基于認(rèn)知行為特征的自閉癥兒童輔助工具設(shè)計(jì)研究

姜亮 韋鈺婕

摘要：文章以自閉癥兒童認(rèn)知行為特征為出發(fā)點(diǎn)，利用射頻識(shí)別和單片機(jī)技術(shù)，結(jié)合主流特殊教育指導(dǎo)理論，提出自閉癥兒童輔助工具設(shè)計(jì)方案，即為改善自閉癥兒童語言、社交、感覺統(tǒng)合能力的十二生肖拼圖玩具。并對拼圖設(shè)計(jì)方案的輔助功效性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)評估，結(jié)果顯示該方案在引導(dǎo)提升其語言交流、改善社交行為能力方面具有積極的輔助作用。

關(guān)鍵詞：自閉癥兒童;認(rèn)知行為;輔助工具設(shè)計(jì)

中圖分類號：TB472文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編碼：1672-7053（2018）05-0050-03

自閉癥是一種情感、行為、情緒、思維、語言等諸多方面的早期神經(jīng)發(fā)育障礙，多發(fā)生于兒童早期”^[1]。在我國自閉癥患者已超過1000萬，0到14歲的兒童患者達(dá)200余萬。對自閉癥患者盡早進(jìn)行干預(yù)治療，自閉癥兒童可以實(shí)現(xiàn)不同程度地控制和改善^[3]。國外針對自閉癥兒童的教育及產(chǎn)品研究起步較早，日前有關(guān)針對自閉癥兒童產(chǎn)品研究開始側(cè)重于智能化產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究，例如智能機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境模擬、移動(dòng)應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。通過具有社交技能、情感認(rèn)知的機(jī)器人、交互式學(xué)習(xí)應(yīng)用程序來增加自閉癥兒童的參與度與學(xué)習(xí)的興趣，提升社交能力和語言表達(dá)能力。然而由于產(chǎn)品成本高，普通家庭難以承擔(dān)，所以并不能普及使用，同時(shí)醫(yī)學(xué)專家也擔(dān)心自閉癥兒童與機(jī)器人能夠良好的溝通不代表能與真人具有良好的溝通。國內(nèi)的自閉癥兒童輔助產(chǎn)品研究起步較晚，多以玩具和感統(tǒng)器械為載體，從心理學(xué)和康復(fù)教育方式角度進(jìn)行研究設(shè)計(jì)^[4-5]，如認(rèn)知卡片，磁力片積木等教具，手眼協(xié)調(diào)、觸覺墊、指尖陀螺等感統(tǒng)訓(xùn)練器材。本文通過查閱資料，走訪康復(fù)中心，了解自閉癥兒童行為模式和生理特點(diǎn)，總結(jié)自閉癥兒童的認(rèn)知及其行為特征分析輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要素，定位產(chǎn)品的主要功能，并以改善自閉癥兒童的感覺能力、語言交流能力為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的功效性評測，使產(chǎn)品更符合自閉癥兒童的實(shí)際需求。

1 自閉癥兒童認(rèn)知特征

瑞士心理學(xué)家皮亞杰（J. Piaget）認(rèn)為，兒童的心理發(fā)展其實(shí)就是不斷地由低水平走向高水平完善，從而使心理結(jié)構(gòu)不斷重構(gòu)、創(chuàng)新，形成不同水平的發(fā)展階段，并將兒童認(rèn)知發(fā)展的內(nèi)在機(jī)制分為三階段，即同化、適應(yīng)、平衡^[6]。認(rèn)識(shí)發(fā)展機(jī)制是人類的自我適應(yīng)和自我糾正的過程。換言之，兒童的認(rèn)知系統(tǒng)處于較低的發(fā)展水平，當(dāng)不能用當(dāng)前的認(rèn)知系統(tǒng)理解其他事物時(shí)，需要通過修正認(rèn)知系統(tǒng)，即同化與現(xiàn)有認(rèn)知起沖突的事物，讓自己的認(rèn)知系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)并且在較高水平上重新確立，來應(yīng)對更復(fù)雜的事物^[7]。自閉癥兒童與正常兒童相比，認(rèn)知和生理方面有許多缺陷，由于個(gè)體差異缺失的程度不同，劃分他們的發(fā)展進(jìn)程需要與普適性結(jié)論推遲才能描述其發(fā)展?fàn)顩r。生理表現(xiàn)主要體現(xiàn)在聽覺和觸覺，而認(rèn)知表現(xiàn)主要體現(xiàn)在語言、記憶力和智力、情感方面。

