基于文献计量法的玩教具设计研究综述

摘要：掌握玩教具设计领域的发展脉络，识别关键主题和热点问题，并了解玩教具设计领域前沿的设计策略和研究方法。结合Citespace和R Bibliometrix可视化科学文献分析工具，针对2003～2023年间303篇WoS核心文献进行量化分析，根据关键词聚类和重要论文分析研究热点，并结合关键词的突现总结该领域的研究阶段和趋势。玩教具设计研究的热点主要围绕“计算思维”“可动性”“儿童”“即兴创作”和“高等教育”等领域展开。总结出玩教具设计的理论框架：情境化设计与跨学科整合设计、技术融合与创新设计、个性化设计与用户体验优化设计以及技术安全与伦理保障设计。并将玩教具设计领域的发展进程划分为初步探索阶段、多元发展阶段和融合创新阶段。玩教具设计领域正面临复杂性和跨学科性的挑战，研究者和设计者需要超越玩教具产品设计单一视角，综合考虑儿童思维与教育干预模式等交叉学科知识和方法，以促进玩教具设计的完整性、创新性和实用性。

关键词：玩教具；设计；Citespace；Bibliometrix；可视化分析

中图分类号：G40-05 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2024）21-0087-05

引言

玩教具具备教育性与娱乐性双重属性，能够巧妙地将学习与玩耍有机结合融合[1]。随着社会的发展，教育模式正在发生深刻变革，更加注重培养儿童的综合素质。同时，科技进步推动了教育方法的创新。在此背景下，玩教具作为促进儿童学习和发展的重要工具，其设计与应用的重要性日益凸显。当前，该领域的研究仍呈现出较为分散的态势，缺乏系统的理论和方法来指导设计实践。为深入探究玩教具设计领域的研究动态和热点，本文采用文献计量学方法，并借助可视化软件绘制知识图谱，对玩教具设计领域的现状进行系统量化分析。

一、文献来源与研究方法

（一）文献来源

本研究数据来源于Web of Science（WoS）核心数据库。数据采集时间为2023 年10 月15 日。为全面搜集文献，WoS 运用检索式“（（（TS=（（toy design）AND（education）））OR TS=（（educationaltoys）AND（design）））OR TS=（（toys design）AND（education）））OR TS=（（educational toy）AND（design））”， 共得到文献328 篇。

（二）研究方法

本文采用科学制图工具Citespace（6.1.R6 版本） 和RBibliometrix 对文献进行分析和可视化，以提炼核心内容和结构[2]为更加系统地总结玩教具设计研究的发展情况，本文采用如图1所示的研究路径逐步对该领域研究展开分析。如图1 所示，在确定玩教具作为研究对象后，本研究根据检索从WoS 数据库收集文献并去重，删除与主题不相关的文献和非研究性的误检文献。然后进行数据整理包括合并不一致关键词、删除作者无信息的文献等，获得303 篇文献。将其导入可视化分析软件，获得规范化的数据分析资料。

首先结合基础统计图、全球发文地图、三场图及其数据分析发文情况。然后基于关键词聚类图谱和聚类时间线图和聚类内文献分析研究热点。最后根据突变词谱了解玩教具设计领域的演进情况和未来趋势。

二、基础统计分析

（一）年度文献统计与国家分布

如图2 所示，年度文献统计图展示了WoS 收录的所有玩教具设计研究的情况和趋势。柱形图表示每年的发文数量，折线图展示每年文献的平均被引数量。图2 左半图所示的早期阶段，发文数量少，被引数量波动幅度大，并在1996 年、2004 年和2012 年，特别是2004 年，阶段性地出现高引用文章，说明小规模但高质量的研究受到了学术界的密切关注，玩教具设计研究领域处于一个相对初期但极具潜力的时期，建立了一些对该领域具有深远意义的基础。图2右半图所示的近10 年研究阶段，文章数量急速增长，全球学者对于玩教具设计研究的不断关注与日益增加，然而被引用量相对较低且趋于稳定。这是由于随着研究领域的发展，出现了越来越多的研究方向和细分领域，研究成果分散化和碎片化。因此，只有具备足够的质量和创新性的文章才能满足当前阶段的需求。这进一步验证了对玩教具领域进行系统综述、提炼热点与趋势，并为研究人员提供参考的必要性。

