基于KANO-AHP的兒童智力支持APP的交互設計

關鍵詞：智力訓練；KANO；AHP；App交互設計；兒童設計

引言

隨著教育信息化的普及以及家長的科學教育的意識提升，針對智力提升的教育越發增長，2023 年我國教育部頒布的《中國兒童發展綱要》[1]，其中明確指出加強兒童身心健康和認知能力發展的目標。目前由于移動智能終端的普及，互聯網用戶的低齡化越發明顯，在低齡網民中，利用互聯網進行學習的比例達88.9%（中國互聯網絡信息中心），互聯網已成為兒童獲取知識的重要渠道。同時，兒童智力評估與教育領域正經歷從傳統量表向數字化工具轉型的關鍵階段。數字化的工具因其強交互性和生動有趣，獲得了越來越多家長和孩子的青睞[2]。然而，目前市面上的兒童智能App 普遍存在功能同質化、評估工具科學性不足、交互設計未適配兒童認知特征等問題。如何設計出既符合兒童認知發展特點，又能夠有效提升智力的系統，成為教育領域的重要研究課題。

一、研究基礎

（一）研究現狀

1. 學齡智力教育的研究現狀：當前智力研究教育已從傳統單一量表評估轉向多模態認知能力培養體系。在政策層面，我國教育改革明確將智力發展納入學生綜合素質培養的核心框架，2025 年市場數據顯示，兒童智力開發相關產品年復合增長率達 5.4%，預計 2030 年全球市場規模將突破 22 億美元。教育實踐領域，約 78% 的公立學校已引入數字化評估工具，但系統性智力培養仍處于試點階段，尚未形成全國統一標準。目前的兒童智力教育以傳統的教輔玩具為主，在線智力教育增速顯著，年增長率達 18%。智力教育的核心服務群體為6 ～ 12 歲兒童，正處于認知發展的關鍵時期。

2. 智力訓練App 的研究現狀：競品分析顯示顯示主流產品呈現兩極分化：低齡段產品過度依賴游戲化設計導致認知訓練目標偏移，高齡段產品則存在復雜度過高問題更偏于工具化產品，對于產品功能、面向人群以及設計風格等多方面沒有一定的產品定位。游戲化產品采用了大量的動畫演繹提升趣味性、降低了抵觸心理。但是該產品的內容深度不足，題型單一且題庫容量有限，無法訓練進階的思維能力，同時設計過于娛樂化，分散了學習目標。工具化產品覆蓋注意力（集中與分散）、短時記憶、空間感知、手眼協調等 20 余項能力。但是界面設計偏向工具化，缺乏游戲化激勵機制，用戶黏性較低。

（二）研究方法：本研究采用混合研究方法構建用戶需求分析體系。第一階段通過非介入式觀察法記錄兒童在現有智力訓練App 使用中的行為特征，同時組織家長及教師群體開展深度訪談，獲取多維視角的定性數據。運用KJ 法對訪談文本進行聚類分析，同時結合自然語言處理技術提取高頻語義特征，系統梳理用戶對認知評估體系的改進訴求。第二階段為了獲取更加量化的權重指標，采用KANO 模型與層次分析法（AHP）的整合應用，通過引入AHP 的定量評估體系，解決傳統 KANO定性分析的局限性[3，4]。通過KANO 問卷采集有效樣本數據后，采用Better-Worse 算法進行需求屬性歸類并得出屬性分類[5]。第三階段構建專家評估矩陣，邀請專家進行九級標度法評判。通過 CR 值驗證判斷一致性（CR ＜ 0.1），運用加權幾何平均法生成群決策矩陣，最終建立包含交互邏輯、視覺呈現、反饋機制的三級優化方案，研究步驟如圖 1 所示。

