基于兒童閱讀特征的AR童書交互設計研究

摘要：為更好地進行知識傳播，從交互設計角度探索當前AR童書存在的諸多問題的解決方法。先分點論述兒童作為閱讀主體的特殊性，再分析AR技術為傳統童書帶來的“虛實交互”體驗。從界面交互、內容交互、人機交互三方面提出基于兒童閱讀特征的AR童書交互設計策略。設計應以人為中心。當兒童作為閱讀主體，應充分考慮其特征，從交互設計的角度尋求閱讀體驗和閱讀效果的提升。

關鍵詞：增強現實 兒童閱讀 閱讀特征 交互設計 AR童書

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2023）22-0010-03

Abstract：In order to make better knowledge dissemination，solutions to the problems of current AR children’s books are explored from an interaction design perspective.The special characteristics of children as reading subjects are first discussed in separate points，and then the \"virtual-real interaction\" experience that AR technology brings to traditional children’s books is analyzed.The interaction design strategy of AR children’s books is proposed from three aspects：interface interaction，content interaction and human-machine interaction.Design should be human-centered. When children are the reading subjects，their characteristics should be fully considered and the reading experience and reading effectiveness should be sought from the perspective of interaction design.

Keywords：Augmented reality Children’s reading Reading feature Interaction design AR children’s books

引言

著名教育家洪蘭教授曾提到，游戲、運動和閱讀是發展兒童大腦的最好方法。閱讀拓寬兒童了解世界的途徑，是兒童智力發展的無限延續。隨著互聯網和智能設備的發展，數字技術為兒童閱讀方式帶來了極大變化。在2020年，我國未成年網民已達到1.83億人，互聯網普及率94.9%，超過三分之一的小學生在學齡前就開始使用互聯網[1]。數字閱讀作為新媒體語境下閱讀方式的革新，拓寬了閱讀邊界，增強了讀者與書籍的互動性[2]，在童書領域具有廣泛應用前景。隨著增強現實（Augmented Reality，AR）技術的發展成熟，AR圖書作為數字閱讀的一種重要形式，開始進入大眾視野。AR技術應用于書籍出版領域，重塑了出版物的媒介形態和傳播模式，通過在出版物上呈現出一種虛實相融的狀態，為讀者帶來了全新的沉浸式互動體驗。AR技術在童書領域的應用尤為廣泛，目前已成為童書行業重要的增長點。2014年，接力出版社首次將童書與AR技術融合，自此打開了國內AR童書的大門[3]，AR技術在童書出版中展現出了蓬勃的生命力和廣闊的前景。

但AR童書也暴露出了許多問題，過度炫技和產品定位不明晰等問題導致了內容與技術的脫節，削弱了作品的表達力，加重了兒童閱讀和交互負擔。因此，基于兒童閱讀特征的AR童書交互設計研究是有必要的。本文以2-7歲兒童為研究對象，分析他們作為閱讀主體的特殊性，以及AR技術為兒童閱讀帶來的獨特優勢，提出AR童書的交互設計策略。

一、兒童閱讀特征研究

處于不同認知發展階段的人群在生理、心理以及智力與認知上會表現出不同特征[4-5]。如表1所示，根據兒童心理學家皮亞杰的理論，認知發展可分為4個階段：感知運動階段（0-2歲）、前運算階段（2-7歲）、具體運算階段（7-11歲）、形式運算階段（11歲后），其中前運算階段的兒童處于智力發育和個人技能培養的關鍵階段，在生理和心理上具有與眾不同的特性，因此在閱讀內容、閱讀方式上與其他年齡階段人群有所區別[6]。

（一）生理特征

2-7歲的兒童對外界表現出極大的好奇心，喜歡用感官探索新鮮事物，比如抓、摸、嗅、聽等[7]。隨著兒童骨骼發育，手部的靈活性提高，他們更傾向于探索物體操作的多種可能性。但由于骨骼尚未定型，兒童產品設計應避免長時間保持不良姿勢。童書設計中應避免圖書重量、體積的過大或材質的不適宜而對兒童造成的生理傷害。圖1是彌鹿專為3-5歲兒童設計的剪紙書，根據年齡可分為3個難度等級，從簡單線條到立體造型，從易到難進階。通過裁剪、粘貼、折疊等動作，培養了兒童的邏輯思維、手眼協調、精細動作等能力。適宜難度的圖案選擇能有效控制兒童學習時間，持續提高兒童學習興趣。