（二）主题－国家－机构的研究分析

结合图3 左半图分析主要研究国家的研究偏好。美国的研究主要集中于早期教育和儿童发展的科学研究，特别关注教育领域，尤其是对婴幼儿进行深入研究。中国在“玩教具设计”领域表现活跃，在设计方面起到主导作用，并次之关注行为和学前教育。葡萄牙的关键词连接较弱，而土耳其呈现出均匀多样化的情况。加拿大在特殊教育和儿童心理发展领域有显著联系。西班牙则在科技和评估学生表现方面具备研究优势。英国涉及几乎所有主题，尤其在“游戏”方面表现突出。

结合图3 右半图分析主要发文机构。对玩教具设计研究领域重点关注并发布重要文献的研究机构，按照发文数量排序前5 为：哈佛大学（美国）、波士顿儿童医院（美国）、阿塔图尔克大学（土耳其）、米诺大学（加拿大）、长庚大学（中国台湾）。整体来看，美国是玩教具设计领域的国际科研合作范围最广的国家，大多数的重要发文机构也在美国，并且活跃在各大发文机构中，例如在哈佛大学与葡萄牙合作，在波士顿儿童医院与巴西合作等。中国重要发文的机构为长庚大学和台湾中央大学，都位于台湾地区，并在长庚大学与美国进行了合作。

三、主题聚类分析

使用CiteSpace 中的关键词LLR 聚类算法，设置k 值为50，对文献数据进行主题聚类，根据聚类结果和时间线上节点的关键论文提炼和分析玩教具设计领域现有研究成果[1]。

如图4 所示，聚类从0 开始编号，聚类0 为size 值最大即包含文章最多的聚类，随着数字变大size 值依次减小。为了深入分析玩教具设计的知识结构，提取聚类平均size 值前6 位的聚类，相关信息如表1 所示。

根据如图5 所示的聚类时间线视图（Timeline）勾画聚类之间的关系和某个聚类中文献的历史跨度[1]，分析其涉及的研究范畴和研究成果。

（一）“计算思维”（computational thinking）是最大的聚类，涉及48 个关键词。研究主要开展在2018 年左右，其时间线见图5第一根线。重点关注“工程教育”“设计”和“教学方法”关键主题。

计算思维培养学生的算法思想，锻炼学生解决实际问题的能力，促使学生自然而然地提升计算思维[3]。研究案例有设计传统玩具如“竹蜻蜓”，学生整合动力学与材料学知识，提升计算思维能力[4]。以及使用简单材料构建迷你桥梁的实践教学，帮助学生加深对理论知识的理解并应用于解决实际问题[5]。最近的研究显示，情境化的玩教具设计，如故事启发式的机器人编程活动，不仅提高了儿童的编程技能，也促进了计算思维的发展，凸显了编程教育在玩教具设计中的重要性[6]。

计算思维主题文献表明结合情境化教学的玩教具设计能够提升儿童的计算思维和跨学科知识迁移能力，编程教育是玩教具设计中的一个重要发展方向。

（二）“可动性”（mobility）和“运动学”（kinematics）是玩教具设计研究的两个主要聚类，分别涉及39 个和30 个关键词。研究主要开展在2016 年和2010 年左右，见图5 第2 根和第5 根时间线。关注点高度重合，包括游戏化、特殊需求儿童的运动发育以及适应性玩具的设计策略。

成功的教育游戏将教学设计、领域知识和情感元素与游戏玩法紧密结合[7]，尤其是在支持发育障碍儿童的个性化教育计划中，能够提供与情境相关的经历[8]。此外，适应性玩具的设计考虑了特殊需求儿童的个体差异，如使用防滑材料和简化操作的玩具，增强了玩具的安全性和便捷性[9]，从而支持儿童的自主性和健康发展[10]。研究还发现，通过模仿游戏和视频建模等方法可以显著提高易形成单一思考模式的自闭症儿童[11] 的模仿能力和适应性[12]，进一步促进他们的认知和社交技能发展[13]。然而长时间使用电子设备可能限制幼儿的身体活动，需要适当的干预和监控[14]。

