基于QFD/FBS的儿童户外音乐玩具设计研究

张肖 周祺

摘要：针对现有儿童户外玩具设计存在的不足以及学龄前儿童音乐启蒙教育的普遍缺乏，将音乐元素融入到儿童户外玩具设计中，以互动体验的游戏方式对儿童进行音乐启蒙教育。以学龄前儿童认知特征及肢体运动能力及行为发展需求为核心，综合运用访谈、观察和问卷形式获取其需求，构建QFD/FBS）L童需求与户外音乐玩具间的概念设计模型，得出户外音乐玩具设计的结构化信息。指导完成儿童户外音乐玩具设计实例。通过互动性反馈分析得出互动型户外玩具能够培养儿童各感官协调配合能力及提升音乐感知力，达到儿童户外音乐玩具寓教于乐的需求，同时验证QFD与FBS理论相结合的设计方法具有可行性与有效性。

关键词：户外音乐玩具 学龄前儿童 QFD/FBS模型 玩具设计 互动体验

中图分类号：TB47

文献标识码：A

文章编号：1003-0069 （2020） 06-0114-03

引言

儿童户外游戏活动有利于其身心健康发展，每天不低于2小时的户外活动不仅有助于情绪放松，培养肢体协调能力，同时对其智力提升也有很大帮助。随着城市家庭结构及生活方式的改变，作为家庭成员之一的儿童对户外玩具呈现出更加多样化的需求.户外玩具单一的游戏功能正逐步向集合了互动、娱乐、教育多重意义的多元游戏载体发展。而音乐教育在儿童启蒙教育中占有重要地位，不仅能够培养其艺术素养，对心智发展也起到了积极作用。不同于专业乐器学习，将音乐融入到玩具中，以更贴近儿童游戏天性的方式与其互动，在充分发挥想象与自由天赋的过程中对音乐进行自我感知定义[1]。

一、儿童户外音乐玩具现状及需求分析

（一）儿童户外音乐玩具现状：目前，国内外对儿童户外玩具的研究多以规划或评价為目的，涉及公共设施领域，针对儿童群体本身需求的设计研究相对较少。而音乐元素在户外玩具中的运用多以公共艺术或装置艺术的形式存在[2]。据前期调研结果显示，我国儿童户外玩具存在以下弊端：（1）造型传统单一，易使儿童产生视觉及心理疲劳;（2）针对性较弱，多数户外玩具针对的儿童群体低龄化较为严重;（3）缺乏互动体验，由于存在形式较分散，儿童在游戏过程中缺乏互动交流。近年来随着社会各界对儿童成长发展的不断重视，对有助儿童身心发展的户外玩具进行设计研究是非常有必要的。

（二）儿童户外音乐玩具需求分析：儿童需要户外音乐玩具带来直观的感官体验和深层的情感互动反馈，结合目前产品现状，对户外音乐玩具设计提出新的要求。

（1）娱乐性突出：游戏是儿童的天性，户外玩具通过游戏或情境故事的方式来提升娱乐性[3]，这种引导方式对儿童产生积极向上心态有很大帮助;（2）教育意义明显：儿童在思想和行为习惯方面具有很强的可塑性[4]，对音乐也有一定的感知力，因此，互动体验性产品有助于开发儿童潜能，在游戏互动中获取知识与技能;（3）情感体验丰富：儿童户外玩具的宜人外形、结构等能向其传达审美信息，并激发审美需求。

（三）儿童户外音乐玩具研究意义：以提升互动体验性为目的对儿童户外音乐玩具进行设计分析，户外音乐玩具具有寓教于乐和丰富情感体验的作用。通过增加音乐元素改变传统户外玩具的玩法，强化互动体验理念，促进儿童感官、行为发展。结合现代儿童的认知特征及心理需求，探究户外音乐玩具的设计要点和建立设计方法，为后期设计开发提供可行的理论依据。

