6～12歲兒童沉浸式智力開發軟件交互設計研究

謝嘉棋，陳 功

（中國礦業大學 建筑與設計學院，江蘇 徐州 221116）

0 引言

智能發展改變教育方式，數字化將是未來教育發展的趨勢，再加上現在家長越來越重視兒童的早期教育與投資，教育消費在家庭的消費中所占比例逐年上升。因此，兒童教育游戲類APP的市場發展不容忽視。但是，由于一些研發團隊刻意追求應用投入市場的進度，忽略對應用體驗，造成嚴重的同質化現象，也使市場上充斥著大量低質量的手機應用，這與用戶對應用需求和體驗程度逐漸提高的趨勢形成鮮明的反差。目前兒童類教育軟件的開發雖然比較多，但存在很多問題，以至于很多APP根本沒有達到教育和智力開發的效果，體驗感非常差，更別說沉浸其中了。而沉浸體驗作為一種最優體驗如今已被廣泛應用，通過對文獻檢索情況的分析發現，國內外對“沉浸理論”的研究運用多集中在學科教學領域、軍事、計算機科學、游戲等，特別是在基于虛擬現實技術的沉浸體驗的討論與實踐方面取得了很大的進展。但其在兒童智力開發軟件設計上的應用研究還缺乏系統性的研究，APP設計與發展的理論基礎不足，并且很多理論研究也集中于學前兒童和游戲方法策略上，因此，把沉浸理論運用到兒童智力開發軟件中顯得非常有必要。

沉浸理論（flow theory）在1975年由Mihaly Csikszentmihalyi首次提出，解釋當人們在進行某些日常活動時為何會完全投入情境當中，集中注意力，并且過濾掉所有不相關的知覺，進入一種沉浸的狀態，人們在處于這種狀態時，往往不愿被打擾，同時伴隨高度的興奮感和充實感，也被稱為心流（Flow）理論。

1 兒童沉浸式智力開發軟件設計要素研究

1.1 兒童智力開發軟件沉浸體驗特征要素分析

沉浸理論指出挑戰和技能的平衡是影響沉浸感的主要因素，米蘭大學的馬西米尼和卡里根據實證研究全面梳理了“技能”與“挑戰”的組合關系，如圖1所示。當個人的技能高，所面臨的挑戰高，并且這兩者達到平衡時就會有心流的體驗產生；在左下角為淡漠區域，當個人的技能低而面臨的挑戰也低時，雖然這樣也會產生心流體驗，但是卻無法產生持續上升的心流。因此，對于入門者不僅要給予合理的引導，并且還要逐漸提高難度鍛煉他們的技能。我們在進行兒童智力開發軟件設計時，要深度分析兒童認知、心理和技能，并采用系統智能動態調節難度的方法使兒童盡可能的保持在沉浸區域內，這種方法是系統通過大數據對用戶進行行為分析，智能調節用戶游戲難度，讓用戶努力并持續獲得愉悅的感受，以產生對產品的依賴性和粘性。

圖1 技能與挑戰的組合關系Fig.1 The combination of skills and challenges

沉浸體驗分為三個階段：沉浸先前體驗階段、沉浸體驗階段和沉浸體驗結果，每個階段都有其特性，本文在結合兒童智力開發軟件的基礎上對其分析見表1。

1.2 6～12歲兒童生理、心理行為特征分析

表1 沉浸三階段分析Tab.1 Three stages analysis of immersion experience

兒童的成長與發展并不是“成人的縮影”，他們具有自己獨特的心理世界、獨特的認知加工方式、獨特的人格特性和情感體驗，因此在使用APP時其行為表現也與成人有很大不同，其相應的設計原則、方法和策略也具有獨特性。通過對6～12歲兒童調研，對此階段兒童生理、心理行為特征分析見表2。

2 兒童智力開發軟件交互設計要素分析

表2 兒童生理、心理行為特征分析Tab.2 Analysis of physiological,psychological and behavioral characteristics of children

