基于兒童認(rèn)知心理的交互界面設(shè)計(jì)

朱蓉蓉，黃智宇

（1.中南大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410083; 2.湖南商學(xué)院設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410205）

隨著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)識(shí)的加深，以及兒童網(wǎng)民的逐漸增加，針對(duì)兒童群體的交互產(chǎn)品的研究與開發(fā)逐漸受到業(yè)內(nèi)人士的重視。如今，面對(duì)網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)融入兒童群體的交互產(chǎn)品，這為兒童的早期教育、開闊視野等都做出了巨大的貢獻(xiàn)。兒童作為一個(gè)特殊群體，有著自身的認(rèn)知局限，他們的思維認(rèn)知處于初級(jí)階段，認(rèn)知更多依賴感觀的直接體驗(yàn)。因此，通過對(duì)兒童認(rèn)知心理及發(fā)展的研究，來探討面向兒童的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)，這對(duì)于設(shè)計(jì)出更適合兒童的交互界面及交互方式，充分調(diào)動(dòng)其興趣有著十分重要的意義。

一、兒童認(rèn)知心理分析

20世紀(jì)60—70年代，隨著認(rèn)知心理學(xué)成為心理學(xué)研究的核心，信息加工的研究亦逐漸成為認(rèn)知發(fā)展研究中的一個(gè)主要研究途徑。而界面設(shè)計(jì)，著力解決用戶與計(jì)算機(jī)的交互問題，即人機(jī)交互問題，必然會(huì)涉及到大量的、多樣化的人機(jī)信息交互。因此，進(jìn)行以兒童為目標(biāo)用戶的交互界面設(shè)計(jì)，我們有必要對(duì)兒童的認(rèn)知發(fā)展有所了解。

1.兒童的認(rèn)知發(fā)展

有心理學(xué)家用信息加工的觀點(diǎn)來解釋兒童認(rèn)知及其發(fā)展。其研究范圍主要包括感知覺、注意、表象、學(xué)習(xí)記憶、思維和言語等心理過程及其發(fā)展。相關(guān)研究表明，兒童認(rèn)知事物的方式是通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等幾種手段，其認(rèn)知能力及水平隨著年齡的增長(zhǎng)而不斷提高。同期研究還發(fā)現(xiàn)不同孩子其成長(zhǎng)方式不同，個(gè)體之間還存在某種差異。但總體上他們認(rèn)知發(fā)展過程有類似之處。著名發(fā)展心理學(xué)家皮亞杰把兒童的認(rèn)知發(fā)展按年齡劃分共分為四個(gè)階段[1]119：

感知運(yùn)動(dòng)階段（0—2歲左右）：嬰兒通過外顯的行為影響世界，以此來認(rèn)識(shí)世界，這個(gè)階段的兒童的主要認(rèn)知結(jié)構(gòu)是感知運(yùn)動(dòng)圖式。

前運(yùn)算階段（2—7歲）：兒童能夠利用表征（心理表象、圖畫、詞、姿勢(shì)）而不僅僅是動(dòng)作，來思考客體和事件。

具體運(yùn)算階段（7—11歲）：在本階段內(nèi)，兒童的認(rèn)知結(jié)構(gòu)由前運(yùn)算階段的表象圖式演化為運(yùn)算圖式。

形式運(yùn)算階段（11—15歲）：兒童在這個(gè)時(shí)期的特征表現(xiàn)為，開始不受真實(shí)情境的束縛兒童思維發(fā)展到抽象邏輯推理水平。

2.游戲行為對(duì)兒童認(rèn)知的促進(jìn)作用

兒童的游戲行為一直以來都受到心理學(xué)家、教育學(xué)家和社會(huì)學(xué)家所關(guān)注，這不僅因?yàn)橛螒蚴莾和砷L(zhǎng)過程中最主要、最喜愛的活動(dòng)，更重要的是因?yàn)檫@種活動(dòng)的發(fā)展與兒童心理發(fā)生最重要的變化有關(guān)。

70年代以來，許多心理學(xué)家對(duì)人類在游戲中的心理活動(dòng)進(jìn)行了研究，其研究表明游戲是包含了多種認(rèn)知成份的復(fù)雜心理活動(dòng)[2]38。我國(guó)早期研究發(fā)展心理學(xué)的泰斗陳鶴琴先生認(rèn)為：“兒童好游戲乃是天然。游戲可以給兒童快樂、經(jīng)驗(yàn)、學(xué)識(shí)、思想、健康……他從游戲中強(qiáng)健身體，活潑動(dòng)作，他從游戲中鍛煉思想，學(xué)習(xí)做人，游戲是兒童的良師，是兒童成長(zhǎng)過程中最佳的學(xué)習(xí)方式?！敝l(fā)展心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)為：游戲是兒童學(xué)習(xí)新的復(fù)雜的客體和事件的一種方法。所以，我們應(yīng)充分把握兒童在游戲行為中這種特殊的學(xué)習(xí)方式，掌握兒童的游戲心理，在進(jìn)行兒童交互界面設(shè)計(jì)時(shí)，采用符合兒童游戲心理機(jī)制的界面設(shè)計(jì)原則，充分調(diào)動(dòng)兒童的積極性、主觀能動(dòng)性，讓兒童真正參與到交互中，從而取得最佳交互效果。

