STEAM教育理念在學前兒童玩具設計中的應用研究

為適應當下高速變化的社會，探尋21世紀人才培養的新途徑，STEAM教育作為一種跨學科的教育理念得到了廣泛的認可。目前STEAM教育正在進行網絡化的搭建，從幼兒、小學、中學到創新創業，從課堂到博物館、社區、家庭環境[1]。現下也逐漸滲透到兒童玩具之中，出現了新的玩具種類——STEAM玩具。STEAM玩具的目標用戶主要集中于學齡兒童，其復雜的知識構架和游戲機制并不利于學前兒童的理解和操作，打消學前兒童積極性，據心理學家研究證明，人類智慧的3/4是開發于學前教育的[2]。3～6歲的學前期是兒童發展的黃金時期，對兒童心智發展與個性形成起著關鍵作用，因此隨著學前教育的興盛，STEAM玩具的低齡化設計將變得尤為重要。

1 STEAM教育理念下的學前兒童玩具

1.1 STEAM教育理念概述

作為新時代人才培養的創新型教育理念，STEAM教育從STEM教育中延伸而來。STEM教育最早是美國為了提升國家科技競爭力和培養大量理工科人才而提出的，其中包含了科學（Science）、技 術（Technology）、工 程（Engineering）和 數 學（Mathematics）4個理工科知識的綜合學習應用[3]。而后經發展加入音樂、藝術等人文學科（Art）的內容，以期在培養理工科專業素質的基礎上增加學生的人文素養，提升綜合能力，從而形成橫跨多個學科的綜合性STEAM教育理論。

隨著STEAM教育重視程度日益提高，該理念的內涵也在不斷轉變發展，情境上更加聚焦于受教育者對真實問題的關注和解決，內容上注重社會文化的引入和價值觀的引導，教育目標上不僅關注理工思維的缺陷，同時也注重學生創新能力、實踐能力等綜合能力的培養。相較于傳統教育模式對學科知識點單一片面的傳授，STEAM教育相對靈活多面，既是對知識的理解與運用，更是對能力、思維方式、價值觀等綜合素養的培養。

1.2 STEAM教育理念融入學前兒童玩具的意義及現狀

3～6歲的學前階段是人生中非常重要的時期，科學家發現學前兒童大腦里的神經系統是由無數個突觸組成的，見到的事物越多，突觸就越發達[4]。若在這一時期內，通過正確的方式對兒童施以適當的STEAM教育，可使其受益一生。而玩具對于學前兒童而言，不僅是游戲娛樂的親密伙伴，更是認知教育的重要媒介。他們的頭腦在游戲中思考、發問、領會，在游戲中形成概念[5]。作為學前兒童的重要學習資源，玩具具有特有的適宜性，無疑是融入STEAM教育的良好載體。在STEAM教育理念指導下，科學的STEAM學前兒童玩具可通過備受兒童喜愛的游戲形式，有機交叉地融合各個學科的相關知識，培養學前兒童綜合運用學科知識、創造性解決問題的能力。

然而，目前市面上的一些產品與STEAM教育并無關系，卻以STEAM命名，可見當前的STEAM兒童玩具較為混亂模糊，沒有統一標準且缺乏明確的概念，更多人把STEAM當成營銷噱頭，而忽略了STEAM背后的教育本質。并且許多研究主要針對于如何將復雜學科知識轉換為有趣的游戲形式，卻沒有思考學前兒童的身心特征，存在主題設定復雜、游戲體驗困難、視覺感受單一等問題。

2 STEAM學前兒童玩具設計的應用形式

在設計應用形式方面，以“STEAM學前兒童玩具”為關鍵詞在各大電商平臺進行檢索，得到的結果里涵蓋了各類實驗套裝、互動玩具書、積木、主題材料包、桌游、模型等各式各樣的產品，讓人眼花繚亂。雖然市場上STEAM兒童玩具外觀呈現形式種類繁多，但究其內在游戲形式主要可分為3種，分別為拼搭構建式玩具、實驗觀測式玩具以及情景設定式玩具。以上3種游戲形式既相互獨立，也可同時考慮并靈活地轉換組合，應用于同一產品之中。

