基于自閉癥兒童認知能力發展的互動裝置設計研究

鄭思思，陳衛東

（蘇州科技大學，江蘇 蘇州 215011）

1943年Leo Kanner 通過對11名兒童的長期臨床診查，將自閉癥作為一種診斷分類提出，并明確兒童自閉癥患者的一系列特征。自2007年聯合國大會將每年的4月2日定為自閉癥宣傳日后，自閉癥逐步被大眾所認知。在中國，已有超過1000萬的自閉癥人群，且以每年20萬的數量不斷增長。近年來，隨著醫教結合的推動與新型教育技術的發展，在特殊教育領域，出現了許多數字化的互動式教育應用產品。互動裝置以其動態化、可參與性的特點展現出了良好的治療與教育能力，為自閉癥數字化、多媒體化教育與治療方式提供了新思路。

一、自閉癥譜系障礙的研究現狀

（一）自閉癥譜系障礙的定義

自閉癥譜系障礙（Autism Spectrum Disorders，ASD）是一種嚴重影響兒童成長的廣泛性發展障礙（Pervasive Developmental Disorder，PDD）。其核心癥狀主要表現為社會溝通與交流障礙；興趣狹窄，進行重復、刻板行為等，嚴重影響兒童的學習與生活。目前的研究者們主要在生物學、教育學、心理學等方面對自閉癥病因進行研究，但仍未能完全解讀。

（二）自閉癥譜系障礙的主流治療方式

1.藥物治療

在醫學領域，藥物治療通常僅用于輔助緩解自閉癥患者的情緒行為異常，如情緒上的易怒、焦躁；行為上的自我傷害、多動等癥狀。藥物多為抗精神病藥、抗抑郁藥等，尚未出現對自閉癥進行直接治療的特效藥物。

2.干預療法

干預治療是目前ASD的主要治療方式，感覺統合訓練（SI）、行為治療（Behavioral Therapy）、結構化教學法（TEACCH）及游戲療法（Game Therapy）等均顯現出良好的治療的效果。

ASD兒童感覺統合系統大多處于失調狀態，無法將視、聽、觸、前庭功能等感覺進行統合的處理，本體感不佳，常常出現動作不協調等表現。感統訓練多樣化的訓練器材可有效刺激患兒多重感官，增強腦部的統合協調能力，進而促進腦神經與認知行為的進一步發展。

>圖1 設計草圖

>圖2 互動裝置原型

行為治療法是目前ASD中運用最為廣泛的干預方式。通過高度結構化的、密集的行為訓練來幫助ASD兒童發展社會交往和語言溝通等技能，本質上是通過不斷強化患兒對事物作出的正常反應以弱化或取代患者的異常行為。

TEACCH是ASD最有效的方式之一，該療法指在自閉癥兒童面對外部事件的刺激并作出正確的反應時，治療人員則給出積極的、鼓勵式的反饋；若患者作出來錯誤的反應，通常不給出任何反應，并展示正確的做法對患兒進行引導。

游戲療法也是治療ASD的常見療法。游戲教育治療對自閉癥兒童具有推動認知發展能力、增進人際相處技巧與社會進行互動等多元療效。如在感知覺能力游戲中，增加玩具的使用可以刺激患兒的感官，有助于提升患兒反應的敏捷性、正確性，增進其動作能力水平的發展。需注意的是，在游戲環節中，要注重對患兒的引導及漸進性教授。游戲過程中引入與他人互動的行為，還能提升兒童的社會交往能力。

二、自閉癥兒童群體認知行為特征

（一）心理理論的缺失

心理理論的缺失會導致ASD患兒無法感受到他人的心理狀態，缺乏歸因能力，造成情感認知缺陷，因此在對外溝通中難以理解他人的意圖，影響社交。

（二）中央統合性薄弱

ASD兒童在加工或認知事物時，通常將注意力集中于物體細節，而忽略事物的整體性，因此其較難理解統合的、具有情境性的信息，也難以建立起社會聯系，也致使其在注意的持續、轉移以及選擇等方面存在障礙。而注意力的障礙會導致患兒對事物關聯性、深層次含義理解困難。另一方面，在中央統合測量實驗中，發現ASD兒童多為視覺優位型，具有較強的視覺空間能力，在圖片信息加工上有良好表現。

（三）執行功能障礙

執行功能指個體在實現某一特定目標時，以靈活、優化的方式控制多重認知加工過程協同操作的神經認知機制。對ASD兒童而言，首先其存在抑制控制能力受損，在進行事物加工時對于環境中所存在的干擾因素難以抑制，注意力很容易被轉移。其次，ASD兒童還存在認知靈活性受限，有思維定式的情況，這樣的問題使其表現出固執、沖動，組織能力差、難以進行計劃，而散在機械記憶能力方面表現出色。

三、自閉癥兒童認知發展的互動裝置設計原則及應用優勢

ASD患兒表現出較差的認知、感知及思考等能力，但是視覺加工及機械記憶能力較強，因此在設計創作互動裝置時，需統籌多方面要素，以其優勢填補其弱勢。

（一）設計原則

1.設計簡約化

ASD兒童自我抑制統合能力弱，容易被不相干因素干擾。因此，互動裝置的設計盡可能減少不相干的元素的存在，讓患兒在使用時，將注意力最大程度集中于裝置所提供的具體內容中。在功能應用上，簡約的設計也能快速讓患兒掌握使用方法，理解學習內容。

2.應用個性化

據目前研究可見，高、中、低功能的ASD兒童在各個方面表現出不同的能力水平，且個體在不同年齡段之中，也具有不同的認知狀態、感知狀態。因此互動裝置的設計應具有豐富性并且能針對ASD兒童當前的學習與認知發展水平進行適應性、個性化的調整與更新。

