關鍵詞：具身認知理論；立體書籍；視覺設計；白堊紀文化；交互體驗

引言

在當今多元化的學術與設計領域，具身認知理論（EmbodiedCognition Theory）正逐漸成為影響眾多學科發(fā)展的關鍵因素。該理論起源于20 世紀80 年代認知科學的“第二次認知革命”，其核心觀點強調認知并非僅發(fā)生于大腦的孤立過程，而是身體與環(huán)境相互作用的結果。這一理論突破了傳統(tǒng)身心二元論的局限，為理解人類認知提供了全新視角[1]。在教育領域，具身認知理論的應用促使教學模式發(fā)生了深刻變革[2]。具身化教學模式通過將身體活動與學科知識緊密結合，顯著增強了學生對知識的理解與內化能力。根據關鍵詞共現圖（圖1）的分析，具身認知與“閱讀教學”“數學教育”“小學教育”等多個教育領域密切相關，表明具身認知的跨學科影響力在教育學中日益顯現[3]。在心理學領域，具身認知理論為研究人類的認知、情感和行為提供了新的研究范式。

在設計領域，立體書籍作為一種獨特的媒介形式，通過引入具身認知理論，能夠增強讀者與書籍的互動性，提升閱讀的沉浸感。近年來，具身認知理論在視覺設計中的應用逐漸增多，這表明該領域正在迎來新的發(fā)展契機。因此，本研究將具身認知理論應用于立體書籍的視覺設計，是順應時代發(fā)展潮流、滿足讀者需求的必然選擇。

本研究以白堊紀立體書為案例，深入探究具身認知理論在立體書籍視覺設計中的應用機制與效果。研究聚焦4 個方面：剖析具身認知理論與立體書視覺設計的關聯(lián)，明確身體感知、動作交互和認知過程的作用機制；調研分析現有立體書設計案例，總結該理論應用的經驗與問題；基于理論與案例分析，提出立體書視覺設計策略并應用于實踐，驗證其有效性和可行性；通過用戶反饋評估，了解讀者體驗，為優(yōu)化設計提供依據。

從理論層面看，本研究豐富拓展了具身認知理論在設計領域的應用，揭示其與立體書視覺設計的內在聯(lián)系，為構建立體書設計理論體系提供新視角與支撐，推動學科交叉融合。在實踐方面，提出的設計策略為設計師提供了新思路和方法，助其理解讀者需求，設計出更具吸引力、互動性和教育性的立體書，提升藝術價值與市場競爭力，豐富讀者閱讀體驗，賦能立體書設計的可持續(xù)發(fā)展。

一、具身認知理論概述

具身認知理論的起源可追溯至哲學領域的深刻探討[4]。傳統(tǒng)哲學觀念中，身心二元論長期占主導，以笛卡爾為代表的哲學家認為[5]，心靈與身體是相互獨立的實體，心靈能夠脫離身體進行純粹的理性思考[6]。這使認知被看作僅在大腦內發(fā)生的、與身體體驗分離的抽象過程。到了20 世紀80 年代，認知科學領域迎來了一場意義深遠的變革，即“第二次認知革命”，具身認知理論在這一時期正式興起[7]。這一理論的興起并非偶然，是多個學科領域共同發(fā)展、相互交融的結果。隨著認知科學的不斷發(fā)展，具身認知理論逐漸從哲學思辨走向實證研究[8]。神經科學的研究為具身認知提供了有力的生理證據[9]。通過先進神經影像技術發(fā)現，大腦認知活動與身體感覺運動系統(tǒng)緊密相連，如動作想象時大腦運動控制區(qū)域有相應神經活動，表明認知過程與身體運動準備相關。心理學領域的大量實驗也進一步驗證了具身認知的觀點。有研究表明，身體的姿勢會影響個體的情緒和認知表現，積極身體姿勢易產生積極情緒且在解決問題時創(chuàng)造力和效率更高。這些實證研究結果不斷豐富和完善了具身認知理論，使其逐漸成為認知科學領域的重要理論之一。