二、我國(guó)兒童人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)現(xiàn)狀透視

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，兒童網(wǎng)民的日益增加，越來越多的業(yè)內(nèi)人士投入到面向兒童的人機(jī)交互界面研究與開發(fā)中來。如在中國(guó)大連建立的歐盟可用性研究中心，專門研究人機(jī)界面設(shè)計(jì)，對(duì)兒童網(wǎng)站的可用性測(cè)試取得了一定成果;華東師范大學(xué)從國(guó)外購(gòu)買眼動(dòng)儀對(duì)兒童的感知能力進(jìn)行研究，以改善兒童產(chǎn)品的界面設(shè)計(jì)。盡管如此，由于國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)起步晚于國(guó)外，而面向兒童的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)的研究還未趨于完善。因此，目前面向兒童群體的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)仍存在以下問題：

1.設(shè)計(jì)師缺乏對(duì)目標(biāo)用戶的明確定位。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)未根據(jù)兒童的認(rèn)知特征及認(rèn)知習(xí)慣，界面上出現(xiàn)太多不符合其認(rèn)知的文字，導(dǎo)致操作過程出現(xiàn)障礙;或者是未根據(jù)其認(rèn)知心理，將一系列的圖片隨意堆砌，未從根本上體現(xiàn)互動(dòng)性，引起其心理共鳴;

2.交互界面板塊龐大復(fù)雜，缺乏視覺中心。一個(gè)優(yōu)秀的界面設(shè)計(jì)應(yīng)該風(fēng)格統(tǒng)一，并有效的突出重點(diǎn)內(nèi)容，而不應(yīng)隨意填充。雅各布·尼爾森也曾提出兒童人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)潔明了，具有較強(qiáng)的可用性;且內(nèi)容與形式應(yīng)該具有娛樂性、趣味性、豐富性，應(yīng)使用多媒體的交互方式;

3.交互界面未能滿足兒童游戲心理。隨著交互技術(shù)的發(fā)展，兒童群體對(duì)人機(jī)交互產(chǎn)品的需求不再只停留在傳統(tǒng)的鼠標(biāo)與鍵盤相結(jié)合的操作方式上。根據(jù)兒童對(duì)人機(jī)交互產(chǎn)品的認(rèn)知需求，自然、直觀和高效的多樣化交互界如手勢(shì)、語音、實(shí)物操作界面等能極大的引起兒童的好奇心，同時(shí)增加其在使用過程中的樂趣，滿足他們的游戲心理。

三、兒童人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)構(gòu)想

兒童認(rèn)知事物的方式主要包括視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等幾種手段。而兒童在進(jìn)行人機(jī)交互界面操作時(shí)主要通過視覺、聽覺、觸覺等認(rèn)知方式。因此，我們可以從與之相對(duì)應(yīng)的圖形交互界面、聲音用戶界面、多感觀用戶界面等三個(gè)方面來探尋設(shè)計(jì)出符合兒童認(rèn)知心理的交互界面。

1.圖形交互界面

圖形化用戶交互界面（Graphical User Interface，簡(jiǎn)稱GUI）這一概念最早是由20世紀(jì)60年代被道格拉斯·恩格爾巴特提出，其具有可視性、交互性、透明性、直接操縱性等特點(diǎn)[2]21?，F(xiàn)已無可爭(zhēng)議地成為當(dāng)前交互界面設(shè)計(jì)的主流。根據(jù)兒童的認(rèn)知心理，具有簡(jiǎn)單、直觀、具象特征的圖形化界面對(duì)兒童來說更具趣味性，也更能激發(fā)兒童的好奇心理，從而調(diào)動(dòng)兒童接觸、學(xué)習(xí)的積極性。

圖1 國(guó)外兒童網(wǎng)站 http：//www.seussville.com//

圖形化交互界面中一個(gè)重要的組成部分是眾多的具有符號(hào)意味的圖標(biāo)、鼠標(biāo)指標(biāo)、按鈕等圖形元素。因此，在設(shè)計(jì)符合兒童認(rèn)知心理的圖形交互界面應(yīng)注意：（1）在圖形形態(tài)上多采用動(dòng)態(tài)的形式。據(jù)調(diào)查，趣味性的動(dòng)態(tài)圖形更符合兒童的游戲心理，因此更受兒童歡迎。（2）圖形的造型方式可以多樣化。在符合主題內(nèi)容的前提下，使用多種造型方式，如繪畫、卡通、照片等等，可寫實(shí)可抽象，可以是二維畫面也可是三維立體畫面。（3）可設(shè)計(jì)具有情景代入和角色扮演的圖形和場(chǎng)景。賦予兒童用戶一個(gè)虛擬的角色，使之身臨其境的融入角色扮演，刺激他們的情感體驗(yàn)和心理感受。如圖1，具有趣味性的動(dòng)態(tài)卡通圖形和場(chǎng)景，無須過多的文字提示，便能使兒童輕松獲得認(rèn)知。

