基于智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的學(xué)齡兒童教具設(shè)計(jì)研究

彭琳　穆榮兵

關(guān)鍵詞：智慧學(xué)習(xí)環(huán)境;學(xué)齡兒童;教具設(shè)計(jì)

當(dāng)今教育話題熱度不減，順應(yīng)時(shí)代對(duì)教育的需求，智能化、信息化已逐漸融入兒童課堂中，教具是學(xué)習(xí)環(huán)境和教學(xué)內(nèi)容的紐帶。但目前市場(chǎng)上針對(duì)學(xué)齡兒童教育的教具只針對(duì)課堂某一階段進(jìn)行教學(xué)輔助，功能單一且學(xué)生與教具之間的互動(dòng)性不強(qiáng)，未考慮學(xué)齡兒童在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下的需求。文章探索在新型智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下更符合學(xué)齡兒童認(rèn)知規(guī)律和心理訴求的教具產(chǎn)品，以期既能滿足學(xué)齡兒童對(duì)學(xué)習(xí)認(rèn)知的需求，也能拓展智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下教學(xué)的新途徑。

1 智慧學(xué)習(xí)環(huán)境概述

21 世紀(jì)，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅速發(fā)展，智慧學(xué)習(xí)旨在滿足學(xué)習(xí)者的個(gè)性化需求。在理想的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，教師可利用學(xué)習(xí)環(huán)境中的智能設(shè)備和多媒體技術(shù)呈現(xiàn)出多種教學(xué)方式的可能性，使學(xué)生能夠身臨其境地體驗(yàn)學(xué)習(xí)課堂，增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。一方面，目前智慧教室是一種典型的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境形式，是智慧校園的重要組成部分，也是借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和智能技術(shù)等構(gòu)建起來(lái)的新型教室，其功能豐富，模塊化結(jié)構(gòu)，適應(yīng)面廣。另一方面，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境正在普及化，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各大高校。研究發(fā)現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)教室和傳統(tǒng)教學(xué)，在智慧學(xué)習(xí)課堂上，老師主要以教具指導(dǎo)和引導(dǎo)去輔助學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知，教具已成為課堂上的剛需產(chǎn)品。智慧課堂凸顯的特征為學(xué)生可以通過(guò)智慧課堂中的媒體產(chǎn)品獲得學(xué)習(xí)幫助，比較典型的就是利用電子書(shū)包向?qū)W生推送相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，提升學(xué)校的教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。這一功能得益于現(xiàn)代信息科技的迅速發(fā)展，能夠幫助學(xué)生減少認(rèn)知上的負(fù)擔(dān)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)活力[1]。

培養(yǎng)學(xué)齡兒童知識(shí)能力的同時(shí)也要關(guān)注其身心健康。充分利用當(dāng)前的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、多媒體和數(shù)字信息化的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建能夠滿足學(xué)齡兒童知識(shí)需求和精神需求的教育平臺(tái)。擺脫以往傳統(tǒng)授課的死板、嚴(yán)肅，缺少實(shí)踐氛圍，進(jìn)而關(guān)注學(xué)齡兒童愛(ài)交流、愛(ài)動(dòng)手的特性，加入一些具有互動(dòng)性、實(shí)操性的內(nèi)容，提高學(xué)齡兒童對(duì)課堂的關(guān)注度。

2 學(xué)齡兒童教具產(chǎn)品設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

2.1 學(xué)齡兒童教具產(chǎn)品設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

教具作為教師輔助教學(xué)的用具，有著其他手段不可替代的作用。目前教具產(chǎn)品市場(chǎng)并未得到精確的劃分，目前教育類產(chǎn)品多數(shù)仍歸類在兒童益智類玩具。市場(chǎng)上常見(jiàn)的兒童教具主要分為學(xué)科教育和興趣愛(ài)好兩種類型。學(xué)科教育立足學(xué)習(xí)過(guò)程，主要圍繞語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、英語(yǔ)等學(xué)科知識(shí)，如天平秤算數(shù)玩具、數(shù)學(xué)學(xué)具盒和拼音學(xué)習(xí)機(jī)等;興趣愛(ài)好多在課余，從兒童的興趣愛(ài)好入手培養(yǎng)其對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)產(chǎn)生的積極情感體驗(yàn)，產(chǎn)品種類涉獵較廣泛，如樂(lè)高玩具、AR 地球儀和多功能動(dòng)物昆蟲(chóng)觀察盒等（如表1）。

