兒童虛擬現實交互界面情感化設計與研究

邢辰 王東

摘? 要：近年來，數字媒體產業發展迅猛，虛擬現實在兒童娛樂教育領域受到越來越多的關注。情感是人的一種特質，富有情感的設計有助于調動兒童的積極性，喚起兒童的積極情緒。以情感化設計為基礎，結合兒童認知發展特點與虛擬現實特性，對學齡期兒童虛擬現實交互界面的情感化設計進行探究與思考。

關鍵詞：虛擬現實；交互界面；情感化設計；兒童認知

基金項目：本文系國家社科基金項目“農村留守兒童性侵害數字化防御體系構建與預防策略研究”（19BSH026）階段性研究成果。

教育信息化是教育現代化的核心動力，新技術的發展對兒童教育娛樂方式帶來了新的變化。隨著時代的進步與信息化技術的快速發展，現如今，具備浸沉感、交互性、構想性等特點的虛擬現實（Virtual Reality， VR）在兒童教育領域受到廣泛關注。虛擬現實是指借助計算機系統以及各類傳感器技術生成一個虛擬三維環境，創造出全新的人機交互形態，它通過調動人的多感官，給用戶帶來身臨其境的體驗[1]。界面是用戶與智能設備互動的媒介，信息傳遞的橋梁。虛擬現實界面打破屏幕邊界限制，形式更加多樣，信息輸入由單一輸入向多模態輸入模式發展，其載體形式、表達方式等也隨項目而變化。目前，關于兒童虛擬現實界面設計的理論梳理還相對比較缺乏。因此，本文從虛擬現實技術與兒童認知特點等方面出發，結合情感化設計，對適用于兒童的虛擬現實交互界面的情感化設計方法進行思考與探究。

一、兒童認知發展特點

處于不同年齡階段的兒童，認知特點與行為特征也發生了變化。本文主要研究對象為6～12歲學齡期兒童，這一時期兒童正處于皮亞杰認知理論的具體運算階段。兒童在該階段各方面都屬于啟蒙期，在感覺、知覺、行為、注意力、記憶力、想象、思維、語言學習等方面都具有不同特點。在此階段，一方面兒童感知覺發展迅速，具有明顯性別意識，視聽覺敏感，色彩偏好明顯，學習能力強，但精細動作尚難勝任；另一方面，空間與時間知覺得到發展，有較強的表現欲望，但整體發展有限，更受具體直觀事物吸引。此外，處于此年齡段兒童的注意力持續時間短且易分散，多為無意識記憶，主張模仿與自主探索，表現出具象思維特點等。因此，在面向兒童的虛擬現實界面設計時，應考慮兒童認知發展特點，尊重兒童發展天性，關注兒童情感，從人本位出發，以兒童為中心，從兒童心理、生理角度創作出適合兒童情感體驗的虛擬現實交互界面。

二、情感化設計要素及原則

心理學研究表明，人類具有對情感的訴求?！缎睦韺W大辭典》中認為情感是人對客觀事物是否滿足自己的需要而產生的態度體驗[2]。其中，人的情感體驗表達模式可分為四大類，即對物情感、對人情感、對己情感以及對特殊事物的情感。人類情感多種多樣，代爾夫特大學積極情感研究實驗室調研分析，提煉了61個人類情感指標，其中包含負面情感指標25個和正面情感指標36個。邁爾斯又指出態度涉及三個維度：情感、行為意向和認知。情感由認知產生，情感影響認知，二者對用戶行為傾向產生決定作用，對用戶日常決策與生活等具有巨大影響。

情感化設計由美國認知心理學家唐納德·A·諾曼提出。他從知覺心理學角度對人本性的三個特征層次進行解釋，指出情感化設計的三個層次分別為本能層、行為層與反思層[3]。本能層是情感處理的起點，主要指先天部分即人基礎的生物本能。本能水平的設計主要著重于視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等感官方面的設計，通過對色彩、圖形、聲音等元素的組合運用營造多樣的感官體驗。行為層則指人們身體的反應與日常行為、動作等，行為層次的設計更多從用戶的日常行為習慣等角度出發，關注實用性、可用性、易用性等方面，使用戶獲得良好的交互操作體驗。反思層多指人受外界環境等刺激所產生的各種反應，認知、情緒、知覺等需大腦思考的部分，它對人的行為有增強或抑制作用，這一層次在設計中多體現在關注用戶的使用體驗與感受，滿足用戶的個性化需求，使用戶產生強烈的情感認同感與歸屬感。三者之間相互作用，密不可分，共同構成一個整體。

