基于文獻計量法的玩教具設計研究綜述

摘要：掌握玩教具設計領域的發展脈絡，識別關鍵主題和熱點問題，并了解玩教具設計領域前沿的設計策略和研究方法。結合Citespace和R Bibliometrix可視化科學文獻分析工具，針對2003～2023年間303篇WoS核心文獻進行量化分析，根據關鍵詞聚類和重要論文分析研究熱點，并結合關鍵詞的突現總結該領域的研究階段和趨勢。玩教具設計研究的熱點主要圍繞“計算思維”“可動性”“兒童”“即興創作”和“高等教育”等領域展開。總結出玩教具設計的理論框架：情境化設計與跨學科整合設計、技術融合與創新設計、個性化設計與用戶體驗優化設計以及技術安全與倫理保障設計。并將玩教具設計領域的發展進程劃分為初步探索階段、多元發展階段和融合創新階段。玩教具設計領域正面臨復雜性和跨學科性的挑戰，研究者和設計者需要超越玩教具產品設計單一視角，綜合考慮兒童思維與教育干預模式等交叉學科知識和方法，以促進玩教具設計的完整性、創新性和實用性。

關鍵詞：玩教具；設計；Citespace；Bibliometrix；可視化分析

中圖分類號：G40-05 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）21-0087-05

引言

玩教具具備教育性與娛樂性雙重屬性，能夠巧妙地將學習與玩耍有機結合融合[1]。隨著社會的發展，教育模式正在發生深刻變革，更加注重培養兒童的綜合素質。同時，科技進步推動了教育方法的創新。在此背景下，玩教具作為促進兒童學習和發展的重要工具，其設計與應用的重要性日益凸顯。當前，該領域的研究仍呈現出較為分散的態勢，缺乏系統的理論和方法來指導設計實踐。為深入探究玩教具設計領域的研究動態和熱點，本文采用文獻計量學方法，并借助可視化軟件繪制知識圖譜，對玩教具設計領域的現狀進行系統量化分析。

一、文獻來源與研究方法

（一）文獻來源

本研究數據來源于Web of Science（WoS）核心數據庫。數據采集時間為2023 年10 月15 日。為全面搜集文獻，WoS 運用檢索式“（（（TS=（（toy design）AND（education）））OR TS=（（educationaltoys）AND（design）））OR TS=（（toys design）AND（education）））OR TS=（（educational toy）AND（design））”， 共得到文獻328 篇。

（二）研究方法

本文采用科學制圖工具Citespace（6.1.R6 版本） 和RBibliometrix 對文獻進行分析和可視化，以提煉核心內容和結構[2]為更加系統地總結玩教具設計研究的發展情況，本文采用如圖1所示的研究路徑逐步對該領域研究展開分析。如圖1 所示，在確定玩教具作為研究對象后，本研究根據檢索從WoS 數據庫收集文獻并去重，刪除與主題不相關的文獻和非研究性的誤檢文獻。然后進行數據整理包括合并不一致關鍵詞、刪除作者無信息的文獻等，獲得303 篇文獻。將其導入可視化分析軟件，獲得規范化的數據分析資料。

首先結合基礎統計圖、全球發文地圖、三場圖及其數據分析發文情況。然后基于關鍵詞聚類圖譜和聚類時間線圖和聚類內文獻分析研究熱點。最后根據突變詞譜了解玩教具設計領域的演進情況和未來趨勢。

二、基礎統計分析

（一）年度文獻統計與國家分布

如圖2 所示，年度文獻統計圖展示了WoS 收錄的所有玩教具設計研究的情況和趨勢。柱形圖表示每年的發文數量，折線圖展示每年文獻的平均被引數量。圖2 左半圖所示的早期階段，發文數量少，被引數量波動幅度大，并在1996 年、2004 年和2012 年，特別是2004 年，階段性地出現高引用文章，說明小規模但高質量的研究受到了學術界的密切關注，玩教具設計研究領域處于一個相對初期但極具潛力的時期，建立了一些對該領域具有深遠意義的基礎。圖2右半圖所示的近10 年研究階段，文章數量急速增長，全球學者對于玩教具設計研究的不斷關注與日益增加，然而被引用量相對較低且趨于穩定。這是由于隨著研究領域的發展，出現了越來越多的研究方向和細分領域，研究成果分散化和碎片化。因此，只有具備足夠的質量和創新性的文章才能滿足當前階段的需求。這進一步驗證了對玩教具領域進行系統綜述、提煉熱點與趨勢，并為研究人員提供參考的必要性。