2.2 學(xué)齡兒童教具產(chǎn)品設(shè)計(jì)的存在問(wèn)題

結(jié)合上述學(xué)齡兒童教具產(chǎn)品的市場(chǎng)現(xiàn)狀，分析目前學(xué)齡兒童教具產(chǎn)品現(xiàn)存的問(wèn)題，主要有以下幾方面：（1） 根據(jù)調(diào)查研究顯示，市面上的兒童教具產(chǎn)品設(shè)計(jì)偏向于“啟智”這一設(shè)計(jì)目標(biāo)，主要針對(duì)兒童心理和生理的發(fā)展特征來(lái)強(qiáng)調(diào)教育的作用，從根本上忽略了兒童的心理成長(zhǎng)訴求;（2） 傳統(tǒng)課堂上使用的教具產(chǎn)品面臨的主要問(wèn)題是無(wú)差別、大眾化，缺乏互動(dòng)性和趣味性，且因其主要使用者為教師，教具的設(shè)計(jì)過(guò)于成人化，便于教師授課使用，而對(duì)兒童學(xué)習(xí)的導(dǎo)向性不強(qiáng);（3） 目前教具設(shè)計(jì)大多集中在課堂教學(xué)內(nèi)容的展示，基于學(xué)習(xí)環(huán)境下開(kāi)發(fā)的教具產(chǎn)品已經(jīng)不能滿足環(huán)境、用戶和教育的需求，在一定程度上削弱了兒童課堂學(xué)習(xí)的積極性。

3 基于智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的學(xué)齡兒童教具設(shè)計(jì)意義

教具的引導(dǎo)是在學(xué)習(xí)環(huán)境下知識(shí)輸入最直接的方式。對(duì)學(xué)齡兒童教具設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，符合兒童身心發(fā)展和促進(jìn)學(xué)習(xí)興趣尤為重要，用教具推進(jìn)教學(xué)，對(duì)學(xué)齡兒童的認(rèn)知方式和學(xué)習(xí)效果具有重要意義[2]。

3.1 創(chuàng)新教學(xué)教具新途徑

學(xué)齡兒童教具產(chǎn)品分為學(xué)科教育和興趣愛(ài)好兩大類，這些教具都具有趣味性、實(shí)踐性和直觀性等特點(diǎn)，同時(shí)在功能上，它們都具有鮮明的主題，功能明確。針對(duì)一般學(xué)習(xí)環(huán)境下使用的教具產(chǎn)品，學(xué)生接觸的時(shí)間往往少于教師使用的時(shí)間，所以以往大多教具是以教師視角來(lái)分析教學(xué)的行為特征。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下使用的教具對(duì)兒童的認(rèn)知和理解具有一定影響，結(jié)合現(xiàn)有教具的普遍特征和產(chǎn)品使用方式，針對(duì)6—7 歲這個(gè)年齡階段的學(xué)齡兒童，通過(guò)材質(zhì)、色彩、外觀、五感感官體驗(yàn)等，能讓兒童在課堂上實(shí)際操作形成人機(jī)互動(dòng)，使教學(xué)主體能夠沉浸式地參與到當(dāng)前的教學(xué)活動(dòng)中。

3.2 延伸課堂教育新形式

通過(guò)調(diào)研得知，教具應(yīng)與使用人群的能力相匹配，即需考慮兒童實(shí)際互動(dòng)操作的難易程度和具備的使用技能、認(rèn)知水平。目前國(guó)內(nèi)智慧教室關(guān)于智能電子類設(shè)備還處于初步引入階段，與傳統(tǒng)教學(xué)課堂相比，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下教師引入游戲化教學(xué)方法更能吸引學(xué)生的注意力，更容易激發(fā)兒童對(duì)知識(shí)的濃厚興趣。同時(shí)，以小學(xué)課程為基礎(chǔ)的教具開(kāi)發(fā)具有多元性，也要求教具設(shè)計(jì)與時(shí)俱進(jìn)，再結(jié)合設(shè)計(jì)理論進(jìn)行探究，比如采用模塊化設(shè)計(jì)、體驗(yàn)設(shè)計(jì)、互動(dòng)設(shè)計(jì)等?？稍趩稳瞬僮骰蛐〗M多人協(xié)作時(shí)與教具互動(dòng)，不同玩法、不同操作會(huì)帶來(lái)不同的趣味性，引導(dǎo)兒童從“被動(dòng)學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)換為“主動(dòng)學(xué)習(xí)”。