（1）差異化設計。通過調研發現，小學兒童的認知特點因其獨特的個性不盡相同，并且不同年齡階段，其發展也存在很大區別，所以因人而異，因人制宜是達到最好智力開發效果的有效途徑。一方面要增加游戲類型，可供兒童自主選擇；另一方面可以借助智能化技術，讓系統自動根據兒童的游戲行為及其結果，智能去分析兒童擅長方面和不擅長方面，針對擅長方面加大智力開發力度，以求精益求精，更進一步，而對于不擅長方面，適當增多鍛煉次數，以彌補不足，全面發展。

（2）充分的安全性。充分保證產品的安全性，是家長下載產品的首要前提，因兒童作為一群獨特的主體，其自控力和判斷力還存在很大缺陷，所以產品的安全性尤其重要。調查發現，當今很多家長之所以排斥電子智能產品，絕大部分是因為擔心兒童沉迷游戲和網絡。因此，在進行兒童智力開發軟件設計時要充分考慮其安全性，不應該出現情色、暴力等內容，并且還要充分考慮并控制兒童游戲時間，真正做到愉悅學習而非沉溺游戲。

（3）情感化的用戶反饋。及時有效的用戶反饋能增加游戲的流暢度，讓其擁有對話般的真實用戶體驗，但卻無法讓用戶感到愉悅，甚至有時累贅的反饋可能還會使用戶厭煩。所以在進行軟件設計時，信息反饋一定要以兒童為中心，充分考慮兒童的情感因素，給予生動有趣，表現不一的反饋，這種反饋方式可結合當時游戲場景進行設計，以此來帶給用戶更強的情景感和沖擊力。并且，反饋要適當，省略或者弱化一些不必要的反饋，以免擾亂用戶體驗，帶來不便。

（4）確定性與不確定性的統一。研究表明，人類對于不確定性具有強烈喜愛感和征服欲，不確定性帶給我們新鮮的刺激和無窮的探索，給我們留下尋求相對確定性的余地，這不僅吻合成人的生理心理特征，也吻合兒童的生理心理特征。如果不經歷某種尋找過程而直達目的，或者是我們一直處于某種確定性之中，那么我們的生理機能就會感到毫無“用武之地”，就會感到無聊甚至乏味。因此我們在設計智力開發軟件時一定要合理把握確定性與不確定性的統一，讓兒童能享受在不確定中尋找確定的過程，進而才能沉浸其中。

（5）可逆性。6～12歲年齡段，這時兒童的智力已經進入具體運算階段，伴隨會出現內化了的、可逆的、有邏輯結構的動作，這一階段智力發展最重要的表現為可逆性。這里的可逆分為兩種，一種是逆向，即+A-A=0；另一種是互反可逆，即當A＞B時，B＞A是它的互反。當兒童完成一個任務而搞錯時，他不知道怎樣回到原點，也不知道做出假設反向推理，這時我們就應該建立引導，幫助兒童反向解決問題，培養其思維可逆性，以達到開發智力的效果。

除了以上的一些要素，兒童智力開發軟件交互設計還應滿足一般的交互設計原則，比如一致性原則，可用性原則，最省力原則等，以此來減少用戶的負擔。

3 6 ～12 歲兒童沉浸式智力開發軟件設計策略研究

（1）敘事性設計。以此來強化用戶游戲的過程體驗，利用敘事性來實現游戲和知識的無縫整合，以劇情故事推動游戲發展，把游戲劇情和知識技能實踐的社會情境整合，把游戲任務和智力開發內容整合，把游戲目標和智力開發目標整合，按照智力開發的要求來進行游戲關卡設計。同時也要把內容進行敘事性設計，而不是簡單地羅列和各知識點的游戲化處理，利用敘事性來引出知識點（比如牛頓定律，在設計時不再是簡單的給出一個公式讓玩家了解，而是以一個真實的場景去模擬出當時發生的過程，讓用戶真實感受到定律是如何產生的，以此來加深對知識的理解和記憶），之后再以一個主線任務把知識點連接起來，讓用戶運用知識點進行劇情游戲（基礎階段、進階階段、開發智力階段），完成任務后進入下一劇情任務，以此來實現知識-游戲-知識-游戲的不斷發展，達到知識和游戲的無縫整合。

