基于VR/AR技術緩解老年人認知衰退的嚴肅游戲設計策略研究

劉悅婉

摘要：提出VR/AR嚴肅游戲的設計策略，幫助緩解人口老齡化背景下老年人正在面臨的認知衰退問題。通過對可用的VR/AR嚴肅游戲案例進行整理，分析了該類游戲目前的研究現(xiàn)狀和發(fā)展困境，基于老年人的生理與心理需求，根據(jù)案例中存在的主要問題探討了相應的游戲設計策略。總結出VR/AR嚴肅游戲的設計原則。該方法可為優(yōu)化老年群體的認知訓練干預措施提供參考。

關鍵詞：老年人 認知衰退 游戲設計 嚴肅游戲 VR/AR

中圖分類號：J03 文獻標識碼：A文章編號：1003-0069（2023）13-0066-04

Abstract：The design strategy of VR/AR serious game is proposed to help alleviate the cognitive decline of the elderly under the background of population aging.Through sorting out the available serious game cases of VR/AR，the article analyzes the current research status and development dilemma of such kind of game. Based on the physical and psychological needs of the elderly，the corresponding game design strategies were discussed combining the main issues in the cases.Summarize the design principles of VR/AR serious games.The method is of reference value for optimizing cognitive training interventions for the elderly population.

Keywords：The elderly Cognitive decline Game design Serious games VR/AR

引言

目前，人口老齡化已經(jīng)成為了全球性問題，并呈現(xiàn)進程加快的趨勢，隨著老年人口的日益增長，老年群體在衰老過程中產(chǎn)生的認知功能衰退問題正在受到廣泛關注。其因認知下降所造成的記憶減退、心理老化、睡眠困難等癥狀給老年人的生活帶來了諸多不便，如果不進行積極及時的干預，長期的認知衰退還可能轉化為認知障礙疾病。因此，如何幫助老年人有效地預防認知老化、緩解認知衰退是建設健康老齡化社會的關鍵要素。

近年來的研究表明，使用嚴肅游戲訓練干預能夠改善老年人的認知功能，降低患病風險，而將新型技術，如虛擬現(xiàn)實技術（VR）和增強現(xiàn)實技術（AR）介入嚴肅游戲訓練的有效性也逐漸被證實。VR/ AR技術的使用可以為老年人提供豐富的虛擬環(huán)境與沉浸式的訓練體驗，并通過訓練多種認知功能提升綜合改善效果。目前雖然基于VR/ AR技術的嚴肅游戲對老年人認知能力提升的可用性已得到普遍實驗證明，但仍缺乏對游戲本身的設計策略研究，其展現(xiàn)出的游戲結構單一、情感化缺失和技術鴻溝難以被老年群體識別并接受。鑒于此，本文擬通過對VR/AR技術視域下的認知類嚴肅游戲案例進行分析，探索該類游戲的設計與應用策略。VR/AR嚴肅游戲的推廣，不僅能夠協(xié)助老年群體維持認知健康，提高日常活動和獨立生活能力，還能提升公共健康意識，推動社會向積極老齡化的方向發(fā)展。

一、老年人認知衰退現(xiàn)狀的分析

（一）老年人認知衰退的原因與表現(xiàn)：認知過程是一種幫助人腦與復雜環(huán)境進行交互的多方面過程，當注意力、記憶、語言等功能受到損害時，大腦便無法正確處理信息并避免干擾，從而導致一系列認知問題[1]。與年輕人相比，老年人的認知能力呈現(xiàn)顯著下降趨勢，這與年齡增長所造成的生理功能減退和衰老過程中附帶的病理性因素[2]具有一定的關系。老年人因身體機能下降（見表1）而引發(fā)的認知衰退不僅會降低自身獨立生活的能力，還會對心理健康產(chǎn)生負面影響[3]，而病理性認知功能的下降將會增加認知障礙疾病的患病風險，較嚴重的還會發(fā)展成癡呆癥[4]等難以逆轉的神經(jīng)退行性疾病。由此可見，及時發(fā)現(xiàn)認知衰退的現(xiàn)象，并在前期采取有效的干預措施，對保持健康和防控疾病都有重要作用。

