史耀軍 周婉玉 吳乃群

摘要：為解決市面上無針對視障兒童早期教育輔助用具帶有智能語音交互功能的產品，導致很多視障兒童無法與正常兒童以常規(guī)方式交流。運用物理性（W）、事理性（S）、人理性（R）三個方面論述如何進行設計，并以新型的視障兒童早期教育輔助用具為具體案例，運用WSR進行分析設計研究。得到了基于WSR系統(tǒng)方法論的視障兒童早期教育輔助用具。WSR系統(tǒng)方法論是設計的必然趨勢，更是為傳播新型設計方法提供蓬勃的生命力。

關鍵詞：WSR系統(tǒng)方法論 視障兒童 早期教育 輔助用具設計

中圖分類號：TB21文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2019）11-0023-03

引言

視障兒童越來越受到人們乃至社會的重視，如何讓他們接受良好的教育長大后能夠融入社會，是國際社會的難題，因此，本文提出運用WSR系統(tǒng)方法論來設計視障兒童早期教育輔助用具，為當代WSR系統(tǒng)設計方法提供重要的參考依據(jù)。

一、視障兒童早教情況及用具研究現(xiàn)狀

（一）視障兒童人格特點分析。眼睛是心靈的窗戶，是心靈的門戶，因此，眼睛對每個人都是十分重要的。科學家研究表明，如果兒童的視力存在缺陷甚至失明，會對他們的性格產生很大影響，而且跟正常孩子表現(xiàn)出來的特點和意志特征完全不同。視障兒童相對于普通孩子存在更為敏感的依賴性變現(xiàn)，對待一些事物產生的消極抑郁心理更明顯，情緒累計得更快，如圖1。在做事情方面上相對于正常孩子存在不果敢等問題，在處理較難事件時，變現(xiàn)出來的韌性較差，特別愛鉆牛角尖，特別焦慮。綜上所述，視障是十分影響孩子的日常生活的。

隨著科學的進步，一些學者和專家們還發(fā)現(xiàn)，視障兒童在氣質、能力和興趣方面都存在著很大不同。在氣質方面，根據(jù)專家們的大量觀察，視障兒童多以黏液質及抑郁類型為主，生活不夠開朗，對父母的傾向性較大，對待生活中的挫折容易怨天尤人。在能力方面，視障兒童普遍存在著應變能力差，操作能力差的特質，但是這一點的原因有跡可循，科學家皮亞杰在他的發(fā)展階段論上表明，視障兒童在每個應該發(fā)育的階段都比正常兒童要發(fā)展滯后1年到2年左右，自然生活能力及適應能力就較差。在興趣方面，視障兒童因不能視物，因此，對聽覺及觸覺信息更為感興趣。

（二）視障兒童教育現(xiàn)狀。由于視障兒童對父母的傾向性較大，而家庭教育是孩子接觸的自從出生以來最早的教育，同樣也是伴隨孩子終身的教育。特別是視障兒童，父母的教育會直接影響孩子的終身。首先是孩子的言行舉止，有一句警世格言說得好：上梁不正下梁歪。人之初，性本善，孩子如圖一張白紙，視障兒童雖然在白紙上被上天提前染色了。但始終還是孩子，家長如果前期將孩子引導到爭取的價值觀和人生觀上，視障兒童就不會抱怨自己，怨天尤人，不僅僅家長，社會也有義務去幫助視障兒童去走出陰霾，成為能夠在社會立足的人。

我國視障兒童教育早在1874年便已經誕生，英國傳教士WilliamMoon在北京創(chuàng)辦了我國第一所盲校，后來改名為北京盲校。五六十年代，新中國成立后，周總理及簽發(fā)了一系列針對盲童教育的批示，并且提出了改善盲童教育的工作方針，在一定程度上滿足了視障兒童對上學學知識，學文化的基本需求，為其長大能夠順利踏入社會提供了保障。此外，毛主席親自命名了盲人刊物《盲人月刊》，如圖2。

