基于情感化體驗的視障兒童立體拼插玩具創新設計研究

摘要：針對視障兒童玩具存在的情感互動薄弱與教育功能缺失問題，構建基于情感化理論的系統性干預模型，開發兼具功能性與人文關懷的立體拼插玩具，助力特殊教育輔具設計范式創新。基于諾曼情感三層次理論，整合韋伯-費希納感知強化定律與符號互動理論，提出“感官代償-行為引導-認知建構”三元干預模型，分層推進設計策略：本能層：通過高對比度雙色分區與梯度觸覺編碼，實現多模態感官代償；行為層：融合盲文-NFC雙通道交互系統與模塊化競技任務，優化操作效能；反思層：設計協作式場景，強化社會化情感聯結。面向8歲以上視障兒童開發的立體拼插玩具，提高觸覺分類準確率及拼裝效率，提升雙人協作任務中溝通密度，社會化互動顯著增強，契合特殊兒童使用需求。本研究通過情感化設計框架，實現了玩具功能性與兒童認知-情感發展的協同優化，為特殊教育輔具提供了情感化設計范式，推動了無障礙玩具設計從“功能補償”向“價值賦能”轉型。

關鍵詞：情感化設計；立體拼插玩具；視障兒童；人文關懷，特殊教育輔具

中圖分類號：TS958.02文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2025）11-0022-05

引言

在“十四五”特殊教育發展提升行動計劃推進下，我國已建立涵蓋教育、康復和社會保障的多維支持體系，但視障兒童發展仍面臨顯著挑戰。中國是全球視障人數最多的國家；我國有超過1700萬視力障礙人士，占全球視障人口約18%。其中，6～14歲學齡視覺障礙兒童13萬名[1]。研究表明，視障兒童因感官代償形成的認知特異性，使其情感需求呈現獨特維度[2]，多感官刺激可顯著提升視障兒童認知能力[3]。但現有玩具市場仍以普通兒童產品為主，特殊教育輔具供給存在結構性失衡。本研究結合諸多有關視障兒童的情感理論，聚焦8歲以上視障兒童群體，通過立體拼插結構實現觸覺-聽覺多模態協同，開發兼具情感撫慰與教育功能的創新玩具，旨在為特殊教育輔具設計提供理論范式，推動無障礙玩具設計領域的范式轉型。

一、視障兒童玩具市場調研

（一）市場現狀剖析

當前玩具市場蓬勃發展，2023年國內普通玩具零售總額達906.9億元[4]，潮玩企業眾多，市場規模前景廣闊，但視障兒童玩具領域發展滯后。“十四五”規劃實施后，社會對視障兒童關注度提高，政府加大教育康復投入，貴州省自2014年起在特殊教育領域投入超過2億元資金[5]，此舉顯著促進了家庭對相關玩具的需求增長。近年來視障人群不斷增加，國際防盲協會預測未來30年全球視力喪失人數將大幅增加，同時家庭兒童玩具支出年均增5%～7%[6]。市場現存產品以2D平面教具為主，三維立體交互玩具稀缺，視障兒童玩具市場供給短缺，需求增長強勁，發展潛力巨大。

（二）現存問題梳理

設計針對性不足：多數玩具設計僅考慮視力正常兒童，忽視視障兒童獨特感官特性與操作模式。比如普通拼圖靠圖案和色彩指引，而無針對性設計的視障兒童拼圖，他們難以通過觸覺識別形狀、紋理或盲文，無法完成拼接。產品種類稀缺：市場上專為視障兒童設計的玩具極少，與普通兒童玩具的豐富多樣形成鮮明對比。以建構類玩具為例，普通兒童有樂高積木等多種選擇，能激發創造力，視障兒童同類玩具卻極為有限，難以滿足其玩耍和學習需求。安全隱患突出：部分玩具安全設計有漏洞，對視障兒童威脅大。含微小零部件的玩具易被誤吞，邊角未圓潤處理易劃傷兒童，部分材料未達無毒無害標準，危害兒童健康。

二、理論分析及設計思路

（一）情感化設計理論框架

唐納德·A·諾曼（DonaldA.Norman）[7]提出的情感化設計理論，深入解析了認知與情感在用戶體驗中的協同作用。該理論表明，人類行為兼具“認知釋義”和“情感賦值”的雙重屬性。認知賦予事物功能性的內涵，而情感則為其構建價值維度。基于此，諾曼構建了“本能層（Visceral）—行為層（Behavioral）—反思層（Reflective）”三維分析模型。本能層通過感官刺激引發直覺反應，行為層借助交互過程實現功能價值，反思層通過意義建構形成情感記憶。本研究以該框架為基礎，針對視障兒童立體拼插玩具設計展開分層研究，通過整合多模態情感元素，構建契合特殊群體認知特點的情感體驗系統。