（二）老年人認知衰退所面臨的問題：近年來，社會的老齡化趨勢持續(xù)加速，第七次人口普查數(shù)據(jù)顯示中國65歲以上的老年人口已占全國人口的18.7%，這表明越來越多的老年群體面臨著認知能力衰退所帶來的潛在問題。首先，認知類疾病的惡化率較高，約25%的主觀認知功能下降（SCD）患者將在4年內(nèi)患上輕度認知障礙（MCI）[5]，遺忘性輕度認知障礙（aMCI）患者每年有10%-15%的概率轉化為阿爾茨海默病（AD）[6]，這意味著一旦患上認知類疾病，家庭很可能面臨長期的經(jīng)濟與精神負擔。其次，目前市場上缺少平價且推廣度高的認知干預類產(chǎn)品和訓練工具，對于產(chǎn)品的適老化、智能化與交互體驗的設計也不夠完善；而醫(yī)用干預類產(chǎn)品使用的時間、場地有限，難以為老年人提供便捷的訓練條件。

老年群體缺乏社交主動性，易與社會脫節(jié)，其對認知干預訓練的概念很難有充分全面的了解，對于使用VR/AR等新技術的認知訓練工具，還可能因認知負荷和科技恐懼癥產(chǎn)生抗拒心理。面對老年人認知能力衰退的嚴峻現(xiàn)狀，將嚴肅游戲作為一種認知訓練方式用于前期干預階段，既可以有效地幫助老年人提高認知能力，也能夠帶給老年人更安全、舒適的訓練體驗。

二、通過嚴肅游戲設計改善老年人認知能力的必要性

嚴肅游戲是一種用于娛樂以外的目的導向型游戲，正在逐漸被視為可用的認知訓練工具，在幫助老年人提高認知能力的同時，還能夠改善老年人的物理和身體機能，并提供豐富的訓練體驗感與持續(xù)性的訓練條件。

（一）改善老年人的物理和身體機能：嚴肅游戲的使用在改善老年人物理與身體機能方面顯示出巨大的潛力。嚴肅游戲作為一種電子游戲，需要借助輔助設備實現(xiàn)互動科技應用，而老年人與輔助設備的交互過程能夠為其提供手部鍛煉的條件。近期一項研究表明，老年人在使用手機游戲訓練時，手部的運動功能與協(xié)調(diào)能力均得到了提高[7]。如果將嚴肅游戲與身體能動性結合，還可以幫助老年人在游戲過程中進行體能鍛煉。例如，運動游戲即為一種依靠傳感器捕捉動作，并通過運動回應游戲指令的嚴肅游戲，有研究顯示老年人可以通過運動游戲改善自身的執(zhí)行能力與平衡能力[8]。身體能力的提高有利于老年人增強自信心，同時預防跌倒等易發(fā)生的老年危險行為。

（二）增加老年人的訓練體驗感：傳統(tǒng)的干預措施通常采取反復記憶或重復動作等相對枯燥的訓練方式，忽視了老年人在訓練過程中的情感感知，而嚴肅游戲能夠通過構建游戲背景、交互流程、激勵反饋等一系列靈活的訓練框架，帶給老年人更愉快的訓練體驗。例如，Mark Scase等人設計并測試了4款認知游戲在老年群體中的體驗評價，參與者不僅給予了積極評分，其在游戲期間使用技術的信心也有所提高。Jinhui Li等人也通過實驗證明運動游戲訓練能夠比單一運動訓練產(chǎn)生更多的積極情緒，降低抑郁閾值。相較于傳統(tǒng)干預訓練，嚴肅游戲在增加老年人的訓練積極性和治療依從性方面顯示出了可觀的優(yōu)越性。

（三）為老年人提供持續(xù)性的訓練條件：嚴肅游戲作為一種有效的非藥物治療形式，可以降低治療成本與副作用風險，滿足老年人長期訓練的需求。一方面，嚴肅游戲對訓練場所要求較低，訓練條件不易受時間、天氣等客觀因素影響，能夠提供安全的設備支持與熟悉的居家訓練環(huán)境。另一方面，嚴肅游戲通過系統(tǒng)與人機交互功能引導操作流程，支持老年人自主訓練，減輕家屬或醫(yī)療人員的陪護負擔，同時還可以通過系統(tǒng)更新進行迭代升級，定期提供新內(nèi)容，優(yōu)化玩法與流程，減少老年人在游戲過程中產(chǎn)生的倦怠感。由此可見，使用嚴肅游戲訓練有助于解決老年人訓練中常遇的障礙問題，提供穩(wěn)定、持續(xù)性的訓練條件。

