魏國(guó)

基于腦科學(xué)理論的益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略研究

魏國(guó)

（西華大學(xué) 美術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院，成都 610039）

探討基于腦科學(xué)理論的益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略。通過(guò)深入研究益智玩具市場(chǎng)及各階段兒童玩具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，總結(jié)出趣味性、互動(dòng)性、教育性、創(chuàng)新性和安全性等關(guān)鍵要素。將兒童發(fā)展心理學(xué)作為益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)的理論依據(jù)，結(jié)合腦科學(xué)原理，制定出創(chuàng)新的益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略。重點(diǎn)關(guān)注腦科學(xué)理論以解析兒童的認(rèn)知特點(diǎn)，從而提供更具針對(duì)性和有效性的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)深入理解兒童腦部的發(fā)育規(guī)律，借鑒腦圖譜所揭示的認(rèn)知特性，以制定出益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)的前沿策略，提升兒童的認(rèn)知能力，在推動(dòng)益智產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方面具有深遠(yuǎn)的影響和實(shí)踐價(jià)值。

益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)；腦科學(xué)理論；認(rèn)知發(fā)展規(guī)律；產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略；兒童發(fā)展心理學(xué)

在21世紀(jì)的數(shù)字化、信息化大潮中，兒童成長(zhǎng)環(huán)境經(jīng)歷了翻天覆地的變革。在科技的迅猛發(fā)展之下，益智兒童產(chǎn)品已然成為兒童日常生活中不可或缺的一環(huán)。它們既是娛樂(lè)的源泉，又是促進(jìn)兒童認(rèn)知能力發(fā)展的關(guān)鍵媒介。通過(guò)多樣化的互動(dòng)形式，這些產(chǎn)品能夠極大地激發(fā)兒童的想象力、創(chuàng)造力，以及解決問(wèn)題的能力，從而在兒童的智力及心理成長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

然而，盡管益智兒童產(chǎn)品在教育領(lǐng)域的重要性逐漸顯現(xiàn)，但現(xiàn)有的研究和設(shè)計(jì)實(shí)踐往往過(guò)于關(guān)注產(chǎn)品的功能性和娛樂(lè)性，忽視了從腦科學(xué)的角度深入探究如何更有效地推動(dòng)兒童的認(rèn)知發(fā)展。筆者通過(guò)文獻(xiàn)的梳理發(fā)現(xiàn)，兒童腦部發(fā)育的規(guī)律與特點(diǎn)對(duì)益智產(chǎn)品的設(shè)計(jì)具有極大的指導(dǎo)意義。例如，根據(jù)兒童不同成長(zhǎng)階段的認(rèn)知特點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)出更符合其認(rèn)知發(fā)展水平的產(chǎn)品，從而更好地滿足兒童成長(zhǎng)的需求。

本文結(jié)合益智兒童產(chǎn)品市場(chǎng)與兒童發(fā)展心理學(xué)，探討益智產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的核心要素。同時(shí)結(jié)合腦科學(xué)的相關(guān)理論，提出創(chuàng)新的設(shè)計(jì)策略，旨在為益智兒童產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研發(fā)提供新的思路與方法。通過(guò)深入的研究與探討，為設(shè)計(jì)出更符合兒童認(rèn)知發(fā)展需求的益智產(chǎn)品貢獻(xiàn)一份力量。本文從益智玩具市場(chǎng)與兒童產(chǎn)品特性、兒童發(fā)展心理學(xué)與益智產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以及基于腦科學(xué)理論的益智產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略三個(gè)層面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 益智玩具市場(chǎng)與兒童產(chǎn)品特點(diǎn)

益智玩具作為兒童成長(zhǎng)過(guò)程中的重要陪伴產(chǎn)品，在兒童產(chǎn)品市場(chǎng)上占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。隨著家長(zhǎng)對(duì)兒童教育重視程度的不斷提高，益智玩具市場(chǎng)也呈現(xiàn)出了快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。在這一市場(chǎng)背景下，兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要考慮其認(rèn)知特點(diǎn)和發(fā)展需求，以滿足學(xué)習(xí)和娛樂(lè)的雙重需求。

1.1 益智玩具市場(chǎng)概況

益智玩具市場(chǎng)是一個(gè)充滿活力且不斷擴(kuò)張的領(lǐng)域，在當(dāng)今社會(huì)備受廣大家長(zhǎng)的關(guān)注。最新報(bào)告顯示，全球益智玩具市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，并預(yù)計(jì)未來(lái)將繼續(xù)保持增長(zhǎng)趨勢(shì)。這一趨勢(shì)的背后反映了人們對(duì)兒童智力發(fā)展的重視及對(duì)高質(zhì)量教育資源需求的不斷增加。