（二）心理學理論支撐體系

感知覺補償機制：根據韋伯-費希納定律的心理物理學原理，視障兒童的感知覺系統存在明顯的代償特性。在玩具設計時，通過合理調控觸覺紋理、聲音頻率、振動強度等參數，能形成適宜的感知刺激，激活腦神經可塑性，推動多通道感覺統合。符號互動理論：基于米德的符號互動理論，玩具作為具身化交互媒介，需要構建“符號—意義—行為”的認知閉環。通過模塊化形態語義設計與交互反饋系統，可搭建視障兒童與外部世界的符號對話系統，助力他們更好地與外界交流互動。認知發展干預機制：依據皮亞杰認知發展理論，7～12歲視障兒童雖進入具體運算階段，但空間表征能力滯后。通過引入漸進式拼插結構與多維度認知線索，能夠搭建“操作—探索—重構”的認知支架，促進他們空間推理能力和自我效能感的提升。

（三）設計策略構建

本產品融合了情感化設計的體驗維度與心理學的認知機制，形成“感官代償—行為交互—認知建構”的遞進式設計范式。在實踐中，以8歲及以上全盲和半盲兒童為目標群體，既要依照心理物理學規律實現感知覺補償，也要搭建符號化交互系統推動社會化發展，最終借助認知干預機制縮小視障兒童的發展差距，達成工具理性與價值理性的有機融合。在本能層，通過感官代償滿足視障兒童的基礎感知需求。[8]

采用模塊化立體拼插架構，利用立體大塊拼裝插件，配合磁吸耦合接口，幫助兒童進行三維空間邏輯訓練。同時，設置盲文凹凸設計，利用不同的紋理和觸感，給予視障兒童獨特的觸覺感受，以滿足其感官代償需求。此外，針對有殘余視覺的兒童，采用高辨識度的色彩搭配，形成多感官刺激，進一步豐富其感知體驗。

在行為層，進行行為引導，提升兒童的互動體驗與認知能力。植入盲文與NFC特色說明書講解的交互方式，說明書中融入豐富的知識和操作引導，幫助兒童更好地理解和操作玩具。通過立體拼插的過程性交互，基于符號互動理論，引導兒童通過觸覺和空間感知進行部件分類與模塊組合，強化空間推理與邏輯思維能力。同時，設計遵循嚴格的安全標準，確保玩具的安全性，讓兒童能夠放心操作。

在反思層，實現認知建構，促進兒童的社會化情感發展。通過玩具的設計，構建知識與實際應用的認知映射，幫助兒童理解知識的實際意義。[9]鼓勵兒童通過協作完成拼插任務，促進其社會化情感發展，提升團隊協作能力和溝通能力。此外，利用游戲任務和互動環節，開發兒童智力，利用互動趣味實現輔助治療，最終全面提升視障兒童的綜合能力與心理狀態（圖1）。

三、基于情感化三元模型的設計實踐

（一）多模態感官代償系統

1.模塊化立體拼插結構設計

在本能層基礎感知需求驅動下，產品構建的多模態感官代償系統以模塊化立體拼插結構為載體，通過形態—觸覺—動覺的多維交互實現感知功能補償。該結構以螺旋槳飛機為原型，基于8歲兒童手部生物力學數據（掌寬6.3cm±0.7，手長13.9cm±0.9）進行參數化設計，在保留機翼、機身、尾翼等典型航空特征的同時，通過逆向工程技術優化曲面形態，所有邊緣均采用曲率半徑≥2mm的全圓角過渡處理，確保操作舒適性與安全性。從結構功能角度出發，為全面保障玩具的易玩性并深度契合視障兒童的使用需求，產品構建了整體內部功能結構（圖2）。該結構通過模塊化連接系統與交互反饋機制的搭建，形成閉環訓練系統。具體而言，機械連接系統中，機身與機尾采用經FEA優化的彈性卡扣連接（圖3）。這種彈性卡扣結構基于精確的力學分析，將插拔力精準控制在3N～5N，插接精度可達±0.2mm。依據ASTMD638標準進行循環測試，結果顯示無塑性變形，從而有效確保了模塊間連接的穩固性，避免了拼接過程中因連接不牢導致玩具松散的問題。此外，該連接方式還具備優異的耐磨特性，且易于插拔，顯著延長了玩具的使用壽命。同時，本產品創新性地采用插排式分體設計（圖4）。將槽寬設定為8mm，精準適配食指尺寸P95值，并配合15°導向斜面。一方面，視障兒童能夠以分塊的方式探索機身整塊，這極大激發了他們的好奇心與探索欲，顯著提升了玩具的趣味性；另一方面，插排連接進一步增強了玩具結構的穩固性。另外，插排設計經過圓潤化處理，充分考慮到視障兒童的使用安全，有效避免了玩耍過程中可能造成的意外傷害。

