认知图式理论下少儿图解类科普书籍的设计研究

高姗姗

(武汉工程大学邮电与信息工程学院, 湖北 武汉 430000)

自1999年“2049”计划的提出，至2021年6月《全民科学素质行动规划纲要(2021—2035年)》的发布，这二十多年来国家一直在强调科普工作的开展和全民科学素养的提升。在日益丰富的科学普及工作建设中，科普图书具有制作周期短且含专业科学知识的特点，并且相对其他形式有较强传播性。未成年人作为科普工作中的重点人群，近几年来少儿科普图书无论是国外引进还是国内原创都有所增长，整体市场上呈迅速发展的趋势[1]。

优质的科学读物能增强未成年人对科学的兴趣，未成年人由于思维、认知、心理在变化成长期，少儿科普读物不仅要具有简单易懂、深入浅出的特点，还应根据读者年龄和认知事物阶段，给予教育、认知的功能，在图文内容设计中考虑引导性、互动性、可视性，趣味性来培养少儿读者的形象思维、逻辑思维和创新意识[2]。

一、认知图式理论概述

图式理论是认知心理学研究的一个重要方向，多用于教育心理的应用。在认知心理学研究发展和演变的过程中，同时期的心理学家结合各自的研究背景和研究方法对图式进行了探索[3]。图式理论最早是由德国哲学家、心理学家康德提出，他认为图式是连接概念和感知对象的纽带[4]。而让·皮亚杰作为儿童心理学专家，提出了儿童认知发展视角下的图式的理论，认知图式的构建过程包括同化、平衡和顺应，由初级图式向高级图式发展。同化指将新的知识纳入到原有的知识体系来理解事物的过程；顺应指为适应新情境必须改变原有的图式；平衡指检测思维过程是否恰当并起作用[5]。

此外，由于同化和顺应的作用，皮亚杰认为在儿童成长发展的过程中个体认知分可为四个阶段。第一个阶段是感知运动时期即感知运动图式，相对应的年龄是0-2岁；第二个阶段是前运算时期即表象图式，相对应的年龄是2-7岁；第三个阶段是具体运算时期即具体思维图式，相对应的年龄是7-11岁；第四个阶段是前运算时期即形式思维图式，相对应的年龄是11-15岁[6]。因此，为了让少儿读者学习科普书的较复杂知识体系，这就要求书籍设计要注重的少儿易于认知模式，有渐进学习和接受的过程[7]。

目前，国内的认知图式理论的应用研究主要集中在中外语言文字、教育学、心理学等方向。在知网的数据库中，外国语言文字和中国语言文字占据了学科类别的约39%，应用研究为阅读、翻译的内容居多。整体设计类别中的认知图式理论研究较少，学科数据占比约为0.72%，相对集中在App、界面、交互等方向，就用户的认知方式来展开设计内容的探讨。而在少儿科普设计中，认知图式发展理论的应用研究较少，产品、信息、读物的方向设计研究的文章只有数篇，从广度和深度都尚待发展。因此，科普书籍内容的设计需细化深入，针对读者的年龄不同根据认知发展设计图文方式，才更有效传递知识和信息。

二、市场少儿科普书籍现状分析

近年来，少儿科普读物市场整体呈迅速发展状态，在2020 年儿童阅读大会上，北京开卷信息技术有限公司副董事长、总裁蒋艳平指出，2020年少儿科普百科类图书规模比重增幅明显，在少儿类图书中占比超过 20%，首次超过少儿绘本，仅次于少儿文学位居第二[8]。根据京东电商平台的数据得知，网店渠道已经比实体店售书数量规模更多，针对科普图书，实体店内较少有科普专区及知识内容归类，而网店对科普读物则有更为细致的品类划分，因此，本文研究数据以科普读物在网店平台可查的少儿科普书籍为对象。

1.少儿科普书籍的年龄阶段

分级制阅读是儿童读物的较为科学分类方式，从2008年开始，国内借鉴国外经验开始探讨我国少儿图书的阅读分级,但目前体系尚不够完整，分级制度也主要以出版社推进[9]。《全民阅读“十三五”时期发展规划》就指出“借鉴国外阅读能力测试、分级阅读等科学方法,探索建立中国儿童阶梯阅读体系,加快提高我国少年儿童的整体阅读水平”[10]。在图书馆为少儿组织藏书时,一般以0-12岁的孩子为阅读主体,细分0-3岁、4-6岁、7-8岁、9-10岁、11-12岁五个年龄段[11]，较早研究国内分级阅读的接力出版社对于少儿参考书目的年龄划分也如上五个阶段。