三、基于VR/AR技術的嚴肅游戲設計案例分析

（一）VR/AR技術介入嚴肅游戲的必要性：VR是一種利用計算機模擬技術與交互設備創(chuàng)建沉浸式虛擬環(huán)境的技術，AR是將虛擬信息與物理環(huán)境融合的技術，隨著科技的發(fā)展，VR、AR等新技術開始逐漸應用于嚴肅游戲的設計中，并致力于突破傳統(tǒng)的認知訓練模式。一個顯著的優(yōu)勢是VR/AR技術提供了多感官感知和具有實時反應的人機交互途徑，增大了老年群體的可操作性與整體感知力。其中VR游戲提供的沉浸式環(huán)境體驗和基于軀干的動作體驗還能夠激活大腦的各個區(qū)域，有助于老年人進行腦認知訓練[9]，而AR技術能幫助老年人更輕松地感知和理解真實環(huán)境，有研究顯示，將AR技術融入游戲可以提高老年用戶的黏性[10]。將VR/AR技術介入嚴肅游戲滿足了老年群體的操作需求和實用需求，是一種有針對性的認知訓練方式。

（二）案例分析：本文旨在通過對現(xiàn)有VR/AR技術介入的三個嚴肅游戲案例展開調(diào)查，分析游戲在設計架構、交互流程等方面的側重點與老年參與者的體驗評價，歸納總結該類游戲的優(yōu)勢與目前存在的問題，并提出相關的嚴肅游戲設計策略。

1.農(nóng)場打地鼠游戲：農(nóng)場打地鼠游戲是一款由Xiaoxuan Li等人研發(fā)的VR運動視頻游戲，主要通過頭戴顯示器和四肢控制器進行交互映射，其目的是為了幫助老年人同時進行認知與身體訓練。游戲過程中參與者需要對形狀、顏色、方向、動作等多種因素進行快速判斷，以對應肢體動作的配合運動完成打地鼠任務。游戲具有不同分層的難度選擇，對連續(xù)成功的動作會顯示可視化的激勵信息。測試后，參與者大多表現(xiàn)出對VR技術的好感，并對游戲主題給予了積極評價。這款游戲采取多任務范式，將身體運動與認知訓練相結合，其結果證明，老年人可以通過該游戲提高自身的工作記憶和執(zhí)行功能，對推理能力和平衡能力的增強也具有明顯作用，如圖1。

2.CITYQUEST：CITYQUEST是一款由Testaluna？制作的VR嚴肅游戲，Niamh A等人測試并評估了該游戲對老年人空間認知能力的影響。參與者需要使用WBB平衡板以體重轉移的方式控制虛擬角色穿過城市景觀，完成系統(tǒng)派給的收集和避障任務，具有多階段的體驗設置與明確的激勵信息。除此之外，Niamh團隊還考慮到游戲的實用與推廣問題，通過設置教程幫助老年參與者學習智能設備的使用方法。其次，團隊選擇簡單且低精度的WBB平衡板作為主控制器，在增加游戲便捷性的同時，減少老年人的認知負擔。經(jīng)過測試，參與者顯示出積極的游戲體驗，并報告了平衡信心和主觀認知方面的提升。CITYQUEST將VR技術、避障訓練與空間導航模式相結合，有效地改善了老年人的空間認知能力和身體平衡功能，如圖2。

3.懷舊者：懷舊者是大同大學研究團隊設計的一款融合AR技術協(xié)作認知的合作桌游，用于幫助老年人進行認知鍛煉與社交參與。該游戲由物理拼圖與AR應用兩個部分組成，需要多名玩家通過合作拼圖任務構建懷舊對象的完整圖像，游戲主要通過回合制協(xié)作任務激勵老年人之間相互交流并解決問題，AR技術的引入鼓勵了協(xié)作過程中的學習行為。團隊在游戲設計中使用大量懷舊元素，以不同時期的桌椅、斗笠、老式電話等視覺形象反映臺灣的文化和歷史，通過喚起玩家特定記憶的方式激發(fā)情感。測試結果驗證了懷舊物品在游戲中起到的積極效應，參與者反映他們能夠在認知訓練的同時獲得愉快的游戲體驗和成就感，如圖3。

