面向兒童的智能家居學(xué)習(xí)工具設(shè)計(jì)

摘 "要 "以兒童心理學(xué)、教育學(xué)、情感化設(shè)計(jì)等理論為支撐，分析兒童學(xué)習(xí)活動(dòng)的基本特征和設(shè)計(jì)目標(biāo)，提出面向兒童的智能家居學(xué)習(xí)工具設(shè)計(jì)原則，并指導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)踐。以用戶為出發(fā)點(diǎn)，采取以技術(shù)為支撐的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)交互設(shè)計(jì)方法，結(jié)合布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類理論，提出學(xué)習(xí)工具情感化設(shè)計(jì)的目標(biāo)，并針對(duì)兒童的認(rèn)知、情感、技能和居家環(huán)境四個(gè)方面進(jìn)行分析和總結(jié)。兒童有其獨(dú)特的心理特征和學(xué)習(xí)行為，面向兒童設(shè)計(jì)智能家居學(xué)習(xí)工具應(yīng)在創(chuàng)造實(shí)體化、價(jià)值個(gè)性化、表達(dá)多元化、氛圍友好化等原則下開展設(shè)計(jì)研究，能夠有效滿足兒童智能家居學(xué)習(xí)工具的情感化設(shè)計(jì)目標(biāo)

要求。

關(guān)鍵詞 "智能家居學(xué)習(xí)工具；智能家居；情感化設(shè)計(jì)；教學(xué)

目標(biāo)

中圖分類號(hào)：G633.93 " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）11-000-07

0 "引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智能制造等高速發(fā)展，數(shù)字高新技術(shù)正滲透到生活的方方面面，并不斷與不同領(lǐng)域不同產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合，推動(dòng)人類向數(shù)字化和智能制造時(shí)代邁進(jìn)。智能化成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一種趨勢，尤其對(duì)“數(shù)字原住民”來說，對(duì)家居產(chǎn)品等提出新的要求。我國的智能家居市場前景廣闊，已滲透到日常生活當(dāng)中，是互聯(lián)網(wǎng)影響下物聯(lián)化的代表性體現(xiàn)，這意味著未來的家庭里有形的產(chǎn)品之間被無形的網(wǎng)絡(luò)連接著。

兒童作為家庭成員的一分子，與成人對(duì)智能家居的理解有所不同。例如：智能音箱對(duì)于成人來說可能是語音搜索器、音箱等，但對(duì)兒童來說是故事機(jī)，也是智能玩具；掃地機(jī)器人對(duì)于成人來說是家務(wù)勞動(dòng)的好幫手，但對(duì)兒童來說是讓他好奇的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤。智能家居的出現(xiàn)主要是為了提升用戶的生活品質(zhì)，使之在習(xí)慣上、精神上、認(rèn)知上感受到一種便捷和舒適。然而，專門針對(duì)兒童設(shè)計(jì)和研發(fā)的智能家居相對(duì)空白，產(chǎn)品同質(zhì)化程度較高。筆者對(duì)23名兒童的問卷調(diào)研和其中12位的訪談發(fā)現(xiàn)，兒童普遍對(duì)于智能家居方面的了解甚少，但因其互動(dòng)性強(qiáng)、可視化程度高等特點(diǎn)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的興趣和熱情。在家居場景下，結(jié)合科技、教育和設(shè)計(jì)的多維度綜合探索，設(shè)計(jì)面向兒童的智能家居學(xué)習(xí)工具符合陶行知的“教學(xué)做合一”及生活教育理念，讓科技以更積極的方式融入兒童的日常生活。

1 "學(xué)習(xí)工具情感化設(shè)計(jì)

21世紀(jì)以STEM教育為代表的強(qiáng)調(diào)實(shí)踐與跨學(xué)科整合的教育理念和教育模式備受各界矚目，發(fā)達(dá)國家均在全力發(fā)展，以培養(yǎng)創(chuàng)新人才和高技能人才，發(fā)揮其在科技領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢。STEM具有跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性、實(shí)證性、技術(shù)增強(qiáng)性等九個(gè)特征[1]。各國的教育實(shí)踐表明，STEM教育有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、創(chuàng)新意識(shí)、批判性思維、信息技術(shù)能力等未來社會(huì)必備的技能和創(chuàng)新能力，并有可能在學(xué)生的未來生活和工作中持續(xù)發(fā)揮作用[2]。我國的STEM教育主要是通過科學(xué)素養(yǎng)、機(jī)器人編程和軟件編程三類教育形式培養(yǎng)兒童的核心素養(yǎng)，但是目前市面上的STEM教育往往離不開科幻主題，多從虛構(gòu)的問題出發(fā)，容易帶來問題有用性和學(xué)習(xí)意義感方面的缺失，導(dǎo)致兒童往往難以聯(lián)系生活，在真實(shí)的應(yīng)用場景中進(jìn)行探索，并且過于依賴電子屏幕。即使兒童能夠借助成本較高的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，其沉浸感、臨場感和舒適度仍不夠理想。智能家居場景下的學(xué)習(xí)工具設(shè)計(jì)可以有效填補(bǔ)這個(gè)空白，既可以促進(jìn)兒童與智能家居、兒童與家長、家長與智能家居等三個(gè)層面多感知的交互體驗(yàn)，又可以為當(dāng)前面臨居家學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)的兒童提供更多創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，還可以為面向兒童的智能家居設(shè)計(jì)提供新的思路，提高兒童的積極參與度和整體滿意度。

