基于AHP分析法的儿童认知发展玩具设计研究

崔梓月 曾山

摘  要：在对儿童游戏分类研究的基础上，分析总结儿童认知发展与不同游戏类型的关系，据此对现有儿童认知发展类玩具市场进行分类调研。借助AHP层次分析法从安全性、功能性、情感性、美观性四个方面对儿童认知发展玩具的设计需求进行权重分析。依据分析成果提出设计策略，最终形成具体设计方案，展开设计实践，以设计更加贴合消费者需求、有针对性地促进学前期儿童认知发展的玩具。

关键词：玩具设计；认知发展；AHP分析法；学前期儿童

维果茨基（Lev Vygotsky，1896—1934）认为，儿童的心理发展在游戏中达到最高水平[1]，游戏形成于一种儿童发展遇到阻碍后产生的强烈愿望，儿童游戏是复杂的多样化的活动[2]。作为游戏的载体，玩具能够在吸引儿童注意力的同时拓展游戏的活动途径，丰富游戏的游玩体验。3-6岁儿童正处于认知和思维的飞速发展阶段，儿童正是在玩具和游戏的玩耍之中满足自己旺盛的求知欲与好奇心，逐步探索世界、认识世界、理解世界。

玩具针对性地影响学前期儿童认知发展的核心在于游戏玩法，不同的游戏玩法促进儿童不同类型的认知发展方向。目前市场上的儿童认知玩具玩法繁杂，对儿童认知发展的促进效果定位模糊。能够有针对性地促进学前期儿童认知发展，挖掘儿童思维潜力的玩具越来越被家长关注。

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，简称AHP）具备通过定量计算来解决复杂的定性问题的优势，是一种定量和定性相结合的分析方法，能够将无秩序的庞大问题相关因素群组通过分层递进评价赋予相对权重值，从而得到问题相关影响因子的权重排序。它被广泛应用于社会学、统计学、设计、城市规划等领域①。文章通过分析儿童游戏类型与认知能力发展的关系，对现有儿童玩具市场进行分类，提取儿童认知发展玩具的设计需求。采用AHP分析法得到儿童认知发展玩具设计过程中权重值较高的设计需求，为设计实践提供指导和参考。

一、儿童游戏类型与认知能力发展关系分析

儿童三到六岁之间的时期称作学前期[3]。学前期是儿童认知成长的关键时期，在发展心理学的界定中，儿童的认知发展包括学习、记忆、语言、思维、道德推理和創造性，且与生理、社会和情感的发展紧密相关[4]。

（一）儿童游戏类型与认知发展的关系

皮亚杰的研究认为，儿童进行游戏的类型与儿童认知发展水平密切相关，依照儿童认知发展阶段的不同，儿童游戏可以分为练习性游戏（0-2岁）、象征性游戏（3-6岁）和规则游戏（7-11岁）。最适合学前期儿童的游戏类型是象征性游戏。象征性游戏的本质是儿童借助象征性思维通过符号对现实世界进行模仿和想象，以完成自身思维与外部世界的同化，达到认知发展的结果[5]45。依照玩具载体的区别，象征性游戏可以分为构造类、角色扮演类、智能互动类等不同类型，儿童的认知发展涵盖创造性、语言、社会理解力等不同方面。根据文献研究对儿童游戏类型与认知发展领域进行匹配，针对儿童某方面认知发展的具体游戏类型及其玩耍方式如下：

1.促进儿童创造力发展的游戏类型

在儿童创造力发展方面，研究发现具有现实对象替代作用的构造类玩具能够有效促进儿童的实际操作技能和创造性思维发展[6]。幼儿的创造力表现为发散性思维和创造性想象两个部分，因此，具有以物代物功能的象征性游戏能够锻炼儿童发散性思维和解决问题的能力，也可促进儿童的创造性想象[7]。

2.促进儿童语言能力发展的游戏类型

Dickinson和Moreton采用游戏训练研究方法发现，角色扮演类游戏能增加儿童在游戏中的语言词汇量，并能提高儿童口语表达测试的成绩[8]。

（3）促进儿童理解力发展的游戏类型

具有人与人之间互动特点的游戏有助于儿童理解力的发展[9]。在具备互动性的玩具玩耍中，儿童通过与其他人之间的人际情感交流，实现自我感知、增强社会认知，从而锻炼对他人行为的共情理解力。

