淺析認(rèn)知發(fā)展理論下的兒童編程APP交互設(shè)計(jì)

呂燦

摘要：我國兒童編程發(fā)展迅速，但教育資源良莠不齊，部分體驗(yàn)感差?；趯?duì)認(rèn)知發(fā)展理論和兒童編程APP的闡述，通過案例分析，探討認(rèn)知發(fā)展理論下的兒童編程APP交互設(shè)計(jì)原則，以解決現(xiàn)有兒童編程教育應(yīng)用界面中存在的問題，提高兒童學(xué)習(xí)效率、優(yōu)化體驗(yàn)過程。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知發(fā)展理論;兒童編程;APP交互設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：J524

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）02-0082-02

1認(rèn)知發(fā)展理論概述

認(rèn)知發(fā)展理論是著名發(fā)展心理學(xué)家讓·皮亞杰所提出的，被公認(rèn)為20世紀(jì)發(fā)展心理學(xué)上最權(quán)威的理論。理論揭示了兒童發(fā)展方面的許多規(guī)律，使得兒童心理研究從一個(gè)小小的領(lǐng)域最終形成了發(fā)展心理學(xué)這門新學(xué)科，并對(duì)心理學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域的研究產(chǎn)生了巨大的影響[1]。皮亞杰從認(rèn)識(shí)的發(fā)生與發(fā)展兩個(gè)角度詳細(xì)論述了兒童認(rèn)知發(fā)展的四個(gè)階段及兒童在各階段的基本特點(diǎn)，提出.了兒童認(rèn)知發(fā)展理論。四個(gè)階段分別是：感知運(yùn)動(dòng)階段、前運(yùn)算階段、具體運(yùn)算階段、形式運(yùn)算階段。

感知運(yùn)動(dòng)階段主要是指自0～2歲兒童的認(rèn)知發(fā)展階段。在這一階段，兒童依靠視覺、聽覺、觸覺等感覺與手的動(dòng)作吸收外界知識(shí);到感知運(yùn)動(dòng)階段末期，感覺與動(dòng)作漸漸分化具有調(diào)適作用的表現(xiàn)，思維也開始萌芽。前運(yùn)算階段指2歲～7歲兒童的認(rèn)知發(fā)展階段。在這一階段，兒童使用語言表達(dá)概念。且隨著語言的出現(xiàn)，兒童漸漸使用表象符號(hào)代表外界實(shí)物，但還不能用符號(hào)來代表抽象的概念。具體運(yùn)算階段是指7歲～11歲兒童的認(rèn)知發(fā)展階段。在這一階段，兒童具有守恒概念，且兒童具有去集中化的特點(diǎn)，即具體運(yùn)算階段的兒童在面對(duì)問題情境時(shí)，不再僅憑知覺所見的片面事實(shí)去做判斷，其思維具有多維性、可逆性。形式運(yùn)算階段是指11歲以上兒童的認(rèn)知發(fā)展階段。在這一階段，個(gè)體的思維能力已發(fā)展到成熟階段，能夠根據(jù)邏輯推理、歸納或演繹的方式來解決問題。

因認(rèn)知發(fā)展理論源于對(duì)兒童心理學(xué)的研究，所以研究涉及領(lǐng)域主要是兒童各學(xué)科教育的啟示或者教學(xué)方式探究。例如，.皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論在眾多學(xué)科教學(xué)理念中的應(yīng)用，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，探討兒童在教育活動(dòng)中認(rèn)知發(fā)展的重要性，得出最適合的教學(xué)方法。

基于對(duì)兒童心理的充分理解，認(rèn)知度發(fā)展理論的應(yīng)用逐漸擴(kuò)展到兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中。例如，基于認(rèn)知發(fā)展理論，結(jié)合玩具書籍的“學(xué)”與“玩”，提出合理的玩具書籍設(shè)計(jì)策略和方案[2];將兒童認(rèn)知心理學(xué)引入玩具設(shè)計(jì)中，歸納總結(jié)出兒童早教類APP的設(shè)計(jì)理論以及實(shí)踐方法[3]等等。雖然認(rèn)知發(fā)展理論形成時(shí)間很長，但其運(yùn)用在兒童產(chǎn)品上的研究還有很大的發(fā)展空間。

2兒童編程APP概述

2003年，麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的終身幼兒園小組設(shè)計(jì)研發(fā)了兒童編程工具Scratch。主要適用對(duì)象是8歲～16歲兒童，其特征是擺脫文本編程方式，利用鼠標(biāo)拖拽不同功能的程序編寫互動(dòng)故事、游戲和動(dòng)畫，并與在線社區(qū)的其他人共享創(chuàng)作。之后，出現(xiàn)了Agent?Sheet、Lego?Mindstorms、E?Toys、Codecademy等多個(gè)有名的啟蒙編程工具，模擬場景，提供創(chuàng)造游戲或動(dòng)畫的方式，通過對(duì)行為指令的控制，創(chuàng)造簡易動(dòng)畫。但這些大都是在計(jì)算機(jī)上使用的兒童編程學(xué)習(xí)開源工具，隨著學(xué)習(xí)需求的增加，兒童編程學(xué)習(xí)的途徑早已不只是計(jì)算機(jī)，智能手機(jī)和平板上的兒童編程學(xué)習(xí)APP成為了兒童學(xué)習(xí)編程的重要途經(jīng)之一。

