兒童虛擬現(xiàn)實交互界面情感化設(shè)計與研究

邢辰 王東

摘? 要：近年來，數(shù)字媒體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，虛擬現(xiàn)實在兒童娛樂教育領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。情感是人的一種特質(zhì)，富有情感的設(shè)計有助于調(diào)動兒童的積極性，喚起兒童的積極情緒。以情感化設(shè)計為基礎(chǔ)，結(jié)合兒童認(rèn)知發(fā)展特點與虛擬現(xiàn)實特性，對學(xué)齡期兒童虛擬現(xiàn)實交互界面的情感化設(shè)計進行探究與思考。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；交互界面；情感化設(shè)計；兒童認(rèn)知

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

教育信息化是教育現(xiàn)代化的核心動力，新技術(shù)的發(fā)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(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)如今，具備浸沉感、交互性、構(gòu)想性等特點的虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality， VR）在兒童教育領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。虛擬現(xiàn)實是指借助計算機系統(tǒng)以及各類傳感器技術(shù)生成一個虛擬三維環(huán)境，創(chuàng)造出全新的人機交互形態(tài)，它通過調(diào)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(shè)備互動的媒介，信息傳遞的橋梁。虛擬現(xiàn)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(tài)輸入模式發(fā)展，其載體形式、表達(dá)方式等也隨項目而變化。目前，關(guān)于兒童虛擬現(xiàn)實界面設(shè)計的理論梳理還相對比較缺乏。因此，本文從虛擬現(xiàn)實技術(shù)與兒童認(rèn)知特點等方面出發(fā)，結(jié)合情感化設(shè)計，對適用于兒童的虛擬現(xiàn)實交互界面的情感化設(shè)計方法進行思考與探究。

一、兒童認(rèn)知發(fā)展特點

處于不同年齡階段的兒童，認(rèn)知特點與行為特征也發(fā)生了變化。本文主要研究對象為6～12歲學(xué)齡期兒童，這一時期兒童正處于皮亞杰認(rèn)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(xué)習(xí)等方面都具有不同特點。在此階段，一方面兒童感知覺發(fā)展迅速，具有明顯性別意識，視聽覺敏感，色彩偏好明顯，學(xué)習(xí)能力強，但精細(xì)動作尚難勝任；另一方面，空間與時間知覺得到發(fā)展，有較強的表現(xiàn)欲望，但整體發(fā)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(xù)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(xiàn)出具象思維特點等。因此，在面向兒童的虛擬現(xiàn)實界面設(shè)計時，應(yīng)考慮兒童認(rèn)知發(fā)展特點，尊重兒童發(fā)展天性，關(guān)注兒童情感，從人本位出發(fā)，以兒童為中心，從兒童心理、生理角度創(chuàng)作出適合兒童情感體驗的虛擬現(xiàn)實交互界面。

二、情感化設(shè)計要素及原則

心理學(xué)研究表明，人類具有對情感的訴求?！缎睦韺W(xué)大辭典》中認(rèn)為情感是人對客觀事物是否滿足自己的需要而產(chǎn)生的態(tài)度體驗[2]。其中，人的情感體驗表達(dá)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(xué)積極情感研究實驗室調(diào)研分析，提煉了61個人類情感指標(biāo)，其中包含負(fù)面情感指標(biāo)25個和正面情感指標(biāo)36個。邁爾斯又指出態(tài)度涉及三個維度：情感、行為意向和認(rèn)知。情感由認(rèn)知產(chǎn)生，情感影響認(rèn)知，二者對用戶行為傾向產(chǎn)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(shè)計由美國認(rèn)知心理學(xué)家唐納德·A·諾曼提出。他從知覺心理學(xué)角度對人本性的三個特征層次進行解釋，指出情感化設(shè)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(chǔ)的生物本能。本能水平的設(shè)計主要著重于視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等感官方面的設(shè)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(yīng)與日常行為、動作等，行為層次的設(shè)計更多從用戶的日常行為習(xí)慣等角度出發(fā)，關(guān)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(huán)境等刺激所產(chǎn)生的各種反應(yīng)，認(rèn)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(shè)計中多體現(xiàn)在關(guān)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(chǎn)生強烈的情感認(rèn)同感與歸屬感。三者之間相互作用，密不可分，共同構(gòu)成一個整體。