二、目标人群儿童的音乐认知发展及体能特征

儿童在不同成长阶段其生理、心理表现存在明显差异。其中将年龄在3-6岁的儿童称为学龄前儿童：该阶段儿童身体发育较为缓慢，但其各方面认知发展状况相对成熟，是塑形的最佳时期。因此以学龄前儿童为研究对象具有较高的参考价值。

（一）学龄前儿童音乐认知发展：音乐能够促进儿童大脑发育，提升认知。儿童具有与生俱来的乐动与节奏感，表现出本能的艺术创造力。例如，莫扎特音乐胎教法即为很好的例证。儿童的艺术感知能力不仅对其审美培养以及创造力开发具有深远影响，其智力发育、人格发展也与之密切相关。学龄前儿童处于音乐感知发展阶段中的符号认知阶段：该时期的儿童可以利用音乐来理解和描述自己所感知的事物，此时也是培养其音乐素养的最佳时期。学龄前儿童在进行简单音乐活动时，不仅能够充分调动眼、耳、手、脑全身协作，促进视动能力及听觉发展，同时对调节情绪、提高创造力与理解力有一定帮助。

（二）学龄前儿童肢体运动能力及行为特征：儿童运动能力的发展与认知紧密相关，运动能力是其早期发展的外显智力，诱导认知发展。能够提升儿童认知发展的户外玩具，很大一部分功能的实现在于提升其运动能力。因此，了解学龄前儿童肢体运动能力及行为发展特征是设计工作的前提。学龄前儿童有较强的平衡感知力，可以灵活掌握基本运动动作，例如进行自如跑跳以及伴随音乐进行简单律动[5]。同时由于小肌肉运动技能的发展，其双手的灵巧性使得进行各种操作的能力大大增强，且完成质量较高。因此具有一定操作技巧的游戏活动能够充分锻炼学龄前儿童的肢体协调性。

（三）儿童户外游戏的互动体验性分析：互动体验实质上是指人用一种本质上很个性化的方式来度过某一段时间，并从中获得一系列可记忆事件的过程[6]。儿童户外游戏活动通过对学龄前儿童感官的有效刺激，增强某些感官的体验效果，从而促进户外玩具与儿童间的互动交流，提升游戏价值所带来的体验反馈。

三、儿童户外音乐玩具设计策略

从学龄前儿童的行为习惯、游戏需求和达成目的入手，并贯穿整个设计开发过程中。因此选择以用户为中心的QFD设计模型指导研究过程的展开。在明确需求之后，还需解决为满足用户需求应当“做什么”的问题，此时引入FBS模型来弥补QFD模型的功能空缺，二者有效互补使后续设计实践过程更具层次性，最终得到的设计结果更准确无误。

（一）QFD/FBS设计模型构建

1.QFD与FBS模型概述：QFD由日本学者赤尾洋二提出，以满足用户需要为设计目标的质量功能展开理论[7]。其核心是将用户的主观需求通过分析评价转化为工程要求，以实现需求转换，确保产品创新设计的质量。结构示意如图1。

FBS即对“功能（Function）”、“行为（Behavior）”和“结构（ Structure）”三个变量进行分析，通过行为将功能与结构连接，三者间逐层映射转化以达到结构求解过程的层次化，确保最终设计产出有良好的体验[8]。结构示意图如图2。

2.针对儿童户外音乐玩具设计的模型构建：针对儿童户外音乐玩具的设计开发，在儿童需求与音乐玩具技术要求间建立关联，通过QFD关系矩阵的建立将儿童需求有效转化为户外音乐玩具的功能要求。并作为FBS模型的功能要素，进一步确立功能——行为——结构间的映射，集成QFD与FBS的儿童户外音乐玩具创新设计理论模型如图3。

（二）学龄前儿童需求获取与转化

1.需求获取：用户需求是产品设计开发的关键。针对学龄前儿童需求的获取主要采用问卷调查（问卷对象为家长、幼儿园老师）、观察法以及访谈法的形式：通过对家长、幼教的访谈及对儿童户外游戏行为的观察，分析筛选其中功能相关项，得到如下表1的9组需求。对所得功能需求进行重要度尺度评判，发放问卷40份，共计有效问卷35份，拟定五级量表评分，将最终需求评价以数据形式表达，进行权重计算，得出需求C与权重K对应表见表2。