益智玩具在整個(gè)玩具市場(chǎng)中占據(jù)著重要地位，其覆蓋了從早期啟蒙到青少年階段的各個(gè)年齡段。這些玩具不僅具有娛樂(lè)性，更重要的是，它們?nèi)诤狭私逃兀軌虼龠M(jìn)兒童在認(rèn)知、邏輯思維、創(chuàng)造力等方面的發(fā)展。因此，益智玩具在家長(zhǎng)和教育機(jī)構(gòu)中受到廣泛歡迎，被視為促進(jìn)兒童全面發(fā)展的重要工具之一。

隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，益智玩具市場(chǎng)也在不斷創(chuàng)新和拓展?，F(xiàn)代的益智玩具不僅限于傳統(tǒng)的拼圖、積木等，還涵蓋了電子玩具、智能玩具，以及與STEM教育相關(guān)的產(chǎn)品等。這些新型益智玩具結(jié)合了先進(jìn)的科技和教育理念，為兒童提供了更豐富、更有趣的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，符合當(dāng)今家長(zhǎng)對(duì)孩子綜合能力培養(yǎng)的期待。

總的來(lái)說(shuō)，益智玩具市場(chǎng)在滿足兒童娛樂(lè)需求的同時(shí)，也在促進(jìn)其認(rèn)知和智力發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用。隨著社會(huì)對(duì)教育的重視程度不斷提高，益智玩具市場(chǎng)有望繼續(xù)保持穩(wěn)健增長(zhǎng)，并不斷推出更多創(chuàng)新產(chǎn)品，為兒童的成長(zhǎng)提供更多有益的資源和支持。

1.2 不同年齡階段兒童產(chǎn)品特點(diǎn)分析

不同年齡段兒童的認(rèn)知發(fā)展特征和興趣愛(ài)好各有不同，他們喜歡使用的玩具也各有千秋，其具體特點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 各年齡段兒童玩具產(chǎn)品特點(diǎn)

Tab.1 Characteristics of toy products for children of different age groups

1.3 關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素——趣味性、互動(dòng)性、教育性、創(chuàng)新性和安全性

通過(guò)前面對(duì)不同年齡階段兒童產(chǎn)品特點(diǎn)的分析可知，巧妙地融合了兒童的天性與成長(zhǎng)需求的玩具，能夠?yàn)閮和瘎?chuàng)造出既有趣又富有教育意義的玩伴。色彩斑斕、形態(tài)各異、聲音動(dòng)聽(tīng)的玩具自然而然地吸引了孩子們的目光，引導(dǎo)他們投入玩耍，從而在嘗試、探索和創(chuàng)新中找到樂(lè)趣，即體現(xiàn)出玩具設(shè)計(jì)的趣味性。表1列舉的玩具設(shè)計(jì)不僅為孩子們提供了豐富的感官體驗(yàn)，還點(diǎn)燃了他們探索未知世界的渴望，喚醒了內(nèi)心深處對(duì)萬(wàn)物奧秘的好奇與追尋。鼓勵(lì)了玩具與兒童之間的積極互動(dòng)，通過(guò)手眼協(xié)調(diào)、動(dòng)手操作和解決問(wèn)題等多樣化的玩法，培養(yǎng)他們的社交和協(xié)作能力。這種互動(dòng)不僅增強(qiáng)了兒童與玩具之間的聯(lián)系，也促進(jìn)了他們與同伴之間的交流合作，即體現(xiàn)出玩具設(shè)計(jì)的互動(dòng)性。這些玩具設(shè)計(jì)通過(guò)游戲的形式，讓兒童在快樂(lè)中學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、語(yǔ)言、科學(xué)和空間感知等基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)他們的思維和創(chuàng)造能力。設(shè)計(jì)師通過(guò)巧妙地將知識(shí)點(diǎn)融入玩具中，確保了教育內(nèi)容的適宜性和趣味性，避免了過(guò)于復(fù)雜或簡(jiǎn)單的內(nèi)容，這體現(xiàn)出玩具設(shè)計(jì)的教育性。在玩具設(shè)計(jì)中通過(guò)引入新的游戲方式和體驗(yàn)，不斷激發(fā)兒童的創(chuàng)造力。玩具的多變性和個(gè)性化設(shè)計(jì)，讓每個(gè)孩子都能找到適合自己的玩法，從而在玩耍中發(fā)現(xiàn)新的樂(lè)趣，滿足不同年齡段和個(gè)性的兒童需求，這體現(xiàn)出玩具設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性。安全性是玩具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它確保了兒童在使用過(guò)程中的身體健康和環(huán)境的可持續(xù)性。無(wú)毒的材料和環(huán)保的生產(chǎn)流程，減少了對(duì)環(huán)境的影響，而清晰的使用說(shuō)明則幫助家長(zhǎng)和兒童了解玩具正確的使用方式，避免潛在的風(fēng)險(xiǎn)，這體現(xiàn)出玩具設(shè)計(jì)的安全性。

