相应增加。所以儿童益智玩具在市场上的需求量也随之增加。但目前国内外许多品牌都有着思想固化、创新少以及发展止步不前的状态。将STEAM理念与物理原理相结合的方式为儿童益智游戏设计市场提供了新颖的创意想法，有利于产品设计师更好地发散设计思维，突破设计瓶颈，设计出极具教育性、益智性与趣味性的产品，促进儿童益智游戏玩具设计的发展。
1 STEAM教育理念概述
STEAM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engin-eering）、艺术（Art）、数学（Mathematics）的缩写。STEAM教育就是集科学、技术、工程、艺术、数学于一体的综合教育。STEAM是从STEM教育计划演变而来的，STEM是由美国政府主导的一项教育计划，旨在打破学科疆域，通过对学科素养的综合应用解决实际问题，同时培养综合性的人才。
2 STEAM教育下的儿童益智玩具创新设计意义
首先，STEAM教育强调的是对知识的获取，在进行玩具设计时，更需要在意的是玩具是否能够教授孩子相关的科学知识，让孩子们在玩游戏的过程中学到知识，获得乐趣。其次，孩子们通过自身的活动，对周围物质世界进行感知、观察、操作，发现问题，寻找答案。在这一过程中，他们能获取很多的科学经验，学习到科学方法，激发好奇心的同时还能开发智力，并在玩游戏的过程中感受到自己的能力和成功，获得愉悦的情绪体验，产生学科学的兴趣和对大自然的热爱。陈鹤琴先生说过，游戏是儿童的心理特征，游戏是儿童的工作，游戏是儿童的生命，从某种意义上说，儿童的各种能力是在游戏中获得的。游戏是课程的内容，是课程实施的背景，也是课程实施的途径，让科学知识、科学方法、科学精神融入儿童的生活与游戏中，可以促进儿童整体、和谐的发展。因此，STEAM教育下儿童益智玩具创新设计具有重要意义。
3 STEAM教育下的儿童益智玩具创新设计原则
3.1安全性原则
通过资料研究发现，儿童玩具尺寸研究的重点在于尺寸与规格对儿童的安全性。适合八岁以下儿童使用的产品不可以存有利边，产品上因功能问题而需要利边必须有指示及警告字眼;为了防止孩子们吞食，设计了标准来限制容易因为误食而引起窒息的结构;结构构造要合理、结实耐摔，不容易摔碎、摔烂;在形状上要容易抓握，不要有尖锐的部位，孩子玩的时候不会伤到别的孩子;玩具材料的选取上，需没有毒害性，油漆、色彩涂料、塑料、化学纤维、电镀金属等存在有毒有害的危险材料都需要引起注意。
3.2教育性原则
STEAM 教育理念所突出的就是教育性。在传统儿童游戏中，大多数是简单易上手的普通无教育意义的儿童玩具，儿童在使用过程中很难从中学习到知识，但是儿童益智游戏设计运用了STEAM理念更容易使孩子们在玩游戏的过程中潜移默化的学习，使儿童的思维能力得到提高。
3.3趣味性原则
儿童游戏玩具的首要特征是趣味性。儿童对游戏有兴趣了才会坚持玩下去，儿童的自制力以及坚持力远不及成人，一款儿童玩具如果想引起儿童的注意就必须在科学益智的基础上增加游戏的趣味性。
3.4参与性原则
在儿童的生活环境中，父母的陪伴、朋友之间的交际都是不可或缺的。所以，在玩游戏的过程中如果有玩伴的参与或者家长的陪同都是儿童成玩游戏过程中的重要部分。如果一个儿童游戏产品只需要儿童进行一些简单操作就可以完成，那么儿童在使用游戏产品的过程中会丧失一部分的参与感与体验感。如果在玩具中可以自己动手进行简单的组装或者自己运作游戏的话，就可以提升孩子们的兴趣，并提高他们的动手能力。在儿童益智游戏设计中适当地加入可以让儿童自己动手操作的部分可以使儿童游戏的益智性、科学性大大增加，也可以提升儿童的团队协作与配合的能力。
