STEAM教育理念在学前儿童玩具设计中的应用研究

为适应当下高速变化的社会，探寻21世纪人才培养的新途径，STEAM教育作为一种跨学科的教育理念得到了广泛的认可。目前STEAM教育正在进行网络化的搭建，从幼儿、小学、中学到创新创业，从课堂到博物馆、社区、家庭环境[1]。现下也逐渐渗透到儿童玩具之中，出现了新的玩具种类——STEAM玩具。STEAM玩具的目标用户主要集中于学龄儿童，其复杂的知识构架和游戏机制并不利于学前儿童的理解和操作，打消学前儿童积极性，据心理学家研究证明，人类智慧的3/4是开发于学前教育的[2]。3～6岁的学前期是儿童发展的黄金时期，对儿童心智发展与个性形成起着关键作用，因此随着学前教育的兴盛，STEAM玩具的低龄化设计将变得尤为重要。

1 STEAM教育理念下的学前儿童玩具

1.1 STEAM教育理念概述

作为新时代人才培养的创新型教育理念，STEAM教育从STEM教育中延伸而来。STEM教育最早是美国为了提升国家科技竞争力和培养大量理工科人才而提出的，其中包含了科学（Science）、技 术（Technology）、工 程（Engineering）和 数 学（Mathematics）4个理工科知识的综合学习应用[3]。而后经发展加入音乐、艺术等人文学科（Art）的内容，以期在培养理工科专业素质的基础上增加学生的人文素养，提升综合能力，从而形成横跨多个学科的综合性STEAM教育理论。

随着STEAM教育重视程度日益提高，该理念的内涵也在不断转变发展，情境上更加聚焦于受教育者对真实问题的关注和解决，内容上注重社会文化的引入和价值观的引导，教育目标上不仅关注理工思维的缺陷，同时也注重学生创新能力、实践能力等综合能力的培养。相较于传统教育模式对学科知识点单一片面的传授，STEAM教育相对灵活多面，既是对知识的理解与运用，更是对能力、思维方式、价值观等综合素养的培养。

1.2 STEAM教育理念融入学前儿童玩具的意义及现状

3～6岁的学前阶段是人生中非常重要的时期，科学家发现学前儿童大脑里的神经系统是由无数个突触组成的，见到的事物越多，突触就越发达[4]。若在这一时期内，通过正确的方式对儿童施以适当的STEAM教育，可使其受益一生。而玩具对于学前儿童而言，不仅是游戏娱乐的亲密伙伴，更是认知教育的重要媒介。他们的头脑在游戏中思考、发问、领会，在游戏中形成概念[5]。作为学前儿童的重要学习资源，玩具具有特有的适宜性，无疑是融入STEAM教育的良好载体。在STEAM教育理念指导下，科学的STEAM学前儿童玩具可通过备受儿童喜爱的游戏形式，有机交叉地融合各个学科的相关知识，培养学前儿童综合运用学科知识、创造性解决问题的能力。

然而，目前市面上的一些产品与STEAM教育并无关系，却以STEAM命名，可见当前的STEAM儿童玩具较为混乱模糊，没有统一标准且缺乏明确的概念，更多人把STEAM当成营销噱头，而忽略了STEAM背后的教育本质。并且许多研究主要针对于如何将复杂学科知识转换为有趣的游戏形式，却没有思考学前儿童的身心特征，存在主题设定复杂、游戏体验困难、视觉感受单一等问题。

2 STEAM学前儿童玩具设计的应用形式

在设计应用形式方面，以“STEAM学前儿童玩具”为关键词在各大电商平台进行检索，得到的结果里涵盖了各类实验套装、互动玩具书、积木、主题材料包、桌游、模型等各式各样的产品，让人眼花缭乱。虽然市场上STEAM儿童玩具外观呈现形式种类繁多，但究其内在游戏形式主要可分为3种，分别为拼搭构建式玩具、实验观测式玩具以及情景设定式玩具。以上3种游戏形式既相互独立，也可同时考虑并灵活地转换组合，应用于同一产品之中。

2.1 拼搭构建式

拼搭构建式玩具以各种部件为单位，学前儿童通过发挥创造力，进行拼搭、组合、构建等步骤，最终呈现某种状态。由于拼搭构建式玩具本身操作简单且可控性强，极为切合学前儿童的行为模式和认知特征，常被用于培养幼儿的想象力、创造力、专注力等能力。因此相对于其他两类玩具，拼搭构建式玩具在STEAM学前儿童玩具中数量占比较大且形式各样。

STEAM拼搭构建式学前儿童玩具一般不限于常规的拼搭构建，学科表现突出，且挑战任务明确。例如荣获4项国际大奖的BotleyTM编程机器人活动盒子（图1），其主要配件包含Botley机器人、遥控编程器、各种编码卡、障碍积木以及带有编码游戏挑战任务的入门指南。5岁及以上的儿童无需电子屏幕，就可通过简单的拼搭构建形式在几分钟内编写代码，学习简化后的编程语言。最终代码状态通过Botley的行动轨迹得以呈现，使儿童可以清晰判断代码的准确性，从而可以进行不断的尝试探索。