綜上所述，玩具設(shè)計(jì)的階段需要通過(guò)細(xì)致地考慮兒童的年齡、心理特點(diǎn)和興趣愛(ài)好，結(jié)合教育目標(biāo)，為孩子創(chuàng)造出既安全又富有教育意義的玩具，為他們的成長(zhǎng)提供支持。

2 兒童發(fā)展心理學(xué)與益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)

兒童發(fā)展心理學(xué)為益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了重要的理論依據(jù)。通過(guò)了解兒童在不同年齡階段的認(rèn)知、情感和行為發(fā)展特點(diǎn)，可以有針對(duì)性地設(shè)計(jì)出符合其發(fā)展需求的產(chǎn)品，從而促進(jìn)其全面發(fā)展。

2.1 簡(jiǎn)述兒童發(fā)展心理學(xué)原理

兒童發(fā)展心理學(xué)研究?jī)和瘡某錾匠赡昶陂g的心理變化和發(fā)展規(guī)律，旨在深入了解兒童認(rèn)知、情感和社會(huì)行為等方面的發(fā)展特點(diǎn)。皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展觀、維果茨基的社區(qū)觀點(diǎn)、愛(ài)里森的情緒發(fā)展觀，這些都是當(dāng)今學(xué)術(shù)界廣泛接受和推崇的重要思想。

皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展觀表明，孩子的智慧會(huì)在他們成熟的過(guò)程中得到持續(xù)提升，包括從觸覺(jué)到抽象、從概念到實(shí)際應(yīng)用、從數(shù)字到圖像、從抽象到表達(dá)的各個(gè)方面。在這一過(guò)程中，兒童通過(guò)與環(huán)境的互動(dòng)，逐漸建立起對(duì)世界的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)認(rèn)知的不斷演進(jìn)和提升。

維果茨基的社區(qū)觀點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了社會(huì)環(huán)境和文化對(duì)兒童認(rèn)知和學(xué)習(xí)的重要影響。他認(rèn)為，兒童的認(rèn)知和語(yǔ)言發(fā)展是在社會(huì)互動(dòng)和文化傳承的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。在兒童與成人及其他同齡人的交往中，他們通過(guò)模仿、合作和指導(dǎo)等方式，逐漸掌握和運(yùn)用文化中的認(rèn)知工具，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知能力的提升。

愛(ài)里森的情緒發(fā)展觀關(guān)注兒童情感經(jīng)驗(yàn)對(duì)其個(gè)性發(fā)展的影響。他認(rèn)為，兒童的情感發(fā)展經(jīng)歷了依戀、分離、認(rèn)同和成熟等階段，這些階段的情感體驗(yàn)對(duì)兒童的心理健康和人格發(fā)展具有重要影響。兒童在與父母、家庭成員，以及社會(huì)環(huán)境的互動(dòng)中，逐漸建立起自我認(rèn)知和情感調(diào)節(jié)能力，實(shí)現(xiàn)情感發(fā)展的良性循環(huán)。

通過(guò)對(duì)這些理論的深入理解和運(yùn)用，可以更好地把握兒童發(fā)展的規(guī)律和特點(diǎn)，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)。在益智玩具設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)兒童不同年齡段的認(rèn)知、情感和社會(huì)發(fā)展需求，設(shè)計(jì)出更具啟發(fā)性和適應(yīng)性的產(chǎn)品，促進(jìn)其全面發(fā)展和健康成長(zhǎng)。

2.2 將兒童發(fā)展心理學(xué)應(yīng)用于益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)

兒童發(fā)展心理學(xué)為益智兒童產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供了寶貴的指導(dǎo)和理論基礎(chǔ)。通過(guò)將兒童發(fā)展心理學(xué)的知識(shí)融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程，可以更好地滿足兒童的成長(zhǎng)需求，提升產(chǎn)品的教育性和吸引力。

首先，了解兒童在不同年齡階段的認(rèn)知、情感和社交發(fā)展特點(diǎn)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。例如，根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)兒童的年齡和認(rèn)知水平，提供相應(yīng)難度和挑戰(zhàn)度的益智玩具，促進(jìn)其認(rèn)知能力的發(fā)展。此外，考慮到兒童的情感需求和社交互動(dòng)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)該注重創(chuàng)造具有情感溫度和社交互動(dòng)性的體驗(yàn)，以激發(fā)兒童的學(xué)習(xí)興趣并使其積極參與。圖1的Fisher-Price Think & Learn系列產(chǎn)品和圖2的LeapFrog系列智能學(xué)習(xí)玩具就是很好的例子。

圖1 Fisher-Price Think & Learn系列產(chǎn)品

圖2 LeapFrog系列智能學(xué)習(xí)玩具

其次，兒童發(fā)展心理學(xué)的知識(shí)有助于產(chǎn)品設(shè)計(jì)以促進(jìn)他們的學(xué)習(xí)和發(fā)展。借鑒維果茨基的社區(qū)觀點(diǎn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以通過(guò)提供社交互動(dòng)和合作學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)兒童的合作精神和社會(huì)技能。此外，結(jié)合兒童的學(xué)習(xí)方式和偏好，設(shè)計(jì)具有趣味性和互動(dòng)性的教育內(nèi)容，可以增強(qiáng)產(chǎn)品的吸引力和教育效果。