人類擅長從知性和情感上記住各種體驗的細(xì)枝末節(jié)[4]。情感化設(shè)計則是一種順應(yīng)或喚起用戶內(nèi)心情感的設(shè)計方法，旨在抓住用戶注意、誘發(fā)情緒反應(yīng)，形成流狀態(tài)，以提高執(zhí)行特定行為的可能性[5]，讓用戶產(chǎn)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(rèn)知與行為，從而促進用戶行為的產(chǎn)生。

三、情感化設(shè)計在兒童虛擬現(xiàn)實交互界面中的應(yīng)用價值

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

情感化設(shè)計從人本性三層次出發(fā)，其所體現(xiàn)的優(yōu)勢一方面與虛擬現(xiàn)實所具備的特點相吻合，與兒童認(rèn)知發(fā)展特點也具有一定關(guān)聯(lián)性，將情感化因素融入虛擬現(xiàn)實交互界面更有利于學(xué)齡期兒童產(chǎn)生情緒上的喚醒和認(rèn)同。

減少兒童學(xué)習(xí)時間，降低學(xué)習(xí)成本。通過文字信息的視覺可視化，將平白的語言文字轉(zhuǎn)化為視覺符號，降低兒童理解成本，減少認(rèn)知負(fù)荷；關(guān)注使用場景，將信息融入到虛擬情景中，使之轉(zhuǎn)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(fā)內(nèi)心情感。情感對人的行為有增強或抑制作用，虛擬現(xiàn)實打破時空限制，為兒童認(rèn)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(guān)任務(wù)進程中，提高交互過程中的沉浸感，幫助兒童認(rèn)識了解世界。

四、兒童虛擬現(xiàn)實交互界面情感化設(shè)計與實踐探究

虛擬現(xiàn)實開啟了沉浸式3D內(nèi)容時代。兒童使用VR設(shè)備，可身臨其境地感受數(shù)字世界，探索虛擬情境。基于虛擬現(xiàn)實特性與兒童認(rèn)知發(fā)展特點，兒童虛擬現(xiàn)實交互界面設(shè)計也受多種因素影響。本文以6～12歲學(xué)齡期兒童為例，探究情感化設(shè)計在學(xué)齡期兒童虛擬現(xiàn)實界面中的設(shè)計與應(yīng)用。

（一）本能層次：界面設(shè)計融合虛擬環(huán)境，注重感官體驗，視覺呈現(xiàn)激發(fā)兒童情感

皮亞杰認(rèn)為兒童在與物質(zhì)環(huán)境的互動中獲得知識。依據(jù)學(xué)齡期兒童好奇、好探索的學(xué)情特點，可將學(xué)習(xí)內(nèi)容與問題相結(jié)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(xiàn)實生活中的真實場景，增強環(huán)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(shè)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(jié)合虛擬現(xiàn)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(shù)行動都發(fā)生在立體雙目視場。虛擬現(xiàn)實界面的可視操作區(qū)受視覺角度與距離、頭頸扭轉(zhuǎn)角度等多重因素影響。學(xué)齡期兒童尚處于成長發(fā)育期，為使兒童擁有舒適的視覺體驗，因此將界面的核心內(nèi)容應(yīng)放置在30°～60°的視野范圍內(nèi)，而與其同心的120°區(qū)域則放置次要內(nèi)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(qū)域。

2.故事化設(shè)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(shè)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(gòu)造的故事中。敘事要素包含時間、地點、人物、事件等，設(shè)計時可適當(dāng)運用到界面中，增加界面故事性。

3.色彩與圖形的設(shè)計符合兒童認(rèn)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(xué)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(chǔ)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(chǎn)生信息過載。色彩的運用和搭配整體應(yīng)以清新、舒適為主。

