摘" 要：為滿(mǎn)足阿茲海默患者的隱性需求，以可拓學(xué)理論為指導(dǎo)，針對(duì)該人群的MR眼鏡造型隱性知識(shí)進(jìn)行挖掘、表征、轉(zhuǎn)化和重用的定量分析。用聚類(lèi)分析與因子分析法篩選出符合用戶(hù)偏好的典型樣本及主要造型因素，建立其可拓語(yǔ)義表征模型，并獲得代表性樣本圖與典型風(fēng)格意象詞兩者之間的映射關(guān)系。通過(guò)可拓變換核心可拓圖形元素庫(kù)，使MR眼鏡造型相關(guān)隱性知識(shí)能夠在外觀設(shè)計(jì)方面顯現(xiàn)化，希望為今后阿茲海默患者相關(guān)產(chǎn)品造型隱性知識(shí)推理的理論依據(jù)和設(shè)計(jì)實(shí)踐提供助力。

關(guān)鍵詞：阿茲海默癥患者；MR眼鏡；可拓推理；隱性知識(shí)；造型設(shè)計(jì)

習(xí)近平總書(shū)記向2018世界VR產(chǎn)業(yè)大會(huì)致賀信中強(qiáng)調(diào)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，造福各國(guó)人民的重要性[1]。我國(guó)“十四五”規(guī)劃（2021-2025年）將虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)納入數(shù)字經(jīng)濟(jì)相關(guān)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一，提出要加快文化產(chǎn)業(yè)數(shù)字化布局，促進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)[2]。阿爾茲海默?。ˋD）是一種以記憶力減退、認(rèn)知功能障礙為特征的中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，患病群體通常為60歲以上的老年人[3]。截至2019年，我國(guó)有超過(guò)1000萬(wàn)名阿茲海默癥患者，這給家庭和社會(huì)帶來(lái)了沉重負(fù)擔(dān)。意大利的醫(yī)學(xué)組織在2017年就將MR技術(shù)用于阿茲海默癥患者康復(fù)治療中，其利用虛擬畫(huà)面中的治療與康復(fù)活動(dòng)反復(fù)刺激患者的短期記憶力和空間判斷識(shí)別力，在一定程度上減輕或延緩患者智力的下降[4]。目前，我國(guó)越來(lái)越多企業(yè)將MR技術(shù)應(yīng)用在阿茲海默患者癥狀緩解方面。然而，現(xiàn)有的MR眼鏡在滿(mǎn)足這些患者需求方面仍存在不足，迫切需要?jiǎng)?chuàng)新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

隱性知識(shí)是指那些無(wú)法通過(guò)書(shū)面或語(yǔ)言形式輕易表達(dá)的知識(shí)，通常存在于人的經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)中[5]。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，隱性知識(shí)的挖掘和應(yīng)用能夠更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的潛在需求，提升產(chǎn)品的用戶(hù)體驗(yàn)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[6]。對(duì)于阿茲海默癥患者來(lái)說(shuō)，獲取和運(yùn)用這種知識(shí)變得尤為困難?？赏貙W(xué)是一種圍繞矛盾問(wèn)題本質(zhì)和轉(zhuǎn)化變換機(jī)理尋求解決問(wèn)題途徑的方法論，適用于為隱性知識(shí)形式化表達(dá)[7]。目前，學(xué)者們通過(guò)可拓學(xué)開(kāi)展了對(duì)隱性知識(shí)挖掘和表征的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究。如段金娟[8]通過(guò)分析非遺文化的顯性和隱性元素，構(gòu)建可拓圖解語(yǔ)義集，并結(jié)合形狀文法進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，證實(shí)了可拓方法在非遺文化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新性和有效性。胡慧銘[9]通過(guò)可拓創(chuàng)新方法分析壯族織錦圖案的顯隱特征，運(yùn)用可拓變換生成新的創(chuàng)意圖案，為壯族織錦圖案設(shè)計(jì)應(yīng)用提供了新的創(chuàng)新路徑；馬町蕙[10]通過(guò)可拓語(yǔ)義和圖解思維方法，系統(tǒng)地挖掘和轉(zhuǎn)化秦淮燈彩的隱性文化特性，使其在現(xiàn)代燈具設(shè)計(jì)中得到有效應(yīng)用，解決了文化元素表達(dá)模糊性的問(wèn)題。目前在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)阿茲海默患者等特殊人群隱性知識(shí)的推理方法依舊不夠充分和明確，較為理性的研究視角尚欠缺。