（三）目前存在的問題：上述內(nèi)容展示了三種基于VR/AR技術的認知類嚴肅游戲案例（見表2）。除了對新技術的使用，部分案例還將運動療法、回憶療法等輔助方式應用于游戲體驗中，顯示出嚴肅游戲設計的多樣性與其提升多種認知的潛力。但是，目前該類游戲還處在研發(fā)的初級階段，研發(fā)目的多用于測試游戲對認知能力提升的可用性和有效性，尚缺乏針對老年群體特點的游戲設計策略。以游戲動機為例，案例中的游戲均使用被試招募的方式檢測，游戲設計中缺少對老年人主觀參與動機的論述，如何吸引老年人主動參與游戲、評估老年人對新技術游戲的可接受性將是普及認知類嚴肅游戲的重要條件。其次，認知類嚴肅游戲設計應當考慮通用性與無障礙原則，但案例中的游戲設計同質(zhì)性較大，對參與者的自身條件要求嚴苛，未對特殊群體進行個性化設計。

研究證明，老年群體的認知功能呈非線性的下降趨勢，探索有效的早期干預措施至關重要。因此，本文選取處于衰老過程中的認知衰退與因病理性因素具有一定疾病風險的老年群體作為主要研究對象，并根據(jù)案例中存在的問題，為針對該類群體的VR/AR認知類嚴肅游戲設計提出相關策略。

四、相關設計策略的提出

（一）提高老年人的參與動機

1.通過宣傳增加游戲吸引力：社會角色的變化使老年群體與社會的交流逐漸減少，長期的信息閉塞和對新事物的謹慎態(tài)度導致大多老年人缺乏對嚴肅游戲訓練的認知，雖然案例顯示了老年群體在游戲過程中建立對新技術好感的可能性，但仍缺乏主動參與游戲體驗的動機引導。通過對9戶老年家庭的詳細訪談調(diào)研，文章總結了其在訓練干預活動前后的常見問題（見表3）。針對老年人對嚴肅游戲的認知匱乏現(xiàn)狀與對新技術未知風險的擔憂，可以嘗試通過宣傳減少信息差與科技壁壘，提高老年人對VR/AR嚴肅游戲訓練方式的接受程度與信任感。Wang[11]等人認為，老年人對技術的使用受到其感知到的有用性或滿足其需求能力的影響，即他們更傾向于接受對自身有利的技術，這說明VR/AR嚴肅游戲的宣傳需要以群體需求為基礎，對其在認知衰退中所面臨的困境提供相匹配的利好措施，以增加游戲對老年群體的吸引力。

從游戲宣傳方式的角度出發(fā)，宣傳地點需要根據(jù)老年群體空間活動范圍的特征，選取在接觸率較高的路徑，如養(yǎng)老院、社區(qū)等聚集性強的活動路徑，或公園、廣場等放松身心的休閑路徑，以增加老年群體獲知游戲信息的途徑。宣傳場所可以定期設置體驗式設備，采用激勵反饋的方式幫助老年人增加接觸新技術的機會和嘗試新技術的信心。其次，使用收音機廣播、招貼海報、復古電視廣告等老年群體感到親切的傳播媒介進行宣傳，通過激發(fā)老年人對過往生活的獨特記憶和熟悉感，使宣傳更具人文關懷。

另一方面，從游戲的宣傳內(nèi)容上看，還需根據(jù)痛點問題提供針對性方案，以凸顯嚴肅游戲的功能性優(yōu)勢。首先，嚴肅游戲訓練比傳統(tǒng)訓練更具獨立性，即游戲訓練過程無需家屬陪同協(xié)助，在減輕陪護負擔的同時，還能提供安全舒適的家庭式訓練環(huán)境。當訓練結束時，系統(tǒng)會以數(shù)據(jù)可視化的方式及時反饋訓練效果，在效用層面上滿足受訓者的心理需求。最后，游戲訓練具有友好性，作為緩解認知衰退的目的導向型產(chǎn)品，游戲設計能夠充分考慮到老年群體的身心狀況，設置簡單易上手的操作模式與適老化的智能引導，并確保老年人獲取有趣、愉悅的游戲體驗。