在信息化時(shí)代背景下，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和STEM教育愈加強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”，要讓學(xué)習(xí)者在真實(shí)情境中開展深度學(xué)習(xí)。在教學(xué)設(shè)計(jì)中，基于活動(dòng)理論，學(xué)習(xí)者是活動(dòng)系統(tǒng)中的“主體”，教學(xué)目標(biāo)或?qū)W習(xí)目的是“客體”，學(xué)習(xí)者通過“中介”或工具完成對(duì)認(rèn)識(shí)需要的獲得與對(duì)外界環(huán)境的改變，即學(xué)習(xí)的過程。對(duì)學(xué)習(xí)者的分析有利于在教學(xué)設(shè)計(jì)中給出合理的教學(xué)目標(biāo)，開展更有效的教學(xué)活動(dòng)，而對(duì)教學(xué)目標(biāo)的分析與準(zhǔn)確定位是保障學(xué)習(xí)順利有效進(jìn)行的前提。活動(dòng)理論進(jìn)一步指出人類活動(dòng)離不開工具，學(xué)習(xí)也一樣，有效的工具或良好的教學(xué)環(huán)境可以使學(xué)習(xí)事半功倍[3]。因此，面向兒童設(shè)計(jì)有效的學(xué)習(xí)工具，首先需要分析兒童學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平，情感、技能水平等特征，并與教學(xué)目標(biāo)相結(jié)合，才能準(zhǔn)確定位設(shè)計(jì)目標(biāo)，從而提出適切的設(shè)計(jì)原則。

以布魯姆為代表的心理學(xué)家提出的教學(xué)目標(biāo)分類理論包括認(rèn)知領(lǐng)域[4-5]、情感領(lǐng)域[6]和動(dòng)作技

能[7]領(lǐng)域，并分別確定了一系列目標(biāo)序列。教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置應(yīng)當(dāng)清晰、具體、可以量化，通過布魯姆教育目標(biāo)分類理論為學(xué)生制定目標(biāo)，使教學(xué)目標(biāo)、重難點(diǎn)和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等變得更為明確，教學(xué)更為有

效[8]。結(jié)合情感化設(shè)計(jì)的三個(gè)層次，由低到高為本能層、行為層和反思層。筆者將不同領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行整合分析，從學(xué)習(xí)者出發(fā)，得出學(xué)習(xí)工具應(yīng)該滿足的基礎(chǔ)需求、核心需求和魅力需求（圖1）。

因此，學(xué)習(xí)工具的情感化設(shè)計(jì)目標(biāo)可以分為三個(gè)層次：1）學(xué)習(xí)工具的外觀形態(tài)設(shè)計(jì)能夠引起兒童的注意、激發(fā)學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)；2）學(xué)習(xí)工具的功能設(shè)計(jì)能夠有效觸發(fā)兒童的心理活動(dòng)，理解規(guī)則并做出反應(yīng)；3）學(xué)習(xí)工具的運(yùn)用能夠幫助兒童進(jìn)行高階思維活動(dòng)，促進(jìn)創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的發(fā)生，即對(duì)過程的反思和目標(biāo)的內(nèi)化。如圖1所示，實(shí)現(xiàn)這些設(shè)計(jì)目標(biāo)的難度是從下至上逐層遞增的，需要設(shè)計(jì)師進(jìn)行更精準(zhǔn)的把握。最高的一層其實(shí)是由于前兩個(gè)層次的作用，在兒童內(nèi)心中產(chǎn)生的更深度的情感、意識(shí)、理解、個(gè)人經(jīng)歷、文化背景等交織在一起所造成的影響[9]，從而產(chǎn)生一種更長久的感情紐帶，達(dá)到觸景生情的效果。本文從兒童的認(rèn)知狀態(tài)、情感狀態(tài)、操作技能以及居家學(xué)習(xí)環(huán)境等四個(gè)方面進(jìn)行深

入分析，采取以技術(shù)為支撐的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)交互設(shè)計(jì)方法[10]，分別提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則，用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)踐。

2 "兒童學(xué)習(xí)活動(dòng)特征分析

2.1 "兒童的認(rèn)知狀態(tài)