图1 BotleyTM编程机器人活动盒子(图片来源：https://www.learningresources.com/shop/collections/botley)

2.2 情景任务式

情景任务式玩具以情景任务为单位，学前儿童挑战相关任务，通过了解、思考、挑战、回顾等步骤，最终达成某种目标。STEAM教育理念强调以解决真实问题为导向，进行探索研究。此类的情景任务式玩具在情景设定时，通常以捕捉真实的问题情景为主，并迎合学前儿童的兴趣特点，进行趣味化、故事化，使情景童趣易懂的同时，富有实际教育意义。

而相关任务往往是根据问题情景布置的，在学前儿童的能力范围内，按难度拆分为一个个小层级，引导学前儿童逐步解决问题，为儿童带来游戏成就感。例如Hape的大眼怪数字天平（图2），情景设定上，在枯燥乏味的天平秤中融入了趣味生动的大眼怪故事，使游戏设定更新奇有趣，深受学前儿童欢迎和喜爱。游戏任务布置上，从数字识别、等量计数、加法公式3个方面设置14道关卡，以任务难度逐级递增的形式，引导学前儿童逐步完成挑战。它在培养学前儿童数学思维的同时，也锻炼了其手眼协调、色彩识别、平衡感知等能力，对学前儿童的教育启蒙具有促进意义。

图2 Hape大眼怪数字天平(图片来源：https://www.hape.com/cn/cn/toy/大眼怪数字天平/e0511)

2.3 实验验证式

实验验证式玩具以实验项目为单位，学前儿童通过实验活动，进行调配、实践、验证等步骤，最终实现某种结果。实验验证式玩具大多以简化各类复杂实验为目标，实验内容种类多样，例如化学实验、物理实验、生物实验等。但由于实验步骤相对复杂，一些实验所涉及的道具具有一定危险性，不适合学前儿童操作，因此市面上大多数实验验证式玩具的主要目标用户一般定位于学龄儿童。而针对学前儿童的实验验证式玩具，则会根据目标特性尽可能进行简化，排除不稳定因素，选择相对简单且安全的实验内容。

为了简化实验内容，实验验证式学前玩具会通过与拼搭构建或情景任务相结合的形式表现出来。例如Hape为4岁以上儿童推出的科学物理实验台（图3），就是以拼搭构建来完成简单的物理实验。该玩具提供了58件与实验主题相关的配件，这些配件用材考究、打磨细致，保障儿童的游戏安全。配件与配件间的任意组合可形成10种以上的实验装置，例如运输缆车、爬绳青蛙、机械手臂等。儿童可通过简单的实验操作，边玩边学，锻炼其理性思维、手脚协调、细致观察等能力，并切实感受物理的魅力。

图3 Hape科学物理实验台(图片来源：https://www.hape.com/cn/cn/toy/科学物理实验台玩具/E3028)

3 STEAM学前儿童玩具设计的方法策略

基于对市场上STEAM学前儿童玩具的研究，从主题设定、游戏互动以及外观塑造3个维度，构建STEAM学前儿童玩具的设计模型（图4），并依据模型细化其设计方法。

图4 STEAM学前儿童玩具的设计模型

3.1 主题设定

3.1.1 正面积极富有教育意义 为了追逐当下流行趋势，增加玩具的新奇感，市场上一些玩具设计忽略了其主题设定的正面积极性，将暴力、恐怖等负面主题引入儿童玩具之中，对儿童的价值导向造成了消极影响。这些玩具从道德观方面看是不符合伦理道德的设计，它们都隐藏着一定的危害性[6]。尤其是对学前儿童玩具而言，学前时期是认知形成的关键时期，正面积极的主题设定可为儿童日后的认知成长提供良好的价值导向。儿童通过游嬉与玩乐，在认知范围内更新已有经验的框架，将更多现实活动与儿童本体（生理、心理）进行交互，这样的活动具有持续性、延展性、波动性[7]。并且STEAM学前儿童玩具是侧重于教育的学前儿童玩具，相对于普通玩具而言，更加注重其教育意义，因此正面积极的主题设定是STEAM学前儿童玩具设计的前提。

3.1.2 突出生动明确问题情境STEAM学前儿童玩具以培养学前儿童综合运用学科知识、创造性解决问题的能力为目标，是在主题设定时极为注重问题情境的布置。问题情境是引发学前儿童主动探究学习的契机，给学前儿童架起自主探究的支架，引导学前儿童将注意力集中在解决问题上[8]。主题焦点明晰，表达鲜活，突出生动的主题设定能使问题情境更鲜活明确，在满足学前儿童认知特性的基础上，引发他们的好奇心与探索意识，利于培养学前儿童的自主探究能力。

