認知科學視角下的兒童戶外活動空間設計

丁雅晴，張 瑞

（1.安徽藝術學院 美術設計系，安徽 合肥 230011；2.合肥城市學院 建筑與藝術系，安徽 合肥 230071）

傳統的“學習”通常發生在學校教室里，但認知科學告訴我們，學習可以在任何地方進行，兒童無需學校訓練便可以掌握語言含義。兒童腦科學研究證實，兒童的大腦在五歲前已經發育完成了90%。學校沒有明確教育兒童理解復雜的社會角色、如何發揮創造力，那么兒童在哪里學會這項社會技能？既有文獻和大量學者經驗支持表明，兒童場地的游戲行為會刺激到大腦的發育功能。游戲對于兒童的體能、認知、社交等方面發展都至關重要，游樂時間更長的兒童在語言識字[1]、數學基礎[2]、社交技能[3]和情緒調節[4]方面的能力都發展得更好。

與規范完善的歐洲相比，目前國內兒童戶外場地設計主要包括甲方內部研發、設計單位的專業服務、參考國際案例和自行積累經驗四種摸索模式，年輕設計師對兒童的身心發展特性、多樣性活動需求缺乏了解，導致大部分兒童的活動場地從成人視角設置。目前，國內大量研究集中在設計環境是否健康、兒童安全有無保障，但健康性和安全性只是營造兒童友好型城市的方面之一。本文將從認知科學的視角出發，旨在明確城市設計中游戲對于提升兒童學習機會的作用，并在兒童戶外活動場地的規劃階段提出相關設計原則，進而優化城市空間設計。

1 兒童戶外游戲場地中的學習機制

游戲是兒童最普遍的語言，是培養創造力的有力方式。著名心理學家皮亞杰的認知發展理論強調了兒童場地規劃基于兒童心理發展需求的必要性和科學性[5]。然而，現在人們往往忽視休閑娛樂在健康發展中的重要作用。大量認知科學研究表明，游戲不僅僅是一種教學之外激發創造力的手段，也是一種基本的學習模式。兒童在游戲中獲得的社交、情感和智力技能是無法通過教授性學習獲得的，所以兒童戶外活動空間的設計目標是為兒童創造一個好玩又促進交往的游戲環境。

1.1 身體機能發展

跑跳類游戲和攀爬類游戲有助于培養兒童的肌肉發展和協調能力?？萍嫉陌l展使得兒童沉迷于電子產品，缺乏運動所導致的肥胖、注意力不集中和抑郁癥等已經成為社會問題。來自《中國城市兒童戶外活動藍皮書》的調研數據顯示，一到寒暑假，61.4%的兒童每天看電視、玩電子游戲的時間超過2 小時，每四名兒童中就有一名日均戶外活動時間少于1 小時。

復合功能區、單一功能區和沙坑都是適合兒童進行體力活動的熱點區域。這類區域內的游戲不僅可以增加肢體運動的機會，還能提高兒童的運動能力、對自身掌控能力的了解，以及對空間、時間和他人的感知。兒童在復合功能區依靠攀爬架進行高強度體力活動時，會了解自己的運動極限，也會與其他兒童比較優勢，這種認知對于提高兒童的學習能力大有裨益。

1.2 創造力的激發

創造力被認為是21 世紀頗具價值的技能。游戲有助于培養創造力。兒童總是對身邊的事物充滿好奇心，好奇心會激發他們在新環境中的探索欲望，驅使他們去主動尋求解決問題的方法。例如，假扮游戲中，扮演廚師的兒童可能會頗有創意地拿一個矩形塊當作吐司。研究結果表明，在假扮游戲中參與度高的兒童發散思維能力也更強[6]。

什么樣的場地適合利用游戲挖掘兒童的創造力？開放空曠的游戲場地對兒童缺乏吸引力，對促進兒童想象力發展相當有限；連接區更適合家長和低齡兒童休息、觀察，很難吸引兒童長時間停留。設計師可以在較為空曠的環境中加入一些模糊的元素或為兒童提供想象力游戲所需要的道具，來激發兒童探索，培養他們的創造能力。

1.3 提升兒童合作交流能力

社交技能，是指兒童自如地應對環境的能力。課堂教學中，老師無法用理論來教授兒童人際交往的方法，部分家庭對兒童的過多呵護反而會讓兒童變得膽小、自私、依賴心強，那么兒童該如何掌握這項生活的必備技能呢？

復合功能區的整體社交度遠高于同樣支持功能性游戲的單一功能區[7]。復合功能區的集體活動很容易讓兒童在游戲時通過合作、幫助、分享的方式成功解決問題。例如，在搭建游戲時，當兒童了解自己能力有限，又想搭建更大的城堡目標時，會邀請其他兒童合作。勸說能力、組織領導力，都包含在簡單的“沙坑”游戲中；攀爬類游戲中，年齡偏大的兒童會主動照顧比自己小的兒童；扮演類游戲中，兒童通過身份互換學會換位思考。復合功能區的不同活動具備不一樣的鍛煉價值，兒童們能夠通過游戲培養出合作、互相尊重、團結友愛的精神。