4 STEAM教育下的儿童益智玩具创新设计实践
4.1设计简介
“小小潜水员”是一款有关于物理沉浮实验的益智类套装游戏，利用物理中的沉浮原理和重力原理进行设计，使玩具玩法升级，设计成管道游戏模式。游戏与实验的结合，能够让儿童学习到沉浮原理的知识，通过小朋友自己动手操作，身临其中，也可以和家长一起，增加亲情之间的互动感。玩具的整体就是一个大的潜水艇形状的外包装，内部是游戏时所需要的套件。任何部件都没有尖锐处，保证儿童在使用过程中的安全性。玩具采用透明的PC+ABS材质，保证儿童能够看得到管道内部便于操作 （如图1、图2）。
4.2设计说明
该游戏是由透明管道、管道底座、小潜艇、游戏过程卡构成（如图3）。透明管道是可以自由组装的，儿童根据自己的需求组装成不同的管道形式组装在管道底座上，也可以根据所配套的游戏卡片提示进行组装。
该玩具主要针对的是6—8岁儿童，如图4所示，根据卡片上的提示组装好管道，在管道里注水，放入小潜艇玩具并封好盖口，小潜艇下落到一定的位置时，按住管道旁的按钮控制小潜艇移动。管道底座有9个插入口，管道为透明PC材质，能见度高。配色有西瓜红、活力橙、青苹绿、水晶蓝4种颜色，配色清新自然，能触发儿童的辨别能力。
该产品运用了物理沉浮原理与STEAM教育理念。在游戏设备下方设计了按压装置，通过按压按钮，将管道中的空气作用到上方的小潜艇中，使其上行，松开按压按钮，空气抽出，使其下潜。在管道的不同方向，都会有相同的按压装置来进行潜艇的上浮下潜。在每个管道的交叉口，安装了可以调整方向的叶片，通过手摇装置将叶片旋转对小潜艇的前进方向做出改变。儿童可以根据自己的需求来进行不同管道大小的替换。在管道下方，安装了与产品相关的底座用来安插管道以及进行按钮的操作，按钮与底座中的真空管相连来进行出气与吸气。在底座中还安插了放水口，可以方便儿童玩完游戏后进行放水，操作简洁。
4.3设计目的
“小小潜水员”沉浮物理玩具装置结合了艺术、科学、工程方面的内容。
在色彩方面，选用了小朋友喜欢明亮色彩。由于儿童对于色彩的变化也较为敏感。所以明亮的色彩更能吸引小朋友的注意力，提升小朋友对造型以及颜色的审美能力。
在科学方面“小小潜水员”运用到了浮力实验的原理。运用游戏的方式，为小朋友展示浮力的作用。能够激起小朋友的好奇心，探究浮力的由来，达到启蒙的效果。
在工程方面，玩具玩法多样，灵活性强。小朋友可自行发散思维，进行自由组装。组装的方式如同略缩版本的工程拼接，底座与导管之间的拼接，导管与导管之间的拼接，都需要小朋友去发现其中的技巧。让小朋友在拼接的过程中体会到完整的工作程序，认识到各个组件在工程中发挥的作用，使用各个组件来完成自己的目的，从而提高儿童的动手能力。
5结语
STEAM教育源于美国，近年来在中国日益火爆。STEAM教育理念与儿童玩具相结合，将实践和跨学科等思想应用到儿童益智玩具设计中，为儿童玩具的设计开发了新思路。儿童益智玩具可以促进儿童身体的成长发育，提高儿童的探索力与想象力、提高认知能力、感知能力与思维能力。因此，儿童益智玩具设计能满足当下科学益智、提高动手能力、加强亲子关系等需求，是今后儿童玩具设计的趋势。