依據(jù)兒童心理發(fā)展的特點(diǎn)和皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論，處于具體運(yùn)算階段的兒童（7～11歲）已經(jīng)具備一定水平的學(xué)習(xí)能力，且受到來自家庭和學(xué)校環(huán)境的雙重影響。預(yù)計(jì)2027年我國在校小學(xué)生將達(dá)到最大值，約一億人。具體運(yùn)算階段的兒童認(rèn)知結(jié)構(gòu)由前運(yùn)算階段（2～7歲）的表象圖式演化為運(yùn)算圖式，思維具有守恒性、脫自我中心性和可逆性，能從一個(gè)概念的各種具體變化中抓住實(shí)質(zhì)或本質(zhì)的東西，也能對(duì)一個(gè)或一組客體進(jìn)行操作。但該時(shí)期的心理操作還離不開具體事物或內(nèi)容的支持，而且這些運(yùn)算是零散的，還不能組成一個(gè)結(jié)構(gòu)的整體或完整的系統(tǒng)，如果這個(gè)時(shí)期的教育越過具象階段直接達(dá)到抽象階段，會(huì)對(duì)兒童的思維發(fā)展產(chǎn)生副作用。只有到了形式運(yùn)算階段（12～16歲），兒童的思維才能夠擺脫現(xiàn)實(shí)的影響，關(guān)注假設(shè)的命題，并對(duì)其做出邏輯的和富有創(chuàng)造性的反映或進(jìn)行演繹推理。小學(xué)生思維的顯著特點(diǎn)就是邏輯性增強(qiáng)，特別是在問題解決方面，能從自己和他人的立場考慮問題，并利用這些信息制定達(dá)到目標(biāo)的策略[11]。

隨著心理學(xué)和腦神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展，主流的學(xué)習(xí)理論基于“主客觀相統(tǒng)一”的認(rèn)識(shí)論，認(rèn)為兒童是完全活躍的主體，他們既不是等待被知識(shí)填充的“容器”，也不是等待發(fā)育成年的“近似體”，而是自己思維的創(chuàng)造者。因此，僅僅提供思維內(nèi)容是不夠的，還需要提供實(shí)體化的思維方法和工具，以達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)的反思層。有助于培養(yǎng)兒童創(chuàng)新能力的工具往往具有與創(chuàng)新思維類似的結(jié)構(gòu)，如風(fēng)靡全世界的樂高玩具，木質(zhì)構(gòu)建玩具Tinkertoy、榫卯積木唐塊兒、磁性益智七巧板，還有金屬拼搭建造玩具M(jìn)eccano和童心造物的Ultimate等，都是使用簡單的部件構(gòu)建任意的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，且有獨(dú)立于其組成部件的特性。“人工智能之父”和“框架理論”創(chuàng)立者明斯基[12]認(rèn)為，人類的大腦、思維以及計(jì)算機(jī)都具有這種特征。計(jì)算機(jī)編程語言實(shí)際上也是這樣的構(gòu)建工具包，兒童可以用新穎的方式重新組合其中的各種程序部件單元，如Logo、Scratch、Mixly和Mind+這樣的圖形化編程系統(tǒng)就是讓兒童自己能夠通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行探索、發(fā)現(xiàn)和建模，從而輔助思維與邏輯的可視化和可驗(yàn)證過程。

2.2 "兒童的情感狀態(tài)

兒童對(duì)環(huán)境的需求是從滿足生理需要到滿足心理需要的過程，需要物質(zhì)環(huán)境和精神環(huán)境兩個(gè)方面的因素，并轉(zhuǎn)化為兒童行為活動(dòng)的動(dòng)力。面向兒童的設(shè)計(jì)不僅需要考慮其生理特征，比如身材比例、身體健康和性別差異，還要滿足兒童心理特征和社會(huì)情感學(xué)習(xí)的需求，包括小學(xué)生在日常生活中明顯體現(xiàn)出的情感表達(dá)與需要，如競爭意識(shí)與成就感。兒童對(duì)事物的認(rèn)知能力較為有限，但對(duì)新鮮事物通常具有強(qiáng)烈的好奇心，對(duì)社交活動(dòng)感興趣，更需要被認(rèn)同和肯定，實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值的內(nèi)化，從而獲得成就感。