4 基于智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的學(xué)齡兒童教具設(shè)計(jì)需求分析

產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是用戶需求。文章研究的對(duì)象是教師和學(xué)齡兒童，學(xué)齡兒童廣義上指的是符合普及義務(wù)教育入學(xué)年齡階段的兒童，狹義上指的是6—12 歲小學(xué)階段的學(xué)生。文章從6—7 歲學(xué)齡兒童著手，因?yàn)榇穗A段的兒童學(xué)習(xí)興趣高，需求驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)。以下將圍繞用戶和產(chǎn)品兩個(gè)方面深度挖掘了解學(xué)齡兒童和教師在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中對(duì)教具的需求。

4.1 基于用戶層面的需求分析

4.1.1 情感性需求

6—7 歲學(xué)齡兒童正處在活潑好動(dòng)的年齡段，注意力水平還處在發(fā)展階段，大腦神經(jīng)系統(tǒng)還沒(méi)有發(fā)育完善，兒童控制自己注意力的時(shí)間有限;研究表明6—7 歲兒童注意力集中時(shí)間一般在15—20 分鐘。通過(guò)在課堂教學(xué)活動(dòng)中使用教具產(chǎn)品，能讓老師與同學(xué)合作，可以采用師生交流或者生生交流，加深學(xué)齡兒童與老師、同學(xué)的情感聯(lián)系，既可以加強(qiáng)兒童對(duì)于所學(xué)知識(shí)的認(rèn)知，也有助于兒童改善與老師、同學(xué)的關(guān)系，提升學(xué)習(xí)的積極性[3]。

4.1.2 教育性需求

教育的根本目的是立德樹(shù)人。依托于智慧學(xué)習(xí)環(huán)境在進(jìn)行學(xué)齡兒童的教具功能設(shè)計(jì)時(shí)，不能只考慮知識(shí)技能目標(biāo)，還需考慮兒童的身心發(fā)展健康和精神需求。開(kāi)發(fā)在學(xué)習(xí)過(guò)程中所需要的產(chǎn)品和教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)出既符合學(xué)齡兒童身心發(fā)育，又滿足其學(xué)習(xí)需求的教具產(chǎn)品。采取適當(dāng)?shù)木裥怨膭?lì)手段有助于提升兒童的學(xué)習(xí)狀態(tài)，將價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體。

4.2 基于產(chǎn)品層面的需求分析

4.2.1 智能性需求

智慧教室迅速普及，智能化的介入為課堂注入了新的生命力，可以利用現(xiàn)代科技信息化打造的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，并用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)構(gòu)建新型高效教授課堂。在這種智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，教具需要更加智能化，滿足教師和學(xué)生的不同需求。從通用化的情感關(guān)懷角度開(kāi)發(fā)智能化的教具產(chǎn)品，有利于課堂中教師與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，根據(jù)不同學(xué)生的狀態(tài)更好地呈現(xiàn)不同學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)發(fā)兒童多種方面的智能，激發(fā)兒童的潛力。

4.2.2 體驗(yàn)性需求

人的認(rèn)知，是通過(guò)身體的體驗(yàn)和相互配合的行為活動(dòng)方式形成的，所以在兒童的教育過(guò)程中，親身體驗(yàn)起到十分關(guān)鍵的作用。在教具產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，有很多從兒童的認(rèn)知特征、心理特征出發(fā)的觀點(diǎn)，而認(rèn)知心理學(xué)里的具身認(rèn)知理論，重視用戶的體驗(yàn)，人機(jī)交互中感知覺(jué)通道獲得刺激后，經(jīng)過(guò)大腦的加工從而內(nèi)化形成認(rèn)知。課堂中的教具應(yīng)能引導(dǎo)兒童自主地投入到現(xiàn)有的學(xué)習(xí)環(huán)境中，教具一改以往只供教師教學(xué)使用，作為教師“教”和兒童“學(xué)”。教具產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)從雙向考慮，實(shí)現(xiàn)以教具操作、探究學(xué)習(xí)為主的體驗(yàn)式教學(xué)。