针对科普读物，国内图书还没有统一的少儿读者年龄阶段划分，根据当当、京东电商平台搜索显示，无论是童书推荐的年龄还是科普书年龄的详细划分，两个平台都为0-2岁,3-6岁，7-10岁，11-14岁，基本相对应皮亚杰认知图式发展理论的四个阶段。就少儿科普而言，在京东和当当的数据显示 0-2岁年龄的低幼科普读物较少，此阶段主要是启蒙童书，而少儿科普读物的市场人群主要集中在3-6岁，7-10岁，11-14岁。此外，科普书籍还有网站和出版社编辑推荐的年龄分级，少儿荐阅读人群年龄分类也是主要以3-6岁、5-10岁、6-12岁和7岁加这四个阶段为主。一些书籍的推荐年龄跨度较大，可能跨过前运算、具体运算阶段，但是书籍的互动、图文知识是适合推荐读者的最低年龄儿童，书中知识内容层次由浅至深，可待儿童的年龄提升来学习，此类科普书的阅读空间较大。

2.少儿科普书籍的知识内容

在科普书籍内容方面，京东和当当也有较为详细的分类，如当当的少儿科普百科馆详细分类是自然探秘、宇宙星空、百科全书、动物世界、地理旅行、历史人文、数理化、实验、生活常识9种；京东则是科普全书、数理化、生物世界、科学技术、人文地理、宇宙探秘、人体奥秘、历史读物、生活常识、百科全书10种[12]。综合两个平台的科普书籍内容比较归纳所知，目前市场上科普读物的知识以自然科学、生活常识、历史人文三大门类居多，其三种门类下再细化分类如表1。 根据京东数据发布的2019年科普图书报告显示，科普种类的图书的销售增长情况，数理化、天文航天、百科知识、生物世界这四类科普书增幅情况较好。

表1 少儿科普知识内容分类

3.少儿科普书籍的形式分类

少儿科普书籍的定位是向读者传播科学知识，书籍的内容信息主要是文字、图像形式存在，图文组合是少儿科普图书的基本形态，也是目前大多数科普书所采用的形式[13]。但根据书籍的知识内容和读者画像，读物形式会有不同的组合，概括目前市场上常见的少儿科普图书内容主要有文字类型、图像类型、互动类型。

(1)文字类型

文字类型的少儿科普图书一般以文本信息为主，文字篇幅占据书籍的主要地位，书中有辅助配图，并且图片较少，这类书籍内容主要是含专业性较强的科普知识和科普故事讲解。这类文字为主导型的图书以经典《十万个为什么》为代表的，偏向于早期传统科普读物，知识信息量较多，适合一定知识基础的少儿读者阅读。根据京东平台数据显示，现今文字类型为主的科普图书已经不多，此类科普书由于书籍的装帧设计和印刷相对简约，价格普遍不高。

(2)图像类型

图像类少儿科普书籍常见类型有绘本、百科、图解、图鉴、漫画类的图书为主，书中内容以视觉图像为主，文字是解释图片的效果，从分量占比看，图像类科普书籍图片远多于文字。据不完全统计，京东平台少儿科普销量前100的书籍中，约95%都是图像类型的科普读物。尤其，一些引进的经典外国科普读物都是以视觉图像为主，如《DK儿童百科全书》系列、绘本《万能工程师麦克》、百科漫画《环球寻宝记》等。

在图像类型的少儿科普读物中，图版率较高，也就是图像占据重要比例(一般80%-100%)，常见形式有绘本和漫画，主要利用图像传播科普知识信息，文字较少或者文字介绍是图片的补充。书中的图像一般是再创作的插画、漫画，并且具有绘画特点和鲜明风格，从造型和色彩上有较强的感官吸引力，整体视觉的效果生动有趣。图解类图书则是运用图像化的视觉语言作为图书内容的表现形式[14]，书中内容往往图文并茂，文字与图片相互补充，书中的图片类型多样(含插画或真实图片)，知识信息利用图像详细解释文字内容，一般多是百科类、图解百科、图鉴等读物。

(3)互动类型

互动型少儿科普图书一般图像多于文字内容，以趣味性和互动性为主。常见有立体书、翻翻书、贴纸书的形式，近年来，还有将AR技术融合的互动型科普读物，然而随着科技创新发展,新技术、新媒体、新材料在图书的创作和出版中得以运用,单一、平面、静态的阅读转化为了多元、立体、互动的阅读[15]。此外也还有在书籍中融于互动的实验、模型制作，在阅读中引导孩子培养观察和实践能力。

目前市场上的少儿科普读物不止传递知识信息，更含有启发思考、动手探索的功能，锻炼孩子科学思维能力，形成认知结构和知识系统。综合上述内容，根据年龄、内容、类型和认识图式理论的条件，总结常见的少儿科普读物得知大部分科普图书在相应的年龄和认知情况下，会有不同的科普书特点设计，详细分析见表2。

