基于兒童認知心理的交互界面設計

朱蓉蓉，黃智宇

（1.中南大學建筑與藝術學院，湖南長沙 410083; 2.湖南商學院設計藝術學院，湖南長沙 410205）

隨著人們對網絡認識的加深，以及兒童網民的逐漸增加，針對兒童群體的交互產品的研究與開發逐漸受到業內人士的重視。如今，面對網絡化、信息化技術融入兒童群體的交互產品，這為兒童的早期教育、開闊視野等都做出了巨大的貢獻。兒童作為一個特殊群體，有著自身的認知局限，他們的思維認知處于初級階段，認知更多依賴感觀的直接體驗。因此，通過對兒童認知心理及發展的研究，來探討面向兒童的人機交互界面設計，這對于設計出更適合兒童的交互界面及交互方式，充分調動其興趣有著十分重要的意義。

一、兒童認知心理分析

20世紀60—70年代，隨著認知心理學成為心理學研究的核心，信息加工的研究亦逐漸成為認知發展研究中的一個主要研究途徑。而界面設計，著力解決用戶與計算機的交互問題，即人機交互問題，必然會涉及到大量的、多樣化的人機信息交互。因此，進行以兒童為目標用戶的交互界面設計，我們有必要對兒童的認知發展有所了解。

1.兒童的認知發展

有心理學家用信息加工的觀點來解釋兒童認知及其發展。其研究范圍主要包括感知覺、注意、表象、學習記憶、思維和言語等心理過程及其發展。相關研究表明，兒童認知事物的方式是通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等幾種手段，其認知能力及水平隨著年齡的增長而不斷提高。同期研究還發現不同孩子其成長方式不同，個體之間還存在某種差異。但總體上他們認知發展過程有類似之處。著名發展心理學家皮亞杰把兒童的認知發展按年齡劃分共分為四個階段[1]119：

感知運動階段（0—2歲左右）：嬰兒通過外顯的行為影響世界，以此來認識世界，這個階段的兒童的主要認知結構是感知運動圖式。

前運算階段（2—7歲）：兒童能夠利用表征（心理表象、圖畫、詞、姿勢）而不僅僅是動作，來思考客體和事件。

具體運算階段（7—11歲）：在本階段內，兒童的認知結構由前運算階段的表象圖式演化為運算圖式。

形式運算階段（11—15歲）：兒童在這個時期的特征表現為，開始不受真實情境的束縛兒童思維發展到抽象邏輯推理水平。

2.游戲行為對兒童認知的促進作用

兒童的游戲行為一直以來都受到心理學家、教育學家和社會學家所關注，這不僅因為游戲是兒童成長過程中最主要、最喜愛的活動，更重要的是因為這種活動的發展與兒童心理發生最重要的變化有關。

70年代以來，許多心理學家對人類在游戲中的心理活動進行了研究，其研究表明游戲是包含了多種認知成份的復雜心理活動[2]38。我國早期研究發展心理學的泰斗陳鶴琴先生認為：“兒童好游戲乃是天然。游戲可以給兒童快樂、經驗、學識、思想、健康……他從游戲中強健身體，活潑動作，他從游戲中鍛煉思想，學習做人，游戲是兒童的良師，是兒童成長過程中最佳的學習方式。”著名發展心理學家皮亞杰認為：游戲是兒童學習新的復雜的客體和事件的一種方法。所以，我們應充分把握兒童在游戲行為中這種特殊的學習方式，掌握兒童的游戲心理，在進行兒童交互界面設計時，采用符合兒童游戲心理機制的界面設計原則，充分調動兒童的積極性、主觀能動性，讓兒童真正參與到交互中，從而取得最佳交互效果。

二、我國兒童人機交互界面設計現狀透視

隨著網絡技術的飛速發展，兒童網民的日益增加，越來越多的業內人士投入到面向兒童的人機交互界面研究與開發中來。如在中國大連建立的歐盟可用性研究中心，專門研究人機界面設計，對兒童網站的可用性測試取得了一定成果;華東師范大學從國外購買眼動儀對兒童的感知能力進行研究，以改善兒童產品的界面設計。盡管如此，由于國內網絡技術的研發起步晚于國外，而面向兒童的人機交互界面設計的研究還未趨于完善。因此，目前面向兒童群體的人機交互界面設計仍存在以下問題：

1.設計師缺乏對目標用戶的明確定位。設計師在設計時未根據兒童的認知特征及認知習慣，界面上出現太多不符合其認知的文字，導致操作過程出現障礙;或者是未根據其認知心理，將一系列的圖片隨意堆砌，未從根本上體現互動性，引起其心理共鳴;

2.交互界面板塊龐大復雜，缺乏視覺中心。一個優秀的界面設計應該風格統一，并有效的突出重點內容，而不應隨意填充。雅各布·尼爾森也曾提出兒童人機交互界面設計應簡潔明了，具有較強的可用性;且內容與形式應該具有娛樂性、趣味性、豐富性，應使用多媒體的交互方式;

3.交互界面未能滿足兒童游戲心理。隨著交互技術的發展，兒童群體對人機交互產品的需求不再只停留在傳統的鼠標與鍵盤相結合的操作方式上。根據兒童對人機交互產品的認知需求，自然、直觀和高效的多樣化交互界如手勢、語音、實物操作界面等能極大的引起兒童的好奇心，同時增加其在使用過程中的樂趣，滿足他們的游戲心理。