兒童編程APP中主要包含幼兒編程啟蒙、趣味圖形化編程、Python、C++進(jìn)階編程的課程學(xué)習(xí)和編程學(xué)習(xí)答疑解惑。幼兒編程啟蒙是編程學(xué)習(xí)培養(yǎng)興趣的階段，適合4歲～7歲兒童，幼兒編程啟蒙的目的是讓他們通過講故事般的游戲，真實(shí)接觸到程序指令，用盡可能少的、簡單的功能模塊對(duì)屏幕上的角色進(jìn)行控制，讓兒童初步了解計(jì)算機(jī)程序的模式，訓(xùn)練和養(yǎng)成邏輯思維、想象力與規(guī)劃能力，通過拆解步驟的角度去理解問題;趣味圖形化編程的主要目的是通過積木式語言學(xué)習(xí)編程中的指令、函數(shù)體等概念，適合7歲～12歲兒童，這一階段是啟蒙階段的進(jìn)階，開始讓兒童嘗試創(chuàng)作出完整的編程作品，或者學(xué)一點(diǎn)稍有難度的編程軟件，兒童可以使用簡單的可視化編程語言，將代碼塊組合起來進(jìn)行項(xiàng)目、游戲和動(dòng)畫故事的創(chuàng)建;Python、C++進(jìn)階編程的課程學(xué)習(xí)以及平臺(tái)交流是為了更好地實(shí)際操作計(jì)算機(jī)完成用戶圖形界面編程、并行處理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序、internet腳本編程、數(shù)據(jù)庫管理等。

3認(rèn)知發(fā)展理論與兒童編程APP交互設(shè)計(jì)的關(guān)系

兒童編程APP的交互設(shè)計(jì)以兒童編程學(xué)習(xí)內(nèi)容為依托，兒童編程學(xué)習(xí)內(nèi)容的呈現(xiàn)和操作方式的設(shè)計(jì)又以兒童認(rèn)知發(fā)展理念為基礎(chǔ)。兒童編程APP是兒童學(xué)習(xí)類APP眾多種類之一，其界面交互方式直接影響著兒童的學(xué)習(xí)效率。

交互設(shè)計(jì)是通過用戶行為進(jìn)行分析，創(chuàng)建新的用戶體驗(yàn)，其目的在于強(qiáng)化和設(shè)計(jì)新的用戶感受及其交互方式，設(shè)計(jì)出好用易用的產(chǎn)品，給用戶帶來積極的用戶體驗(yàn)。而認(rèn)知發(fā)展理論是第一個(gè)試圖解釋而不僅僅是描述發(fā)展過程的發(fā)展理論，同時(shí)為不同年齡階段的兒童如何思維的問題提供了一個(gè)相當(dāng)精確的概述回。從兒童編程學(xué)習(xí)內(nèi)容上可以看出，三個(gè)階段的學(xué)習(xí)是循序漸進(jìn)的，這和皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論的前運(yùn)算階段、具體運(yùn)算階段和形式運(yùn)算階段是相契合的，以不同階段的兒童認(rèn)知分析為依據(jù)，給兒童設(shè)計(jì)出能適應(yīng)兒童不同認(rèn)知發(fā)展階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容呈現(xiàn)方式或交互方式，滿足基本學(xué)習(xí)需求、提高學(xué)習(xí)興趣的APP，展現(xiàn)編程學(xué)習(xí)的魅力。

4認(rèn)知發(fā)展理論下的兒童編程APP交互設(shè)計(jì)案例分析

以小象編程APP為例，它是為六歲及以上兒童量身打造的零基礎(chǔ)編程學(xué)習(xí)課程，本質(zhì)上屬于幼兒編程啟蒙和趣味圖形化編程教育，APP內(nèi)容包括以下四個(gè)模塊。

“編程課堂”中的課程分為八個(gè)章節(jié)，包括Scratch零基礎(chǔ)、金牌奧斯卡、游戲設(shè)計(jì)師、知識(shí)大爆炸等，內(nèi)容由易到難，充滿趣味性，且每一章節(jié)都會(huì)有連續(xù)的幾個(gè)小節(jié)，通過獎(jiǎng)勵(lì)金幣制度鼓勵(lì)兒童積極參與。在“我的作品”中有課內(nèi)作業(yè)和創(chuàng)意作品兩部分，課內(nèi)作業(yè)基于不同難度課程的指導(dǎo)，完成自己的作品。“大冒險(xiǎn)”是闖關(guān)益智游戲，每一個(gè)新的環(huán)節(jié)都會(huì)有顏色區(qū)分進(jìn)行操作指導(dǎo)，卡通動(dòng)畫講解故事和趣味圖形編程控制行動(dòng)相結(jié)合，由淺入深，通過簡單的單一模塊逐步過渡到后面復(fù)雜的模塊綜合運(yùn)用，完成闖關(guān)任務(wù)，獲得金幣。在“作品社區(qū)”中可以看到其他小朋友設(shè)計(jì)的動(dòng)畫或小游戲作品，進(jìn)行互動(dòng)，激勵(lì)參與。小象編程的優(yōu)勢(shì)在于抓住了兒童的童真，用音樂配合卡通形象展示畫面，其次把握住了兒童學(xué)習(xí)的模式，吸引興趣和好奇心，簡單易懂，但缺少足夠的互動(dòng)和家長的監(jiān)管。