二、基于具身認知理論的立體書籍設計原則

（一）感官協(xié)同原則

在立體書籍中添加可操作的互動部件，如拉頁、轉盤、彈跳結構等，讓讀者能夠通過動手翻、拉、轉等動作來探索書籍內容，使身體的運動與認知過程相融合。多感官協(xié)同作用能夠強化記憶編碼，提高信息的可理解性和沉浸感。其包含視覺—觸覺融合、動態(tài)運動覺設計、聽覺沉浸體驗等，共同構成多感官的設計體驗。研究表明，多模態(tài)感官交互設計可顯著提升用戶的認知參與度[10]。

（二）情境營造原則

具身認知理論強調認知過程的環(huán)境依賴性（SituatedCognition），即學習和理解依賴于特定情境，非孤立發(fā)生，而是扎根于情境之中。人類的認知不是簡單的對抽象符號的加工，而是在與周圍環(huán)境的互動中不斷發(fā)展和完善的[11]。在立體書籍設計領域，情境營造原則尤為關鍵。立體書籍作為獨特的閱讀媒介，其設計應充分利用其特性，通過立體造型、色彩搭配及圖案等元素營造逼真的情境，讓讀者在翻開書頁瞬間進入故事世界里，從而更深入地理解和感受故事所傳達的情感與信息，極大增強了閱讀的沉浸感和趣味性，實現身體與認知在情境中的深度融合[12]。

（三）互動引導原則

近年來，交互式書籍設計逐漸成為人機交互領域的研究熱點[13]。羅蘭·巴特在《S/Z》中提出“文本的開放性”概念，強調文本是一個充滿各種可能性和意義流動的空間[14]。這一理論為立體書的交互設計提供了理論支撐。立體書籍通過獨特的結構設計引導讀者的交互方式，使其主動參與、探索和思考，正是對文本開放性的一種實踐。本書在多個關鍵部分采用可操作機關（Interactive Mechanism），引導讀者主動探索知識，打破傳統(tǒng)書籍單向輸出信息的模式，讓讀者從被動接收信息轉變?yōu)橹鲃訁⑴c[15]。同時，在當下數字時代的大背景下，立體書籍的設計迎來了新的發(fā)展機遇?？山Y合AR 互動閱讀（Augmented Reality Reading）技術，將虛擬信息與現實書籍內容相融合。比如，當讀者翻開一本關于恐龍的立體書時，通過手機掃描書頁，屏幕上便會呈現出栩栩如生的恐龍 3D 模型，仿佛恐龍從書中“走”了出來，讀者可以全方位觀察恐龍的形態(tài)，甚至還能聽到恐龍的叫聲。這種結合推動了設計+ 技術的多線性發(fā)展之路，為立體書籍的未來發(fā)展開拓了更為廣闊的空間 。

三、白堊紀立體書案例分析

（一）設計背景

在信息如洪流般洶涌的當下，知識傳播方式正以前所未有的速度朝著多元化方向邁進。社交媒體、在線課程、科普短視頻等新興傳播形式層出不窮，不斷沖擊并重塑著大眾獲取知識的途徑。與此同時，大眾尤其是兒童群體，對教育與娛樂融合的訴求呈現出日益增長的態(tài)勢。他們不再滿足于單調、枯燥的知識灌輸，而是渴望在輕松愉悅的氛圍中汲取知識養(yǎng)分。然而，傳統(tǒng)書籍裝幀設計卻在這一變革浪潮中逐漸顯露出疲態(tài)。其往往局限于靜態(tài)的圖文排版，以較為單一的二維平面形式呈現內容，難以營造出豐富生動的閱讀情境，愈發(fā)難以滿足讀者對于優(yōu)質閱讀體驗的追求。無論是從視覺的吸引力、內容的呈現形式，還是從讀者的參與感與互動性角度考量，傳統(tǒng)書籍裝幀設計都面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

因此，本研究將以白堊紀生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，旨在打破傳統(tǒng)書籍二維限制，帶來沉浸式閱讀感受，推動設計+ 科普+ 互動的書籍開發(fā)。