（二）感知覺特征

幼兒教育思想家蒙臺梭利認為，兒童主要依靠感知從周圍環境獲得經驗，并形成記憶、想象、思維等。對處于前運算階段的兒童而言，閱讀過程中的感知覺體驗往往占據著主導地位[8]。童書如兒童繪本、立體書、味道書、觸摸書等，往往有著鮮艷的色彩搭配和夸張的角色造型，以及能夠啟發兒童感官通道的機關結構。圖2《噼里啪啦》將日常生活中的事情以擬聲詞形式表現，通過夸張的圖形描繪兒童碰到的各種問題，如刷牙、洗澡、吃點心等，并在部分內容上采用局部折疊的方式，引導兒童手腦并用，增強兒童的觸覺感知，加強趣味性。是兒童認知生活常識、鍛煉手指靈活性、培養生活習慣、開發智力的優質讀物。

（三）認知負荷特征

認知負荷是指人在信息加工所需的注意力或精神力總量。一方面，處于前運算階段的兒童無法實現自身邏輯和客觀現實相統一，只能再現客觀世界的明顯特征。另一方面，他們對信息的接收容量有限，具有明顯的自我中心主義傾向，將自身關注的事物進行夸張放大，而對事物整體的關注度不夠。因此在童書內容設計中，需要將關鍵信息明確展現，便于兒童理解故事情節。同時在角色的設計上應避免過多修飾，只需進行簡單概括即可。圖3《鼴鼠的故事》講述了一個個風趣幽默的故事，故事的展開簡潔明了，起承轉合直接，主題明確清晰。在角色和場景上，通過簡單的線條和色彩搭配，概括出鼴鼠敦厚善良的角色特征，而忽略其皮毛、肢體細節；在場景表現上色彩鮮艷而忽略物體材質表現，不以光影烘托氣氛，不追求細致刻畫。簡單清晰的故事情節和概括的角色場景刻畫，有效降低了兒童的認知負荷。

（四）世界觀特征

處于前運算階段的兒童常將內在情感意識賦予客觀世界，認為“萬物皆有靈”[9]?；谶@樣“泛靈化”的世界觀，童書中的形象往往動作夸張、行為擬人。如圖4童話故事《黑貓警長》講述了黑貓警長率領警士們偵破案件，打擊違法犯罪，保衛森林安全的故事。故事角色擬人化，賦予其人的動作和語言，不同動物性格和動作特征各異，如機智勇敢的黑貓警長，陰險狡詐的老鼠“一只耳”等。通過生動的小故事，描繪了不同動物的生活習性，向讀者呈現了基本善惡觀，寓教于樂。

二、AR技術為兒童閱讀帶來“虛實交互”體驗

AR技術改變了傳統童書單一的圖文形式，促進兒童對內容的理解。AR童書以實體圖書+移動終端+App的形式，將圖像、動畫、音視頻等數字化技術疊加到書籍內容中，為兒童帶來“虛實交互”的閱讀體驗，使得知識立體化、形象化。

（一）實體化的真實閱讀感受

2-7歲兒童主要依靠基本感覺從外界獲得經驗，傳統紙質童書注重視覺啟發，在內容呈現形式上以圖文為主。盡管近年興起的翻翻書、立體書等開始注重對兒童聽觸嗅覺等的啟發，但各感官刺激之間難以協調，彼此割裂。AR技術，通過三維動畫、視頻、音效等數字媒體表現形式，以一種多模態的交互方式，將內容具象化、情景化。AR技術打破紙本書的物理限制，而紙本書又加強了數字媒體的閱讀體驗，使書中的關鍵情節以多模態交互的方式進行知識傳播。AR童書以一種全方位、立體化的方式，充分利用兒童的感知覺器官，有助于兒童進行更有效的知識傳播。如圖5，2019年由“雪花實驗室”團隊眾籌的新型繪本《雪花實驗室》，以突破紙本與數位閱讀分野為目的，采用App+立體書形式，鼓勵兒童動手探索書中機關，并結合AR技術對雪花世界進行解密。通過多感官刺激，鍛煉兒童的動手能力，增長兒童見識，啟迪讀者對未來的想象和對環境的反思。

