情境感知在兒童智能玩具設(shè)計中的應(yīng)用研究

劉金玲　蔣曉

摘要：促使兒童智能玩具從技術(shù)驅(qū)動型向體驗驅(qū)動型轉(zhuǎn)化已成為兒童智能玩具設(shè)計領(lǐng)域的新興議題。文章以兒童智能玩具——菲比精靈為例，結(jié)合交互設(shè)計中的五要素與情境的概念，對兒童-玩具交互情境進行情境因素分析，探討情境感知技術(shù)在兒童智能玩具中的應(yīng)用可行性。

關(guān)鍵詞：兒童智能玩具 情境因素 情境感知技術(shù)

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2018）06-0120-02

引言

在信息化高速發(fā)展的時代下，科技的不斷進步促使兒童玩具更加智能化。高科技的介入，使玩具不再以簡單的、靜態(tài)的面貌出現(xiàn)在人們面前，而是以一種新型的玩具類型——兒童智能玩具的面貌出現(xiàn)。兒童智能玩具不同于傳統(tǒng)兒童玩具，它通過將數(shù)字化媒體和傳統(tǒng)玩具進行整合，提供了一種交互豐富的游戲環(huán)境。兒童與智能玩具之間可以通過雙向交互完成預(yù)先設(shè)定的任務(wù)，而這樣的任務(wù)可以促進幼兒的認知及行為目標，從某種程度上來說，這是一種非正式的學(xué)習(xí)。然而，目前關(guān)于兒童智能玩具的設(shè)計主要集中在功能和技術(shù)的實現(xiàn)上。為了使兒童智能玩具逐漸從技術(shù)驅(qū)動型向體驗驅(qū)動型轉(zhuǎn)化，在兒童智能玩具設(shè)計中可以引入情境感知的概念，這要求設(shè)計時全面地考慮設(shè)計對象、產(chǎn)品使用的情境、交互方式和用戶體驗等諸多因素，使兒童智能玩具不再局限于功能的實現(xiàn)，而是基于兒童生活的真實情境中，使兒童與玩具互動時玩學(xué)一體，達到促使兒童全面發(fā)展的目的。

一、情境感知

“情境感知”也可稱情景感知，這一術(shù)語最早是由施利特（Schilit）和泰默（Theimer）在1994年提出。隨后，不同的研究者給予了其不同的含義。1999年，Schmidt等人將情境感知定義為“情境感知是關(guān)于用戶和IT設(shè)備狀態(tài)的知識，包括周圍環(huán)境、情況和位置”。2000年，戴伊（Dey）在其博士論文中將情境感知定義為“情境感知是系統(tǒng)使用情境為用戶提供相關(guān)信息和服務(wù)，其相關(guān)性取決于用戶的任務(wù)”。2004年，沙勒（Chaari）等人認為情境感知就是感知用戶所處的情況，推測用戶在此情況下最可能的行為或需求，然后提供相應(yīng)的信息和服務(wù)。2008年，莫埃茲米羅于（Moeiz Miraoui）等認為情境感知是計算系統(tǒng)自動感知和應(yīng)用情境信息，并根據(jù)此作出決策和提供響應(yīng)或服務(wù)。因此，結(jié)合兒童智能玩具的使用特點，文章中情境感知可以理解為通過傳感器及相關(guān)技術(shù)自動地感知和獲取當(dāng)前用戶情境信息，并可以結(jié)合用戶特征描述和環(huán)境狀態(tài)，響應(yīng)用戶需要或?qū)W習(xí)用戶操作。

目前兒童智能玩具已經(jīng)具備了智能性和多技術(shù)集成性等特點，可以基本實現(xiàn)對周圍環(huán)境中光線、聲音、溫度等感知，各大公司也在致力于開發(fā)基于各種傳感器技術(shù)的兒童智能玩具，例如美國孩之寶公司開發(fā)的“菲比精靈”玩具（如圖1），它本身藏有5個傳感器，并且具有簡單的自然語言處理、語義分析能力和理解、知識構(gòu)建和自學(xué)習(xí)能力，能與玩家直接進行語音交互，交流培養(yǎng)感情。這些智能玩具的開發(fā)為兒童的生活娛樂方式和身心發(fā)展提供了個性化的服務(wù)模式。除此之外，傳感器技術(shù)、機器學(xué)習(xí)技術(shù)的快速發(fā)展，為情境感知技術(shù)更好地應(yīng)用于兒童智能玩具領(lǐng)域提供了可能性。

