基于建構(gòu)主義和AHP的學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)研究

鄧衛(wèi)斌，楊玲*，張凡

基于建構(gòu)主義和AHP的學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)研究

鄧衛(wèi)斌1，楊玲1*，張凡2

（1.湖北工業(yè)大學(xué)，武漢 430068；2.蘭州理工大學(xué)，蘭州 730050）

面向傳統(tǒng)學(xué)科玩教具在“玩”“學(xué)”雙視域的兼容性不均衡問(wèn)題，結(jié)合建構(gòu)主義教育理論與層次分析法構(gòu)建一套學(xué)科玩教具產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，使其服務(wù)于學(xué)科玩教具產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)。首先，通過(guò)分析建構(gòu)主義教育理論，將學(xué)習(xí)環(huán)境要素歸納為刺激差異、主動(dòng)活動(dòng)、合作交流和建構(gòu)評(píng)價(jià)；其次，將學(xué)習(xí)環(huán)境要素映射到用戶(hù)需求中，利用層次分析法篩選影響學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素；再次，以小學(xué)低段語(yǔ)文寫(xiě)話(huà)為例進(jìn)行研究，將學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素與兒童特征、學(xué)科內(nèi)容相結(jié)合，確立學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)定位并產(chǎn)出方案；最后，結(jié)合建構(gòu)主義理論與用戶(hù)需求確立評(píng)價(jià)指標(biāo)并對(duì)方案進(jìn)行評(píng)估。以建構(gòu)主義為框架、層次分析法為工具的學(xué)科玩教具產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法能夠在教育性、趣味性、參與度與合作性方面均優(yōu)于傳統(tǒng)學(xué)科教育產(chǎn)品。基于建構(gòu)主義與層次分析法構(gòu)建的學(xué)科玩教具產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法是可行的，可為學(xué)科玩教具創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供一套定性與定量相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法和新的研究思路。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)；學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)；建構(gòu)主義；層次分析法

近年來(lái)，雙減政策所提倡的減“負(fù)”提“質(zhì)”發(fā)展理念使得學(xué)科類(lèi)玩教具的需求與日俱增[1-2]。然而市面上現(xiàn)有學(xué)科玩教具普遍存在趣味性不足、多主體參與度低和復(fù)玩率低等問(wèn)題，未能有效滿(mǎn)足兒童“玩—學(xué)”結(jié)合的深層次需求。因此，為解決學(xué)科玩教具“玩”“學(xué)”兼容性不均衡的問(wèn)題，推動(dòng)學(xué)科玩教具的發(fā)展，需要對(duì)玩教具進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以適應(yīng)新時(shí)期市場(chǎng)的需求。

關(guān)于玩教具的設(shè)計(jì)，已有諸多學(xué)者進(jìn)行研究。在國(guó)外，玩教具的設(shè)計(jì)研究起步較早，且多數(shù)以教育理論為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，如，意大利教育家瑪麗亞·蒙臺(tái)梭利（Maria Montessori）[3]根據(jù)“蒙氏教學(xué)法”為嬰幼兒設(shè)計(jì)能培養(yǎng)感知和智力發(fā)育的蒙氏教具；德國(guó)“教育之父”福祿貝爾[4]依據(jù)“連續(xù)發(fā)展論”從兒童對(duì)空間、形狀、色彩等各自組合的關(guān)系理解設(shè)計(jì)出恩物玩教具；在國(guó)內(nèi)，玩教具常出現(xiàn)于學(xué)前教育階段，多數(shù)由教師自制而成，但也有部分專(zhuān)家從技術(shù)研究層面進(jìn)行研究，如，張丙辰等[5]構(gòu)建的RCFBS創(chuàng)新設(shè)計(jì)模型為玩教具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供新思路；胡新明等[6]從觸覺(jué)補(bǔ)償?shù)慕嵌葹閷W(xué)齡前視障兒童設(shè)計(jì)系列化玩教具；通過(guò)上述研究可知，關(guān)于玩教具的設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者多數(shù)聚焦于學(xué)齡前玩教具設(shè)計(jì)研究，而對(duì)學(xué)科教育方面的涉及相對(duì)較少。本研究將結(jié)合建構(gòu)主義教育理論，根據(jù)學(xué)科玩教具現(xiàn)存問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

