自閉癥兒童面部表情識別能力矯正游戲研究及實現

四川師范大學數字媒體學院 汪 玉 梁麗娟 張玉嬋 雷 剛*

?

自閉癥兒童面部表情識別能力矯正游戲研究及實現

四川師范大學數字媒體學院 汪 玉 梁麗娟 張玉嬋 雷 剛*

社會情緒是自閉癥的核心障礙，情緒最重要的表達途徑是面部表情。日常人際交往中，人們能辨認他人情緒并做出適當反應十分重要。由于心智、理解能力等方面的缺陷，自閉癥兒童不能識別他人的面部表情，不能表達自己的情緒，直接影響他們的社交、學習。本文的研究對象為不同年齡段、不同程度的自閉癥兒童。本文綜合已有研究成果，探討自閉癥兒童面部表情識別特點，尋求適用于自閉癥兒童的游戲表達方式。基于計算機設計開發的一款拼圖類型的兒童益智游戲，能通過圖像和音樂的輔助一定程度上矯正自閉癥兒童面部表情識別能力。本研究將游戲成果運用到實驗中，證明此款游戲能較明顯地提高自閉癥兒童的面部表情識別能力。

自閉癥兒童 表情識別 電腦游戲 音樂輔助

一、國內外研究現狀及文獻綜述

1.自閉癥兒童現狀

自閉癥是一種以社會性交往障礙、言語交流障礙、興趣范圍狹窄及行為刻板重復為特征的廣泛性發育障礙。自閉癥神經的發育異常，從中度到重度缺損，被稱為自閉癥型譜紊亂（ASD）。ASD被定義為行為方面的缺損，包括社交互動的缺損、語言和非語言溝通方面的缺損以及對興趣活動各方面的抑制。

筆者根據實地考察和大量文獻發現，大多自閉癥兒童沒有情感依賴（包括父母），對陌生事物產生強烈抵觸，難以與周圍的人建立感情聯系。在言語運用方面，大多自閉癥兒童盲目重復和刻板模仿，傾向于用手勢、叫喊等方式表達。平日活動中，自閉癥兒童偏愛圓形或旋轉的玩具，長時間不更換愛好，對玩耍環境有一成不變的要求。智力方面，自閉癥兒童智力普遍低于正常兒童智力。自閉癥兒童進行面部識別時，偏向于避免直視對方的臉。直視對方面部時，自閉癥兒童的視線移動方向混亂，異于正常人從眼睛到唇角的視線方向。自閉癥兒童在面部表情識別上有兩大困難，即過少的面部表情識別和錯誤的面部表情識別。這兩大困難造成他們的社交困難。人際互動中，如果個體不能識別他人的表情，就無法理解他人的動作及周圍情境，容易做出不恰當的行為，導致不成功的人際互動經驗。

2.自閉癥兒童干預訓練

（1）認知行為訓練。有研究者采用認知行為訓練干預自閉癥兒童的情緒理解。研究者Bauminger進行過一項為期7個月的認知行為干預研究，針對8至17歲的自閉癥兒童進行社會情緒理解和社會交往能力訓練。結果顯示：經過人際問題解決、情緒知識教育和社會交往任務的訓練后，研究對象在社會互動、問題解決策略、復合情緒理解三方面都有所進步。研究者Tenenhaum等設計的干預訓練包括自我解釋任務和主試解釋任務，這些任務解釋在不同故事情境中主人公的隱藏情緒及產生矛盾情緒的原因。研究對象經上述訓練后，情緒理解能力顯著提高。研究者指出，解釋性對話能促進人們的情緒理解和一般學習能力的提高，但是該訓練模式不能運用于自閉癥兒童家庭。如果要使其適用于一般家庭，必須提供一套環境穩定并能長時間實施的訓練模式。

（2）動畫片干預模式。有研究者依據系統化與共情間的代償關系，設計出包含真人表情的動畫片《運輸者》，以此幫助自閉癥兒童利用系統化能力改善共情缺損。結果發現，采用動畫進行干預訓練能有效提升自閉癥兒童對基本情緒和復雜情緒的識別能力，發展其社會行為。然而，學者認為《運輸者》只在短期內對自閉癥兒童的表情識別有所幫助，干預效果不夠持久穩定。

（3）交互式游戲。研究者嘗試采用生動的交互式游戲訓練自閉癥兒童的表情識別能力，如Let's Face It、Мind Reading等。這一新領域的研究雖然受到國內許多學者的高度重視，但目前國內針對自閉癥兒童表情識別能力矯正的交互軟件數量極少，且僅作為學術研究，所以能夠應用到自閉癥兒童康復治療中的游戲軟件少之又少。