（二）主題－國家－機構的研究分析

結合圖3 左半圖分析主要研究國家的研究偏好。美國的研究主要集中于早期教育和兒童發展的科學研究，特別關注教育領域，尤其是對嬰幼兒進行深入研究。中國在“玩教具設計”領域表現活躍，在設計方面起到主導作用，并次之關注行為和學前教育。葡萄牙的關鍵詞連接較弱，而土耳其呈現出均勻多樣化的情況。加拿大在特殊教育和兒童心理發展領域有顯著聯系。西班牙則在科技和評估學生表現方面具備研究優勢。英國涉及幾乎所有主題，尤其在“游戲”方面表現突出。

結合圖3 右半圖分析主要發文機構。對玩教具設計研究領域重點關注并發布重要文獻的研究機構，按照發文數量排序前5 為：哈佛大學（美國）、波士頓兒童醫院（美國）、阿塔圖爾克大學（土耳其）、米諾大學（加拿大）、長庚大學（中國臺灣）。整體來看，美國是玩教具設計領域的國際科研合作范圍最廣的國家，大多數的重要發文機構也在美國，并且活躍在各大發文機構中，例如在哈佛大學與葡萄牙合作，在波士頓兒童醫院與巴西合作等。中國重要發文的機構為長庚大學和臺灣中央大學，都位于臺灣地區，并在長庚大學與美國進行了合作。

三、主題聚類分析

使用CiteSpace 中的關鍵詞LLR 聚類算法，設置k 值為50，對文獻數據進行主題聚類，根據聚類結果和時間線上節點的關鍵論文提煉和分析玩教具設計領域現有研究成果[1]。

如圖4 所示，聚類從0 開始編號，聚類0 為size 值最大即包含文章最多的聚類，隨著數字變大size 值依次減小。為了深入分析玩教具設計的知識結構，提取聚類平均size 值前6 位的聚類，相關信息如表1 所示。

根據如圖5 所示的聚類時間線視圖（Timeline）勾畫聚類之間的關系和某個聚類中文獻的歷史跨度[1]，分析其涉及的研究范疇和研究成果。

（一）“計算思維”（computational thinking）是最大的聚類，涉及48 個關鍵詞。研究主要開展在2018 年左右，其時間線見圖5第一根線。重點關注“工程教育”“設計”和“教學方法”關鍵主題。

計算思維培養學生的算法思想，鍛煉學生解決實際問題的能力，促使學生自然而然地提升計算思維[3]。研究案例有設計傳統玩具如“竹蜻蜓”，學生整合動力學與材料學知識，提升計算思維能力[4]。以及使用簡單材料構建迷你橋梁的實踐教學，幫助學生加深對理論知識的理解并應用于解決實際問題[5]。最近的研究顯示，情境化的玩教具設計，如故事啟發式的機器人編程活動，不僅提高了兒童的編程技能，也促進了計算思維的發展，凸顯了編程教育在玩教具設計中的重要性[6]。

計算思維主題文獻表明結合情境化教學的玩教具設計能夠提升兒童的計算思維和跨學科知識遷移能力，編程教育是玩教具設計中的一個重要發展方向。

（二）“可動性”（mobility）和“運動學”（kinematics）是玩教具設計研究的兩個主要聚類，分別涉及39 個和30 個關鍵詞。研究主要開展在2016 年和2010 年左右，見圖5 第2 根和第5 根時間線。關注點高度重合，包括游戲化、特殊需求兒童的運動發育以及適應性玩具的設計策略。

成功的教育游戲將教學設計、領域知識和情感元素與游戲玩法緊密結合[7]，尤其是在支持發育障礙兒童的個性化教育計劃中，能夠提供與情境相關的經歷[8]。此外，適應性玩具的設計考慮了特殊需求兒童的個體差異，如使用防滑材料和簡化操作的玩具，增強了玩具的安全性和便捷性[9]，從而支持兒童的自主性和健康發展[10]。研究還發現，通過模仿游戲和視頻建模等方法可以顯著提高易形成單一思考模式的自閉癥兒童[11] 的模仿能力和適應性[12]，進一步促進他們的認知和社交技能發展[13]。然而長時間使用電子設備可能限制幼兒的身體活動，需要適當的干預和監控[14]。

