基于兒童認(rèn)知發(fā)展理論的科技館互動(dòng)裝置設(shè)計(jì)研究

徐紅蕾 申夢(mèng)圓

摘要：科技館的科普教育功能日漸重要，學(xué)齡期兒童作為科技館重要的參觀群體，與科技館的展示裝置尤其是互動(dòng)裝置有著密不可分的關(guān)系。文章從兒童認(rèn)知發(fā)展理論出發(fā)，側(cè)重研究6～12歲學(xué)齡期兒童認(rèn)知發(fā)展?fàn)顟B(tài)，提出科技館互動(dòng)裝置設(shè)計(jì)策略。從用戶認(rèn)知發(fā)展模型、裝置內(nèi)容與形式、互動(dòng)體驗(yàn)三方面尋找貼合兒童認(rèn)知發(fā)展的科技館互動(dòng)裝置設(shè)計(jì)策略，以期提升我國(guó)科技館展陳設(shè)計(jì)水平，增強(qiáng)兒童思考能力。

關(guān)鍵詞：兒童認(rèn)知發(fā)展理論;科技館;互動(dòng)裝置;互動(dòng)體驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2021）19-0-03

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科技的迅速發(fā)展，我國(guó)科技館逐漸成為全民科普教育的前沿陣地。互動(dòng)裝置是科技館系統(tǒng)中最小但卻最重要的單元，是科普教育的主要工具之一，互動(dòng)性是其顯著特點(diǎn)。兒童在日新月異的數(shù)字化環(huán)境下成長(zhǎng)，逐漸成為科技館的主流人群。在科技館互動(dòng)裝置的研究中，需要針對(duì)兒童認(rèn)知發(fā)展進(jìn)行相關(guān)研究與設(shè)計(jì)策略探析，以達(dá)成提升兒童科學(xué)素質(zhì)的目的。

1 兒童認(rèn)知發(fā)展理論與科技館互動(dòng)裝置

聯(lián)合國(guó)《權(quán)利公約》將兒童定義為“18歲以下的任何人”[1]，我國(guó)法律規(guī)定未成年人是未滿18周歲的公民。瑞士心理學(xué)家皮亞杰將兒童的心理階段劃分為四個(gè)階段，其中7～12歲為具體運(yùn)算階段[2]，具體特征為可獨(dú)立組織各種方法進(jìn)行正確的邏輯運(yùn)算，但離不開(kāi)具體事物或形象的幫助。我國(guó)將兒童6～12歲劃定為學(xué)齡期，兒童6歲進(jìn)入小學(xué)接受教育，開(kāi)始系統(tǒng)化學(xué)習(xí)，因此，本次研究側(cè)重于6～12歲的兒童。

1.1 兒童認(rèn)知發(fā)展理論

生活中無(wú)處不有認(rèn)知活動(dòng)存在，兒童天真無(wú)邪、活潑自由，兒童的心理和行為在成長(zhǎng)過(guò)程中不斷成熟，為成人后的心理和行為打下了牢固的基礎(chǔ)。研究?jī)和姘l(fā)展離不開(kāi)對(duì)兒童認(rèn)知發(fā)展理論的研究。兒童認(rèn)知心理學(xué)主要研究?jī)和J(rèn)知過(guò)程如何影響其行為。互動(dòng)裝置提取的信息具有代表性、特征性，有利于鞏固兒童的記憶，影響兒童的行為體驗(yàn)。

兒童認(rèn)知內(nèi)容包含感知覺(jué)、注意、表象、記憶、學(xué)習(xí)、思維、語(yǔ)言、情緒、行為及對(duì)應(yīng)各種形式活動(dòng)。

感知覺(jué)發(fā)展?fàn)顩r：人們和世界進(jìn)行交流通過(guò)感覺(jué)實(shí)現(xiàn)。感官器官通過(guò)視、聽(tīng)、味、嗅、觸覺(jué)感知外界信息，整體反映客觀事物，形成對(duì)于感知到的信息的解釋?zhuān)墙邮艽碳さ钠鹗歼^(guò)程。知覺(jué)是感覺(jué)的高級(jí)認(rèn)知形態(tài)。兒童在多種裝置構(gòu)成的環(huán)境中主要通過(guò)感官和知覺(jué)體驗(yàn)獲取、處理、加工多種信息。

注意發(fā)展?fàn)顩r：注意是心理活動(dòng)對(duì)客觀事物的聚焦和集中?；?dòng)裝置所包含的聲像、造型等信息都會(huì)對(duì)兒童產(chǎn)生注意活動(dòng)。敏銳、力量、準(zhǔn)確三種特征會(huì)率先引起兒童注意，所以裝置需要在短時(shí)間觸發(fā)與兒童的交互活動(dòng)。