2.高對比雙色分區設計

產品采用雙色分區策略，選用暗紅色（Pantone202C）與鮮紅色（Pantone185C）作為主色調（圖5），可有效覆蓋低視力群體對基礎色覺感知范圍，增強色彩辨識度，為低視力兒童提供更豐富的視覺感知。同時，螺旋槳木材質的鵝黃色和左右機翼、前蓋等地方點綴鋁合金材質的金屬色，利用不同的觸感差異提升觸覺吸引力，滿足視障兒童對不同材質觸感的探索需求。整體的顏色搭配借鑒了一戰德國紅男爵的飛機配色，這不僅符合產品的立體拼插屬性，還能夠為產品增添歷史底蘊和文化內涵。通過這種色彩搭配，本產品可以最大限度照顧到有光感的視障人群，幫助他們更好地認知和使用產品。

3.觸覺編碼設計

產品借助3D打印工藝，在12個模塊表面嵌入差異化盲文編碼，形成高度為0.8mm的凸點，該高度精準達到觸覺辨識閾值，以確保視障兒童能夠有效感知。在機頭、機身以及機尾等關鍵部位，均精心設置了盲文標識（詳見圖6）。考慮到用戶使用的便捷性以及零件空間的局限性，本設計采用特殊符號與簡單數字盲文相結合的創新形式進行標識。其編碼規則嚴格遵循國際通用盲文體系，同時在產品說明書中專門增設“零件盲文標識對照表”，對每個零件所對應的盲文符號及其含義進行明確標注，以輔助用戶理解。例如，前蓋、活塞、轉軸、油箱等零件，分別以“???、、?、、?、??、、?、、?、??、、、?、?、?”??進行標識。當視障兒童觸摸這些模塊時，能夠通過觸覺識別盲文符號，進而建立起對不同零件的認知映射，這一設計顯著提升了視障兒童對玩具的理解程度與操作能力，為其提供了更為有效的交互體驗（表1）。

4.材料安全性與合規性

玩具選用ABS塑料制成，不含國家禁用的6種增塑劑。其常觸部位邊緣均經精細打磨，光滑圓潤。模型零件為大塊設計，且適用對象為8歲及以上兒童，有效避免了視障兒童玩耍時誤食零件的風險。該玩具嚴格依據GB6675-2014《玩具安全》[10]了材料安全性，物理機械性能以及化學安全的三重質量管控體系驗（表2）標準，通過證，最大程度保障兒童使用安全，是一款安全可靠的產品。（二）智能交互引導系統基于行為層的設計理念，產品借助符號互動理論，構建了智能交互引導系統，旨在提升視障兒童與玩具及外界的交互體驗。該系統通過特色的盲文產品說明書和模型的交互鏈接，采用盲文—語音雙通道引導機制，從多個維度完善交互流程。

產品說明書由流程圖（見表3）和零件名稱介紹圖（見表4）組成，流程圖封面運用NFC設計（見圖7），以此實現獨特的交互流程。流程圖（表3）依據盲文標識順序，呈現各部分依次完成插接連接的過程，僅通過模塊上的盲文標識與箭頭相結合的方式展示，目的在于減輕視障兒童在玩樂時的認知負擔。為促進正常視力人群與視障人群的無障礙協同玩樂，流程圖封面融入NFC技術。當使用者用手機觸碰封面NFC芯片時，可獲取操作流程信息以及和本產品相關的知識庫信息，進而輔助視障兒童操作，助力其與外界建立更有效的溝通，實現產品的雙通道交互閉環。

零件名稱介紹圖部分（表4）為玩具的每個零件均配備相應的盲文名稱標識。視障兒童在沉浸式玩樂過程中，通過了解各零件名稱及其在模型中的結構關系，能夠借助玩具構建與外界的情感紐帶，培養積極向上的心態，感受生活中的美好。具體交互流程如下：首先，用戶通過電子設備掃描流程圖封面的NFC進入語音交互界面，啟動盲文—NFC雙通道交互。在觸覺引導階段，視障兒童依據NFC提示對零件介紹圖（表4）進行觸覺核驗，這一過程約耗時5分鐘。基于韋伯·費希納定律，視障兒童高度敏感的觸覺在觸摸零件介紹圖時，能夠有效感知刺激，產生積極的情緒體驗，為后續操作奠定良好基礎。觸覺引導階段結束后，進入語音輔助階段，利用NFC觸發分段指引。通過語音提示，視障兒童打開流程圖，觸摸流程圖上的盲文指示符號找到對應的零件。當觸摸零件時，NFC同步觸發語音提示，響應時間小于0.3秒，提供及時的語音引導。