本研究在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用可拓學(xué)推理方法，系統(tǒng)地挖掘和表征阿茲海默癥患者的隱性知識(shí)，具有一定的創(chuàng)新性和獨(dú)特貢獻(xiàn)。為研究出更符合患者造型隱性偏好的MR眼鏡，研究分為以下步驟：首先，分析阿茲海默患者心理和生理特征，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供理論支撐。其次，收集并篩選出與阿茲海默患者使用習(xí)慣相關(guān)的實(shí)驗(yàn)感性詞匯隱性知識(shí)庫(kù)，并構(gòu)建與實(shí)驗(yàn)詞匯相匹配的實(shí)驗(yàn)造型設(shè)計(jì)要素顯性知識(shí)庫(kù)。接著，運(yùn)用可拓學(xué)基元模型，根據(jù)阿茲海默患者病理特征構(gòu)建MR眼鏡造型顯、隱性知識(shí)基元模型。再次，運(yùn)用可拓推理方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)樣本圖的隱性知識(shí)進(jìn)行定量推理顯性化，運(yùn)用增刪、擴(kuò)縮、置換、復(fù)制等可拓變換重構(gòu)設(shè)計(jì)。最后，結(jié)合阿茲海默患者偏好和心理、生理特征，設(shè)計(jì)出符合用戶(hù)隱性知識(shí)的醫(yī)療MR眼鏡方案。

一、面向阿茲海默癥患者的MR眼鏡概述

（一）現(xiàn)狀分析

MR眼鏡，即混合現(xiàn)實(shí)眼鏡，結(jié)合了虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)，能夠在現(xiàn)實(shí)世界中疊加虛擬信息，從而提供更加豐富的交互體驗(yàn)。MR眼鏡是目前的研究熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外許多主要科技公司，如蘋(píng)果、微軟等，都瞄準(zhǔn)了這個(gè)商機(jī)。2023年蘋(píng)果首款MR眼鏡的發(fā)布，更將該行業(yè)推向高潮。醫(yī)療對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的需求非常強(qiáng)烈，有望引領(lǐng)醫(yī)療領(lǐng)域的新興革命[11]?，F(xiàn)有文獻(xiàn)，如Luzon等[12]對(duì)5897篇虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，MR）眼鏡在影像資料的三維重建、醫(yī)患溝通、遠(yuǎn)程醫(yī)療以及患者治療等各方面工作中起著重要作用?，F(xiàn)階段是發(fā)展醫(yī)療MR眼鏡的好時(shí)機(jī)。對(duì)現(xiàn)有知名智能眼鏡進(jìn)行品牌分類(lèi)排布，按照上市時(shí)間、造型風(fēng)格對(duì)比的方式進(jìn)行分析（如圖1）。

根據(jù)研究對(duì)象MR眼鏡相關(guān)產(chǎn)品的分析，提出市場(chǎng)上主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：國(guó)內(nèi)該產(chǎn)品的種類(lèi)較少，而國(guó)際上如以美國(guó)微軟、蘋(píng)果為代表，韓國(guó)HTC、日本愛(ài)普生等虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡龍頭企業(yè)，均在向著多功能、復(fù)合型、高效能、數(shù)字化的方向快速發(fā)展，且造型也已經(jīng)形成各自的品牌風(fēng)格。相較之下，我國(guó)品牌風(fēng)格仍有較大提升空間?，F(xiàn)有國(guó)際及國(guó)內(nèi)智能眼鏡設(shè)備在造型設(shè)計(jì)上多偏向感性，不適用于醫(yī)療類(lèi)的理性場(chǎng)所；體量和重量較大，導(dǎo)致其舒適性較差，不適應(yīng)于阿茲海默癥患者人群。因此，除了技術(shù)進(jìn)步外，MR眼鏡的造型改良也須考慮阿茲海默患者的病理特征，以提高他們的接受度和舒適度。