可動性聚類與運動學主題文獻表明干預能幫助兒童一定程度克服發展中的困難，兒童的適應性研究可以在玩教具設計中提供個性化和有包容性的設計策略。

（三）“兒童”（children）聚類涉及33 個關鍵詞。研究主要開展在2011 年左右，時間線見圖5 第3 根線。該聚類聚焦于家庭環境影響兒童發展的多個方面，包括家長因素和文化因素，也深入探討了玩教具在兒童成長和教育中的綜合作用。

兒童的文化結構化學習經歷是在一個更大的日常生活框架內設定的，這個框架也是由父母組織的[15]。歐美父母傾向于通過娛樂性玩具強調游戲的教育意義，而亞洲父母則通過教育性玩具強調學術優勢[16]。良好的親子關系和適當的玩教具可以減輕負面家庭環境的影響，并促進兒童的健康發展[17]。此外，實體玩具尤其是非規范形狀的玩具，與數字應用相比更能促進兒童對形狀的認知和空間語言的發展[14]，進而促進兒童的思維[18]，避免形接觸缺乏導致的理解滯后[19]。實體玩具的相關優勢也引起了傳統玩具載體中的技術多元應用[20]。

兒童主題的研究表明家庭環境對兒童的發展起著至關重要的作用。玩教具是兒童的成長和教育的有益支持，其設計方式可有助于兒童認知和語言發展。

（四）“即興創作”（improvisation）聚類涉及30 個關鍵詞。研究主要開展在2015 年左右，見圖5 第4 根時間線，研究了技術影響下教育領域的發展動向[22]，更進一步闡述即興創作對創造性思維的促進，強調藝術教育的關鍵作用。

即興創作是釋放個體創造力的一種重要途徑，而藝術教育在這個過程中扮演著關鍵角色，激發學生的想象力，在創作過程中激發和表達情感[22]。將游戲元素，在玩樂中培養學生的創造性思維。即興舞蹈課和即興游戲等活動和游戲元素融入藝術教育體系，可為學習注入趣味性和交互性，促進兒童的發散性思維和創造力[23]。

此聚類主題的文獻表明即興創作對促進兒童的創造性與發散性思維展現出顯著正向效應。

（五）“高等教育”（higher education）聚類涉及24 個關鍵詞。研究主要開展在2019 年左右，見圖5 第6 根時間線。該聚類討論了創造性教育方法通過玩教具設計在高等教育中的應用，并展示了其積極影響。

將操作系統課程與制造玩具機器人項目結合的教育方法顯著提升了學生的學習積極性和實際操作能力[24]。整合環境可持續性創意學習到大學的玩具設計課程中，有助于培養學生的問題發現、創造性問題解決能力及系統思維，這些技能對于未來的職業發展至關重要[25]。

此主題的文獻表明了高等教育領域對融入玩具設計元素的創新教學策略的顯著興趣顯著。將玩具設計任務和可持續性問題融入課程，并采用實踐項目教學方法，能有效提升學生的綜合能力和自我發展意識。

（六）“倒立擺”（inverted pendulum）聚類涉及24 個關鍵詞。研究主要開展在2016 年左右，見圖5 第7 根時間線。該聚類主要研究了機器人在教育領域和玩具領域的應用，以及運用倒立擺原理的優化設計。

倒立擺是指在倒立的位置能夠保持平衡的擺動系統，機器人設計中倒立擺原理的使用可優化機器人的動態平衡和運動控制[26]，從而增強了機器人在多種服務領域的應用性。例如，引用名為Robota的迷你人形機器人到課堂，用于培養學生構建機器人社交互動的技能，同時創造出既具有教育意義又富有娛樂性的游戲，服務于所有兒童包括殘疾兒童[27]。

