STEAM理念下的ASD兒童玩教具設計研究

摘要：本研究以孤獨癥譜系障礙（ASD）兒童的認知特征為出發點，采用可視化分析軟件CiteSpace作為研究工具，從年度發文量、關鍵詞等維度對ASD兒童和STEAM教育理念的相關研究熱點和發展趨勢進行了深入分析。通過應用Kano模型，結合市場上的ASD教育玩具及STEAM玩具，以及ASD兒童康復過程中不同用戶群體的需求，對設計要素進行了分類和優先級排序。最終，本研究提出了基于STEAM理念的ASD教育玩具設計策略，并對ASD兒童在STEAM教育理論下的干預康復訓練進行了深入探討，闡述了以STEAM理念為指導的教育玩具作為干預工具對ASD兒童康復訓練的重要性。

關鍵詞：設計

一、STEAM教育理念概述

1986年，美國國家科學委員會首次使用STEM一詞來描述多學科融合的相關政策和文件，STEM是由科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineer）、數學（Mathematics）等多學科融合的綜合性教育理念和教育模式[1]。2006年，美國弗吉尼亞理工大學GeorgetteYakman教授及其團隊將藝術（Arts）學科融入STEM教育[2]。至此STEM教育增加對藝術素養的關注。STEAM教育是一種在真實情境中以多學科綜合方式發展學生STEAM素養的教育形式[3][4]。

二、融合文獻分析的steam玩教具需求分析

本研究旨在探索將STEAM理念融入ASD玩教具設計中的潛在機會，研究流程如圖1所示。首先，研究流程中通過運用可視化分析軟件Citespace分析當下的研究空白尋找創新點；然后，在ASD兒童以及家長、教育者等相關群體需求的基礎上，對市面上產品樣本篩選。運用Kano模型，提取玩教具的設計方法策略，這不僅有助于提升玩教具的實用性和吸引力，還能為相關人群在選擇和設計玩教具時提供科學依據和實用指導。

（一）文獻研究的量化剖析工具

CiteSpace是美國德雷克大學陳超美博士研發的可視化分析軟件工具[5]，是一款可視化分析軟件，通過從數據庫中導入和轉換數據來工作，具有實用的操作、良好的可視化效果、簡單的研究成果解讀等功能。（二）精準探究需求輔助工具

Kano模型是美國心理學家赫茨伯格提出的“雙因素理論”上，日本質量管理專家狩野紀昭并在其基礎上構建了產品性能可用性與用戶滿意度的雙維度認知模型[6]。模型首先分析了用戶需求對用戶滿意度的影響，并強調了產品性能與用戶滿意度之間的非線性關系[7]，根據產品性能對用戶滿意度影響的特征曲線，并將用戶需求屬性劃分為5類，如圖2所示。（三）文獻分析洞察結果

1.發文量分析：為了更好地理解ASD兒童玩教具和STEAM理念的研究趨勢，本研究對2009年至2024年間的相關文獻進行了橫向比較[8]。通過在中國知網（CNKI）數據庫中檢索，獲取了兩個領域的發文量數據，如圖3所示。從圖中可以看出，STEAM理念的研究熱度在2013年后逐漸上升，而ASD兒童玩教具的研究熱度相對較低，且增長趨勢較為平緩。

此外，本研究還對“STEAM理念產品”的發文量進行了分析，如圖4所示。從圖中可以看出，2013年至2024年間，“STEAM理念產品”的發文量總體呈上升趨勢，共發表了126篇文獻，占“STEAM理念”相關文獻總數的11.03%。盡管這一數量相對較少，但相較于其他主題，其增長趨勢較為明顯。這表明STEAM理念在教育領域的關注度較高，而ASD兒童玩教具的研究相對較少，值得進一步關注。這進一步表明，STEAM理念在產品設計領域的研究逐漸受到關注，而ASD兒童玩教具的研究則相對較少，存在較大的研究空間。

