具身認知視域下兒童產品交互設計研究

單煒嘉 姜霖

（南京理工大學,江蘇南京 210094）

伴隨著三胎政策的開放與社會水平的不斷改善，兒童在社會上的比重逐步上升，兒童教育的受重視程度也在不斷提高。3～10歲是每一個人至關重要的啟蒙階段，在該階段的兒童每天都會認識新的事物、接受新的環境，與外界建立聯系，并逐步擴展自己的認知。具身認知在兒童的成長過程中具有潛移默化的作用，兒童習慣性的依靠本能探索世界，以身體去感受外界環境并獲取認知。本文以此為基礎，將具身認知理論與兒童自身發展特性相融合，并進一步引入到兒童交互設計之中，以積極探索更加合理、自然的交互方式。

一、具身認知相關概述

（一）具身認知理論綜述

具身認知(Embodied cognition，EC)在認知心理學領域中用來描述認知科學中的一類理論。其強調了人通過自身身體與環境交互所獲得的感覺運動經驗的重要性，以及獲取的概念性知識[1]。與古典認知理論相反，古典認知理論認為認知是來源于抽象和模態符號的加工。而具身認知理論則認為人的身體是理解世界的基礎。直接的感覺與運動的相互作用對于獲取知識和發展認知能力至關重要[2]。其一定程度上強調了認知所產生的具身性與情境性，結合兒童所處的獨特發展狀態，對開創兒童交互產品提供了新興視域。

（二）相關研究現狀

21世紀以來，我國在具身認知的淵源、特征、應用等各個方面展開了廣泛的研究。以CNKI數據庫為例進行分析，使用關鍵詞“具身認知”“兒童用戶”進行搜索，提取出148條相關的中文文獻。通過CiteSpace文獻分析，在關鍵詞共現分析的基礎上合并其中的同義詞，用可視化圖譜表示各詞之間的聯系。根據關鍵詞之間的相關聯系，以“具身認知”為中心四向擴散，共現連線越深，其相關性越高，“具身學習”“多通道感知”等相較顯著皆為近幾年研究熱點詞匯。同時在統計后發現，相關文章數量總體呈明顯的增長趨勢，其研究熱點也在由“社會認知”轉向了“兒童教育”。

由此可見，兒童用戶的具身認知研究有著廣闊的發展潛力，吸引著更多的研究者探索對交互情境的打造和對身體活動的認知。經初步的桌面調研發現，就目前的兒童產品而言，基本上是以智能玩具、繪本書籍、教育學習類軟件等形式存在，致力于積極開發兒童智力、創造力。但大部分產品功能形式單一，忽略了家長、兒童以及產品之間的互動意義。而且大部分的兒童智能產品同質化嚴重，無法跨越低層技術壁壘以提升開發門檻，在功能創新與設計上有待進一步發展。

二、構建具身認知交互模型

在認知心理學有兩種主流觀點，分為信息加工和聯結主義[3]，其中信息加工主義在兒童認知領域得到了廣泛應用。感受器與效應器則作為信息傳輸的主要系統。感受器作為信息接受組織，主要指聽覺、視覺、嗅覺、觸覺等感官系統，負責接受外界環境下的刺激信息；效應器作為信息輸出的主要組織，指對中樞神經指令能夠做出表情、語言、動作等反應的器官、腺體、肌肉。而具身認知理論則反對此種計算，其認為認知的形成直接來源于身體與外界環境的交互，身體、認知、環境是統一整體[4]。其本質便是人與環境的交流互動，人這個主體在后天環境潛移默化的影響下獲得認知經驗。具身認知理論的重點在于感覺、運動系統的分析，更關注于交互過程本身，強調交互系統的整體與直接。交互設計則旨在通過深入挖掘用戶需求，構建用戶與產品間和諧自然的關系。結合具身認知理論，依據人“體認”世界的方式，用戶與產品間應形成自然的信息輸入和輸出模式，巧妙將產品信息搭載于信息傳輸之中，一定程度上能夠減少了人與產品間的認知負荷。

三、兒童的具身認知特性

0～15歲的少年兒童正處于快速的發展時期，不同的年齡階段心理感知也存在差異。兒童2歲便跨越了感知運動階段，自發地去了解周身環境探索未知世界，經常表現出模仿、游戲、意想等表征形式。結合具身認知交互模型，兒童對世界的認知主要來源于與外界環境互動時的所感所知[5]。本文將以2～12歲的兒童作為研究對象，進一步分析兒童感知、運動以及認知發展的表征特性（如文末表1）。

兒童在2～12歲的發展具有一定的漸進性，在不同階段雖有所差異但整體上兒童的感知認知與運動是直接且具體的。面向學齡期兒童的產品可通過物體的大小、重量、材質的軟硬程度等屬性刺激兒童觸覺感知；通過調和色彩的飽和度、明度、對比度以及色彩搭配刺激兒童視覺感知；通過模擬常見事物的聲音刺激兒童聽覺感知等。在具體運算階段，兒童年齡逐步增長，所接受與認知的范圍也在進一步擴大。音樂、書寫、算數、繪畫以及事物的簡單規律等腦力活動，逐步成為兒童接觸的主體。可通過趣味的圖像交互、音效模擬、肢體觸碰等技術手段促進兒童積極發展。

四、基于具身認知理論的兒童產品交互設計優化策略

（一）交互程度簡易

由于兒童自身發展的特殊性，具身認知在兒童的不同發展時期存在一定的漸進性、不成熟性。6歲左右的兒童視聽觸覺敏感度已趨近成熟，外界環境的變化基本可以敏銳的捕捉到[6]。其不成熟性則主要體現在注意力不易集中、肌肉控制能力不強、記憶理解能力較弱、耐力有限等方面。所以在兒童產品的交互設計中，應采用相對簡單操作形式，層級關系簡單明了，主要功能顯而易見，減低兒童認知負荷的同時提升使用體驗，達到實用、易用的效果。