1.1 語言認(rèn)知

自閉癥兒童語言認(rèn)知方面的主要缺陷在于綜合語言和非語言的交流方式。大多數(shù)自閉癥患者都有語言發(fā)展遲緩的現(xiàn)象，自閉癥兒童沒有辦法匹配語言與環(huán)境，不會(huì)眼神交流，無意識(shí)地模仿重復(fù)別人言語是自閉癥兒童常見的獲得知識(shí)模式。自閉癥兒童不能解讀非言語信息，例如面部情緒和身體語言，因此自閉癥兒童不能融入社會(huì)進(jìn)行正常的社會(huì)活動(dòng)^[8]。

1.2 注意力

在注意力問題上，由于自閉癥兒童過度選擇感官刺激，往往引起他們注意力獨(dú)有的選擇性特質(zhì)。導(dǎo)致注意力分散的因素主要有社會(huì)交往障礙、理解能力差、興趣狹隘和感知覺異常^[9]。自閉癥兒童具有局部加工的傾向，當(dāng)其盯著某一興趣事物時(shí)，很難接受新的信息或者任務(wù)。外在表現(xiàn)就是刻板行為，容易對著一件事情反復(fù)思考、思考方式和興趣也非常單一。

1.3 自我與情感認(rèn)知方面

自閉癥兒童也有感情，但無法理解他人的情感，或不能以正確的方式去表明自己的感情。自閉癥兒童表達(dá)情緒的方式往往與他們的生理年齡不符合，由于搞不清人與人之間的社會(huì)關(guān)系，也不知道怎么在不同場合表達(dá)自我情緒，這是缺乏自我認(rèn)知能力的表現(xiàn)。究其原因，是對信息意義上的加工存在著明顯的缺陷，因此很難理解其他人的情感體驗(yàn)和內(nèi)心活動(dòng)，不能讓他們自己去發(fā)展理解他人情緒，而只有通過人際交往的積累和干預(yù)性的接觸訓(xùn)練才能獲得這方面的知識(shí)。針對缺乏自我認(rèn)知能力的情感認(rèn)知表現(xiàn)，只有通過人際交往的積累和干預(yù)性的接觸訓(xùn)練才能獲得這方面的知識(shí)。

2 自閉癥兒童行為特征

雖然自閉癥兒童每個(gè)個(gè)體的行為特征都不同，但是都有溝通、影響社會(huì)互動(dòng)、想象力和刻板行為等共同問題，在日常生活中可以很容易識(shí)別出其行為差異。

2.1 延遲性仿說

大部分自閉癥兒童和成人都存在語言缺陷，語言方式為機(jī)械式的重復(fù)和模仿，稱為“延遲性仿說”。在發(fā)展語言之前，自閉癥兒童表達(dá)需求大多用手勢替代語言，或用面部表情和肢體動(dòng)作來與人溝通。在使用和理解非口語溝通這兩個(gè)方面，隨著時(shí)間的推移，自閉癥兒童之間漸漸了解簡單的手勢和表情所表達(dá)的意思，并能從對方的動(dòng)作中還有從溝通的背景中了解明白對方所表達(dá)的意思。

2.2 社會(huì)互動(dòng)障礙

社會(huì)互動(dòng)方面的障礙主要有四種類型，一是孤獨(dú)的群體：無法了解別人心理狀況，即使能接納家人，也不會(huì)與家庭之外的人互動(dòng);二是被動(dòng)的群體：不排斥與他人，只是行為被動(dòng);三是主動(dòng)但怪異的群體：該群體積極地接近別人，但提出的要求比較怪異，或沒有得到滿足或關(guān)注，就會(huì)變得咄咄逼人;四是過分古板群體：這類群體語言發(fā)展良好、行為有禮，但不能適應(yīng)或理解社會(huì)規(guī)則，會(huì)刻板的固守社會(huì)互動(dòng)規(guī)則，不懂得變通。

2.3 行為刻板、重復(fù)或儀式性行為

在行為動(dòng)作方面主要表現(xiàn)為刻板、重復(fù)。自閉癥兒童主要活動(dòng)為自己喜歡、感興趣的事情，進(jìn)行簡單的重復(fù)循環(huán)，如一直盯著某一物體，或者不停旋轉(zhuǎn)自己的身體。另外習(xí)慣進(jìn)行儀式性行為，為自閉兒童獨(dú)創(chuàng)制定的，如在坐之前得拍一拍桌子，下樓前一定會(huì)轉(zhuǎn)胳膊轉(zhuǎn)三圈，或者進(jìn)行一系列復(fù)雜軀體動(dòng)作。