4.2.3 指引性需求

6—7 歲這一階段的學(xué)齡兒童正處在活潑好動(dòng)的年齡段，注意力水平還處在發(fā)展階段，大腦神經(jīng)系統(tǒng)還沒(méi)有發(fā)育完全，兒童控制自己注意力的時(shí)間有限。教具能激發(fā)兒童的學(xué)習(xí)興趣或者是階段性的認(rèn)知能力培養(yǎng)，圍繞多種主要學(xué)科內(nèi)容開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)兒童的綜合能力。由于這一類教具需要在專業(yè)老師的引導(dǎo)下使用，所以產(chǎn)品本身需要具有一定的引導(dǎo)性和交互性，易于教師使用和兒童理解，并設(shè)定鮮明的學(xué)科主題，讓兒童能沉浸其中。

5 基于智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的學(xué)齡兒童教具設(shè)計(jì)思路

5.1 智慧學(xué)習(xí)輔助模塊化設(shè)計(jì)

為給教師和兒童最直觀的體驗(yàn)，凸顯教具的教育性和知識(shí)性，應(yīng)充分整合智慧教室和教具的功能，實(shí)現(xiàn)二維到三維的轉(zhuǎn)化。模塊化的靈活性、可選擇性拓展了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下的教學(xué)新方向，適應(yīng)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下對(duì)不同學(xué)科的授課需求，能夠使教師根據(jù)不同學(xué)科屬性進(jìn)行選擇，兒童能通過(guò)模塊化的選擇和組合提高自身的認(rèn)知。

作為輔助教學(xué)的用具，其主要是由智能交互屏幕和教具配件兩部分組成。例如，在學(xué)習(xí)《小小的船》這課時(shí)，學(xué)生了解了生詞后，教師需考察兒童對(duì)知識(shí)的掌握程度，教師分發(fā)教具（字母磁片和磁性吸盤(pán)），學(xué)科教具配件如圖1 所示。兒童可自行分組分工拼讀完成智慧交互屏幕中所需掌握的詞語(yǔ)“月兒”。然后將拼音磁片依次放置在磁性吸盤(pán)上，完成后，將其放置在智慧交互屏幕的攝像頭上進(jìn)行掃描，攝像頭會(huì)實(shí)時(shí)捕捉并識(shí)別磁盤(pán)上拼音磁片的內(nèi)容。如果拼音正確，智慧交互屏幕上會(huì)出現(xiàn)正確拼音，并會(huì)說(shuō)出拼音的正確讀法，教師還可設(shè)置故事場(chǎng)景和卡通人物，說(shuō)“你真棒”來(lái)進(jìn)行鼓勵(lì);如果拼音有誤，智慧交互屏幕智能提示并引領(lǐng)認(rèn)知，語(yǔ)音提示兒童進(jìn)行改正，如提示拼音a 會(huì)說(shuō)“漢語(yǔ)拼音之首”、提示拼音w 會(huì)說(shuō)“兩個(gè)手比耶”。形象生動(dòng)以此引發(fā)兒童思考，然后屏幕上會(huì)展示出正確答案和正確讀音，并語(yǔ)音“繼續(xù)加油”鼓勵(lì)兒童。

5.2 蘊(yùn)含教育意義的游戲方式

游戲化學(xué)習(xí)是提升孩子學(xué)習(xí)興趣的重要渠道之一[4]。教師可根據(jù)不同教學(xué)課程，組織相應(yīng)的教育游戲，通過(guò)教育游戲主界面點(diǎn)擊自由設(shè)置選項(xiàng)來(lái)進(jìn)行游戲腳本設(shè)計(jì)和游戲素材（即教具）的選取，讓教具成為教育和游戲化的載體。在創(chuàng)造的教育游戲化的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，教育游戲應(yīng)符合新課改下教材內(nèi)容和學(xué)齡兒童的心理和認(rèn)知特征，能讓學(xué)齡兒童從教育游戲的機(jī)制和玩法中獲得進(jìn)步感、參與感和成就感，讓他們主動(dòng)思考。教育游戲化的最終目的是利用游戲的娛樂(lè)性來(lái)達(dá)到兒童認(rèn)知的教育性。