2.聲音用戶界面

聲音用戶界面是指在人機(jī)交互過程中出現(xiàn)的與圖片或主題相協(xié)調(diào)的語音或背景音樂。有研究表明，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，人類從外界獲得的信息約70%來源于視覺，而聽覺約占15%—20%，是除了視覺以外的最重要的信息獲取途徑[3]。通過研究?jī)和恼J(rèn)知心理可以得知，兒童對(duì)事物的認(rèn)識(shí)需要多感觀綜合感受和體驗(yàn)才能幫助其建立起真正的內(nèi)化知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，即視覺、聽覺、觸覺等多感觀綜合。因此，設(shè)計(jì)良好的聲音用戶界面對(duì)兒童群體在進(jìn)行界面操作過程中不僅可以起到輔助信息認(rèn)知的作用，而且還具有視覺通道無法替代的功能。此外，面向兒童用戶的人機(jī)交互產(chǎn)品，聲音用戶界面也是增加其用戶體驗(yàn)程度的相當(dāng)重要的一個(gè)方面，畢竟良好的聲音表達(dá)可以給兒童帶來舒適、優(yōu)美的心理體驗(yàn)，同時(shí)調(diào)動(dòng)其潛在情感，引起對(duì)產(chǎn)品的共鳴。如圖2，根據(jù)趣味性的卡通圖形界面，配有與主題相協(xié)調(diào)的背景音樂，并且鼠標(biāo)點(diǎn)在某個(gè)動(dòng)態(tài)圖標(biāo)時(shí)，會(huì)有與之相對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景聲音及語音解釋。這種圖形界面與聲音界面的完美結(jié)合，不但減少了兒童的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，而且大大提高了其用戶體驗(yàn)。

圖2 國(guó)外兒童網(wǎng)站 http：//www.seussville.com/?home#/home/

3.多感觀交互界面

多感觀交互界面是隨著交互技術(shù)的高速發(fā)展，作為一種新的界面形式而出現(xiàn)。其是將人體的視覺、聽覺和觸覺器官與人機(jī)交互界面這個(gè)媒介相聯(lián)系，基于視線跟蹤、語音識(shí)別、手勢(shì)輸入、感覺反饋等新的交互技術(shù)，允許用戶利用本身內(nèi)在感覺和認(rèn)知技能，使用多個(gè)交互通道，以并行、非精確方式與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行交互，旨在提高人機(jī)交互的自然性和高效性[4]2。面向以兒童為服務(wù)對(duì)象的人機(jī)交互產(chǎn)品，自然、直觀和高效是兒童群體在進(jìn)行交互界面操作的基本要求。兒童不能很好的理解周圍的環(huán)境，與成人相比更具有基于表象的思維，即形象思維與直覺思維。此外，游戲是兒童成長(zhǎng)中必不可少的一部分，游戲行為對(duì)兒童的認(rèn)知起著至關(guān)重要的作用。而設(shè)計(jì)出具有娛樂性、趣味性的人機(jī)交互方式更能吸引兒童自主的去探索，從而獲取知識(shí)。圖3是一款名為“Kinect”的體感游戲機(jī)，其是集成了手勢(shì)、表情、語音等人的自然溝通方式，成為人和機(jī)器交互的新方式，只需一個(gè)簡(jiǎn)單的語音指令，就可以觀看電影或者暫停正在直播的電視節(jié)目，利用手勢(shì)和動(dòng)作就能玩游戲。因此，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行兒童交互界面設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用適合兒童認(rèn)知的手勢(shì)、語音、實(shí)物操作界面等自然直觀的交互界面既能增強(qiáng)其產(chǎn)品的交互性，使操作方式更加便捷，又能滿足兒童的游戲心理，使其獲得愉快體驗(yàn)。

圖3 體感游戲機(jī) ttp：//tech.gmw.cn/2011－05/30/content_2021653.htm

四、結(jié)語

“以兒童為中心”是設(shè)計(jì)師在進(jìn)行兒童人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循的設(shè)計(jì)原則。而兒童與成人不同，其與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互是一個(gè)復(fù)雜的認(rèn)知過程，是由多種心理因素協(xié)調(diào)作用的結(jié)果。因此，本文通過對(duì)兒童的認(rèn)知發(fā)展及特性的分析，來探尋如何設(shè)計(jì)出更符合兒童認(rèn)知心理和操作習(xí)慣的人機(jī)交互界面，使兒童獲得愉快體驗(yàn)。

[1]桑標(biāo).當(dāng)代兒童發(fā)展心理學(xué)[M].上海：上海教育出版社，2003.

[2]席曉冬.面向兒童的軟件交互界面設(shè)計(jì)研究[D].西北工業(yè)大學(xué)，2007.

[3]張勇，王成.虛擬仿真系統(tǒng)中的聲音設(shè)計(jì)[J].齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，（1）.

[4]徐佳理.基于多重觸控的多通道人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)研究[D].同濟(jì)大學(xué)，2008.