基于AHP分析法的兒童認知發展玩具設計研究

崔梓月 曾山

摘? 要：在對兒童游戲分類研究的基礎上，分析總結兒童認知發展與不同游戲類型的關系，據此對現有兒童認知發展類玩具市場進行分類調研。借助AHP層次分析法從安全性、功能性、情感性、美觀性四個方面對兒童認知發展玩具的設計需求進行權重分析。依據分析成果提出設計策略，最終形成具體設計方案，展開設計實踐，以設計更加貼合消費者需求、有針對性地促進學前期兒童認知發展的玩具。

關鍵詞：玩具設計；認知發展；AHP分析法；學前期兒童

維果茨基（Lev Vygotsky，1896—1934）認為，兒童的心理發展在游戲中達到最高水平[1]，游戲形成于一種兒童發展遇到阻礙后產生的強烈愿望，兒童游戲是復雜的多樣化的活動[2]。作為游戲的載體，玩具能夠在吸引兒童注意力的同時拓展游戲的活動途徑，豐富游戲的游玩體驗。3-6歲兒童正處于認知和思維的飛速發展階段，兒童正是在玩具和游戲的玩耍之中滿足自己旺盛的求知欲與好奇心，逐步探索世界、認識世界、理解世界。

玩具針對性地影響學前期兒童認知發展的核心在于游戲玩法，不同的游戲玩法促進兒童不同類型的認知發展方向。目前市場上的兒童認知玩具玩法繁雜，對兒童認知發展的促進效果定位模糊。能夠有針對性地促進學前期兒童認知發展，挖掘兒童思維潛力的玩具越來越被家長關注。

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）具備通過定量計算來解決復雜的定性問題的優勢，是一種定量和定性相結合的分析方法，能夠將無秩序的龐大問題相關因素群組通過分層遞進評價賦予相對權重值，從而得到問題相關影響因子的權重排序。它被廣泛應用于社會學、統計學、設計、城市規劃等領域①。文章通過分析兒童游戲類型與認知能力發展的關系，對現有兒童玩具市場進行分類，提取兒童認知發展玩具的設計需求。采用AHP分析法得到兒童認知發展玩具設計過程中權重值較高的設計需求，為設計實踐提供指導和參考。

一、兒童游戲類型與認知能力發展關系分析

兒童三到六歲之間的時期稱作學前期[3]。學前期是兒童認知成長的關鍵時期，在發展心理學的界定中，兒童的認知發展包括學習、記憶、語言、思維、道德推理和創造性，且與生理、社會和情感的發展緊密相關[4]。

（一）兒童游戲類型與認知發展的關系

皮亞杰的研究認為，兒童進行游戲的類型與兒童認知發展水平密切相關，依照兒童認知發展階段的不同，兒童游戲可以分為練習性游戲（0-2歲）、象征性游戲（3-6歲）和規則游戲（7-11歲）。最適合學前期兒童的游戲類型是象征性游戲。象征性游戲的本質是兒童借助象征性思維通過符號對現實世界進行模仿和想象，以完成自身思維與外部世界的同化，達到認知發展的結果[5]45。依照玩具載體的區別，象征性游戲可以分為構造類、角色扮演類、智能互動類等不同類型，兒童的認知發展涵蓋創造性、語言、社會理解力等不同方面。根據文獻研究對兒童游戲類型與認知發展領域進行匹配，針對兒童某方面認知發展的具體游戲類型及其玩耍方式如下：

1.促進兒童創造力發展的游戲類型

在兒童創造力發展方面，研究發現具有現實對象替代作用的構造類玩具能夠有效促進兒童的實際操作技能和創造性思維發展[6]。幼兒的創造力表現為發散性思維和創造性想象兩個部分，因此，具有以物代物功能的象征性游戲能夠鍛煉兒童發散性思維和解決問題的能力，也可促進兒童的創造性想象[7]。

