基于兒童情緒監測和心理危機的預警交互應用設計

毛佳倩 韓舒暢

摘 要：在移動端交互應用和可穿戴設備市場日漸成熟的背景下，本文以交互設計為理論指導，進行情緒監測和心理危機預警系統設計。通過對交互應用體驗、界面、兒童類交互產品應用、情緒識別技術的研究分析，總結出設計兒童情緒產品的體驗原則和交互界面原則，并對用戶進行深入調研。經過產品紙模構建和APP原型測試，最終確定產品的外觀和人機尺寸，同時迭代初始APP原型以達到更好的可用性、有效性、易用性標準。

關鍵詞：兒童情緒;心理危機;交互設計

1 背景

本項目以兒童情緒監測APP為研究設計對象，旨在通過情緒監測發現兒童的異常情緒并發出預警信號，幫助監護人及時干預從而避免悲劇。2010年至今，全國各地出現的虐童事件數不勝數，其已經成為我國正在面臨的一個嚴重的社會問題。在對兒童造成身體傷害的同時，該行為還會對兒童造成心理障礙，產生終身的負面影響。面對虐待，幼兒無防范意識，無法正確表達情緒，監護人很難及時感受到孩童的負面情緒與不良狀況并加以疏導。父母需要一種更科學及時的方式獲得幼童的情緒信息，給予更好的關心和保護。

2 相關產品設計探討

2.1 技術可行性探討

2.1.1 情緒的界定研究

明確每一種情緒的界定，既能幫助算法識別情緒，又有助于后期APP視覺設計時對用戶情緒有直觀的呈現、激發預警機制的負面情緒及閾值評判標準。

基本情緒模型：情緒在發生上具有原型模式，存在數種基本情緒類型，每一類型各有其獨特的體驗模式、生理喚醒和外顯特征，通過不同形式的組合形成了人類的所有情緒。Ekman提出了包括喜悅、憤怒、悲傷、恐懼、厭惡、驚奇的基本情緒集;Izard提出基本情緒有11種：興奮、驚奇、痛苦、厭惡、愉快、憤怒、恐懼、悲傷、害羞、輕蔑和自罪感。

維度空間論：情緒之間不是離散、突變的，存在一定關聯。在維度空間模型中，各種情緒用不同的空間位置來代表，不同情緒間的異同程度根據彼此的距離來顯示，不同情緒間可以實現平穩的轉變。目前應用最廣的是由效價和喚醒度組成的二維空間模型。效價理論基礎是正負情緒的分離激活，反映了人對情況的判斷，從不愉快到愉快。喚醒度指與情緒狀態相聯系的機體。能量的激活程度，表現的是人感受的興奮程度。[1]

2.1.2 情緒識別技術

基于語音信號的情緒識別：采集人在說話過程中的聲學特征信號，判斷所述聲音信號的聲音大小是否超過閾值;若超過閾值，判斷所述聲音信號中是否存在特定詞語，如侮辱性詞匯;若存在特定詞語，采集所述聲音信號對應用戶的生理特征信息，如脈搏、心率、血壓、激素、體溫等，并判斷所述特征信息是否異常;若異常，判定所述聲音信號對應用戶情緒激動，從而達到及時且準確識別激動情緒的技術效果。[2]語音信號及生理特征信息可以通過麥克風、振動傳感器、超聲傳感器、紅外傳感器、溫度傳感器等采集。數據信息通過無線傳輸的方式傳遞到終端，通過程序對數據進行比對、判定。

利用生理體征數據進行情緒識別：首先采集含有噪音的脈搏、皮膚電導及體表溫度信號，對信號進行去噪音處理，得到包含情緒變化的生理信號。接著從脈搏信號中獲取心跳間期變化，進行差異性分析，并對其進行頻域轉化，提取含有情緒信息的頻域特征。皮膚電導信號隨情感的不同會有明顯差異，通常用來測試被試對激發焦慮情緒的環境或者刺激的反應。[3]對皮膚電導信號進行分離，提取信號非線性特征。同時對體表溫度信號進行時域分析，提取時域特征。通過多維度的信號分析，提取的特征可以詳細刻畫情緒的變化模式。最后使用SVM學習算法進行情緒識別。[4]

兩種情緒識別方式結合使用，能確保數據輸入應用后得出準確的情緒判定。

2.2 相關產品

2.2.1 產品歸類

根據競品的功能特性，本文把競品分為情緒調節、可穿戴生理監測、兒童安全、交流互動、討論平臺這5類。

2.2.2 案例分析

針對部分功能重疊的產品類型，挑選代表產品進行分析。

小天才電話手表：優勢為發現了一個細分市場，推出了一款適應這個市場的產品;劣勢為產品本身并沒有太高的技術門檻，缺少創新，可替代性較高。

SmashHit：優勢為臨場感與破壞模擬的真實感強，具有趣味性;劣勢為功能單一，時間長后減壓效果降低。

ZENTA手環：優勢為抓住社會熱點，聚焦精神健康，采用先進技術;劣勢為情緒調節的功能具有局限性，當使用者是自理能力較差、無法控制的兒童時，很難發揮作用。

2.3 設計分析

2.3.1 競品小結

現有產品的主要問題有：

從形式上來說，現有情緒監測軟件界面設計并不適配于兒童與監護人的情況，并且情緒調節類產品形式單一，缺乏社交性和互動性。

從內容上來說，可穿戴生理監測類的產品缺少對負面情緒的合適處理，心理危機警報功能不完善，并且現有的兒童安全類產品功能停留在定位與打電話上，局限性大。

從體驗上來說，兒童對現有的可穿戴生理監測類產品的接受度并不高。同時，現有情緒監測產品軟件無法使家長獲得滿足個人需要的體驗，且在互動體驗環節存在空白。

2.3.2 策略分析

從形式上來說，針對用戶細分，應采用更具親和力的界面設計以及交互形式。整合幾類產品的功能，在形式上增加社交性和互動性。同時，將情緒信息可視化，更清晰直觀地展示情況。