1 理論概述

1.1 建構(gòu)主義

建構(gòu)主義[7]最早由瑞士心理學(xué)家讓·皮亞杰（Jean Piaget）于1966年提出，是一種基于兒童認(rèn)知發(fā)展的認(rèn)知建構(gòu)理論，后衍生出建構(gòu)主義教育理論。該理論因其以?xún)和癁橹行模⒁灾R(shí)學(xué)習(xí)的底層邏輯讓兒童主動(dòng)地完成意義構(gòu)建，而被廣泛運(yùn)用于教育學(xué)領(lǐng)域的學(xué)科研究中。如，Lunenberg[8]將建構(gòu)主義與現(xiàn)代教育理念相融合，利用建構(gòu)主義探索教學(xué)設(shè)計(jì)的原則；曹恩國(guó)[9]構(gòu)建交互方法模型，提升在線設(shè)計(jì)教育的交互體驗(yàn)感。通過(guò)以上學(xué)者借助建構(gòu)主義的認(rèn)知構(gòu)建特性，擴(kuò)展了教育學(xué)的研究范式。因此，將建構(gòu)主義引入學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)能夠有效解決當(dāng)下學(xué)科玩教具學(xué)玩不平衡的問(wèn)題。

皮亞杰認(rèn)為知識(shí)是主體與外部世界不斷相互作用并逐步構(gòu)建的結(jié)果。認(rèn)知發(fā)展的構(gòu)建過(guò)程即知識(shí)的習(xí)得過(guò)程，并建立在“刺激—同化—反應(yīng)”圖示（stimulate-assimilate- response，SAR）中[10]。其中，基于SAR圖示的認(rèn)知發(fā)展構(gòu)建過(guò)程，見(jiàn)圖1。

以認(rèn)知發(fā)展構(gòu)建為內(nèi)核的皮亞杰教育理論認(rèn)為影響認(rèn)知發(fā)展構(gòu)建的外在環(huán)境要素有六個(gè)方面：（1）兒童是學(xué)習(xí)的主體，需引導(dǎo)其自發(fā)、主動(dòng)的學(xué)習(xí)；（2）學(xué)習(xí)內(nèi)容要符合兒童的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律；（3）兒童要通過(guò)動(dòng)作活動(dòng)來(lái)參與教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)；（4）通過(guò)集體合作的形式來(lái)輔助知識(shí)獲取；（5）保留個(gè)體對(duì)知識(shí)加工的差異性；（6）以最終形成的意義構(gòu)建作為知識(shí)習(xí)得評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 層次分析法

層次分析法[11]（The Analytic Hierarchy Process，AHP）最早是由美國(guó)學(xué)者Saaty教授于20世紀(jì)70年代首次提出，是一種將繁雜的決策問(wèn)題分解為若干層級(jí)，通過(guò)分級(jí)評(píng)價(jià)的方式來(lái)挖掘任務(wù)中關(guān)鍵需求的方法。層次分析法作為一種分析決策方法，被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，如：王辭曉等[12]將層次分析法融入教學(xué)表現(xiàn)評(píng)價(jià)中，總結(jié)了在線教育評(píng)價(jià)框架；杜鶴民等[13]使用層次分析法建立主題基因分析模型，并將其應(yīng)用于高校文化基因提取，提升了錄取通知書(shū)的情感溫度。本研究將通過(guò)層次分析法篩選建構(gòu)主義環(huán)境要素中對(duì)學(xué)科玩教具產(chǎn)生顯著性影響的要素。并以主客觀相結(jié)合的方式獲得更加精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要素，進(jìn)而指導(dǎo)玩教具產(chǎn)品設(shè)計(jì)。層次分析法計(jì)算設(shè)計(jì)指標(biāo)主觀權(quán)重的主要步驟如下。

1）構(gòu)建指標(biāo)體系，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和專(zhuān)家訪談等方法進(jìn)行調(diào)研，并將調(diào)研結(jié)果轉(zhuǎn)譯為各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)，即目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和子準(zhǔn)則層。

圖1 基于SAR圖示的認(rèn)知發(fā)展構(gòu)建過(guò)程

2）構(gòu)建判斷矩陣，通過(guò)問(wèn)卷進(jìn)行指標(biāo)相對(duì)重要度打分，并構(gòu)建判斷矩陣，見(jiàn)表1。根據(jù)二元對(duì)比法對(duì)同層級(jí)設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行兩兩重要度比較，其中，受試者判斷矩陣標(biāo)度見(jiàn)表2。

3）權(quán)重計(jì)算與一致性檢驗(yàn)

通過(guò)特征向量法對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，見(jiàn)式（1）[14]。

表1 判斷矩陣構(gòu)建方式

Tab.1 Construction method of judgement matrix

表2 判斷矩陣標(biāo)度

Tab.2 Judgment matrix scale

=λ?(1)