例如，在第一部分操作中，語音提示視障兒童找到相關零件后，將螺旋槳1直接插入前蓋2上的螺旋槳安裝孔，實現與前蓋2的連接，前蓋2的邊緣與整流罩3通過卡扣連接，螺旋槳1穿過前蓋2的尾端插入轉軸4中部的轉軸孔內，并在轉軸4的外壁上套裝活塞5。后續步驟2、步驟3、步驟4依此類推，重復上述流程。

（三）社會化認知建構系統

1.協作式場景設計

基于反思層理論進行認知構建，產品搭設了價值賦能體系，旨在通過多場景設計強化視障兒童的社會情感連結，提升其綜合能力。在協作場景設計方面，親子場景（見圖8）利用玩具內置的NFC知識庫，為家長提供知識傳遞的便捷途徑。家長借助該功能，能夠向視障兒童詳細講解零件名稱，而說明書中的零件介紹圖進一步為親子互動搭建了知識學習的橋梁。在對稱結構拼插（如機翼雙模塊）過程中，需要家長與視障兒童協同合作，共同探索玩具結構，這不僅拓展了視障兒童的視野，更在沉浸式體驗中深化了親子間的情感交流，增強了情感紐帶。

課堂場景（見圖9）則通過引入限時挑戰與徽章獎勵機制，有效提升視障兒童的自我效能感。在課堂競賽環節中，視障兒童在競爭與合作的氛圍里，與同伴及老師積極互動，其自我認同感得到增強，進而避免自我封閉，促進社交能力的發展。同時，競賽過程中對玩具結構的探索激發了視障兒童的空間想象能力，提升了他們的認知水平。

單人場景（見圖10）聚焦于視障兒童個體的認知發展。在單人玩樂過程中，視障兒童通過觸覺感知零件，并復述語音播報流程，促進了陳述性記憶的固化。他們能夠專注于玩具的立體拼插特性，深入探索各零件的功能與相互關系，從而實現認知能力的逐步提升。這些精心設計的場景從不同維度提升了用戶的溝通密度，不僅滿足了視障兒童的娛樂需求，更通過協作互動強化了他們的社交能力，促進了社會情感的聯結，高度契合反思層的設計理念，為視障兒童的全面發展提供了有力支持。

2.知識拓展系統

產品說明書封面集成的NFC設計，旨在有效解決視障兒童在玩具操作過程中面臨的認知與操作難題。當視障兒童觸碰NFC芯片時，電子設備將自動跳轉至產品專屬的語音播報界面。此界面作為交互核心，為視障兒童構建起觸覺與聽覺協同的學習環境。

在觸覺引導階段，視障兒童觸摸零件名稱標識時，語音系統即刻啟動，對零件進行詳細描述，并依據認知心理學中的知識關聯理論，構建具象化知識體系，助力視障兒童在操作過程中完成過程性認知映射，不僅實現對零件的識別，更能深入理解各零件功能，進而提升其認知能力。

進入語音引導階段，系統采用多模態反饋機制，除精準的語音提示外，同步觸發震動反饋，增強操作指引的直觀性。同時，系統依據人工模擬的標準操作時間，對語音播報速度進行精準把控，每完成一步操作，便以短暫震動提示用戶，確保操作流程的連貫性。此外，系統引入環境音效（如飛機引擎聲、風聲），增強場景沉浸感，提升用戶體驗。為避免用戶在操作過程中因誤觸導致界面退出等意外情況，語音操作界面設置為固定模式，保障操作穩定性。當所有玩具組裝操作完成后，系統自動切換至知識拓展環節，詳細講解相關航空知識，使視障兒童在娛樂過程中實現知識汲取，進一步提升自我效能感，達成寓教于樂的設計目標。

結語

本研究基于諾曼情感三層次理論，通過觸覺代償、行為引導與認知構建協同設計，構建面向視障兒童的立體拼插玩具情感賦能體系。未來研究需探索多模態感知系統的動態耦合機制，開發可編程觸覺反饋模塊，構建基于情感計算的動態調節模型，實現“感知-行為-情感”閉環優化。雖然當前技術存在感知離散性等局限，但隨著人文關懷設計與神經可塑性理論融合，立體拼插玩具將成為視障兒童認知世界、構建社會關系的重要情感載體。

基金項目：華北理工大學國家級大學生創新訓練計劃科研項目（202410081011）；2023年度華北理工大學校級教育教學改革研究與實踐項目L2308

參考文獻

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