5認(rèn)知發(fā)展理論下的兒童編程APP交互設(shè)計(jì)原則

5.1簡單性原則

對(duì)于剛接觸編程的兒童來說，正處于認(rèn)知的前運(yùn)算階段，思維缺乏邏輯性，但又能使用符號(hào)代替新接觸的事物，簡單的交互方式和界面顯示能夠引導(dǎo)他們更快地理解操作過程;當(dāng)隨著年齡的增長發(fā)展到具體運(yùn)算階段時(shí)，由于認(rèn)知在此階段的兒童仍缺乏抽象思維，所以在內(nèi)容呈現(xiàn)上要簡單具象化，因此，能夠使兒童有信心、有耐心地持續(xù)學(xué)習(xí)。

5.2趣味性原則

作為兒童學(xué)習(xí)類APP，交互設(shè)計(jì)的趣味性原則十分關(guān)鍵。趣味性主要體現(xiàn)在幼兒編程啟蒙和趣味化圖形編程學(xué)習(xí)階段中，該學(xué)習(xí)階段的兒童在認(rèn)知上想象力豐富，把卡通形象引入其中，設(shè)計(jì)出有趣的游戲和互動(dòng)方式呈現(xiàn)在兒童面前，可以讓他們以“玩”的方式學(xué)習(xí)，增添學(xué)習(xí)的興趣，吸引兒童使用，并樂意長期使用，從而達(dá)到學(xué)習(xí)編程的目的。

5.3陪伴性原則

兒童的學(xué)習(xí)離不開父母的陪伴，在兒童學(xué)習(xí)編程的過程中，體現(xiàn)陪伴性原則的交互設(shè)計(jì)可以幫助父母實(shí)時(shí)了解孩子的理解程度和學(xué)習(xí)進(jìn)度，同時(shí)幫助孩子在一個(gè)舒適的氛圍中更大程度地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，增加和父母互動(dòng)的機(jī)會(huì)。，

5.4理解性原則

兒童編程學(xué)習(xí)APP在交互方式上要盡可能地理解兒童的行為。在操作過程中，對(duì)于處在前運(yùn)算階段和具體運(yùn)算階段的4歲～12歲兒童，他們好奇心重，愛嘗試，常常會(huì)有錯(cuò)誤的操作，因此，每一步操作的指令都不能是固定且唯一的，允許多種操作方式，同時(shí)體現(xiàn)交互設(shè)計(jì)的容錯(cuò)性。

5.5個(gè)性化原則

在兒童編程APP的交互設(shè)計(jì)中，不僅要注意不同認(rèn)知階段兒童的普遍水平和認(rèn)知能力，還要考慮受先天因素和后天環(huán)境所影響的不同，個(gè)體之間的認(rèn)知差異，以及發(fā)展速度的差異。隨著學(xué)習(xí)內(nèi)容的擴(kuò)展和難度的加大，設(shè)計(jì)個(gè)性化的兒童編程學(xué)習(xí)APP可以讓兒童根據(jù)自己的學(xué)習(xí)程度選擇適合自己的學(xué)習(xí)模塊。

5.6安全性原則

兒童缺乏自我保護(hù)能力，在兒童編程APP中，父母要保護(hù)好兒童的數(shù)據(jù)隱私，更不能允許把數(shù)據(jù)發(fā)送給第三方，推送消息或提示消息可以選擇發(fā)送到父母端口。此外，在交互設(shè)計(jì)中要注意兒童的用眼安全，讓兒童在合理的時(shí)間范圍內(nèi)使用，避免過度注視造成視力下降和眼部疲勞。

6結(jié)論

兒童編程教育不僅是為了讓兒童學(xué)習(xí)一門程序設(shè)計(jì)語言，同時(shí)也培養(yǎng)了他們一種思維，從而形成對(duì)事物新的看法。對(duì)于兒童編程APP交互界面的設(shè)計(jì)研究，響應(yīng)了國家對(duì)于發(fā)展兒童編程教育的號(hào)召，給兒童提供能適應(yīng)兒童不同認(rèn)知發(fā)展階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容和操作方式、滿足基本學(xué)習(xí)需求，展現(xiàn)編程學(xué)習(xí)的魅力，吸引兒童的興趣，促進(jìn)更多兒童通過最優(yōu)的方式學(xué)習(xí)掌握編程，從而促進(jìn)國家兒童編程教育更好地發(fā)展。

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