（二）情景化的虛擬沉浸體驗

紙質閱讀往往是一個單向信息接收過程，人與內容之間缺乏互動，導致知識傳播效率變低。AR童書使兒童閱讀成為一個雙向互動過程，不僅指兒童與圖書之間的互動，也指人與人之間的實時互動。AR童書能將故事情節完整連貫進行展現，書中情節如情景劇般真實演繹，兒童在閱讀過程中與故事情節產生互動，因此更容易產生沉浸感，把自己代入到角色之中，經歷角色所經歷的事件。在這種情景化的互動閱讀過程中，虛擬對象傳達的信息更能滿足兒童訴求，豐富其閱讀體驗，幫助其理解故事內容與主旨。如圖6為京東推出的首款AR圖書《我不跟你走》，希望通過技術創新幫助更多的家庭了解兒童自我保護。為使表現更加真實自然，共設計了30多個不同的角色和場景模型，采用多種不同的3D渲染技術，使用標準人體骨骼對動畫角色進行精細還原，確保故事情節的真實感。京東AR技術的應用，讓靜態、平面的兒童安全教育科普知識也可以栩栩如生、觸手可及，幫助兒童更好地學會自我保護。

（三）個性化的差異閱讀體驗

處于不同年齡階段的兒童有著不同的生理和心理特征，因此所表現出來的閱讀能力和閱讀偏好也會有所不同。AR童書的設計開發主要針對2-11歲兒童，具體又可分為2-7歲、7-11歲兩個年齡階段[10]，兩個年齡階段的AR童書在內容制作與交互方式上存在較大差異。2-7歲兒童的AR童書以識字卡、涂色卡、立體書為主，主要培養兒童的基本技能和對外部環境的基本認知，避免深奧晦澀內容的輸出；針對7-11歲兒童的AR圖書在內容上則以故事敘述為主，包括科普讀物、旅游讀物、經典文學讀物等，借助AR技術對故事情節高度還原，幫助兒童理解故事內容與主旨。

對于同一年齡階段的兒童，個體的差異性也會導致閱讀特征的不同。傳統紙質書籍由于和讀者之間的互動性弱，并無法體現這種差異性。AR童書既可以像紙質圖書順序翻閱，也可以借助AR技術，使兒童和書中角色與情節產生互動，甚至和客觀世界產生互動，在互動中獲得不同的體驗感。如圖7《漢字書局·字源卡》是一本幫助漢語初學者（包括兒童）認識漢字的讀物，以甲骨文為設計核心，遵循漢字文化發展的脈絡邏輯，幫助兒童學習324個常見字的起源及演變過程，并配合動畫和影像，加深兒童記憶。同時還可將兒童的學習視頻上傳到卡片上，記錄漢字學習進度和成長軌跡，使AR童書變成獨一無二的成長相冊。通過掃描字卡可觀看其他兒童的學習視頻，促進兒童之間互動交流。

三、基于兒童閱讀特征的AR童書交互設計策略

處于“前運算階段”的兒童處于生理機能快速成長發育階段，認知發展有賴于多模態復合刺激，熱衷于模仿且期待被肯定[11]。圖書作為知識傳播的主要媒介之一，針對該年齡階段AR童書擔負著兒童認知訓練、行為培養、生活技能培養、是非觀念塑造等重要使命。目前AR童書存在過度炫技以及技術與內容分野等問題，沒有充分考慮兒童閱讀特征，因此有必要從交互設計角度提出新的AR童書設計策略。通過多模態組合的界面交互、基于沉浸體驗的內容交互、自然有效的人機交互三種交互設計策略，確保閱讀過程中人與產品形成良好互動，達到提升知識傳播效率和兒童閱讀體驗的目的。

（一）設計多模態組合的界面交互策略

模態指依賴于感官的傳播媒介系統，多模態即通過兩個或多個感官系統與用戶發生交互，向用戶傳達有用信息。AR技術賦予紙質圖書超越靜態視覺感官的信息傳播渠道，一般包括動態視覺、聽覺、觸覺等，各元素按需組合可豐富兒童的感官體驗，提升兒童的閱讀效果。

