认知发展理论视域下AR童书的差异化出版研究

孙玉明　荣雷雷

［摘要］增强现实（AR）技术与童书相结合产生的AR童书，为传统的童书出版注入新的活力。然而，在AR童书快速发展的背后，当下许多AR童书仍存在内容质量不高、交互效果欠佳等现实问题。文章引入认知发展理论，发现对AR童书的内容与交互进行针对性设计尤为重要，具体可从前运算、具体运算、形式运算三个阶段出发，结合各阶段儿童的认知发展水平与心理接受特点对AR童书进行内容优化；从感官交互、肢体交互与情感交互三个方面分析AR童书的交互设计，以期为AR童书的差异化出版提供参考。

［关键词］认知发展理论；AR童书；内容设计；交互设计

增强现实（Augmented Reality，简称AR）技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合，促进人类对现实事物的理解，增强多维感官体验的人机交互技术。自2014年起，AR童书以虚实相融的体验环境、动态立体的呈现方式、沉浸式的多维感知等特点，取得了较好的市场反响。“一册融合了AR/VR概念的童书，其销量往往是相同题材普通童书的3—5倍”［1］，良好的市场反馈也能促进AR童书的快速发展。然而，AR童书的出版规模在不断扩大的同时，仍存在一些现实问题亟待解决，比较突出的是其对儿童的认知与心理特点关注不足。一些AR童书没有遵循儿童的心理发展规律，在功能设计上流于形式，其在一定程度上只能充当幼儿的简易电子玩具［2］。因此，文章从认知发展理论的视角出发，依据儿童的认知水平与接受特点进行针对性的内容与交互设计，探讨AR童书差异化出版的理论价值与现实意义。

一、儿童的认知发展阶段及其特点

一般认为，认知发展是自个体出生之后，在与环境相适应的过程中，个体理解事物以及解决问题时，能力与思维方式的一种表现。儿童时期是个体认知发展的关键阶段。皮亚杰认为，活动是感知的源泉，又是思维发展的基础，运演是一种认识活动，它可以协调各种活动成为一个运演系统，又渗透在整个思维活动中［3］。皮亚杰以运演作为思维发展的标志来划分儿童认知的四个年龄阶段。这四个年龄阶段既不能逆向也不能跨越，思維则顺着每个阶段向前发展。

（一）感知运算阶段

感知运算阶段是第一阶段，儿童年龄为0岁至2岁。在这个阶段中，儿童通常运用原始的认知方式来对待外部客体，并能够协调和感知动作间的活动。这个阶段儿童的认知特点是凭借肢体动作去感知外界环境，但是他们不知道自己是活动的发起者，外界事物在儿童脑海里以图形的形式存在，例如，儿童看见奶瓶会做出吸吮的动作。同时，此阶段儿童的认知未具有客体守恒性。例如，这个阶段的儿童喜欢捉迷藏，并且乐此不疲，是因为儿童以为物体消失在眼前就彻底消失了。

（二）前运算阶段

前运算阶段的儿童年龄大约是2岁至6岁。皮亚杰将前运算阶段分为两个水平阶段，在第一水平阶段（2岁至4岁），儿童还不具备思维能力，他们的认知水平仅限于实物。随着儿童思维中语言和符号功能的出现，其可以吸收并理解一些相互依存的简单活动，并将这种活动概念化，但这个概念只是粗略的概念。这一阶段的儿童对待事物关系时只凭借自己心里主观的想法，没有把客观元素加入考虑范畴。到前运算第二水平阶段（5岁至6岁）时，儿童开始从以自我为中心向解除自我为中心过渡。儿童在前运算第二水平阶段最主要的特征是，他们的思维缺乏可逆性，没有集合体守恒的概念。