將特征向量進(jìn)行歸一化處理，得到判斷矩陣的最大特征值λ及與其對(duì)應(yīng)的特征向量，進(jìn)行各設(shè)計(jì)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算。

考慮到受試者人群普遍存在認(rèn)知差異，為減小認(rèn)知差異產(chǎn)生的誤差，需對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。若一致性比率C<0.1，則通過(guò)一致性檢驗(yàn)[15]。一致性比率C的計(jì)算見(jiàn)式（2）。

式中：C為判斷矩陣一致性指標(biāo)；R為一致性指數(shù)。

式中：max為最大特征值；為判斷矩陣的階數(shù)。

平均隨機(jī)一致性指數(shù)R見(jiàn)表3[16]。

表3 平均隨機(jī)一致性指數(shù)表

Tab.3 Average random consistency index

2 基于建構(gòu)主義和AHP的學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)研究

本研究基于建構(gòu)主義和AHP的學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)研究流程，見(jiàn)圖2。根據(jù)SAR圖示、認(rèn)知構(gòu)建原理和學(xué)習(xí)外在環(huán)境要素，提取建構(gòu)主義教育理論中適用于玩教具設(shè)計(jì)的教育觀點(diǎn)，并確立學(xué)科玩教具的學(xué)習(xí)環(huán)境要素。通過(guò)用戶(hù)調(diào)研得到學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)內(nèi)容，并結(jié)合學(xué)習(xí)環(huán)境要素利用SD法篩選出影響各環(huán)境要素的學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)指標(biāo)，以確立層次分析模型的準(zhǔn)則層；通過(guò)用戶(hù)調(diào)研細(xì)分學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)指標(biāo)得到子準(zhǔn)則層。利用AHP法計(jì)算各子準(zhǔn)則層對(duì)建構(gòu)主義環(huán)境要素的重要程度，得出影響基于建構(gòu)主義的學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素。將其與用戶(hù)特征、具體學(xué)科相結(jié)合，以好奇心理論、心流理論、SOLO分類(lèi)法作為各要素實(shí)踐的理論依據(jù)，結(jié)合用戶(hù)需求確定設(shè)計(jì)方向，并應(yīng)用于方案設(shè)計(jì)中。最后，通過(guò)方案評(píng)價(jià)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性。

圖2 研究流程框架

2.1 基于建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)環(huán)境要素提取

根據(jù)1.1節(jié)的SAR圖示、認(rèn)知發(fā)展構(gòu)建原理和外在環(huán)境分析，提出適用于玩教具設(shè)計(jì)的4個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境要素：刺激差異、主動(dòng)活動(dòng)、合作交流、構(gòu)建評(píng)價(jià)。各要素所涉及的內(nèi)容如下：（1）刺激差異，即SAR圖示的刺激和學(xué)習(xí)中注重個(gè)體差異性；（2）主動(dòng)活動(dòng)，即學(xué)習(xí)中兒童主動(dòng)探索知識(shí)，通過(guò)動(dòng)手形成持久的學(xué)習(xí)過(guò)程；（3）合作交流，即以合作的形式對(duì)主動(dòng)活動(dòng)階段形成的初步構(gòu)建體系進(jìn)行補(bǔ)充和完善；（4）構(gòu)建評(píng)價(jià)，即驗(yàn)證知識(shí)構(gòu)建形成的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。其中，4個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境要素存在先后的邏輯關(guān)系，貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。建構(gòu)的體系隨著每個(gè)環(huán)境要素的實(shí)現(xiàn)而擴(kuò)充邊界，其關(guān)系見(jiàn)圖3。

圖3 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境要素的搭建

2.2 基于層次分析法的關(guān)鍵要素篩選

對(duì)相關(guān)人群進(jìn)行線上問(wèn)卷調(diào)研、實(shí)地觀察以及訪談，通過(guò)語(yǔ)義轉(zhuǎn)化法和KJ法將結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)譯，并分類(lèi)篩選出關(guān)鍵詞數(shù)量前三的類(lèi)別（見(jiàn)表4）得到規(guī)則設(shè)計(jì)、輔助學(xué)習(xí)和功能外觀，并與建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)環(huán)境形成映射關(guān)系。其中最佳映射關(guān)系可總結(jié)為：“刺激差異—功能外觀”“主動(dòng)活動(dòng)—規(guī)則設(shè)計(jì)”“合作交流—輔助學(xué)習(xí)內(nèi)容”“評(píng)價(jià)因素—輔助學(xué)習(xí)內(nèi)容及規(guī)則設(shè)計(jì)”。將上述結(jié)果確立為后續(xù)層次分析法的準(zhǔn)則層。

