面向儿童空间认知能力培养的玩教具设计研究

刘月林 杨一凡

引言

玩教具是一种融合玩具和教育的产品形式，玩教具虽然没有特定的形态，但每一件玩教具在不同程度上对于提刑L童的认知能力、身体机能、社会生活等都具有积极意义。儿童在使用玩教具的过程中，能够自我激励，并引导自身认知世界。这其中，空间认知是人类自身通过对外界事物摸索学习发展而来的重要认知能力，且与思维系统的构建紧密相连。然而在现实生活中，应试考察的学习方式使教师和家长往往忽略了对儿童空间概念和认知能力的教育与培养。因此，一款可以辅助提升学龄前儿童空间认知能力的玩教具显得尤为重要。

一、空间认知类玩教具分析

玩教具，是众多玩具种类之_，主要配合教学使用，旨在满足不同年龄段儿童认知发展的需求，最主要的适用人群就是学龄前儿童。学龄前儿童多指3周岁后至6-7岁的儿童。在这个阶段内，儿童逐渐开始产生自我意识，并且在特定的生活环境下各类认知发展的程度也各不相同。因此根据儿童的认知发展程度来选择针对性的玩教具和游戏形式学习，才能达到预期的效果。

儿童从出生开始就置身于各式各样的形状、色彩和空间方位中，在玩积木、拼图和电子游戏时经常需要调动自身的空间能力。空间认知类玩具如七巧板、磁力片、变形金刚等由简入繁，其中最具有代表性的是丹麦乐高积木。儿童可以亲自动手，充分发挥想象力，将一些可以自由插接的小零件，搭建成如堡垒、大桥、房屋等现实世界中真实存在的空间物体。在游戏中融合现实情境更容易带动儿童感同身受，通过观察现实中物体的结构、三维形态，用积木进行搭建，手眼结合，切身实际地感受现实世界。

二、儿童空间认知能力概述

空间认知能力是人们对客体或空间图形（任意维度）在头脑中进行识别、编码、贮存、表征、分解与组合和抽象与概括的能力，主要包括空间定向能力、空间想象能力、空间思维能力和空间可视化能力。这种能力让人以三维空间的角度认知事物，亦或是将现实空间在脑海解构、重组后进行自我解读，再现空间内物体的方位信息。空间认知能力也是儿童日后能够顺利解决复杂数学问题、空间几何问题及其他逻辑问题的不可或缺的重要能力。对于儿童的科学、技术、工程、艺术和数学（STEAM）等领域的发展有很大的预估作用。

学龄前阶段儿童的空间认知能力具体表现为：能够感知身边事物的大小、位置、方向、形状、空间形态等，并可以自主地在脑海中呈现二维或是三维空间。培养空间认知能力的途径有四点：第一，多进行肢体类的活动，通过观察、接触环境中的事物，来培养儿童空间定向能力;第二，通过游戏形式传递空间方位信息，来提高空间可视化能力;第三，借助科技手段、辅助用具等，将抽象概念形象地转换呈现出来，来激发空间想象力;第四，在课堂教学中对儿童进行思维训练，锻炼其空间思维能力。

玩教具是为适应儿童的认知发展规律而衍生的产品形态，其有助于培养儿童的感官协调、创新思维以及适应社交生活的能力。国外有研究表明，常常使用拼图、积木等玩具的儿童通常他们的空间能力空间思维也会更强。儿童偶尔也会在与父母、老师对话时也会听到许多空间词汇，听到空间词汇的频率也与空间能力有关。由此可见，适当的训l练能促进空间能力的发展，以玩教具为载体，从学习辨识产品功能、学习如何使用产品到与产品进行互动交流，从而更有效地帮助使用者提升空间认知能力、创新能力及数学学习能力。

三、玩教具设计实践

（一）目标用户分析

针对3-7周岁的学龄前儿童及学龄儿童为目标人群，从儿童空间认知发展特征方面进行分析研究。3-7岁学龄前儿童暂时还不能进行逆向思维，主要凭借感知觉认识事物，而不是依靠理性思维。因此，设计需要让儿童在与产品的互动中获得对空间特性的感知，以另一种形式将抽象难以理解的词汇转化成了具象可以触摸的事物，也将儿童的感性思维逐步引导向理性思维靠拢。