（二）儿童认知行为特点

不同年龄段的儿童具备不同的认知发展水平及行为特点，学前期儿童认知心理特点表现为：认知能力显著提高[5]85、学习能力提升、注意力难集中、好奇心强烈。行为特点表现为：倾向直接的感官接触[5]5、重复探索、直接行动、喜爱模仿、语言表达想法②。

因此，综合考虑儿童游戏类型和认知行为特点，针对学前期儿童的玩具应当具备象征性游戏的特性[5]45，满足该阶段儿童的感官刺激需求、趣味需求、认知发展水平和交互沟通习惯。

二、儿童认知发展类玩具市场分析

（一）儿童认知发展类玩具市场现存问题

依照儿童游戏类型与认知发展的关系，将现有儿童认知发展类玩具市场中针对学前期儿童的象征性游戏玩具分成构造类、角色扮演类、智能互动类、教育类四大类。具备现实对象替代功能的构造类玩具发展儿童的创造力，角色扮演类玩具发展儿童的语言沟通能力，智能交互玩具发展儿童的社会理解力，教育类玩具开发儿童的学习能力。针对不同类别玩具分别展开调研，对其相关网站涉及的用户评价和反馈资料进行收集整理，总结现有市场的存在问题如下：（1）以教育功能为主的玩具，对儿童吸引力不强。例如学习游戏机，以学科教育作为出发点的玩具设计缺乏儿童视角的兴趣吸引点，对儿童而言可玩性不强；（2）部分拼接类玩具存在玩法单一的问题。例如轨道火车玩具，其轨道走向固定，拼接成果单一，限制儿童的自由发挥与创造力发展；（3）玩具玩耍周期较短。儿童在玩耍一段时间后，很快会失去兴趣，抛弃玩具，购买新品。

（二）设计需求提取

分析以上现存问题，提出针对性解决方向：（1）需分析学前期儿童认知需求，从儿童视角出发重新进行游戏玩法设计，使玩具功能中的教育与趣味因素得到平衡发展；（2）可以拓展玩具构成，实现多种玩法的结合，增加游玩趣味；（3）可以考虑通过设置玩耍难度分级延长玩具吸引力。

玩具教育功能和趣味功能分别对应儿童玩具中的功能设计需求和情感设计需求。依照问题解决方向、学前期儿童的认知心理和行为特点，可以将儿童玩具的功能设计需求细分为：玩法多样性、易操作性、认知发展性，同样情感设计需求细分为：趣味性、感官刺激性、心理引导性。

三、儿童认知发展玩具的设计需求权重评价分析

为进一步对儿童认知发展玩具的设计需求重要程度展开研究，借助AHP分析法对影响儿童认知发展玩具设计的多层级因子进行权重分析及重要度排序，并为设计策略的确立提供定性和定量研究参考。AHP分析法的基本步骤是：（1）建立指标层级模型；（2）建立两两比较的判断矩阵；（3）层次因素单阶排序；（4）一致性检验；（5）递阶综合排序[10]。

（一）指标层级模型构建

综合考虑儿童玩耍的认知需求、心理需求、行为需求、交互操作需求等多方面因素[11]，对儿童认知发展玩具需求进行整理、分析、聚类，建立一个层级之间互相联系的递阶层次结构。第一层为目标层，即儿童认知发展玩具的设计目标。第二层为准则层，是针对目标层的评价准则和影响因素，包括安全性、功能性、情感性、美观性四项指标。对准则层进行细分，得到第三层子准则层，包括十一个细分的子准则层指标，子准则层又称为指标层[10]。整个儿童认知发展玩具设计的指标层级模型构建如图1所示。

（二）建立两两比较的判断矩阵

构建判断矩阵是层次分析法的重要步骤。判断矩阵是对指标层级模型中相同层级指标因素之间两两比较得出的，为下一步定量化矩阵求得权重值铺垫[12]。其比较过程的赋值依据为1～9的比例标度法，如表1。

针对学前期儿童家长展开关于儿童认知发展玩具设计需求重要度的访谈调研，结合调研数据及文献阅读对目标层和准则层各指标的分值进行评价分析③，最终得出目标层、准则层的判断矩阵，如表2-表7。其中Mi为矩阵每行乘积，Wi为判断矩阵特征向量的分量，也是每行乘积Mi的n次方根值，Wi为本层要素在上一层要素中的相对权重，（AW）i为矩阵A与矩阵Wi的乘积。