2.促進兒童語言能力發展的游戲類型

Dickinson和Moreton采用游戲訓練研究方法發現，角色扮演類游戲能增加兒童在游戲中的語言詞匯量，并能提高兒童口語表達測試的成績[8]。

（3）促進兒童理解力發展的游戲類型

具有人與人之間互動特點的游戲有助于兒童理解力的發展[9]。在具備互動性的玩具玩耍中，兒童通過與其他人之間的人際情感交流，實現自我感知、增強社會認知，從而鍛煉對他人行為的共情理解力。

（二）兒童認知行為特點

不同年齡段的兒童具備不同的認知發展水平及行為特點，學前期兒童認知心理特點表現為：認知能力顯著提高[5]85、學習能力提升、注意力難集中、好奇心強烈。行為特點表現為：傾向直接的感官接觸[5]5、重復探索、直接行動、喜愛模仿、語言表達想法②。

因此，綜合考慮兒童游戲類型和認知行為特點，針對學前期兒童的玩具應當具備象征性游戲的特性[5]45，滿足該階段兒童的感官刺激需求、趣味需求、認知發展水平和交互溝通習慣。

二、兒童認知發展類玩具市場分析

（一）兒童認知發展類玩具市場現存問題

依照兒童游戲類型與認知發展的關系，將現有兒童認知發展類玩具市場中針對學前期兒童的象征性游戲玩具分成構造類、角色扮演類、智能互動類、教育類四大類。具備現實對象替代功能的構造類玩具發展兒童的創造力，角色扮演類玩具發展兒童的語言溝通能力，智能交互玩具發展兒童的社會理解力，教育類玩具開發兒童的學習能力。針對不同類別玩具分別展開調研，對其相關網站涉及的用戶評價和反饋資料進行收集整理，總結現有市場的存在問題如下：（1）以教育功能為主的玩具，對兒童吸引力不強。例如學習游戲機，以學科教育作為出發點的玩具設計缺乏兒童視角的興趣吸引點，對兒童而言可玩性不強；（2）部分拼接類玩具存在玩法單一的問題。例如軌道火車玩具，其軌道走向固定，拼接成果單一，限制兒童的自由發揮與創造力發展；（3）玩具玩耍周期較短。兒童在玩耍一段時間后，很快會失去興趣，拋棄玩具，購買新品。

（二）設計需求提取

分析以上現存問題，提出針對性解決方向：（1）需分析學前期兒童認知需求，從兒童視角出發重新進行游戲玩法設計，使玩具功能中的教育與趣味因素得到平衡發展；（2）可以拓展玩具構成，實現多種玩法的結合，增加游玩趣味；（3）可以考慮通過設置玩耍難度分級延長玩具吸引力。

玩具教育功能和趣味功能分別對應兒童玩具中的功能設計需求和情感設計需求。依照問題解決方向、學前期兒童的認知心理和行為特點，可以將兒童玩具的功能設計需求細分為：玩法多樣性、易操作性、認知發展性，同樣情感設計需求細分為：趣味性、感官刺激性、心理引導性。

三、兒童認知發展玩具的設計需求權重評價分析

為進一步對兒童認知發展玩具的設計需求重要程度展開研究，借助AHP分析法對影響兒童認知發展玩具設計的多層級因子進行權重分析及重要度排序，并為設計策略的確立提供定性和定量研究參考。AHP分析法的基本步驟是：（1）建立指標層級模型；（2）建立兩兩比較的判斷矩陣；（3）層次因素單階排序；（4）一致性檢驗；（5）遞階綜合排序[10]。

（一）指標層級模型構建

綜合考慮兒童玩耍的認知需求、心理需求、行為需求、交互操作需求等多方面因素[11]，對兒童認知發展玩具需求進行整理、分析、聚類，建立一個層級之間互相聯系的遞階層次結構。第一層為目標層，即兒童認知發展玩具的設計目標。第二層為準則層，是針對目標層的評價準則和影響因素，包括安全性、功能性、情感性、美觀性四項指標。對準則層進行細分，得到第三層子準則層，包括十一個細分的子準則層指標，子準則層又稱為指標層[10]。整個兒童認知發展玩具設計的指標層級模型構建如圖1所示。