3.2 游戏互动

3.2.1 学科融合综合运用知识 学科融合是STEAM学前儿童玩具在游戏互动中的重要特征。一般的STEAM学前儿童玩具整体侧重某一重点学科知识的表达，在探索过程中会根据游戏需要，合理地融入其他所需学科，最终呈现出多种学科的知识结构特征。需注意的是在学科融合时，需将各个学科摆放在相同的位置上，按照需求合理结合，不能生搬硬套。不同学科之间的因果关系在游戏互动的过程将得以呈现。学科融合式的游戏架构不仅可让学前儿童了解实际问题的复杂性，还可让他们在游戏互动过程中学会跨学科地运用知识，以培养其综合能力。

3.2.2 难度分级逐步培养能力STEAM学前儿童玩具是基于一定问题情境的玩具，任何问题的解决都不是一蹴而就的直线过程。过于简单的游戏互动会使学前儿童毫无成就感，而过于复杂的游戏则会打击学前儿童自信，最终结果都会使学前儿童对玩具甚至相关知识点彻底失去兴趣。对学前儿童知识的导入以及能力的培养应当是一个循序渐进的过程。因此在游戏过程中应按照难度层级，进行任务划分，从易到难逐层递进，引发学前儿童探索兴趣和积极性，确保他们能在原有的水平上往下一阶段跃进。并且难度分级的形式，可将儿童的能力增长以显性的方式呈现出来，更直观地展示出玩具的教育意义。

3.2.3 奖惩机制强化行为反馈 在游戏互动过程中行为反馈十分重要，尤其是其中的奖惩机制。奖惩机制分为成就激励和错误警示。成就激励是对游戏中正确行为的奖励反馈，可让学前儿童清晰地感知到自我的成长与目标的实现，从而获取成就感，使其更积极地参与游戏。而错误警示则是对游戏中错误行为的善意提醒，它不仅可对学前儿童的错误行为进行正确引导，还可与成就激励形成对比，激发斗志。准确适当的奖惩机制是创造良好游戏感受的必要条件。奖惩机制能利用多角度的反馈帮助学前儿童直观感受行为的对错，从而顺利推动任务的进行。

3.3 外观塑造

3.3.1 安全健康符合成长需要 为了保证儿童的健康，无论是何种玩具，安全问题总置于第一位。玩具设计师除了拥有设计的热情，还要熟悉各国玩具的安全标准，设计的玩具需要经过严格的安全检测[9]。由于学龄前儿童活泼好动、精确控制动作的能力不足，同时他们心理情感的控制力和稳定性不够高，感知能力发展不完全，自我保护意识较弱，所以面临相对成人更多的安全问题[10]。例如学前儿童习惯于将手中的东西当成食物放入嘴里，造成窒息的风险。因此对玩具的外观塑造要严格制定玩具部件的形状、尺寸、材料、强度以及配合关系。STEAM学前儿童玩具属于操作实践型教育玩具，其中一般会含有许多零散的配件，此类玩具在外观塑造时更需要着重考虑其部件构成的安全性与可靠性，消除不稳定因素，保证儿童健康快乐成长。

3.3.2 生动形象吸引受众眼光 生动形象的视觉效果有利于强化视觉冲击感，增强对受众的吸引力和感染力。因此在许多产品设计中，外观塑造被作为有效的助力手段，来推广产品、传达价值理念。STEAM学前儿童玩具也不例外，生动的形象塑造可以让其更具亲和性和购买力。随着需求的提升，学龄前儿童对玩具的选择从单一的感官触动玩具到多感官体验玩具，从被动接受出厂设定到个性化创作[11]。单一固化的形象已无法满足当下儿童对于玩具的感官需求，因此形象塑造更是一个值得仔细思考的问题。一方面要符合儿童身心特点，能够获得学前儿童喜爱，并且便于他们游戏玩耍；另一方面需挖掘自身亮点，给用户留下鲜明的记忆点。

综上所述，将STEAM学前儿童玩具设计的方法策略拆分为3个维度，按设计流程的重要节点排序分别为主题设定、游戏互动以及外观塑造，每个维度分别对应相关的设计方法策略。其中主题设定应在富有正面积极教育意义的基础上，布置突出生动的问题情境，以此来增强儿童的游戏代入感。而游戏互动的首要任务是将多种学科的知识结构融入游戏架构中，然后通过难度层级递进且行为反馈积极的互动任务将知识点清晰地传达给儿童。最后在外观塑造时需格外注重玩具的安全性能，并在此之上进行视觉外观的生动化加工，使其可以吸引受众眼光。以上3个维度在STEAM学前儿童玩具设计中应综合考量，以期达到最佳适配。

4 结语

STEAM教育作为目前广受认可的科学教育理念，其理念传达中基于问题情境的跨学科知识综合运用成为了促进学前儿童玩具设计的有效手段。文章以STEAM学前儿童玩具为基点，应用形式上将其分为拼搭构建式玩具、实验观测式玩具以及情景设定式玩具。并提出了基于STEAM教育理念的学前儿童玩具设计方法，从主题设定、游戏互动以及外观塑造3个维度探讨了如何使STEAM学前儿童玩具更好地满足学前儿童需求，从而优化玩具使用体验，为之后STEAM学前儿童玩具的设计提供参考。