（二）设计要点总结

采用实地观察法对3-7岁儿童进行相关问题的面对面了解，并观察儿童在进行折纸、搭积木等涉及空间结构的游戏中的表现，为后期设计实践提供参考依据。

1.设计应遵循儿童空间认知发展规律：儿童的空间认知能力并不能自主获得，其形成和发展主要源于成长过程中所处环境的影响，动手使用工具引发的思考，还有同家长、老师的沟通交流，且部分能力需要学习之后才能掌握。但是在儿童学习地等实地调研后发现，当前的教育机构和家长将儿童的学习重心更多放在了数学科学、文词读写能力的培养上，而忽略了对儿童空间概念和能力的培养。设计应从儿童认知规律入手，考虑到玩教具识别及操作的难易程度，确保部件使用的独立性。

2.充分发挥玩教具的教育性与易玩性：通过与教育者的沟通中发现，在教学过程中很少使用教具来进行有关位置、空间词汇认知的教学。而在其他使用教具进行教学的课堂中，学生普遍会注意力集中，并表现出较强的学习兴趣，尤其是学生可以亲自动手操作的教具。既保证教师教学时使用便利，又要为儿童考虑平时易玩的属性。

3.设计体现产品功能的针对性：通过调研分析发现家长对于玩具的选择关注点，大多都是注意外观、材料、价格等，很少会针对于儿童某中特定认知能力的锻炼选择对应的玩具。上文分析可看出，空间类的玩教具虽多，但“玩”的成分更多目针对性不强。利用设计手段，突出产品传达的有效信息，让儿童可以动手操作，由此获得的信息更容易在大脑中形成干预和信息输入，儿童能自己构建认知体系。

（三）玩教具设计实践

根据上文，对3-7岁儿童空间认知发展特征的分析以及培养方法的探究，及其給儿童带来的生理、行为、心理、学习能力等方面的积极影响，设计一款空间认知培养相关玩教具产品。草图方案（如图1）所示，经过交流探讨，明确设计要点后确定产品3为最终方案。该方案不仅可以轻松识别到组件的结构特征，并且易于相对位置前后、左右、上下的拼接和旋转操作，拼接方法难易适中。

该玩教具产品可以在日常生活中有家长陪伴时儿童使用的玩具，也可用于儿童园或小学教学当中。方案的设计侧重点分两方面：第一，根据该年龄段儿童空间认知发展特征进行结构及造型设计，儿童自3岁起开始学会辨别空间方位，“上下”最易、“左右”最难，至7岁左右已能初步将参照物由自身向客观事物逐渐转移分辨“左右”，心理旋转能力也开始发展。因此玩教具在视觉上应有明确的参照标识，并能够任意移动、旋转，才有利于观察学习。该产品由两个模块部分组成：参照模块和其他模块。其他模块主要形态为两个对立面带有连接结构，其余四面印有简单图案（字母或基础图形）的六面体，各个部分通过卯榫插接方式连接在一起。每个小模块的字母图案都不同，易于分辨，儿童可自由发挥想象力进行旋转、拼接（如图2）。

第二，考虑到3-7岁学龄前儿童处于表象思维阶段，是将感知觉接收到的信息在脑海中重新构建，而不是简单地记住某个动作或姿势，在此过程中主要通过语言、符号进行表征活动。因此，只是单纯地无目标性的操作，也无法达到训练空间思维的目的，需要多感官互动体验，将以自身为参照物的辨别模式套用到其他需要认知的事物上，建立符号功能。语言上准确的表达也是构建认知体系的重要部分。课堂教学中可由教师带领学生进行操作，讲解关于空间方位相关知识，通过动手操作了解三维立体的旋转方式以及相对平面的表征变化。在整个教学过程中尽可能多地使用空间方位词汇，如“下面请帮助我从左至右按顺序排列图案，从左数第一个是参照方块、左数第二个是字母A、最右边是星星”，或者“请将字母A移至字母B的上方”等诸如此类。课外娱乐时，儿童自己动手拼接出想要的造型，整个操作体验也是学习、创新的过程。

同时，产品为纯木材质，安全性高且木材本身的色彩肌理独特有趣，儿童容易对其产生兴趣。

综上，玩教具的使用过程中涉及对于儿童空间认知的培养，在游戏中将客观物体进行空间转换，锻炼其主体本身进行视角与思维转化，而后借助产品诱发的动作引导使用者对空间动态，如旋转、横切、折叠以及可塑性变形状态的再思考留存深刻记忆。

结语

创新能力培育已经成为二十一世纪儿童教育最为重视的培养发展方向，玩教具在儿童的创新思维发展过程中扮演着十分重要的角色。面向儿童空间认知能力培养的玩教具可以促进儿童对空间概念的认知和理解，尽可能预防或改善数学学习困难、空间能力不足的问题出现。设计应综合考虑儿童的认知发展、操作能力等多方面因素，从中获取有益的启示，为优化空间认知培养玩教具产品设计提出更好的建议。