通过对儿童认知发展玩具的设计产生影响的各层级因素的分析与计算，可以得出各指标的权重值，由表2-表7数据分析结果可以得知，在准则层的四项指标中权重值最高的是安全性（0.5110），其次是功能性（0.2521）、情感性（0.1659），权重值最低的是美观性（0.0709）。根据子准则层的综合权重排序可知，在儿童认知发展玩具的设计过程中最重要的指标因素为结构安全性（0.3407）、材料安全性（0.1703）、玩法多样性（0.1331）、趣味性（0.1045）、认知发展性（0.0838）。

（三）一致性检验

为保证不同评价者在判断矩阵打分过程中的判断一致性，即保证矩阵数值的相容性和合理性，需要进行一致性检验，当判断矩阵一致性比率CR＜0.1时检验合格，检验过程如下：

计算最大特征根：，其中n为判断矩阵阶数。

计算一致性指标：

计算一致性比率：，其中RI为平均随机一致性指标，不同矩阵阶数的RI值如表8所示。一致性检验结果如表9所示。

计算结果显示，各判断矩阵CR值均小于0.1，故一次性检验通过，判断矩阵的权重值合理。

（四）权重评价分析

根據最终综合权重排序，得到了在儿童认知发展玩具的设计过程中最重要的前五个指标因素：结构安全性、材料安全性、玩法多样性、趣味性、认知发展性，为设计实践提供理论参考依据。

四、儿童认知发展玩具的设计策略

根据表7各项指标因素的权重数据分析得到儿童认知发展玩具的设计目标，消费者对儿童认知发展玩具的安全性、玩法多样性、趣味性最为关注，相较而言对美观性的重视程度最低。从安全性要求、功能性要求、情感性要求和美观性要求四个角度展开讨论，总结归纳儿童认知发展玩具的设计策略。

（一）安全性要求设计策略

在安全性方面，用户格外关注玩具的构造结构是否安全，尤其注重产品的边缘处和零件的密封性，保证结构设计安全，预防误吞、误食、磕碰、划伤等对儿童造成的意外伤害。此外玩具在材料选择上应当采用无毒无害的食品级接触材料。

（二）功能性要求设计策略

在功能性方面，消费者对玩具的玩法多样性偏好程度最高，其次为玩具对儿童认知发展的促进性功能。多样化的玩法使儿童玩具具备能够持久满足儿童挑战兴趣的娱乐性功能，对儿童认知发展的促进效果来自玩具的益智性功能，因此从娱乐功能及益智功能两方面提出设计策略：（1）娱乐功能：拓展玩具构成，降低操作难度，实现多种玩法的结合；（2）益智功能：考虑如儿童的空间智力能力、创造力、学习能力或数学逻辑思维能力等特定认知能力的发展。

（三）情感性要求设计策略

在情感性方面，用户更注重玩具的趣味性和感官刺激性。考虑添加能够满足儿童好奇心及直观感官刺激的交互设计元素，增强玩具玩耍吸引力。同时可以通过玩具玩法的玩耍难度分级增添玩具的趣味性，使儿童在玩耍过程中逐步收获挑战性的满足感，满足学前期不同年龄段的儿童需求。

（四）美观性要求设计策略

在美观性方面，消费者最关注产品的造型设计，其次为玩具的色彩搭配。据此对儿童玩具市场产品进行色彩和造型的十字图分析，如图2所示。其中色彩分类为绚彩色和中性色，造型分类为流线型和折线型。学前期儿童倾向于单纯的色彩刺激，因此玩具颜色偏绚彩色，搭配鲜艳，明快感强。考虑到幼儿玩耍的舒适度与无害体验，玩具造型外表以流线型为主。

五、儿童认知发展玩具设计实践

（一）游戏设计

根据AHP分析法的指标权重排序可以发现：玩具安全性、玩法多样性、趣味性、认知发展性较为重要。因此在儿童认知发展玩具设计实践中，将这几方面因素作为重要设计指标展开游戏玩法设计。采用积木拼接和任务挑战结合的玩法，手脑并用，考虑儿童空间智力能力与创造力的发展需求，设计一款针对3-6岁儿童空间智力开发的积木拼装玩具，游戏益智功能的实现方法设定为：借助光照下一个立体物块在不同方向上的不同投影形状发展儿童对三维立体方块堆积的空间想象力。