三、兒童人機交互界面設計構想

兒童認知事物的方式主要包括視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等幾種手段。而兒童在進行人機交互界面操作時主要通過視覺、聽覺、觸覺等認知方式。因此，我們可以從與之相對應的圖形交互界面、聲音用戶界面、多感觀用戶界面等三個方面來探尋設計出符合兒童認知心理的交互界面。

1.圖形交互界面

圖形化用戶交互界面（Graphical User Interface，簡稱GUI）這一概念最早是由20世紀60年代被道格拉斯·恩格爾巴特提出，其具有可視性、交互性、透明性、直接操縱性等特點[2]21。現已無可爭議地成為當前交互界面設計的主流。根據兒童的認知心理，具有簡單、直觀、具象特征的圖形化界面對兒童來說更具趣味性，也更能激發兒童的好奇心理，從而調動兒童接觸、學習的積極性。

圖1 國外兒童網站 http：//www.seussville.com//

圖形化交互界面中一個重要的組成部分是眾多的具有符號意味的圖標、鼠標指標、按鈕等圖形元素。因此，在設計符合兒童認知心理的圖形交互界面應注意：（1）在圖形形態上多采用動態的形式。據調查，趣味性的動態圖形更符合兒童的游戲心理，因此更受兒童歡迎。（2）圖形的造型方式可以多樣化。在符合主題內容的前提下，使用多種造型方式，如繪畫、卡通、照片等等，可寫實可抽象，可以是二維畫面也可是三維立體畫面。（3）可設計具有情景代入和角色扮演的圖形和場景。賦予兒童用戶一個虛擬的角色，使之身臨其境的融入角色扮演，刺激他們的情感體驗和心理感受。如圖1，具有趣味性的動態卡通圖形和場景，無須過多的文字提示，便能使兒童輕松獲得認知。

2.聲音用戶界面

聲音用戶界面是指在人機交互過程中出現的與圖片或主題相協調的語音或背景音樂。有研究表明，在現實環境中，人類從外界獲得的信息約70%來源于視覺，而聽覺約占15%—20%，是除了視覺以外的最重要的信息獲取途徑[3]。通過研究兒童的認知心理可以得知，兒童對事物的認識需要多感觀綜合感受和體驗才能幫助其建立起真正的內化知識和經驗，即視覺、聽覺、觸覺等多感觀綜合。因此，設計良好的聲音用戶界面對兒童群體在進行界面操作過程中不僅可以起到輔助信息認知的作用，而且還具有視覺通道無法替代的功能。此外，面向兒童用戶的人機交互產品，聲音用戶界面也是增加其用戶體驗程度的相當重要的一個方面，畢竟良好的聲音表達可以給兒童帶來舒適、優美的心理體驗，同時調動其潛在情感，引起對產品的共鳴。如圖2，根據趣味性的卡通圖形界面，配有與主題相協調的背景音樂，并且鼠標點在某個動態圖標時，會有與之相對應的場景聲音及語音解釋。這種圖形界面與聲音界面的完美結合，不但減少了兒童的認知負擔，而且大大提高了其用戶體驗。

圖2 國外兒童網站 http：//www.seussville.com/?home#/home/

3.多感觀交互界面

多感觀交互界面是隨著交互技術的高速發展，作為一種新的界面形式而出現。其是將人體的視覺、聽覺和觸覺器官與人機交互界面這個媒介相聯系，基于視線跟蹤、語音識別、手勢輸入、感覺反饋等新的交互技術，允許用戶利用本身內在感覺和認知技能，使用多個交互通道，以并行、非精確方式與計算機系統進行交互，旨在提高人機交互的自然性和高效性[4]2。面向以兒童為服務對象的人機交互產品，自然、直觀和高效是兒童群體在進行交互界面操作的基本要求。兒童不能很好的理解周圍的環境，與成人相比更具有基于表象的思維，即形象思維與直覺思維。此外，游戲是兒童成長中必不可少的一部分，游戲行為對兒童的認知起著至關重要的作用。而設計出具有娛樂性、趣味性的人機交互方式更能吸引兒童自主的去探索，從而獲取知識。圖3是一款名為“Kinect”的體感游戲機，其是集成了手勢、表情、語音等人的自然溝通方式，成為人和機器交互的新方式，只需一個簡單的語音指令，就可以觀看電影或者暫停正在直播的電視節目，利用手勢和動作就能玩游戲。因此，設計師在進行兒童交互界面設計時，可以采用適合兒童認知的手勢、語音、實物操作界面等自然直觀的交互界面既能增強其產品的交互性，使操作方式更加便捷，又能滿足兒童的游戲心理，使其獲得愉快體驗。

圖3 體感游戲機 ttp：//tech.gmw.cn/2011－05/30/content_2021653.htm

四、結語

“以兒童為中心”是設計師在進行兒童人機交互界面設計時必須遵循的設計原則。而兒童與成人不同，其與計算機進行交互是一個復雜的認知過程，是由多種心理因素協調作用的結果。因此，本文通過對兒童的認知發展及特性的分析，來探尋如何設計出更符合兒童認知心理和操作習慣的人機交互界面，使兒童獲得愉快體驗。

[1]桑標.當代兒童發展心理學[M].上海：上海教育出版社，2003.

[2]席曉冬.面向兒童的軟件交互界面設計研究[D].西北工業大學，2007.

[3]張勇，王成.虛擬仿真系統中的聲音設計[J].齊齊哈爾大學學報，2004，（1）.

[4]徐佳理.基于多重觸控的多通道人機交互界面設計研究[D].同濟大學，2008.