面向聽力語言障礙人群的智慧教育產品通用性設計研究

黃楚峰

關鍵詞：聽力語言障礙群體 智慧教育 產品設計 通用設計 感官代償

引言

在教育信息化進入4.0時代，智慧教育能給學習者帶來更多不同以往的學習體驗，針對以學習者為中心的教育類產品層出不窮，而作為數量龐大的傳統弱勢群體用戶，聽力語言障礙人群的學習需求發生了很大變化，本文通過對無障礙設計與通用設計法則的闡述，讓更多的人關注到產品的人性化設計細節，凸顯以人為本的設計理念。

一、通用設計理論與智慧教育產品研究概況

（一）通用設計理論概述

通用設計是指的產品設計需要考慮到盡可能滿足最大人數人群需求的設計活動，滿足通用設計的產品能為所有人提供服務，尤其是能夠為失能者創造使用條件，好的通用性設計不僅能讓失能者滿足功能需求，同時隱秘性較強的通用性設計也能讓這一類人群不會認為自己被區別對待從而增加他們的自信心。從某種程度來說可以稱之為“全民設計”，并為“全民設計”定義了通用設計的七大法則，即公平使用、靈活使用、簡單直觀、能感覺到的信息、容錯能力、減少體力付出、提供足夠的空間與尺寸[1]。

（二）通用設計原則在智慧教育中的應用現狀

1.相關研究方法

年度發文量作為評價科學研究發展趨勢的一項重要指標，反映了該知識領域的增長情況，在中國知網高級檢索中通過檢索篇名為“通用設計”與“產品設計”，篇關摘與關鍵詞為“通用設計”，最終導出相關論文數據284篇，通過數據分析得出如下圖表，根據圖1可以看出目前國內關于產品通用設計研究的發文量呈逐年上升的趨勢。

利用citespace分析關鍵詞圖譜聚類如圖2所示，通用性設計研究的主要方向體現在這幾大類：以無障礙，人性化，以人為本，通用，產品設計，老齡化。根據聚類分析背后的文獻可以看出研究對象主要集中老年人以及特殊人群，通過關鍵詞節點的文獻分析可以看出無障礙設計在通用設計理論中體現得最早，主要是針對殘障人群如何融入社會而進行產品改良，讓殘障人士能夠和正常人一樣融入社會。

根據圖3智慧教育研究年發文量與關鍵詞頻率分析可以看出智慧教育概念在2012年后相關研究發文量逐年上升，同時研究主要集中與智慧教育，智慧學習，智慧課堂這些方面，而針對智慧教育產品或者智慧教育裝備，以及學習者與智慧教育適配性方面的研究較少，對于弱勢群體以及特殊群體的智慧教育研究幾乎沒有涉足。

由此可見，雖然通用設計在各個領域都有較多涉及，且通用設計在教育領域也有較多的研究，然而通用設計理論在智慧教育領域的研究還處于空白區，可以看出通用設計理論在面向聽障人群的智慧教育領域有廣闊研究空間。

2.通用設計與智慧教育產品的結合

智慧教育產品則是將教育內容與教育服務兩者進行有機結合，目前國內的智慧教育產品主要體現在軟件服務方面，而在硬件方面的發展更加趨向專業化小型化智能化。智慧教育裝備服務體系可以針對整個學習環境以及學習者特點進行整體匹配與設計，更加方便教學者調度各類學習資源以及注重培養學習者的自主能動性以及創造性。

而將通用設計理論應用于智慧教育產品，使得學習者用戶群體范圍更加廣泛，產品的包容性與人性化也得到了體現，比如目前VR虛擬現實技術在智慧教育中被廣泛應用，其沉浸式與跨空間協同等技術與智慧教育所倡導的內容非常吻合。且國內已有研究針對如何提升VR設備交互性的通用模塊化設計，可以為面向聽障人群的智慧教育產品通用性設計研究提供研究基礎[2]。

二、聽力語言障礙人群特征

我國是全球聽障人士最多的國家，作為規模龐大的弱勢群體應該受到社會各界的關注。結合以下聽障人群的特征分析可以看出針對這類群體的智慧教育產品的通用性設計非常有必要性。

（一）生理與心理特征

聽障人群指聽力或者語言功能障礙的這類群體，主要分為低聲耳語，輕度耳聾，中度耳聾，重度耳聾與全聾[3]。根據耳聾的程度決定了語言發展障礙的程度，其中低聲耳語程度的耳聾對語言發展障礙最小，基本能實現正常交流，而重度耳聾或者全聾在交流的過程中反應相對遲鈍，在回應對方時也無法把握語調音量等交流細節。聽力障礙人群由于身理缺陷容易被區別對待，這也形成該類群體獨特心理特征。比如自卑孤僻的性格，意志力薄弱，情緒多變，審美獨特。