2 兒童戶外活動空間設計策略

我們已從認知科學領域的相關研究證據獲知，游戲作為兒童成長過程的重要一環，不僅有助于提高兒童的學習能力，還具有促進認知、情感、社交等機制的作用。這些機制可以為設計師在進行兒童戶外活動場地的設計時提供指導。游戲往往不會自然發生，它的發生常受周圍環境及可供游戲的機會的影響，一個優秀的兒童活動空間可以吸引兒童自發進入并且較為持久地進行玩耍[8]?；谡J知學習經驗指南下提出的策略不應局限于具體的游樂設施，而應提供相關概念。

2.1 功能多樣性

為兒童提供活動的多樣性是兒童戶外活動空間設計的重要策略。國內項目熱衷于打造主題樂園，原因是容易營銷、打動買家，但對于想象力豐富的兒童來說，“主題性”并不那么重要。清華大學腦與智能實驗室Stella 教授將戶外游戲類型歸納為四類：（1）機能游戲；（2）搭建游戲；（3）扮演游戲；（4）規則游戲[9]。游戲類別不同，所帶來的學習裨益也不盡相同。如：秋千、繩索、攀爬架適合機能游戲；沙池、木頭、碎石等自然材料適合搭建游戲；室內空間適合扮演游戲，球場、樹林、綠地適合規則游戲。據觀察，城市內很多社區和兒童樂園的游樂設施（蹺蹺板、滑梯、供騎玩的動物造型器具）主要針對機能游戲類型，并未考慮其他游戲類型。多樣化的游戲選項有助于兒童們培養新的優勢和意識，從而擴展對世界的理解。為了最大程度提升空間對于兒童學習的益處，設計上可嘗試提供更豐富多樣、適合不同活動模式的游戲體驗場所，將自然與人造部件相結合，從多維度打造高游戲價值的開放空間。

表1 兒童戶外游戲類型分類

2.2 挑戰性與模糊性

富有挑戰性的游樂設施可以讓兒童在游戲過程中鍛煉體能，這也是一項重要的認知技能。由于成年人對潛在傷害的擔憂，許多游樂場所缺乏挑戰性和風險機會，設計師可針對不同年齡段的兒童在同一游戲設施中設計不同難度的挑戰。以歐洲海洋棕櫚島兒童樂園Grasbrookpark 的攀爬架為例，運動能力低的兒童可以從半私人空間（管道、輪胎等）里面爬到另外的繩橋；運動能力高的兒童可以從開放空間或者可攀爬的固定功能（樹、游戲結構、繩索等）攀爬到繩橋（如圖1）。挑戰性游戲可以平衡安全與冒險的關系，鼓勵兒童在可識別、可評估的風險下冒險，并提升身體掌握的能力和自信心。

圖1 Grasbrookpark 攀爬架

認知科學告訴我們，兒童在面對因果結構模糊的事物時會有選擇地進行更多的探索[10]，積極探索可以幫助他們“構建”知識、解決問題。在設計中若想體現模糊性，可在場地中設置功能不明確的玩具，例如鉆筒模塊中，針對攀爬、穿越、藏匿等空間需求，分別設計了多個體量近似，又略有不同玩法的“坡”；低齡兒童喜愛的沙池，里面放置了石頭和舊輪胎等廢棄材料，兒童可以在沙池中行走、搭建或者將石頭和輪胎作為座椅休息，玩耍的同時了解到資源再利用的知識。這些設施有助于同時實現兒童的運動游戲、規則游戲、想象游戲、探索游戲等。

2.3 社交性

利用設計激發兒童互動，首先應當考慮功能設置和人體尺度。當前的游戲設施多依賴傳統的兒童器械，小型的秋千搖床非常適合低齡兒童體驗搖晃的樂趣，同時也是大齡兒童小型社交、玩耍、休閑的極佳選擇。華盛頓大學學習與腦科學學院研究表明[11]，體驗同步運動會誘發與同伴的親近感或“相似感”，有助于兒童增強協調與合作。

另一種方式可以將互動性與挑戰性相結合。在繩索攀爬游戲中設置多重高度與難度，讓不同年齡段的兒童加入體驗。兒童在失敗和反復嘗試中獲得同伴的鼓勵與幫助，培養團結互助精神與友好善良的品質。

綜上所述，成長和學習的主要因素是游戲活動，城市應當為所有年齡段的兒童提供適合學習的游戲環境?；谡J知學習經驗的指導下提出的設計策略，有助于城市營造寓教于樂的戶外學習空間。功能多樣性有利于兒童提升身體機能，挑戰性與模糊性能夠適當激發兒童的創造力，培養冒險精神。社交性對提升兒童合作交流能力大有裨益。

