在人机交互技术日益成熟的今天,多通道人机交互因其强大的功能及实用性已经成为计算机与人的主流交互方式；但是儿童的交互设计里面却很少用到这用主流设计；不但如此,国内外的大部分儿童软件还停留在以鼠标和键盘这种不适合儿童的传统的交互方式,交互界面还是以充满隐喻的图标为主,因此给儿童的身心健康带来一定的负面影响,更谈不上自然交互。本文首先从国内外儿童软件入手,分析其优缺点；然后根据设计心理学和儿童的认知心理学的知识,提出了以儿童为中心的自然交互设计原则与系统框架；为了验证上述原则的应用可行性,本文设计了系统原型NIPad,其包括：手势输入、实物界面和3D游戏三个模块；它们分别由微软Kinect和OpenNI框架,RFID和游戏引擎Unity3D来实现。本文利用基于有限状态机的语义融合的方式将手势和实物封装形成多维的交互任务控制Avatar交互。在NIPad中,儿童可以用手势和实物输入来控制Avatar交互,因此NIPad实现了“所见即所得”的交互方式。最后本文详细阐述了NIPad的系统关键技术实现,并对其整体进行运行测试。实际证明,NIPad具有应用可行性,因此从理论上能帮助儿童实现人机自然交互。