可动性聚类与运动学主题文献表明干预能帮助儿童一定程度克服发展中的困难，儿童的适应性研究可以在玩教具设计中提供个性化和有包容性的设计策略。

（三）“儿童”（children）聚类涉及33 个关键词。研究主要开展在2011 年左右，时间线见图5 第3 根线。该聚类聚焦于家庭环境影响儿童发展的多个方面，包括家长因素和文化因素，也深入探讨了玩教具在儿童成长和教育中的综合作用。

儿童的文化结构化学习经历是在一个更大的日常生活框架内设定的，这个框架也是由父母组织的[15]。欧美父母倾向于通过娱乐性玩具强调游戏的教育意义，而亚洲父母则通过教育性玩具强调学术优势[16]。良好的亲子关系和适当的玩教具可以减轻负面家庭环境的影响，并促进儿童的健康发展[17]。此外，实体玩具尤其是非规范形状的玩具，与数字应用相比更能促进儿童对形状的认知和空间语言的发展[14]，进而促进儿童的思维[18]，避免形接触缺乏导致的理解滞后[19]。实体玩具的相关优势也引起了传统玩具载体中的技术多元应用[20]。

儿童主题的研究表明家庭环境对儿童的发展起着至关重要的作用。玩教具是儿童的成长和教育的有益支持，其设计方式可有助于儿童认知和语言发展。

（四）“即兴创作”（improvisation）聚类涉及30 个关键词。研究主要开展在2015 年左右，见图5 第4 根时间线，研究了技术影响下教育领域的发展动向[22]，更进一步阐述即兴创作对创造性思维的促进，强调艺术教育的关键作用。

即兴创作是释放个体创造力的一种重要途径，而艺术教育在这个过程中扮演着关键角色，激发学生的想象力，在创作过程中激发和表达情感[22]。将游戏元素，在玩乐中培养学生的创造性思维。即兴舞蹈课和即兴游戏等活动和游戏元素融入艺术教育体系，可为学习注入趣味性和交互性，促进儿童的发散性思维和创造力[23]。

此聚类主题的文献表明即兴创作对促进儿童的创造性与发散性思维展现出显著正向效应。

（五）“高等教育”（higher education）聚类涉及24 个关键词。研究主要开展在2019 年左右，见图5 第6 根时间线。该聚类讨论了创造性教育方法通过玩教具设计在高等教育中的应用，并展示了其积极影响。

将操作系统课程与制造玩具机器人项目结合的教育方法显著提升了学生的学习积极性和实际操作能力[24]。整合环境可持续性创意学习到大学的玩具设计课程中，有助于培养学生的问题发现、创造性问题解决能力及系统思维，这些技能对于未来的职业发展至关重要[25]。

此主题的文献表明了高等教育领域对融入玩具设计元素的创新教学策略的显著兴趣显著。将玩具设计任务和可持续性问题融入课程，并采用实践项目教学方法，能有效提升学生的综合能力和自我发展意识。

（六）“倒立摆”（inverted pendulum）聚类涉及24 个关键词。研究主要开展在2016 年左右，见图5 第7 根时间线。该聚类主要研究了机器人在教育领域和玩具领域的应用，以及运用倒立摆原理的优化设计。

倒立摆是指在倒立的位置能够保持平衡的摆动系统，机器人设计中倒立摆原理的使用可优化机器人的动态平衡和运动控制[26]，从而增强了机器人在多种服务领域的应用性。例如，引用名为Robota的迷你人形机器人到课堂，用于培养学生构建机器人社交互动的技能，同时创造出既具有教育意义又富有娱乐性的游戏，服务于所有儿童包括残疾儿童[27]。