改革開放后，視障兒童的教育事業(yè)取得了巨大的發(fā)展，1987年，徐白侖先生在祖國多地開展了“金鑰匙盲童教育計劃”，并且根據(jù)視障兒童的真實情況及我國教育的真實情況，開展隨班就讀的教育實踐。進入二十一世紀以后，視障兒童早教計劃更加被國家以及國際社會重視，學者專家們將視障兒童早教總結并提出了新的早教改革計劃：第一，從社會心理學角度對盲童進行早期教育;第二，從個性化教學、直觀教學的角度改進早期教育;第三，政策方面改革，使其更支持和推動盲童早教;第四，從視障兒童盲態(tài)矯正的角度提出四種矯正策略，使盲童的教育可以有一定的矯正效果。

（三）視障兒童早教輔助用具現(xiàn)狀分析。針對于視障兒童早期教育多以對其盲文的認知為主，由于視障兒童不能視物，因此，觸覺和聽覺是他們學習的主要渠道，早期的教育輔助用具，多以一些有凹凸槽的積木為主，同樣需要專門的老師陪同，但是其結構單一，因此需要大量的刻著不同盲文的積木或者書籍才能完成對視障兒童盲文認知的教育，如圖3。

隨著科學技術的發(fā)展，視障兒童早教輔助用具不僅僅局限于物理用具上，盲文電話隨著科技大潮應運而生，不僅可以幫助視障兒童學習盲文，更可以幫助他們與其他人交流，使其更加融入社會，如圖4。

除了對視障兒童的盲文早教，對其的性格教育也尤為重要，除了父母的陪伴，時長有跟視障兒童聊天的器具會更好地幫助他們發(fā)展，國外及國內的很多學者對視障兒童機器人展開了研究，其中分為領路式和居家交互式，如圖5、6。但居家交互式機器人成本較高，且易出錯，所以不被大眾所接受，因此，設計一款具有領路式及居家交互式特點的視障兒童早期教育輔助用具是具有重大社會意義的。

二、基于WSR系統(tǒng)方法論的產品設計研究

（一）WSR系統(tǒng)方法論簡介。WSR系統(tǒng)方法論是由我國學者顧基發(fā)教授和博士朱志昌在HULL大學提出的一種復雜性設計問題的工具。W5R是物理一事理一人理方法論的簡稱，能夠將解決的問題條理化、層次化，能夠對事物起到一種化繁為簡的解決方式，將定性分析和定量分析相結合。WSR系統(tǒng)方法論能夠綜合各種專業(yè)知識，去其糟粕，取其精華，互相彌補。此方法具有很大的操作性原則，體現(xiàn)在目標、策略、方案上，如圖7。在物理層面對設計的對象、內容分析客觀的物質世界、法規(guī)和規(guī)則，并且對焦點進行功能分析，運用自然科學的知識進行最求真理式的談論;在事理上分析組織以及系統(tǒng)做事的道理，對焦點進行邏輯分析，在追求效率的同時運動管理科學及系統(tǒng)科學協(xié)調整個設計;在人理上分析人和人之間的處世道理，對焦點進行人文分析，運用行為科學追求成效。

（二）基于WSR系統(tǒng)方去論的產品設計流程

1.產品物理性設計：首先對產品實體形態(tài)中的造型進行分析，滿足使用者的要求，達到使用人群和使用場所的要求，然后對產品的功能進行分析，并且結構進行深入分析，使其能夠達到使用者在功能上的使用需求，并且盡量保持結構簡答緊湊。對于產品的材料盡量滿足使用場地的環(huán)境，比如說需要耐長時間高溫，濕熱的環(huán)境，根據(jù)不同使用者不同的使用頻率，使用場合指定適合的產品材料;在產品審美上，需與使用者溝通，使產品在美觀度上滿足使用者的要求。

在對產品的技術因素（包括生產加工工藝和材料處理工藝）進行設計時，首先分析產品的使用狀態(tài)，根據(jù)使用頻率、是否經常拿持、是否經常隨身攜帶、如果是電子產品，分析其待機時間等分析其色澤、肌理、質感、觸感，然后根據(jù)這些因素對生產加工工藝進行決策。

