基于CITESPACE的兒童交互設計研究發展與趨勢分析

關鍵詞：交互設計；兒童群體；citespace；科學可視化；知識圖譜

中圖分類號：J0-03 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）24-0083-05

引言

交互設計是近年來的研究熱點，伴隨社會與科技進步，兒童成長環境及其精神需求受到廣泛關注，與其相關的產品備受重視[1]。在智能互聯網時代，交互設計已廣泛滲透信息技術、互聯網服務與體驗等多個領域[2]。對特定用戶對象下產生的設計進行研究，由于缺少一個清晰、統一的研究方法，有必要對現有的成果與文獻進行歸納與整理。如梁玲琳、耿靖淳的計量與內容分析揭示了國內外智能玩具研究現狀、學習支架工具應用存在顯著差異，反映學術側重點和方法論的迥異[3]。張紅穎等通過分析學齡前特征，歸納了兒童玩具的交互方式，并運用三維建模等方法開發益智交互玩具，為兒童交互玩具設計提供理論指導與實踐支撐[4]。徐軍華、王軍構建了兒童數字閱讀App 的評價指標體系，并實證評價了3款App，證實了指標體系的可行性和合理性[5]。本文旨在通過文獻回顧的方式，系統梳理與分析國內外兒童交互設計的研究現狀、熱點與趨勢，為未來的研究與實踐提供了堅實的學術支撐。

一、數據來源與研究方法

（一）數據來源

國內數據源自中國知網（CNKI），以“兒童交互設計”和“兒童交互”為主題，檢索時間跨度為2014年1月1日至2024年5月1日，經人工篩選，排除新聞報道等非學術性內容后，保留有效數據560 條。國外數據則來源于Web of Science 核心合集數據庫，采用相同的時間范圍，以“child* kids and" Interactive Design”為主題詞進行匹配搜索，限定文獻類型為“Article”“ReviewArticle”或“Early Access”，并選擇英語語種。下載記錄包含“全記錄與引用的參考文獻”。經過對標題、摘要和關鍵詞的審查，以及手動剔除無關文獻后，最終獲得有效文獻898篇。

（二）研究方法

引文分析法是一種信息計量研究方法，運用數學及統計學原理，旨在揭示文獻的數量特征和內在規律[6]。Citespace 作為國際前沿的文獻可視化分析工具，不僅能夠有效展現科學知識的結構、規律及其分布情況，還兼具圖形與譜系的雙重分析特性[7、8]。本研究采用基于JAVA 平臺的CiteSpace可視化工具，對科學文獻數據進行深度計量與分析。通過以發文地區、研究機構、關鍵詞等為節點進行細致分析，并結合聚類分析法，繪制出相應的可視化圖譜并加以解析。利用該工具提供的連接點強度分析、熱點詞聚類及突出顯示等功能，繪制出兒童交互設計領域的知識圖譜，從而揭示該領域的研究現狀與未來發展趨勢。

二、國內外研究產出現狀分析

（一）年度發文量及趨勢分析

年度論文發表量作為衡量指標，能映射出某一學科領域的演進歷程與未來趨勢，從而有效梳理該學科的發展脈絡與動態，國內外發文量及趨勢見圖1。具體而言，國內研究歷程可劃分為3個階段：緩慢發展階段（2014-2017年）：此階段發文量雖低但逐年穩步增長，標志著該領域研究的萌芽與初步探索；快速增長階段（2017-2019年）：發文量顯著上升，反映出研究興趣的逐漸濃厚與學術社區的形成；增速變緩階段（2019-2024年）：此階段發文量增速變緩，2023年的峰值出現，揭示了該領域研究已步入成熟與繁榮階段。整體而言，2017年作為轉折點，可能得益于國家對教育創新與兒童健康成長重視政策的推動，如2017年黨的十九大報告中多處提及兒童[9]，這體現了黨和國家最高決策層對兒童成長的持續關注，加之技術進步如人工智能、物聯網等在兒童產品中的應用日益廣泛，促使該領域研究從邊緣走向中心。

