基于QFD/FBS的兒童戶外音樂玩具設計研究

張肖 周祺

摘要：針對現有兒童戶外玩具設計存在的不足以及學齡前兒童音樂啟蒙教育的普遍缺乏，將音樂元素融入到兒童戶外玩具設計中，以互動體驗的游戲方式對兒童進行音樂啟蒙教育。以學齡前兒童認知特征及肢體運動能力及行為發展需求為核心，綜合運用訪談、觀察和問卷形式獲取其需求，構建QFD/FBS）L童需求與戶外音樂玩具間的概念設計模型，得出戶外音樂玩具設計的結構化信息。指導完成兒童戶外音樂玩具設計實例。通過互動性反饋分析得出互動型戶外玩具能夠培養兒童各感官協調配合能力及提升音樂感知力，達到兒童戶外音樂玩具寓教于樂的需求，同時驗證QFD與FBS理論相結合的設計方法具有可行性與有效性。

關鍵詞：戶外音樂玩具 學齡前兒童 QFD/FBS模型 玩具設計 互動體驗

中圖分類號：TB47

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069 （2020） 06-0114-03

引言

兒童戶外游戲活動有利于其身心健康發展，每天不低于2小時的戶外活動不僅有助于情緒放松，培養肢體協調能力，同時對其智力提升也有很大幫助。隨著城市家庭結構及生活方式的改變，作為家庭成員之一的兒童對戶外玩具呈現出更加多樣化的需求.戶外玩具單一的游戲功能正逐步向集合了互動、娛樂、教育多重意義的多元游戲載體發展。而音樂教育在兒童啟蒙教育中占有重要地位，不僅能夠培養其藝術素養，對心智發展也起到了積極作用。不同于專業樂器學習，將音樂融入到玩具中，以更貼近兒童游戲天性的方式與其互動，在充分發揮想象與自由天賦的過程中對音樂進行自我感知定義[1]。

一、兒童戶外音樂玩具現狀及需求分析

（一）兒童戶外音樂玩具現狀：目前，國內外對兒童戶外玩具的研究多以規劃或評價為目的，涉及公共設施領域，針對兒童群體本身需求的設計研究相對較少。而音樂元素在戶外玩具中的運用多以公共藝術或裝置藝術的形式存在[2]。據前期調研結果顯示，我國兒童戶外玩具存在以下弊端：（1）造型傳統單一，易使兒童產生視覺及心理疲勞;（2）針對性較弱，多數戶外玩具針對的兒童群體低齡化較為嚴重;（3）缺乏互動體驗，由于存在形式較分散，兒童在游戲過程中缺乏互動交流。近年來隨著社會各界對兒童成長發展的不斷重視，對有助兒童身心發展的戶外玩具進行設計研究是非常有必要的。

（二）兒童戶外音樂玩具需求分析：兒童需要戶外音樂玩具帶來直觀的感官體驗和深層的情感互動反饋，結合目前產品現狀，對戶外音樂玩具設計提出新的要求。

（1）娛樂性突出：游戲是兒童的天性，戶外玩具通過游戲或情境故事的方式來提升娛樂性[3]，這種引導方式對兒童產生積極向上心態有很大幫助;（2）教育意義明顯：兒童在思想和行為習慣方面具有很強的可塑性[4]，對音樂也有一定的感知力，因此，互動體驗性產品有助于開發兒童潛能，在游戲互動中獲取知識與技能;（3）情感體驗豐富：兒童戶外玩具的宜人外形、結構等能向其傳達審美信息，并激發審美需求。

（三）兒童戶外音樂玩具研究意義：以提升互動體驗性為目的對兒童戶外音樂玩具進行設計分析，戶外音樂玩具具有寓教于樂和豐富情感體驗的作用。通過增加音樂元素改變傳統戶外玩具的玩法，強化互動體驗理念，促進兒童感官、行為發展。結合現代兒童的認知特征及心理需求，探究戶外音樂玩具的設計要點和建立設計方法，為后期設計開發提供可行的理論依據。