圖形是情緒表達(dá)的重要載體。由于兒童抽象思維發(fā)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(yīng)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(jié)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(dǎo)性。此外，三維與平面相結(jié)合的方式使界面更貼合所創(chuàng)設(shè)的虛擬情境。

（二）行為層次：交互設(shè)計關(guān)注兒童認(rèn)知及日常行為，簡單自然

情感化設(shè)計強調(diào)良好的行為層次設(shè)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(xiàn)實中，人的視角與操作方式等都發(fā)生了一定變化。在行為層次的設(shè)計上應(yīng)在關(guān)注學(xué)齡期兒童日常行為的基礎(chǔ)上進行功能、操作等方面的設(shè)計。

1.層級架構(gòu)清晰，頁面信息展示簡約直接，易于兒童識別。由于學(xué)齡期兒童年齡較小，對事物理解能力較弱，設(shè)計中可減少信息層級，模塊化、流程化任務(wù)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(guān)鍵部分與重要信息，將需兒童操作的區(qū)域放置在視覺中心范圍內(nèi)。除此之外，加強文本可讀性，文本內(nèi)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(xué)習(xí)，減少兒童認(rèn)知負(fù)荷。虛擬現(xiàn)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(chǎn)生下意識的習(xí)慣或行為。在了解兒童行為特點的基礎(chǔ)上，交互設(shè)計應(yīng)盡量遵循兒童日常生活中自然的行為習(xí)慣，匹配兒童的認(rèn)知特點，使兒童以往習(xí)得的常識可以在虛擬情境的交互操作上得以復(fù)現(xiàn)，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(xiàn)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(jié)果的指向性和意義，實時獲悉當(dāng)前所處階段的任務(wù)進程。通過即時、多樣、持續(xù)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(chǎn)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(shè)計是發(fā)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(chǔ)上進行的[7]。根據(jù)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(xiàn)五個層次構(gòu)成。用戶在使用一款產(chǎn)品的時候，不僅滿足于與冰冷的機器互動[8]，還應(yīng)關(guān)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(xué)習(xí)的核心，其中成就動機是兒童學(xué)習(xí)動機最重要的因素，包含認(rèn)知、自我提高與附屬內(nèi)驅(qū)動力。在虛擬情境中通過設(shè)置合理的情景化問題關(guān)卡等方式，在兒童完成情境任務(wù)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(xué)。在層層闖關(guān)中提升兒童參與感，充分調(diào)動兒童的積極性，產(chǎn)生獲得感與成就感，增強自信心，從而獲得愉悅、滿足的學(xué)習(xí)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(guān)的情感，這些行為包括探素、調(diào)查和學(xué)習(xí)等[9]。有研究表明，好奇是16種引導(dǎo)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(jié)合兒童身心發(fā)展特點，在界面中要注意設(shè)計的趣味性，可引入適當(dāng)動畫效果，通過動效設(shè)計激發(fā)兒童的情感反應(yīng)，獲得正向情緒體驗。

五、結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)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(huán)境的情感溝通紐帶，也隨著交互平臺的變化，人與環(huán)境、產(chǎn)品關(guān)系的轉(zhuǎn)變而不斷發(fā)展，面臨著新的要求與挑戰(zhàn)。文章基于唐納德·A·諾曼提出的情感化設(shè)計理論，從感知、交互、情感等方面出發(fā)，結(jié)合兒童認(rèn)知發(fā)展與虛擬現(xiàn)實特點，得出了一些易于提升兒童情感體驗的創(chuàng)新策略，為未來兒童虛擬現(xiàn)實交互界面的情感化表達(dá)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(xiàn)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(huán)境，實現(xiàn)更好的交互體驗。

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作者簡介：

邢辰，浙江工業(yè)大學(xué)設(shè)計與建筑學(xué)院碩士研究生。研究方向：數(shù)字媒體藝術(shù)

王東，博士，浙江工業(yè)大學(xué)設(shè)計與建筑學(xué)院副教授。研究方向：數(shù)字化教育。

編輯：雷雪