最后，基于兒童發(fā)展心理學(xué)的綜合性產(chǎn)品設(shè)計(jì)能夠促進(jìn)兒童的全面發(fā)展。通過(guò)綜合考慮兒童的認(rèn)知、情感、社交和運(yùn)動(dòng)發(fā)展，設(shè)計(jì)出兼具娛樂(lè)性和教育性的產(chǎn)品，從而全方位地促進(jìn)兒童的成長(zhǎng)和發(fā)展。這種綜合性產(chǎn)品設(shè)計(jì)不僅能夠提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，還可以對(duì)兒童的身心發(fā)展注入源源不斷的動(dòng)力，促進(jìn)兒童在生活中的健康與幸福。

將兒童發(fā)展心理學(xué)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)是非常重要的，可以幫助設(shè)計(jì)者更好地理解兒童的需求和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出更具有針對(duì)性和有效性的益智兒童產(chǎn)品，為兒童的成長(zhǎng)和發(fā)展提供良好支持。

3 基于腦科學(xué)理論的益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略

益智兒童產(chǎn)品的設(shè)計(jì)策略應(yīng)基于對(duì)兒童大腦發(fā)育規(guī)律的深入理解，結(jié)合腦科學(xué)的相關(guān)理論，以最大程度地促進(jìn)兒童的認(rèn)知發(fā)展和學(xué)習(xí)效果。

3.1 腦科學(xué)理論概述

腦科學(xué)是一門深入探索人類大腦運(yùn)作機(jī)制與認(rèn)知世界的科學(xué)，它向人類揭示了大腦如何處理信息、進(jìn)行決策等復(fù)雜過(guò)程的奧秘。根據(jù)腦科學(xué)的最新研究，人類大腦由大約80～100億個(gè)神經(jīng)元構(gòu)成。這些神經(jīng)元通過(guò)復(fù)雜的突觸結(jié)構(gòu)緊密相連，共同構(gòu)建了一個(gè)龐大而精細(xì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。大腦的功能多樣且復(fù)雜，包括感知外界環(huán)境、進(jìn)行深度思考、學(xué)習(xí)新知識(shí)、存儲(chǔ)記憶、控制身體運(yùn)動(dòng)，以及管理情緒等。更為神奇的是，大腦的不同區(qū)域承擔(dān)著不同的功能，有的負(fù)責(zé)處理來(lái)自五官的感覺(jué)輸入，有的負(fù)責(zé)進(jìn)行決策和判斷，還有的則調(diào)控著人的情感反應(yīng)。具體功能分區(qū)見(jiàn)圖3。

根據(jù)圖3可以比較充分地了解到大腦的結(jié)構(gòu)及分區(qū)功能，這表明通過(guò)深入研究?jī)和恼J(rèn)知發(fā)展規(guī)律和大腦神經(jīng)機(jī)制，設(shè)計(jì)者可以更好地理解兒童的行為和需求，從而制定更具針對(duì)性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略。腦科學(xué)的研究顯示，兒童的大腦在不同年齡階段存在著顯著的發(fā)展特點(diǎn)，這對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的內(nèi)容、難度和形式提出了具體要求。

例如，兒童的大腦皮層在早期發(fā)育階段呈現(xiàn)出迅速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而在青少年期則逐漸趨于成熟。這意味著設(shè)計(jì)者在制定產(chǎn)品內(nèi)容和難度時(shí)應(yīng)考慮到兒童的年齡特點(diǎn)和認(rèn)知水平。此外，腦科學(xué)還揭示了兒童的注意力、記憶、語(yǔ)言、空間思維等認(rèn)知功能的發(fā)展規(guī)律，為設(shè)計(jì)師提供了寶貴的指導(dǎo)。

基于腦科學(xué)的研究結(jié)果，設(shè)計(jì)者可以選擇合適的游戲形式和任務(wù)類型，以促進(jìn)兒童的認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)效果。通過(guò)設(shè)計(jì)能夠吸引兒童注意力的內(nèi)容，提供符合他們認(rèn)知水平的挑戰(zhàn)，并結(jié)合適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)機(jī)制，益智兒童產(chǎn)品能夠更好地促進(jìn)兒童的認(rèn)知發(fā)展。

因此，腦科學(xué)理論的運(yùn)用不僅有助于提高益智兒童產(chǎn)品的質(zhì)量和效果，也為設(shè)計(jì)者提供了更深入的認(rèn)知基礎(chǔ)，推動(dòng)了益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和發(fā)展。通過(guò)將腦科學(xué)的研究成果與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相結(jié)合，可以創(chuàng)造出更具吸引力、更有針對(duì)性、更符合兒童認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的產(chǎn)品，從而為兒童的成長(zhǎng)和學(xué)習(xí)提供更好的支持。