表象發(fā)展?fàn)顩r：表象是感知進(jìn)入思維的中間環(huán)節(jié)，具有直觀性、概括性的特點(diǎn)。

記憶發(fā)展?fàn)顩r：在兒童認(rèn)知客觀世界中，有意識(shí)記和無(wú)意識(shí)記結(jié)合發(fā)展。

學(xué)習(xí)發(fā)展?fàn)顩r：利用兒童認(rèn)知裝置能夠有目的、計(jì)劃、系統(tǒng)地掌握知識(shí)、技能和行為規(guī)范，但將認(rèn)知到的事物運(yùn)用到生活中尤為重要，還需多加練習(xí)與鞏固。

思維發(fā)展?fàn)顩r：思維能力展現(xiàn)了用戶如何理解圖像、認(rèn)識(shí)圖形和創(chuàng)造性思考。兒童在成長(zhǎng)的過(guò)程中，會(huì)充分發(fā)揮色彩想象力，認(rèn)知色彩時(shí)容易聯(lián)想到現(xiàn)實(shí)中具體的事物。

語(yǔ)言發(fā)展?fàn)顩r：隨著年齡的增長(zhǎng)，兒童語(yǔ)言表達(dá)能力提升。

情緒發(fā)展?fàn)顩r：兒童情緒具有不穩(wěn)定等特點(diǎn)，在現(xiàn)實(shí)生活中需要滿足兒童的社會(huì)性需求，充分給予其尊重與愛(ài)。

行為發(fā)展?fàn)顩r：社會(huì)、家庭、展陳環(huán)境等多種因素都會(huì)對(duì)兒童行為產(chǎn)生影響。

1.2 科技館互動(dòng)裝置

新媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，完善、豐富了互動(dòng)裝置的展示形式，賦予了其新的審美模式。隨著時(shí)代的進(jìn)步，互動(dòng)裝置成了集技術(shù)性和藝術(shù)性于一體的展示裝置，有助于增強(qiáng)其藝術(shù)性和參與性?；?dòng)裝置從本質(zhì)上說(shuō)是藝術(shù)家創(chuàng)作出來(lái)的藝術(shù)作品，需要在保證安全性的基礎(chǔ)上滿足功能性需求。

互動(dòng)裝置的基本形式有觸控式、轉(zhuǎn)動(dòng)式、按壓式、手動(dòng)式或身體局部操作式，信息傳播單向性和強(qiáng)制性明顯。以大屏投影互動(dòng)為主的多媒體沉浸式互動(dòng)裝置[3]，如紐約科學(xué)館用波浪形墻壁展示具有交互式的數(shù)字虛擬生態(tài)系統(tǒng)，人們探索這個(gè)虛擬環(huán)境中的自然規(guī)律，感受萬(wàn)物互聯(lián)互通?？臻g場(chǎng)景呈現(xiàn)型互動(dòng)裝置由場(chǎng)景搭建等相關(guān)展示陳列裝置組成，允許用戶根據(jù)自身認(rèn)知和理解體驗(yàn)場(chǎng)景情境，真實(shí)性強(qiáng)。例如，有關(guān)歷史人物的科技發(fā)明的展陳通常利用舞臺(tái)、道具、布景等裝置營(yíng)造特定環(huán)境，創(chuàng)造“與科學(xué)家面對(duì)面”的情境。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)館內(nèi)的月球漫步展示利用一系列交互設(shè)備構(gòu)造虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，觀眾通過(guò)完成月球探索任務(wù)獲得沉浸式感官體驗(yàn)。給觀眾帶來(lái)全方位沉浸式體驗(yàn)的球幕、巨幕、動(dòng)感影院，在體量方面能有效烘托環(huán)境氣氛，會(huì)引起用戶的視覺(jué)量感效應(yīng)?；?dòng)裝置的基本形式有其自身技術(shù)方面的協(xié)調(diào)性，受用戶體驗(yàn)需求的影響，結(jié)合型互動(dòng)裝置的應(yīng)用程度越來(lái)越高。

1.3 科技館互動(dòng)裝置與兒童體驗(yàn)