2.1 拼搭構建式

拼搭構建式玩具以各種部件為單位，學前兒童通過發揮創造力，進行拼搭、組合、構建等步驟，最終呈現某種狀態。由于拼搭構建式玩具本身操作簡單且可控性強，極為切合學前兒童的行為模式和認知特征，常被用于培養幼兒的想象力、創造力、專注力等能力。因此相對于其他兩類玩具，拼搭構建式玩具在STEAM學前兒童玩具中數量占比較大且形式各樣。

STEAM拼搭構建式學前兒童玩具一般不限于常規的拼搭構建，學科表現突出，且挑戰任務明確。例如榮獲4項國際大獎的BotleyTM編程機器人活動盒子（圖1），其主要配件包含Botley機器人、遙控編程器、各種編碼卡、障礙積木以及帶有編碼游戲挑戰任務的入門指南。5歲及以上的兒童無需電子屏幕，就可通過簡單的拼搭構建形式在幾分鐘內編寫代碼，學習簡化后的編程語言。最終代碼狀態通過Botley的行動軌跡得以呈現，使兒童可以清晰判斷代碼的準確性，從而可以進行不斷的嘗試探索。

圖1 BotleyTM編程機器人活動盒子(圖片來源：https://www.learningresources.com/shop/collections/botley)

2.2 情景任務式

情景任務式玩具以情景任務為單位，學前兒童挑戰相關任務，通過了解、思考、挑戰、回顧等步驟，最終達成某種目標。STEAM教育理念強調以解決真實問題為導向，進行探索研究。此類的情景任務式玩具在情景設定時，通常以捕捉真實的問題情景為主，并迎合學前兒童的興趣特點，進行趣味化、故事化，使情景童趣易懂的同時，富有實際教育意義。

而相關任務往往是根據問題情景布置的，在學前兒童的能力范圍內，按難度拆分為一個個小層級，引導學前兒童逐步解決問題，為兒童帶來游戲成就感。例如Hape的大眼怪數字天平（圖2），情景設定上，在枯燥乏味的天平秤中融入了趣味生動的大眼怪故事，使游戲設定更新奇有趣，深受學前兒童歡迎和喜愛。游戲任務布置上，從數字識別、等量計數、加法公式3個方面設置14道關卡，以任務難度逐級遞增的形式，引導學前兒童逐步完成挑戰。它在培養學前兒童數學思維的同時，也鍛煉了其手眼協調、色彩識別、平衡感知等能力，對學前兒童的教育啟蒙具有促進意義。

圖2 Hape大眼怪數字天平(圖片來源：https://www.hape.com/cn/cn/toy/大眼怪數字天平/e0511)

2.3 實驗驗證式

實驗驗證式玩具以實驗項目為單位，學前兒童通過實驗活動，進行調配、實踐、驗證等步驟，最終實現某種結果。實驗驗證式玩具大多以簡化各類復雜實驗為目標，實驗內容種類多樣，例如化學實驗、物理實驗、生物實驗等。但由于實驗步驟相對復雜，一些實驗所涉及的道具具有一定危險性，不適合學前兒童操作，因此市面上大多數實驗驗證式玩具的主要目標用戶一般定位于學齡兒童。而針對學前兒童的實驗驗證式玩具，則會根據目標特性盡可能進行簡化，排除不穩定因素，選擇相對簡單且安全的實驗內容。