最后分析產品的生產環(huán)境、使用環(huán)境及社會環(huán)境，根據(jù)三者對產品的實體形態(tài)和技術因素進行修改，精益求精，如圖8。

2.產品事理性設計：針對設計的產品的事理性設計主要體現(xiàn)在前期的市場調研上，針對不同需求，不同年輕，不同社會階級的用戶進行設計定位，在滿足他們基本的基礎要求上，添加適合他們的功能，并以此為討論目標進行設計立項，并且小組成員進行研討，進行決策，將設計決策告知用戶或者進行網(wǎng)絡調研，將調研結果進行設計反饋，優(yōu)化產品的事理性設計，如圖9。

3.產品人理性設計：首先要考慮決策者、設計者、生產者、銷售者、使用者的人為因素和心理因素。以人為本，根據(jù)使用者的尺寸、重量、體表面積、比重等特征參數(shù)考慮到設計中，使產品符合人體特征研究學中，同時結合反思設計，運用逆向工程排除產品設計中可能對用戶產生的困擾，在解決主要的問題的同時，減少設計附帶的一系列問題，以人為本。設計出易于理解、方便使用的產品，如圖10。

三、基于WSR系統(tǒng)方法論的視障兒童早期教育輔助用具產品設計

目前我國視障兒童早期教育輔助用具產品市場上充斥著很多良莠不齊的同類產品。但大多數(shù)制造企業(yè)只考慮到用具的功能性需求，對設計用具的WSR分析乃至設計很少，在同等功能完成度下，一些視障兒童早教用具得不到大眾的青睞，導致了一些較好的生產廠商的倒閉，一些好的視障兒童早教用具的外觀設計被扼殺在搖籃之中。因此，本文將圍繞W5R系統(tǒng)方法論設計的視障兒童早期教育輔助用具產品為案例進行設計-分析，以供相關產品作設計參考，圖11為視障兒童早期教育輔助用具產品設計WSR三維模型。

（一）視障兒童早期教育輔助用具物理性設計

1.產品實體形態(tài)因素設計：本視障兒童早期教育輔助用具的結構是產品的結構產品的整體外觀造型是簡單的長方體，分為圖片識別區(qū)和盲文顯示區(qū)兩個部分。內有外殼、主板、攝像頭、音量控制鍵，開關鍵。該裝置的結構為：在殼體的背面設有顯示屏和揚聲器;殼體內設有主板;殼體上還設有與主板相連的調音模塊和進程控制鍵;進程控制按鍵包括下一首按鍵、暫停、播放按鍵和前一首按鍵;殼體的正面設有攝像頭和補光燈;殼體上還設有與主板連接的位置感應模塊。該裝置易于實施，結構獨特，功能豐富，特別適合盲人使用，如圖12。

本產品使用鎂鋁合金，其重量是一般塑料的三分之一。該材料具有優(yōu)異的散熱性能，所以經常用于電子產品的外殼。表面噴涂工藝可以使其變成個性化的顏色，但普通塑料和碳纖維都無法實現(xiàn)。因此，鎂鋁合金可作為盲童早教機的首選外殼材料。然而，鎂鋁合金的耐磨性卻不是很好，長時間使用會有明顯的劃痕。而且，成本高，很少有產品使用鋁鎂合金制造整體的外殼。綜合來看，鋁鎂合金具有強度高、重量輕、散熱性好、外觀美觀等優(yōu)點;同時，鋁鎂合金具有不耐磨、成本高的缺點。鎂鋁合金相對于其他的可以用于電子產品材料而言，是盲童早教機的材料首選。該產品在功能方面，設計可以實現(xiàn)語音交互、智能語音識別和盲文實時反饋，在外面活動時，能夠實時監(jiān)測周圍信息，能夠語音提醒視障兒童躲避障礙物，居家時能夠和視障兒童交互，與其談心，并且能夠交流與教學二合一，使視障兒童不與社會脫軌。

2.產品技術因素設計：本視障兒童早期教育輔助用具的表面材料處理工藝采用磨砂處理，質感相對柔和，充滿顆粒感以及摩擦的感覺，在保持肌膚感的同時使此教育輔助用具不易脫手。生產加工工藝采用整體熱成型，無菱角，無縫，屏幕采用Active Matrix/Organic Light Emitting Diode屏幕及盲文屏幕封裝技術，保證了幾乎沒有縫隙，不會出現(xiàn)意外出現(xiàn)夾手的情況。此外，充電模式采用了大功率無線諧振式充電方式，在保證了續(xù)航的同時，也保證了視障兒童的安全。