（二）建立兩兩比較的判斷矩陣

構建判斷矩陣是層次分析法的重要步驟。判斷矩陣是對指標層級模型中相同層級指標因素之間兩兩比較得出的，為下一步定量化矩陣求得權重值鋪墊[12]。其比較過程的賦值依據為1～9的比例標度法，如表1。

針對學前期兒童家長展開關于兒童認知發展玩具設計需求重要度的訪談調研，結合調研數據及文獻閱讀對目標層和準則層各指標的分值進行評價分析③，最終得出目標層、準則層的判斷矩陣，如表2-表7。其中Mi為矩陣每行乘積，Wi為判斷矩陣特征向量的分量，也是每行乘積Mi的n次方根值，Wi為本層要素在上一層要素中的相對權重，（AW）i為矩陣A與矩陣Wi的乘積。

通過對兒童認知發展玩具的設計產生影響的各層級因素的分析與計算，可以得出各指標的權重值，由表2-表7數據分析結果可以得知，在準則層的四項指標中權重值最高的是安全性（0.5110），其次是功能性（0.2521）、情感性（0.1659），權重值最低的是美觀性（0.0709）。根據子準則層的綜合權重排序可知，在兒童認知發展玩具的設計過程中最重要的指標因素為結構安全性（0.3407）、材料安全性（0.1703）、玩法多樣性（0.1331）、趣味性（0.1045）、認知發展性（0.0838）。

（三）一致性檢驗

為保證不同評價者在判斷矩陣打分過程中的判斷一致性，即保證矩陣數值的相容性和合理性，需要進行一致性檢驗，當判斷矩陣一致性比率CR＜0.1時檢驗合格，檢驗過程如下：

計算最大特征根：，其中n為判斷矩陣階數。

計算一致性指標：

計算一致性比率：，其中RI為平均隨機一致性指標，不同矩陣階數的RI值如表8所示。一致性檢驗結果如表9所示。

計算結果顯示，各判斷矩陣CR值均小于0.1，故一次性檢驗通過，判斷矩陣的權重值合理。

（四）權重評價分析

根據最終綜合權重排序，得到了在兒童認知發展玩具的設計過程中最重要的前五個指標因素：結構安全性、材料安全性、玩法多樣性、趣味性、認知發展性，為設計實踐提供理論參考依據。

四、兒童認知發展玩具的設計策略

根據表7各項指標因素的權重數據分析得到兒童認知發展玩具的設計目標，消費者對兒童認知發展玩具的安全性、玩法多樣性、趣味性最為關注，相較而言對美觀性的重視程度最低。從安全性要求、功能性要求、情感性要求和美觀性要求四個角度展開討論，總結歸納兒童認知發展玩具的設計策略。

（一）安全性要求設計策略

在安全性方面，用戶格外關注玩具的構造結構是否安全，尤其注重產品的邊緣處和零件的密封性，保證結構設計安全，預防誤吞、誤食、磕碰、劃傷等對兒童造成的意外傷害。此外玩具在材料選擇上應當采用無毒無害的食品級接觸材料。

（二）功能性要求設計策略

在功能性方面，消費者對玩具的玩法多樣性偏好程度最高，其次為玩具對兒童認知發展的促進性功能。多樣化的玩法使兒童玩具具備能夠持久滿足兒童挑戰興趣的娛樂性功能，對兒童認知發展的促進效果來自玩具的益智性功能，因此從娛樂功能及益智功能兩方面提出設計策略：（1）娛樂功能：拓展玩具構成，降低操作難度，實現多種玩法的結合；（2）益智功能：考慮如兒童的空間智力能力、創造力、學習能力或數學邏輯思維能力等特定認知能力的發展。

（三）情感性要求設計策略

在情感性方面，用戶更注重玩具的趣味性和感官刺激性。考慮添加能夠滿足兒童好奇心及直觀感官刺激的交互設計元素，增強玩具玩耍吸引力。同時可以通過玩具玩法的玩耍難度分級增添玩具的趣味性，使兒童在玩耍過程中逐步收獲挑戰性的滿足感，滿足學前期不同年齡段的兒童需求。