現(xiàn)如今，兒童面臨許多方面的挑戰(zhàn)，如學(xué)業(yè)壓力、家庭沖突、校園霸凌、媒體轟炸、電子網(wǎng)絡(luò)游戲成癮等，在多重壓力下，兒童身心健康問題不僅很普遍，還存在越來越低齡化的趨勢。這些日益嚴(yán)峻的兒童心理問題使得世界各國逐漸意識(shí)到，要應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，僅憑認(rèn)知智力教育是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，亟須社會(huì)情感教育幫助他們發(fā)展社會(huì)性和情感方面的能力。兒童社會(huì)情感發(fā)展教育可以基本分為四個(gè)方面：1）自我意識(shí)，幫助兒童建立積極的自我概念，即培養(yǎng)自信心；2）社會(huì)意識(shí)，幫助兒童理解他人和人際關(guān)系，即培養(yǎng)同理心；3）自我管理，即培養(yǎng)自控力；4）社會(huì)管理，即培養(yǎng)影響力。習(xí)近平總書記在第一屆全國文明家庭表彰大會(huì)上強(qiáng)調(diào)：“家庭是人生的第一個(gè)課堂，父母是孩子的第一任老師，”家庭學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)于兒童的成長至關(guān)重要。從2022年起，我國正式實(shí)施《中華人民共和國家庭教育促進(jìn)法》，家庭教育從“家事”上升到“國事”，開啟“依法帶娃”的時(shí)代，都說明改善兒童家居學(xué)習(xí)具有現(xiàn)實(shí)意義。

2.3 "兒童的操作技能

數(shù)字化變革改變著人們的生活方式，尤其是在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代成長起來的年輕一代（或稱“數(shù)字原住民”），而且在STEM相關(guān)領(lǐng)域，67%的新工作與信息科技有關(guān)。

2017年教育部頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)小學(xué)生提出更高的要求，要求他們不僅要運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決生活中的問題，還要有創(chuàng)業(yè)者思維，思考如何用科技解決社會(huì)問題，如何運(yùn)用科技創(chuàng)造更好的生活。學(xué)生不僅僅是用戶，也應(yīng)該是創(chuàng)造者和設(shè)計(jì)者，需要理解信息科技的相關(guān)概念與實(shí)踐應(yīng)用，提升解決問題所需的設(shè)計(jì)思維和邏輯推理能力，以更加準(zhǔn)確和清晰的方式表達(dá)自己的想法。他們需要借助更好用的學(xué)習(xí)工具和方法，通過不斷預(yù)測、模擬、調(diào)整和評(píng)估實(shí)現(xiàn)這樣的過程。

知識(shí)來源于動(dòng)作，思維離不開實(shí)踐。操作學(xué)習(xí)工具的活動(dòng)既可以促進(jìn)大腦協(xié)調(diào)發(fā)展，又能讓兒童的思維活動(dòng)從形象到表象再到抽象，促使認(rèn)識(shí)的內(nèi)化，促進(jìn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的形成和學(xué)習(xí)技能的提高，從而達(dá)到更高一層的學(xué)習(xí)目標(biāo)，對(duì)促進(jìn)兒童創(chuàng)造力的發(fā)展尤為重要。小學(xué)階段的兒童普遍具有動(dòng)手操作的偏好，喜歡搗鼓各種類型的小制作，如磁力片、積木、小車和桌游都是他們平時(shí)所喜愛的以實(shí)物為主的益智玩具，也有以虛擬為主的，如《我的世界》《程序員升職記》《狐貍快跑》這類教育游戲應(yīng)用。為增加交互形式和玩法的豐富性，將智能化技術(shù)應(yīng)用于兒童產(chǎn)品中，使得越來越多以實(shí)物為主的產(chǎn)品與虛擬為主的產(chǎn)品相互結(jié)合[13]。

2.4 "兒童的居家環(huán)境

雖然每個(gè)兒童的家庭居住環(huán)境不同，受到自然和人文因素的影響，但都是兒童生活居住、休息游樂、社交學(xué)習(xí)的空間場所，是他們童年最為熟悉、待得最久的地方，都將潛移默化地對(duì)他們產(chǎn)生影響。真正的學(xué)習(xí)是要引起和達(dá)到學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、內(nèi)在素質(zhì)與能力的持久或永久的變化過程，而這種沉浸式的環(huán)境創(chuàng)設(shè)和高頻率的交互體驗(yàn)?zāi)軌蛴行Т龠M(jìn)學(xué)習(xí)行為的發(fā)生。通過與時(shí)俱進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和創(chuàng)新的學(xué)習(xí)工具，每個(gè)兒童的居家環(huán)境都能為他們的思維與活動(dòng)提供具體的場景支持、源源不斷的靈感和更為豐富的學(xué)習(xí)內(nèi)容。智能家居學(xué)習(xí)工具將兒童的日常生活、學(xué)習(xí)行為與產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，形成兒童與智能家居、兒童與家長、家長與智能家居三個(gè)層面多感知的交互體驗(yàn)[14]，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)日益普及的背景下，這種創(chuàng)新的嘗試更具現(xiàn)實(shí)意義。