此聚類的研究表明，機器人技術的應用和優化對提高教育和娛樂環境中的實用性和有效性至關重要。

（七）基于聚類分析的玩教具設計理念框架。

如圖6 所示，基于主題聚類分析，本研究提出了玩教具設計策略整合出多視角的玩教具設計理念框架，如圖所示，該框架包括情境化設計、創新性設計、安全性設計和個性化設計4 個方面。首先，情境化設計與跨學科整合的設計思想貫穿于各個聚類之中，強調創造具有情境感的學習環境，如使用故事情節、實物模型、角色扮演玩法以及設計項目導向等方式，通過游戲的情景模式、以玩教具為媒介激發學生的興趣和參與度，這一過程涉及跨學科知識背景的整合，以促進創造力、綜合素養的培養和教育目標的達成。其次，創新性設計主要集合了計算思維聚類和機器人聚類的設計策略。將教學目標與現代技術相結合，提供新穎的玩教具設計和學習模式，通過人機交互的響應性和智能化提升教學和娛樂體驗，促進教學方式的與時俱進和玩教具的創新性設計。再次，個性化設計與用戶體驗優化的設計思想主要聚焦于可動性與運動學聚類和兒童聚類的關鍵觀點。對于特殊需求兒童應該針對個體的具體身心情況對玩教具的設計做出調整，進行適應性設計，如防滑設計、穩定性設計、簡化操作設計、易修復設計等，細致入微地考慮到特殊兒童的使用場景和需求，細節上的設計體現能夠更好地促進他們的參與和發展，優化兒童的用戶體驗，體現了設計中的人文關懷。最后，安全性設計與倫理保障設計思想主要基于可動性與運動學聚類和機器人聚類。玩教具的設計要注重材料選擇和制造工藝，確保其質量和安全性。針對電子設備廣泛使用引發的對使用新技術影響身體健康的思考，應制訂相應的干預教育措施、進行相關的優化設計，以促進新技術在玩教具領域廣泛、有效和負責任的應用。

四、突變詞譜分析

依據突現性（burst） 尋找特殊點是很重要的， 這些特殊點占據著知識網絡中的一些重要位置，在知識結構演變中扮演著特定的角色[2]。突變詞是指在一段時間內頻繁出現的特定術語，使用CiteSpace 中Burstness 功能繪制玩教具設計研究領域2003 ～ 2023 年間前17 個關鍵詞突變詞譜，見圖7，分析玩教具設計的研究進展和趨勢的變化?！巴蛔儚姸取痹酱?，說明該詞在短期內出現的頻率越高?！巴蛔冮_始”表示關鍵詞成為研究熱點時刻，而“突變結束”則表示其熱度逐漸減弱至正常水平。藍色條代表關鍵詞出現的時間范圍，紅色加粗條標示了突變時段。

結果顯示“兒童（children）”是突變強度最高的關鍵詞，突變時段從2020 年持續到2023 年，這意味著近年來兒童作為玩教具的使用主體和教育目標對象在玩教具設計研究和實踐中受到了極大關注。其次為“教育（education）”“表現（behavior）”。突變時間持續最長的依次是“嬰兒（infant）”和“表現（behavior）”，是2003 年至2023 年國際玩教具設計的研究重點。結合突變詞譜可以探討玩教具設計相關研究方面的發展進程，可以分為3 個階段。

（一）初步探索（2003 ～ 2010 年）

需求與功能挖掘階段，標志著玩教具設計領域的起始點，此階段對教育工具和玩具功能融合進行了基礎探索。雖然“玩教具（educational toy）”作為一個概念開始被探討，但在早期并沒有引起突變性的重點關注。突變出現最早的是關鍵詞“玩耍（play）”，反映了對玩耍在兒童早期發展中作用的認識，為后續的游戲化教學和玩教具設計提供了理論基礎。與此同時，“低出生體重（lowbirth weight）”“年幼兒童（young children）”在這一時期得到關注，研究聚焦于特殊需求兒童的生理與心理上的發展護理干預，揭示了對于包容性教育工具的早期認識和需求。

（二）多元發展（2012 ～ 2018 年）

用戶導向與橫向拓展階段，見證了領域內研究視角的拓寬和深化。在這個階段，“偏好（preference）”“設計（design）”和“注意力（attention）”關鍵詞的突現表明了研究向用戶感性因素和心理學、認知因素的傾斜，開始更加注重根據目標使用者的特性來優化玩教具的設計?！肮こ探逃╡ngineering education）”的突現進一步證明了此階段玩教具設計的跨學科融合趨勢，工程概念與玩教具設計的相輔相成使得其教育意義更加多元化更具包容性。