國外研究歷程同樣可劃分為3 個階段：萌芽與初探階段（2014年及以前）：自2014 年起，兒童交互設計研究領域初露鋒芒，展現出強勁的增長潛力。這一時期，隨著數字技術的飛速發展及教育理念的不斷革新，研究者們開始探索如何利用新興技術優化兒童學習體驗，促進兒童認知與情感發展。反思與調整（2015-2016 年）：隨后兩年間，該領域研究經歷了短暫的回落，可能是國際學術界對前期研究熱潮的理性反思與戰略調整。復興與繁榮（2017 年至今）：自2017 年起，核心論文發表量激增，并于2021 年達到歷史高峰（112 篇），這一顯著增長不僅彰顯了該領域研究的國際影響力日益增強，更深刻反映了全球對兒童教育科技融合的高度共識與深切關注。此階段的蓬勃發展，部分歸因于國際社會對兒童早期教育質量與創新能力培養的重視，以及全球范圍內對可持續發展目標（SDGs）中教育公平與質量提升目標的積極響應。兒童交互設計作為實現這一目標的重要手段之一，得到了廣泛的支持與推動。

（二）發文地區和機構分析

通過對國內兒童交互設計領域文獻發文機構的分析，發現國內研究機構間的聯系尚顯松散，缺乏緊密的學術交流與合作網絡。具體而言，江南大學在該領域表現突出，以13篇發文量居首，自2014 年起持續貢獻高質量研究成果；南京林業大學家居與工業設計學院緊隨其后，共發文10篇，首發于2019 年；華中科技大學與中國醫科大學公共衛生學院衛生統計教研室則以各8 篇的發文量并列第三，均始于2014 年。鑒于各機構間合作關系的薄弱，未來亟需加強跨機構、跨地區、跨學科及跨行業的學術交流與合作，以推動該領域研究的深入與拓展。

反觀國外，兒童交互設計研究機構高度集中于知名高校，形成了較為集中的研究網絡。多倫多大學與英國倫敦大學憑借各自15篇的高發文量并列榜首，中心度分別為0.05和0.03，顯示出其在該領域的核心影響力；華盛頓大學則以14 篇的發文量緊隨其后，中心度達0.08。此外，倫敦國王學院、墨爾本大學、麥吉爾大學、范德比爾特大學、密歇根大學、拉德布德大學及諾丁漢大學等機構亦做出了較大貢獻。

從全球研究力量分布來看，美國無疑是兒童交互設計研究的領頭羊，近10年內發文量高達332 篇，引領著該領域的發展；英國緊隨其后，發文144 篇，展現了其深厚的科研實力；澳大利亞則以74 篇的發文量位居第三，其他具體數據詳見表1。國際合作網絡圖（圖2）揭示了美國、英國、澳大利亞及加拿大等地區之間緊密的合作關系，這種趨勢可能與西方國家對兒童身心健康日益增長的關注密切相關。尤其是美國和英國，由于其在該領域較早的介入與深厚的積累，已成為全球兒童交互設計研究的重要基地和引領者。

三、國內外研究熱點分析

（一）國內研究熱點

1. 關鍵詞共現分析

文獻關鍵詞作為對文獻內容的高度概括，能夠有效反映研究主題。本研究通過CiteSpace 軟件，具體將Note Types 選擇為Keyword，設定時間范圍為2014 年至2024 年，并將時間切片設置為1 年，點擊運行生成國內兒童交互設計領域的高頻關鍵詞數據，分析發現“交互設計”在2014-2024年間出現頻次最高，緊隨其后的是“兒童”“交互作用”和“用戶體驗”。此外，“人機交互”“交互”“兒童教育”“交互體驗”“兒童玩具”和“兒童認知”等關鍵詞也頻繁出現，主要聚焦于教育、產品與體驗領域。