表4 調(diào)研內(nèi)容統(tǒng)計(jì)結(jié)果

Tab.4 Statistical results of survey content

為保證設(shè)計(jì)指標(biāo)的可用性，采用文獻(xiàn)分析法和用戶(hù)訪談法獲取玩教具的設(shè)計(jì)指標(biāo)。將相同詞義的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行整合，以五級(jí)標(biāo)度法進(jìn)行詞匯的重要度打分，并將綜合平均分高于3分的詞匯作為學(xué)習(xí)環(huán)境要素中的顯著性影響因素，作為子準(zhǔn)則層，得到因素如下：影響刺激差異的功能外觀子因素有色彩鮮艷、造型奇特、功能新奇和動(dòng)手性強(qiáng)；影響主動(dòng)活動(dòng)的規(guī)則設(shè)計(jì)子因素有題材背景、游戲玩法和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制；影響合作交流的輔助學(xué)習(xí)子因素有學(xué)習(xí)伙伴、學(xué)習(xí)氛圍、學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和合作方式；影響建構(gòu)評(píng)價(jià)的規(guī)則設(shè)計(jì)和輔助學(xué)習(xí)子因素是學(xué)習(xí)內(nèi)容、評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方式。以此構(gòu)建層次分析法的指標(biāo)體系。見(jiàn)圖4。

針對(duì)準(zhǔn)則層的4個(gè)指標(biāo)和子準(zhǔn)則層的15個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)，邀請(qǐng)26位受試者對(duì)各層級(jí)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比評(píng)分，從而計(jì)算準(zhǔn)則層和子準(zhǔn)則層各指標(biāo)間的相對(duì)重要關(guān)系，并得出相應(yīng)判斷矩陣，然后利用特征向量計(jì)算各設(shè)計(jì)指標(biāo)的權(quán)重，以其中1位受試者問(wèn)卷為例構(gòu)建判斷矩陣，見(jiàn)表5～9。

表5 目標(biāo)層判斷矩陣及權(quán)重

Tab.5 Target layer judgment matrix and weight

表6 刺激差異判斷矩陣及權(quán)重

Tab.6 Stimulus difference judgment matrix and weight

表7 主動(dòng)活動(dòng)判斷矩陣及權(quán)重

表8 合作交流判斷矩陣及權(quán)重

Tab.8 Cooperation and communication judgment matrix and weight

表9 建構(gòu)評(píng)價(jià)判斷矩陣及權(quán)重

Tab.9 Construction evaluation judgment matrix and weight

根據(jù)公式（1）～（3）計(jì)算一致性比率C，以上述5個(gè)判斷矩陣為例進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表10，C均小于0.1，通過(guò)了一致性檢驗(yàn)。依據(jù)上述流程對(duì)26位受試者問(wèn)卷構(gòu)建的判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)得到20份有效問(wèn)卷。

通過(guò)算數(shù)平均值計(jì)算20份問(wèn)卷結(jié)果，可知準(zhǔn)則層的3合作交流（0.537 5）、子準(zhǔn)則層的11學(xué)習(xí)內(nèi)容（0.2240）、6游戲玩法（0.163 7）、2造型奇特（0.060 2）和14評(píng)價(jià)指標(biāo)（0.060 0）在同層級(jí)的權(quán)重值最高，可針對(duì)上述顯著性指標(biāo)開(kāi)展優(yōu)化設(shè)計(jì)。

表10 一致性檢驗(yàn)結(jié)果

Tab.10 Consistency test result

3 學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)

3.1 關(guān)鍵要素的應(yīng)用

通過(guò)前期調(diào)研，可知小學(xué)低段寫(xiě)話(huà)部分為課后輔導(dǎo)過(guò)程中的難點(diǎn)，以此確立以小學(xué)低段語(yǔ)文寫(xiě)話(huà)部分作為設(shè)計(jì)對(duì)象，進(jìn)行學(xué)科玩教具產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