3.2 利用腦科學(xué)理論解析兒童認(rèn)知特點(diǎn)

基于腦科學(xué)理論，深入解析兒童的認(rèn)知特點(diǎn)是設(shè)計(jì)者更好地滿足其學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)需求的關(guān)鍵。腦科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，兒童的認(rèn)知特點(diǎn)在不同年齡階段存在著顯著差異，這對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提出了具體的要求和挑戰(zhàn)。

首先，了解到兒童的注意力容易分散、記憶力尚未完全發(fā)展等特點(diǎn)后，設(shè)計(jì)者可以采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略。例如，增加產(chǎn)品的趣味性和互動(dòng)性，以吸引兒童的注意力，并提高學(xué)習(xí)內(nèi)容的可理解性和可記憶性，從而促進(jìn)兒童的認(rèn)知發(fā)展。

其次，兒童大腦的發(fā)育也受到環(huán)境和經(jīng)驗(yàn)的影響。豐富多樣的刺激和經(jīng)驗(yàn)可以促進(jìn)兒童大腦的發(fā)育，并有助于建立復(fù)雜的認(rèn)知功能網(wǎng)絡(luò)。因此，提供豐富多彩的學(xué)習(xí)環(huán)境和經(jīng)驗(yàn)對(duì)兒童的認(rèn)知發(fā)展至關(guān)重要。腦科學(xué)研究還揭示了兒童的感知、運(yùn)動(dòng)控制和情緒調(diào)節(jié)等方面的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)也需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中予以考慮。理解兒童的認(rèn)知特點(diǎn)對(duì)設(shè)計(jì)益智兒童產(chǎn)品至關(guān)重要。設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)兒童的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，選擇合適的設(shè)計(jì)元素和交互方式，從而最大程度地促進(jìn)其認(rèn)知能力的提升。

研究表明，兒童的大腦在不同的發(fā)育階段呈現(xiàn)出顯著的變化，這些變化直接影響了他們的認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)過(guò)程。首先，兒童大腦的發(fā)育經(jīng)歷了突觸的形成和消失，以及神經(jīng)元連接的重塑，這些過(guò)程對(duì)感知、記憶、思維和語(yǔ)言等認(rèn)知功能的發(fā)展至關(guān)重要。例如，在兒童早期，大腦皮層的發(fā)育和突觸的形成會(huì)影響到他們的感知和語(yǔ)言習(xí)得能力。而隨著年齡的增長(zhǎng)，大腦的前額葉皮層逐漸成熟，影響到執(zhí)行功能的發(fā)展，如自我控制、決策制定和問(wèn)題解決能力。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到兒童不同年齡段的認(rèn)知特點(diǎn)，以確保產(chǎn)品的適用性和有效性。

基于腦科學(xué)理論解析的兒童認(rèn)知特點(diǎn)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了重要的參考依據(jù)。通過(guò)深入理解兒童的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，設(shè)計(jì)者可以更好地滿足其學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)需求，為兒童提供更有針對(duì)性和有效性的益智產(chǎn)品。

3.3 探討腦科學(xué)在益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的價(jià)值

腦科學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為設(shè)計(jì)者提供了深入理解兒童認(rèn)知和行為的新途徑，從而可以創(chuàng)造出更具吸引力和有效性的產(chǎn)品。腦科學(xué)的研究成果使得設(shè)計(jì)者能夠更加準(zhǔn)確地把握兒童的認(rèn)知需求和心理特點(diǎn)，并針對(duì)性地設(shè)計(jì)出能夠促進(jìn)他們認(rèn)知發(fā)展的產(chǎn)品。

首先，通過(guò)了解兒童大腦的發(fā)育規(guī)律和認(rèn)知功能的發(fā)展過(guò)程，設(shè)計(jì)者可以更好地選擇產(chǎn)品內(nèi)容和形式。例如，根據(jù)不同年齡階段兒童的感知、注意力、記憶和思維能力的發(fā)展特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出更符合其認(rèn)知水平的產(chǎn)品，如簡(jiǎn)單的感官刺激對(duì)幼兒期的兒童更具吸引力，而涉及更復(fù)雜邏輯的內(nèi)容則適合學(xué)齡前期兒童。

圖3 人類大腦布羅德曼分區(qū)系統(tǒng)

其次，利用腦科學(xué)原理設(shè)計(jì)產(chǎn)品可以刺激兒童的大腦活動(dòng)和促進(jìn)其認(rèn)知發(fā)展。例如，采用游戲化設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)應(yīng)用可以激發(fā)兒童的好奇心和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，同時(shí)提供具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，促進(jìn)他們的思維發(fā)展。交互式教育玩具則可以通過(guò)與兒童的互動(dòng)，提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有針對(duì)性地促進(jìn)他們的認(rèn)知和技能發(fā)展。