（二）行為與認知特征

聽力語言障礙人群由于聽力損傷，這一類人群在進行交流時行為上也體現了一些特殊性，其中手語結合唇語是這類人群主要的交流方式，由于聽力受損表達比較吃力，因此相比正常人他們在表達意圖時更加認真。認知方面由于聽障人群的聽覺損失，他們對事物的感知多數都依靠視覺來進行，這也導致了他們對事物的感知不夠全面，這也導致對事物分析容易形成單一片面的情況。

三、面向聽障人群的智慧教育產品需求

智慧教育產品作為軟硬件結合的教輔類用具，在面向聽障人群進行使用時候更需要考慮到人群的特殊性，深挖其產品需求，據圖4所示，以聽障人群聽力損傷程度進行橫向劃分，對行為感知，感官補償做縱向劃分，分別探討聽障人群對目前智慧教育類產品的界面交互、多感官交互、多人交互、智能感應交互滿意度情況以及補償依賴程度。根據該圖的節點可以看出聽障人群對目前市面上的智能教育產品交互界面滿意度一般，聽力損傷程度越高，對界面交互依賴程度變高且滿意度變好，多感官交互隨著聽力損失程度越高滿意度變弱，這和聽障人群多感官協調能力相對較弱有關，多人交互環節其行為感知滿意度總體逐漸變差，而智能感應交互方式可以看出滿意度較高，系統根據用戶習慣推測聽障人群的功能所需。聽力障礙人群在智慧教育環境下，智慧教育產品可以通過技術手段來加強各類感官補償。

目前市面的智慧教育產品存在聽障人群適應主流的被迫接受問題，這也導致了對產品功能設計不滿，針對聽障人群設置的功能形式也過于顯性化，群體區分過于明顯容易觸碰到聽障人群脆弱的心理。通過有針對性的對智慧教育產品進行通用性設計改良則可以很好地提升聽障用戶群體的使用體驗，根據分析可以將面向聽障人群的智慧教育產品需求分為感官代償，智能交互，情感化需求三個層面。

（一）感官代償層面

聽障人群在智慧教育環境下需要達到正常人的用戶體驗程度，是需要通過技術干預來加強感官補償才能很好的達到預期效果。從通用性設計原則出發，面向聽障人群的產品在結構與形態細節方面要有關懷性體現，比如現在的VR頭戴式顯示器在耳機佩戴時需要考慮到如何將聽障患者的電子耳蝸與產品結合，或者在頭戴式顯示器中內置電子耳蝸，結構尺寸上也需要符合這類人群的身體特征。同時也要考慮到產品的可用性、易用性以及容錯性。聽障人群相比正常人心理較為脆弱，對于容錯性較差的產品往往更容易引發不良情緒。

（二）智能交互層面

根據圖4的節點分析可以看出智能交互感應是目前聽障人群接受程度最高的技術補償手段，而針對聽障人群，可以通過視覺分析，用戶記錄等手段保存用戶習慣，預判用戶選擇，深挖用戶的心理需求，目前在人機交互技術方面通用性強且適合聽障人群的技術有、多點觸控技術、語音識別技術、手勢識別技術、虛擬現實交互技術。這些技術都將是智慧教育類產品中的主流交互技術，比如在虛擬世界中，聽障人群相比現實世界更加活躍，人物在虛擬世界中的形象展示，動作表情都可以完整地表達用戶意圖。因此面向聽障人群的智慧教育產品需要在智能交互層面上考慮產品的通用性設計。

（三）情感層面

事物的全面認知需要多感官參與，人們在產品的體驗也從感官，心理，情感三個層級逐漸遞進，感官是第一個層級，通過感官對事物產生初步的認知，而后對認知產生反饋，通過反饋與產品形成情感[4]。智慧教育產品作為學習的載體，聽力障礙學習者人群由于對信息的不對稱性，產品的信息傳遞不能單一的緊靠某一類感官功能進行傳遞，需要進行多種組合建立多通道信息傳遞，多感官參與不僅是提升情感認知的過程，更是通用性產品設計原則的體現。

四、通用性設計原則下聽障人群的智慧教育產品設計思考

根據前文的分析以及設計案例的啟發，結合聽障人群的智慧教育產品通用性設計的三個需求，可以得出智慧教育產品中通用性設計要素分別為：行為與功能匹配、感官代償與情感關懷、隱性設計，如圖5所示。