目前市面上專門支持兒童居家學(xué)習(xí)的智能產(chǎn)品主要包括創(chuàng)設(shè)舒適學(xué)習(xí)環(huán)境的智能學(xué)習(xí)桌椅、提供高效學(xué)習(xí)課堂的平板電腦、及時(shí)解決學(xué)習(xí)問題的智能詞典筆以及智能整理錯(cuò)題的錯(cuò)題識(shí)別打印機(jī)等，缺乏兒童與家長、家長與智能家居產(chǎn)品之間系統(tǒng)性的互動(dòng)，難以滿足學(xué)習(xí)工具的情感化設(shè)計(jì)目標(biāo)。

根據(jù)心理學(xué)家勒溫（Lewin K）的行為公

式：B=f（PE），一個(gè)人的行為B（Behavior）是其個(gè)性P（Personality）與其當(dāng)時(shí)所處環(huán)境E（Environment）的函數(shù)，隨個(gè)體和環(huán)境這兩個(gè)因素的變化而變化。學(xué)習(xí)環(huán)境就是影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的情況和條件。建構(gòu)主義理論指導(dǎo)認(rèn)為，教學(xué)過程中的要素（包括教師、學(xué)生、教材和媒體）彼此相互聯(lián)系、相互作用，從而形成有機(jī)的整體和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)形式[15]。因此，通過運(yùn)用教學(xué)方法，如情境創(chuàng)設(shè)和協(xié)作學(xué)習(xí)，引導(dǎo)兒童在居家學(xué)習(xí)的環(huán)境中，將日常生活中遇到的問題作為有意義的情境導(dǎo)入，通過與父母及家人的討論和協(xié)作，由兒童自身最終實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu)，產(chǎn)生創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)行為。

3 "兒童學(xué)習(xí)工具情感化設(shè)計(jì)原則

為適應(yīng)智能家居學(xué)習(xí)工具的需求，考慮到兒童認(rèn)知、情感、技能和居家學(xué)習(xí)環(huán)境等四個(gè)方面的特點(diǎn)，總結(jié)出兒童智能家居學(xué)習(xí)工具設(shè)計(jì)可遵循以下四個(gè)原則。

3.1 "創(chuàng)造實(shí)體化

提供給兒童的智能家居學(xué)習(xí)工具是實(shí)體化的媒介，在外觀和交互方式上必須具有一定的吸引力，符合兒童認(rèn)知階段的興趣和特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)智能家居主題下的創(chuàng)新項(xiàng)目時(shí)，可以結(jié)合小學(xué)生的課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)校學(xué)科教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，將背景知識(shí)和多項(xiàng)技能融會(huì)貫通，更好地輔助兒童通過參與式設(shè)計(jì)的方式，了解智能家居的技術(shù)原理和應(yīng)用技術(shù)。其過程可根據(jù)創(chuàng)新思維的培養(yǎng)引導(dǎo)兒童了解日常生活中的智能家居，開展頭腦風(fēng)暴，設(shè)計(jì)具有意義的創(chuàng)新作品，從而做到心腦手眼的結(jié)合，達(dá)到教學(xué)做合一。

創(chuàng)新思維的流程可以為智能家居主題的創(chuàng)造提供階段性分層，有利于兒童把握不同階段制作的重點(diǎn)。在開始設(shè)計(jì)之前，兒童通過對(duì)智能家居的資料調(diào)研和信息收集，發(fā)現(xiàn)需要解決的問題。在創(chuàng)意想法階段，兒童可以通過繪制流程圖和思維導(dǎo)圖等多種工具整理思路與創(chuàng)意想法。在制造迭代階段，兒童運(yùn)用設(shè)計(jì)思維進(jìn)行作品設(shè)計(jì)的迭代，從而加深對(duì)智能家居現(xiàn)有局限性的理解。在展示反饋階段，兒童可以運(yùn)用手抄報(bào)和多媒體技術(shù)等對(duì)智能家居的作品進(jìn)行展示與分享，滿足自我表達(dá)的需求，并通過獲得的反饋促進(jìn)反思和復(fù)盤。

3.2 "價(jià)值個(gè)性化

設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)工具需要從材料、形態(tài)、色彩與審美等方面充分考慮兒童的情感需求和情感化表達(dá)，才更有可能吸引兒童的注意力，滿足他們的好奇心。如果希望兒童能夠繼續(xù)產(chǎn)生持續(xù)、主動(dòng)的學(xué)習(xí)，往往還需要滿足其學(xué)習(xí)的成就感和意義感。通過內(nèi)部和外部激勵(lì)提高兒童的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，比如在過程中給予正面反饋和建議。而且，設(shè)計(jì)時(shí)要注意學(xué)習(xí)的社交屬性，盡可能發(fā)揮互幫互助的作用。