為了簡化實驗內容，實驗驗證式學前玩具會通過與拼搭構建或情景任務相結合的形式表現出來。例如Hape為4歲以上兒童推出的科學物理實驗臺（圖3），就是以拼搭構建來完成簡單的物理實驗。該玩具提供了58件與實驗主題相關的配件，這些配件用材考究、打磨細致，保障兒童的游戲安全。配件與配件間的任意組合可形成10種以上的實驗裝置，例如運輸纜車、爬繩青蛙、機械手臂等。兒童可通過簡單的實驗操作，邊玩邊學，鍛煉其理性思維、手腳協調、細致觀察等能力，并切實感受物理的魅力。

圖3 Hape科學物理實驗臺(圖片來源：https://www.hape.com/cn/cn/toy/科學物理實驗臺玩具/E3028)

3 STEAM學前兒童玩具設計的方法策略

基于對市場上STEAM學前兒童玩具的研究，從主題設定、游戲互動以及外觀塑造3個維度，構建STEAM學前兒童玩具的設計模型（圖4），并依據模型細化其設計方法。

圖4 STEAM學前兒童玩具的設計模型

3.1 主題設定

3.1.1 正面積極富有教育意義 為了追逐當下流行趨勢，增加玩具的新奇感，市場上一些玩具設計忽略了其主題設定的正面積極性，將暴力、恐怖等負面主題引入兒童玩具之中，對兒童的價值導向造成了消極影響。這些玩具從道德觀方面看是不符合倫理道德的設計，它們都隱藏著一定的危害性[6]。尤其是對學前兒童玩具而言，學前時期是認知形成的關鍵時期，正面積極的主題設定可為兒童日后的認知成長提供良好的價值導向。兒童通過游嬉與玩樂，在認知范圍內更新已有經驗的框架，將更多現實活動與兒童本體（生理、心理）進行交互，這樣的活動具有持續性、延展性、波動性[7]。并且STEAM學前兒童玩具是側重于教育的學前兒童玩具，相對于普通玩具而言，更加注重其教育意義，因此正面積極的主題設定是STEAM學前兒童玩具設計的前提。

3.1.2 突出生動明確問題情境STEAM學前兒童玩具以培養學前兒童綜合運用學科知識、創造性解決問題的能力為目標，是在主題設定時極為注重問題情境的布置。問題情境是引發學前兒童主動探究學習的契機，給學前兒童架起自主探究的支架，引導學前兒童將注意力集中在解決問題上[8]。主題焦點明晰，表達鮮活，突出生動的主題設定能使問題情境更鮮活明確，在滿足學前兒童認知特性的基礎上，引發他們的好奇心與探索意識，利于培養學前兒童的自主探究能力。

3.2 游戲互動

3.2.1 學科融合綜合運用知識 學科融合是STEAM學前兒童玩具在游戲互動中的重要特征。一般的STEAM學前兒童玩具整體側重某一重點學科知識的表達，在探索過程中會根據游戲需要，合理地融入其他所需學科，最終呈現出多種學科的知識結構特征。需注意的是在學科融合時，需將各個學科擺放在相同的位置上，按照需求合理結合，不能生搬硬套。不同學科之間的因果關系在游戲互動的過程將得以呈現。學科融合式的游戲架構不僅可讓學前兒童了解實際問題的復雜性，還可讓他們在游戲互動過程中學會跨學科地運用知識，以培養其綜合能力。

3.2.2 難度分級逐步培養能力STEAM學前兒童玩具是基于一定問題情境的玩具，任何問題的解決都不是一蹴而就的直線過程。過于簡單的游戲互動會使學前兒童毫無成就感，而過于復雜的游戲則會打擊學前兒童自信，最終結果都會使學前兒童對玩具甚至相關知識點徹底失去興趣。對學前兒童知識的導入以及能力的培養應當是一個循序漸進的過程。因此在游戲過程中應按照難度層級，進行任務劃分，從易到難逐層遞進，引發學前兒童探索興趣和積極性，確保他們能在原有的水平上往下一階段躍進。并且難度分級的形式，可將兒童的能力增長以顯性的方式呈現出來，更直觀地展示出玩具的教育意義。