3 認知科學融入戶外活動的空間實踐

以“青時”兒童公園設計項目為例，介紹認知科學在景觀設計實踐中的運用。項目場地位于合肥市中心一處大型戶外空間，目前場地東部有一所幼兒園，周邊住宅區較多，所以在定位、活動項目的設置上將會考慮主要使用人群的需求。該項目主要關注兒童認知教育的目標，也結合項目利益方的需求和其他約束條件來綜合考量。

3.1 從兒童視角出發

項目首先考慮了功能多樣性的原則。根據這一原則，筆者提取了氣泡元素運用到設計中（見圖2）：低齡兒童活動區和青少年兒童活動區內分布著一些類似于泡泡形態的器具，雖然各個年齡段的兒童對氣泡非常熟悉，但是項目組采用了新穎的表現方法，對于兒童來說是陌生的。泡泡的造型和色彩體現了認知和行為的模糊性：藍色像鯨魚，紅色像七星瓢蟲。兒童不僅可以攀爬、利用周邊的洞鉆進鉆出（機能游戲），還可以騎在泡泡上（假裝游戲），或者是利用高度矮的器具比賽跳躍（規則游戲）。這些設施既滿足了兒童的運動需求，又可以很好地鍛煉兒童的想象力和探索能力。

圖2 青少年兒童活動區的“鯨魚”和低齡兒童活動區“七星瓢蟲”

3.2 促進親子互動

設計的出發點除了促進社交外，尤其注重親子之間的互動交流。據觀察發現，很多帶兒童玩耍的父母并不會參與到游戲當中。父母（或其他看護人）在游戲過程中鼓勵、暗示和指導等引導行為可以激發兒童的探索動力，對于兒童今后的學習大有裨益[12]。例如，父母可以在搭建游戲中引導兒童了解建筑結構相關知識，在機能游戲中鼓勵兒童挑戰更高難度的繩索、攀爬架，在扮演游戲中幫助他們學會扮演角色和承擔責任。

讓父母參與到兒童游戲中的最好方式是通過拉近空間距離促進心理親近。項目除了設置一個單獨的老年活動區外，還在兒童活動區內部各自設置了家長休憩的設施（如圖3），視野開闊、有樹木遮陽，家長可在長凳上休息、聊天，也可隨時加入兒童的游戲中。這種設計方式促進了親子交流，也解決了家長因長時間站立導致的疲憊。

圖3 游戲區內部休憩設施

3.3 培養優良品德

實驗證明，處在非教學環境中的兒童探索意愿更為積極。為了增加社交機會，項目結合挑戰性和社交性原則，設計了各種不同難度的游樂設施（如“火箭滑梯”、“水母攀巖”、“泡泡飛船”），適合不同年齡段的兒童在一起活動交流。如“火箭滑梯”，年齡小的兒童可以順著螺旋臺階上到“火箭”中部，大一些的兒童會順著外側攀爬架迅速到達“火箭”頂端。過程中，體能好、樂于冒險的兒童會向遇到障礙的兒童伸出援手，培養友愛團結、樂于助人的善良品格。彼此不熟悉的伙伴在遇到問題時共同商討解決方法，也很好地鍛煉了解決問題的能力和社交技能。

圖4 “火箭滑梯”

“青時”兒童公園的設計是基于兒童認知發展研究，結合場地現狀，對公園的主題、空間和景觀要素進行合理規劃，劃分出適合不同年齡段、不同認知水平兒童的多樣活動空間。設計師利用游戲活動豐富兒童的想象力與創造力，培養他們的解決問題能力和團結互助精神，充分體現了對兒童成長的關懷。值得一提的是公園的細節設計，空間結構新穎獨特，游樂設施色彩搭配和諧、參與互動性強，兒童活動空間能與周圍自然、人工景觀充分融合，滿足兒童身體健康成長和心理健康發展的需求。

圖5 青時公園效果展示

4 結語

認知科學相關研究表明，兒童戶外場地除了保障兒童的健康和安全，還能促進兒童的學習和發展。兒童在戶外活動中接觸自然，在游戲活動中建立與個人、家庭、社會、自然之間的聯系。因此，具有游戲機會的城市環境可以成為一所學校，讓兒童滿足體能訓練的同時更具有創造力和想象力，為今后學習打下寶貴而堅實的基礎。文章強調了城市設計中游戲設置對兒童學習發展的重要影響，并基于認知學習的知識經驗提出如下可供參考的策略：（1）充分考慮戶外活動空間滿足兒童觀察、運動、交流等多種功能的可供性，以便在有限的空間開展更豐富的活動；（2）在空間中提供功能不明確的設施，有利于發揮兒童主觀能動性，激發兒童主動探索能力；（3）通過功能設置促進兒童親密接觸，設計兒童活動空間距離，為兒童在空間中合作交流創造機會。

在“青時”兒童公園設計項目中，設計師不只負責為實現兒童認知教育目標而創建場所，還負責服從項目相關利益方的需求。為達成這一目的，該項目運用了認知科學相關原則以實現有效的循證設計。本研究希望加強城市設計師、政策制定者和研究人員之間的合作交流，為未來打造有利于兒童學習的理想環境提供更多的參考經驗。