兒童在認(rèn)知互動(dòng)裝置時(shí)，對(duì)互動(dòng)裝置的界面、色彩、尺度等方面進(jìn)行認(rèn)知是一個(gè)單獨(dú)的、分解的任務(wù)處理過(guò)程：互動(dòng)裝置直接展示需要包含能夠引起兒童關(guān)注的信息、畫(huà)面甚至聲音等;兒童外部“輸入指令”與裝置形成“通信”;裝置內(nèi)部處理指令信息，形成反饋;兒童接收信息，影響兒童大腦映像，重復(fù)動(dòng)作?；?dòng)裝置傳遞展示信息體現(xiàn)了客觀環(huán)境與用戶機(jī)體內(nèi)部處理的結(jié)構(gòu)。外部環(huán)境、互動(dòng)裝置形式、傳達(dá)的信息等被兒童感官系統(tǒng)感知，在兒童腦內(nèi)轉(zhuǎn)譯、記憶，中樞神經(jīng)思考信息，轉(zhuǎn)換為兒童的外部行為，進(jìn)而影響下一次操作[3]。

多感官性的互動(dòng)設(shè)計(jì)可以豐富兒童體驗(yàn)的方式和途徑。注重運(yùn)用多種感官體驗(yàn)方式幫助兒童理解陳列語(yǔ)言，有助于科技教育文化知識(shí)潛移默化地影響兒童。用戶的行為是復(fù)雜多樣的，互動(dòng)行為參與由主題誘導(dǎo)產(chǎn)生，參與的行為由肢體行動(dòng)層到觀念交互層。用戶行為受所處環(huán)境、教育背景、社交人群等的影響，兒童所處環(huán)境、空間、裝置等狀態(tài)應(yīng)符合兒童活動(dòng)安全性要求。空間中的互動(dòng)裝置應(yīng)作為兒童探索行為的操作對(duì)象，引導(dǎo)兒童組織行為。陜西科技館內(nèi)兒童認(rèn)知小球運(yùn)動(dòng)裝置使知覺(jué)產(chǎn)生，互動(dòng)裝置吸引兒童注意力，兒童從遠(yuǎn)處看到裝置色彩，在腦中形成視覺(jué)表象;在參與過(guò)程中持續(xù)注意裝置狀態(tài)，近處形狀表象進(jìn)入兒童大腦促進(jìn)思考;兒童思考結(jié)果并付諸實(shí)踐，轉(zhuǎn)動(dòng)輪盤(pán)操作裝置細(xì)部完成（見(jiàn)圖1）。

2 基于兒童認(rèn)知發(fā)展理論的科技館互動(dòng)裝置設(shè)計(jì)策略

2.1 認(rèn)知發(fā)展模型框架的建構(gòu)

信息時(shí)代更重視用戶在展示活動(dòng)中的地位及其生理、心理需求。如何梳理與整合多樣且龐雜的信息？信息蘊(yùn)含于兒童認(rèn)知發(fā)展模型中，條理清晰的流程是使兒童思維清晰的重要步驟。兒童根據(jù)先前經(jīng)驗(yàn)對(duì)互動(dòng)裝置信息進(jìn)行理解，產(chǎn)生情緒、情感等顯性輸出反應(yīng)，執(zhí)行操作與裝置產(chǎn)生互動(dòng)。兒童置身于互動(dòng)裝置構(gòu)成的展陳環(huán)境中接收信息，多感官系統(tǒng)受到環(huán)境信息的刺激，大腦對(duì)接收到的信息保持持續(xù)性注意。認(rèn)知過(guò)程進(jìn)入記憶模塊后，大腦接收到的信息由感覺(jué)記憶向臨時(shí)記憶發(fā)展，再次轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)時(shí)記憶的信息形成知識(shí)長(zhǎng)久保存。中樞處理器指導(dǎo)兒童輸出動(dòng)作，做出相應(yīng)的語(yǔ)言、動(dòng)作、表情等[4]。

2.2 展示內(nèi)容與展示形式設(shè)計(jì)

對(duì)比研究和實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)科技館展示內(nèi)容具有普適性和滯后性的特點(diǎn)，互動(dòng)裝置的造型新穎性、造型感還需深入研究。展示策劃本質(zhì)上是藝術(shù)與科技融合的展覽，需要考慮科技發(fā)展趨勢(shì)、當(dāng)代科技整體狀況以及藝術(shù)風(fēng)格與潮流。

互動(dòng)裝置從本質(zhì)上來(lái)看是一件藝術(shù)作品，藝術(shù)作品的設(shè)計(jì)離不開(kāi)時(shí)代背景、用戶認(rèn)知、地域因素。只有這樣創(chuàng)造出的藝術(shù)作品才是有共鳴、有歸屬感的作品。一般來(lái)說(shuō)，凝聚了時(shí)代背景、民族地域精神和用戶認(rèn)知的藝術(shù)作品具有突出的文化傳播價(jià)值?？萍拣^需要在新時(shí)代新科技革命浪潮下，貼合地域特色，結(jié)合現(xiàn)狀分析與調(diào)研問(wèn)卷策劃展示內(nèi)容。大眾媒體在向公眾傳播科技信息的過(guò)程中，需要明確反映科學(xué)規(guī)律的深刻本質(zhì)，考慮用戶的可接受程度，帶給用戶新認(rèn)識(shí)、新感受。