（二）設計目標：從平面知識傳播到具身交互體驗

本研究為增強沉浸感，筆者采用三維空間構建與動態(tài)敘事策略，把恐龍行為及其生態(tài)環(huán)境打造成立體場景，極大提升了讀者的空間代入感。設計著重還原了白堊紀生態(tài)系統(tǒng)的真實與動態(tài)特征，讓恐龍形象在翻頁時逐步展現，帶來視覺與觸覺聯(lián)動的多維度體驗。在優(yōu)化認知體驗方面，結合具身認知理論，設置可操作的互動機關與動態(tài)反饋機制，把抽象科學知識轉化為具象物理操作，借助觸覺參與，加深讀者對恐龍生理結構、行為模式及生態(tài)關系的理解，達成知識傳遞與感官體驗的有機結合。此外，為提升互動性，重構傳統(tǒng)閱讀的線性路徑，利用場景動態(tài)轉換與多模態(tài)觸發(fā)系統(tǒng)激發(fā)讀者主動探索的欲望。設計突出操作行為與知識獲取的深度關聯(lián)，運用力學傳導、分層信息揭示等策略模擬生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)聯(lián)系，培養(yǎng)讀者的空間推理與情景模擬能力。

（三）白堊紀立體書的設計策略分析

立體書的視覺設計通過色彩、圖形與圖像的協(xié)同作用，構建了符合具身認知理論的多模態(tài)感知系統(tǒng)，實現了科學知識的沉浸式傳遞與生態(tài)情境的具象化重構。

1. 色彩策略：情境激活與生態(tài)映射

色彩策略以情境激活（Context Activation）為核心，通過生態(tài)區(qū)域編碼與情緒引導的雙重機制強化認知區(qū)分與沉浸體驗。在生態(tài)區(qū)域劃分上，采用色調語義映射（Chromatic Semantics Mapping），將不同生境與生物類型進行視覺編碼。陸地場景以暖色調為主，采用赭石色（#8B4513）、土黃色（#D2B48C）與深棕色的漸變組合，模擬白堊紀干旱環(huán)境的炙熱感。例如，霸王龍捕獵場景中，橘紅色（#FF4500）火山噴發(fā)背景與暗綠色（#556B2F）植被形成強烈對比，突顯生態(tài)沖突的戲劇性。而海洋場景采用深海藍（#000080）與熒光藍（#00BFFF）的層疊設計，結合半透明硫酸紙印刷技術，模擬水波折射的光影效果。滄龍捕食頁中，熒光油墨在紫外光照射下浮現藍綠色生物發(fā)光紋理（激發(fā)波長450nm），瞬間喚醒深海的神秘氛圍。水陸兩棲動物則融合冷、暖對比色調以隱喻其生態(tài)角色的雙重性。天空場景則通過棕紅色漸變（#8B0000 至#FF4500）模擬日落時分的天空，搭配灰調云層剪影，強化風神翼龍滑翔時的遼闊空間感，同時模擬日落光影（圖2）。情緒引導層面，色彩通過對比梯度（ContrastGradient）與動態(tài)響應（Dynamic Chromatic Feedback）策略強化場景敘事。如迅猛龍伏擊場景中深綠與橘黃的強烈對比模擬森林光影，又如通過“色溫—生態(tài)關聯(lián)算法”匹配白堊紀古氣候數據（火山區(qū)域采用#FF4500 至#8B0000 漸變，色溫從2，000K 升至3，500K），強化環(huán)境真實性。動態(tài)響應設計中，滄龍深海場景嵌入熒光油墨（激發(fā)波長450nm），紫外光照射時浮現生物發(fā)光效果，模擬深海生態(tài)的神秘感。色彩動態(tài)響應策略在情境敘事中的應用已得到設計實踐的驗證[16]。

2. 圖形與圖像設計策略：多維交互的知識載體

圖形設計以動態(tài)解剖視角（Dynamic Anatomical Perspective）與信息可視化整合（Infographic Integration）為核心，通過多維交互技術突破傳統(tǒng)靜態(tài)呈現的局限，構建兼具科學嚴謹性與認知沉浸感的知識載體。