（三）融合創新（2018 年至今）

深度整合與技術延伸階段，玩教具設計領域進入了技術與教育理念的深度結合驅動設計革新的新時代?！靶袨椋╞ehavior）”的關鍵詞說明這段時期開始關注使用者通過與玩教具互動時的行為模式和行為變化，評估玩教具如何影響行為發展，包括認知、情感和社會技能的變化。“玩教具（educational toy）”和“教育（education）”的突現反映了玩教具設計與教育實踐深度融合的趨勢，關注如何通過玩教具的應用實現教學目標。“技術（technology）”“計算思維（computational thinking）” 和“ 增強現實（augmentedreality）”的關鍵詞代表了對教育技術創新與加速技術整合的熱度，玩教具設計領域與計算機科學、人機交互等學科之間的交叉融合進一步增強。突顯了玩教具向更技術化、更具未來導向邁進的趨勢。

總體而言，通過豐富的關鍵詞突現融入，這些分析更加深入揭示了玩教具設計領域的研究重點是如何隨著時間而演化的。從簡單的工具和游戲的功能性探索，到深入理解用戶需求、心理和行為模式，再到利用最新科技實現教育目標的深度融合和創新。這種逐步的發展反映了領域的持續進步和對教育價值的深化理解，也體現了社會、科技進步與教育需求之間相互作用的復雜性。

五、結論

本研究使用了運用Citespace 和R bibiometrix 兩種知識圖譜軟件，提供了對WoS 核心數據庫中發表的303 篇玩教具設計相關文獻進行分析和綜述。通過對玩教具設計領域研究的基礎統計分析、主題聚類分析、突變時段分析，得出以下結論。

（一）基礎統計分析

早期階段，玩教具設計研究以小規模高質量的研究為主，特定年份出現高引用文章，顯示初期潛力。然而，近10 年內，發文數量急劇增加，被引用量相對低，反映領域研究方向分散，強調對領域進行系統綜述的必要性。美國是玩教具設計領域的主導國家，具有最多文獻和重要學術地位，主要關注早期教育；中國在設計領域和學前教育領域表現活躍，且廣泛參與國際合作，加拿大重點關注特殊教育領域和兒童心理學發展領域，英國在各主題涉及廣泛，尤其關注“游戲”主題。

（二）主題聚類分析

通過聚類分析識別出6 個熱點主題：計算思維與可動性、兒童、即興創作、高等教育和機器人，由研究結果可歸納出玩教具情境化、創新性、個性化、安全性設計框架。研究主要針對普通兒童、特殊需求兒童、高等教育學生、教師和家長等人群，內容涉及適應性玩具和智能玩具設計、游戲化學習應用和視頻建模軟件輔助教育、機器人設計等。在玩教具設計方面，除了常見的參與式設計、大聲思考和頭腦風暴等方法，還采用了情境化互動體驗、干預設計和行為模式設計等方法，以促進用戶的學習體驗和長效發展。

（三）突變時段分析

階段性分析揭示，初步探索階段強調玩耍的功能探討和對不同群體特別是障礙兒童的需求關注，多元發展階段聚焦用戶偏好、設計思維以及應用領域的拓展，而融合創新階段涉及行為發展、技術創新與教育實踐的深度整合。在這個演變的過程中，“兒童”作為玩教具的使用主體和教育目標對象備受關注。持續時間最長的關鍵詞“嬰兒”和“表現”表明了對早期發展和行為表現的長期關注。近年對“行為”“計算思維”的關注揭示了對使用者互動行為的深入研究，“技術”“增強現實”的熱度顯示了玩教具設計正邁向更加技術化和未來導向的發展路徑。

結語

在教育模式持續變革和科技進步的背景下，玩教具設計作為一個集教育、技術和創新于一體的交叉領域，正逐漸成為教育研究的關注焦點。玩教具既是娛樂產品，又是促進兒童全面發展的重要教育工具。在玩教具設計過程中，教育者、設計師和技術開發者需要深入理解教育心理學、兒童發展理論和設計學理論，以成功開發符合兒童需求和教育目標的產品。本文通過對WoS 核心數據庫中發表的303 篇玩教具設計相關文獻的綜述，為該領域提供了研究熱點和趨勢。并基于主題提出多視角的玩教具設計理念框架。但目前研究集中在教育學、心理學的領域，而在設計學領域研究較為缺乏，導致在產品設計方法、設計流程方面有一定缺失。進而影響玩教具研究與實際設計實踐之間的有效銜接。未來的研究中，還需要持續深化跨學科合作的設計方法研究，以推動教育者、設計師和技術開發者之間的合作與高效創新。

基金項目：湖南省哲學社會科學基金項目（編號21YBQ036）

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