2. 關鍵詞聚類分析

通過LLR 算法在CiteSpace 中分析了關鍵詞聚類，生成了包含314 個節點和492 條連線的關鍵詞聚類圖譜（見圖3），得到Modularity（網絡模塊化Q 值）和Sihouette（輪廓系數S）兩個評估聚類效果的參數，其中Q 值為0.6458，S 值為0.8965，數值均在合理范圍內且聚類效果顯著。圖譜顯示當前研究熱點主題包括以下12 個知識子群：交互設計、兒童、用戶體驗、交互作用、交互體驗、交互、人機交互、體感交互、兒童繪本、干預療法、交互產品、交互玩具，根據以上聚類可以總結出國內該領域研究熱點聚焦于以下幾個維度：

（1）交互設計與用戶體驗（#0 交互設計、#2 用戶體驗、#3交互作用、#4 交互體驗）

這些聚類主要關注兒童交互設計中用戶與產品之間的交互方式，以及用戶在使用產品過程中的整體感受，其強調了交互設計中互動元素與用戶體驗的核心地位，不僅涵蓋界面、交互方式及反饋機制的創新，還深入探索了用戶心理與行為對產品滿意度的影響。例如成杰、唐立華系統分析兒童行為、情緒及就醫接觸點，構建了涵蓋感官、協同、意義與效用層的兒童醫院家具創新設計策略，旨在優化兒童就醫體驗[10]。這一分類凸顯了以用戶為中心的設計理念在提升產品交互性和用戶忠誠度方面的關鍵作用。

（2）人機交互與新興交互方式（#5交互、#6人機交互、#7體感交互）

這些聚類關注于人與計算機界面的持續優化及體感交互等新型交互模式的探索。此類研究緊隨計算機技術發展步伐，不斷推動人機交互界面與方式的創新，為兒童交互設計開辟了新的交互路徑。例如李雯露、何佳提出多符號融合視覺、多模態應用行為與多娛樂互動衍生設計策略，并進行相關設計實踐[11]。

（3）兒童相關產品設計（#1兒童、#8 兒童繪本、#11交互產品、#12交互玩具）

這些聚類的研究聚焦于兒童用戶群體的特殊需求與特點，涉及兒童認知、行為模式、心理特征在設計中的應用，以及兒童繪本、交互玩具等具體設計實踐。例如，王佳琦等探究了聽覺體驗在兒童互動玩具中的重要作用，提出3 個互動策略，并通過設計實踐驗證其有效性，為兒童玩具設計提供新思路[12]。這類研究不僅豐富了兒童交互設計理論，還為實際產品開發與應用提供了科學依據和實踐指導。

（4）產品與療法結合（#9干預療法）

該聚類將兒童交互產品與療法相結合，探索產品在治療、康復等領域的應用。主要關注產品在治療過程中的作用，如利用可穿戴設備監測健康狀況、輔助康復訓練等。如周祺、謝穎探究了ASD兒童課堂擾亂行為的影響因素，設計并驗證了干預產品的效果，為行為干預提供了新策略。[13]

（二）國外研究熱點

1. 關鍵詞共現分析

將數據集替換為國外相關數據，并應用相同的參數設置進行分析。運行citespace 得到國外兒童交互設計領域高頻關鍵詞，其共現頻率由高到低依次排列為“ 兒童（children）”“ 干預（intervention）”“青少年（adolescent）”“體育活動（physicalactivity）”“健康（health）”“行為（behavior）”“設計（design）”“流行（prevalence）”“護理（care）”以及“虛擬現實（virtualreality）”等，主要聚焦于健康、教育與行為領域。

2. 關鍵詞聚類分析

同樣采用LLR 算法運行CiteSpace 得到關鍵詞聚類圖譜，包括369 個節點，2561 條連線， 見圖5。聚類結果有效（Q值=0.5401，gt;0.3） 且可信（S 值=0.6902，gt;0.5）。顯示當前研究熱點主題包括以下9 個知識子群：體育活動（physicalactivity）、生活質量（quality of life）、互動學習環境（interactivelearning environments）、手術（surgery）、以兒童為中心的護理（child-centred" care）、腦癱（cerebral palsy）、健康教育（health education）、策略（strategy）、社會互動（socialinteraction）。根據以上聚類可以總結出國外該領域研究熱點聚焦于以下幾個維度：