（三）具体运算阶段

具体运算阶段也分为两个水平阶段。在此之前，儿童处理问题的方式只能朝着单一的方向进行，如果问及另一个方向时，儿童会出现困惑。但从第一水平阶段（7岁至8岁）开始，儿童可以考虑到两个方向，并能够把前后顺序连接起来，说明他们这时的思维出现了可逆性。但这个阶段的儿童仍需要借助实物，对没发生或者不存在的东西还不能进行思考。此外，这个阶段的儿童的思维具备了守恒性，即物体无论如何变化，儿童都知道其本质没有改变。比如，将水从一个容器倒入另一个更大的容器后，水的总量是否发生变化，这个阶段的儿童已经可以做出正确的判断。随着儿童认知从具体运算的第二水平阶段（9岁至10岁）向形式运算阶段过渡，儿童的认知虽然已经获得守恒概念、空间概念、推理逻辑，但是其思维仍然处于具体运算阶段，并被这个阶段限制。

（四）形式运算阶段

在此阶段，儿童年龄是11岁至14岁，而且运演最终具有了纯逻辑数学关系所特有的超时间性。形式运算阶段主要可以分为三个发展阶段。符号功能阶段是第一阶段，此时儿童开始学会使用语言，将外在符号模仿内化为表象形式，并能够将前后联系的活动转变为同时性表象的形式。具体运演的开始是在形式运算第二阶段，在这个阶段儿童的思维产生了可逆性，因为具体运演协调了回顾与预见，他们的思维可以回归到时间的起点上。当儿童的认识超越了现实本身，就标志着形式运算第三阶段的出现。这个阶段的儿童思维把现实纳入了现实性和必然性的范畴，不再需要具体的实物做中介。这个阶段的儿童思维最主要的特征是，其不再单纯地处理客观存在的东西，还可以处理假设问题。以上论述说明儿童的思维发展到这个阶段获得了逻辑推理能力。

综上所述，在认知发展理论视域下，不同年龄阶段的儿童的认知发展水平存在一定的差异。那么，AR童书的设计与出版，也应遵从儿童在不同年龄阶段的认知发展水平与接受特点，进行针对性开发与设计，才能创作出更加适合儿童的读物。

二、基于认知发展理论的AR童书内容设计

目前，AR童书在内容设计方面还存在较多不足，如情节简单、数字技术内容不丰富、3D动画效果粗糙、内容叙事与技术结合不紧密等问题［4］。这些问题出现的原因，一方面是商业利益与市场逻辑的影响，商家和图书出版单位为分得AR童书的先期红利而盲目出版所致；另一方面是图书出版单位较少依据儿童的认知发展水平与接受特点进行内容差异化设计。创作主体的主观意识与儿童的认知水平是否一致，还有图书设计与儿童的思维特征及心理发展规律的接近程度，在很大程度上决定了AR童书能否引起儿童的共鸣。AR童书出版只有根据各年龄阶段儿童的认知规律进行针对性内容设计，才能符合儿童的阅读习惯。在认知发展理论中，儿童认知发展有三个关键时期，分别是2岁、7岁与11岁。2岁以下的儿童由于处于感知运算阶段，更适合在自然环境中成长。因此，AR童书的内容设计应侧重于儿童认知发展的前运算阶段（2岁至6岁）、具体运算阶段（7岁至10岁）和形式运算阶段（11岁至14岁）三个阶段。

（一）前运算阶段的内容设计

在前运算第一水平阶段（0岁至2岁），儿童思维中的语言和符号功能相继出现，但是他们还不具备思维能力。所以这一阶段的AR童书的内容应尽可能简短直白，可以着重培养儿童的语言能力和理解能力，简单的童谣和故事绘本便于儿童理解，也更加适合此阶段的儿童。

到前运算第二水平阶段（2岁至4岁），儿童开始具备一定的阅读理解和口语表达能力，他们对图书内容的关注点逐渐从图画和语言向角色和事件转移。此阶段的儿童虽然具有一定的思维能力，但思维仍然不可逆。因此，这一阶段的AR童书可以适当加入故事情节，配合有情节的AR互动来维持儿童的阅读兴趣，并且内容应尽量避免虚构，篇幅不宜过长。