表2 少儿科普书籍认识图式分析

三、基于认知图式的图解类少儿科普图书设计

在少儿科普书中，绝大多数读物都是图文结合，图像起到解释补充文字的功能，在认知上能更好帮读者树立具象的视觉形象，并帮助理解文字内容。图书类型绘本、图解和百科，这三种书图片的数量一般随着知识内容信息而逐渐增多，绘本往往是版面大图，而图解、百科类每页面中就有多张图组合而成，图文信息量庞大，对于知识的构架、逻辑整理需要结合读者的认知发展综合考虑，因此图解类科普图书的图像及版面视觉设计极为重要。

1.图解类少儿科普图书

在汉语体系中，图解意为利用图形客观地表达阐述内容，和一般用文字表述信息不同，图解重在图像而非文字。从广义上来讲，根据图文释义的特点，科普的图解类书籍主要有百科、图解、图鉴、绘本，广义的“以图释义”功能是一种图文互解的方式和手法。从狭义的视角，特点为系列书名或关键词是图解二字，书中各种形式的图片详细解释知识信息，并且图片和知识构架成体系。狭义角度的图解科普书籍主要有图解和图解百科两类，虽图片形式可能是手绘插画、照片或电脑作图，但相较于绘本、漫画和图文书籍，图解科普书的图版率略低(约在60%左右)，由于知识信息量和图片数量较多，知识和图片且存在逻辑关系。故与一般百科和图鉴系列科普书籍相比，图解类读物知识更具有体系化、专业化、深入化，本文以狭义角度的科普图解探讨为主。

表3 图解类型科普读物分析

根据上节少儿科普图书的分析，可知图解类科普图书的年龄主要起始于7岁以上，此阶段少儿及青少年在认知上已经有一定的逻辑能力和抽象思维能力，属于具体运算阶段，推算能力尚待发展。科普图解类书籍的知识内容由于专业性更强及阅读信息量较大，利用图文结合的形式来帮助理解的同时，不仅文本知识的逻辑要清晰，图版信息的编辑设计也要符合该阶段年龄读者的认知习惯。除了准确的专业性知识，较好的图像转化科普过程的设计对图解类型图书要求较高。从国内出版和国外引进的图解类少儿科普书来看，目前市场上图解类图书以国外引进书籍较多，著名的科普百科出版社DK就有很多销售量和口碑兼具的图解类百科，如《DK儿童图解百科全书》《DK图解科学简史》等。而国内图解类型的科普书较少，整体情况从数量和质量上都亟待扩展。

2.图解类科普读物的图片及版式分析

(1)图片类型

图解类科普读物中的图片无论是插画还是照片，都清晰易懂，阅读性和可视性较高，能够结合文字深入浅出将丰富内容信息传递。由于科普专业知识信息成体系化且细节复杂，往往一本书中采用多种样式的图片来诠释知识内容，常见有透视图、场景图、分解图、剖面图(具体如图1)。尺寸大的场景图以放大的形式呈现出来，这种呈现方式有一种将感知对象推向读者的推力，有更强的视觉冲击感。透视、剖面等细节图则表现了事物层次构架，让读者观察到平时难以注意的细节部分[16]。

图1 图解科普书籍的图片类型

(2)版式编辑

图解类科普读物由于知识信息和图片量较多，一本读物的图像约有上千幅，因此在版面设计中常见的有单页和整版两种版式(图2)。整版形式多用于跨页图的设计，版面中心为重要的图像内容，如尺寸较大的场景图、透视图、刨面图，其他知识点围绕中心排列，这种构图从视觉吸引度和全面展示性的效果更强，但有时在阅读的视觉流程上表现略不明确。单页版式设计更好排版知识内容信息，在阅读秩序上更为轻松易识，每个页面的主题信息相对明确，结构图、分解图也能以出血图或去底的图方式清晰展示。

图2 图解科普世界的版面类型

已知7岁以上的儿童虽有一定逻辑、思维能力，但面对新知识信息的学习，需要一定的引导和层级设计，才能让读者在阅读时能较好地接收科普专业知识。由于版面内的知识文字和图片数量较多，内容需要群化的方式编辑设计，重要的图解知识部分需要明确显示，如主要信息的分解图、剖面图等不仅构图位置醒目，尺寸和版面占比也要有明显的视觉吸引度。文字部分的标题、副标题、小标题和正文的内容也需要字号及色彩来分别，主标题文字属于一级标题，副标题属于二级标题，文字按分层等级高低来设计字号从大到小，也可以通过上色彩、字形、线框等元素体现。其次，应注重版面的分区，梳理出标题、图片不同的知识点区域；不同的图文信息用不同色块或线框来区分，如在知识阅读需固定的顺序则可以用图标、符号来引导，也可用数字标识阅览的顺序。(见图3)

