具身認知視域下科普繪本的數字化設計研究

一、數字化時代的科普繪本

數字技術在教育領域的應用日益廣泛，數字繪本利用文本、圖像、聲音和動畫等多媒體元素，通過電子設備展示和閱讀，突破了傳統紙質繪本的局限，賦予了科普教育新的表現形式。相比傳統媒介，數字繪本不僅具有強互動性和多樣化的表現手法，更能夠通過新興技術手段實現內容的精準傳達和知識的有效傳播。

科普繪本作為數字時代的創新載體，在科普教育中展現出強大的潛力，這與如今網絡普及率的提升與數字化手段的進步密不可分。根據中研普華產業研究院發布的《2024-2029年兒童繪本產業現狀及未來發展趨勢分析報告》數據顯示，2023年中國兒童繪本市場規模已達到300億元人民幣，年復合增長率超過 1 0 % 。隨著數字時代的全面來臨，數字繪本逐漸成為“10后”“數字原住民”的閱讀方式之一，與紙質繪本互為補充。根據北京開卷前三季度中國少兒圖書市場數據，2024年前三季度少兒科普百科在中國少兒圖書市場占比超 2 7 % 。值得關注的是，平臺電商和垂直電商少兒科普百科類圖書市場占比最高，有聲、互動式等多媒體形式在該細分門類廣泛應用，受到用戶廣泛歡迎[]。越來越多的兒童通過數字閱讀的形式接受科普教育，閱讀內容從傳統實體出版物逐漸過渡到出版物與立體數字資源相結合的形式，彰顯出兒童數字閱讀正從“紙媒”向“屏媒”轉型。

隨著數字媒體和教育工具的不斷發展，科普繪本與新媒體的結合開辟了豐富多樣的科普形式，為公眾提供了更為廣泛的知識獲取途徑。盡管科普繪本通過豐富的媒體資源和游戲化的交互設計增強了趣味性和參與感，但在科普內容的準確性與趣味性之間的平衡仍需進一步努力，以提升兒童的科學素養和閱讀體驗。

二、基于具身認知理論的數字繪本設計策略探索

“具身認知”是認知科學領域的核心議題，目前學界的主流觀點認為“具身”一詞指的是身體構造與身體感覺運動系統在與環境的互動中塑造認知，即個體的身體經驗在認知塑造方面所起到的建構作用。各種類型的認知活動，如觀念、思維、概念形成、分類和判斷等，都受到身體和身體感覺運動圖式的制約和塑造[2。身體的方方面面，如神經系統的物理屬性、大腦和身體的結構、感覺運動系統的圖式、感官的構造、神經遞質的傳遞等無時無刻不在塑造著人類的認知和心智，使得身心成為緊密交融的一體。

《具身心智：認知科學與人類經驗》一書強調了認知具有具身性、情境性和生成性特點，這本書標志著具身認知理論的正式提出。在數字繪本設計中，具身認知理論為設計師理解讀者的認知過程提供了一個綜合視角，強調了身體、環境和情境在認知中的重要作用。具身認知理論強調，認知的生成過程始終依賴于個體與環境的動態互動。尤其在兒童教育中，這種互動的重要性更加突出。兒童通過直接感知、操作和觀察形成知識，而數字繪本為這種具身認知提供了理想的平臺。與傳統繪本相比，數字繪本能夠更充分地利用動態的視覺呈現與交互方式，將具身認知的原則深度嵌入到設計中。例如，通過簡化的觸屏互動和場景體驗，兒童可以直觀理解復雜的科學概念，促進他們更深層次的學習效果。設計符合具身認知原理的交互式數字繪本，充分利用讀者的身體體驗和環境互動以增強繪本的教育效果和用戶體驗，從而實現知識的有效學習，即具身認知視域下認知主體和認知對象的完美融合。

基于以上觀點，筆者嘗試通過總結科普向數字繪本中常用的交互范式，并運用具身認知理論進行解釋和優化，得出了相對應的具身化策略。這些策略不僅注重情境的真實再現和身體的實際參與，還通過多種互動方式提升兒童的學習效果和認知發展。表1詳細闡述了數字繪本中的交互設計和具身化策略，這些策略旨在通過科學的設計方法和多感官的綜合體驗，創造一個動態且沉浸式的學習環境，從而在理論與實踐之間找到更好的結合點，促進兒童對科普知識的深度理解和記憶。

三、具身化策略在數字繪本中的應用實踐

為了深入探討具身認知理論在科普向數字繪本中的應用，本文構建了一個包含三個主要層次的實證模型，展示了在具身認知視域下，數字繪本的設計策略從理論到實踐的轉化路徑，并明確了各設計策略與核心理論之間的關系，為科普繪本的設計與應用提供理論基礎和實踐指導 （如圖1）。