二、基于KANO模型的用戶需求分析與評價

（一）需求調研與分析：首先為了獲得兒童智力支持App 的現有不足之處以及在指定范圍內獲取用戶深度訴求，本研究通過觀察法結合半結構訪談的方式進行用戶需求調研。運用觀察法，采用“出聲思維法”觀察學齡兒童在使用目前市面上現有的思維訓練App 的行為路徑。再通過一對一半結構式訪談的方式，了解家長與教師對兒童智力訓練與評估的態度和需求，受邀者包含小學高級教師、兒童家長共6 人。運用KJ法對將訪談文本進行聚類分析，根據需求相似性綜合分析構架層次關系，見表1。

（二）需求要素的KANO 分析：作為需求分類研究的核心工具，KANO 問卷采用正反項問題的對比設計邏輯，基于用戶對功能具備程度與缺失狀態的差異化反饋，生成需求屬性矩陣。設置 “非常喜歡”“理應如此”“無所謂”“可以忍受”“非常不喜歡”五個梯度選項，精準量化用戶對功能需求的情感傾向。

本研究將問卷投放對象聚焦于實際產品使用決策群體，包括學齡兒童監護人（62%）、基礎教育從業者（28%）及具備教育產品開發背景的專業人員（10%）。定向發放電子問卷，最終有效樣本量為 150 例。

1. 問卷信效度分析：本研究采用 SPSS 進行數據處理分析，結果顯示：兒童智力支持 App 需求問卷的正向題項內部一致性信度系數（Cronbach's α）為 0.851，反向題項信度系數達 0.901，均超過 0.7 的基準值，證實量表具有優良的測量信度。在效度檢驗方面，KMO 值達到0.917（Bartlett 球形檢驗 plt;0.001），符合因子分析適用條件，表明數據結構效度良好，具體參數詳見表 2。

2.Better-Worse 系數分析：通過 KANO 需求分類矩陣解析 26 項需求的屬性特征。基于正反向問題得分矩陣，經歸一化后采用最大隸屬度原則判定初始需求類型。統計結果顯示，樣本中未出現逆向需求與可疑需求，具體分類見表 3。進一步運用 Better-Worse 滿意度指數公式，計算各需求的改善系數（Better）與惡化系數（Worse），通過均值基準線劃分4 個決策象限，形成可視化的區間分類圖，見圖 2。

經上述分析，兒童智力支持App 的核心需求為C2、C3、C5、C9、C10、C14、C15 為必備需求，在模型需求屬性的優先級最高，需要首先滿足。C1、C6、C7、C8、C11、C12、C13、C18、C20、C23、C25 為期望需求，在滿足必備需求的前提下，優先該需求以提升交互體驗，最后在滿足用戶C4、C16、C17、C19、C21、C22、C26 的交互體驗。由于無差異需求只存在C24，故在下面數據分析時不考慮無差異需求。

三、基于AHP的權重修正

（一）組建專家小組，構建判斷矩陣：本研究使用層次分析法對KANO 模型權重進行修正，則層次分析模型的準則層由必備需求、魅力需求、期望需求三類核心屬性構成，采用 1 ～ 9 級比例標度法組織5 位兒童教育軟件領域資深專家（含產品經理與用戶體驗設計師）對準則層指標與方案層開展兩兩比較評估。

為了評估各專家判斷矩陣的一致性水平，避免各種主客觀因素產生的影響，確保計算結果的可靠性和穩定性，對各判斷矩陣 進行一致性檢驗，保留 CRlt;0.1 的有效矩陣，見式1。 對通過檢驗的專家評分矩陣實施幾何平均法處理，生成集成矩陣并對矩陣進行權重計算：將n 位專家的判斷矩陣按元素相乘后開n 次方根，生成集成矩陣，見式 2 和式3，該方法能有效保持矩陣間的相對差異特征。其中λmax 為矩陣最大特征值，RI 為平均隨機一致性指標。

（二）結果匯總：結果顯示準則層以及方案層集成矩陣均通過一致性檢驗，其權重分配及綜合權重值詳見表 4 和表 5。研究過程中排除了無差異需求（Q）與逆向需求（R）的干擾項，聚焦于有效需求類型的權重優化，為決策提供量化依據。