3.1.1 影響刺激差異的奇特造型

擁有奇特造型的產(chǎn)品總是能夠引起兒童的好奇心。英國(guó)心理學(xué)家丹尼爾·伯萊因認(rèn)為好奇心是人們認(rèn)識(shí)和探索新知識(shí)、新經(jīng)驗(yàn)的一種動(dòng)機(jī)傾向[17]。受個(gè)體差異與環(huán)境刺激的影響，當(dāng)兒童處于超預(yù)期環(huán)境中就會(huì)產(chǎn)生感知型好奇心，從而觸發(fā)求知探索欲望產(chǎn)生認(rèn)知型好奇心。兒童特征與影響刺激差異的奇特造型息息相關(guān)。從兒童認(rèn)知特征考慮，學(xué)齡兒童的認(rèn)知處于表象思維階段，因此，為了貼合兒童的認(rèn)知習(xí)慣，玩教具的造型設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能來(lái)源于生活。從兒童行為特征考慮，兒童喜歡模仿，而模仿的題材類(lèi)型影響外觀。對(duì)比問(wèn)卷調(diào)研結(jié)果可知兒童最喜歡的題材類(lèi)型是森林童話(huà)故事，因此玩教具的外觀設(shè)計(jì)需考慮森林相關(guān)造型。從兒童的情緒特征考慮，生活中常見(jiàn)產(chǎn)品的夸張化能讓兒童產(chǎn)生興趣，結(jié)合學(xué)科玩教具的寓意，夸張化的書(shū)本造型可作為產(chǎn)品的主體外觀。通過(guò)對(duì)兒童特征分析，產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)不宜抽象，并在森林童話(huà)故事為題材背景下留給兒童發(fā)揮想象的空間，以夸張化書(shū)本作為設(shè)計(jì)主體。

3.1.2 影響主動(dòng)活動(dòng)的游戲玩法

好奇心的滿(mǎn)足需要兒童通過(guò)活動(dòng)主動(dòng)探索。當(dāng)兒童在探究中遇到巨大的挫折，便會(huì)對(duì)新奇事物表現(xiàn)出冷漠、回避等心理傾向。美國(guó)心理學(xué)家米哈里·契克森·米哈賴(lài)提出的心流理論指出，當(dāng)挑戰(zhàn)難度和技能水平處于一種高強(qiáng)度，且在相對(duì)平衡的狀態(tài)時(shí)，心流就會(huì)產(chǎn)生[18]。除此之外，清晰明確的目標(biāo)和明確及時(shí)的回饋也是產(chǎn)生心流的必備條件。兒童在玩耍時(shí)進(jìn)入心流狀態(tài)可以讓其持久地保持主動(dòng)探索的欲望。根據(jù)問(wèn)卷調(diào)研結(jié)果，拼搭構(gòu)建類(lèi)玩具可以使兒童愿意高頻率地主動(dòng)參與玩耍；棋牌類(lèi)玩法由于其隨機(jī)性和競(jìng)爭(zhēng)性也可讓兒童產(chǎn)生持續(xù)心流。因此，本研究將拼搭構(gòu)建類(lèi)和棋牌類(lèi)兩種玩法應(yīng)用于玩教具設(shè)計(jì)中，并設(shè)置拼搭區(qū)、收納區(qū)、行棋區(qū)和寫(xiě)字區(qū)，以激發(fā)兒童對(duì)玩教具產(chǎn)品的主動(dòng)活動(dòng)，見(jiàn)圖5。

圖5 4個(gè)區(qū)域組合方案

依據(jù)圖5中3款區(qū)域組合方案制作能夠模擬各區(qū)域基本功能的紙樣機(jī)，并邀請(qǐng)小學(xué)低年級(jí)兒童簡(jiǎn)單模擬使用流程，以評(píng)估區(qū)域組合方案的最優(yōu)解。觀察結(jié)果表明，方案3中拼搭區(qū)、收納區(qū)和行棋區(qū)超出兒童坐姿手臂活動(dòng)空間，致使操作過(guò)程中部分區(qū)域需要兒童離開(kāi)座位后完成，會(huì)打斷兒童思緒、分散兒童注意力，故排除；方案2收納區(qū)未設(shè)置用戶(hù)專(zhuān)屬分區(qū)，使兒童在拼搭過(guò)程中，會(huì)因拼搭類(lèi)積木分配不均而出現(xiàn)爭(zhēng)執(zhí)，故排除；方案1的拼搭區(qū)、收納區(qū)和行棋區(qū)合理劃分，并針對(duì)兩位用戶(hù)均設(shè)置有收納區(qū)，極大地提高了合作拼搭的效率，利于產(chǎn)生心流，故最終選用方案1作為最優(yōu)方案進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)。

3.1.3 影響合作交流的學(xué)習(xí)內(nèi)容

合作有助于兒童擺脫自我中心的狀態(tài)，令其思維精細(xì)化，而交流則有利于獲取豐富的信息，促進(jìn)同學(xué)之間的相互學(xué)習(xí)。玩教具產(chǎn)品中的合作交流可以使兒童主動(dòng)對(duì)參與活動(dòng)形成的知識(shí)構(gòu)建進(jìn)行調(diào)整，得到新的構(gòu)建體系。