從內容上來說，基于現有的情緒識別技術，使監護人可即時知悉幼童的情緒狀況。形成心情日記，監護人獲得總體情緒狀況概覽。幼童處于負面情緒時，幫助監護人調節幼童心情。同時可增加社群模塊，提升社交性。

從體驗上來說，設計時應以可愛、親和、有趣味的軟硬件界面吸引兒童的注意力，提升接受度，使監護人輕松及時獲得幼童的情緒信息。

3 用戶研究

3.1 用戶畫像

筆者通過問卷調查與訪談，對3～6歲兒童家長進行了調研，刻畫了分居兩地在職型、雙職工三口之家型、全職主婦/夫型3個用戶畫像。

3.2 痛點分析與功能轉化

創建用戶旅程圖，而后根據用戶旅程分析痛點，將痛點轉化為具體的產品功能。

4 設計實踐

4.1 設計定位

使用人群：硬件使用者為3～6歲兒童;軟件使用者為與兒童相處時間較短的監護人。

主要功能：結合情緒危機預警APP與兒童可穿戴生理監測硬產品，幫助監護人守護孩童，在危險事件發生和兒童情緒異常時及時進行干預和保護，并輔助兒童進行情緒調節，幫助兒童認識情緒。

產品特色：情緒曲線記錄、異常情緒記錄自動生成、每日心情記錄。

4.2 產品設計

4.2.1 APP設計

（1）信息架構。APP信息架構主要包括首頁、心情日記、社區、我的四大模塊。首頁包括當前情緒、情緒曲線圖、生理數據等，社區包括推送和討論，心情日記包括日記詳情和查找等，我的包括兒童管理和消息管理等。

（2）低保真原型。通過分析信息架構和優先級，作出重要頁低保真原型和串聯。

（3）高保真原型。確定配色、風格、字體、圖標等設計規范后進行頁面視覺制作。

4.2.2 適配可穿戴設備設計

（1）外觀設計。采用硅膠材質，保證兒童使用的安全性和舒適性。手環主體和屏幕顯示組合，形成平趴著的卡通動物造型。配色采用低飽和的暖色系，配合整體圓潤的線條，突出可愛無害的形象，貼近兒童喜好。

（2）內部結構。手環全部電子元件集成在塑料與康寧玻璃構成的殼體中，利于充電、換卡、防水等功能的實現。殼體內包含OLED觸摸屏、SIM卡槽、微型振動馬達、鋰電池、電路主板、電容式觸摸傳感器、光學心率傳感器、體溫傳感器等元件。

4.2.3 使用流程

家長初次使用本產品時，需要注冊，掃描手環上的二維碼進行產品綁定。完成綁定后測試兒童平靜閾值。正式使用后，手環采集兒童的生理數據，發送到云端，通過數據分析和AI算法得出情緒興奮程度數值和情緒類型，形成情緒曲線。

當檢測到兒童情緒超出安全閾值且持續超過5分鐘時，手環震動，屏幕顯示負面表情。兒童對手環的撫摸動作交互，震感逐漸減弱，屏幕上的負面表情轉為正面，將兒童的注意力從消極情緒轉移到與手環的互動。同時，家長會受到推送警示，可選擇發送虛擬禮物，手環將在屏幕中顯示動畫，兒童隨機獲得一個圖標。情緒曲線中負面情緒的對應時間段會標記高亮。

在心情日記板塊，家長可以利用自動生成的記錄以及對孩子的觀察、溝通，記錄兒童每天的心理狀態和情緒表現。在社區板塊，家長可以與母嬰育兒達人、其他家長進行交流。

5 結語

本文是在APP和可穿戴設備市場日漸成熟的背景下，以交互設計為理論指導進行情緒監測和心理危機預警系統設計。通過對交互應用體驗、兒童類產品、情緒識別技術的研究分析，總結出兒童情緒產品的設計原則和交互界面原則。筆者團隊對用戶進行了深入調研：通過桌面調研比對多方相關競品，分析優劣勢;通過對幼童家長等相關群體的問卷調查，明確目標用戶的需求、痛點和心理預期;通過與家長、幼兒園教師等特定個體進行深入訪談，探索細節設計觸點及注意事項。通過調研總結出本系統的功能需求。經過產品紙模構建和APP原型測試，最終確定產品的外觀和人機尺寸，同時迭代初始APP原型以達到更好的可用性、有效性、易用性標準。

參考文獻：

[1] 張迪，萬柏坤，明東.基于生理信號的情緒識別研究進展[J].生物醫學工程學雜志，2015，32（01）：229-234.

[2] 深圳市沃特沃德股份有限公司.探測情緒的方法與裝置：中國，CN201810804712.7[P]. 2018-12-18.

[3] 陳恬，狄海波.皮膚電在情緒識別研究中的應用進展[J].健康研究，2019（01）：47-49.

[4] 西北工業大學.一種基于可穿戴設備的情緒識別方法：中國，CN201810708348.4[P]. 2018-11-06.

作者簡介：毛佳倩（1997—），女，浙江慈溪人，江南大學設計學院本科在讀，研究方向：工業設計。

韓舒暢（1998—），女，浙江杭州人，江南大學設計學院本科在讀，研究方向：工業設計。