四、交互設計策略與設計實踐

兒童在使用電子產品時，其生理機能、認知與發育水平等方面較成年人有較大差距，使得面向兒童的設計有著具備特殊性的設計策略[6]，需要從設計分析中提取具有特點的策略，研究將結合前期調研從認知、交互兩個角度，以契合兒童身心的模型對兒童智力支持App 提出設計策略，再結合App 的主要流程闡述對應的需求如何應用于設計實踐中[7]。

（一）設計策略

1. 基于兒童認知的設計策略

（1）簡潔統一。提出策略：界面設計中，應保證界面布局和信息傳遞的簡潔性、設計整體風格的統一性。解釋策略：具體運算階段兒童的邏輯思維以及短期記憶有限，難以處理過多層布局和過多的信息以及梳理復雜的任務流。從認知負荷理論出發，智力支持App 的使用會帶來大量的認知負荷，如存在復雜的信息和布局產生困惑措的同時會額外增加兒童的認知負荷。應用策略：將功能模塊控制在3 ～ 5 個視覺區塊內，同時使用線性的視覺架構和扁平化的信息框架，避免多層級折疊信息帶來的認知負擔，方便兒童直接跳轉到高頻核心功能。設計線性任務流和提供指引，簡化任務操作步驟，減少錯誤率。在相同功能間采用關聯配色，通過顏色強化邏輯關系，有助于兒童更好地理解和記憶。實踐結果：在“首頁”界面，將核心功能放置于獨立容器中，方便兒童一眼識別。信息框架構建為樹狀結構，信息層級不超過三級，將高頻核心功能聚合于金剛區中。在評估過程中，提供明確的指引并支持一鍵退出。

（2）信息具象。提出策略：界面元素應采用具象化的形象，避免抽象符號。解釋策略：具體運算階段雖初步具備邏輯思維能力，但需借助具體事物進行認知遷移，其思維特性決定了他們更易于理解存在現實關聯的形象，而對隱喻性圖標存在理解障礙。應用策略：在對于Icon 的設計中，具象化的形象可以降低他們接觸新事物的不適應感，減少認知負載，減少使用過程中所產生的問題并提升視覺吸引力。實踐結果：在金剛區的設計中，我們用具象圖標去指代對應功能或頁面，如用剪刀圖標代表“手工”課程，日歷圖標代替“計劃”功能。對于復雜操作，如多步流程，通過動畫演示進行具象化展示。

（3）顏色風格。提出策略：整體的顏色風格應采用明快色調作為主色調，并注意色彩搭配的合理性。解釋策略：兒童視網膜錐細胞發育尚未成熟，對色彩飽和度的感知閾值比成人低約30%，明快色調可以觸發他們的視覺興奮。同時，為避免視覺疲勞，需避免使用明度差過大的強對比組合，優先采用分裂互補色搭配。此外，富有創意和趣味性的圖形和符號，可愛和諧的插畫風格可以提升兒童的參與度和代入感。應用策略與實踐結果：在App 的全部界面中，我們采用明亮的黃色作為背景色，搭配藍色、橘黃等輔助色，提升界面的辨識度。

2. 基于兒童交互的設計策略

（1）App 對兒童的交互反饋。提出策略：App 應提供即時且明確的視覺反饋，并建立良好的反饋機制。解釋策略：由于12 歲以下的孩子分析性思維尚未發展，他們需要直觀地看到自己每一個行動的結果，并且兒童比成年人更快地失去注意力和動力，持續使用更加依賴于多模態即時反饋機制，能夠提升注意力和體驗，建立因果關系并減少錯誤的發生。應用策略：多模態的即時反饋機制，在進行頁面跳轉、功能選擇和操作過程中，采用視覺（顏色、大小改變）、聽覺（提示音樂）和觸覺（振動）的三位一體的反饋。