根据前运算阶段儿童总体认知特点，此阶段的儿童思维缺乏抽象能力，纸质图书依托AR技术可以更直观地展现原本抽象的概念和信息，并能够丰富和拓展原有的图书内容。同时，AR童书可视化的信息形态更符合儿童的认知特点和信息接受能力，可以更好地刺激儿童的感官，吸引儿童注意力，进而强化儿童对文字信息和图像的相关性记忆。所以，此阶段的AR童书应适当增加直观的AR元素，为儿童提供更具体的3D内容，促进儿童对知识的理解，为儿童的学习成长助力。

（二）具体运算阶段的内容设计

在具体运算第一水平阶段（7岁至8岁），儿童思维的发展趋于完善，他们逐渐开始自主阅读，前运算阶段的儿童图书对此阶段的儿童来说会略显浅薄，他们会感到枯燥乏味。这时的AR童书可以加入更加丰富的故事情节，同时融入一些逻辑推理。但是这个阶段的儿童还需要借助具体事物进行思考，不能脱离客观现实。因此，AR童书可适当增加文字内容，将童书打造成以AR互动为辅的桥梁书。AR科普类图书、AR人物传记类图书等可以加入AR童书行列。需要注意的是，这一阶段的AR童书的故事情节关系不宜过于繁杂，因为儿童可以推理相邻客体的关系，但是任意两种或者多种的关系对他们来说仍有一定难度。例如，黄花3朵，粉花7朵，儿童可以知道哪种颜色花朵多，但是儿童难以辨析花和细菌、哺乳动物之间的关系。

到具体运算第二水平阶段（9岁至10岁），此时儿童思维已具备一定的认识能力，但又处于向形式运算阶段的过渡期。因此，此阶段AR童书的内容设计需要注意控制难易程度，避免超过此时儿童的认知范畴而给他们的阅读造成困扰。比如，在对力与速度的解释上，AR童书应减少对力与速度的逻辑推理内容。

思维发展到具体运算阶段的儿童，大多已经开始上学，他们大部分的阅读活动在学校完成，因此这一阶段的AR童书内容可以与儿童课堂内容相连接。AR元素可以作为儿童教材的有益补充，帮助儿童掌握一些需要加强形象思维来理解的内容。例如，苏州梦想人软件科技有限公司开发的“4D书城”，其中包含了小学至初中部分英语、科学、生物等科目的教学内容，儿童读者通过扫描知识难点的相关位置便可以通过AR的形式阅读相关内容。

（三）形式运算阶段的内容设计

随着年龄的增长和认知水平的提升，形式运算阶段的儿童已经可以从多角度看待问题并且通过逻辑推理解决问题。这个阶段儿童的阅读速度和阅读量都有所提升，因此，儿童图书可以从简单的故事书向知识覆盖面更广的读物或探讨类读物过渡。所以，AR童书可以适当减少直观的AR元素，加入探索类的AR元素，以激发儿童的想象力。例如，在AR童书中适量加入AR元素，或以游戏互动的方式呈现图书的AR元素，从而引起儿童的兴趣和关注。

此阶段的AR童书还应考虑到儿童性别差异，针对男孩和女孩不同的阅读倾向进行相应的内容设计。比如，此阶段的男孩可能对一些冒险、悬疑、推理类的内容更感兴趣，而女孩则可能更倾向于情节的细腻叙事或情感的含蓄表达。因此，AR童书有针对性地设计内容，更容易激发他们的阅读兴趣。同时，此阶段的儿童已逐渐脱离以自我为中心的状态，开始吸纳更多不同的观点来形成和建立自身的价值观和社会观。由此，AR童书在内容设计上可加入一些人类共同话题，如环境保护、物种进化、人类社会的未来发展等探讨性内容。形式运算阶段的儿童开始向青春期过渡，他们的智力和认知水平相较前阶段已有较大提升，对此AR童书在内容设计上也应不断充实内容素材库。