在預期效果層中，設計策略的教育目標通過“知識、技能、能力分類法”的支持得以明確和細化。“知識、技能、能力分類法”（TypologyofKnowledge，SkillsandCompetences，簡稱“KSC分類法”）是歐洲職業培訓發展中心于2006年發布的《知識、技能和能力的類型學：概念和原型的澄清》一書中提出的一種學習成果分類理論，將學習成果劃分為知識、技能和能力三個維度：知識維度關注內容的記憶與理解，技能維度側重實踐操作的掌握，能力維度強調在不同情境中靈活應用知識和技能[3]。基于這一框架，數字繪本的設計策略在不同層面支撐了具體的教育目標。知識維度強調內容的記憶與理解，適用于圖中“互動多媒體體驗”與“沉浸式情境參與”策略，通過情境化和多感官互動的方式有效促進兒童的理解記憶，幫助兒童在直觀體驗中形成深刻記憶。技能維度關注學習效果的提升，與“個性化交互反饋”策略相契合，采用明確標識和規則引導來提高學習效果，幫助兒童逐步掌握知識并應用到具體任務中。能力維度涵蓋復雜情境中的靈活應用，與“游戲化練習”策略緊密關聯，通過遞進的任務挑戰和個性化反饋引導兒童完成自我提升，進而增強認知發展。這些預期效果為繪本設計提供了清晰指導方向的同時，也為其教育成效的后續評估奠定了理論基礎。

設計策略層詳細闡述了如何通過具體的策略實現這些預期效果。該層次集中展示了三大核心策略：互動多媒體體驗、個性化交互反饋和沉浸式情境參與。互動多媒體體驗通過結合多種感官刺激，利用圖像、聲音和動畫等元素，旨在創設逼真的學習情境，激發學習者的興趣并提升其參與度。個性化交互反饋則通過與學習者的持續互動，提供即時的反應與引導，幫助他們更好地理解復雜概念。此外，沉浸式情境參與通過模擬真實環境和情境，再現學習情境，促使學習者在接近實際應用的條件下進行探索和練習，從而增強學習效果。這些設計策略通過將具身認知理論具體化，使數字繪本的教育目標更加切實可行。接下來筆者將分別深入探討互動多媒體體驗、個性化交互反饋和沉浸式情境參與在繪本設計中的具體應用。

（一）互動多媒體體驗

在兒童思維的發展階段中，視覺、聽覺和觸覺往往在兒童認知過程中發揮更重要的作用。互動多媒體體驗通過多感官的綜合刺激，營造沉浸式的學習環境可以有效增強兒童的學習效果。視覺感知在其中發揮著至關重要的作用，兒童通過視覺獲得的認知遠超其他感官，通過繪本中的圖像、色彩和虛擬場景直觀地呈現故事內容，可以幫助兒童從多維的角度理解故事內容，對事物進行判斷和認知。聽覺作為兒童獲取聲音信息的主要來源也是數字繪本中不可忽視的部分，結合音效、配樂等元素，數字繪本能夠使故事情節更加生動。在數字繪本中，傳統繪本中的文字表達被動態的聲音替代，兒童在聽覺和視覺的雙重刺激下產生的聯覺體驗，刺激并強化兒童對事物的感知，使用戶能夠更加身臨其境地感知故事的情境與情感。而觸覺則為數字繪本提供了進一步的互動空間，兒童可以通過與觸摸屏的互動，獲得對物體特性的感知。例如，在創作以自然科學主題的科普向數字繪本時，可以通過動畫展示不同生態系統的變化，結合聲音元素如鳥鳴、水流聲和風聲等，創造一個真實的自然情境。在感官知覺統合的過程中，不僅增強了用戶的學習動機，還實現了具身認知理論的具體化通過身體的直接參與和感官互動，兒童能夠在更具沉浸感的學習環境中動態生成認知結構。

（二）個性化交互反饋

交互反饋是數字繪本設計中的核心功能，它根據用戶的操作和行為提供即時反饋，這種機制通常依據用戶的行為和操作提供個性化的反應，使每個用戶的學習過程都更加符合其需求和進展。具身認知理論中的生成性強調，認知并非固定不變的過程，而是在情境和環境的互動中動態生成。在數字繪本中，個性化交互反饋通過動態反饋機制和個性化學習路徑設計得以實現，系統根據用戶的表現提供正向或反向反饋，從而影響用戶的情感和認知過程。正向反饋不僅增強用戶的自信心，還能激發他們的學習動機；而負向反饋則通過引導反思，促進學習深度。例如，在姜蔚的數字繪本《水寶寶的奇妙之旅》中（如圖2），每章節設有闖關模式，讓兒童在學習的同時進行知識檢測，回答正確后還有獎勵機制。這種模式可以讓讀者在積極的情感體驗中完成對知識的吸收，在寓教于樂的情感互動中愛上閱讀。通過設計多樣化的任務與練習內容，數字繪本能夠進一步增強兒童的學習效果。例如，在設計與能源科學相關的科普繪本時，可以加入虛擬實驗闖關游戲，讓用戶通過選擇正確的能源轉換裝置完成供電任務。在這一過程中，繪本不僅提供任務完成后的即時反饋，還通過逐步提升的任務難度培養兒童的科學邏輯思維。研究表明，這種以游戲化任務為載體的設計形式能夠有效激發兒童的學習興趣，并在潛移默化中增強他們對復雜知識的掌握能力。