5.3 智能信息化的體驗(yàn)設(shè)計(jì)

從產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度出發(fā)，重新審視學(xué)齡兒童教具，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境能夠提供合適的資源和便利的工具，需要考慮信息融合，善于運(yùn)用智能信息化等科技升級(jí)體驗(yàn)。智能信息化的體驗(yàn)服務(wù)只是一個(gè)手段，需要通過(guò)載體和移動(dòng)終端去落實(shí)[5]。教師在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下使用教具的過(guò)程中，會(huì)將課本中抽象的學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為形象、具體的可操作性知識(shí)，但需要關(guān)注兒童在使用教具的“前—中—后”三個(gè)階段的主體行為和認(rèn)知程度。兒童初次接觸教具也要有一個(gè)接受適應(yīng)的過(guò)程。美國(guó)Makey Makey 把生活中每件事物都通過(guò)物體連接變成鍵盤(pán)。將產(chǎn)品與互聯(lián)網(wǎng)連接，兒童可以拿它來(lái)做科學(xué)實(shí)驗(yàn)或者藝術(shù)創(chuàng)作，比如人們可以通過(guò)敲鍵盤(pán)來(lái)彈琴，MakeyMakey 可以用任何東西來(lái)彈琴，例如用香蕉，如圖3 所示。由此可知，學(xué)齡兒童教具產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)更注重環(huán)境和用戶的雙向互動(dòng)性，支持線上線下實(shí)體交互學(xué)習(xí)，真正拉近知識(shí)與生活的距離。

5.4 堅(jiān)守寓教于樂(lè)的教學(xué)精神

在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的背景下，大量的教學(xué)視頻和音頻資源、各類學(xué)術(shù)知識(shí)為寓教于樂(lè)提供了強(qiáng)有力的支撐，無(wú)論是教學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，還是教具產(chǎn)品創(chuàng)新都離不開(kāi)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境資源的整合利用。在考慮智能化和模塊化等設(shè)計(jì)理念外，學(xué)齡兒童教具產(chǎn)品需要具有寓教于樂(lè)精神，娛樂(lè)式教學(xué)是針對(duì)學(xué)齡兒童教具設(shè)計(jì)的重要思路。前提是要以學(xué)齡兒童為關(guān)注對(duì)象，可以從色彩、材質(zhì)、使用方式、外形設(shè)計(jì)及內(nèi)部構(gòu)造考慮，教師通過(guò)操縱教學(xué)中使用的教具和設(shè)計(jì)的教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)引發(fā)學(xué)生懷著興趣和愉悅的情緒進(jìn)行互動(dòng)學(xué)習(xí)。如圖4 的葡萄探索號(hào)創(chuàng)意玩具，傳統(tǒng)益智玩具魔方、七巧板就結(jié)合了現(xiàn)代科技，有趣的立體互動(dòng)讓孩子在玩耍中激發(fā)識(shí)字認(rèn)讀的興趣。注重學(xué)習(xí)過(guò)程中潛移默化的作用，外化于行，內(nèi)化于心，為學(xué)齡兒童營(yíng)造了一個(gè)良好的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)教育的人本主義。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著科技發(fā)展，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是未來(lái)教育教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)合當(dāng)下智慧學(xué)習(xí)環(huán)境可以有效地指導(dǎo)設(shè)計(jì)教具產(chǎn)品，借助智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下的技術(shù)，推動(dòng)教具產(chǎn)品智能化升級(jí)。圍繞用戶和產(chǎn)品兩方面分析設(shè)計(jì)需求，提出了智慧學(xué)習(xí)輔助模塊化設(shè)計(jì)、蘊(yùn)含教育意義的游戲方式、實(shí)現(xiàn)智能信息化體驗(yàn)設(shè)計(jì)、堅(jiān)守寓教于樂(lè)的教學(xué)精神四個(gè)學(xué)齡兒童教具設(shè)計(jì)的思路。目前智慧化教具還處于設(shè)計(jì)探索階段，以期此次探討有助于提高學(xué)齡兒童對(duì)課堂的黏性，充分利用智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的資源發(fā)展兒童，使其將來(lái)成為國(guó)家的棟梁之材。