（四）美觀性要求設計策略

在美觀性方面，消費者最關注產品的造型設計，其次為玩具的色彩搭配。據此對兒童玩具市場產品進行色彩和造型的十字圖分析，如圖2所示。其中色彩分類為絢彩色和中性色，造型分類為流線型和折線型。學前期兒童傾向于單純的色彩刺激，因此玩具顏色偏絢彩色，搭配鮮艷，明快感強。考慮到幼兒玩耍的舒適度與無害體驗，玩具造型外表以流線型為主。

五、兒童認知發展玩具設計實踐

（一）游戲設計

根據AHP分析法的指標權重排序可以發現：玩具安全性、玩法多樣性、趣味性、認知發展性較為重要。因此在兒童認知發展玩具設計實踐中，將這幾方面因素作為重要設計指標展開游戲玩法設計。采用積木拼接和任務挑戰結合的玩法，手腦并用，考慮兒童空間智力能力與創造力的發展需求，設計一款針對3-6歲兒童空間智力開發的積木拼裝玩具，游戲益智功能的實現方法設定為：借助光照下一個立體物塊在不同方向上的不同投影形狀發展兒童對三維立體方塊堆積的空間想象力。

（二）方案展示

游戲具體兩類玩法展示如下：

1.玩法一：空間方塊投影玩法

該玩法由積木塊、底座、任務卡、凸透鏡、光源五部分組成。兒童選擇并擺放任務卡；觀察任務卡，在底座上堆積方塊，使得方塊投影能夠與任務卡上的圖案重疊；擺放凸透鏡，開啟光源，若方塊的投影與任務卡中的圖像重疊，則完成挑戰，如圖3所示。

2.玩法二：尋找隱藏動物玩法

該玩法由積木塊、底座、任務卡三部分組成。分為初階和進階兩種難度等級，初階難度為選擇一張任務卡挑戰，積木擺放完后能夠從一側觀察到任務卡上的小動物即為挑戰成功，進階難度需要選擇兩張任務卡，最終需要同時從正面和左面觀察到隱藏在任務卡里的兩個動物才能挑戰成功，如圖4所示。

六、結語

文章通過對兒童游戲與認知發展的研究現狀分析，得到不同類型游戲與兒童不同認知發展方向的匹配性關系，再針對學前期兒童認知發展類玩具市場展開調研，探尋現存問題及解決方向，結合AHP分析法構建分析模型，獲取兒童認知玩具設計中權重值最高的五項指標因素，得出兒童認知玩具設計的指導策略。最后進行游戲方案設計實踐，以積木拼接和任務挑戰結合的玩法針對性發展兒童空間智力能力與創造力，玩法汲取三視圖的設定特點，融入探索卡通圖像的任務挑戰，以實現益智趣味兼具的游玩流程體驗。

注釋：

①詳見支敏、盧云輝的論文《基于AHP的大學生綜合素質評估》，康輝、趙凱勛的論文《基于層次分析法的汽車設計方案評價模型》，趙艷曉、應放天、方倩怡、李志輝的論文《基于FAHP的腫瘤兒童醫療游戲輔導玩具設計研究》和馮柏盛、殷瑋川的論文《基于層次分析法的城市交通網絡可達性評價方法研究》。

②具體闡述見黃群、李君梓的論文《信息時代下的兒童智能玩具設計研究》和聶璇的學位論文《基于認知心理學的兒童玩具設計研究》。

③詳見王增、韋紫高、郭鑫、張銘的論文《互動式兒童玩具設計研究》，何艷婷的論文《基于游戲活動中幼兒發展需求的玩具設計研究》，吳劍鋒、上官培軍的論文《基于認知特征的兒童益智玩具設計研究》和謝亨淵、肖著強的論文《兒童玩具中產品語意學的解析》。

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作者簡介：

崔梓月，南京理工大學設計藝術與傳媒學院碩士研究生。研究方向：工業設計工程。

曾山，博士，南京理工大學設計藝術與傳媒學院副教授、研究生導師。研究方向：工業設計、設計心理學、設計歷史與文化。