儿童时期是智力和情感发展的重要时期,儿童在这个阶段的智商和情商都会得到培养。游戏作为儿童本阶段的主导活动,在这方面的作用和影响力占有重要地位,近些年来计算机的普及和进步,使科技广泛融入人们的生活,自然人机交互技术越来越多地被应用到针对儿童的交互产品中,为儿童的早期教育提供新的方式和体验。本文首先总结了在儿童认知心理理论中学龄前儿童的发展状况。介绍了儿童游戏理论的主要观点,说明儿童益智游戏在儿童成长发育中的作用和影响。通过对学龄前儿童游戏形式以及身体特征、认知能力特征、情感发展特征的分析总结,提出以角色扮演的形式作为游戏的呈现方式。其次,对构成游戏内容的故事素材和视觉呈现以及动作姿势进行设计。有关视觉部分的呈现,采用数字绘图软件作为绘制工具。最后,将素材导入数据库,运行系统进行游戏测试、总结测试结果。本论文主要以儿童益智游戏为研究对象,以儿童游戏的特征为研究视角,通过儿童认知心理学和设计艺术学的研究方法,力图为基于自然人机交互技术的儿童益智游戏设计提供理论支撑。本文设计完成的儿童益智游戏具有较高可玩性和趣味性。参照系统中游戏表演和创建故事的功能,设计符合儿童心理发展特征的故事剧本、角色、场景、道具、动作,挖掘儿童的创造性天赋,促进认知水平的发展、情绪管理的能力,有利于智商和情商的培养。