合作的兩大要素是共同目標(biāo)和個(gè)體間的相互配合。由于學(xué)齡兒童具備有意識(shí)的記憶特征，會(huì)主動(dòng)運(yùn)用一些方法和策略達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，所以其具備完成共同目標(biāo)的能力。與此同時(shí)，兒童喜歡和同齡人玩耍，喜歡模仿，特別是多人參與的游戲可以促使兒童在合作中完成共同的預(yù)期目標(biāo)，更具備個(gè)體間的相互配合要素。由此，玩教具在內(nèi)容設(shè)計(jì)方面，可設(shè)定能夠滿(mǎn)足同齡人共同完成的寫(xiě)話(huà)目標(biāo)，并以游戲的方式實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

就學(xué)習(xí)內(nèi)容而言，由于個(gè)體的差異性和意義構(gòu)建的相對(duì)平衡性，本研究可通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容劃分層級(jí)，由易到難地引導(dǎo)兒童逐步掌握寫(xiě)話(huà)內(nèi)容。同時(shí)，由于該年齡段兒童常有模仿行為，并在實(shí)施該行為時(shí)會(huì)有意識(shí)地加入自己的理解和想法。因此，可以將模仿作為寫(xiě)話(huà)學(xué)習(xí)的開(kāi)始，寫(xiě)話(huà)內(nèi)容的設(shè)計(jì)可按照“仿句—練句—連句”的流程進(jìn)行。玩教具的學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)策略是將寫(xiě)話(huà)內(nèi)容劃分層級(jí)，按照寫(xiě)物、寫(xiě)人、寫(xiě)景、寫(xiě)事和寫(xiě)故事由易到難的寫(xiě)話(huà)內(nèi)容進(jìn)行。而在具體學(xué)習(xí)中，AI會(huì)按照預(yù)定的寫(xiě)話(huà)邏輯引導(dǎo)兒童，從關(guān)聯(lián)詞仿句到寫(xiě)話(huà)，再到連句成段，逐步引導(dǎo)，便可滿(mǎn)足學(xué)習(xí)意義的構(gòu)建。

3.1.4 影響建構(gòu)評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)指標(biāo)

意義的構(gòu)建是知識(shí)習(xí)得的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)意義構(gòu)建是否完成的最佳方式是進(jìn)行知識(shí)的練習(xí)和輸出，即對(duì)所習(xí)得的知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的方式有“量”和“質(zhì)”兩種測(cè)試，而后者對(duì)檢驗(yàn)建構(gòu)結(jié)果具備更優(yōu)異的檢測(cè)效果[19]。香港大學(xué)教育心理學(xué)教授比格斯首創(chuàng)的可觀測(cè)學(xué)習(xí)結(jié)果的結(jié)構(gòu)（Structure of the Observed Learning Outcome，簡(jiǎn)稱(chēng)SOLO）評(píng)價(jià)方法是對(duì)皮亞杰發(fā)展階段論的繼承，可用于評(píng)價(jià)指標(biāo)的設(shè)定。學(xué)習(xí)結(jié)果在結(jié)構(gòu)上復(fù)雜程度的變化，可以顯示學(xué)習(xí)質(zhì)量的不同層次，這種層次變化劃分為由低到高的5種水平[20]。可通過(guò)評(píng)價(jià)結(jié)果歸類(lèi)并賦值的形式設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，針對(duì)寫(xiě)話(huà)內(nèi)容設(shè)計(jì)上述指標(biāo)，見(jiàn)表11。

3.2 方案展示

根據(jù)3.1節(jié)關(guān)鍵要素應(yīng)用可得知寫(xiě)話(huà)玩教具設(shè)計(jì)在造型、玩法、內(nèi)容和評(píng)價(jià)部分的具體應(yīng)用，見(jiàn)表12。