兒童創(chuàng)造設(shè)計(jì)的作品要結(jié)合日常生活的真實(shí)情境，學(xué)會(huì)通過創(chuàng)作和制造作品，表達(dá)與交流生活中的發(fā)現(xiàn)和感受，從而更加關(guān)注身邊的變化，更加熱愛生活。在學(xué)習(xí)制作原型的過程中，因兒童是將自己熟悉的環(huán)境進(jìn)行模型化，所以在發(fā)生問題后，通過觀察生活的環(huán)境就能找到問題的答案，有助于培養(yǎng)他們的自信心和同理心等社會(huì)情感，實(shí)現(xiàn)個(gè)人價(jià)值的內(nèi)化。

3.3 "表達(dá)多元化

兒童天生是愛玩的，也天生具有學(xué)習(xí)的能力，在玩耍中學(xué)習(xí)是他們更自然的學(xué)習(xí)方式之一。學(xué)習(xí)工具和材料的豐富性可以支持兒童進(jìn)行開放式的探索和創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)，最大限度給予他們自由創(chuàng)作和表達(dá)的空間。設(shè)計(jì)制作智能家居套件除了需要準(zhǔn)備簡單易用的模塊化電子元器件，還需要結(jié)合剪刀、尺子、膠水、紙板等身邊可以獲取的工具和材料，利用水彩筆、蠟筆、絲帶、彩泥、布料等綜合材料進(jìn)行裝飾。由于每個(gè)兒童通過選擇和使用不同的材料與工具實(shí)現(xiàn)不同的創(chuàng)意想法，他們想象和創(chuàng)作出來的作品也各不相同，豐富多彩。在每一個(gè)智能家居作品的背后，都是一個(gè)兒童關(guān)于智能家居的認(rèn)知、想象與情感的表達(dá)，具有個(gè)性化和多元化的特點(diǎn)。

3.4 "氛圍友好化

對(duì)于由居住者形成的一個(gè)空間，設(shè)計(jì)者能做的最好的事情其實(shí)是把工具放在他們的手中。每一個(gè)人都是設(shè)計(jì)家，利用環(huán)境更好地服務(wù)人們的需要。諾曼[9]認(rèn)為“最好的設(shè)計(jì)不一定是一個(gè)物品、空間或者結(jié)構(gòu)，它是一個(gè)過程——?jiǎng)討B(tài)的和可以修改的過程。”最好的設(shè)計(jì)是那些為自己或家人創(chuàng)作的東西，它不僅美觀實(shí)用，而且會(huì)與個(gè)人的生活風(fēng)格相和諧，與周圍的環(huán)境相得益彰。在居住者的家里，居住者也是空間的設(shè)計(jì)者，也只有居住者自己能夠使某個(gè)物品變成個(gè)人的，使之聯(lián)系生活，產(chǎn)生情感，從而構(gòu)建意義。鐘蕾等[16]從中國傳統(tǒng)造物審美的視角分析當(dāng)代智能家居設(shè)計(jì)，認(rèn)為任何產(chǎn)品都應(yīng)該考慮人的使用因素，人與物應(yīng)該和諧相處，遵循“道法自然”的設(shè)計(jì)原則，才能發(fā)揮人與物的最大效能，才有可能在友好的氛圍中實(shí)現(xiàn)美好生活的愿望。

兒童在學(xué)習(xí)智能家居的過程中，通過項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)方式，家長可以充當(dāng)多種角色和身份，扮演參與創(chuàng)意討論的建言者、搭建難題的協(xié)作者、產(chǎn)品模型的使用者、給予反饋的評(píng)價(jià)者等。在設(shè)計(jì)和創(chuàng)作智能家居作品的過程中，家長可以從基礎(chǔ)理論和原理等方面幫助兒童進(jìn)行深入分析，找到更多的共同話題，增進(jìn)親子之間的溝通和理解，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。同時(shí)，隨著家庭項(xiàng)目式學(xué)習(xí)共同體的建立，家庭氛圍會(huì)更加積極向上、和諧融洽，從而有助于兒童從小養(yǎng)成良好的生活和學(xué)習(xí)習(xí)慣。

4 "兒童智能家居學(xué)習(xí)工具設(shè)計(jì)實(shí)踐

基于以上四項(xiàng)設(shè)計(jì)原則，筆者為兒童設(shè)計(jì)了一套以電子模塊和創(chuàng)新思維流程為核心的學(xué)習(xí)工具，其中的電子模塊包括三個(gè)部分——輸入端、中控處理單元和輸出端，見圖2。輸入端主要由監(jiān)測環(huán)境和用戶狀態(tài)的各種類型的傳感器組成，如光強(qiáng)傳感器、按鍵開關(guān)、溫濕度傳感器和可燃?xì)怏w傳感器等。中控處理單元的作用是接收輸入端的信號(hào)，并根據(jù)兒童設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)信息處理，控制輸出端。輸出端主要是執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，如控制窗簾的導(dǎo)軌電機(jī)、給人以提醒的燈光和聲音、執(zhí)行開關(guān)窗的舵機(jī)等。兒童可根據(jù)其確定的設(shè)計(jì)方案從上述電子模塊中挑選合適的進(jìn)行組裝和測試，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型中智能化部分的功能展示。