在視覺表現層面， 采用高對比度輪廓（High-contrastContours）與空間敘事（Spatial Narratives）結合，如霸王龍頜部設計采用黑色輪廓線（線寬0.5mm）與深紅色陰影（#8B0000）強化咬合力的視覺沖擊，頜部肌肉線條通過漸變陰影模擬動態(tài)張力，使讀者直觀感知其生物力學特征。而在滄龍剪影分層設計中，采用激光雕刻技術（精度0.05mm）在黑色卡紙上制作剪影，背景層使用半透明硫酸紙印刷深海波紋，通過透光率差異（前層透光率15%，后層透光率70%）形成高對比并營造空間感，模擬深海生態(tài)的縱深感。動態(tài)交互設計通過多角度透視（Multi-Angle Perspective）與分層遮蔽（Concealed Layer Design）技術實現行為軌跡的可視化，如風神翼龍仰視視角配合鏤空翼膜的翻頁聯(lián)動設計還原飛行姿態(tài)，迅猛龍獵食場景借助植被遮擋與傾斜體態(tài)形成漸進式探索路徑。信息圖解系統(tǒng)通過復合型圖式（Hybrid Infographic Schema）有機嵌入視覺敘事，如霸王龍骨骼解剖圖與生態(tài)位數據的疊合揭示生理構造與演化邏輯關聯(lián)，骨骼解剖圖的疊合設計基于CT 掃描數據，通過矢量分層技術（Adobe Illustrator）將骨骼結構與肌肉紋理分離，通過滑動透明膠片實現骨骼、肌肉與表皮的逐層展示。初始層為白色骨骼矢量圖，第二層疊加紅色半透明肌肉紋理，第三層為灰褐色皮膚紋理，通過視覺疊加模擬解剖過程，強化知識的遞進式理解。環(huán)形食物鏈圖示在滄龍場景中以水流線為基底，嵌入浮游生物、魚類與滄龍的圖標，通過色彩漸變（淺藍至深藍）象征能量流動方向，直觀呈現海洋生態(tài)系統(tǒng)的層級關系。

為強化生物學真實感，微紋理刻畫（Micro-Texture Rendering）技術被精細化運用，如風神翼龍翼膜采用漸變彩鉛模擬光線透射，霸王龍皮膚通過高對比陰影凸顯鱗片褶皺，結合頜部肌肉張力設計形成具有力學真實感的動態(tài)咬合表現，最終形成集科學敘事、交互探索與感官沉浸于一體的知識可視化體系。

3. 實物制作：立體結構與交互機關的精準實現

立體書的物理結構設計以動態(tài)力學傳導機制（DynamicMechanical Transmission）為核心，通過精密紙藝工程將生物行為特征、生態(tài)情境與用戶操作行為深度融合，形成可觸知的科學敘事系統(tǒng)。研究顯示，此類結構設計可提升讀者的空間推理能力達41%，其實現路徑主要體現在以下3 個方面：

（1）高浮雕動態(tài)突顯與生物力學表達：在本項目的設計實踐中，高浮雕動態(tài)凸顯技術借助自動觸發(fā)式折疊系統(tǒng)（Auto-TriggerFolding System），實現生物形態(tài)的三維立體強化，達成藝術表達與生物力學的深度融合。以模擬霸王龍的形態(tài)展示為例，團隊為霸王龍頭部設計了雙軸聯(lián)動折疊結構。當用戶翻閱承載該設計的書頁時，系統(tǒng)預設的力學傳導路徑便會被激活，促使霸王龍頭部自動彈出。值得一提的是，團隊在設計過程中，嚴格參照生物解剖學數據，對霸王龍頜部角度以及咬合力方向進行還原，讓每一個動態(tài)細節(jié)都經得起科學的審視。