腦科學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用不僅可以提高產(chǎn)品的吸引力和教育效果，還可以為兒童的認(rèn)知發(fā)展和學(xué)習(xí)提供更好的支持和促進(jìn)。通過(guò)深入了解兒童大腦的認(rèn)知特點(diǎn)和發(fā)展規(guī)律，并結(jié)合腦科學(xué)原理進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，可以創(chuàng)造出更具有創(chuàng)新性和實(shí)用性的益智兒童產(chǎn)品，為兒童的成長(zhǎng)和發(fā)展提供更好的幫助。

3.4 腦科學(xué)理論指導(dǎo)下的益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略

根據(jù)前面了解到的兒童大腦發(fā)育規(guī)律和認(rèn)知特征，益智玩具的設(shè)計(jì)需要深入考慮兒童的認(rèn)知發(fā)展和感官偏好，以創(chuàng)造既安全又富有教育意義的玩樂(lè)體驗(yàn)。具體的設(shè)計(jì)策略如下。

1）形狀與顏色策略。玩具的設(shè)計(jì)應(yīng)采用具有強(qiáng)烈視覺(jué)吸引力的形狀和顏色，如結(jié)合孩子們喜愛(ài)的動(dòng)物形象或超級(jí)英雄角色，使用鮮艷的原色或柔和的漸變色來(lái)吸引兒童的視線。例如，一個(gè)以動(dòng)物園為主題的益智玩具可以設(shè)計(jì)成各種動(dòng)物形狀，使用橙色、藍(lán)色和綠色等明亮的色彩，以激發(fā)孩子們對(duì)動(dòng)物世界的興趣和認(rèn)知。

2）聲音設(shè)計(jì)策略。聲音設(shè)計(jì)應(yīng)精心挑選，以符合兒童的認(rèn)知水平和興趣點(diǎn)。例如，可以集成具有教育意義的兒歌旋律，或者模擬自然界的聲音，如鳥(niǎo)鳴和水流聲。這些聲音不僅能夠吸引兒童的注意力，還能在無(wú)形中提高他們的聽(tīng)覺(jué)辨識(shí)能力和音樂(lè)感知。

3）材質(zhì)選擇策略。在選擇玩具材質(zhì)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮那些對(duì)兒童皮膚友好、易于清潔且耐用的材料。例如，使用柔軟的硅膠或光滑的竹木，這些材質(zhì)不僅安全無(wú)毒，還能夠提供舒適的觸感，同時(shí)易于清潔，確保兒童在使用過(guò)程中的衛(wèi)生和安全。

4）交互設(shè)計(jì)策略。交互設(shè)計(jì)應(yīng)注重簡(jiǎn)單直觀的操作方式，以便兒童能夠輕松上手。例如，可以設(shè)計(jì)帶有觸摸感應(yīng)的益智拼圖，當(dāng)兒童正確拼合形狀時(shí)，玩具會(huì)發(fā)出鼓勵(lì)的聲音和光亮，這種即時(shí)反饋能夠增強(qiáng)兒童的成就感和繼續(xù)探索的動(dòng)力。

5）游戲設(shè)計(jì)策略。游戲設(shè)計(jì)應(yīng)富有創(chuàng)意，能夠引導(dǎo)兒童進(jìn)行深入的思考和探索。例如，可以創(chuàng)建一個(gè)多層次的益智游戲，其中包含解鎖新關(guān)卡的挑戰(zhàn)，每個(gè)關(guān)卡都需要兒童運(yùn)用不同的技能，如記憶力、邏輯思維和空間感知能力。通過(guò)這樣的游戲設(shè)計(jì)，兒童在享受游戲樂(lè)趣的同時(shí)，也在不知不覺(jué)中鍛煉和提升了這些關(guān)鍵的認(rèn)知技能。

通過(guò)這些設(shè)計(jì)策略，益智玩具不僅能夠吸引兒童的注意力，還能夠在玩樂(lè)中促進(jìn)他們的認(rèn)知發(fā)展和技能提升，為兒童的全面成長(zhǎng)提供有力的支持。

3.5 案例分析——腦科學(xué)理論在益智產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

幾個(gè)腦科學(xué)理論在益智產(chǎn)品中的應(yīng)用案例分析如下。

1）NeuroSky MindWave頭戴式腦波傳感器（如圖4所示）利用腦機(jī)接口技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶的腦電波，并將其轉(zhuǎn)化為可控制的信號(hào)。這一技術(shù)被廣泛應(yīng)用于益智游戲產(chǎn)品中，如MindWave系列游戲，通過(guò)兒童的腦波活動(dòng)來(lái)控制游戲角色的移動(dòng)或其他互動(dòng)，促進(jìn)兒童的認(rèn)知發(fā)展和學(xué)習(xí)效果。

