面向兒童空間認知能力培養的玩教具設計研究

劉月林 楊一凡

引言

玩教具是一種融合玩具和教育的產品形式，玩教具雖然沒有特定的形態，但每一件玩教具在不同程度上對于提刑L童的認知能力、身體機能、社會生活等都具有積極意義。兒童在使用玩教具的過程中，能夠自我激勵，并引導自身認知世界。這其中，空間認知是人類自身通過對外界事物摸索學習發展而來的重要認知能力，且與思維系統的構建緊密相連。然而在現實生活中，應試考察的學習方式使教師和家長往往忽略了對兒童空間概念和認知能力的教育與培養。因此，一款可以輔助提升學齡前兒童空間認知能力的玩教具顯得尤為重要。

一、空間認知類玩教具分析

玩教具，是眾多玩具種類之_，主要配合教學使用，旨在滿足不同年齡段兒童認知發展的需求，最主要的適用人群就是學齡前兒童。學齡前兒童多指3周歲后至6-7歲的兒童。在這個階段內，兒童逐漸開始產生自我意識，并且在特定的生活環境下各類認知發展的程度也各不相同。因此根據兒童的認知發展程度來選擇針對性的玩教具和游戲形式學習，才能達到預期的效果。

兒童從出生開始就置身于各式各樣的形狀、色彩和空間方位中，在玩積木、拼圖和電子游戲時經常需要調動自身的空間能力。空間認知類玩具如七巧板、磁力片、變形金剛等由簡入繁，其中最具有代表性的是丹麥樂高積木。兒童可以親自動手，充分發揮想象力，將一些可以自由插接的小零件，搭建成如堡壘、大橋、房屋等現實世界中真實存在的空間物體。在游戲中融合現實情境更容易帶動兒童感同身受，通過觀察現實中物體的結構、三維形態，用積木進行搭建，手眼結合，切身實際地感受現實世界。

二、兒童空間認知能力概述

空間認知能力是人們對客體或空間圖形（任意維度）在頭腦中進行識別、編碼、貯存、表征、分解與組合和抽象與概括的能力，主要包括空間定向能力、空間想象能力、空間思維能力和空間可視化能力。這種能力讓人以三維空間的角度認知事物，亦或是將現實空間在腦海解構、重組后進行自我解讀，再現空間內物體的方位信息。空間認知能力也是兒童日后能夠順利解決復雜數學問題、空間幾何問題及其他邏輯問題的不可或缺的重要能力。對于兒童的科學、技術、工程、藝術和數學（STEAM）等領域的發展有很大的預估作用。

學齡前階段兒童的空間認知能力具體表現為：能夠感知身邊事物的大小、位置、方向、形狀、空間形態等，并可以自主地在腦海中呈現二維或是三維空間。培養空間認知能力的途徑有四點：第一，多進行肢體類的活動，通過觀察、接觸環境中的事物，來培養兒童空間定向能力;第二，通過游戲形式傳遞空間方位信息，來提高空間可視化能力;第三，借助科技手段、輔助用具等，將抽象概念形象地轉換呈現出來，來激發空間想象力;第四，在課堂教學中對兒童進行思維訓練，鍛煉其空間思維能力。

玩教具是為適應兒童的認知發展規律而衍生的產品形態，其有助于培養兒童的感官協調、創新思維以及適應社交生活的能力。國外有研究表明，常常使用拼圖、積木等玩具的兒童通常他們的空間能力空間思維也會更強。兒童偶爾也會在與父母、老師對話時也會聽到許多空間詞匯，聽到空間詞匯的頻率也與空間能力有關。由此可見，適當的訓l練能促進空間能力的發展，以玩教具為載體，從學習辨識產品功能、學習如何使用產品到與產品進行互動交流，從而更有效地幫助使用者提升空間認知能力、創新能力及數學學習能力。

三、玩教具設計實踐

（一）目標用戶分析

針對3-7周歲的學齡前兒童及學齡兒童為目標人群，從兒童空間認知發展特征方面進行分析研究。3-7歲學齡前兒童暫時還不能進行逆向思維，主要憑借感知覺認識事物，而不是依靠理性思維。因此，設計需要讓兒童在與產品的互動中獲得對空間特性的感知，以另一種形式將抽象難以理解的詞匯轉化成了具象可以觸摸的事物，也將兒童的感性思維逐步引導向理性思維靠攏。