二、研究動機及意義

傳統自閉癥兒童情緒識別能力訓練缺少系統的訓練，更多關注口語表達、減少與社會不融洽行為等問題。研究者需要迫切解決的自閉癥兒童問題是：如何使自閉癥兒童正確理解他人、正常與他人交往。

近年來，研究者對自閉癥兒童的干預方法進行大量研究，治療矯正方法層出不窮。有的學者的調查顯示，治療機構最常用的方法是感覺統合訓練，家庭最常用的方法是游戲療法。治療機構中最有效的方法被認為是行為治療（占總數的65%）。當前，以計算機為基礎、以游戲為形式訓練自閉癥兒童的情緒識別能力在國外已有一定成就，但國內的這項技術還在起步階段。這一方案簡單、易操作、成本低、便于家庭護理。自閉癥兒童表情識別能力矯正游戲軟件具有前沿的研究價值，擁有龐大的試用群體，未來有巨大的發展空間。

三、研究過程

1.研究目標

（1）了解自閉癥兒童對面部表情認知的特點。

（2）設計開發游戲軟件并進行實驗，記錄實驗結果。

（3）根據實驗結果進一步分析總結提高自閉癥兒童表情識別能力的有效游戲治療方案。

2. 自閉癥兒童面部表情識別能力特點的研究

目前，已有國內外學者從神經科學、心理學和教育學等多個領域揭示自閉癥兒童識別面部表情的特點和規律。為研究自閉癥兒童面部表情識別能力特點，研究小組成員結合已有的研究理論，聯系成都市自閉癥兒童康復中心，進行實地考察。通過課堂筆記、面對面交流、游戲互動、設計實驗等方式，研究小組對自閉癥兒童的面部表情識別能力進行研究。

研究小組挑選三組表情圖片給自閉癥兒童識別，并且記錄正確率，一組為面部的上半部分，一組為面部的下半部分，對照組是完整的圖片。結果顯示，自閉癥兒童識別整張臉和下半部分臉的成績優于上半部分臉。這說明自閉癥兒童對下半部分臉的敏感程度比上半部分強。這與研究小組查找的國外研究結果一致。自閉癥兒童的面部表情識別圖式是根據人臉下半部分建立起來的，即只注意嘴部變化，他們與正常人對整張臉的信息整合識別模式不同。

結合研究小組的實驗結果、國內外已有研究結果以及課堂筆記等，研究小組總結出自閉癥兒童面部表情識別具有以下特點。

（1）普遍無法集中注意力。

（2）自閉癥兒童的面部表情識別圖式與正常兒童識別整張臉的模式不同。自閉癥兒童根據人臉的下半部分建立起面部表情識別，即只注意嘴部變化。

（3）自閉癥兒童對他人面部表情的注意力受情境因素影響。

（4）自閉癥兒童對生氣、恐懼等負面情緒的認知遠低于高興、開心等正面情緒。

（5）不同年齡段的自閉癥兒童對面部表情的識別強度不同。

自閉癥兒童面部表情識別能力特點研究為游戲設計與開發提供了重要的理論依據，為之后的研究奠定了基礎。

3.自閉癥兒童面部識別矯正游戲設計與實現

（1）游戲設計。①簡化游戲操作，難度分級。由于自閉癥兒童心智、年齡等限制，游戲操作應簡單易行。我們將游戲操作簡化到只需點擊和拖動，并適當模糊游戲結果的判斷。游戲難度體現在碎片數量和圖片表情復雜度兩方面。根據自閉癥兒童年齡和身心功能發展程度，游戲難度呈階梯化。②豐富有趣的故事情節，淡化對治療的抵制情緒。設計者為每一關卡設計豐富的故事情節，結合動畫模擬小型場景，有利于自閉癥兒童理解該情境下的表情。結合兒童游戲設計特點以及自閉癥兒童心理特點，游戲可以融入大量卡通元素。③音樂刺激。早在1979年，國外就有心理學家研究發現自閉癥兒童的音樂模仿能力比一些具有音樂天賦的正常兒童都高出許多，自閉癥兒童辨識音樂的能力很強。國際上出現許多音樂療法。基于治療自閉癥的音樂療法，游戲中可以針對不同的情緒表情，設置不同情緒的音樂及提示音，利用音樂對情緒的渲染能力，輔助自閉癥兒童理解當前情緒。④圖像刺激。研究認為，自閉癥兒童正確識別6種基本面部表情的比例低于70%，且自閉癥對不同表情的識別能力強弱有所差異。因此，游戲要適當調整各類表情圖片的選取比重。自閉癥兒童容易識別的情緒比例較少，正面情緒設置在簡單關卡中，游戲動畫要注重嘴部、眼部的表情變化。