表11 SOLO分類(lèi)評(píng)價(jià)的寫(xiě)話(huà)“質(zhì)”的劃分

Tab.11 Division of writing "quality" in SOLO classification evaluation

表12 學(xué)科玩教具中關(guān)鍵要素的應(yīng)用

Tab.12 Application of key elements in disciplinary play-teaching AIDS

根據(jù)表12生成學(xué)科玩教具草圖方案，并通過(guò)KJ法篩選出最終方案，細(xì)化后建模渲染得到效果圖，見(jiàn)圖6。

方案中將積木拼搭、行棋和寫(xiě)話(huà)相結(jié)合。產(chǎn)品具體使用流程為：兩位玩家按照熊貓?jiān)煨偷闹悄蹵I要求，合作完成積木場(chǎng)景的搭建創(chuàng)作；以擲骰子的方式行棋。在行棋過(guò)程中設(shè)置有提問(wèn)環(huán)節(jié)，當(dāng)棋子行至提問(wèn)環(huán)節(jié)后，智能AI便會(huì)根據(jù)寫(xiě)話(huà)題目的邏輯順序依次詢(xún)問(wèn)此次題目的相關(guān)問(wèn)題，并由玩家回答；玩家需要串聯(lián)雙方行棋過(guò)程中的答案，并書(shū)寫(xiě)在寫(xiě)字板中；寫(xiě)字板會(huì)對(duì)書(shū)寫(xiě)內(nèi)容進(jìn)行智能修改，其中包含書(shū)寫(xiě)內(nèi)容的糾錯(cuò)和優(yōu)秀內(nèi)容畫(huà)線，在此期間，AI也會(huì)展示優(yōu)秀范文及經(jīng)典語(yǔ)錄帶領(lǐng)玩家學(xué)習(xí)讀誦，直至批改完成，然后按照寫(xiě)話(huà)內(nèi)容與建構(gòu)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦值，完成建構(gòu)評(píng)價(jià)部分。最后，累計(jì)分值用于虛擬徽章的兌換，寫(xiě)字板UI界面見(jiàn)圖7。

圖6 產(chǎn)品效果圖

圖7 寫(xiě)字板UI界面

4 結(jié)果驗(yàn)證

4.1 方案評(píng)價(jià)

由于本研究以小學(xué)低段語(yǔ)文寫(xiě)話(huà)為例進(jìn)行學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)研究，使用群體均為小學(xué)低年級(jí)兒童，因此，在案例評(píng)價(jià)過(guò)程中會(huì)因認(rèn)知差異和評(píng)價(jià)結(jié)果不準(zhǔn)確而存在一定的認(rèn)知模糊性。而灰色關(guān)聯(lián)分析法[21]是一種可以在灰色系統(tǒng)中以定量的方式分析各樣本關(guān)聯(lián)性的分析方法。為了能夠清晰地得到各案例評(píng)價(jià)結(jié)果，分析各案例樣本間的模糊性關(guān)系，本研究運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)最終方案與各案例樣本進(jìn)行方案驗(yàn)證。

評(píng)價(jià)指標(biāo)的確立需考慮以下5點(diǎn)：（1）刺激是誘發(fā)用戶(hù)行為的必要條件，學(xué)科玩教具要想產(chǎn)生可以誘發(fā)兒童好奇心的刺激信號(hào)，就必須具備一定的趣味性；（2）兒童在使用學(xué)科玩教具的過(guò)程中需要自發(fā)主動(dòng)地動(dòng)手參與，才能進(jìn)入心流狀態(tài)，使兒童持續(xù)學(xué)習(xí)；（3）合作交流是對(duì)主動(dòng)活動(dòng)階段形成的初步構(gòu)建體系進(jìn)行補(bǔ)充和完善，是更深入的構(gòu)建過(guò)程，通過(guò)合作交流的學(xué)習(xí)模式使用學(xué)科玩教具，可以提高兒童搭建知識(shí)體系的效率，同時(shí)也能培養(yǎng)兒童人際關(guān)系的處理能力；（4）為了達(dá)到學(xué)科玩教具的教育目的，還需將教育性列為學(xué)科玩教具的評(píng)價(jià)指標(biāo)；（5）學(xué)科玩教具在使用過(guò)程中的安全隱患也是眾多家長(zhǎng)所考慮的因素。因此，評(píng)價(jià)指標(biāo)可歸納為：教育性、趣味性、參與度、合作性和安全性。挑選某平臺(tái)銷(xiāo)量較高的4款小學(xué)低段學(xué)科玩教具產(chǎn)品案例與本研究最優(yōu)方案構(gòu)建評(píng)價(jià)問(wèn)卷，案例見(jiàn)圖8。

圖8 案例樣本

向家長(zhǎng)、老師及設(shè)計(jì)師人群發(fā)放評(píng)價(jià)問(wèn)卷，對(duì)小學(xué)低年級(jí)兒童進(jìn)行問(wèn)卷內(nèi)容訪談并轉(zhuǎn)譯為評(píng)價(jià)問(wèn)卷。共獲得84份問(wèn)卷，剔除受試時(shí)間短和極值的問(wèn)卷，共得到72份有效答卷。將調(diào)研結(jié)果整理后輸入灰色關(guān)聯(lián)分析法中，通過(guò)計(jì)算得到各案例樣本與最優(yōu)序列的灰色關(guān)聯(lián)度[22]，見(jiàn)表13。