（一）行為與功能匹配

智慧教育產品具有智能化、數字化、網絡化的技術特點，其開放、共享、協作、交互是其基本特征，而面向聽力障礙學習者群體從功能層面上需要考慮到行為與產品功能相匹配的通用性設計要素。由于聽障人群的生理特征表現，智慧教育產品通用性設計在功能方面可以表現在多人群適配方面，產品的功能與各類人群的匹配度越高說明產品通配性更好，聽障人群能正常使用該產品且能感受到無差別對待情況，這也有利于聽障人群增強自信心。

相比較傳統的教育產品，智慧教育產品的設計需要符合用戶的認知經驗，簡單直觀的操作方式是符合共同認知經驗的結果，基于共同認知的情況下探索高效快捷的交互操作是聽障人群對該類產品產生良好體驗的開端，其次產品的造型、色彩、結構、功能也需要與聽障人群的人機工學相符，交互操作也盡可能以視覺輔助聽覺為主。

（二）感官代償與情感關懷

感官代償是殘障人群主要的認知方式，聽障人群主要以視覺補償為主。感官補償在一定程度上能夠彌補缺失感覺所傳達的信息，而智慧教育則是要營造沉浸式的學習環境，作為智能型的教育產品需要通過技術手段加強聽障人群的聽覺感官刺激，同時運用通感設計的方法將其他感官接收的信息轉換成聽覺信息進行補償，針對聽障人群多感官參以及通感設計能更好地理解教育內容。

智慧教育型產品的通用性設計需要考慮到產品的容錯能力。例如聽障人群在使用過程中，誤操作產生的提示信息是否完整，同時是否有多種途徑的操作達到預期效果，比如軟件界面某個功能即可以通過點擊圖標，又可以通過語音喚醒，同時還支持快捷鍵操作等。可以看出容錯能力強的產品包容性更好。聽障人群由于生理特性導致在產品的交互邏輯理解方面相比正常用戶更顯吃力，因此智慧型教育產品可以結合AI算法讓機器根據用戶的動作習慣對其選擇進行預判實現智能交互的效果，相比傳統的交互方式更讓人省時省力，也符合廣泛設計原則。

（三）隱性設計

在智慧教育環境下隱性設計能讓聽力障礙學習者群體既能正常交流又能讓他們感受到安全，其中最重要的手段就是補償符號的弱化。例如頭戴式VR顯示器內置了人工電子耳蝸，如果將這個部件賦予一個裝飾性的外形或者隱藏式的外形，同時以模塊化的方式進行裝配，那么聽障人群則會更加容易接受它，因為這種方式不容易被人發現其身份的特殊性。這種隱性設計也是產品關懷性的一種體現。

五、通用性設計原則下聽障人群的智慧教育產品設計實踐

智慧教育產品融合了智慧化、個性化、虛擬化的聯動空間，而患有聽力語言障礙群體由于生理缺陷可能會導致學習能力不強或者不擅交際的情況。因此智慧教育產品必須考慮到這類群體的使用需求，針對這類群體提供一種能夠輔助聽力語言交流的學習工具，且從通用性設計原則考慮此類用戶的情感需求。

（一）用戶群體

以患有聽力語言障礙的大學生作為設計實踐對象，這一類群體知識體系相對較為全面，對新事物新理念相比沒有受過高等教育的聽障人群更容易接受。情感認知也比較成熟，內心情感也比較豐富，能夠較為準確地表達自己內心的情感。通過對某高校聾人工學院進行調研問卷分析，調查該類群體的學習方式，以及相關的產品使用體驗調研，分析該類群體的對智慧教育產品的潛在需求。

（二）功能需求

由圖6交流方式統計可以看出聽障人群交流主要靠手語與文字傳遞信息，圖7教育裝備功能使用情況統計可以看出，聽障人群與正常人群在同一個教育環境中，該類人群渴望與大家一起進行方案探討，但是方案展示演示意愿相對較低，同時關于語音以及語音相關操作的功能基本閑置，同時對于目前的智能教育裝備的滿意度不高，主要體現在交互操作的易用性方面。因此在智慧教育環境下定位于移動終端的輔助性學習產品，充分調動聽覺以外的其他感官系統，通過感官代償方式獲取聽力信息，比如將語音轉換成文字或者直接轉換成圖形替代聽覺信息。同時針對非神經性聽覺損傷的聽障人群采用骨傳導技術對聽力進行彌補，也能加強聽障人群的聽覺感知能力。

（三）設計框架

通過對聽障大學生人群調研發現，該類人群對于目前現有的智能教育產品需求主要體現在：大屏顯示設備，書寫設備，平板電腦，學習機，燈光這些類型產品上，而該類人群期望智慧教育產品能夠具有這幾個特征，首先是屏幕大小適中，在信息交互方面更加智能化，合理的展現信息。其次是語音識別的容錯性較強，不僅能將正常人的語言轉化成文字信息或者圖形，也能將聽障人群所表達的語音結合手語轉化成文字信息或者圖形。第三是能夠在虛擬環境中與其他不同人群進行交流，這種虛擬環境某種程度上能夠為聽障人群形成屏障，這樣可以更加不受拘束的表達自我。