（2）游戲實現。①開發工具。以PC作為游戲載體，便于研究者計算和分析治療結果，靈活修改治療方案。Adobe Flash作為開發工具。Flash在動畫制作方面擁有巨大優勢，可以跨平臺發布，適用于制作對UI、動畫效果要求較高的2D游戲。②主要玩法。自閉癥兒童通過鼠標點擊拖動碎片，將它們移動到正確位置，拼合整張圖片即完成游戲。游戲分為挑戰模式和闖關模式。挑戰模式中玩家自行選擇表情和難度，闖關模式中難度遞增，旨在階段性訓練。③主要程序算法。分圖：用Loader 和URLRequest類加載圖片，創建Bitmap對象加載的圖片，選定分割區域，分割出來的圖片存入數組，Мath.random（）函數在指定范圍內隨機放置碎片。信號傳遞：游戲的每個界面和程序打包成SWC文件，界面之間調用Event類傳遞信號。數據庫：數據庫記錄分數、等級等，設計者使用SharedObject類讀寫數據，將數據設為共享對象可靜態存儲，保持本地永久性。

四、實驗

1.實驗對象

實驗選取6名不同年齡段的自閉癥兒童作為研究對象，分別是2～5歲兩名、5～8歲兩名和8～12歲兩名。他們的患病程度不同，在康復中心接受治療的時間長短不同。這樣可以滿足游戲的廣泛針對性。

2.實驗過程

實驗小組人員對每位兒童進行游戲講解和示范，游戲時長30分鐘。實驗過程中，2～5歲兒童出現較大問題。他們年齡小，無法自主操作鼠標，游戲不能順利進行。但兩名研究對象均對卡通游戲界面和歡快的音樂表現一定的興趣。5～8歲兒童能在指導下正確操作鼠標，但對游戲玩法的理解有一定困難，需要長時間辨識圖片。游戲進行到20分鐘左右時，由于沒有完成拼圖，他們開始出現不耐煩的抵觸情緒。8～12歲兒童表現較好，能在引導下20分鐘內完成低難度的拼圖，沒有對圖像和音樂產生抵觸情緒，整個過程較為安靜，游戲進行順利。高年齡的自閉癥兒童完成游戲的速度比較快，正確率較高。低年齡的自閉癥兒童完成的速度較慢，正確率較低。

3.實驗結論

實驗表明，本研究是可行的。游戲的卡通風格能激發兒童的興趣，拼圖游戲能讓自閉癥兒童在玩耍時，緩慢提高對面部表情的識別能力。

實驗過程中出現的問題表明游戲需要改良。游戲需要簡化操作，可以采用平板電腦代替鼠標操作。游戲的難度需要細分，針對不同年齡段的自閉癥兒童設置不同的游戲難度。

五、結束語

研究發現，結合自閉癥兒童面部表情識別特點的電腦游戲有助于提高自閉癥兒童的面部表情識別能力。卡通的游戲風格受到兒童喜愛，音樂的輔助功能對兒童的情緒理解有一定作用。

同時，我們的研究仍然具有很多不足：實驗對象較少，實驗樣本數據說服力不足；面部表情圖片為平面圖片，與現實生活中人的面部表情有很大差距；游戲載體為計算機，對真實生活場景的模擬程度有限；研究試行時間不長，后期效果相對不是特別明顯。

研究小組未來會改進游戲軟件，加大對游戲的試驗，長期對固定的自閉癥兒童進行面部表情識別測試，以提供更有力的效果證據。

［1］申尋兵，何志芳，丁雪萍.改善自閉癥兒童表情識別能力的計算機面部表情識別訓練［J］.科技視界，2013

［2］ Young R L，Posselt M.Using the transporters DVD as a learning tool for children with autism spectrum［J］.Journalof Autism and Developmental Disorders，2012

［3］徐琴美.孤獨癥兒兒童及其矯治方法的調查研究［J］.中國特殊教育，2005

［4］Thomas F. Gross.The perception of four basic emotions in human and nonhuman faces by children with autism and other developmental disabilities［J］.Journal of Abnormal Child Psychology，2004

（本文系基金項目：四川師范大學★★★★年國家級（省級）“大學生創新創業訓練計劃”）

ISSN2095-6711/Z01-2016-07-0229