3 自閉癥兒童玩具設(shè)計(jì)要素分析

設(shè)計(jì)自閉癥兒童玩具要考慮設(shè)計(jì)兒童玩具的基本要素，分別為功能性、安全性、游戲性。兒童在每個(gè)成長時(shí)段的看法都會(huì)有所不同，創(chuàng)新性也不一樣，在玩具設(shè)計(jì)中可以從兒童成長角度考慮，設(shè)計(jì)一系列能夠陪伴其成長的多功能玩具，開發(fā)潛能培養(yǎng)智能。另外還應(yīng)注意產(chǎn)品的藝術(shù)性，能夠讓人體驗(yàn)到愉悅感，引起對事物的興趣，具有藝術(shù)性的玩具可提高兒童審美能力，培育情商。

3.1 外觀設(shè)計(jì)要素

研究發(fā)現(xiàn)自閉癥兒童對交通類玩具和水果玩具（非社會(huì)性刺激）注視更久^[10]，在康復(fù)訓(xùn)練中，適當(dāng)?shù)囊萌宋镱愅婢撸瑢W(xué)習(xí)社交技巧有促進(jìn)作用，因此在外觀設(shè)計(jì)中，考慮用視覺式圖案吸引兒童注意力，讓其對玩具感興趣從而引發(fā)社交性的互動(dòng)行為。由于自閉癥兒童有認(rèn)知障礙，無法辨別復(fù)雜的形狀，因此玩具的整體外觀要簡單，不能復(fù)雜且易于變化，同時(shí)可以采用發(fā)光發(fā)聲的形式，刺激兒童視覺和聽覺，這樣易于幫助兒童減少注意力的分散。自閉癥兒童對色彩有特殊偏好，最偏愛的是綠色和藍(lán)色，其次是紫色和紅色，最不喜歡的則是黃色和橙色，其對冷色的偏好優(yōu)于暖色。冷色調(diào)可以抑制大腦過于興奮，使自閉癥患者腦皮質(zhì)活動(dòng)達(dá)到平衡^[11]。不同的顏色呈現(xiàn)對個(gè)體的心理和行為都有不同的影響，考慮自閉癥兒童特殊的顏色偏好，和較大范圍的適用性，玩具主要采用冷色調(diào)、和紅色。

3.2 觸覺設(shè)計(jì)要素

由于生理缺陷，導(dǎo)致自閉癥兒童觸覺和聽覺異常，部分自閉癥兒童在觸覺上表現(xiàn)出敏感、遲鈍，因此玩具在材質(zhì)選擇方面，可以選擇不同的材質(zhì)組合，玩具表面處理成不同的肌理，給兒童不同的感官感受，如木質(zhì)和布料、硅膠的搭配組合。

4 自閉癥兒童輔助工具設(shè)計(jì)方案

自閉癥兒童輔助工具設(shè)計(jì)方案的目標(biāo)群體設(shè)定為3-8歲的自閉癥兒童。此階段的兒童需要在社交互動(dòng)中學(xué)習(xí)各種技能，智力結(jié)構(gòu)及心理機(jī)制形成與建構(gòu)的關(guān)鍵時(shí)期。在這個(gè)期間除了父母教師的引導(dǎo)及基本必要的社交溝通外，其他主要是通過玩具來了解世界，為學(xué)習(xí)語言，培養(yǎng)溝通、邏輯思維能力打下基礎(chǔ)。

經(jīng)過前期問卷調(diào)查及用戶需求分析結(jié)果顯示，患有自閉癥的兒童用戶對玩具輔助產(chǎn)品的需求點(diǎn)包括老師和家長可以參與、能夠發(fā)聲，持續(xù)引起孩子注意;在語言、社交、感覺統(tǒng)合能力方面起到輔助作用。兒童輔助工具設(shè)計(jì)方案是以十二生肖為主題的一套拼圖。如圖1所示，此拼圖的工作原理是通過RFID射頻識(shí)別技術(shù)來識(shí)別帶標(biāo)簽的號牌，當(dāng)識(shí)別到對應(yīng)號牌以后，通過微控制器控制專用MP3解碼芯片，將揺放放在FLASH存儲(chǔ)器中的音頻文件。拼圖配有12個(gè)數(shù)字牌，用來給生肖排序，當(dāng)正確的數(shù)字牌放到正確的生肖底板上時(shí)就會(huì)發(fā)出音樂和講故事的聲音，父母也可以錄自己的聲音在拼圖里，讓孩子對拼圖產(chǎn)生好奇與親近感，使學(xué)語期的兒童能夠通過把玩拼圖，鍛煉語言表達(dá)技能。

將生肖碎片放到相對應(yīng)的生肖輪廓里，拼圖的過程有助于提高手眼協(xié)調(diào)和認(rèn)知能力，如圖2所示。鮮艷的色彩可培養(yǎng)兒童對色調(diào)的敏感度，同時(shí)培養(yǎng)其視覺尋視的能力。通過十二生肖創(chuàng)造不同的情景模式，激發(fā)好奇心，引導(dǎo)孩子提問交流?？梢杂美K子去穿拼圖中的小孔，鍛煉手指的精細(xì)動(dòng)作，如圖3所示。