（二）面向阿茲海默癥患者的MR眼鏡設(shè)計(jì)的考慮因素

面向阿茲海默患者的產(chǎn)品設(shè)計(jì)除了要符合生理使用需求（功能、結(jié)構(gòu)是否符合患者身體構(gòu)造），還要關(guān)注患者的心理情感需求（審美、顏色是否符合患者情感系統(tǒng)）[13]。阿茲海默患者的生理方面：隨著病情的發(fā)作，其生理機(jī)能會(huì)發(fā)生明顯的變化，主要體現(xiàn)在記憶力減退、認(rèn)知功能障礙、運(yùn)動(dòng)功能障礙、觸覺(jué)障礙等認(rèn)知功能障礙[14]。生理機(jī)能的衰退主要受到肌肉、肌腱、骨骼和關(guān)節(jié)的變化，導(dǎo)致反應(yīng)速度的降低。因此，針對(duì)阿茲海默患者的MR眼鏡設(shè)計(jì)要充分考慮患者群體的具體生理特征，進(jìn)一步滿(mǎn)足該群體對(duì)產(chǎn)品的具體需求；阿茲海默患者的心理方面：當(dāng)其生理機(jī)能產(chǎn)生較大變化后，許多患者的心態(tài)、情緒也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，常見(jiàn)有孤獨(dú)感、情緒波動(dòng)、焦躁不安等[15]。同時(shí)其伴有時(shí)間、空間感混亂和迷決策困難。因此，設(shè)計(jì)應(yīng)使用溫暖和安慰的顏色和元素，以提升患者的情感體驗(yàn)和心理舒適度。阿茲海默患者生理、心理需求及相應(yīng)的設(shè)計(jì)考慮因素（如表1）。

二、面向阿茲海默患者M(jìn)R眼鏡設(shè)計(jì)的隱性知識(shí)推理

MR眼鏡的品牌風(fēng)格逐漸成為行業(yè)研究的熱點(diǎn)，造型是品牌識(shí)別的核心。因此依據(jù)感性工學(xué)理論對(duì)面向阿茲海默患者M(jìn)R眼鏡的造型顯、隱性知識(shí)進(jìn)行獲取、篩選和分析等定量研究，并應(yīng)用可拓推理方法，對(duì)設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行表征和轉(zhuǎn)換，完成隱性知識(shí)到顯性知識(shí)之間的推理。根據(jù)可拓學(xué)的共軛規(guī)則，若設(shè)MR眼鏡為，則造型要素、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等顯性知識(shí)，記作實(shí)部；而品牌、風(fēng)格、感性認(rèn)知、用戶(hù)偏好等隱性知識(shí)，記作虛部，兩者具有相關(guān)性，可相互轉(zhuǎn)化[16]。

（一）面向阿茲海默患者M(jìn)R眼鏡的隱性知識(shí)分析

1.構(gòu)建實(shí)驗(yàn)樣本圖庫(kù)

實(shí)驗(yàn)通過(guò)多途徑調(diào)研，共搜集39款整體造型相異的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡為樣本庫(kù)。市面上MR眼鏡參考樣本有限，需收集一些AR的造型產(chǎn)品。通過(guò)問(wèn)卷對(duì)醫(yī)生、患者及專(zhuān)家小組進(jìn)行調(diào)研。利用SPSS軟件對(duì)樣本進(jìn)行聚類(lèi)分析和K-均值法分析，將所有樣本劃分為8類(lèi)，從每類(lèi)中篩選出1個(gè)樣本作為實(shí)驗(yàn)樣本圖。另外為提高產(chǎn)品樣本研究的全面性和降低色彩因素影響，樣本均去掉品牌商標(biāo)和去色處理（如圖2）。

2.構(gòu)建實(shí)驗(yàn)感性詞匯庫(kù)

實(shí)驗(yàn)通過(guò)查閱文獻(xiàn)和訪談等多種途徑，共搜集適合描述面向阿茲海默患者M(jìn)R眼鏡造型風(fēng)格詞匯121個(gè)，并請(qǐng)1位工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)教授、5位醫(yī)護(hù)人員、12位患者篩選出能準(zhǔn)確傳達(dá)用戶(hù)偏好的詞匯對(duì)115組，組成感性詞匯庫(kù)。通過(guò)36份有效調(diào)研問(wèn)卷，再利用SPSS軟件對(duì)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行探索性因子分析，實(shí)驗(yàn)篩選出安全的－危險(xiǎn)的（G1）、科技的－平庸的（G2）、簡(jiǎn)約的－繁瑣的（G3）、專(zhuān)業(yè)的－業(yè)余的（G4）作為實(shí)驗(yàn)感性詞匯對(duì)。

3.構(gòu)建實(shí)驗(yàn)造型設(shè)計(jì)要素

本階段根據(jù)造型設(shè)計(jì)原理和形態(tài)分析學(xué)等相關(guān)理論基礎(chǔ)，對(duì)篩選出的實(shí)驗(yàn)樣本圖進(jìn)行造型設(shè)計(jì)要素提取，建立造型設(shè)計(jì)要素表[17]。其中，實(shí)驗(yàn)將視覺(jué)影響度最大的佩戴區(qū)的造型作為一個(gè)整體，提取實(shí)驗(yàn)樣本圖的頂部及側(cè)面造型元素。人們?cè)谟^察佩戴區(qū)時(shí)，主要以側(cè)面為觀察視角，考慮頂視造型及流線度。將MR眼鏡的每個(gè)單元進(jìn)行細(xì)分并用簡(jiǎn)化示意圖表示，主要?jiǎng)澐譃殓R片、頭部系帶（側(cè)視）、頭部系帶（頂視）、鼻托、攝像頭、按鍵、鏡片與鏡架的關(guān)鍵位置關(guān)系，得到每個(gè)樣本的造型設(shè)計(jì)要素，如表2所示。