3.2.3 獎懲機制強化行為反饋 在游戲互動過程中行為反饋十分重要，尤其是其中的獎懲機制。獎懲機制分為成就激勵和錯誤警示。成就激勵是對游戲中正確行為的獎勵反饋，可讓學前兒童清晰地感知到自我的成長與目標的實現，從而獲取成就感，使其更積極地參與游戲。而錯誤警示則是對游戲中錯誤行為的善意提醒，它不僅可對學前兒童的錯誤行為進行正確引導，還可與成就激勵形成對比，激發斗志。準確適當的獎懲機制是創造良好游戲感受的必要條件。獎懲機制能利用多角度的反饋幫助學前兒童直觀感受行為的對錯，從而順利推動任務的進行。

3.3 外觀塑造

3.3.1 安全健康符合成長需要 為了保證兒童的健康，無論是何種玩具，安全問題總置于第一位。玩具設計師除了擁有設計的熱情，還要熟悉各國玩具的安全標準，設計的玩具需要經過嚴格的安全檢測[9]。由于學齡前兒童活潑好動、精確控制動作的能力不足，同時他們心理情感的控制力和穩定性不夠高，感知能力發展不完全，自我保護意識較弱，所以面臨相對成人更多的安全問題[10]。例如學前兒童習慣于將手中的東西當成食物放入嘴里，造成窒息的風險。因此對玩具的外觀塑造要嚴格制定玩具部件的形狀、尺寸、材料、強度以及配合關系。STEAM學前兒童玩具屬于操作實踐型教育玩具，其中一般會含有許多零散的配件，此類玩具在外觀塑造時更需要著重考慮其部件構成的安全性與可靠性，消除不穩定因素，保證兒童健康快樂成長。

3.3.2 生動形象吸引受眾眼光 生動形象的視覺效果有利于強化視覺沖擊感，增強對受眾的吸引力和感染力。因此在許多產品設計中，外觀塑造被作為有效的助力手段，來推廣產品、傳達價值理念。STEAM學前兒童玩具也不例外，生動的形象塑造可以讓其更具親和性和購買力。隨著需求的提升，學齡前兒童對玩具的選擇從單一的感官觸動玩具到多感官體驗玩具，從被動接受出廠設定到個性化創作[11]。單一固化的形象已無法滿足當下兒童對于玩具的感官需求，因此形象塑造更是一個值得仔細思考的問題。一方面要符合兒童身心特點，能夠獲得學前兒童喜愛，并且便于他們游戲玩耍；另一方面需挖掘自身亮點，給用戶留下鮮明的記憶點。

綜上所述，將STEAM學前兒童玩具設計的方法策略拆分為3個維度，按設計流程的重要節點排序分別為主題設定、游戲互動以及外觀塑造，每個維度分別對應相關的設計方法策略。其中主題設定應在富有正面積極教育意義的基礎上，布置突出生動的問題情境，以此來增強兒童的游戲代入感。而游戲互動的首要任務是將多種學科的知識結構融入游戲架構中，然后通過難度層級遞進且行為反饋積極的互動任務將知識點清晰地傳達給兒童。最后在外觀塑造時需格外注重玩具的安全性能，并在此之上進行視覺外觀的生動化加工，使其可以吸引受眾眼光。以上3個維度在STEAM學前兒童玩具設計中應綜合考量，以期達到最佳適配。

4 結語

STEAM教育作為目前廣受認可的科學教育理念，其理念傳達中基于問題情境的跨學科知識綜合運用成為了促進學前兒童玩具設計的有效手段。文章以STEAM學前兒童玩具為基點，應用形式上將其分為拼搭構建式玩具、實驗觀測式玩具以及情景設定式玩具。并提出了基于STEAM教育理念的學前兒童玩具設計方法，從主題設定、游戲互動以及外觀塑造3個維度探討了如何使STEAM學前兒童玩具更好地滿足學前兒童需求，從而優化玩具使用體驗，為之后STEAM學前兒童玩具的設計提供參考。