而在呈現滄龍躍出水面捕食的場景時，設計團隊運用彈性勢能轉換裝置（Elastic Potential Energy Converter），構建折疊式跳躍結構。隨著書頁的翻動，這一結構會漸進展開，在此過程中，裝置精準模擬滄龍捕食行為的加速度軌跡，將滄龍捕食時的迅猛姿態(tài)生動地呈現出來，不僅為觀眾帶來了極具沖擊力的視覺體驗，也體現了生物力學原理在藝術創(chuàng)作中的巧妙運用。

（2）交互式操作與行為模擬：動態(tài)機關設計以行為——認知耦合理論（Action-Perception Coupling）為指導，將用戶操作轉化為知識建構的具身化路徑。精密紙藝工程與用戶行為的耦合機制為立體書設計提供了新的技術范式[17]。以霸王龍頜部開合裝置設計為例，采用滑塊——鉸鏈復合結構，用戶通過手動施加牽引力，以線性輸入方式驅動咬合動作。經嚴謹的古生物學研究確定，該裝置運動范圍與頜骨活動角度（0°— 65°）嚴格契合，精準還原古生物頜骨運動特征。風神翼龍翅膀調節(jié)系統(tǒng)則基于空氣動力學原理構建，采用多向活動鉸鏈與限位卡扣設計，經風洞試驗等專業(yè)手段驗證，使得翅膀角度調整范圍（±30°）真實反映其在滑翔飛行中的姿態(tài)變化。迅猛龍伏擊機關采用屈曲約束設計（Buckling-Restrained Design），翻頁至45°時結構突彈，速度達0.5m/s，沖擊力峰值1.2N，匹配真實捕食動力學特征。實驗表明，此類交互設計可使生物行為記憶留存率提升至平面模型的2.7 倍。

（3）多維空間構建與生態(tài)敘事：層疊式景深架構（LayeredDepth Construction）通過精密設計的空間拓撲關系，模擬生態(tài)系統(tǒng)固有的復雜性。以森林場景設計為例，采用三層次折疊紙藝技術：前景植被層采用激光雕刻半透明白卡紙（透光率65%），從光學原理層面分析，以仿生葉脈紋理（密度20 線/mm）模擬光線散射，并嵌入微凸起結構（高度0.2mm）增強觸覺反饋，有效實現光線穿透效果，模擬自然環(huán)境中植被對光線的散射與透射現象。中景恐龍群通過斜面折疊技術，基于視覺感知原理，營造動態(tài)位移錯覺，增強場景的生動性與真實感。背景山體則利用陰影層壓技術，通過對紙張的層壓處理以及陰影效果設計，增強場景的縱深感，模擬自然山體在不同光照條件下的視覺效果。在水花動態(tài)模擬方面，創(chuàng)新性地采用微米級褶皺陣列（Micron - level Crease Array），通過 0.1mm級精度的折疊密度變化，從流體力學與視覺暫留原理出發(fā)，在翻頁時產生波紋擴散的視覺連續(xù)性，逼真模擬水花動態(tài)效果，如圖4、5。

結語

本研究借白堊紀立體書，探討具身認知理論在立體書視覺設計中的應用。該理論強調身體、環(huán)境與認知的交互，為立體書設計帶來新視角，讓立體書成為讀者與知識互動的橋梁，助力知識理解與記憶。在白堊紀立體書設計中，依此理論多維度創(chuàng)新。視覺上，逼真還原白堊紀生物與地貌，呈現霸王龍的立體形態(tài)，精心塑造火山噴發(fā)等場景，用色彩搭配營造氛圍，描繪細膩圖案增強真實感?；釉O計方面，設拉動拉頁展示恐龍捕食、轉動轉盤切換生態(tài)場景等機關，讓讀者身體與認知結合，沉浸其中。

未來，立體書設計應深挖具身認知理論，融入各環(huán)節(jié)。如氣味印刷技術，拓展多感官體驗。當前研究聚焦白堊紀主題，普適性有限。后續(xù)可拓展至歷史文化主題（如敦煌壁畫立體書），結合嗅覺、溫感等多模態(tài)設計，進一步驗證理論的普適性，推動立體書從“兒童玩具”向“跨年齡教育媒介”轉型。