基于具身認知的兒童互動家具設計研究

王軍，明金芝，葉航

（湖北工業大學 工業設計系，武漢 430068）

如今只有實用功能的家具已不能滿足兒童日益增長的身心需求，兒童家具設計趨向關注情感化及互動體驗等方面。為提升兒童家具的互動體驗感，許多研究者在兒童家具設計中融入了親子互動、DIY 拼接互動、智能互動等設計策略，但在對當前兒童互動家具的現狀分析中發現，目前對于兒童互動家具的探索多停留在對國外產品的接收和模仿階段，同質化嚴重，缺乏對用戶的基礎研究[1]。改善這一現象需要從以市場經濟利益驅使的“制造思維”向以用戶為中心的“用戶思維”轉變，可從用戶行為、文化背景等方面著手研究[2]。兒童階段是個體成長發育的關鍵期，身心發展存在明顯的階段性和不穩定特征。為迎合兒童成長過程中的特殊性，本文將引入具身認知理論為兒童互動家具的設計提供參考依據。具身認知指出身體感知和行為是個體理解事物的基礎，身體和認知相互制約并受環境影響，其動態性、包容性的特點能提高兒童與家具的契合度，優化互動過程，創造出趣味、充滿活力的兒童互動家具。

1 具身認知理論概述

梅洛-龐蒂（Merleau Ponty）在《知覺現象學》一書中提到身體是嵌入世界的，就如同心臟嵌入身體，身體、知覺、世界是統一不可分割的整體[3]。具身認知強調認知依賴于一個有著特定知覺和運動系統的機體體驗，認知的具身性，從狹義的角度理解，就是指認知和思維受身體物理屬性的制約；從廣義的角度來看，認知是身體在挑戰環境、適應環境的過程中逐漸形成的對世界的認知[3]。按結構層次的方式分析，可以從微觀到宏觀的層次順序把握具身認知的理論實質：首先，身體感官和本體感覺參與核心認知的生成，構成具身認知的微觀層次；其次，身體軀干、肢體動作參與核心認知的生成，包括身體姿勢、運動交互及面部表情等，構成具身認知的中觀層次；最后，物理環境以及廣泛的社會情境（包括人際關系、文化背景、交流方式等）參與核心認知的生成，構成具身認知的宏觀層次[4]。具身認知理論重視感官、肢體、環境等對認知的塑造作用，有著具身性、體驗性、情境性的特點[5]，見圖1。

圖1 具身認知層次分析Fig.1 Embodied cognitive analytic hierarchy process

具身的認知方式還原了兒童認識世界的本質方式，鏡像神經元實驗探究證明了人類通過大腦的運動中樞實現認知過程的理解和判斷，表明了具身體驗是識別和理解的基礎。這啟示了設計研究者可以從具身視角出發研究身體行為與產品的交互價值，從而優化人與產品的互動效率和質量。因此，具身認知能為兒童互動家具中的互動體驗性設計提供方法論的指導。

2 兒童的具身認知特性和互動家具分析

2.1 兒童的具身認知特性

兒童神經學家漢斯J·漢森克(Hans J.Eysenck)提出了人類感知和動作學習存在關鍵期，許多研究學者發現3～6 歲為兒童認知發展的關鍵期。這一時期的情緒表現、感官體驗和經驗圖式的構建，將促進兒童大腦皮層聯合區的發育，形成表征式體驗，成為兒童認知發展的基礎，影響其個性行為的發展。因此，本文選取3～6 歲的學前期兒童作為研究對象并分析其具身認知特性。兒童的具身生理體驗主要來源于微觀層的感知覺和中觀層的行為動作。

1）感知覺特征：3～4 歲的兒童神經系統進一步發展，視覺變得敏銳，能辨識基本的顏色和形狀，4歲的兒童聽覺發育完善，5～6 歲的兒童大腦皮層功能逐漸成熟，完成視覺發育，觸覺辨識也變得敏感，感知覺辨識能力逐漸加強，且表現出一定的偏向性，如喜歡鮮艷的色彩，復雜的形狀等。感官知覺是對事物物理特征的初步感知，如顏色、形狀、材質等，兒童的感知過程與認知過程相互影響。具體分析見表1。

