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基于數(shù)字化學(xué)習(xí)的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)在自閉癥兒童社會(huì)互動(dòng)能力中的應(yīng)用

2022-01-15 05:06張歌
人類工效學(xué) 2021年5期
關(guān)鍵詞:測(cè)試者自閉癥界面

張歌

(南昌師范學(xué)院 南昌 330032)

1 前言

兒童是祖國(guó)的花朵,是民族的未來(lái),保護(hù)每一個(gè)兒童的身心健康,對(duì)少年兒童進(jìn)行德智體美勞全面的教育,是事關(guān)國(guó)家興盛、民族復(fù)興的百年大計(jì)。然而在我國(guó)有200萬(wàn)左右的自閉癥兒童,而且這個(gè)數(shù)字每年都在增加,由于自閉癥目前沒(méi)有完全有效的治療方法,而自閉癥兒童也無(wú)法像正常兒童一樣接受常規(guī)教育,并且在社交能力上有很大的障礙,對(duì)于一些基本的生存技能也沒(méi)用辦法掌握,必須進(jìn)行大量的重復(fù)訓(xùn)練和人為干預(yù)才能獲取新的技能,但是這樣的教育方法不僅效果差而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力,為了幫助這些特殊群體可以更好的接受教育,提高他們的社會(huì)互動(dòng)能力和個(gè)人素質(zhì),保證每一個(gè)兒童在陽(yáng)光下健康成長(zhǎng),特殊教育事業(yè)必須被重視起來(lái)[1]。隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大規(guī)模普及,各行各業(yè)都在進(jìn)行智能化和自動(dòng)化的升級(jí)和改革,教育要面向廣大青少年就必須時(shí)刻保持自身的先進(jìn)性,跟緊時(shí)代的發(fā)展,以特殊教育為例,為了保障那些先天殘疾、智力低下、心理障礙、精神不佳的特殊兒童群體的身心健康,提高他們的綜合素質(zhì)以及生存技能,教育者和一大批學(xué)者都在不斷積極尋找可以有效實(shí)現(xiàn)特殊教育、提高教學(xué)效果的辦法,結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)特殊教學(xué)不僅可以提高教學(xué)質(zhì)量而且能夠節(jié)約人力和時(shí)間成本[2]。近年來(lái)人機(jī)交互技術(shù)逐漸走向成熟,以人和計(jì)算機(jī)之間的交互對(duì)話獲取信息并做出反饋,這對(duì)于不善于溝通的自閉癥兒童來(lái)說(shuō)是一種非常好的教育方式[3]。

本文將以數(shù)字化學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)對(duì)人機(jī)交互技術(shù)在自閉癥兒童的社會(huì)互動(dòng)能力提升中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行研究和分析,以SWOT分析法進(jìn)行人機(jī)交互技術(shù)的可行性評(píng)估,并以乘坐公交車這項(xiàng)社交技能為例對(duì)自閉癥兒童進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)對(duì)于自閉癥兒童的社交能力具有一定的促進(jìn)作用,這對(duì)于今后自閉癥兒童的教育和人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展都具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

2 研究現(xiàn)狀及基礎(chǔ)