（1）健康與行為發展（#0 physical activity、#1 quality oflife、#6 health education）

這些聚類主要關注兒童的身體和心理健康，以及如何通過教育手段促進兒童健康行為。兒童時期的身心健康和行為習慣是后續發展的基石，不僅關乎當前的生活質量，還預示著未來的健康走向，因此這一維度的研究顯得尤為重要。這意味著設計師需要設計能夠鼓勵健康行為的產品和體驗，例如，Iolie Nicolaidou PhD 等設計了一款針對學齡前兒童的情緒識別和憤怒管理的游戲化應用程序，為兒童提供了心理健康干預[14]。

（2）特殊兒童與兒童醫療（#3 surgery、#4 child-centredcare、#5 cerebral palsy）

這些聚類重點關注于滿足兒童的需求和應對特定醫療健康問題，尤其是針對腦癱、孤獨癥等特殊群體。這些兒童面臨著特殊且困難的挑戰，需要特別的關注與支持。如Norjasweeen AbdulMalik 等設計了人形機器人NAO作為腦癱兒童特定治療的輔助技術，旨在激勵兒童參與治療，并設計了4種人機交互（HRI）場景，隨后將根據機器人的適用性構建這些場景[15]。這些專為特殊兒童的設計不僅能夠幫助他們更好地學習和交流，還能夠提高他們的生活質量，使他們更好地融入社會。

（3）教育與互動環境（#2 interactive learning environments、#7 strategy、#8social" interaction ）

這些聚類關注教育與互動環境的設計，旨在通過創新理念和技術手段，為兒童創造優質、高效和愉悅的學習體驗。涵蓋互動學習環境、教學策略及社會互動等關鍵要素，并強調這些要素在兒童學習過程中的重要性。這要求設計師需要深入了解兒童學習特點和認知發展規律，設計出符合他們需求的教育產品和互動方式，并強調了社會互動的重要性。如Ana Cristina Pires通過參與式設計，研究了兒童使用有形的用戶界面學習數學的效果，并提出設計策略[16]，如圖4。

四、國內外研究趨勢分析與預測

突現圖作為一種重要分析工具，能夠揭示研究領域中關鍵詞的突現情況，從而幫助識別研究熱點和前沿趨勢，對于捕捉研究領域的動態變化、預測未來研究方向具有重要意義。通過運行Citespace 軟件生成國內外關于兒童交互設計研究的突現關鍵詞圖譜，具體見圖5，分析該圖譜可得出以下結論：

（一）研究群體方面

從研究群體來看，初期的兒童交互設計研究主要集中于普通兒童，關注如何通過交互技術促進其學習和發展。近年來，這一視角得到了顯著拓展，研究開始涵蓋孤獨癥兒童、視障兒童、聽障兒童等特殊需求群體，與特殊兒童相關的關鍵詞逐漸增多并占據重要地位，如“孤獨癥”“傷殘兒童”“留守兒童”等。研究者們開始更加關注特殊兒童的需求和行為特點，努力為他們創造更加友好和包容的交互環境。例如，史耀軍等運用WSR 系統方法論，從物理性、事理性、人理性三方面設計新型智能語音交互視障兒童早期教育輔助用具，解決了視障兒童交流難題，展示了WSR 方法論在設計中的必然趨勢和生命力[17]。特殊兒童的獨特需求推動了交互設計在功能、可訪問性和個性化方面的創新，以確保這些設計能夠適應其特定的感知和認知模式。

未來研究群體的趨勢將進一步向多元化與包容性深化發展，這一趨勢的驅動因素是多方面的：首先，設計學領域自身對包容性和多樣性的日益重視，促使研究者們開始更加關注并努力滿足各類用戶群體的需求，包括特殊兒童群體；其次，社會對特殊兒童權益的關注度不斷提升，這也要求設計領域須做出響應，通過專門設計來滿足這一群體的特殊需求；最后，技術進步也為實現更加多元化和包容性的設計提供了可能，例如觸覺和聽覺反饋機制的應用，使得視覺障礙兒童也能享受到交互的樂趣和便利。