另一個(gè)組成部分是引導(dǎo)兒童創(chuàng)新的過程和工具，兒童作為智能家居項(xiàng)目的設(shè)計(jì)者，可以運(yùn)用基于設(shè)計(jì)思維的流程和工具，構(gòu)建智能家居的想法和作品如圖3所示，通過掃碼觀看相關(guān)內(nèi)容的視頻，經(jīng)過探索、設(shè)計(jì)和展現(xiàn)階段，最終實(shí)現(xiàn)激發(fā)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

通過以上創(chuàng)新設(shè)計(jì)的流程，兒童可以分步驟實(shí)踐自己的創(chuàng)意想法，動(dòng)手設(shè)計(jì)制作智能家居模型，并向家長或朋友展示。通過模擬和潛在用戶的訪談與交流，從他人處獲得評(píng)價(jià)和意見反饋，對(duì)自己的作品進(jìn)行迭代，在良好的家庭氛圍下持續(xù)學(xué)習(xí)和成長，從而將知識(shí)轉(zhuǎn)化為分析、預(yù)測、推論、設(shè)計(jì)的應(yīng)用實(shí)踐能力。

一名兒童利用筆者提供的智能學(xué)習(xí)工具進(jìn)行創(chuàng)作，花費(fèi)大約12課時(shí)做出作品，如圖4所示。通過觀察，她從弟弟居家學(xué)習(xí)的情境中發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)問題：一是當(dāng)?shù)艿茉跁郎蠈W(xué)習(xí)時(shí)，經(jīng)常忘記開燈、關(guān)燈或者調(diào)節(jié)亮度，要做起來很不方便；二是他坐久了（通常是玩電子游戲）會(huì)忘記身體需要休息或喝水，對(duì)健康不利。由此，她希望設(shè)計(jì)一款智能桌椅，具備下列功能。

1）當(dāng)?shù)艿軐W(xué)習(xí)時(shí)，臺(tái)燈的亮度可以根據(jù)周圍環(huán)境的光線進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，始終讓書桌上的光符合照度，以保護(hù)視力。也就是說，椅子可以檢測到有人入座，桌子可以自動(dòng)檢測光線亮度，決定是否開燈或調(diào)節(jié)亮度。

2）如果室內(nèi)光線不足，而外面陽光充足，桌子旁邊的窗簾會(huì)被優(yōu)先打開，充分利用自然光。

3）如果椅子檢測到人坐的時(shí)間超過45分鐘，則會(huì)用語音或燈光提示起身活動(dòng)，建議喝水、做眼保健操、適當(dāng)鍛煉或休息，有助于養(yǎng)成好習(xí)慣。

4）當(dāng)椅子檢測到人已離去，幾分鐘后會(huì)自動(dòng)關(guān)燈，有助于節(jié)能環(huán)保。

實(shí)驗(yàn)兒童在探索階段能夠通過日常生活中的觀察發(fā)現(xiàn)居家環(huán)境中的設(shè)計(jì)需求，并運(yùn)用思維工具列出想要為“用戶”（弟弟）解決的問題，繪制出“產(chǎn)品”的功能結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)階段，她能夠較快地理解兒童智能家居電子模塊的原理，根據(jù)提出的問題進(jìn)行選擇和使用，并結(jié)合身邊的材料進(jìn)行外觀制作（用黏土做成弟弟喜歡的小恐龍?jiān)煨停梢猿浞职l(fā)揮創(chuàng)意；拼裝的過程是比較輕松愉悅的。在展現(xiàn)階段，實(shí)驗(yàn)兒童將自己設(shè)計(jì)的智能家居作品和過程向?qū)嶒?yàn)人員與家人進(jìn)行展示和描述，得到積極的反饋，收獲了成就感。其中，扮演“評(píng)委”角色的實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行提問，比如“自動(dòng)打開窗簾有沒有可能帶來隱私問題”，實(shí)驗(yàn)兒童回答自己家的樓層比較高，不過她之后會(huì)嘗試增加一個(gè)按鈕，可以讓用戶切換至隱私保護(hù)模式。兒童認(rèn)為自己在相對(duì)較短的時(shí)間完成了一件非常有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，而且很有意義，所以自己和家人都感到非常滿意。

用戶實(shí)驗(yàn)表明，兒童可以通過筆者設(shè)計(jì)的智能家居學(xué)習(xí)工具進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐型學(xué)習(xí)，尤其是小學(xué)高年級(jí)的兒童，已經(jīng)能夠理解創(chuàng)新思維的設(shè)計(jì)流程，利用各種工具和方法進(jìn)行創(chuàng)意啟發(fā)、創(chuàng)意確定、方案實(shí)施和故事演講，從而將自己對(duì)智能家居的想法變成可以進(jìn)行展示的模型。更進(jìn)一步，還可以與家長一起，將智能家居模型的設(shè)計(jì)真正應(yīng)用到實(shí)際家居的改造當(dāng)中。在這個(gè)過程中，兒童不但學(xué)會(huì)了仔細(xì)觀察和智能家居相關(guān)的知識(shí)與技術(shù)原理，而且學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化現(xiàn)有智能家居的不足，從不同維度提升了學(xué)習(xí)的成效，真正做到學(xué)以致用。