5 設(shè)計(jì)方案功效性評測

5.1 實(shí)驗(yàn)方案

十二生肖拼圖的功效性評測主要是對自閉癥兒童認(rèn)知、語言、社交能力提高的評估測試，實(shí)驗(yàn)是以青島以琳特教幼兒園20名自閉癥兒童為被試。首先，對20名被試兒童進(jìn)行干預(yù)前的C-PEP評估（C-PEP是由遼寧師范大學(xué)，聯(lián)合北京大學(xué)第六醫(yī)院，匯集了心理、教育等方面的專家共同修訂發(fā)表的用于評估自閉癥兒童發(fā)展能力的量表），包括“兒童感知覺發(fā)展能力調(diào)查表”、“兒童語言與溝通能力發(fā)展調(diào)查表”、“兒童社會(huì)交往發(fā)展能力調(diào)查表”中相應(yīng)的項(xiàng)目進(jìn)行評估。然后，對20名被試兒童進(jìn)行為期10天的干預(yù)訓(xùn)練，老師引導(dǎo)兒童完成拼圖和數(shù)字配對，并回答老師的提問，體驗(yàn)不同材質(zhì)帶來的觸覺反應(yīng)，每天課程30分鐘。測試結(jié)束后，再對20名被試兒童重新對C-PEP中相應(yīng)的項(xiàng)目進(jìn)行評估。

首先是對自閉癥兒童的發(fā)展能力做一個(gè)評估，然后自定義一個(gè)目標(biāo)行為，將“感覺能力、語言溝通、社會(huì)交往”定為目標(biāo)行為，在家長和老師的引導(dǎo)下，進(jìn)行一段時(shí)間的使用過后，對出現(xiàn)的目標(biāo)行為次數(shù)進(jìn)行記錄，并與使用前的發(fā)展能力評估進(jìn)行對比。其次，為了驗(yàn)證交流、互動(dòng)的可達(dá)性，在課堂中，老師會(huì)首先顯示十二生肖的圖片，然后將拼圖打散，讓孩子重新拼好，然后拿出相對應(yīng)的數(shù)字牌放到相應(yīng)順序生肖拼圖，看看是否發(fā)出聲音。過程中，老師觀察兒童觸摸材質(zhì)的反應(yīng)，是否有主動(dòng)語言，詞匯量有沒有增加;是否完相應(yīng)的任務(wù)動(dòng)作;在聽故事的時(shí)候是否能夠集中注意力聽故事并回答老師的問題。

5.2 測評分析

C-PEP評估由老師按規(guī)則打分，收集拼圖干預(yù)前和干預(yù)后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。對C-PEP中的三個(gè)調(diào)查表進(jìn)行評測，通過（P）計(jì)1分，一般（E）和不通過（F）不記錄統(tǒng)計(jì)。10天測試分三次進(jìn)行評測，即第一天（玩具介入前）、第5天、第10天得到統(tǒng)計(jì)分?jǐn)?shù)，見表1及圖5折線圖。

通過折線圖可以看出，十二生肖拼圖設(shè)計(jì)方案對自閉癥兒童的行為認(rèn)知改善起到了積極的輔助作用。在設(shè)計(jì)驗(yàn)證過程中發(fā)現(xiàn)兒童能力不同，有些接受過康復(fù)教育能力高的可以迅速掌握拼圖玩法，但有些接受康復(fù)教育時(shí)間短能力低的兒童并不能迅速學(xué)會(huì)，需要一段時(shí)間接受學(xué)習(xí)，所以針對自閉癥兒童的能力高低考慮對拼圖的切割方式進(jìn)行改良優(yōu)化，以更好的適應(yīng)自閉癥兒童的能力發(fā)展情況。

6 結(jié)論

基于自閉癥兒童的認(rèn)知及行為特征，以干預(yù)教育方法為理論指導(dǎo)，結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，設(shè)計(jì)出可以與自閉癥兒童進(jìn)行行為、認(rèn)知及語音互動(dòng)的十二生肖拼圖玩具，描述了拼圖的色彩材質(zhì)、功能、尺寸以及使用方法。同時(shí)對設(shè)計(jì)方案改善自閉兒童認(rèn)知行為能力進(jìn)行了功效性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果顯示：十二生肖拼圖方案對自閉癥兒童的行為認(rèn)知改善起到了積極的輔助作用。此外，自閉癥兒童產(chǎn)品設(shè)計(jì)越來越需要教育、醫(yī)療等相關(guān)專業(yè)知識(shí)的支撐，還需要相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业慕槿牒秃献鳌?/p>