此聚类的研究表明，机器人技术的应用和优化对提高教育和娱乐环境中的实用性和有效性至关重要。

（七）基于聚类分析的玩教具设计理念框架。

如图6 所示，基于主题聚类分析，本研究提出了玩教具设计策略整合出多视角的玩教具设计理念框架，如图所示，该框架包括情境化设计、创新性设计、安全性设计和个性化设计4 个方面。首先，情境化设计与跨学科整合的设计思想贯穿于各个聚类之中，强调创造具有情境感的学习环境，如使用故事情节、实物模型、角色扮演玩法以及设计项目导向等方式，通过游戏的情景模式、以玩教具为媒介激发学生的兴趣和参与度，这一过程涉及跨学科知识背景的整合，以促进创造力、综合素养的培养和教育目标的达成。其次，创新性设计主要集合了计算思维聚类和机器人聚类的设计策略。将教学目标与现代技术相结合，提供新颖的玩教具设计和学习模式，通过人机交互的响应性和智能化提升教学和娱乐体验，促进教学方式的与时俱进和玩教具的创新性设计。再次，个性化设计与用户体验优化的设计思想主要聚焦于可动性与运动学聚类和儿童聚类的关键观点。对于特殊需求儿童应该针对个体的具体身心情况对玩教具的设计做出调整，进行适应性设计，如防滑设计、稳定性设计、简化操作设计、易修复设计等，细致入微地考虑到特殊儿童的使用场景和需求，细节上的设计体现能够更好地促进他们的参与和发展，优化儿童的用户体验，体现了设计中的人文关怀。最后，安全性设计与伦理保障设计思想主要基于可动性与运动学聚类和机器人聚类。玩教具的设计要注重材料选择和制造工艺，确保其质量和安全性。针对电子设备广泛使用引发的对使用新技术影响身体健康的思考，应制订相应的干预教育措施、进行相关的优化设计，以促进新技术在玩教具领域广泛、有效和负责任的应用。

四、突变词谱分析

依据突现性（burst） 寻找特殊点是很重要的， 这些特殊点占据着知识网络中的一些重要位置，在知识结构演变中扮演着特定的角色[2]。突变词是指在一段时间内频繁出现的特定术语，使用CiteSpace 中Burstness 功能绘制玩教具设计研究领域2003 ～ 2023 年间前17 个关键词突变词谱，见图7，分析玩教具设计的研究进展和趋势的变化。“突变强度”越大，说明该词在短期内出现的频率越高。“突变开始”表示关键词成为研究热点时刻，而“突变结束”则表示其热度逐渐减弱至正常水平。蓝色条代表关键词出现的时间范围，红色加粗条标示了突变时段。

结果显示“儿童（children）”是突变强度最高的关键词，突变时段从2020 年持续到2023 年，这意味着近年来儿童作为玩教具的使用主体和教育目标对象在玩教具设计研究和实践中受到了极大关注。其次为“教育（education）”“表现（behavior）”。突变时间持续最长的依次是“婴儿（infant）”和“表现（behavior）”，是2003 年至2023 年国际玩教具设计的研究重点。结合突变词谱可以探讨玩教具设计相关研究方面的发展进程，可以分为3 个阶段。

（一）初步探索（2003 ～ 2010 年）

需求与功能挖掘阶段，标志着玩教具设计领域的起始点，此阶段对教育工具和玩具功能融合进行了基础探索。虽然“玩教具（educational toy）”作为一个概念开始被探讨，但在早期并没有引起突变性的重点关注。突变出现最早的是关键词“玩耍（play）”，反映了对玩耍在儿童早期发展中作用的认识，为后续的游戏化教学和玩教具设计提供了理论基础。与此同时，“低出生体重（lowbirth weight）”“年幼儿童（young children）”在这一时期得到关注，研究聚焦于特殊需求儿童的生理与心理上的发展护理干预，揭示了对于包容性教育工具的早期认识和需求。

（二）多元发展（2012 ～ 2018 年）

用户导向与横向拓展阶段，见证了领域内研究视角的拓宽和深化。在这个阶段，“偏好（preference）”“设计（design）”和“注意力（attention）”关键词的突现表明了研究向用户感性因素和心理学、认知因素的倾斜，开始更加注重根据目标使用者的特性来优化玩教具的设计。“工程教育（engineering education）”的突现进一步证明了此阶段玩教具设计的跨学科融合趋势，工程概念与玩教具设计的相辅相成使得其教育意义更加多元化更具包容性。