基于動態視覺的界面交互策略。視覺是兒童獲取信息的主要途徑，視覺元素包括二維圖形圖像、二維動態視頻動畫、三維靜態模型、三維動畫等。通過鮮艷明快的色彩給予兒童正向反饋，在色相上多選擇紅、黃、橙等暖色，色彩選擇應盡量柔和協調，避免給兒童視力帶來過多負擔。

基于聽覺的界面交互策略。聽覺元素作為第二信息傳播渠道，輔助視覺表達，主要包括背景音、音效、互動音等。音樂或音效的選擇應輕快或舒緩，以給予兒童正向的心理引導，聲音強度應處于兒童舒適閾，一般60分貝為宜。也可適當添加聲音解說，幫助兒童對故事畫面的理解。例如，兒童識字能力有限，在進行操作指引說明或圖書內容展示時應避免大量文字，可視頻、動畫配合語音進行講解，加強兒童對內容的理解。通過不同視聽效果的營造，對故事氛圍進行烘托。

基于觸覺的界面交互策略。觸覺輔助兒童信息獲取，觸覺元素包括材質觸感表達、信息提示、互動反饋等，基于App的觸覺表達以震動為主，材質觸感則主要通過紙質圖書特殊材料處理來實現?？赏ㄟ^舒緩漸進的小幅度短時間震動引導，避免長時間震動對兒童手部造成不舒適感，也避免App突然的強烈震動對兒童造成驚嚇。

（二）設計基于沉浸體驗的內容交互策略

主觀層面的沉浸體驗，主要包括感官刺激沉浸、挑戰沉浸和敘事沉浸三種類型[12]。感官刺激沉浸指用戶屏蔽外部世界影響，通過多種感官刺激使用戶沉浸在所創造的物理環境中。挑戰沉浸指用戶面對挑戰而達到精神集中的一種狀態，如用戶通過戰術、技巧、思維等做出選擇，完成任務，推動故事情節發展。敘事沉浸指用戶置身于故事之中，完全參與或者接受故事中設定的事件。

挑戰沉浸分為戰略挑戰沉浸和戰術挑戰沉浸兩種，均需要用戶通過特定的操作完成特定任務，實現預期目標。AR技術應用于傳統童書，為兒童提供了多種交互挑戰的方式，挑戰層次由低到高包括閱讀、分享、評論、記錄、創作、合作、領導等。2-7歲兒童處于探索感知世界的關鍵階段，因此對外界表現出巨大好奇心，可通過游戲等有趣方式引導兒童完成挑戰，幫助兒童技能培養和知識積累。例如，AR圖書《我的朋友呢？》中當主人公遇到了傾盆大雨，兒童需要點擊屏幕來驅散烏云，才能使天氣晴朗。通過設置難度適宜的挑戰，保證兒童動腦的同時幫助兒童樹立自信心，激勵兒童進行自主探索。

AR出版物可通過虛擬疊加、視覺透視、空間共享、立體繪圖等模式實現敘事沉浸，根據不同場景選擇不同敘事模式，增強敘事表現力。應注重AR童書的“寓教于樂”目的，通過游戲、動畫、音效等增強內容故事性和趣味性。一方面2-7歲兒童對信息的接收容量有限，內容設計上應專注關鍵信息，避免過多與主線無關的修飾，造成信息超載，加重兒童認知負荷。另一方面，該年齡階段兒童的想象力和創造力正處于發展壯大階段，內容設計上注重敘事的留白，引導兒童進行啟發性思考。最后，還應考慮不同性別、不同性格兒童在內容選擇上的差異性，應在敘事內容上結合媒體表達方式、環境創設等進行個性化多線性設計。

此外，應把握沉浸式體驗設計尺度，避免圖書內容過度娛樂化導致兒童沉迷，需幫助兒童合理安排時間，提高兒童自我監控能力。

（三）設計自然有效的人機交互策略

人機交互是指為完成確定任務的人與產品之間的信息交換過程，針對AR童書的人機交互設計對象包括紙質圖書和移動終端，主要為操作方式和操作流程的設計。根據兒童的心理和生理特點設計自然有效的人機交互方式，須遵循易用性原則。