根据各项需求权重显示：儿童期望在户外与玩具互动时有声音作为辅助反馈，其对于音乐的触发甚至是无意识的，但发声的反馈输入会引起他们的注意;在交互方式上开放性优于程式化，根据自己的选择、想象及判断自由组合编辑发声，通过听觉反馈激发其创造力，达到启发引导效果;在互动过程中，结合敲击、拨弦、滑动多种触发声音方式，充分锻炼肢体协调能力及感官间的相互配合，同时增加互动的趣味性。

2.确定设计要求及目标：设计要求是根据用户需求转化得到的，根据QFD原理，将用户需求转化为设计要求。以儿童户外音乐玩具互动需求为目的，来确定设计要求目标。设计要求吸相应的设计要求目标见表3。

3.需求与设计要求关系矩阵：构建儿童户外音乐玩具功能需求与设计要求关系矩阵。通过分析儿童需求与户外音乐玩具设计要求之间的关系，根据公式（1）计算各项设计要求特性分值，得出户外音乐玩具设计要求的重要度W，按照优先级排序。

其中，Ci为用户需求的重要值，Pij为用户需求与设计要求之间的相关程度，Sj为设计特性整体得分。依据设计特性数值大小对其进行优先排序。需求与设计关系矩阵见表4，其中，表中5代表强相关;3代表中相关;1代表弱相关;O代表无相关;空格表示无相关关系。

（三）功能彳亍为一结构转化

1.功能一行为转化：通过数据分析确定户外音乐玩具的关键设计要求，并对相应的设计要求目标进行归类，作为儿童户外音乐玩具的功能要素引导FBS映射过程。在功能一行为转化过程中，独立行为之间可依次进行或同时进行，将功能向预期行为进行如表5的转化。

2.行为，结构转化：将儿童预期行为转化为户外音乐玩具结构，在此过程中多行为间的矛盾需对执行动作的结构施加特定限制，避免产生冲突;若完成某—功能需要多结构时考虑行为尺度，合理分布各结构;确定行为间的相似与差异，将结构多功能化，实现操作行为的多样性需求，具体转化形式如表6。

四、设计实践与结果

（一）设计案例

1.儿童户外音乐玩具设计要素整合：QFD/FBS设计流程指导得出的户外音乐玩具功能结构要素，具体到设计实践层面包括（1）易操作性与体验性：易操作性有助于儿童顺利进行游戏活动，户外玩具的游戏环节要简单明了，避免复杂的操作方式让儿童在游戏过程中失去兴趣。玩具发声的未知多样体验能够让儿童对游戏设施做出更多的行为动作，在互动中促进多元发展。（2）互动性与反馈性：户外音乐玩具的互动性问题，对学龄前儿童和产品设计师而言都应重点考虑。互动体验的核心是情感交流，户外音乐玩具的互动性主要表现在人機互动与人人互动两方面。（3）趣味性与探索性：现有户外玩具设计的重点体现在外观造型上的趣味性，这样的趣味性是暂时的。要引起儿童游戏兴趣和共鸣，除了外观造型的吸引力，还需强化玩法的趣味性。探索性主要体现在户外音乐玩具的发声反馈及时且有效，可以延长儿童对游戏的兴趣，达到良好的体验互动效果。（4）安全性与挑战性：安全性是所有儿童产品的基本要素。户外游戏具有无规则性与不确定性，因此，户外音乐玩具设计需保证结构的安全稳定。在安全性的基础上，游戏体验加入一些挑战性元素不断增加难度激发儿童探索的兴趣。

2.方案实施：因自然形态的具象事物符合学龄前儿童已有认知，且有亲和力，故以动植物造型为外观元素进行系列户外音乐玩具设计。该设计通过呈现拟人化的音乐世界为学龄前儿童户外游戏活动提供良好的互动体验，设计分为旋律与节奏两部分，以简单音符发声与节奏感知为目的，通过敲击、滑动及拍打等动作完成互动发声，如图4。