圖4 NeuroSky MindWave頭戴式腦波傳感器

2）Sphero Edu編程球（如圖5所示），是一種球體機(jī)器人，它結(jié)合了物理運(yùn)動(dòng)和編程教育。兒童可以通過(guò)編程來(lái)控制Sphero Edu進(jìn)行各種活動(dòng)，如繪制形狀、執(zhí)行任務(wù)等。這種產(chǎn)品設(shè)計(jì)利用了兒童的視覺(jué)、空間思維和計(jì)算能力，既具有趣味性又具有教育性，促進(jìn)了兒童的認(rèn)知發(fā)展。

圖5 Sphero Edu編程球

3）LEGO Mindstorms機(jī)器人套件（如圖6所示）是一款教育機(jī)器人套件，兒童可以通過(guò)組裝和編程來(lái)創(chuàng)造自己的機(jī)器人作品。這種產(chǎn)品設(shè)計(jì)既培養(yǎng)了兒童的動(dòng)手能力和創(chuàng)造力，又通過(guò)編程任務(wù)促進(jìn)了兒童的邏輯思維和問(wèn)題解決能力，充分發(fā)揮了兒童的學(xué)習(xí)潛能。

圖6 LEGO Mindstorms機(jī)器人套件

這些案例展示了腦科學(xué)理論在益智產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的多樣化應(yīng)用，為兒童認(rèn)知發(fā)展提供了豐富而有效的學(xué)習(xí)工具和資源。通過(guò)案例分析，可以具體了解腦科學(xué)理論在益智產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果。利用腦機(jī)接口技術(shù)，開(kāi)發(fā)出一款具有智能化特性的益智游戲，它可以根據(jù)兒童的腦電波活動(dòng)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)游戲難度和內(nèi)容，從而有效地提升孩子的學(xué)習(xí)成果和娛樂(lè)體驗(yàn)。另外，借助腦成像技術(shù)，研究了兒童在使用益智產(chǎn)品時(shí)的腦部活動(dòng)情況，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了寶貴的反饋信息。這些案例展示了腦科學(xué)理論在益智產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的巨大潛力和應(yīng)用前景。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)前面對(duì)基于腦科學(xué)理論的益智兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略進(jìn)行闡述，可以發(fā)現(xiàn)理解兒童認(rèn)知發(fā)展規(guī)律對(duì)益智產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要性。深入了解兒童不同年齡階段的認(rèn)知特點(diǎn)，能夠幫助制定更貼近兒童認(rèn)知發(fā)展需求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略。基于腦科學(xué)理論的設(shè)計(jì)策略能提升益智產(chǎn)品在效果方面的潛力。運(yùn)用腦科學(xué)的研究成果，設(shè)計(jì)出具有挑戰(zhàn)性、變化性和情感化的產(chǎn)品，能夠更好地激發(fā)兒童的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，促進(jìn)其認(rèn)知能力的發(fā)展。在未來(lái)，基于腦科學(xué)理論的益智產(chǎn)品設(shè)計(jì)將會(huì)迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。通過(guò)跨學(xué)科的合作和持續(xù)創(chuàng)新，可以為兒童提供更加優(yōu)質(zhì)和個(gè)性化的學(xué)習(xí)工具，推動(dòng)兒童認(rèn)知能力的全面發(fā)展，為兒童認(rèn)知發(fā)展和教育做出更大的貢獻(xiàn)。

[1] JONES M G, CHILDERS G M. Integrating Neuroscience into Educational Practice[J]. CBE—Life Sciences Education, 2018, 17(2): 38-44.

[2] HIRSH-PASEK K, ZOSH J M, GOLINKOFF R M, et al. Putting Education in “Educational” Apps: Lessons from the Science of Learning[J]. Psychological Science in the Public Interest, 2015, 16(1): 3-34.

[3] SMITH P K, COWIE H. Understanding children's development[M]. Chichester: John Wiley & Sons, 2017.

[4] GOSWAMI U. Cognitive Development: The Learning Brain[M]. London: Routledge, 2019.

[5] GAZZANIGA M S, IVRY R B, MANGUN G R. Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind[M]. New York: W W Norton & Company, 2018.

[6] RIGGINS T. Cognitive Development during Infancy and Toddlerhood[M]// The Cambridge Handbook of Motivation and Learning. Cambridge: Cambridge University Press, 2020: 144-167.

[7] KUCIAN K, VON ASTER M. Developmental Dyscalculia[J]. European Journal of Pediatrics, 2015, 174(1): 1-13.

[8] KADOSH R C, JOHNSON M H. Developmental Cognitive Neuroscience[M]. Hoboken: Wiley, 2017.

[9] WANG X, MA Q, MENG L. Brain-computer Interface Technology: A Review of the Current Trends[J]. IEEE Access， 2019, 7: 7235-7249.