二、目標人群兒童的音樂認知發展及體能特征

兒童在不同成長階段其生理、心理表現存在明顯差異。其中將年齡在3-6歲的兒童稱為學齡前兒童：該階段兒童身體發育較為緩慢，但其各方面認知發展狀況相對成熟，是塑形的最佳時期。因此以學齡前兒童為研究對象具有較高的參考價值。

（一）學齡前兒童音樂認知發展：音樂能夠促進兒童大腦發育，提升認知。兒童具有與生俱來的樂動與節奏感，表現出本能的藝術創造力。例如，莫扎特音樂胎教法即為很好的例證。兒童的藝術感知能力不僅對其審美培養以及創造力開發具有深遠影響，其智力發育、人格發展也與之密切相關。學齡前兒童處于音樂感知發展階段中的符號認知階段：該時期的兒童可以利用音樂來理解和描述自己所感知的事物，此時也是培養其音樂素養的最佳時期。學齡前兒童在進行簡單音樂活動時，不僅能夠充分調動眼、耳、手、腦全身協作，促進視動能力及聽覺發展，同時對調節情緒、提高創造力與理解力有一定幫助。

（二）學齡前兒童肢體運動能力及行為特征：兒童運動能力的發展與認知緊密相關，運動能力是其早期發展的外顯智力，誘導認知發展。能夠提升兒童認知發展的戶外玩具，很大一部分功能的實現在于提升其運動能力。因此，了解學齡前兒童肢體運動能力及行為發展特征是設計工作的前提。學齡前兒童有較強的平衡感知力，可以靈活掌握基本運動動作，例如進行自如跑跳以及伴隨音樂進行簡單律動[5]。同時由于小肌肉運動技能的發展，其雙手的靈巧性使得進行各種操作的能力大大增強，且完成質量較高。因此具有一定操作技巧的游戲活動能夠充分鍛煉學齡前兒童的肢體協調性。

（三）兒童戶外游戲的互動體驗性分析：互動體驗實質上是指人用一種本質上很個性化的方式來度過某一段時間，并從中獲得一系列可記憶事件的過程[6]。兒童戶外游戲活動通過對學齡前兒童感官的有效刺激，增強某些感官的體驗效果，從而促進戶外玩具與兒童間的互動交流，提升游戲價值所帶來的體驗反饋。

三、兒童戶外音樂玩具設計策略

從學齡前兒童的行為習慣、游戲需求和達成目的入手，并貫穿整個設計開發過程中。因此選擇以用戶為中心的QFD設計模型指導研究過程的展開。在明確需求之后，還需解決為滿足用戶需求應當“做什么”的問題，此時引入FBS模型來彌補QFD模型的功能空缺，二者有效互補使后續設計實踐過程更具層次性，最終得到的設計結果更準確無誤。

（一）QFD/FBS設計模型構建

1.QFD與FBS模型概述：QFD由日本學者赤尾洋二提出，以滿足用戶需要為設計目標的質量功能展開理論[7]。其核心是將用戶的主觀需求通過分析評價轉化為工程要求，以實現需求轉換，確保產品創新設計的質量。結構示意如圖1。

FBS即對“功能（Function）”、“行為（Behavior）”和“結構（ Structure）”三個變量進行分析，通過行為將功能與結構連接，三者間逐層映射轉化以達到結構求解過程的層次化，確保最終設計產出有良好的體驗[8]。結構示意圖如圖2。

2.針對兒童戶外音樂玩具設計的模型構建：針對兒童戶外音樂玩具的設計開發，在兒童需求與音樂玩具技術要求間建立關聯，通過QFD關系矩陣的建立將兒童需求有效轉化為戶外音樂玩具的功能要求。并作為FBS模型的功能要素，進一步確立功能——行為——結構間的映射，集成QFD與FBS的兒童戶外音樂玩具創新設計理論模型如圖3。