3.環(huán)境因素設計：本產品由于采用了較為緊密的封裝技術，因此，無論是雨天還是雪天都可以在戶外使用，而且能夠自動連接WiFi.及在沒有可用wifi的情況下能夠使用4G上網(wǎng)，實時從互聯(lián)網(wǎng)上更新數(shù)據(jù)，給視障兒童的出行提供便利。

（二）視障兒童早期教育輔助用具事理性設計。針對視障兒童早期教育輔助用具事理性設計流程如圖13所示。

1.設計準備：本產品在事理性設計上針對是否安裝可變動盲文屏幕上進行了設計研究，并且對此進行設計調研的設計準備，使視障兒童早期教育輔助用具的功能更加完善。

2.市場調研：在視障兒童早期教育輔助用具的交互上，進行了設計市場調研和以訪談的方式對幾位視障兒童以及家長進行調研，并分析提出觀點的重要性，結果表明現(xiàn)在的一些交互的措施和方式不太完善，需要在語言接收和轉換的方式上進行改進。

3.設計定位：在明確了要改變的方式以后，對視障兒童早期教育輔助用具語言轉換方式的設計進行了市場級的定位，明確了是為了加快盲童接收信息的速度，最終使盲童與正常兒童交流沒有障礙。

4.創(chuàng)意分析：目前市面上用的較多的語言轉換方式是將可以將文字轉換為語音或者將語音直接播出，但是在為了輔助視障兒童教育的方面來講，起不到任何輔助作用，應該以盲文的形式體現(xiàn)。

5設計立項與設計決策：本產品采用的可變動盲文屏幕是一個較為成熟的技術，會根據(jù)接收到的語音和文字，將其轉換為盲文，起到了在鍛煉盲文閱讀能力的同時，也縮短了視障兒童與正常兒童之間的先天性不足。

6.設計反饋：在進行事理性設計之后，回訪了幾位視障兒童，并且將設計成果讓其體驗，一致反映良好，大大加快了交流的速度，如圖13。

（三）視障兒童早期教育輔助用具人理性設計。本產品主要是根據(jù)視障兒童的生理及心理需要所設計的，設計流程如圖14。

1.確定設計對象：由于本產品主要針對的事視障兒童這一特殊群體，因此，應當以視障兒童作為主要的設計對象。

2.分析使用者心理因素及人為因素：視障兒童往往存在著自閉，不擅于與其他人交流等心理及周圍正常兒童對視障兒童可能會產生一些影響的情況，針對這一情況最好的解決辦法是與其實時溝通。所以需要設計語音交互功能。

3.視障兒童早期教育輔助用具人理性設計：針對本產品需要設計的語音交互功能設計了智能語音識別系統(tǒng)。首先，系統(tǒng)根據(jù)語音的輸入進行預處理，提取語音中的特征值，并將提取的特征值進行訓練及識別，通過不斷的訓練使模式庫不斷完善，當進行識別決策時能夠更加穩(wěn)定，準確。識別后，采用卷積神經網(wǎng)絡分析使用者語音中需要完成的事，進行自我判斷，回答使用者的命令和交談，圖15為基于W5R系統(tǒng)方法論的視障兒童早期教育輔助用具智能語音系統(tǒng)。

結語

由于目前的視障兒童早期教育輔助用具以功能性為主，導致大部分制造企業(yè)把關注點聚焦在功能的實現(xiàn)上，忽略了W5R設計在視障兒童早期教育輔助用具中的重要的核心地位，導致現(xiàn)有視障兒童早期教育輔助用具不能引起使用者的共鳴。本文提出了一種新型視障兒童早期教育輔助用具設計思路，并以設計的新型的視障兒童早期教育輔助用具為實例，從物理性，事理性和人理性角度出發(fā)，對其進行設計研究，為相關產品的工業(yè)設計提供參考。