2.1 自閉癥兒童的教育問(wèn)題概述

對(duì)于自閉癥兒童來(lái)說(shuō),由于情緒缺陷使得其無(wú)法像正常兒童一樣接受信息,無(wú)法準(zhǔn)確理解信息,而自閉癥目前來(lái)說(shuō)還沒(méi)有完全根治的辦法,只能在早期進(jìn)行預(yù)防和干預(yù)才能減輕癥狀[4],因此對(duì)自閉癥兒童的教育是非常有難度的事,既要保證信息的準(zhǔn)確傳達(dá)又要進(jìn)行多次訓(xùn)練才能讓他們完全掌握技能,這就需要大量的精力和時(shí)間,由于教育資源的緊缺,無(wú)法對(duì)每個(gè)患者兒童進(jìn)行多次訓(xùn)練,所以一些教育家開(kāi)始借助輔助工具來(lái)對(duì)自閉癥兒童進(jìn)行干預(yù)訓(xùn)練,比如利用多媒體教學(xué)來(lái)加強(qiáng)記憶,結(jié)合傳統(tǒng)的教學(xué)模式可以對(duì)自閉癥兒童的教育起到一定的促進(jìn)作用,在學(xué)校和家庭都非常實(shí)用[5]。近年來(lái),以數(shù)字化學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的人機(jī)交互技術(shù)逐漸興起,基于人機(jī)交互的游戲化界面設(shè)計(jì)可以完美地解決重復(fù)訓(xùn)練以及信息準(zhǔn)確傳達(dá)的問(wèn)題,自閉癥兒童可以通過(guò)完成游戲中的場(chǎng)景和操作來(lái)達(dá)到技能訓(xùn)練的目的,其獨(dú)特的趣味性學(xué)習(xí)環(huán)境有助于降低自閉癥兒童的負(fù)面情緒,將該技術(shù)應(yīng)用到特殊教育領(lǐng)域中可以為特殊教育帶來(lái)新的轉(zhuǎn)機(jī),但是具體如何對(duì)人機(jī)交互界面進(jìn)行設(shè)計(jì)才能滿足自閉癥兒童的信息量需求、如何進(jìn)行規(guī)范操作才能準(zhǔn)確地對(duì)信息進(jìn)行評(píng)估并做出反饋、如何對(duì)自閉癥兒童進(jìn)行積極干預(yù)都需要系統(tǒng)的研究[6]。

2.2 基于態(tài)勢(shì)分析法的可行性評(píng)估

對(duì)于人機(jī)交互技術(shù)在自閉癥兒童社會(huì)互動(dòng)能力的應(yīng)用,本文應(yīng)用態(tài)勢(shì)分析法(SWOT分析法)進(jìn)行可行性分析,SWOT分析主要通過(guò)調(diào)查研究對(duì)象的內(nèi)部?jī)?yōu)勢(shì)、內(nèi)部劣勢(shì)、外部機(jī)會(huì)、外部威脅,并按照矩陣形式排列,將各種相互制約的因素列出來(lái)按照系統(tǒng)思維進(jìn)行態(tài)勢(shì)分析,分析結(jié)果在結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)上具有非常高的規(guī)范性,這種分析法目前在教育領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[7]。以SWOT分析法對(duì)人機(jī)交互技術(shù)進(jìn)行分析,首先分析其在自閉癥兒童教育中的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)、機(jī)會(huì)、威脅等客觀因素,再根據(jù)態(tài)勢(shì)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。人機(jī)交互技術(shù)(Human-Computer Interaction,HCI)的核心在于人與計(jì)算機(jī)進(jìn)行高頻率的信息互動(dòng)和反饋,囊括了計(jì)算機(jī)學(xué)、心理學(xué)、人文社科學(xué)等交叉學(xué)科的內(nèi)容,為了幫助自閉癥兒童在人機(jī)交互系統(tǒng)中從被動(dòng)接受信息到主動(dòng)適應(yīng)環(huán)境,需要提供游戲化的學(xué)習(xí)訓(xùn)練環(huán)境,同時(shí)電子設(shè)備的出現(xiàn)使得自閉癥兒童更容易接受互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式,這邊是人機(jī)交互技術(shù)的內(nèi)部?jī)?yōu)勢(shì)所在[8]。

2.3 人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)

在數(shù)字化的學(xué)習(xí)環(huán)境中,認(rèn)識(shí)信息、理解信息、傳遞信息是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的重要渠道,為了幫助自閉癥兒童更好地接收和理解信息,人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)必須遵循安全、簡(jiǎn)潔、統(tǒng)一的原則,具體來(lái)說(shuō):從安全的角度出發(fā),界面中需要具備一定的容錯(cuò)性和防御性,在使用者進(jìn)行交互操作時(shí)要保證指令的正確,當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤指令應(yīng)該及時(shí)做出錯(cuò)誤警告,出現(xiàn)突發(fā)故障應(yīng)該及時(shí)保存用戶數(shù)據(jù)防止發(fā)生泄露和丟失;從簡(jiǎn)潔的角度出發(fā),界面的功能區(qū)和任務(wù)流程應(yīng)該簡(jiǎn)單明了,通俗易懂,因?yàn)樽蚤]癥兒童的理解能力不是很高,過(guò)于復(fù)雜的操作界面只會(huì)增加人機(jī)交互的難度;從統(tǒng)一性的角度出發(fā),界面圖像設(shè)計(jì)需要和內(nèi)容相統(tǒng)一,便于自閉癥兒童的理解,同時(shí)設(shè)計(jì)理念和用戶需求相統(tǒng)一,設(shè)計(jì)思路和數(shù)字化教學(xué)的思路相統(tǒng)一,這樣才能保證用戶和系統(tǒng)形成完美的信息交互回路,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的高效學(xué)習(xí)[9]。