2.研發(fā)適合老年人的交互形式：老年群體感知覺的退行性變化讓他們在學習技術的難度和適應度方面比年輕人更加困難，這在一定程度上導致了老年人的認知負荷和科技恐懼癥。VR/AR嚴肅游戲設計作為新技術應用的訓練產(chǎn)品，應充分考慮老年群體的行為操作習慣和心理狀態(tài)，降低交互復雜度，設置符合老年人習慣的交互方式。

VR/AR嚴肅游戲的交互形式可以從降低認知負荷與增強心理關懷兩個角度進行考慮。減輕認知負荷是指通過在游戲體驗中緩解老年人因身體機能下降而造成的認知顧慮，例如可視化教學與簡化的操作介紹可以作為前期輔助工具，幫助老年人緩解因記憶力下降、思維遲鈍產(chǎn)生的學習負擔。教程設計需要簡化交互層級與引導步驟，使用通俗易懂的白話解說，降低專業(yè)名詞的使用頻率，從而減輕老年人的精力消耗。界面設計應遵循擬物化原則，使用老年人更易識別的圖標與視覺形象。其次，游戲設備應具有易使用的特點，如在設備表面噴繪清晰的手部、足部剪影與引導符號，便于老年人直觀地識別和理解信息，對于無VR/AR設備使用經(jīng)驗的老年人，還需配備易讀的使用說明。

增強心理關懷是指通過設計合理的互動模式降低老年人在游戲操作過程中的心理顧慮。在面對科技產(chǎn)品時，老年人常常會因害怕錯誤而產(chǎn)生缺乏自信、情緒敏感等負面心理因素，在操作流程中設置及時反饋機制可以有效地緩解這一問題，例如在操作成功時顯示獎勵頁面或激勵信息，在操作失敗時亦能及時提醒并給予正確引導，以降低老年人在操作思考方面的壓力。同時，游戲可以通過提升老年人的主觀能動性減少其因科技陌生感而產(chǎn)生的心理疲勞和潛在憂慮，例如，在游戲中提供時長設定選擇，或增設一鍵召喚、一鍵暫停等便捷性按鍵等，此外，還可以通過對身體數(shù)據(jù)的監(jiān)測，根據(jù)訓練狀況提供實時的休息、安撫等提示，增加老年人對游戲的安全感和信任力。由于老年人的感官功能下降，在游戲體驗中可能存在因感知覺不敏感而無法達到心理預期的問題，游戲可以采取多感官聯(lián)覺的方式，在加強原有視聽覺感知的同時，結合觸覺、嗅覺等新的感官系統(tǒng)，給予老年人多方位的感知覺體驗。在游戲中研發(fā)適合老年人的交互形式，是對老年群體游戲體驗感的重視，老年人參與動機的提高能夠為積極老齡化提供助力因素（見圖4）。

（二）加強游戲的個性化設計

1.設置適合特殊群體的服務功能：老年人作為異質(zhì)性較大的群體，對訓練需求呈現(xiàn)出多樣化趨勢，VR/AR嚴肅游戲服務系統(tǒng)應跟隨需求變化豐富自身功能，以擴大受眾群體的覆蓋范圍。老年群體的認知老化會隨著年齡的增長逐漸加深，除了年齡因素，生活環(huán)境和文化背景的差異也會改變他們對同一事物的認知力，Ayres[12]等人的研究表明學習任務的復雜度會影響老年人的參與積極性。因此，游戲設計需要參考不同年齡與背景下老年人的技能水平，增加更多的難度等級，減少不同等級之間的難度差值，為老年人提供多維選擇條件，以防他們對游戲失去興趣或感到沮喪。