（二）多感官、多通道的交互形式

多感官、多通道的交互形式不僅可以有效打破單一交互模式所帶來的交互束縛，還可以豐富兒童感官與運動刺激，是提升交互效率的最佳途徑。多種通道的作用交織在一定程度上使兒童更易達到自然的人機交互狀態[7]，對發展期兒童就有顯著的積極意義。

視覺感官方面，高飽和的顏色更容易抓住兒童眼球。對于年齡較大的、立體視覺發育良好的兒童，可考慮開放式立體化的兒童產品以激發兒童想象力與空間智力能力。聽覺通道具有全向特性。產品可將聲音與視覺、觸覺感知相結合，幫助兒童認識了解日常事物，也可以利用聽覺反饋進行具身判斷。觸覺的效應器主要為皮膚——人體最大的器官，因此觸覺感官系統也最為復雜[8]。產品豐富的材質與肌理能夠提供更多的觸覺刺激。不同時長和頻率的振動也能夠給予兒童刺激反饋。動覺感官方面，兒童交互產品的互動性應貫穿設計的始終，配合多重交互技術來增強產品的趣味性。

（三）交互行為游戲自然化

適度的游戲能夠巧妙的平衡身體與大腦的機能，開展認知活動[9]。游戲的再創造性能夠為兒童提供多種可能，進而促進兒童深入探索的積極性。交互行為的游戲自然化需要尊重兒童的行為特征與偏好，且應在無形中引導兒童積極互動學習，以實現益智娛樂的目的。

五、具身認知視角下兒童產品交互設計實踐

（一）設計定位

產品的交互行為本質上是一種探索性的嘗試行為。兒童通過與產品的交互接觸獲得感官刺激與身心體驗，其整體特性與具身認知理論一致[10]。由于兒童尚未形成成熟的心智模型與抽象的邏輯思維，需要通過與外界環境的交互來獲得經驗與意識。因此在兒童交互產品的設計中應重點強調互動性與體驗感，盡可能滿足兒童的具身交互需求。在傳統的閱讀故事中，兒童僅是單向的接受信息，難免會產生注意力不集中，枯燥乏味等問題，并且在故事結束后兒童的所感所想無處分享，缺少一個能夠交流溝通的平臺。故事與兒童、父母的交互方式也較為呆板，缺少互動性與趣味性。如何設定趣味的交互方式、拓展產品功能凸顯的尤為重要。

產品采用游戲化的交互手段、以手勢動作為主要行為活動方式、以多感官多通道為主導激發兒童具身認知特性。巧妙地設置故事主體、創設故事情境，在故事講授中穿插具有認知性與教學意義的聽覺、視覺、觸覺等多感官訓練，實現認知、運動、娛樂、教育等功能。

（二）設計表現

本設計為“童趣”——智能故事投影燈（如圖1），針對6-12歲兒童，結合兒童具身認知特征，以故事游戲為主要手段，以多感官形式及手勢動作為交互活動方式，培養兒童的邏輯思維能力，激發兒童創造力。其主要是克服環境問題創新了交互形式，以故事情節推動游戲關卡，使兒童沉浸于故事之中，積極開發大腦。

圖1 智能故事投影燈效果圖

實體產品造型以故事情境為原型，像一架飛碟，整體造型圓潤可愛，傳達出一種“有意味的形式”。在材料上，投影燈主要采用食品級硅膠和塑料，保障安全的同時手感柔軟細膩。整體顏色選用明快的粉紅色和藍色。投影燈的使用方式主要以微投影的形式展現故事情節。故事講述中設置特殊關卡，兒童需協助故事角色解決困難才可解鎖下一情景。投影燈實體端提供故事微投影與音效，烘托睡前故事氛圍并以手影互動的形式吸引兒童注意力，使兒童更沉浸于故事情節，與故事角色一同解決問題。其手影識別主要應用手勢識別技術，依據具體故事編碼解鎖手勢，根據紅外探頭確定手部運動的三維位置以進行判斷，輔助識別，提供沉浸式故事體驗與趣味交互。同時，投影燈記錄下兒童參與互動的視頻，結合APP端進行互動分享。

“童趣”APP作為兒童奇思妙想世界的大門，為兒童提供了一個可以自由創作的平臺。APP內的創作單元將故事依據環境、角色、活動分為三個模塊，引導兒童參與故事創作，并以動態呈現與模擬音效的形式多維展示故事元素，聯覺開發兒童感官。例如選擇“火箭”圖標時，展示畫布呈現火箭在空中飛躍的動態畫面并配以火箭飛行的聲效。APP根據兒童的選擇配和后端數據計算，模擬故事發展并推薦后續可能發生的故事元素，以幫助兒童創作完整故事，無形中降低操作難度與學習成本。

結語

本文對具身認知視域下兒童產品設計進行了初步分析，結合兒童自身發展特性，構建出具身認知的交互模型，對于探索數字時代下兒童交互設計具有一定的積極意義。在兒童產品的交互設計中，應考慮簡易的交互模式，多感官、多通道的交互形式以及兒童在使用產品時交互行為的自然化、游戲化，從而營造一個自然流暢的交互環境，幫助兒童健康發展。此外，本文對兒童產品交互設計的研究與設計實踐存在一些不足之處，未來有待進一步探索。

附表：

表1 2～12歲兒童感知、運動及認知發展特征