隨著計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備的普及,可視化信息愈發(fā)朝著復(fù)雜化和多樣化發(fā)展,傳統(tǒng)的人機(jī)交互界面由于缺少對(duì)信息的整合所以在功能區(qū)的設(shè)計(jì)上顯得非常凌亂沒(méi)有章法,而隨著技術(shù)的進(jìn)步,按照以上幾點(diǎn)要求對(duì)人機(jī)交互界面進(jìn)行設(shè)計(jì),是促進(jìn)數(shù)字化教學(xué)的人機(jī)交技術(shù)從功能導(dǎo)向轉(zhuǎn)為用戶需求為導(dǎo)向的重要手段,其大致思路如下:(1)對(duì)于界面信息量過(guò)大內(nèi)容雜亂的問(wèn)題可以通過(guò)分類整合的方式進(jìn)行優(yōu)化,按照不同維度、不同用戶對(duì)象、不同功能板塊、不同任務(wù)類型來(lái)進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì);(2)交互系統(tǒng)由多個(gè)不同功能的子系統(tǒng)構(gòu)成,子系統(tǒng)之間保持相對(duì)獨(dú)立性互不影響,保證不同功能系統(tǒng)的個(gè)性化;(3)信息接收和傳遞需要通過(guò)編碼和加密,保證用戶的隱私信息不被侵犯;(4)降低操作難度,去專業(yè)化和復(fù)雜化使得交互系統(tǒng)操作起來(lái)流暢方便,不需要專業(yè)人員的指導(dǎo)[10]??梢暬畔⒃谌藱C(jī)交互技術(shù)中的不斷升級(jí)將直接提高用戶的體驗(yàn)感,同時(shí)強(qiáng)化交互系統(tǒng)的實(shí)用性,特別是在對(duì)自閉癥兒童進(jìn)行社會(huì)互動(dòng)能力的干預(yù)訓(xùn)練時(shí),其簡(jiǎn)潔的操作界面和流程將會(huì)大大提高用戶的體驗(yàn)感受,增強(qiáng)自閉癥兒童對(duì)信息的記憶能力和模仿能力。此外,游戲化的學(xué)習(xí)模式對(duì)于兒童來(lái)說(shuō)更具有吸引力,不容易引起方案,所以在進(jìn)行人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)時(shí)還可以適當(dāng)加入動(dòng)畫(huà)和游戲元素,更多地以用戶需求為導(dǎo)向進(jìn)行界面設(shè)計(jì)可以有效地增加用戶粘度[11]。

3 對(duì)象與方法

本文從當(dāng)?shù)乜祻?fù)機(jī)構(gòu)中隨機(jī)選取三名自閉癥作為本次乘坐公交車技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象,為保護(hù)隱私將他們編號(hào)為A、B、C。本次實(shí)驗(yàn)將采用安全性和操作性較強(qiáng)的人機(jī)交互界面為測(cè)試平臺(tái),實(shí)現(xiàn)輸入乘坐公交車的樣本數(shù)據(jù)作為原始模擬資料,分別對(duì)三名兒童進(jìn)行為期數(shù)周的技能訓(xùn)練(具體時(shí)間以測(cè)試者完全熟練掌握技能為止),按照整體乘坐公交車的完成情況為主要參考標(biāo)準(zhǔn),以整個(gè)訓(xùn)練周期為自變量,技能的掌握情況為因變量,其中技能的掌握情況將以目標(biāo)項(xiàng)目完成的進(jìn)度百分比為準(zhǔn),具體來(lái)說(shuō)就是以單個(gè)技能訓(xùn)練點(diǎn)數(shù)除以整體技能訓(xùn)練點(diǎn)數(shù),然后再乘以該技能在整體技能中的權(quán)重最后得到的完成度,其主要依據(jù)訓(xùn)練過(guò)程中的數(shù)據(jù)反饋而得來(lái)的,由于整個(gè)訓(xùn)練周期較長(zhǎng)本文決定以周為單位,取一周內(nèi)的所有訓(xùn)練次數(shù)的技能完成度平均值作為本周的完成度。