（三）融合创新（2018 年至今）

深度整合与技术延伸阶段，玩教具设计领域进入了技术与教育理念的深度结合驱动设计革新的新时代。“行为（behavior）”的关键词说明这段时期开始关注使用者通过与玩教具互动时的行为模式和行为变化，评估玩教具如何影响行为发展，包括认知、情感和社会技能的变化。“玩教具（educational toy）”和“教育（education）”的突现反映了玩教具设计与教育实践深度融合的趋势，关注如何通过玩教具的应用实现教学目标。“技术（technology）”“计算思维（computational thinking）” 和“ 增强现实（augmentedreality）”的关键词代表了对教育技术创新与加速技术整合的热度，玩教具设计领域与计算机科学、人机交互等学科之间的交叉融合进一步增强。突显了玩教具向更技术化、更具未来导向迈进的趋势。

总体而言，通过丰富的关键词突现融入，这些分析更加深入揭示了玩教具设计领域的研究重点是如何随着时间而演化的。从简单的工具和游戏的功能性探索，到深入理解用户需求、心理和行为模式，再到利用最新科技实现教育目标的深度融合和创新。这种逐步的发展反映了领域的持续进步和对教育价值的深化理解，也体现了社会、科技进步与教育需求之间相互作用的复杂性。

五、结论

本研究使用了运用Citespace 和R bibiometrix 两种知识图谱软件，提供了对WoS 核心数据库中发表的303 篇玩教具设计相关文献进行分析和综述。通过对玩教具设计领域研究的基础统计分析、主题聚类分析、突变时段分析，得出以下结论。

（一）基础统计分析

早期阶段，玩教具设计研究以小规模高质量的研究为主，特定年份出现高引用文章，显示初期潜力。然而，近10 年内，发文数量急剧增加，被引用量相对低，反映领域研究方向分散，强调对领域进行系统综述的必要性。美国是玩教具设计领域的主导国家，具有最多文献和重要学术地位，主要关注早期教育；中国在设计领域和学前教育领域表现活跃，且广泛参与国际合作，加拿大重点关注特殊教育领域和儿童心理学发展领域，英国在各主题涉及广泛，尤其关注“游戏”主题。

（二）主题聚类分析

通过聚类分析识别出6 个热点主题：计算思维与可动性、儿童、即兴创作、高等教育和机器人，由研究结果可归纳出玩教具情境化、创新性、个性化、安全性设计框架。研究主要针对普通儿童、特殊需求儿童、高等教育学生、教师和家长等人群，内容涉及适应性玩具和智能玩具设计、游戏化学习应用和视频建模软件辅助教育、机器人设计等。在玩教具设计方面，除了常见的参与式设计、大声思考和头脑风暴等方法，还采用了情境化互动体验、干预设计和行为模式设计等方法，以促进用户的学习体验和长效发展。

（三）突变时段分析

阶段性分析揭示，初步探索阶段强调玩耍的功能探讨和对不同群体特别是障碍儿童的需求关注，多元发展阶段聚焦用户偏好、设计思维以及应用领域的拓展，而融合创新阶段涉及行为发展、技术创新与教育实践的深度整合。在这个演变的过程中，“儿童”作为玩教具的使用主体和教育目标对象备受关注。持续时间最长的关键词“婴儿”和“表现”表明了对早期发展和行为表现的长期关注。近年对“行为”“计算思维”的关注揭示了对使用者互动行为的深入研究，“技术”“增强现实”的热度显示了玩教具设计正迈向更加技术化和未来导向的发展路径。

结语

在教育模式持续变革和科技进步的背景下，玩教具设计作为一个集教育、技术和创新于一体的交叉领域，正逐渐成为教育研究的关注焦点。玩教具既是娱乐产品，又是促进儿童全面发展的重要教育工具。在玩教具设计过程中，教育者、设计师和技术开发者需要深入理解教育心理学、儿童发展理论和设计学理论，以成功开发符合儿童需求和教育目标的产品。本文通过对WoS 核心数据库中发表的303 篇玩教具设计相关文献的综述，为该领域提供了研究热点和趋势。并基于主题提出多视角的玩教具设计理念框架。但目前研究集中在教育学、心理学的领域，而在设计学领域研究较为缺乏，导致在产品设计方法、设计流程方面有一定缺失。进而影响玩教具研究与实际设计实践之间的有效衔接。未来的研究中，还需要持续深化跨学科合作的设计方法研究，以推动教育者、设计师和技术开发者之间的合作与高效创新。

基金项目：湖南省哲学社会科学基金项目（编号21YBQ036）

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