繼續(xù)將保留的實(shí)驗(yàn)樣本圖與提取的造型設(shè)計(jì)要素編碼進(jìn)行匹配，得到每個(gè)樣本的分類(lèi)，得到各分類(lèi)形態(tài)元素編碼表（如表3）。

（二）面向阿茲海默患者M(jìn)R眼鏡設(shè)計(jì)隱、顯性知識(shí)的表征

隱性知識(shí)的獲取和轉(zhuǎn)化對(duì)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的提高起著至關(guān)重要的作用，但其也有難以表征和難以轉(zhuǎn)化的技術(shù)瓶頸問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)，使用可拓學(xué)中的基元模型可形式化地表征產(chǎn)品顯、隱性知識(shí)，采用可拓變換可轉(zhuǎn)化產(chǎn)品隱性知識(shí)，從而彌補(bǔ)隱性知識(shí)本身的不足[18]。

1.面向阿茲海默患者M(jìn)R眼鏡隱性知識(shí)的表征

根據(jù)可拓學(xué)基元理論，可以通過(guò)基元表達(dá)式量化描述產(chǎn)品隱性知識(shí)，其基元表達(dá)式如式（1）所示：

（1）

式中：表示研究對(duì)象；表示研究對(duì)象的特征；表示對(duì)象對(duì)應(yīng)特征的量值信息。

由此，根據(jù)前文提取的實(shí)驗(yàn)感性詞匯庫(kù)，建立MR眼鏡造型隱性知識(shí)基元模型，如式（2）所示：

（2）

2.面向阿茲海默患者M(jìn)R眼鏡顯性知識(shí)的表征

根據(jù)基元模型公式和表1中的MR眼鏡形態(tài)分解，可將MR眼鏡的形態(tài)要素用基元表征為，如式（3）所示：

（3）

其特征值閾，如式（4）、（5）、（6）、（7）、（8）所示：" " " " " " " " " " " " " （4）

（5）

（6）

（7）

（8）

建立MR眼鏡關(guān)鍵結(jié)構(gòu)位置關(guān)系的關(guān)系元模型，如式（9）所示：

（9）

（三）面向阿茲海默患者M(jìn)R眼鏡隱性到顯性知識(shí)的推理

1.風(fēng)格意象特征評(píng)估

實(shí)驗(yàn)將實(shí)驗(yàn)樣本圖和5對(duì)實(shí)驗(yàn)感性詞匯組合，利用5分制李克特量表制作MR眼鏡風(fēng)格意象特征評(píng)估線上問(wèn)卷[19]。邀請(qǐng)15位阿茲海默癥患者、6位相關(guān)醫(yī)護(hù)人員、3位工業(yè)設(shè)計(jì)工作人員、2位MR眼鏡行業(yè)工作專(zhuān)業(yè)人員參與本次問(wèn)卷調(diào)查。請(qǐng)參與者對(duì)每組樣本圖對(duì)應(yīng)的風(fēng)格意象特征詞匯進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，得到風(fēng)格意象特征評(píng)價(jià)平均值（如表4）。通過(guò)感性評(píng)價(jià)結(jié)果，選出更偏向于感性詞匯的樣本，并提取它們的造型特征，作為MR眼鏡造型設(shè)計(jì)的參考依據(jù)（如表5）。

2.可拓圖解變換

對(duì)表4中的主要造型特征矢量化圖形進(jìn)行可拓變換，可生成新的圖形。

定義MR眼鏡可拓變換的基元表達(dá)式[20]，如式（10）所示。

（10）

式中，，N為整數(shù)，對(duì)應(yīng)MR眼鏡風(fēng)格意象語(yǔ)義特征。

基于可拓變換方法中的增、刪變換和復(fù)制變換方法，結(jié)合表4和表1中的關(guān)鍵造型特征元素d31、d25、d72、d53、d61，對(duì)關(guān)鍵造型特征元素進(jìn)行可拓深度變換，得到新的可拓變換造型設(shè)計(jì)元素集（如表6）。