表1 3～6 歲兒童感官認知特性Tab.1 Sensory cognitive characteristics of children aged 3-6

2）行為動作特征：3 歲的兒童大腦前額葉發展，促進他們對自身行為的調節轉換，能大幅度地走、跑、跳；4 歲的兒童纖維髓鞘化，動作技能表現豐富，精細動作開始發展；5 歲的兒童小肌肉發展更完善，逐漸學會通過多感官肢體的協調完成復雜動作，精細動作變得更熟練；6 歲的兒童腕骨開始鈣化，大腦突觸網絡密集，力量感逐漸上升，對于稍復雜的動作也可完成。具體分析見表2。

表2 3～6 歲兒童肢體認知特性Tab.2 Limb cognitive characteristics of children aged 3-6

從具身的角度來看，兒童的認知發展與身體具有天然的聯系，通過對事物的感知、體驗、探索、操作等的互動行為完成認知的塑造，獲得對事物直觀、整體的認識[6]。這種兒童與事物的具身互動創造了兩者的對話，對于幼兒的思考、推理、交流起著重要的作用。

2.2 兒童互動家具分析

互動設計這一理念源于人與人、人與物之間進行互動的需求，通過人機交互對產品和服務進行創新[7]，因此互動產品設計需綜合考慮人與產品的相互關系。國內兒童家具行業起步較晚，早期的兒童家具互動創新僅停留在感知覺層面，體驗較為單一，易使兒童在體驗過程中感到枯燥乏味。隨著二胎、三胎政策的放開，家具市場逐漸擴大，兒童家具的種類也不斷豐富，出現了親子互動家具、模塊化家具、DIY 拼接等多種互動形式，能在一定程度上調動兒童的積極參與，但對互動的探究并未深入，對于兒童的認知需求和行為能力的考慮不周到，也缺乏互動情境的塑造，整體性和生態性不足。隨后信息時代的到來，智能互動家具迅速發展，智慧化的互動體驗雖能為生活帶來便利，但兒童正處于成長探索的階段，智能的被動輸入只會讓兒童對其形成過分依賴，忽略自身的思考和追求，不利于兒童的健康成長。總的來說，目前的兒童互動家具設計僅停留在對“物”的互動探索上，而互動產品的設計邏輯是創造“行為”，因此研究兒童互動家具，需從行為的角度研究，包括兒童的認知行為、體驗行為及行為的外部條件，見圖2。

圖2 互動行為要素分析Fig.2 Analysis of interactive behavior elements

3 基于具身認知的兒童互動家具設計方法

提升兒童互動家具的體驗性，從具身認知的角度來看，可將兒童與家具的互動過程分成三個層次進行闡述：感知、體驗、情境。結合兒童的感知覺認知特征、肢體行為能力、情境塑造與體驗、情感表達與需求，提出三個層次的七大設計策略，提高兒童互動家具的體驗與價值。

1）微觀層次：順應兒童的感知覺偏好激發兒童的互動欲望，關注感知覺體驗增強互動動機。

2）中觀層次：考慮兒童的行為能力、行為偏好等促進互動體驗的順暢進行，關注兒童的身體行為狀態，并與習慣培養相結合，促進互動體驗的意義。

3）宏觀層次：通過創造不同的空間環境，使兒童感受豐富的空間變化帶來的多層體驗與想象，另外增加情感表達區域，提升兒童與家具的互動黏性，增強體驗情境性，以延長互動行為。見圖3。

圖3 基于具身認知的兒童互動家具設計方法Fig.3 Design method of children's interactive furniture based on embodied cognition

3.2 中觀層次—分析家具互動形式

具身的中觀層次指出軀干的感覺運動狀態和肢體動作變化會引起認知規律的變化，有研究學者發現適量的體育活動鍛煉能促進3～6 歲兒童智力和社會適應能力的提高，這一研究表明主體的具身行為與其認知有關聯性。學前期兒童行為能力有限，因而認知也有局限，為提高兒童家具的互動參與性和體驗感，需遵循兒童的認知經驗、身體發育特點、行為偏好等方面，首先家具的結構應盡量簡化，可用模塊化或扁平化拼插的方式降低兒童的心理預估，提升互動過程中的積極性；其次可根據兒童自身需求添加設計行為，如3～6 歲兒童的肢體會經歷精細動作發展的敏感時期，從這一角度出發可在家具中可增加抽拉、嵌套、拼插等方式，培養兒童的控制和調節能力；最后還可考慮兒童喜歡的行為活動，如游戲行為，游戲是能讓兒童感到興奮的活動之一，同時游戲互動也能促進兒童的沉浸式體驗，因此在兒童家具中可融入玩具的特性，如像樂高一樣可堆疊，像玩具車一樣可滾動，使兒童在身心統一的基礎上實現具身實踐與認知經驗的互動。