二、情境因素分析

在現(xiàn)實生活中，人們獲取外界信息除了自身感官獲取外，更多是來自于外部設(shè)備，特別是智能設(shè)備的獲取。智能設(shè)備如果想在合適的時間、地點以合適的方式傳遞給用戶合適的信息、服務(wù)，則需要智能化的情境感知系統(tǒng)。情境感知系統(tǒng)是從智能計算機設(shè)備角度來定義其內(nèi)容的，是對設(shè)備收集、處理和傳遞信息方式的一種描述，也可理解為設(shè)備的智能化體現(xiàn)。而情境因素是情境感知系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)的重要來源。情境因素的不同劃分方式可以幫助設(shè)計師們理解與用戶生活息息相關(guān)的情境信息，以此轉(zhuǎn)化為設(shè)計的依據(jù)。

目前關(guān)于情境因素的劃分，存在著多種劃分方式。施力特（Schilit）等人將情境分為計算情境、用戶情境和物理情境。其中，計算情境包括網(wǎng)絡(luò)連通性、通信成本、通信帶寬及附近資源等；用戶情境包括用戶特征和位置等；物理情境包括光線、噪聲、交通狀況和溫度等。隨后，Chen和Kotz在此基礎(chǔ)上又增加了一類時間情境，包括日、周、月和四季等，從而將情境分為計算情境、用戶情境、物理情境和時間情境四種類型。文章以兒童智能玩具為研究對象，其設(shè)計重點在于思考兒童與智能玩具之間的交互行為，因此可以將交互設(shè)計的要素介入到產(chǎn)品的設(shè)計過程中，從而創(chuàng)造出具有良好體驗的兒童智能玩具。結(jié)合交互設(shè)計的五要素（人、動作、工具或媒介、目的和場景）和情境因素的劃分方式可以將兒童-智能玩具的交互情境因素劃分為社會情境、用戶情境、物理情境和時間情境四種類型（如圖2）。其中具體包括：

（1）社會情境：兒童在什么背景下發(fā)生了與智能玩具之間的交互行為，不同年齡階段的兒童需求是什么；

（2）用戶情境：發(fā)生交互行為的客體——兒童人群本身，包括兒童的心理狀態(tài)和生理狀態(tài)，以及兒童使用智能玩具時的行為方式和兒童-玩具-其他人間的互動關(guān)系；

（3）物理情境：兒童通過什么途徑/工具完成與智能玩具之間的交互行為，以及智能玩具通過硬件技術(shù)所感知到的環(huán)境中的物理變量；

（4）時間情境：兒童在玩智能玩具時的動機，以及不同動機所對應(yīng)的及時性或非即時性的反饋。

三、情境感知在兒童智能玩具中的應(yīng)用

基于以“人為中心”的交互設(shè)計理念，將情境感知的原理融入兒童智能玩具設(shè)計的應(yīng)用中，從而提高玩具的智能性和用戶的滿意度。文章以“菲比精靈”為例，描述一個兒童一智能玩具的情境故事，其中把用戶、行為、動機以及使用情境作為故事的基本元素，以用戶行為為中心，通過設(shè)計一個完整的任務(wù)流程，從而發(fā)現(xiàn)兒童與智能玩具間的觸點，為兒童智能玩具設(shè)計提供依據(jù)。

情境故事：劉小寶是一名5歲的兒童，今年兒童節(jié)媽媽給她買了一款菲比精靈作為兒童節(jié)禮物。劉小寶總是每天8點帶著菲比精靈一起去幼兒園，10點-11點的自主游戲時間內(nèi)，劉小寶喜歡和菲比精靈玩耍，有時候她也會和同班的小朋友一起進行角色扮演游戲——娃娃家。劉小寶希望菲比精靈能學(xué)會更多語言，和她一起成長。

在劉小寶與菲比精靈的情境故事中，共涉及到社會情境、用戶情境、物理情境和時間情境4種情境因素，（如圖3）所示，每個情境下的用戶需求也具有差異性。

（一）社會情境

信息時代下，兒童的生活方式發(fā)生了改變，他們接受的教育也不再單純是書本知識的學(xué)習(xí)，而且隨著人們對兒童早期教育的不斷重視，兒童智能玩具出現(xiàn)在人們的視野中。智能玩具占據(jù)了兒童大部分的閑暇時光，兒童使用智能玩具的場景也有很多，基本上可以分為兩大類，一類是家庭，另一類是社會場所。家庭又包括室內(nèi)、庭院等；社會場所如社區(qū)、公園、幼兒園、游樂場等。故事中劉小寶和菲比精靈玩耍的主要場景是幼兒園，因為菲比精靈作為一款外形小巧的智能玩具，很方便兒童攜帶，這就為兒童使用它的場景帶來了更多可能性。