實踐結果：在App 的交互過程中，對Icon 的點擊以及功能區間的點擊，都會存在放縮的特效，如：導航區圖標在選中時出現尺寸放大以及顏色填充的效果；兒童完成一個智力訓練題目后，App 會立即顯示“回答正確！”的動畫效果，并伴有歡快的音效，以提升反饋效果。

（2）適合兒童的交互動作。提出策略：交互動作應適合兒童的手部精細動作發展水平，提供簡單直觀的操作方式。解釋策略：9 歲以下的兒童用戶大多使用簡單的直觀手勢，提供簡單直觀的操作方式，可以降低他們的學習成本和操作難度。其次，兒童發育階段手部肌肉群協調性不足，觸控熱區需≥ 12mm×12mm（成人標準為 7mm）。應用策略：提供簡單直觀的操作方式，如點擊和滾動，對于復雜的交互采用輔助按鍵進行轉換。同時操作熱區需放大至成人標準的1.5 ～ 2 倍，降低誤觸風險。實踐結果：在整體界面的Icon 設計中，Icon 尺寸普遍大于標準尺寸，其操作熱區放大至正常的1.5 倍。采用單擊進行交互，如：在“首頁”模塊中，兒童對如果需要將內容向下滑動可采用直接滑動與點擊滑動按鈕兩個方式進行交互。

（3）任務與操作之間的引導。提出策略：提供明確的任務引導，幫助兒童建立任務目標與操作步驟間的邏輯關聯。解釋策略：具體運算階段兒童難以自主建立任務目標與操作步驟間的邏輯關聯。明確的任務引導可以降低他們的認知負荷，幫助他們將抽象目標轉化為具象行為，從而提升信心與興趣。應用策略與實踐結果：當兒童開始一個新的智力評估測試時，會彈出一個引導框，用簡單的文字和動畫演示如何進行測試。

（二）設計實踐與方案

1. 信息框架搭建：信息架構是搭建App 基礎，對信息架構可以幫助設計師決定功能的層級架構以及頁面流轉順序，將設計需求階段的各屬性功能模塊，通過競品分析等方法對其進行邏輯鏈條重組和細化，結合設計策略并補充基礎內容，最終結合對于兒童設計策略的研究結果梳理并完成信息架構設計，見圖3。

兒童智力支持App 主要分為五個部分：“首頁”“課程”“練習”“我的”“家長”5 個部分，結合功能要素權重確定功能層級。“首頁”為進入系統默認頁面，為推薦信息以及常用功能綜合頁面，在金剛區部分提供了常用功能的入口（如C10 評估、C21 PK、C7 個人表現等）并展示推薦課程練習；“課程”與“練習”模塊提供了豐富的智力訓練課程，涵蓋多樣化課程以及多維度的智力訓練，集成了大量核心功能（如C20智力訓練課程、C19 學科分類、C10 標準化評估工具等）；“家長”模塊是家長進行交流學習以及管理家庭其他成員的模塊，集成了C1 家庭共享賬戶、C4 智力育兒學習、C6 教育問題應對課程、C22 話題論壇等功能；“我的”模塊，包括用戶信息、設置、通知管理、賬戶管理學習管理等內容，是整體系統的管理中心。

2. 業務流程設計：信息架構設計完成后，產品的功能模塊劃分和頁面流轉邏輯得已初步確定。結合用戶訪談和競品分析，梳理出用戶使用智力支持 App 的核心功能，并繪制了評估、表現和注冊等部分業務流程圖見圖4。

評估流程：用戶可通過首頁進入評估入口，選擇評估工具或未完成的評估進入相應流程。系統提供訓練和評估介紹及示例，并依兒童學習情況自動調整難度。若兒童注意力分散或不愿繼續，可保存進度后分段測試，且支持 AI 分析評估結果。

查看記錄流程：用戶從家長模塊、首頁或我的模塊進入記錄查詢頁面。家長模塊支持新增評估檔案，評估結果以認知能力雷達圖和成長記錄形式呈現，并提供 AI 智能教育顧問解讀與教育計劃制訂服務。家長可選擇針對性智力訓練課程，系統定期推送復測提醒及薄弱環節強化訓練。