5 "結(jié)束語

本文以智能家居環(huán)境下促進(jìn)兒童創(chuàng)造性學(xué)習(xí)為目標(biāo)，針對(duì)學(xué)習(xí)工具的交互體驗(yàn)設(shè)計(jì)策略，借鑒兒童心理學(xué)、教育學(xué)、情感化設(shè)計(jì)等相關(guān)領(lǐng)域的理論和研究方法，從兒童的認(rèn)知狀態(tài)、情感狀態(tài)、操作技能以及居家學(xué)習(xí)環(huán)境四個(gè)方面展開分析，總結(jié)出創(chuàng)造實(shí)體化、價(jià)值個(gè)性化、表達(dá)多元化和氛圍友好化等設(shè)計(jì)原則。

應(yīng)用在智能家居主題中，筆者設(shè)計(jì)了適用于兒童居家學(xué)習(xí)的創(chuàng)造套件，包括學(xué)習(xí)工具、方法和流程，以滿足兒童學(xué)習(xí)工具的情感化設(shè)計(jì)目標(biāo)，使用后兒童的滿意度更高。如將兒童的作品進(jìn)行記錄和整理，此方法也可以為設(shè)計(jì)師另辟蹊徑，通過設(shè)計(jì)面向兒童的智能家居學(xué)習(xí)工具提升消費(fèi)者對(duì)于智能家居的了解，設(shè)計(jì)出更符合用戶需求的智能家居

產(chǎn)品。

6 "參考文獻(xiàn)

[1]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究，2015（4）：13-22.

[2]中國教育科學(xué)研究院.中國STEM教育白皮書[EB/OL].（2017-09-01）[2023-04-16].http：//www.ckjy.org/wp-content/uploads/2017/09/STEM%E6%95%99%E8%82%B2%E7%99%BD%E7%9A%AE%E4%B9%A6.pdf.

[3]高文，徐斌艷，吳剛．建構(gòu)主義教育研究[M].北京：教育科學(xué)出版社，2008：3-8.

[4] BLOOM B S，ENGELHART M D，F(xiàn)URST E J， et al. Taxonomy of Educational Objectives， Handbook I： The Cognitive Domain[M].New York： David McKay Co Inc.，1956.

[5] ANDERSON L W，KRATHWOHL，DR，AIRASIAN，P W，et al. Taxonomy for Learning， Teaching， and Assessing：A revision of Bloom’s Taxonomy of Educational Objectives[M]. New York： Pearson， Allyn amp; Bacon.，2001.

[6] KRATHWOHL D R， BLOOM， B S， MASIA BB. Taxonomy of Educational Objectives，the Classification of Educational Goals， Handbook II： Affective Domain[M]. New York： David McKay Co.，Inc.，1973.

[7] SIMPSON E J. The Classification of Educational Objectives in the Psychomotor Domain[M]. Washington， DC： Gryphon House，1972.

[8]路婉秋，王北海.基于BOPPPS的《食品包裝安全》通識(shí)

課的設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].包裝工程，2020，41（S1）：33-36.

[9]諾曼.情感化設(shè)計(jì)[M].付秋芳，程進(jìn)三，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2005：192-200.

[10]覃京燕.信息維度與交互設(shè)計(jì)原理[J].包裝工程， 2018，39（16）：57-68.

[11] PIAGET J. Judgement and reasoning in the child[M].Routledge，2002.

[12] Minsky M.創(chuàng)造性思維：人工智能之父馬文·明斯基論教育[M].倪晚成，劉東昌，張海東，譯.北京：人民郵電出版社有限公司，2020：35-53.

[13]黃群，李君梓.信息時(shí)代下的兒童智能玩具設(shè)計(jì)研究[J].包裝工程，2020，41（10）：154-156.

[14]張宗登，譚汝捷.基于情感化設(shè)計(jì)的親子玩具應(yīng)用研究[J].包裝工程，2019，40（8）：164-167.

[15]何克抗.建構(gòu)主義的教學(xué)模式、教學(xué)方法與教學(xué)設(shè)計(jì)[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），1997（5）：74-76.

[16]鐘蕾，費(fèi)雪晶.傳統(tǒng)造物視角解析當(dāng)代智能家居“和”文化設(shè)計(jì)[J].工業(yè)工程設(shè)計(jì)，2020，2（5）：32-37.