具身認知理論強調認知的結果取決于身體力行的實踐經驗[10]，且實踐過程中的身體行為和狀態對認知有一定的調節作用。3～6 歲的兒童有意注意初步形成，處于發展的初級階段，水平低、穩定性差，被動地依賴組織和引導，因此，在家具設計中增加勸導性原則是非常有必要的，可以有效地對兒童的思維和習慣進行一定的培養，幫助其健康成長。如市面上的兒童多功能積木桌，桌面設有積木底板，引導兒童在一定的區域玩樂，同時拼接的過程也是對積木顆粒的收納過程。良好的勸導設計不僅能促進兒童思維的正確轉變，還能增強互動的意義和價值。

3.3 宏觀層次—探究家具互動氛圍

具身認知為了克服心理學中的個體主義傾向，強調環境對認知的影響[11]，人類一切的認知活動都處于一定的物理環境和社會情境背景中，有研究者認為用戶所處的環境能對用戶的行為、互動頻率有一定的制約和影響[12]。例如丹麥設計師Rosan Bosch 與創新家具制造商Stykka 合作設計的一款兒童紙板家具，見圖4，由SUN、CAVE、ISLAND、TREE 等四個基本組件構成，兒童通過使用不同模塊組合成多種形式的學習區域或娛樂空間，如CAVE 空間能使他們的注意力集中在一個“開放的洞穴”中進行思考，形成良好的學習氛圍，但當毯子蓋在上面，它又會變成一個有趣的藏身之處，供兒童娛樂。環境的變化對行為形成有一定的約束作用，因而造成認知的變化。家具作為陪伴兒童成長的重要物質環境，對兒童認知的發展有著內在、本質的作用，兒童在3～4 歲形成自我意識之后，5～6 歲就表現出競爭意識，渴望與同伴相互交流，具身認知研究中的互動觀強調人際交往、社會互動等的具身交往和互動，有助于促進主體與他人的相互理解，因此在兒童家具的設計中需留出兒童與他人交流的空間，為豐富空間的形式轉換和多樣的互動氛圍，可通過拆裝、遮擋、變形等形式實現空間轉換，如開放的公共空間、圍合的私密空間等。家具不僅能形成多種物理空間，同時也是生活文化的一部分，承載著多種情緒、記憶、思維等。隨著兒童身體機能的不斷成熟，情緒種類逐漸豐富，表達能力進一步增強，家具可留出表達空間，如繪畫區、粘貼板等滿足兒童的成長需求，使家具空間與兒童身體系統建立互動體驗的情感紐帶，加深兒童與家具的互動情境感，進而延長互動體驗。

圖4 兒童紙板家具Fig.4 Children's cardboard furniture

4 設計實踐—“Hole hole”兒童互動桌椅家具

4.1 設計定位

根據具身認知理論的層次分析，結合兒童的具身認知特征，本文以3～6 歲的學前期兒童為研究對象，以“Hole hole”兒童互動桌椅為例進行設計實踐。微觀層次將色彩對比、鏤空形狀等元素融入家具的物理特征設計中，引起兒童的互動欲望；中觀層次從兒童的成長發展出發，運用模塊化構件增強互動的可行性，運用DIY 拼接使互動過程更具創造性和游戲性，將身體行為與習慣勸導相結合提升互動意義；宏觀層次通過拆分的形式豐富家具的空間性，同時融入情感表達區域為兒童的反思、回憶創造條件，延長兒童與家具的互動時長。