三、基于认知发展理论的AR童书交互设计

目前，AR童书的形式主要分为三种。第一种是纸质图书与普通移动终端（手机或平板电脑）、App相结合的形式，读者需要使用与图书配套的App扫描对应的二维码，使具体的AR内容与周围真实场景相融合。第二种是纸质图书与专业AR设备相结合的形式，與手机或平板电脑相比，AR设备的增强现实效果更佳，读者可以解放双手，获得更加深入、真实的体验。第三种是去除纸质图书的形式，读者只需下载对应的App，挑选合适的电子图书，点击书页中的相应标识就可以观看AR内容，这种AR童书不需要读者再扫取二维码，与前两种形式相比更加方便。然而，无论是纸质图书与手机或平板电脑、App的结合，还是纸质图书与专业AR设备的搭配，抑或阅读类App，都需要通过读者的感官刺激配合肢体操作才能完成整套操作。由此，文章结合儿童各认知发展阶段的差异性，从感官交互、肢体交互与情感交互三个方面来分析AR童书的交互设计。

（一）感官交互设计

儿童自出生起就开始运用感官探索与学习周围的世界。外界给予儿童多元化的感官体验，实际上就是为其大脑神经元建立更广、更强的连接提供机会。在感知运算阶段，儿童大脑神经元建立连接会为其未来发展打下良好的基础，为其日后学习与生活提供帮助。同时，丰富的感官体验还可以增强儿童的语言能力。

儿童主要通过视觉接受信息，AR童书中的视觉交互可以带领儿童从多个角度认识世界。图书中的色彩能直接刺激儿童的感官，所以AR童书中的色彩搭配要迎合各阶段儿童的偏好。比如，前运算阶段的儿童更倾向于鲜艳、明亮的色彩，由此，AR童书的角色或界面的色彩搭配要避免过于暗沉的色调。AR童书中的听觉交互设计，主要体现在有声阅读与解说、故事情节的背景音乐与儿童点击交互时给出的声音反馈等方面。AR童书加入听觉交互设计，可以在丰富儿童阅读体验的同时减轻他们的阅读压力。视听交互的“接触式”阅读可以激发儿童的创造力与想象力。例如，在AR童书《一只名叫穆尔的熊》中，儿童可以通过扫描书中的小鸟图案，跟随小鸟体验故事中不同的主题场景，还可以与故事中的小动物们打招呼，在湖边照“镜子”，坐在雪地里抬头欣赏极光。其中的画面不仅生动有趣，还配有相应的背景音乐，另外，该书还有隐藏游戏关卡，儿童需要不断开动脑筋去发掘其中的奥秘。这种从多维度刺激儿童感官的交互式阅读，除了能给儿童带来更加直观的阅读体验，还可以让阅读变成一种有趣的互动过程。

（二）肢体交互设计

儿童生来就可以不借助感官而感知到自身的四肢、关节和肌肉，这就是本体感受。本体感受充当AR的输入方式，儿童便不需要借助外部的硬件，只需要利用自己的身体进行交互。这种方式可以让儿童更自然和快捷地进行阅读交互。例如，在前运算阶段，儿童认知能力有限、肢体协调性弱，但是他们喜欢互动，对此，AR童书则可以添加一些点、按、滑动的简单AR手势元素，通过给予一定的反馈，满足儿童的互动需求。到具体运算阶段或形式运算阶段，AR童书可以尝试纸质图书与专业AR设备相结合的形式，专业的AR设备可以解放儿童的双手，使儿童的肢体最大限度地参与其中。例如，日本索尼公司与J.K.罗琳联手打造的《奇幻之书：魔咒之册》以纸质图书为基础，儿童可以通过Play Station Move动作控制器来操作画面，而Play Station Eye可以识别并记录他们的动作，并在屏幕上显示互动效果，实现儿童与图书的互动，为他们带来沉浸式阅读体验。

儿童在早期认知发展阶段的认知水平有限，AR童书在操作设计方面应尽量简便，避免因操作烦琐使儿童耐心不足而失去阅读兴趣。AR童书可适当增加AR亲子互动的内容，建议家长陪同阅读，让儿童在家长的帮助下完成AR交互，从而增强阅读的趣味性和家庭氛围感。例如，AR童书通过设计多人参与的亲子游戏，既可以锻炼儿童的语言表达能力，又可以增进儿童与父母之间的情感交流。