（二）用戶情境

劉小寶是一名5歲兒童，這一時期的兒童在生理上已基本完成了各器官的發(fā)育；在心理上，情感豐富，情緒容易受到外界因素的影響而產(chǎn)生波動。同時，這一時期兒童的社會性開始顯露，兒童有了基本的社交能力，在玩耍的過程中喜歡對周圍的人、活動進行模仿。所以，在這個階段，周圍的人，環(huán)境對他們成長的影響非常顯著。而菲比精靈作為智能玩具，其最突出的功能就是語言習(xí)得性，它的母語是菲比語，在與人類交流的過程中會漸漸學(xué)會中文及英文兩種語言，在兒童與它交流的過程中，不僅能鍛煉語言溝通能力，也能讓菲比精靈更加智能化。

（三）物理情境

兒童智能玩具強調(diào)兒童和玩具之間的互動，由于玩具本身具有一定的感知能力，能夠根據(jù)兒童的操作進行回復(fù)；而兒童也能夠識別玩具表達的信息，根據(jù)提示進行相關(guān)操作。在通常情況下，兒童智能玩具主要通過兩個渠道實現(xiàn)和兒童的互動。一，兒童和智能玩具的互動；二，兒童借助智能玩具和其他人發(fā)生互動。菲比精靈其柔軟的外表下藏著5個傳感器，可以感知外界的光線、聲音、拉拽、撫摸等因素，進而通過電動馬達和齒輪系統(tǒng)讓眼鏡、嘴巴和耳朵等部位作出不同的反應(yīng)。因此當(dāng)兒童撓它的頭頂、后背、胃或者尾巴會讓它大笑，它的眼神表情也會隨之而改變。同時內(nèi)置處理器讓菲比精靈具備一定的思考能力，它不僅可以通過與主人的接觸交流感情，還可以和其他菲比精靈相互溝通。因此，兒童除了和菲比精靈玩耍，還可以和玩伴以及他的菲比精靈一起玩耍。

（四）時間情境

兒童成長的過程有一個基本的需要即學(xué)習(xí)的需要，而兒童最初的學(xué)習(xí)方式是通過游戲習(xí)得的。兒童在游戲中探索和發(fā)現(xiàn)周邊事物，對新事物形成初步認知，并通過感知系統(tǒng)在大腦中構(gòu)建一個外部世界的“影像”，從而加深認知并形成概念，由此獲取經(jīng)驗。因此，在幼兒園的課程設(shè)置中都會安排游戲時間，這一時期的兒童語言能力、自主動手能力都有了快速發(fā)展，所以老師不再引導(dǎo)，主要是小朋友們自己組織游戲。一般教室里會提供不同的區(qū)域活動，如建構(gòu)區(qū)、繪畫區(qū)、娃娃家等，兒童根據(jù)自己的興趣選擇想?yún)⑴c的區(qū)域活動。劉小寶熱衷于角色扮演，所以她一般會選擇娃娃家，和小伙伴以及菲比精靈等各種道具扮演不同角色，構(gòu)建屬于自己的夢想家園。

基于對情境故事中不同情境因素的分析，可以幫助設(shè)計師了解不同情境下的感知，從而完善用戶需求分析。同時，以不同情境下的用戶行為為中心，可以促使設(shè)計建立在真實的情境中，實現(xiàn)科技與人的高度結(jié)合，這種基于情境感知的用戶體驗才能由“被動滿足”轉(zhuǎn)化成“主動服務(wù)”。

結(jié)語

基于情境感知設(shè)計的兒童智能玩具與普通玩具有很大不同，其主要的特點是可以通過傳感器等技術(shù)獲得用戶所處情境的相關(guān)信息，從而提供相應(yīng)服務(wù)。情境感知的加入可以幫助兒童增強對自己周圍環(huán)境的感知和理解，調(diào)動兒童參與的積極性，通過兒童智能玩具實現(xiàn)與周邊環(huán)境和人的聯(lián)系，達到兒童-兒童智能玩具-環(huán)境-他人之間交互更自然順暢的目的。文章綜合情境感知及情境因素研究，以“菲比精靈”智能玩具為例，分析兒童一智能玩具情境故事中的情境感知，驗證情境感知在兒童智能玩具設(shè)計中的可行性。研究發(fā)現(xiàn)通過情境感知技術(shù)的加入，可以提高兒童持續(xù)參與的積極性，讓兒童在游戲的過程中有效地接受知識信息，真正地達到寓教于樂的目的。