2.關鍵詞分析：為了考察關鍵詞的發展趨勢，本研究對關鍵詞進行了分類，并采用聚類分析方法進行了深入探討。國內外研究關鍵詞聚類圖如圖5所示，從圖中可以看出，“ASD玩教具”研究關鍵詞的ModularityQ值為0.7793（如果網絡模塊化評價指標Qgt;0.3，說明聚類效果好）；MeanSilhouette為0.6715（如果平均網絡同質性值gt;0.5，說明同質性高），這些數據表明該圖的網絡聚類是合理的。“ASD玩教具”關鍵詞聚類分為7組，具體聚類依次為：0#孤獨癥兒童、1#園藝療法、2#康復中心、3#虛擬現實、4#玩具設計、5#設計策略。文獻研究表明，與自然的接觸對孤獨癥兒童具有多方面的積極影響，因此，未來的研究可以考慮將自然元素融入ASD玩教具的設計中。

為了進一步了解ASD兒童玩教具的研究熱點，本研究對相關文獻的關鍵詞進行了突現分析，如表1。關鍵詞突現分析有助于揭示在特定時期內ASD兒童玩教具的發展趨勢和變化規律，幫助學者們了解ASD兒童目前在學術界的關注點。

從關鍵詞的突現強度來看，近10年來，ASD兒童玩教具研究領域的關注重點依次為：產品設計（1.96）康復花園（1.91）干預（1.22）五感體驗（0.94）設計策略（1.21）康復機構（1.33）。這些關鍵詞的突現強度表明，研究者們對ASD兒童玩教具的設計和康復功能給予了較高的關注。

從關鍵詞的突現持續時間來看，這些關鍵詞大多只在當年進行了研究，但其突現強度和持續時間的分析結果表明，ASD兒童玩教具的研究在近年來呈現出多樣化和深入化的趨勢。研究者們不僅關注玩教具的設計和功能，還關注其在康復治療中的應用效果。通過橫向比較和關鍵詞分析，本研究揭示了ASD兒童玩教具和STEAM理念在研究熱度、研究熱點和研究方法上的差異。未來的研究可以進一步探索如何將STEAM理念融入ASD兒童玩教具的設計中，以提高ASD兒童的康復效果和教育質量。

三、基于Kano模型與STEAM理念下ASD玩教具設計思路

（一）玩教具市場的前沿探索

1.ASD玩教具：孔祥勛[9]根據ASD兒童的認知行為特征將玩具分為感覺統合、情緒緩解、社會互動以及認知局限4類。韋鈺婕[10]根據玩具功能要素將ASD兒童玩具劃分為感統訓練類、社交語言類、情緒放松類、認知教育類、肢體訓練類。自閉癥資源協會根據消費者需求將玩具歸類為感官OT、視覺支持、鎮靜玩具和課堂工具[11]。本研究根據相關研究人員和孤獨癥兒童康復機構對ASD兒童玩教具的分類，結合自閉癥兒童的身心特點、玩具特點和消費者需求，將ASD兒童玩具分為六大類：感統合類、情緒放松類、認知學習類、生活技能類、社交互動類以及注意力干預類，如表2。

2.STEAM玩教具：市場上STEAM兒童玩具形式種類繁多，鄭晨，向言詞等人在玩具的游戲形式上進行研究，發現究其內在形式主要可分為3種，分別為拼搭構建式玩具、實驗觀測式玩具以及情景設定式玩具。在同一產品中，3種游戲形式可相互獨立，同時也可以靈活轉換[12]為家庭玩教具類、學校和機構教學工具類，按功能類別可分為智能編。王軍，周揚等人認為STEAM相關教育產品按使用環境可分程類、科學探索類、實驗操作類、拼裝搭建類、3D打印類[13]。宋穎佳，蔣曉等人將STEAM玩教具按照使用環境分為正式教育下和非正式教育下兩類[14]。通過對學者對STEAM玩具的分類，結合ASD兒童的認知特點以及對ASD相關玩教具種類分析，將其針對其功能形式進行分類整理并分析，可以將現有STEAM玩教具以玩法種類分為四大類，分別是可編程類、科學探索類、工程建構類和數學類，如表3。