另一方面，無障礙設計缺失的問題也應在游戲設計中受到重視。對于殘障群體，游戲的虛擬組件應具備可拆分與獨立使用的功能，以幫助殘障老人使用分支組件進行局部訓練與針對性訓練。對于視聽等功能性障礙群體，游戲應增設可調(diào)節(jié)的色彩、聲音或感官導向功能，幫助他們更好地理解與感受游戲。例如，SAYSHOPPING App為視障用戶提供了全語音的購物引導功能，支持用戶在不借助視覺界面的情況下安全完成交易；而康復游戲《VR Walk》通過拉伸其他部位的感知能力作為聽覺代償，彌補了聽障玩家游戲感知力的缺損。為特殊群體設置適合的服務系統(tǒng)，完善他們在游戲體驗中的多方位需求，對游戲與用戶之間的供需平衡關系提供了有效支持。

2.增加社交功能，豐富情感體驗：長期獨處與居家養(yǎng)老的狀態(tài)使老年人逐漸與社會脫節(jié)，情緒容易變得更加敏感脆弱，VR/AR嚴肅游戲可以成為老年群體情感寄托的載體，緩解日常交流限制產(chǎn)生的孤獨、抑郁等消極情緒。以社交功能為例，游戲可以設置排行榜、挑戰(zhàn)等聯(lián)機功能，根據(jù)訓練需求進行智能化匹配，以獎勵反饋的方式激發(fā)老年人游戲社交的主動性與積極性；也可考慮設置沉浸感強的數(shù)字平臺，通過簡便的語音與視頻通話操作在虛擬空間中幫助老年人“面對面”進行群組交流。在社區(qū)，養(yǎng)老院等老年人聚集的場所可以設置公共游戲區(qū)，線下幫助老年人通過游戲合作與互助增加社交聯(lián)系的機會。其次，游戲需要設置多情感特征的體驗形式，優(yōu)化老年人游戲體驗的整體感受，激發(fā)更多的情感共鳴。例如，在游戲中加入豐富的故事情節(jié)，增加游戲的敘事性和交互點，根據(jù)個人資料生成獨特的游戲角色，創(chuàng)造獨立、可體驗的沉浸式情景，增加老年人在游戲過程中的情感互動；還可以開發(fā)游戲的探索功能，設定旅游、工作、探險等多種導向任務，為老年人提供具有體驗感的模擬出行規(guī)劃，同時根據(jù)游戲探索流程生成個性化語音故事集，通過記錄與分享游戲軌跡的方式為老年人增添情感記憶。

3.強化智能化設計：智能化設計的強化主要指在使用VR/AR技術提升游戲體驗的基礎上，結合硬件設備與智能技術的特點改進游戲的輔助機能，形成完整的游戲訓練系統(tǒng)。例如，增加游戲訓練效果的實時評估功能，通過分析生成可視化的評估報告，制訂合適的個性化游戲方案，評估結果還可通過線上更新實現(xiàn)與醫(yī)護人員的數(shù)據(jù)共享，為老年人身體的健康監(jiān)測提供技術支持。此外，游戲需要增加便攜性，在輔助傳感器的設計中使用移動充電功能，減輕設備的體積與重量，添加可供折疊或拆分的收納功能，以增加游戲的可移動性與靈活性。例如德國Offenburg大學研究團隊為康復患者設計的腰帶投影儀，其原理采取穿戴在腰部的袖珍AR設備在地面上投影景象，從而幫助老年康復患者隨時隨地進行自主康復訓練。

結語

在日益嚴重的老齡化社會背景下，認知衰退所造成的問題正在時刻影響著老年群體的日常生活與心理健康。基于VR/AR技術的嚴肅游戲以幫助老年人提高認知功能為首要目的，擁有更安全、穩(wěn)定、有沉浸感的訓練條件，并在實驗中展現(xiàn)出良好的治療作用，作為一種新興產(chǎn)業(yè)顯現(xiàn)了巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳埃琕R/AR嚴肅游戲設計尚處于發(fā)展的起步階段，其設計策略需要根據(jù)老年人的需求優(yōu)化設備結構，提升游戲體驗，建立完善的游戲設計體系，同時合理的引導還能夠有效減緩老年群體對新技術的擔憂，提高生活質(zhì)量和自信心。對VR/AR嚴肅游戲的研發(fā)和市場化發(fā)展有助于降低認知類疾病的發(fā)病率，減輕社會負擔，對健康老齡化與積極老齡化社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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