（三）情感交互设计

情感交互需要建立在以人为本的基础上，因此AR童书的情感交互设计要以使用者为中心，探求更加人性化的处理方式，使人、机、环境完美结合。感官交互与肢体交互是基础交互，当基础交互搭建完成再把人性化设计融入其中，这就是更高层级的情感交互。

美国认知心理学家唐纳德·诺曼认为，人的大脑将外界的刺激反馈连同认知而产生的情感分为本能层、行为层和反思层。本能层是人类生来就具有的条件反射情绪。例如，AR童书通过对儿童的好奇情绪加以利用，可以让图书充满趣味性，吸引儿童的注意力。行为层一般是由情绪引导出来的，常常是下意识或者无意识的行为，对此，AR童书的交互设计不仅要适合各阶段儿童的行为特征，还要满足儿童易用性和容错性的要求。儿童年龄越小认知水平越低，对易用性与容错性的要求就会越高，他们在没有完全掌握AR设备的操作方法时，会经常出现操作错误，合理的引导与提醒可以帮助儿童消除因操作失误而引发的负面情绪，增强他们继续阅读的信心。反思层是经过头脑思考的部分，经过思考所得的理性层次分析往往与个体的受教育水平、文化背景、成长环境有关，AR童书在这个层级进行交互设计需要更加精准地定位目标群体，进而改善和提升儿童的AR阅读体验。

“AR童书与一般纸质童书的根本区别在于前者使用了交互技术激活了数字展示的功能，交互频率越高，儿童参与主动学习的机会就越多；交互设置越有效，儿童获得的娱乐与体验感就越强。”［5］而良好互动体验的获得，需要AR童书根据儿童认知阶段的特点，对儿童读者与AR童书读本之间的信息交流和行为互动进行合理优化，从而满足儿童的阅读和认知需求，进而更好地实现AR童书的阅读价值。

四、结语

增强现实技术对传统出版领域的影响逐渐加深，在一定程度上促进了AR童书的快速增长。然而，在AR童书出版规模不断扩大的同时，部分AR童书的内容质量与交互效果却令人担忧。在增强现实技术带来的新奇感退却之后，AR童书是否还能继续吸引儿童读者的目光？这一问题值得深思。因而，引入认知发展理论对AR童书的内容与交互进行针对性设计是十分必要的。皮亚杰将儿童的认知发展划分为感知运算、前运算、具体運算、形式运算四个阶段，每个阶段的儿童在认知发展水平与心理接受上都存在一定的差异，后三个阶段的儿童是AR童书出版的主要目标群体。因此，AR童书需要结合这三个阶段儿童的认知特点进行差异化内容设计，以满足不同年龄阶段儿童的阅读需求。同时，AR童书从感官交互、肢体交互与情感交互三个方面进行内容设计，只有综合考量儿童的认知发展特点，才能设计出更加适合儿童的AR童书。

［参考文献］

［1］高翼，徐蕾.AR/VR童书的出版现状与发展趋势［J］.出版广角，2019（23）：43-45.

［2］上官大堰.内容为本 科技赋能：AR科普童书出版与发展策略［J］.中国出版，2021（13）：76-79.

［3］皮亚杰.发生认识论原理［M］.王宪钿，等译.北京：商务印书馆，1981.

［4］万新娜.增强现实技术在儿童出版物应用的困局与突破路径［J］.编辑之友，2020（05）：15-19.

［5］沈珉.情景化交互：AR童书设计核心［J］.中国出版，2019（04）：47-51.

［基金项目］教育部人文社会科学基金“东北‘三少民族传统木工艺的挖掘、整理及数据库建设研究”（项目编号：20YJC760090）；吉林省教育厅“十三五”社会科学重点项目“吉林省传统美术类非物质文化遗产的虚拟展示与数字化传播研究”（项目编号：JJKH20200129SK）。

［作者简介］孙玉明（1981—），男，辽宁昌图人，东北电力大学艺术学院副教授，硕士研究生导师；荣雷雷（1994—），女，辽宁北票人，东北电力大学艺术学院硕士研究生。