图3 群化设计

四、认知图式理论下图解类少儿科普图书的视觉设计原则

1.认知图式理论

图解少儿科普图书知识内容主要针对7岁以上儿童，从认知图式理论的视角得知，该年龄阶段是具体运算阶段和形式运算阶段，这两个阶段年龄的少儿已经有一定阅读和逻辑、判断能力，但图解类科普书的内容一般较为专业和复杂性，科普知识信息往往成体系，包含定义、性质、种类等繁复知识。因此，从认知图式发展的角度来讲，图解类少儿科普书籍在内容信息设计时一定需要把知识点分解构成，图文的呼应配合由简易到深度有顺序且渐进而成。在版面内由知识点的专题作为整版知识的引首，分解归纳的知识图片内容则围绕版面知识主题形成较完整的知识结构，便于少儿在阅读时能培养系统化的思维模式。

由于现在社会发展和教育的重视，少儿整体的认知发展相对之间有较大提升，个体也并不完全相同，这就需按科普读物的图文内容和专业性知识划分更为细致的年龄分级，如6、7岁至10岁，6岁至12岁，11岁以上等阶段。低年龄阶段的图文密度和版面率应低于高年龄层级的，版面率越高，版面的图文内容就更多，对阅读要求的水平也相对较高。图4中列举了两本不同的图解类科普图书，虽都是插画风格，但是读者的年龄定位和书中信息设计都有所不同。低年龄阶段读物的昆虫知识量较少，版面率留白多，且图文内容清晰，阅读体验更舒服自然；而高年龄阶段的地质知识读物，图文版面率高，复杂的剖面图、分解图要求读者具备一定知识基础和逻辑能力。(见图4)

图4 不同年龄分级的图解类型

2.结构层次

图解类科普书籍重在图解部分，以图释义的知识内容也应随着认知图式的结构完善设计。在版面内信息和整书的知识体量设计中遵循同化、顺应、平衡三个认知阶段。首先，在版面内的知识图文信息设计中，知识和图文内容要有主次重要的层次区分，比较重要的图片可以放大处理，重要的文字标题部分则可以利用色块、图形、颜色来区分。然后，在整本书的知识体系除了遵循由易到难的结构，图文的设计包含的图文样式，如结构图、分解图、剖面图等样式也应按照难易程度组合。同化层安排读者易懂的结构和透视图掌握部分知识，顺应层结合剖面图、分解图及整合图表，这样由分解阅读到归纳总结，再到平衡阶段，利用可视化实现少儿思维领悟认知过程，便于认知、理解、建立图像记忆，并锻炼形象思维和比较、分析、抽象等逻辑思维能力[17]。(见图5)

图5 图解类科普图书的认知图式

3.视觉引导

版面的视觉形成是由眼睛的视觉特点决定，在版面知识内容进行安排时，根据一个焦点，需要准确把握各个部分之间的关系，使版面层次脉络清晰，才能更好引导读者的视线。在图文信息的编排组织中，先大后小、从上到下、由左到右的阅读流程，具有一般的普适性[18]。但是每一个少儿不一定有标准统一的阅读顺序，因此在内容阶层部分需要统一划分，同样层次内容以同样设计标识，让读者虽没有固定的阅读顺序，但是需意识到不同内容的层次，以便整体掌握知识体系。科普图文内容则以认知图式安排，知识部分是由导向和层次区分的，如果由于版面空间有限需进行跨页设计，因此版面内的视觉引导更要有指示和引导性。不同部分的标题可用少儿视觉更敏感的字号大小形成顺序或色彩指引，更直观的方法是用数字符号图形来制定阅读顺序。这样，图解类科普图书可以从头到尾的阅览，即使随意翻开一页阅读，每页的知识内容也引导清晰，信息明确可读。

五、结语

科普读物对于未成年人的科学知识普及起到重要作用，虽然少儿科普图书较之前有明显迅速发展，但是国内原创优质的科普读物仍有较大提升空间，图解类科普读物正是其中一种，由于图解类型需要甚至上千幅图像，因此，图像与文字互释、图像版式的良好设计都需要根据未成年读者的特点来决定。本文研究在认知图式理论下，先是整理了常见的科普图书类型，归纳出不同类型图书的特点；然后总结图解类科普读物的图像类型、版面设计及视觉设计原则，探讨了少儿图解类科普读物设计需符合未成年人认知发展的科学性和规律性。