（二）設計要點總結

采用實地觀察法對3-7歲兒童進行相關問題的面對面了解，并觀察兒童在進行折紙、搭積木等涉及空間結構的游戲中的表現，為后期設計實踐提供參考依據。

1.設計應遵循兒童空間認知發展規律：兒童的空間認知能力并不能自主獲得，其形成和發展主要源于成長過程中所處環境的影響，動手使用工具引發的思考，還有同家長、老師的溝通交流，且部分能力需要學習之后才能掌握。但是在兒童學習地等實地調研后發現，當前的教育機構和家長將兒童的學習重心更多放在了數學科學、文詞讀寫能力的培養上，而忽略了對兒童空間概念和能力的培養。設計應從兒童認知規律入手，考慮到玩教具識別及操作的難易程度，確保部件使用的獨立性。

2.充分發揮玩教具的教育性與易玩性：通過與教育者的溝通中發現，在教學過程中很少使用教具來進行有關位置、空間詞匯認知的教學。而在其他使用教具進行教學的課堂中，學生普遍會注意力集中，并表現出較強的學習興趣，尤其是學生可以親自動手操作的教具。既保證教師教學時使用便利，又要為兒童考慮平時易玩的屬性。

3.設計體現產品功能的針對性：通過調研分析發現家長對于玩具的選擇關注點，大多都是注意外觀、材料、價格等，很少會針對于兒童某中特定認知能力的鍛煉選擇對應的玩具。上文分析可看出，空間類的玩教具雖多，但“玩”的成分更多目針對性不強。利用設計手段，突出產品傳達的有效信息，讓兒童可以動手操作，由此獲得的信息更容易在大腦中形成干預和信息輸入，兒童能自己構建認知體系。

（三）玩教具設計實踐

根據上文，對3-7歲兒童空間認知發展特征的分析以及培養方法的探究，及其給兒童帶來的生理、行為、心理、學習能力等方面的積極影響，設計一款空間認知培養相關玩教具產品。草圖方案（如圖1）所示，經過交流探討，明確設計要點后確定產品3為最終方案。該方案不僅可以輕松識別到組件的結構特征，并且易于相對位置前后、左右、上下的拼接和旋轉操作，拼接方法難易適中。

該玩教具產品可以在日常生活中有家長陪伴時兒童使用的玩具，也可用于兒童園或小學教學當中。方案的設計側重點分兩方面：第一，根據該年齡段兒童空間認知發展特征進行結構及造型設計，兒童自3歲起開始學會辨別空間方位，“上下”最易、“左右”最難，至7歲左右已能初步將參照物由自身向客觀事物逐漸轉移分辨“左右”，心理旋轉能力也開始發展。因此玩教具在視覺上應有明確的參照標識，并能夠任意移動、旋轉，才有利于觀察學習。該產品由兩個模塊部分組成：參照模塊和其他模塊。其他模塊主要形態為兩個對立面帶有連接結構，其余四面印有簡單圖案（字母或基礎圖形）的六面體，各個部分通過卯榫插接方式連接在一起。每個小模塊的字母圖案都不同，易于分辨，兒童可自由發揮想象力進行旋轉、拼接（如圖2）。

第二，考慮到3-7歲學齡前兒童處于表象思維階段，是將感知覺接收到的信息在腦海中重新構建，而不是簡單地記住某個動作或姿勢，在此過程中主要通過語言、符號進行表征活動。因此，只是單純地無目標性的操作，也無法達到訓練空間思維的目的，需要多感官互動體驗，將以自身為參照物的辨別模式套用到其他需要認知的事物上，建立符號功能。語言上準確的表達也是構建認知體系的重要部分。課堂教學中可由教師帶領學生進行操作，講解關于空間方位相關知識，通過動手操作了解三維立體的旋轉方式以及相對平面的表征變化。在整個教學過程中盡可能多地使用空間方位詞匯，如“下面請幫助我從左至右按順序排列圖案，從左數第一個是參照方塊、左數第二個是字母A、最右邊是星星”，或者“請將字母A移至字母B的上方”等諸如此類。課外娛樂時，兒童自己動手拼接出想要的造型，整個操作體驗也是學習、創新的過程。

同時，產品為純木材質，安全性高且木材本身的色彩肌理獨特有趣，兒童容易對其產生興趣。

綜上，玩教具的使用過程中涉及對于兒童空間認知的培養，在游戲中將客觀物體進行空間轉換，鍛煉其主體本身進行視角與思維轉化，而后借助產品誘發的動作引導使用者對空間動態，如旋轉、橫切、折疊以及可塑性變形狀態的再思考留存深刻記憶。

結語

創新能力培育已經成為二十一世紀兒童教育最為重視的培養發展方向，玩教具在兒童的創新思維發展過程中扮演著十分重要的角色。面向兒童空間認知能力培養的玩教具可以促進兒童對空間概念的認知和理解，盡可能預防或改善數學學習困難、空間能力不足的問題出現。設計應綜合考慮兒童的認知發展、操作能力等多方面因素，從中獲取有益的啟示，為優化空間認知培養玩教具產品設計提出更好的建議。