斑马造型音乐玩具通过手触碰或用尾巴作为敲击锤敲击背部条纹所连接的内部音筒，从而产生共鸣发声，音筒的大小排列代表音阶的高低，如图5;鳄鱼造型音乐玩具通过滑动其背部鳞甲所带动的金属管从而撞击内部共鸣管发声，且双向均设置有共鸣管，可供多玩伴同时互动游戏，如图6;恐龙造型音乐玩具发声依据膜鸣原理，通过敲击其身体两侧大小不同的斑点革膜，从而发声以达到训练节奏感的目的;树造型玩具同样以节奏律动感知为目的，通过敲击分布于四周大小不一的金属球从而触及内部按键而发声。

（二）互动性反馈分析

1.生理反馈：户外音乐玩具通过对材料、色彩及结构的变化运用来统合训练儿童的感知觉系统[9]。在游戏过程中向儿童提供拍打、敲击、滑动等手部动作，以及走、下蹲、大臂抬起等身体动作，充分锻炼眼、手、脑的协调配合，各动作示范如图7，在活动过程中其身体的大块肌肉、骨骼等得到充分锻炼，有助于提高儿童对自身力量、平衡协调以及控制力的把握，而该过程中的音乐发声反馈能够带来听觉上的反馈。整个游戏过程使儿童视觉、触觉、听觉以及前庭觉得到充分训练。

2.情感反馈：本次设计卡通化的外形能调动儿童参与游戏的兴趣。一方面，儿童独立完成音乐发声游戏，其自我探索玩法及对所发出音乐的理解记忆过程都是自信心的建立过程。另—方面，游戏过程中儿童间的交流能力也是情感反馈的体现，多人游戏过程是一个共同进步的过程，培养了儿L童的社交能力。此外，游戏过程也是学龄前儿童积累知识与经验的过程，户外音乐玩具具有两种作用，其一，通过简单互动逐步了解音乐，产生对音乐主动探索的兴趣，同时提高接受知识的能力;其二，帮助学龄前儿童巩固已有知识经验，若有一定的音乐知识基础，通过游戏的形式加深认知、强化记忆。

结语

通过对学龄前这一特定儿童群体的生理、心理及行为方面的分析，得出互动体验在儿童户外玩具中的重要性，根据对户外玩具现状的调研分析及音乐启蒙教育对学龄前儿童认知发展的影响，构建QFD/FBS模型，从获取需求出发，逐步确定设计要求目标，得出产品结构层信息，完成运用不同触及发声方式进行音乐互动的儿童户外音乐玩具，最终通过游戏互动反馈验证设计以及设计方法流程的可行性。.

项目基金：智+文创实验室（ 201801131006）;虚拟仿真教学中心建设（ 201702175023）。

参考文献

[1]周晔星.基于有形用户界面的儿童音乐智能玩具设计研究[D]浙江大学，2017

[2]李博翔.户外儿童游乐设施设计研究[D]北京理工大学.2015

[3]刘宝顺，张军雯，姜跃超.基于情感化的交互式儿童玩具研究[J]设计，2016 （12）：120-121

[4]王艳群，张丙辰，宋丽姝.基于互动体验的学龄前儿童玩具设计研究[J]设计' 2018 （24）：127-129

[5]吴剑锋，上官培军.基于认知特征的儿童益智玩具设计研究[J]设计，2018 （09）：9-11

[6]雷蕾.基于自然体验的儿童户外活动空间景观设计[D]中国林业科学研究院，2015

[7]刘宗明，葛碧慧.基于QFD的老年家用陪護机器人设计[J]图学学报，2018，39 （04）：695-699

[8]沈天宇.基于FBS模型的旅客列车晚点服务系统创新设计[D]斯江大学.2018

[9]李博翔户外儿童游乐设施设计研究[D]北京理工大学，2015