人類擅長從知性和情感上記住各種體驗的細枝末節[4]。情感化設計則是一種順應或喚起用戶內心情感的設計方法，旨在抓住用戶注意、誘發情緒反應，形成流狀態，以提高執行特定行為的可能性[5]，讓用戶產生積極的用戶體驗和行為。通過喚起用戶的情感，影響用戶的認知與行為，從而促進用戶行為的產生。

三、情感化設計在兒童虛擬現實交互界面中的應用價值

隨著用戶自我意識與審美情趣的不斷提高，當前人機交互界面已逐漸朝人性化、自然化、個性化等方向發展，除了美觀，設計者也更多關注人的生理因素與情感心理需求。

情感化設計從人本性三層次出發，其所體現的優勢一方面與虛擬現實所具備的特點相吻合，與兒童認知發展特點也具有一定關聯性，將情感化因素融入虛擬現實交互界面更有利于學齡期兒童產生情緒上的喚醒和認同。

減少兒童學習時間，降低學習成本。通過文字信息的視覺可視化，將平白的語言文字轉化為視覺符號，降低兒童理解成本，減少認知負荷；關注使用場景，將信息融入到虛擬情景中，使之轉化為情感記憶，賦予兒童積極的情緒體驗，減少挫敗感，降低兒童情緒成本。

增強兒童多重感官體驗，激發內心情感。情感對人的行為有增強或抑制作用，虛擬現實打破時空限制，為兒童認識世界，提供了一種別樣的方式，給兒童帶來更豐富、沉浸的體驗。在虛擬情境中兒童可通過聽覺、觸覺和身體動作等進行互動，幫助兒童更自然地融入到相關任務進程中，提高交互過程中的沉浸感，幫助兒童認識了解世界。

四、兒童虛擬現實交互界面情感化設計與實踐探究

虛擬現實開啟了沉浸式3D內容時代。兒童使用VR設備，可身臨其境地感受數字世界，探索虛擬情境?；谔摂M現實特性與兒童認知發展特點，兒童虛擬現實交互界面設計也受多種因素影響。本文以6～12歲學齡期兒童為例，探究情感化設計在學齡期兒童虛擬現實界面中的設計與應用。

（一）本能層次：界面設計融合虛擬環境，注重感官體驗，視覺呈現激發兒童情感

皮亞杰認為兒童在與物質環境的互動中獲得知識。依據學齡期兒童好奇、好探索的學情特點，可將學習內容與問題相結合，營造問題式情境。一方面搭建極具沉浸感的虛擬情境，使其更貼合現實生活中的真實場景，增強環境的真實感與臨近感；另一方面合理利用色彩、文字、圖形等元素，故事化、游戲化界面設計，使之與虛擬情境相契合，增強兒童的參與感與代入感。

1.以兒童為中心，結合虛擬現實特性，營造舒適的視覺體驗。人類視覺由單目與雙目視場組成，無論在真實世界還是虛擬情景，人類多數行動都發生在立體雙目視場。虛擬現實界面的可視操作區受視覺角度與距離、頭頸扭轉角度等多重因素影響。學齡期兒童尚處于成長發育期，為使兒童擁有舒適的視覺體驗，因此將界面的核心內容應放置在30°～60°的視野范圍內，而與其同心的120°區域則放置次要內容。此外，目前受VR硬件限制，距兒童2～10米間虛擬物體擺放的舒適區域。

2.故事化設計。界面敘事性，增強界面的故事感。界面不一定是單獨存在的，它也可以融入虛擬場景中，與情境融為一體。將敘事要素融入界面設計，幫助兒童盡快熟知情境及角色，快速完成自我定位，融入到虛擬情境所構造的故事中。敘事要素包含時間、地點、人物、事件等，設計時可適當運用到界面中，增加界面故事性。

3.色彩與圖形的設計符合兒童認知。顏色是第一視覺語言，人們了解獲取信息的80％都來自視覺。處于學齡期的兒童，對亮色較為敏感，在滿足其信息獲取需求的基礎上，既要保持色彩豐富度，增強界面對兒童的吸引力，又要避免元素過多產生信息過載。色彩的運用和搭配整體應以清新、舒適為主。

圖形是情緒表達的重要載體。由于兒童抽象思維發展尚不成熟，有趣的畫面相較于文字更易吸引兒童注意力。因此，應盡量選用簡單化、具象化圖形。將具有隱喻意味的圖形符號與文字相結合，在保證信息傳遞有效性的同時，增加畫面的趣味性與引導性。此外，三維與平面相結合的方式使界面更貼合所創設的虛擬情境。