在展示形式方面，因?yàn)閮和旧砗闷嫘膹?qiáng)，所以對(duì)操作型互動(dòng)裝置的體驗(yàn)僅是出于一時(shí)新鮮。多媒體沉浸式互動(dòng)裝置可以通過(guò)氛圍營(yíng)造，調(diào)動(dòng)用戶多感官系統(tǒng)，突出科學(xué)的內(nèi)涵和主題?？臻g場(chǎng)景型互動(dòng)裝置具有參與性、互動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，兒童參與體驗(yàn)過(guò)程能增強(qiáng)空間敘事性。可以結(jié)合型互動(dòng)裝置為主要展示形式，從造型、色彩、材質(zhì)入手，用基本元素構(gòu)成裝置形體作為“展臺(tái)式”裝置的補(bǔ)充，強(qiáng)調(diào)提高裝置的趣味度、美觀性，提高兒童的美學(xué)修養(yǎng)。裝置的可視部分為系統(tǒng)表象，需要有條理、恰當(dāng)且易于操作，使兒童在展示空間中的審美觀念轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙匀藶楸尽钡膮⑴c展示。裝置造型的色彩需要有整體規(guī)劃，材質(zhì)需要環(huán)保無(wú)毒，保證兒童安全（見(jiàn)圖2）。

2.3 兒童互動(dòng)體驗(yàn)感的增強(qiáng)

科技與文化的融合體現(xiàn)在科技館中，要求展示裝置具備趣味性、參與性與互動(dòng)性。心理學(xué)研究表明，人接收外界信息主要依靠視覺(jué)感受，以聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)和觸覺(jué)感受為輔。裝置設(shè)計(jì)應(yīng)建立在展品與兒童感官的交流聯(lián)系上，讓互動(dòng)裝置從多感官系統(tǒng)上影響兒童心理，促進(jìn)兒童身心發(fā)展[5]。兒童在空間中會(huì)選擇性體驗(yàn)裝置，在沒(méi)有其他因素干擾的情況下完全依賴自身感覺(jué)。通過(guò)視、觸覺(jué)感知到的信息在兒童腦中建構(gòu)成完整的原理與模型，影響兒童認(rèn)知。在互動(dòng)體驗(yàn)中，視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信息的反饋同樣重要，愉悅的聲音有助于人們緩解壓力，營(yíng)造輕松愉悅的氛圍。味、嗅覺(jué)在我國(guó)科技館互動(dòng)設(shè)計(jì)中運(yùn)用極少，但運(yùn)用在互動(dòng)設(shè)計(jì)中對(duì)于兒童來(lái)說(shuō)是一種很好的認(rèn)知世界的方式。

為了增強(qiáng)裝置的互動(dòng)性與兒童體驗(yàn)感，對(duì)篩選到的內(nèi)容進(jìn)行信息層級(jí)劃分，構(gòu)建符合兒童認(rèn)知任務(wù)的模型，描述體驗(yàn)互動(dòng)裝置的過(guò)程，把需要體驗(yàn)的任務(wù)概念化、過(guò)程化，幫助兒童體驗(yàn)、增強(qiáng)記憶。

3 結(jié)語(yǔ)

科技館互動(dòng)裝置多感官交互的能力將用戶真正納入展品中。兒童認(rèn)知發(fā)展框架的構(gòu)建、互動(dòng)裝置的展示內(nèi)容和形式以及兒童互動(dòng)體驗(yàn)感的增強(qiáng)是互動(dòng)裝置設(shè)計(jì)需要考慮的重點(diǎn)，優(yōu)化兒童與科技資源之間的互動(dòng)，增強(qiáng)兒童用戶群體體驗(yàn)感，有助于塑造兒童科學(xué)觀，促進(jìn)兒童全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 謝悅.關(guān)于新媒體互動(dòng)裝置藝術(shù)的探索[J].大眾文藝，2017（5）：64.

作者簡(jiǎn)介：徐紅蕾（1975—），女，陜西西安人，碩士，副教授，研究方向：藝術(shù)設(shè)計(jì)。

申夢(mèng)圓（1995—），女，山西長(zhǎng)治人，碩士在讀，研究方向：設(shè)計(jì)學(xué)。

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