（二）學齡前兒童需求獲取與轉化

1.需求獲?。河脩粜枨笫钱a品設計開發的關鍵。針對學齡前兒童需求的獲取主要采用問卷調查（問卷對象為家長、幼兒園老師）、觀察法以及訪談法的形式：通過對家長、幼教的訪談及對兒童戶外游戲行為的觀察，分析篩選其中功能相關項，得到如下表1的9組需求。對所得功能需求進行重要度尺度評判，發放問卷40份，共計有效問卷35份，擬定五級量表評分，將最終需求評價以數據形式表達，進行權重計算，得出需求C與權重K對應表見表2。

根據各項需求權重顯示：兒童期望在戶外與玩具互動時有聲音作為輔助反饋，其對于音樂的觸發甚至是無意識的，但發聲的反饋輸入會引起他們的注意;在交互方式上開放性優于程式化，根據自己的選擇、想象及判斷自由組合編輯發聲，通過聽覺反饋激發其創造力，達到啟發引導效果;在互動過程中，結合敲擊、撥弦、滑動多種觸發聲音方式，充分鍛煉肢體協調能力及感官間的相互配合，同時增加互動的趣味性。

2.確定設計要求及目標：設計要求是根據用戶需求轉化得到的，根據QFD原理，將用戶需求轉化為設計要求。以兒童戶外音樂玩具互動需求為目的，來確定設計要求目標。設計要求吸相應的設計要求目標見表3。

3.需求與設計要求關系矩陣：構建兒童戶外音樂玩具功能需求與設計要求關系矩陣。通過分析兒童需求與戶外音樂玩具設計要求之間的關系，根據公式（1）計算各項設計要求特性分值，得出戶外音樂玩具設計要求的重要度W，按照優先級排序。

其中，Ci為用戶需求的重要值，Pij為用戶需求與設計要求之間的相關程度，Sj為設計特性整體得分。依據設計特性數值大小對其進行優先排序。需求與設計關系矩陣見表4，其中，表中5代表強相關;3代表中相關;1代表弱相關;O代表無相關;空格表示無相關關系。

（三）功能彳亍為一結構轉化

1.功能一行為轉化：通過數據分析確定戶外音樂玩具的關鍵設計要求，并對相應的設計要求目標進行歸類，作為兒童戶外音樂玩具的功能要素引導FBS映射過程。在功能一行為轉化過程中，獨立行為之間可依次進行或同時進行，將功能向預期行為進行如表5的轉化。

2.行為，結構轉化：將兒童預期行為轉化為戶外音樂玩具結構，在此過程中多行為間的矛盾需對執行動作的結構施加特定限制，避免產生沖突;若完成某—功能需要多結構時考慮行為尺度，合理分布各結構;確定行為間的相似與差異，將結構多功能化，實現操作行為的多樣性需求，具體轉化形式如表6。

四、設計實踐與結果

（一）設計案例

1.兒童戶外音樂玩具設計要素整合：QFD/FBS設計流程指導得出的戶外音樂玩具功能結構要素，具體到設計實踐層面包括（1）易操作性與體驗性：易操作性有助于兒童順利進行游戲活動，戶外玩具的游戲環節要簡單明了，避免復雜的操作方式讓兒童在游戲過程中失去興趣。玩具發聲的未知多樣體驗能夠讓兒童對游戲設施做出更多的行為動作，在互動中促進多元發展。（2）互動性與反饋性：戶外音樂玩具的互動性問題，對學齡前兒童和產品設計師而言都應重點考慮?；芋w驗的核心是情感交流，戶外音樂玩具的互動性主要表現在人機互動與人人互動兩方面。（3）趣味性與探索性：現有戶外玩具設計的重點體現在外觀造型上的趣味性，這樣的趣味性是暫時的。要引起兒童游戲興趣和共鳴，除了外觀造型的吸引力，還需強化玩法的趣味性。探索性主要體現在戶外音樂玩具的發聲反饋及時且有效，可以延長兒童對游戲的興趣，達到良好的體驗互動效果。（4）安全性與挑戰性：安全性是所有兒童產品的基本要素。戶外游戲具有無規則性與不確定性，因此，戶外音樂玩具設計需保證結構的安全穩定。在安全性的基礎上，游戲體驗加入一些挑戰性元素不斷增加難度激發兒童探索的興趣。