（三）沉浸式情境參與

沉浸式情境參與是指數字繪本通過創建一個讓用戶完全投入的沉浸式學習環境，促進他們在情感、態度和行為上的積極參與。數字繪本的沉浸式情境參與策略可以通過延展故事內容的時間與空間維度，增強用戶的沉浸感。例如，在科普繪本中增加章節模式，每個章節展現一個完整的情境故事，讓兒童能夠在連續性的故事體驗中理解科學知識。情境的多樣化設計，例如從自然環境到太空探索，從微觀的分子世界到宏觀的宇宙視野，可以大大拓展兒童的知識范圍，激發他們的想象力和學習動力。虛擬數字繪本的敘事方式與傳統繪本不同，它打破了時間的線性發展，融入了作者設定的情節和用戶的互動選擇，形成了雙重的情節線。用戶的閱讀路徑不僅是從故事的碎片化情節中重建的，而且在互動中逐步推進，這使故事的推進過程更加靈活、動態，同時也確保了故事的主要目標貫穿始終，達成作者與用戶的目標一致。數字繪本通過去除傳統文字形式，突出視覺和聽覺的多模態表現。這種形式的轉變突破了傳統敘事的線性結構，提供了更加動態、靈活的學習體驗[4]。在這種視覺驅動的敘事中，場景的情緒烘托和多感官的沉浸式感知幫助用戶進入一個充滿情感共鳴的故事環境。具身認知理論中的具身性概念在此發揮了重要作用，因為認知不僅僅發生在大腦中，而且通過身體的參與和感官的互動與環境產生聯系。通過色彩、音效和動畫的組合，數字繪本創造了一個情感豐富、立體鮮活的敘事空間，使用戶能夠與故事中的情境和情感產生更加真實的共鳴。

總體而言，上述數字繪本中設計中的應用策略與具身認知理論的核心原則（情景性、具身性和生成性）緊密結合。學習情境的再現和身體的直接參與使用戶能夠更加真實地體驗知識的應用，生成性原則則通過動態調整的互動設計促進了認知策略的靈活生成與應用。未來的研究可以基于此模型，為數字教育的發展提供更加豐富的理論基礎與實踐參考。

四、結語

本研究探討了具身認知理論在科普繪本數字化設計中的應用，提出了基于情景性、具身性和生成性三大原則的設計策略。通過構建具身認知理論與數字繪本設計的實證模型，本文明確了互動多媒體體驗、個性化交互反饋和沉浸式情境參與等核心策略的實際應用。數字繪本設計師應充分利用數字技術，將視覺、聽覺、觸覺等感官元素有機融合，創造出一個沉浸式的學習環境，使兒童在互動中能更好地理解和內化所學知識。未來的研究需要關注如何將具身認知理論進一步深化并應用到不同教育領域，結合不同年齡段、文化背景的需求，進一步探索如何設計更加符合兒童認知特點的數字繪本。通過這種持續的理論與實踐探索，數字繪本能夠為廣泛的受眾提供更加精準、有效的學習體驗，并在提高公眾科學素養和認知能力方面發揮更大作用。

參考文獻：

[1]中研網.2024年兒童繪本產業現狀及發展趨勢預測分析報告[EB/OL].[2024-10-11].https：//www.chinairn.com/hyzx/20241011/171155280.shtml.

[2]葉浩生，身心二元論的困境與具身認知研究的興起[J].心理科學，2011（4）：999-1005.

[3]徐欣玥，傅凱莉．具身認知視角下的情感化設計探究[J].美術教育研究，2022（17）：109-111.

[4]王梓.基于用戶體驗的交互式敘事兒童數字繪本設計策略研究[J].藝術與設計（理論），2022（5）：87-89.

作者簡介：

劉婉婷，北京林業大學藝術設計學院動畫藝術學專業碩士研究生。研究方向：動畫設計與創作。

上官大堰，北京林業大學藝術設計學院副教授、碩士研究生導師。研究方向：游戲設計、動畫創作。

編輯：雷雪問題進行探討。