盡管STEAM玩教具和ASD玩教具在目標、設計理念和應用場景上有所不同，但它們的共同點在于都強調通過互動、動手操作和多感官參與來促進兒童的認知、情感和社交技能發展。STEAM玩具更多養批判性思維和創造力；而ASD玩教具則更加個性化和結構化，專注于滿足ASD兒童在認知、情感和社交方面的特殊需求。兩者的設計都反映了現代教育中對多樣化學習方式和個性化支持的重視。本文通過以上內容的分析，結合市面上存在的玩教具市場，進行全面闡述。

（二）KANO模型下的精準定位

市場調研收集的信息和反饋為確定功能需求提供了重要的參考依據。通過對現有玩教具的分類整理和特點分析，可以初步了解ASD兒童的需求和市場上的產品現狀。在市場調研的基礎上，先篩選和確定ASD玩教具的核心功能設計需求。

除此之外，通過走訪徐州當地相關機構及康復醫院，ASD兒童的家長以及五彩鹿兒童行為矯正中心、禾潤福利院等老師。得到了如圖6所示的具體ASD兒童的問題和需求分析。同時與多名教輔人員以及相關行業專家展示當今市面上的STEAM玩教具，并進行深入探討，最終初步了解到了基于STEAM理念下ASD兒童玩教具的主要功能需求，后邀請多名產品設計研究生，篩選STEAM理念下的ASD玩教具核心功能設計需求如下圖7所示。

（三）功能需求的深度挖掘

經過設計和分析后，得出該功能的滿意度判斷。用戶滿意度的影響值為Bi級越高；不滿意度的影響值為W，在0～1之間變化，數值越大，表示敏感度越高，優先i示敏感度越高，優先級越高。

式中：Ai，Oi，Mi，Ii———Kano問卷調查分析表中對應用戶需求類型的出現頻率。

具有豐富經驗的輔助專業人員、專家和兒童家長。通過對問卷數據的分析，得出了對8項功能的優先級。每項功能都包括一個正面問題和一個負面問題，共20個問題，每個問題都采用李克特5級評分法。共發放了105份問卷。共收回90份問卷，其中80份有效。問卷調查的最終結果見表4和表5所示。

通過上述問卷調查結果分析，“游戲化互動”為興奮型需求，是帶來愉悅的用戶體驗的關鍵因素，應著重重視發掘；用戶需求“社會互動支持”“反饋獎勵機制”“個性化學習”為期望型需求是影響用戶滿意度的重要影響因素，也是建立用戶信任度的關鍵；“促進認知發展”“促進語言溝通能力”“增強動手能力和協調性”“多感官刺激”為基本需求是基本設計要點，最大程度提高用戶滿意度。

通常情況下產品設計的優先級為：必備屬性gt;期望屬性gt;魅力屬性gt;無差異屬性。本設計應該深入提高ASD使用玩教具過程中的游戲互動體驗感。

四、STEAM理念下ASD兒童玩具的設計策略

根據以上Kano模型針對玩具類別以及用戶需求分析，文章針對STEAM下的孤獨癥兒童玩具的設計方向進行總結并提出相應的設計策略建議。

（一）跨學科融合創新

將科學、技術、工程、藝術和數學等多學科知識融入玩具設計，設計出具有挑戰性和趣味性的玩具任務，引導兒童積極參與，讓孩子在玩耍過程中接觸和運用多學科知識，培養跨學科思維和綜合素養，增強主動探索和解決問題的能力，更好地適應社會與學習生活。

（二）個性化定制滿足需求

開發具備互動性和個性化定制選項的玩具，使孩子們能夠根據個人喜好和需求定制玩具，例如挑選不同的顏色、形狀或功能模塊，以滿足ASD兒童的特定需求，并促進他們的創造力與自主性發展。

（三）情境化與社交互動設計

創設情境化的玩具環境，促進ASD兒童的社交互動和情感表達。玩教具的使用過程中，可以和其他小伙伴合作完成任務，在合作過程中學會溝通、協作和分享。引導孩子表達自己的情感和想法，提高他們的社交能力和情感認知能力。