2.方案實施：因自然形態的具象事物符合學齡前兒童已有認知，且有親和力，故以動植物造型為外觀元素進行系列戶外音樂玩具設計。該設計通過呈現擬人化的音樂世界為學齡前兒童戶外游戲活動提供良好的互動體驗，設計分為旋律與節奏兩部分，以簡單音符發聲與節奏感知為目的，通過敲擊、滑動及拍打等動作完成互動發聲，如圖4。

斑馬造型音樂玩具通過手觸碰或用尾巴作為敲擊錘敲擊背部條紋所連接的內部音筒，從而產生共鳴發聲，音筒的大小排列代表音階的高低，如圖5;鱷魚造型音樂玩具通過滑動其背部鱗甲所帶動的金屬管從而撞擊內部共鳴管發聲，且雙向均設置有共鳴管，可供多玩伴同時互動游戲，如圖6;恐龍造型音樂玩具發聲依據膜鳴原理，通過敲擊其身體兩側大小不同的斑點革膜，從而發聲以達到訓練節奏感的目的;樹造型玩具同樣以節奏律動感知為目的，通過敲擊分布于四周大小不一的金屬球從而觸及內部按鍵而發聲。

（二）互動性反饋分析

1.生理反饋：戶外音樂玩具通過對材料、色彩及結構的變化運用來統合訓練兒童的感知覺系統[9]。在游戲過程中向兒童提供拍打、敲擊、滑動等手部動作，以及走、下蹲、大臂抬起等身體動作，充分鍛煉眼、手、腦的協調配合，各動作示范如圖7，在活動過程中其身體的大塊肌肉、骨骼等得到充分鍛煉，有助于提高兒童對自身力量、平衡協調以及控制力的把握，而該過程中的音樂發聲反饋能夠帶來聽覺上的反饋。整個游戲過程使兒童視覺、觸覺、聽覺以及前庭覺得到充分訓練。

2.情感反饋：本次設計卡通化的外形能調動兒童參與游戲的興趣。一方面，兒童獨立完成音樂發聲游戲，其自我探索玩法及對所發出音樂的理解記憶過程都是自信心的建立過程。另—方面，游戲過程中兒童間的交流能力也是情感反饋的體現，多人游戲過程是一個共同進步的過程，培養了兒L童的社交能力。此外，游戲過程也是學齡前兒童積累知識與經驗的過程，戶外音樂玩具具有兩種作用，其一，通過簡單互動逐步了解音樂，產生對音樂主動探索的興趣，同時提高接受知識的能力;其二，幫助學齡前兒童鞏固已有知識經驗，若有一定的音樂知識基礎，通過游戲的形式加深認知、強化記憶。

結語

通過對學齡前這一特定兒童群體的生理、心理及行為方面的分析，得出互動體驗在兒童戶外玩具中的重要性，根據對戶外玩具現狀的調研分析及音樂啟蒙教育對學齡前兒童認知發展的影響，構建QFD/FBS模型，從獲取需求出發，逐步確定設計要求目標，得出產品結構層信息，完成運用不同觸及發聲方式進行音樂互動的兒童戶外音樂玩具，最終通過游戲互動反饋驗證設計以及設計方法流程的可行性。.

項目基金：智+文創實驗室（ 201801131006）;虛擬仿真教學中心建設（ 201702175023）。

參考文獻

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[7]劉宗明，葛碧慧.基于QFD的老年家用陪護機器人設計[J]圖學學報，2018，39 （04）：695-699

[8]沈天宇.基于FBS模型的旅客列車晚點服務系統創新設計[D]斯江大學.2018

[9]李博翔戶外兒童游樂設施設計研究[D]北京理工大學，2015