注冊流程：注冊時可選擇注冊為個人賬號或家庭共享賬號，首次登錄需完善個人信息或家庭信息，然后進入首頁。

3.App 界面設計：基于需求分析、設計策略、信息架構和核心流程等上述內容，進行交互原型設計，并梳理交互流程，下面從3 個角度闡述設計思路。

色彩風格：界面以兒童為中心，遵循簡潔統一且具吸引力的原則。主色調選明黃，給予兒童溫馨心理感受與視覺興奮，搭配藍色、橘黃為輔助色，避免明度差距過大，提升界面辨識度。同時，設計注重扁平風格插畫，營造溫馨舒緩氛圍，減輕兒童使用 App 的心理壓力。

交互與 Icon 設計：結合智力支持系統功能與使用特點，采用三級信息架構。一級架構采用舵式導航，二級架構采用頂部 Tab 導航，有效處理復雜信息。金剛區 Icon 設計采用具象化風格，吸引注意且符合兒童認知特點。

交互反饋：增強實時反饋能力，強化沉浸式體驗與注意力。如在舵式導航中增加懸浮放縮功能，訓練與 PK 結束時給予動畫與音樂反饋，傳達成功或失敗信息，以建立交互因果邏輯。

（三）主要功能模塊：對本產品的核心功能模塊及主要流程的設計要點及設計內容展開陳述。

1. 核心界面設計：首頁。首頁作為用戶接觸 App 的首個頁面，優先級極高，是集中展示產品核心信息與關鍵功能的區域，對使用者的第一印象有著決定性影響。設計重點在于提供清晰的信息展示和便捷的操作入口，使用戶能夠高效獲取預期信息并快速跳轉至其他頁面，見圖5。

依據格式塔原理，采用卡片式設計承載內容信息，如廣告、課程、練習等要素，使頁面更加規范整潔。以接近法則為指導，優化卡片內操作控件的布局設計和體積占比，確保信息分區清晰、層級明確，直觀地為用戶提供基本信息和操作內容。

設計特點，運用溫馨的黃色與大量插畫，營造輕松溫暖的氛圍，同時減少文字信息輸出，提升界面簡潔程度。首頁設計應根據應用需求和用戶反饋進行調整和優化。Icon 設計遵循具象化原則，確保尺寸符合兒童使用習慣，增加懸浮放縮功能以增強視覺反饋的即時性。

首頁將依據熱門課程和訓練的表現及需求，為用戶精準推送相關內容。核心功能——評估、表現、計劃、PK 4 個部分置于首頁金剛區，點擊后可直接跳轉至對應頁面。推薦內容支持用戶通過單擊進入詳情頁，以獲取更深入的信息和資源。

2. 家長功能模塊：家長模塊是專為家長打造的專區，旨在滿足其在育兒知識獲取、交流溝通與家庭成員管理方面的需求，包含育兒課程、論壇、家庭管理等內容，信息結構較為復雜。

設計特點，將家長相關功能集中展示，形成類似家長端的模塊，避免與兒童內容交叉，便于家長快速獲取所需內容且不影響兒童的使用體驗。鑒于模塊功能的復雜性和多維性，采用頂部 Tab 導航方式，既區別于整體導航又能有效處理復雜信息，容納較多數量的標簽。同時，考慮到該模塊主要使用人群為成年人，除點擊切換外，還支持左右滑動切換Tab，進一步提升用戶體驗。

家長模塊主要分為以下幾個部分：

育兒：為家長提供專業智力育兒課程，涵蓋兒童心理發展、教育方法、能力培養等內容，助力家長科學育兒。

論壇：支持家長及專家分享育兒觀點和經驗，促進互動與學習，便于平臺引流和用戶留存。用戶可收藏課程或帖子，關注賬號，并在“關注”及“我的”頁面查看收藏與關注內容。

記錄：家長管理與分析兒童能力和成長記錄的功能，涵蓋認知雷達圖、認知成長記錄等功能，助力家長全面了解孩子的發展軌跡。

計劃：支持家長對家庭成員的學習計劃進行統一安排和管理，包含學習日程表、學習時長、正在學習課程等內容，方便家長查看學習報告、調整學習時長、反饋學習問題以及增減學習課程，見圖 6。