對(duì)表5中的造型設(shè)計(jì)元素進(jìn)行評(píng)估，設(shè)定評(píng)估分?jǐn)?shù)區(qū)間為1～5分（5-point Likert scale），分?jǐn)?shù)越高表示該設(shè)計(jì)元素越能體現(xiàn)風(fēng)格意象詞的造型意象特征。共發(fā)放20份，對(duì)每組樣本所對(duì)應(yīng)的感性詞匯進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，得到元素集風(fēng)格意象特征評(píng)價(jià)均值（如表7）。

根據(jù)表中評(píng)價(jià)分析均值結(jié)果，可以得出元素集風(fēng)格意象特征評(píng)價(jià)均值都超過(guò)3.5，每類(lèi)分別選出偏向于感性詞匯的樣本d312、d253、d723、d532、d612，并提取它們的造型特征，作為接下來(lái)面向阿茲海默癥患者的MR眼鏡造型設(shè)計(jì)的參考依據(jù)。

三、面向阿茲海默患者M(jìn)R眼鏡設(shè)計(jì)實(shí)踐

首先是具體造型元素提取。選擇偏向于感性詞匯的樣本d312、d253、d723、d532、d612進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，圓形、弧線的機(jī)身線條應(yīng)用體現(xiàn)更加具有安全感；多個(gè)頭部系帶，單鏡片體現(xiàn)了機(jī)身輪廓的科技感；鏡片與鏡架位置關(guān)系，簡(jiǎn)約攝像頭顯得更加簡(jiǎn)約；整體流體弧線和側(cè)面腰線的簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì)則為產(chǎn)品增添了專(zhuān)業(yè)感。

其次是色彩應(yīng)用。為了使MR眼鏡適應(yīng)于醫(yī)療環(huán)境，選擇柔和干凈的色彩，機(jī)身和按鈕采用科技白和如淺灰等顏色，避免過(guò)于刺眼的顏色，使眼鏡看起來(lái)溫和舒適。

最后是整體方案設(shè)計(jì)?；谔崛〉脑煨途€條與配色的選定應(yīng)用，以及針對(duì)阿茲海默患者生理、心理需求及相應(yīng)的設(shè)計(jì)考慮因素，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。MR眼鏡采用輕量化設(shè)計(jì)，眼鏡整體設(shè)計(jì)輕巧，減少重量，避免給患者帶來(lái)不適。雙環(huán)繞帶和無(wú)鼻托的設(shè)計(jì)，確保佩戴舒適的同時(shí)避免壓迫感和疼痛。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔易用的物理按鈕，方便患者進(jìn)行操作，減少認(rèn)知負(fù)擔(dān)。眼鏡支持個(gè)性化適配，可以檢測(cè)步態(tài)和平衡，提供檢測(cè)和提醒功能，為醫(yī)生及護(hù)理人員提供數(shù)據(jù)參考。集成遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)和互動(dòng)功能，支持患者與醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行溝通和互動(dòng)，提供遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)。眼鏡可以記錄患者的行為模式和健康數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析，提供給醫(yī)護(hù)人員參考，幫助更好地管理和治療。增強(qiáng)患者幸福感，享受更快樂(lè)的晚年生活，減輕家庭看護(hù)壓力。MR眼鏡造型方案效果圖（如圖3）。

四、結(jié)語(yǔ)

研究以面向阿茲海默癥患者的MR眼鏡造型隱性知識(shí)為研究對(duì)象，利用感性工學(xué)和可拓推理相結(jié)合的方法，了解了患者對(duì)MR眼鏡造型的造型隱性需求；通過(guò)對(duì)阿茲海默患者生理、心理、行為和實(shí)驗(yàn)樣本圖進(jìn)行分析，提取出了面向患者的MR眼鏡視覺(jué)特征（顯性知識(shí)）和風(fēng)格意象詞匯（隱性知識(shí)）。應(yīng)用可拓推理中的增、刪和復(fù)制變換，調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)元素，能滿(mǎn)足阿茲海默癥患者的造型隱性需求。本研究不僅驗(yàn)證了隱性知識(shí)與可拓學(xué)的融合應(yīng)用的可行性，還為其他相關(guān)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)提供了新思路和實(shí)踐參考。

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作者簡(jiǎn)介：

席冰，博士，龍巖學(xué)院傳播與設(shè)計(jì)學(xué)院產(chǎn)品設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)助教。研究方向：產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

楊偉健，馬來(lái)西亞理科大學(xué)藝術(shù)學(xué)院創(chuàng)意設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)碩士研究生。研究方向：產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品服務(wù)創(chuàng)新。

基金項(xiàng)目：本文系2021年度福建省教育廳中青年教師教育科研項(xiàng)目（JAT210440）階段性研究成果。