五、設計方案實踐

（一）設計定位

根據前期對ASD和STEAM玩教具分別進行用戶調研與產品調研后，對用戶的綜合需求有了更清晰的了解。在此基礎上，將ASD玩教具的功能、材料、目標人群、尺寸、風格進行進一步的定位總結，如表6所示。

（二）設計方案展示

根據全面分析設計定位后進行產品方案設計，在具體的設計方案中，ASD兒童將通過拼搭形態各異的地形模塊，開啟一段充滿趣味的學習之旅。模塊組合為森林、沙漠、山地、水域4種模塊，功能上包含AR互動功能模塊、地形拼搭模塊、教育功能模塊共3個模塊。

1.AR互動功能模塊：用戶使用App掃描拼搭好的模塊，虛擬的生態場景將生動地呈現在孩子們眼前，如圖8所示。例如，當掃描森林模塊時，孩子們可以看到栩栩如生的動物，聽到樹葉沙沙聲；掃描高海拔的水域模塊時，又能驚奇地發現企鵝在雪地中行走，感受到獨特的地貌特性。這種虛擬與現實相結合的方式，極大增強了孩子們的互動體驗和學習興趣，進一步增加知識儲備，使他們更加主動地去探索和發現，增強互動性和學習興趣。

2.教育功能模塊：教育貫穿于整個玩教具的設計之中，孩子們在拼搭地形模塊的過程中，可以學習到不同地形的特點和相關生態知識。同時，設計環節中將STEAM理念全方位地融入其中，如圖10所示，這種跨學科的融合，使孩子們在玩耍中不僅能夠獲得樂趣，還能對綜合素質進行全面提升，培養綜合素養和解決問題的能力。

3.地形拼搭模塊：不同顏色，表面設計有不同的觸感，促進觸覺發展，如圖11所示。同時，不同的顏色模塊代表著各自獨特的地形，如圖12所示，孩子們可以通過自由拼搭這些模塊，創造出各種各樣的地形景觀，如森林、沙漠、山地和水域等，這不僅鍛煉了他們的動手能力，還激發了他們的創造力和想象力。

（二）設計評價

本文的設計實踐為ASD兒童玩教具設計提供了新的方向，主要體現在以下幾個方面：跨學科融合創新：將科學、技術、工程、藝術和數學等多學科知識融入玩具設計，讓孩子在玩耍中接觸和運用多學科知識，培養綜合素養。個性化定制滿足需求：玩具具備個性化定制選項，提供多種顏色和形狀的模塊，孩子們可根據喜好選擇。玩具配備的基礎地形模塊和可擴展功能模塊，如動植物模型、氣象元素等，孩子們可依需求自由組合，豐富玩耍體驗，促進創造力與自主性發展。沙漠等情境，仿佛置身真實自然環境，增強學習趣味性和記憶效果；情境化與社交互動設計：兒童通過拼搭和AR互動，創造出森林、在情境化玩耍中，設計鼓勵兒童與同伴合作拼搭和探索，在過程中孩子們學會溝通、分工和分享創意，提高社交能力。

結語

增加的背景下，ASD兒童的教育與康復問題愈發凸顯。盡管市場上兒童的成長發展一直是社會關注的重點。在兒童人口數量不斷的兒童玩具種類繁多，但針對ASD兒童的益智玩具創新性不足，難以滿足其特殊需求。本文以ASD兒童的認知特點為基礎，通過可視化分析軟件CiteSpace研究手段，從年度發文量、關鍵詞等維度分析STEAM教育理念的相關研究熱點和發展趨勢。運用Kano模型，結合市面上的ASD玩教具和STEAM玩具，以及ASD兒童康復過程中不同用戶群體的需求，對設計要素進行分類及優先級排序，最終得出基于STEAM理念下的ASD玩教具設計策略。本文的設計實踐不僅為ASD兒童玩教具的設計開辟了新的發展方向，而且期望能夠為我國ASD兒童玩教具產業的繁榮做出貢獻，大力支持和鼓勵祖國ASD兒童的發展，提供幫助與支持。

基金項目：2023年國家級大學生創新創業訓練計劃：基于圖形組織者策略的ASD兒童STEAM玩教具設計研究（項目編號：202310320046Z）

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