3. 家庭/ 個人記錄模塊：記錄模塊是家長及個人查看自身或家庭成員能力狀態、分析能力弱點并編輯干預方案的重要區域，是本系統的重點模塊之一。家庭記錄作為家長功能模塊的關鍵組成部分，需單獨闡述，主要頁面見圖 7。

針對不同家庭成員列表，采用差異化背景色與基礎信息管理成員標簽，沿用 Tab 欄處理復雜信息，確保頁面信息有序。具體功能包括：

認知雷達圖：涵蓋空間、數學、語言、記憶、人際五大維度，以雷達圖形式清晰呈現能力數據與維度，支持 Tab 切換查看各維度內部數據，使家長能精準了解孩子在各維度的能力表現。

認知曲線記錄：追蹤家庭成員成長歷程，支持總體與各維度曲線同顯，便于多維度分析進步趨勢，還支持多選家庭成員進行綜合比較，直觀呈現不同成員間的能力差異與發展軌跡，為個性化教育提供依據。

AI 顧問：點擊輔助 Icon 彈出 AI 顧問窗口，具備成績分析、學習計劃生成與干預方案推薦等功能，家長可直接詢問問題獲取專業建議，實現智能化、個性化的教育支持。

勛章功能：結合精美圖形與詳細文字描述，展示勛章獨特含義與獲取條件，成就界面以色彩漸變、等級標識等視覺元素呈現學生級別、學習進程與 PK 排名，激發學生持續學習的動力。

4. 認知評估模塊：認知評估是系統核心業務，是兒童進行自我認知能力評估的關鍵區域，其流程科學嚴謹，主要分為引導、評估說明、題目示例、正式作答和評估結果5 個階段。前3 個階段幫助兒童熟悉評估操作、作答方式與進度，為正式評估奠定基礎，各階段主要頁面見圖 8。

設計上，注重提升用戶操作便捷性、理解題目流暢性及參與感。兒童在評估詳情界面選擇開始后，直接進入對應評估界面，確保評估連貫性。示例頁面通過題目介紹、例題及思維過程深度解讀每種評估測試，避免兒童因題目難以理解而困惑。進度條實時展示進展狀態，助力用戶掌握任務推進情況，增強參與感。

評估詳情頁面聚焦于評估的專業性、內容與技能介紹，支持用戶點贊、轉發、收藏等互動操作，并設置評論區收集用戶反饋，以便后續優化。評估表現頁面以雷達圖可視化數據，直觀呈現此次評估各項指標表現，如花費時間、得分、評價等，運用不同顏色區分得分水平，同時提供入口鏈接至“個人記錄”頁面，方便用戶留存與對比數據。評估數據基于項目反應理論，確保真實反映用戶能力。評估內容方面，靜態測試以選擇、填空題為主，動態測試常采用小游戲形式，在保證評估有效性的同時，提升兒童的參與度與趣味性。

結語

智力研究與教育產品的深化探索，在教育改革維度，其突破傳統課堂的時空限制，使個性化認知干預成為可能。社會效益方面，基于認知神經科學構建的訓練體系，不僅助力兒童青少年認知發展，更為老齡化社會的認知障礙預防提供早期干預方案。本文基于KAON 模型與AHP層次分析法相結合的研究方法，對使兒童智力支持App 的需求進行歸類分析，探討提升兒童智力評估的交互設計策略并提出了設計方案。兒童智力支持App 是數字化科學教育的產物，是面向兒童開發的啟蒙工具，需要綜合考慮兒童的認知發展與接受特點，才能使之充分發揮應有的科學教育作用。