3.感官多樣化

互動裝置設計還需遵循多感官參與互動設計的原則。色彩等視覺要素輸入方式是不可或缺的，ASD兒童良好的視覺空間能力能夠幫助其很好地感知并準確表達空間中的色彩、形狀、線條等視覺元素，且動態的色彩鮮艷的物體更能吸引其注意力。同時，在設計時還需融入觸覺與聽覺等感官通道，利用多種材質為ASD兒童創造不同的觸覺體驗，可以極大程度上拓寬認知范圍，增加其本體感。而聽覺方面，音樂教學更容易被ASD兒童所接受，且能夠提升其神經細胞的興奮性，促進其注意力、想象力等能力的發展。感官多樣化能夠有效訓練患兒的手眼協調能力、幫助統合感知，放松情緒，增強ASD兒童的認知與學習行為的參與感。

（二）應用優勢

互動裝置可有效對ASD兒童進行統合訓練，激發感知能力。具有“動態”特征的裝置教具能夠進行及時的交互與反饋，更能吸引患兒的注意力，喚起正向情緒。互動裝置多樣化的交互手段，能充分刺激患兒的感知器官，教學也能以更為豐富的形態展現，有效提升患兒的興趣，增強其對知識的理解、轉化與運用。

四、面向自閉癥兒童認知發展的互動裝置設計實踐

（一）設計思路

首先，目前市面上大多數的ASD教具多為單一感官的孤立性體驗，因此ASD兒童獲得的刺激與信息多是離散的，不利于提升其認知水平。其次，通過完成一系列的子任務，以達成終極目標的分解式操作方式在多方研究中被證明可有效提高ASD兒童使用物體的程度。最后，ASD兒童具有急需滿足的共性。因此需在認知活動中給予及時的、正向的反饋能減少其不良情緒的產生。

（二）設計說明

1.具體構思

>圖3 教師／家長演示

>圖4 共同完成認知活動

>圖5 開始描繪路徑

>圖6 描繪路徑結束

該裝置通過描繪路徑調動ASD兒童的手、眼、腦三部分鍛煉其感官協調能力，同時對其專注力、敏捷力及視覺辨別能力進行訓練（圖1）。但由于ASD兒童的行為意外性高、可控性較低，具有一定感官尋求傾向，因此利用光、聲等外部媒介設備吸引患兒的注意力，可幫助教學或治療活動的順利進行。且多種感官刺激可在一定程度上緩解患兒的感知覺障礙，助其提升認知技能。社交能力也是在患兒認知行為培養方面不可忽視的一點。有社交障礙的自閉癥兒童通常會忽視旁人，無法用正確的方式與旁人進行交往。通過合作完成某項活動能使患兒產生“旁人意識”與“交往意識”。

視覺設計上，多采用冷色調。冷色調可使自閉癥兒童在認知活動過程中大腦的皮質層活躍度保持穩定，可在一定程度上提升自閉癥兒童的閱讀與識別速度。顏色搭配也需和諧柔和，對比過于強烈的色彩會引起患兒的興奮感，導致情緒失控。在認知元素的選擇上，幾何圖形、簡筆畫等，也更容易被自閉癥兒童進行視覺加工。

材料選擇上最需重視安全性，ASD兒童存在攻擊行為，設計時需避免堅硬與尖銳的形態。裝置主要以加厚紙板為主，不易對人體造成傷害，且造價低，能減少ASD兒童的家庭負擔。另外，帶有圖畫路徑的載體材質可根據需求進行選擇，如紙張、棉布等，多層次刺激自閉癥兒童的觸覺神經，打破感知局限，提升認知能力。

2.功能介紹

該裝置旨在通過固定路徑的描繪來幫助自閉癥兒童發展腦部加工、信息提取等認知功能。（圖2）

可重復描繪的圖形路徑，有效地利用了ASD兒童機械記憶能力的優勢，幫助患兒正確認識事物，建立事物與腦部的聯結。當ASD兒童用手正確地描繪給定的油墨路徑時（如教學所需的數字、幾何或動物等圖案），裝置給予燈光及音樂的正向反饋。若手離開了規定的路徑，燈光、音樂均會停止，該方式能使患兒在認知活動中保持集中的注意力并正確地完成任務。該裝置可依據教學以及自閉癥兒童的能力發展需求更換路徑，且有兩大交互方式：

交互方式一：模仿學習。面對較為復雜的認知內容，可采取教師或家長先行描繪，患兒后續模仿描繪，二者均描繪完成后，共同將手指放于識別區域完成認知任務。（圖3、圖4）

交互方式二：分解式教學。該通能模式下由自閉癥兒童獨自完成。通過分解式操作由局部到整體進行路徑描繪，貫徹漸進式教學理念，幫助自閉癥兒童更好地認知事物，進而建立起整體的、全局的認知意識。（圖5、圖6）

將該裝置運用于ASD兒童日常訓練與治療活動中，首先可集中患兒的注意力，提升認知效率。其次，在訓練其手眼腦協調能力的同時，還能在數個維度上調動起患兒的多重感官并共同作用于認知活動，有效增強其本體感與認知參與感。最后模仿及協作學習的模式能夠有效提升自閉癥兒童的外在意識與社交能力。

五、結語

自閉癥兒童是一個特殊的兒童群體，認知行為能力的提升，能對其未來發展道路起到幫助和促進作用。ASD兒童有其自身獨特的認知方式與信息加工方式，在互動裝置設計時，考慮視覺、聽覺、觸覺等要素對患兒的影響，合理地設計多感官體驗方式，利用多樣化的互動形式，以趣味性為前提加強自閉癥兒童的活動參與度，從而提升其認知水平。但是由于自閉癥兒童個體差異較大且變化因子多，因此裝置的使用還需教師、家長從旁協助。