對兒童視力的保護。根據《中國人群身體活動指南（2021）》，2歲及以下兒童不建議看各種屏幕，3-5歲兒童每天視屏時間累計不超過1小時，6-17歲兒童青少年每天視屏時間累計少于2小時。因此AR童書在內容的設計上應針對3歲及以上兒童，并通過進行休息時間間隔設置，嚴格控制兒童的屏幕使用時間；通過移動終端內置的光學傳感器，自動根據周圍環境調節屏幕亮度，降低對兒童視力的傷害；且在使用上應以紙質圖書為主，輔以AR數字內容展現。

對兒童肌肉骨骼發育的保護。閱讀基于電子設備的AR童書時，需要雙手才能抓穩手機[13]，因此在與屏幕中的虛擬對象進行互動時，應盡可能選擇語音交互或其他更自然的交互方式，避免通過手部動作與屏幕互動，一方面減輕兒童手部負擔，另一方面，避免因單手抓握不穩而存在的安全隱患。

對兒童操作方式的引導。不正確的App操作方式會導致兒童挫敗感及其他負面情緒的產生，甚至對兒童健康造成不良影響。因此App信息架構應窄而淺，操作流程應簡單易上手，降低兒童操作負荷和認知負荷。同時對于初次使用App的用戶，可通過動畫、音效等對其進行操作引導；并提供操作提示按鈕，便于在兒童遺忘操作流程時能為其快速提供幫助。

結語

從紙張到屏端，AR技術不僅為兒童閱讀帶來了載體的變革，也帶來了交互方式的改變。AR技術與傳統紙媒不應存在分野，二者相輔相成，共同為讀者帶來更好的閱讀體驗。2-7歲兒童作為閱讀主體具有其特殊性，應從兒童本身的生理、心理特征等進行綜合考慮，設計更加自然有效、有趣的交互方式，使AR技術與傳統紙媒、與兒童閱讀更加契合。

基金項目：2022 年度四川省哲學社會科學重點研究基地現代設計與文化研究中心項目（MD22Z005）；2023 年度四川省哲學社會科學重點研究基地現代設計與文化研究中心項目 （MD23E013）

參考文獻

[1]《2020年全國未成年人互聯網使用情況研究報告》發布 [J]. 國家圖書館學刊，2021，30（04）：13.

[2]戴硯亮. 數字化閱讀沉浸體驗設計模式研究——以藝術教育APP《美的歷程》交互設計理念為例 [J]. 設計，2022，35（07）：54-57.

[3]王玉婷. 童書出版中AR/VR技術的應用趨勢分析 [J]. 編輯學刊，2021（04）：39-44.

[4]陳永當，付鈺. 基于認知發展理論與TRIZ的兒童益智玩具設計 [J]. 包裝工程，2020，41（20）：131-138.[5]陳佩琳，丁鑫，徐華倩. 基于認知思維的AR兒童科普讀物設計 [J]. 設計，2018，297（18）：129-131.

[6]上官大堰. 內容為本 科技賦能：AR科普童書出版與發展策略[J]. 中國出版，2021（13）：76-79.

[7]宋田博，劉東霞. 基于心理認知的兒童繪本五感體驗設計 [J]. 設計，2022，35（01）：110-112.

[8]蔣賞. 認知、體驗與情感——兒童圖書多感官設計探索 [J]. 山東工藝美術學院學報，2020（05）：43-47.

[9]宋巖峰. 基于兒童心理特征的動畫創作 [J]. 裝飾，2017（3）：2.

[10]沈珉. 情景化交互：AR童書設計核心 [J]. 中國出版，2019（04）：47-51.

[11]龍娟娟. 基于體驗的AR形態學齡前童書交互設計探析 [J]. 中國出版，2017（16）：38-41.

[12]楊曉新，楊海平. 沉浸體驗視角下的增強現實出版物設計研究 [J]. 科技與出版，2021（06）：57-62.

[13]程娟，王玉林. 基于AR技術的少兒圖書創新設計策略 [J]. 出版發行研究，2015（07）：44-46.