（二）行為層次：交互設計關注兒童認知及日常行為，簡單自然

情感化設計強調良好的行為層次設計具有四大基本要素：功能性、易懂性、易用度和體驗[6]。在虛擬現實中，人的視角與操作方式等都發生了一定變化。在行為層次的設計上應在關注學齡期兒童日常行為的基礎上進行功能、操作等方面的設計。

1.層級架構清晰，頁面信息展示簡約直接，易于兒童識別。由于學齡期兒童年齡較小，對事物理解能力較弱，設計中可減少信息層級，模塊化、流程化任務界面，簡化操作步驟。再者，為減輕兒童佩戴VR頭顯所帶來的暈眩感，可放大關鍵部分與重要信息，將需兒童操作的區域放置在視覺中心范圍內。除此之外，加強文本可讀性，文本內容清晰化、簡約化、直接化，輔助文字通俗易懂、明確簡練，幫助兒童理解；注意語言的情感化，通過使用富有人情味的文字，減少與兒童之間的距離，增添溫度。

2.自然的交互方式，簡單便于學習，減少兒童認知負荷。虛擬現實豐富的交互方式給兒童一種全新的操作體驗，兒童面臨新事物常會產生下意識的習慣或行為。在了解兒童行為特點的基礎上，交互設計應盡量遵循兒童日常生活中自然的行為習慣，匹配兒童的認知特點，使兒童以往習得的常識可以在虛擬情境的交互操作上得以復現，使操作更輕松自然，降低使用難度。

3.信息反饋及時性、多樣性，增強兒童控制感。溝通是雙向的，兒童在人機交互中即時的信息反饋更為重要。虛擬現實信息反饋形式豐富，具有視覺、聽覺、觸覺等多種感官交互形式。在虛擬情境中需對兒童操作行為給予即時明確的反饋，使其清楚明白反饋結果的指向性和意義，實時獲悉當前所處階段的任務進程。通過即時、多樣、持續的信息反饋，有利于增強沉浸感，同時也能避免兒童因等待時間過長產生煩躁情緒，進行其他無效操作。

（三）反思層次：滿足兒童多方面情感價值需求，注重同理心

反思層次的情感化設計是發生在本能層次和行為層次之后的一種心理感受，是在前兩者的基礎上進行的[7]。根據馬斯洛需求層次理論，人的需要主要由生理、安全、歸屬與愛、尊重與自我實現五個層次構成。用戶在使用一款產品的時候，不僅滿足于與冰冷的機器互動[8]，還應關注更深層次的需求。

1.合理的激勵，滿足兒童自我成就體驗。動機是兒童學習的核心，其中成就動機是兒童學習動機最重要的因素，包含認知、自我提高與附屬內驅動力。在虛擬情境中通過設置合理的情景化問題關卡等方式，在兒童完成情境任務時給予一定的獎勵，如成就卡片、榮譽勛章等，使兒童在玩中測，測中學。在層層闖關中提升兒童參與感，充分調動兒童的積極性，產生獲得感與成就感，增強自信心，從而獲得愉悅、滿足的學習體驗。

2.自主探索，滿足兒童好奇體驗。好奇是一種與自然的追根問底的行為有關的情感，這些行為包括探素、調查和學習等[9]。有研究表明，好奇是16種引導人類行為的需求之一[10]。兒童天性愛玩，具有強烈的好奇心與探索欲望。結合兒童身心發展特點，在界面中要注意設計的趣味性，可引入適當動畫效果，通過動效設計激發兒童的情感反應，獲得正向情緒體驗。

五、結語

隨著科學技術的發展，虛擬現實逐漸被大眾所熟知，給人們帶來了新的體驗。交互界面作為人與機器、環境的情感溝通紐帶，也隨著交互平臺的變化，人與環境、產品關系的轉變而不斷發展，面臨著新的要求與挑戰。文章基于唐納德·A·諾曼提出的情感化設計理論，從感知、交互、情感等方面出發，結合兒童認知發展與虛擬現實特點，得出了一些易于提升兒童情感體驗的創新策略，為未來兒童虛擬現實交互界面的情感化表達提供了一定的思路。如今，人們對情感需求與日俱增，未來將情感化因素融入虛擬現實界面中，能更好地滿足受眾需求，為兒童營造更好的沉浸式體驗環境，實現更好的交互體驗。

參考文獻：

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[10]Reiss，S.Multifaceted nature of intrinsic motivation： The theory of 16 basic desires， Review of General Psychology（3）：179-193.

作者簡介：

邢辰，浙江工業大學設計與建筑學院碩士研究生。研究方向：數字媒體藝術

王東，博士，浙江工業大學設計與建筑學院副教授。研究方向：數字化教育。

編輯：雷雪