乘坐公交車不僅是日常生活中頻繁使用的技能,而且涉及的流程相對(duì)簡(jiǎn)單,社交難度居中,對(duì)于自閉癥兒童來(lái)說(shuō)是非常好的訓(xùn)練項(xiàng)目,所以本文將以乘坐公交車為訓(xùn)練課程對(duì)自閉癥兒童進(jìn)行干預(yù)訓(xùn)練。具體教學(xué)設(shè)計(jì)將根據(jù)乘坐公交車的實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行模擬,并在人機(jī)交互界面以游戲或動(dòng)畫(huà)的形式展現(xiàn)給用戶,課程中主要包括單項(xiàng)技能、整體技能、技能延伸三大板塊,每個(gè)板塊都將根據(jù)車站、車廂、車座不同場(chǎng)景進(jìn)行不同技能的實(shí)操演練,用戶將通過(guò)完成每個(gè)模塊的游戲訓(xùn)練便可以掌握相關(guān)的技能,反復(fù)訓(xùn)練后可以實(shí)現(xiàn)技能的熟練運(yùn)用,為了滿足不同年齡和性別的自閉癥兒童需求,教學(xué)訓(xùn)練可以進(jìn)行難度的調(diào)節(jié),對(duì)于年齡較小的自閉癥兒童可以從最初級(jí)的訓(xùn)練開(kāi)始,難度劃分使得教學(xué)更加人性化。整個(gè)乘坐公交車的過(guò)程被演化為游戲場(chǎng)景,按照乘車流程劃分為不同的技能項(xiàng)目如排隊(duì)等車、排隊(duì)上車、買(mǎi)票、車廂內(nèi)移動(dòng)、落座、讓座、排隊(duì)下車等虛擬情景,用戶將按照提示信息一步一步完成演練,直到整個(gè)乘車過(guò)車完整模擬下來(lái),最后系統(tǒng)將根據(jù)用戶各項(xiàng)技能點(diǎn)的完成進(jìn)度評(píng)估對(duì)該項(xiàng)技能的掌握情況。為了使訓(xùn)練效果更加貼近生活,后續(xù)的訓(xùn)練延伸主要是針對(duì)已經(jīng)熟練掌握技能的用戶來(lái)進(jìn)行泛化演練,具體將通過(guò)新增乘車信息如不同的公交車外觀、不同公交車路線、不同車站、不同乘客、不同出發(fā)地和目的地等,該模式下用戶將根據(jù)已有的乘車經(jīng)驗(yàn)自行完成訓(xùn)練,對(duì)于未知的乘車路線、車輛外觀、未知的目的地、隨機(jī)出現(xiàn)的時(shí)間任務(wù)和乘車方向等不確定因素用戶需要克服自己的心理障礙并且靈活應(yīng)用已掌握的乘車技能,只有多次進(jìn)行訓(xùn)練延伸才能從根本上掌握乘坐公交車這項(xiàng)社交技能。

4 結(jié)果

4.1 訓(xùn)練次數(shù)對(duì)于技能掌握的影響

對(duì)自閉癥兒童A、B、C分別進(jìn)行一段時(shí)間的乘坐公交車技能訓(xùn)練后,其訓(xùn)練周期和訓(xùn)練次數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1所示:

圖1 三個(gè)測(cè)試兒童的訓(xùn)練次數(shù)和訓(xùn)練周數(shù)對(duì)比

由圖1可知,三名兒童的訓(xùn)練次數(shù)相對(duì)持平,30次以內(nèi)就對(duì)乘坐公交車這項(xiàng)技能有了一定的掌握,而且總的訓(xùn)練周期也維持在14周左右,說(shuō)明訓(xùn)練記憶將長(zhǎng)期保留在測(cè)試者記憶中后續(xù)停止訓(xùn)練以后這項(xiàng)技能也不會(huì)衰減,可見(jiàn)人機(jī)交互技術(shù)的訓(xùn)練手段對(duì)于自閉癥兒童的社交互動(dòng)能力具有一定的針對(duì)性。

4.2 不同測(cè)試者對(duì)于技能的掌握情況

為了研究技能訓(xùn)練的實(shí)際效果,接著我們分別以三個(gè)測(cè)試者A、B、C的干預(yù)訓(xùn)練次數(shù)為自變量,對(duì)于技能的完成度為因變量分別進(jìn)行繪圖,結(jié)果如圖2所示:

圖2 測(cè)試兒童在訓(xùn)練干預(yù)期技能完成度對(duì)比(a)兒童A(b)兒童B(c)兒童C

由圖2可知,三名測(cè)試者隨著干預(yù)訓(xùn)練次數(shù)的增多其技能完成度也逐漸增高,測(cè)試者A在整個(gè)干預(yù)訓(xùn)練階段的技能完成度平均值為0.75,在訓(xùn)練接近尾聲時(shí)其技能完成度已經(jīng)達(dá)到1,說(shuō)明已經(jīng)熟練掌握了乘坐公交車這項(xiàng)技能;而測(cè)試者B在整個(gè)訓(xùn)練階段的平均完成度為0.76,與測(cè)試者A相差不大,同樣也在訓(xùn)練后期完成度達(dá)到1,表明已經(jīng)熟練掌握該技能;而測(cè)試者C在訓(xùn)練期的平均完成度僅為0.72,雖然在訓(xùn)練后期也已經(jīng)達(dá)到1但是整體的技能完成度起伏較大,說(shuō)明C的學(xué)習(xí)能力較低于A和B。

5 討論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知,三名測(cè)試者在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的技能訓(xùn)練后,乘坐公交車的能力顯著提高,說(shuō)明以游戲情景對(duì)人機(jī)交互界面進(jìn)行設(shè)計(jì)的教學(xué)訓(xùn)練確實(shí)可以幫助自閉癥兒童提高乘車技能,而且這種效果不局限于人機(jī)虛擬情景中,后續(xù)對(duì)三名兒童進(jìn)行追蹤觀察發(fā)現(xiàn)他們?cè)趯?shí)際生活中的乘坐公交車也非常熟練,說(shuō)明虛擬場(chǎng)景在向真實(shí)場(chǎng)景轉(zhuǎn)化中不存在太大的障礙。此外,關(guān)于測(cè)試者C 的訓(xùn)練效果不如A、B的問(wèn)題,可能是由于C的年齡略大于A和B,在自閉癥兒童的教育中,早期的治療效果更加明顯,這也在一定程度上證實(shí)了自閉癥兒童的治療應(yīng)該越早越好。通過(guò)人機(jī)交互技術(shù)設(shè)計(jì)的乘坐公交車技能訓(xùn)練教學(xué),有效地提高了自閉癥兒童的社會(huì)互動(dòng)水平,幫助他們掌握了基本的乘車能力,實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字化教學(xué)到實(shí)踐的完美飛躍,另外,人機(jī)交互技術(shù)在一定程度上具有社會(huì)互動(dòng)能力的治療效果,三名測(cè)試者在后期的追蹤觀察中對(duì)于其他的社交互動(dòng)中沒(méi)有特別的排斥,說(shuō)明該技術(shù)對(duì)于提高自閉癥兒童的社會(huì)互動(dòng)能力也具有一定的積極作用。

6 小結(jié)

本文通過(guò)利用人機(jī)交互技術(shù)對(duì)自閉癥兒童的社會(huì)互動(dòng)能力進(jìn)行有效性研究,完成設(shè)計(jì)交互界面和乘坐公交車訓(xùn)練方案后,對(duì)三名自閉癥兒童開(kāi)展實(shí)際訓(xùn)練,對(duì)訓(xùn)練次數(shù)和技能完成度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)人機(jī)交互技術(shù)不僅可以在虛擬環(huán)境里有效提高測(cè)試對(duì)象的乘坐公交車的完成度,在實(shí)際場(chǎng)景中測(cè)試者也可以獨(dú)立完成整個(gè)乘車項(xiàng)目,同時(shí)人機(jī)交互技術(shù)對(duì)自閉癥兒童的其他社會(huì)互動(dòng)能力有一定的積極作用。本文存在的不足:由于時(shí)間和人員限制,本文僅對(duì)三名自閉癥兒童進(jìn)行技能訓(xùn)練,樣本數(shù)量過(guò)少所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果還存在局限性,對(duì)自閉癥兒童的教育問(wèn)題還需要進(jìn)一步的深入研究。相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和數(shù)字化學(xué)習(xí)的普及,人機(jī)交互技術(shù)將給更多的自閉癥兒童帶來(lái)個(gè)性化的技能訓(xùn)練,幫助他們實(shí)現(xiàn)社會(huì)互動(dòng)能力的大幅度提高。

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