（二）研究方法方面

從研究方法來看，從早期傳統的用戶測試和案例研究，向著更復雜的模型建立和數據驅動分析進一步拓展，基于模型和數據的分析方法在兒童交互設計中扮演著越來越重要的角色。隨著大數據和機器學習技術的發展，兒童交互設計研究開始采用更精確的行為數據分析，以精細化地理解兒童在使用交互系統時的行為模式和心理反應。例如，韋懿洋等運用眼動追蹤法分析ASD兒童對興趣區的眼動數據，分析得出兒童對陪伴機器人造型偏好，為提升視覺吸引力、心理體驗及干預興趣的設計提供參考[18]。數據驅動不僅提升了設計的科學性和有效性，還為設計學領域帶來了新的研究視角和方法論，基于模型的設計方法也使得設計師能夠更好地預測和評估設計的效果和用戶體驗。

展望未來，兒童交互設計的研究方法將繼續朝著更加融合化、精細化、智能化的方向發展。隨著大數據、機器學習和人工智能等技術的不斷成熟，兒童交互設計研究將能夠采用更加先進和復雜的數據分析方法，以更全面、深入地理解兒童在使用交互系統時的行為模式和心理反應。另外，兒童交互設計涉及心理學、教育學、計算機科學等多個學科領域，未來的研究方法將更加注重跨學科的合作與交流，以整合不同學科的知識和方法，共同推動兒童交互設計研究的深入發展。未來可能會有更多創新的設計方法和工具涌現出來，為兒童交互設計帶來更多的可能性和機遇。

（三）研究內容方面

從研究內容來看，首先，從早期主要關注教育游戲和學習軟件，到現在越來越多地探索如虛擬現實（VR）、增強現實（AR）和可穿戴技術等新興產品的應用，兒童交互產品的類別和功能正在迅速擴展。這些新興技術不僅為兒童交互設計帶來了內容層面的革新，還極大拓展了設計的邊界和可能性。如董占勛等探討了設計3.0背景下先進技術對產品創新設計的驅動作用，對比技術驅動與傳統人本驅動差異，以兒童教育積木為例，實現產品設計目標并獲認可。[19]其次，該領域從早期對具體交互產品的關注，逐漸過渡到更加注重交互體驗與過程的整體發展趨勢。這標志著兒童交互設計領域從以產品為中心的設計思維，逐漸演變為以兒童體驗為核心的設計理念。例如，楊冬梅等提出以用戶感知為導向的評價方法，以兒童家用康復腳踏器為例驗證其良好預測效果，提高了兒童康復產品交互體驗評價系統的科學性[20]。

隨著技術的不斷進步，可以預見兒童交互設計的內容層面將進一步拓展，特別是前沿科技如人工智能、虛擬現實等在兒童交互設計中的應用可能會成為重要研究方向，未來將深入探索這些先進技術如何與兒童交互設計相融合，以創造出更為豐富多元、個性化且富有教育意義的交互內容。同時，研究將更以兒童為中心，深入探究兒童在使用交互產品時的行為、情感與認知過程，以期通過設計提供更加符合兒童心理與生理特點的交互體驗，進而全面促進兒童的社交技能、創造力、批判性思維等多維度發展。

結語

文章采用基于Citespace 的文獻計量與可視化方法，對源自CNKI和Web of Science數據庫的1458 篇關于兒童交互設計的文獻從文獻數量、研究機構與地區分布、研究關鍵詞等多個維度進行深入分析，系統探討了國內外在兒童交互設計領域的研究概況、熱點主題及發展趨勢。結論指出兒童交互設計的研究正在經歷從傳統到現代的轉型，向更深入、多元和全球化的方向發展，需全面考量兒童群體、方法和技術適應性及產品多樣性。本研究為兒童交互設計的未來探索與實踐提供了參考，對推動領域創新發展具有參考性意義。