4.2 設計表現

學前期兒童對于事物的認識、辨別、選擇多是根據對視覺有強烈感染力的色彩進行的[12]，在顏色選擇上，“Hole hole”家具以原木色為主，搭配多種強對比彩色及白色，形成冷暖、明暗對比，滿足兒童的色彩偏好。在形狀選擇上，“Hole hole”家具采用圓形桌面、方形椅面、不規則形狀的扣板、擋板等多種形狀，其中擋板設計多個圓形鏤空，增加圖形的復雜性，滿足兒童的感官快感，見圖5。除了視覺，兒童對家具的感知覺還包括觸覺，人的身體中分布著大量的觸覺感受器，輔助本體覺系統建立身體認知。增加材質的對比能豐富兒童的觸覺感知，培養兒童的具身判斷辨識能力，如海綿是軟的，金屬是硬的。在“Hole hole”家具設計中采用了ABS 塑料、松木、等多種材料，以豐富兒童的觸知覺體驗，另外座椅增加軟質的海綿坐墊，減輕兒童的體驗負擔，促進互動行為的發生。

圖5 “Hole hole”兒童互動桌椅家具設計圖1Fig.5 Design drawing of "hole hole" children's table and chair interactive furniture 1

從互動體驗來看，根據學前期兒童的身體發育規律，“Hole hole”桌椅的高度均可調節，桌椅支撐件都是統一標準和尺寸，通過拼插完成固定或增高。為適應學前期兒童的操作能力和運動能力的發展，“Hole hole”家具采用整件加模塊件的方式，模塊件用于拼裝和使用，不用時存放于桌面中間的半球中，集中收納不易丟失且方便替換，兒童可通過自主參與拼接過程建立與家具的有效溝通，提升互動質量。為順應兒童的精細動作發展階段，桌子內側設計了一圈用于固定擋板的軌道，擋板底部的半球和軌道周圍的半球相互咬合即可固定，往上提拉之后即可沿著軌道滾動，通過抽拉、下壓、對拼等肢體動作對兒童手部精細動作進行一定的鍛煉，滾動過程中還會發出“咯噠咯噠”的聲響，根據滾動的快慢音調也會有所不同，以此激發兒童的游戲心理，提升家具的可操作性。另外，擋板可拆卸作為單獨模塊使用，兒童可以和同伴一起將功能扣板連接擋板組合成各種形式，見圖6，這一過程融入了玩具的趣味性，鍛煉兒童的動手、理解、創作、表達等的綜合能力。

圖6 “Hole hole”兒童互動桌椅家具設計圖2Fig.6 Design drawing of "Hole Hole" children's interactive table and chair furniture 2

3～6 歲是兒童自我意識的形成階段，也是習慣培養、性格塑造的黃金時期。“Hole hole”家具在功能扣板上增設了收納功能，兒童將扣板拼插在擋板時，可將各類文具用品放置在不同功能的扣板中；為滿足兒童的玩具收納需求，桌面和椅面底部均設有一透明半球，可供兒童存放玩具，讓兒童在探索玩樂的過程中養成收納的好習慣，增加體驗過程中的互動價值。

為豐富兒童與家具的情境體驗，“Hole hole”桌面中間設計了可拆裝、替換的模塊，拆掉之后桌面就會形成一個環形空間，見圖7，開放式空間能形成良好的娛樂氛圍，促進兒童與同伴之間的交流；組裝上桌面就具備了完整性，且四周增加擋板之后家具就能形成一個聚合空間，非常適合同伴之間進行討論學習。為增加兒童與家具的情感交流，“Hole hole”家具用“釘子穿孔”的形式增設兒童信息記錄區域，兒童可在孔洞處插入木釘，用于粘貼心情、日期或記事貼紙，記錄兒童的心情或計劃，增強兒童與家具的情感依附。

圖7 “Hole hole”兒童互動桌椅家具設計圖3Fig.7 Design drawing of "Hole Hole" children's interactive table and chair furniture 3

5 結語

與成人家具注重實用性相比，兒童家具更加注重趣味性和可探索性，該特點與兒童行為需求直接相關[13]。筆者首先通過對具身認知理論三個層次的分析，將兒童的感知和行為特征運用于互動家具的設計中，順應兒童“體認”世界的方式，立足于兒童的身體行為和認知需求，從根本上為互動的可行性和體驗性提供切身依據，同時考慮宏觀層次的環境等因素，塑造多種空間和互動氛圍，促進兒童的情感交流與表達，從兒童的心理層面出發增強其與家具的共鳴，愿意延長與家具的互動。將具身認知理論運用于兒童互動家具設計中，增強了兒童認知與互動的一致性，使體驗過程更順暢。