（2）隨機獎勵機制。每個兒童都有其獨特的個性，都多多少少追求與眾不同，所以在進行獎勵設置時采取隨機的方法，這也是確定性與不確定性的統一。玩家知道通關這個劇情可以確定獲得獎勵，但是獎勵又是不確定的因素，獲得什么樣的獎勵又是不確定的，以此來給用戶帶來不斷的驚喜，滿足其與眾不同的心理需求。這樣不僅可以促使兒童產生學習動機，還可以激發兒童的挑戰欲，刺激其繼續挖掘能力，開發智力，以獲得其它獎勵。

（3）體力機制。考慮到設計宗旨是讓兒童沉浸其中，享受游戲的同時還能達到開發智力的效果，而不是沉溺游戲，因此在進行軟件設計時可采取體力消耗機制，即給與一個體力上限，兒童每玩一把游戲或者是每隔一段時間系統會自動扣掉一定比例體力，直到體力扣完，玩家就不能繼續進行游戲，而再經過一段時間會自動恢復一定體力供玩家使用。這樣不僅可以降低家長對于兒童沉溺游戲的擔心，還可以有效控制兒童游戲的時間。

（4）充分的自主性和社交互動性。讓兒童從原來的被動接受，發展成為學習的自主參與者，甚至可以成為內容的提供者和內容的再創造者，比如說當想到一個更好的解決辦法時可以上傳分享，讓別人借鑒。并且這個自主性還包括游戲關卡的自主選擇和知識內容的自主選擇。同時適度放寬玩家完成任務或通關的方法和手段的自由度，形成非線性的游戲方式，還可跟小伙伴互動交流一起完成任務，這樣玩家每次的游戲體驗都不相同，游戲過程也不相同，這樣解決問題的方法多樣，不會形成思維定式，借此來達到開發智力的效果。

（5）合理的競爭性。軟件設計要有足夠的競爭性和挑戰性，這樣才能刺激用戶深入其中，增加用戶粘度。在游戲設計中可以采取排行榜的方法，來激發兒童的學習動機，讓其更努力的去解決問題，發掘潛力，并在游戲中開發出新的應用模式，創造出自己的風格，進而獲取更高的成就感。還可以在每個玩家完成同一個游戲目標后，進行排行對比，分享自己完成游戲的視頻，并且還可以設置更高的游戲難度，讓玩家可以一起完成任務，來讓他們更多的參與其中，鍛煉他們的合作意識。

（6）探索機制。在游戲中加入一些神秘關卡，這些神秘關卡是用一些知識技能的高階應用設計而成，發現后需要運用這些知識完成任務，可能完成過程中會有一些難度，但是完成后可獲得一些神秘獎勵，這些獎勵區別于其他玩家而特殊存在。這些神秘關卡的設定不僅能滿足兒童的獨特的個性，還能在一定程度上開發兒童的思維，促進智力發展。

（7）層級式原則。在軟件游戲設計時采用層級式設計原則，循序漸進，逐步達到開發兒童智力的效果。比如在設定某些游戲時，采取1234這樣不同層級的游戲方式，從最初的了解掌握到中間的進階再到最后的開發，每一階段的完成獲得的成就和獎勵各不相同，當游戲難度對于一些用戶過高時可采用合作或者幫助來通過此關，同樣可以獲得獎勵，不會打擊兒童，產生自卑。

4 結束語

沉浸體驗是個體體驗到的一種積極的感受，這種感受能夠給人以充實感和興奮感、幸福感，因此，也被稱為“最佳體驗”。在兒童智力開發軟件中運用沉浸理論，采取一些設計原則和設計策略，目的是激發兒童學習興趣，產生最佳的學習體驗，進而使其主動學習知識，深入其中，不斷挑戰，不斷創新，以達到開拓思維開發智力的效果，使兒童真正感受到“玩中學”和“學中玩”，在愉悅的心境下實現學習目標。

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