（四）設計方案

根據以上框架定義了一款基于VR/AR一體形式的移動終端顯示設備Smart Glass，通過WIFI或藍牙將設備連接整個智慧學習環境中與其他的教育設備形成整體，Smart Glass通過三大模塊：智能顯示，虛擬交互，輔助交流，滿足開放式智慧型學習空間的學習者用戶的需求。該款產品可以通過攝像進行圖像識別將手語動作轉換成文字語言，同時結合動作捕捉手套對虛擬顯示信息進行隔空操作，在交互過程中模擬觸感與聽覺加強來產生多層次的感官體驗。

1.設計造型與人機工程分析

Smart Glass作為一款將VR與AR融合為一體的頭戴式移動顯示設備，其造型既需要滿足將各類組件裝入纖細的框架中，又需要讓整個設計體現出輕量化的形態，因此在整體造型采用了流線型的分割方式，從鏡托到鏡架采用不同的色彩與材質進行分割，顯得整個產品的體態更加輕盈?？紤]到聽障人群心理特征，在形態上盡量各類尖銳凌厲的棱角或者線條，圓潤流暢的形體以及活潑的色彩搭配能讓用戶產生一種溫和安全的心理。Smart Glass產品在人機工程學方面除了尺寸優化外，同時在佩戴時通過鏡架后類似頭枕部件進行前后調節貼合頭骨，符合不同使用者的尺寸需求，與之配套的VR體感手套在人機尺寸方面也有一定的靈活性，其手指關節所佩戴的傳感器連接線可以根據用戶手指尺寸前后伸縮。除了產品的硬件人機尺寸外，Smart Glass也可以將其添加到虛擬現實與增強現實系統中用于人體工程學優化。利用手部追蹤、手指追蹤、眼動追蹤方式模擬具有一定危險性的實操虛擬培訓。比如在工業加工實驗教學過程中，可以利用Smart Glass對學習者進行模擬演練，培養用戶操作規范習慣。

2.設計功能與交互分析

Smart Glass功能主要有三大模塊，既智能顯示，輔助交流，學習娛樂。用戶可以使用自帶的操作系統也可以將用戶熟悉的設備投射到設備上，同時用戶存儲自定義的手勢操作，既能滿足個性化的使用需求同時又考慮到產品的包容性。通過體感手套讓用戶在使用過程中相比傳統的控制手柄更加方便，操作方式改為人們更熟悉的手勢比劃，同時動作手勢也是聽障人群更擅長表達的一種方式，在增加產品易用性的同時也體現了產品的無差別對待，這也讓用戶更加關注產品的具體內容呈現，增強學習者的沉浸感。

Smart Glass在輔助交流方面也充分考慮到聽障人群與正常人之間的溝通屏障，這種屏障除了信息表達方面還有心理上的阻礙，聽障人群情感敏感，交流受挫會導致他們產生自卑心理而變得沉默，而Smart Glass通過語音識別將聲音轉化成文字，也能通過體感手套結合視覺識別將聽障者的表達轉化成語音，形成無障礙的溝通交流。

在智慧學習環境中Smart Glass能給用戶帶來多感官參與的體驗，通過骨傳導方式將聲音轉化成不同頻率的機械振動，這種聲波傳遞方式不僅正常人可以使用，也適用聽障人群，同時較為隱藏的位置也將這一針對聽障人群而設計的功能意圖弱化，體現出產品的關懷性與包容性，且Smart Glass目鏡內置眼動儀，通過眼動儀捕捉用戶的視覺聚焦的內容，可以通過眨眼這樣的微動作與內容進行交互操作，智能顯示可以根據學習者的用戶偏好、行為習慣、內容呈現來推測使用者的意圖并作出選擇，相比傳統的智能型教育工具，Smart Glass在易用性，容錯性方面更出色，在面向聽障人群的教育產品方面體現產品的通用性設計原則，用戶良好的情感體驗過程也能讓聽障學習者更好地融入整個學習環境中。

結語

本文運用citespace對通用設計以及智慧教育相關理論進行了文獻分析，對聽障群體的生理、心理特征進行分析，結合智慧教類產品的屬性，運用通用性設計原則對面向聽力語言障礙群體的智慧教育產品設計進行研究，將感官代償、設計情感化、以及智能交互引入該類產品的設計中，讓聽障人群在使用智慧型教育產品時能充分理解信息，同時提出隱性設計概念體現了設計人性化，增強聽障群體在智慧教育環境中的自信心，為面向聽障人群的智慧教育研究提供一些思路。