表13 案例樣本灰色關(guān)聯(lián)度

Tab.13 Grey correlation degree of case samples

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果，對(duì)各驗(yàn)證案例進(jìn)行排序，其結(jié)果為：案例3>案例4>案例2>案例5>案例1，即案例3為最優(yōu)方案。驗(yàn)證了基于建構(gòu)主義與層次分析法構(gòu)建的學(xué)科玩教具創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程是可行的，有助于提高學(xué)科類(lèi)玩教具產(chǎn)品設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

4.2 方案討論

基于建構(gòu)主義的學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)研究，目的是解決現(xiàn)有玩教具學(xué)玩不均衡的問(wèn)題。由于建構(gòu)主義教育理論在學(xué)科教育領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，因此本研究將建構(gòu)主義引入學(xué)科玩教具中，通過(guò)獲取關(guān)鍵要素以指導(dǎo)學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)，在理論層面可以解決學(xué)玩不平衡的問(wèn)題。而因用戶(hù)的不同，對(duì)寫(xiě)話(huà)玩教具中素材類(lèi)型的興趣程度也有所不同。如將案例中“森林故事”替換為“小鎮(zhèn)生活”或“海洋趣事”等題材，均有可能對(duì)玩教具的測(cè)評(píng)效果產(chǎn)生影響。同時(shí)，知識(shí)的構(gòu)建是一個(gè)長(zhǎng)期堅(jiān)持且循環(huán)往復(fù)的過(guò)程,故當(dāng)下開(kāi)展的方案驗(yàn)證雖能反映兒童的學(xué)習(xí)效果，但仍存在一定的局限性。

5 結(jié)語(yǔ)

本研究將建構(gòu)主義應(yīng)用于學(xué)科玩教具設(shè)計(jì)中。基于兒童認(rèn)知發(fā)展的構(gòu)建原理，分析并提取皮亞杰建構(gòu)主義教育理論中在教育學(xué)領(lǐng)域的4個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境要素，并將其轉(zhuǎn)譯為產(chǎn)品設(shè)計(jì)語(yǔ)言，通過(guò)層次分析法計(jì)算各設(shè)計(jì)因素指標(biāo)的重要度排序，并將最優(yōu)因素應(yīng)用于低年級(jí)語(yǔ)文玩教具的設(shè)計(jì)中。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行趣味化、知識(shí)性的設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到讓兒童自發(fā)且持續(xù)地參與游戲，并從中獲取知識(shí)的目的。拓展學(xué)科玩教具產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的研究思路，為減“負(fù)”提“質(zhì)”教育理念在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新方向。

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Design of Disciplinary Play-teaching AIDS Based on Constructivism and AHP

DENG Weibin1, YANG Ling1*, ZHANG Fan2

(1.Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China; 2.Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China)

Aiming at the problem of the compatibility disequilibrium of traditional play-teaching AIDS in the dual perspectives of "play" and "learning", the work aims to develop a set of disciplinary play-teaching AIDS product design methods by combining the constructivism education theory and the analytic hierarchy process so that it can serve the research and development design of disciplinary play-teaching AIDS products. Firstly, through the analysis of the constructivism education theory, the elements of learning environment were summarized as stimulating difference, active activity, cooperative communication and constructive evaluation. Secondly, the elements of learning environment were mapped to user needs, and the key elements affecting the design of disciplinary play-teaching AIDS were screened using the analytic hierarchy process. Then, taking the elementary school language writing as the case study, the key elements for the design of disciplinary play-teaching AIDS were combined with children's characteristics and subject content to establish the design orientation of disciplinary play-teaching AIDS and produce a plan. Finally, the constructivist theory was combined with user needs to establish evaluation indicators and evaluate the plan. With the constructivism as the framework and the analytic hierarchy process as the tool, the design method of disciplinary play-teaching AIDS is superior to the traditional disciplinary educational products in terms of education, interest, participation and cooperation. The results show that the product design method based on the constructivism and the analytic hierarchy process is feasible, and can provide a set of qualitative and quantitative design methods and new research ideas for the innovative design of disciplinary play-teaching AIDS.

product design; play-teaching AIDS design; constructivism; analytic hierarchy process

TB472

A

1001-3563(2024)08-0189-10

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.08.021

2023-12-26

通信作者