[10] GLIGA T, DEHAENE-LAMBERTZ G. Structural Encoding of Body and Face in Human Infants and Adults: Evidence from Event-related Potentials[J]. Developmental Cognitive Neuroscience, 2020, 45: 100797.

[11] GAO X, LIN P, ZHANG D. A Brain-inspired Computing Framework Based on Dynamic Routing of Information[J]. IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics, 2018, 16(2): 587-597.

[12] WANG Y, JUNG T P. A Collaborative Brain-computer Interface for Improving Human Learning and Performance[J]. Frontiers in Human Neuroscience, 2020, 14: 38.

[13] SIEGLER R S, DELOACHE J S, EISENBERG N. How Children Develop[M]. New York: Worth Publishers, 2017.

[14] 費(fèi)沈莉, 華嫵雙, 傅佳藝. 基于游戲化體驗(yàn)的兒童益智類玩具設(shè)計(jì)[J]. 設(shè)計(jì), 2023, 8(3): 829-835. FEI S L, HUA W S, FU J Y. Design of Educational Toys for Children Based on Gameful Experience[J]. Design, 2023, 8(3): 829-835.

[15] 馬克順. 面向?qū)W齡前兒童的益智玩具設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)科技人才, 2023, 8: 94-96. MA K S. Research on Educational Toy Design for Preschool Children[J]. China Science and Talent, 2023, 8: 94-96.

[16] 陶存心, 李豫, 劉新敬. 基于學(xué)齡前兒童心理認(rèn)知的益智類玩具設(shè)計(jì)研究[J]. 鞋類工藝與設(shè)計(jì), 2023, 3(11): 138-140. TAO C X, LI Y, LIU X J. Research on Educational Toy Design Based on the Psychological Cognition of Preschool Children[J]. Footwear Technology and Design, 2023, 3(11): 138-140.

[17] 張?chǎng)? 面向健康成長(zhǎng)需求的兒童玩具設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2016, 37(24): 242-247. ZHANG W. Children's Toys Design for the Healthy Growth[J]. Packging Engieering, 2016, 37(24): 242-247.

[18] 李寧, 王家俊, 張濤. 生物質(zhì)復(fù)合材料在學(xué)齡前兒童益智玩具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J]. 設(shè)計(jì), 2022, 35(17): 94-96. LI N, WANG J J, ZHANG T. Research on the Application of Biomass Composite Materials in Educational Toy Design for Preschool Children[J]. Design, 2022, 35(17): 94-96.

[19] 忻圓. 面向?qū)W齡前兒童的益智玩具設(shè)計(jì)研究[D]. 上海: 華東師范大學(xué), 2022. XIN Y. Research on Educational Toy Design for Preschool Children[D]. Shanghai: East China Normal University, 2022.

[20] 益江寧. 布羅德曼分區(qū)(Brodmann)[EB/OL]. (2021-06-28) [2023-05-24]. https://zhuanlan.zhihu.com/p/384556721.YI J N. Brodmann Areas (Brodmann)[EB/OL]. (2021-06- 28)[2023-05-24]. https://zhuanlan.zhihu.com/p/384556721.

[21] 王秀麗, 蔣曉, 趙丹琳. 基于具身認(rèn)知的兒童智能玩具交互設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2019, 16: 165-170. WANG X L, JIANG X, ZHAO D L. Research on Interactive Design of Children's Intelligent Toys Based on Embodied Cognition[J]. Packaging Engineering, 2019, 16: 165-170.

[22] 陳永當(dāng), 付鈺. 基于認(rèn)知發(fā)展理論與TRIZ的兒童益智玩具設(shè)計(jì)[J]. 包裝工程, 2020, 41(20): 131-138. CHEN Y D, FU Y. Design of Children's Educational Toys Based on Cognitive Development Theory and TRIZ[J]. Packaging Engineering, 2020, 41(20): 131-138.

Design Strategies of Brain Science-informed Educational Toys for Children

WEI Guo

(School of Art and Design, Xihua University, Chengdu 610039, China)

The work aims to explore the design strategies of brain science-informed educational products for children. By conducting an in-depth study of the educational toy market and the design characteristics of toys for different stages of children, key elements such as fun, interactivity, educational value, innovation, and safety were summarized. Child development psychology was used as the theoretical basis for the design of educational products for children. Combined with principles of brain science, the innovative design strategies were formulated. Special attention was paid to using brain science theories to analyze the cognitive characteristics of children, thereby providing more targeted and effective design solutions. Through a deep understanding of the developmental patterns of children's brains and drawing on the cognitive features revealed by brain mapping, cutting-edge strategies for the design of educational products for children are developed to improve children's cognitive ability, which has a profound impact and practical value in promoting innovation of educational product design.

design of educational products for children; brain science; cognitive development rules; product design strategy; child development psychology

TB472

A

1001-3563(2024)08-0488-07

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.08.055

2023-11-07

四川省社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地“西南音樂(lè)研究中心”一般項(xiàng)目（XNYY2022002）