（二）方案展示

游戏具体两类玩法展示如下：

1.玩法一：空间方块投影玩法

该玩法由积木块、底座、任务卡、凸透镜、光源五部分组成。儿童选择并摆放任务卡；观察任务卡，在底座上堆积方块，使得方块投影能够与任务卡上的图案重叠；摆放凸透镜，开启光源，若方块的投影与任务卡中的图像重叠，则完成挑战，如图3所示。

2.玩法二：寻找隐藏动物玩法

该玩法由积木块、底座、任务卡三部分组成。分为初阶和进阶两种难度等级，初阶难度为选择一张任务卡挑战，积木摆放完后能够从一侧观察到任务卡上的小动物即为挑战成功，进阶难度需要选择两张任务卡，最终需要同时从正面和左面观察到隐藏在任务卡里的两个动物才能挑战成功，如图4所示。

六、結语

文章通过对儿童游戏与认知发展的研究现状分析，得到不同类型游戏与儿童不同认知发展方向的匹配性关系，再针对学前期儿童认知发展类玩具市场展开调研，探寻现存问题及解决方向，结合AHP分析法构建分析模型，获取儿童认知玩具设计中权重值最高的五项指标因素，得出儿童认知玩具设计的指导策略。最后进行游戏方案设计实践，以积木拼接和任务挑战结合的玩法针对性发展儿童空间智力能力与创造力，玩法汲取三视图的设定特点，融入探索卡通图像的任务挑战，以实现益智趣味兼具的游玩流程体验。

注释：

①详见支敏、卢云辉的论文《基于AHP的大学生综合素质评估》，康辉、赵凯勋的论文《基于层次分析法的汽车设计方案评价模型》，赵艳晓、应放天、方倩怡、李志辉的论文《基于FAHP的肿瘤儿童医疗游戏辅导玩具设计研究》和冯柏盛、殷玮川的论文《基于层次分析法的城市交通网络可达性评价方法研究》。

②具体阐述见黄群、李君梓的论文《信息时代下的儿童智能玩具设计研究》和聂璇的学位论文《基于认知心理学的儿童玩具设计研究》。

③详见王增、韦紫高、郭鑫、张铭的论文《互动式儿童玩具设计研究》，何艳婷的论文《基于游戏活动中幼儿发展需求的玩具设计研究》，吴剑锋、上官培军的论文《基于认知特征的儿童益智玩具设计研究》和谢亨渊、肖著强的论文《儿童玩具中产品语意学的解析》。

参考文献：

[1]Vygotsky L S.Mind in Society： The Development of Higher Mental Processes[M].HARVARD UNIV. PR，1978：93.

[2]弗罗斯特，等.游戏和儿童发展[M].南京：江苏教育出版社，2011：2.

[3]中华人民共和国教育部.3～6岁儿童学习与发展指南[M].北京：首都师范大学出版社，2012：4.

[4]曾山，关惠元.发展心理视野下学前儿童家具设计探讨[J].包装工程，2018（4）：141-145.

[5]皮亚杰，英海尔德.儿童心理学[M].吴福元，译.北京：商务印书馆，1980.

[6]陈会昌，王令望，龚丽俐，茅承颖，曹莉.采用构造玩具教学对幼儿创造力发展的影响[J].心理学报，1987（3）：239-245.

[7]蒋冬红，鲁忠义.幼儿游戏与创造力发展[J].河北师范大学学报（教育科学版），2002（6）：33-36.

[8]Elias C L， Berk L E. Self-regulation in young children： Is there a role for sociodramatic play？[J]. Early childhood research quarterly，2002（2）：216-238.

[9]卢晓琴，李志英.认知发展理论在儿童益智玩具设计中的运用[J].包装工程，2009（12）：139-141，147.

[10]支敏，卢云辉.基于AHP的大学生综合素质评估[J].贵州民族学院学报（哲学社会科学版），2006（4）：168-171.

[11]孟令浩.产品设计中的人的因素[J].人类工效学，2018（4）：71-74.

[12]李永锋，侍伟伟，朱丽萍.基于灰色层次分析法的老年人 APP 用户体验评价研究[J]. 图学学报， 2018（1）：68-74.

作者简介：

崔梓月，南京理工大学设计艺术与传媒学院硕士研究生。研究方向：工业设计工程。

曾山，博士，南京理工大学设计艺术与传媒学院副教授、研究生导师。研究方向：工业设计、设计心理学、设计历史与文化。