教育類APP中的交互設(shè)計(jì)方式與技術(shù)研究

任宏 劉辰

摘要：文章通過對目前市場內(nèi)的教育類APP的交互設(shè)計(jì)方法與技術(shù)進(jìn)行研究分析，歸納了該類型產(chǎn)品中主流的交互設(shè)計(jì)方式，結(jié)合實(shí)例分析了每種方式的特點(diǎn)。同時(shí)列舉了新技術(shù)在教育類APP交互設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方式與場景并加以分析，希望能為未來同類產(chǎn)品的交互設(shè)計(jì)提供參考與方向。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)教育 交互設(shè)計(jì) 新技術(shù)

引言

目前，隨著移動(dòng)電子設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)電子設(shè)備的普及率也逐漸升高，其中涌現(xiàn)出了一批將新技術(shù)很好地應(yīng)用到交互設(shè)計(jì)中的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品憑借優(yōu)秀的用戶體驗(yàn)，快速占領(lǐng)市場，取代了傳統(tǒng)產(chǎn)品，得到了消費(fèi)者的青睞。同時(shí)，它們對新技術(shù)的應(yīng)用探索也使交互設(shè)計(jì)領(lǐng)域出現(xiàn)了新的設(shè)計(jì)方式。

一、研究背景

交互設(shè)計(jì)（interaction design）是指對設(shè)計(jì)數(shù)碼產(chǎn)品、系統(tǒng)服務(wù)環(huán)境進(jìn)行的設(shè)ito它的目的是通過研究用戶的特點(diǎn)，了解用戶的目標(biāo)與期望，探索用戶與產(chǎn)品之間的互動(dòng)。不僅僅是樣式審美的選擇，更是一門基于對用戶的理解與產(chǎn)品的易用性，關(guān)注用戶行為體驗(yàn)的設(shè)計(jì)學(xué)科。

二、教育類APP中的交互設(shè)計(jì)概述

教育類APP中的交互，是指通過交互設(shè)計(jì)的方式使產(chǎn)品能對用戶發(fā)出的命令（如手勢、語言、肢體動(dòng)作等）做出相應(yīng)的反饋，并通過這種方式進(jìn)行教學(xué)的設(shè)計(jì)。

根據(jù)使用的交互方式的不同，用戶在使用不同產(chǎn)品時(shí)產(chǎn)生的用戶體驗(yàn)層次也不盡相同，文章將這些體驗(yàn)按照層次由淺入深分成了三個(gè)層次：

（一）動(dòng)作層次的交互體驗(yàn)：應(yīng)用根據(jù)用戶做出的動(dòng)作（點(diǎn)按、雙擊、拖動(dòng)、滑動(dòng)等）給予反饋，反饋與用戶的動(dòng)作有直接關(guān)聯(lián)，如用戶做出拖動(dòng)的動(dòng)作時(shí)，對象會跟隨用戶的動(dòng)作而移動(dòng)。

（二）感官層次的交互體驗(yàn)：相對于簡單的動(dòng)作反饋，感官層次的交互體驗(yàn)更豐富，產(chǎn)品利用視覺、觸覺、聽覺等多種方式作為反饋形式與使用者進(jìn)行互動(dòng)，使用者可以從語音、圖像、文字等多方面對知識點(diǎn)進(jìn)行了解。

（三）情感層次的交互體驗(yàn)：情感層次的交互體驗(yàn)是指用戶在使用產(chǎn)品進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程中產(chǎn)生了各種情緒的體驗(yàn)。這些情緒包括新鮮感、喜悅感、成就感等。比如，用戶學(xué)習(xí)時(shí)間累計(jì)超過7--個(gè)預(yù)先設(shè)定的時(shí)長后獲得一個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)。用戶會因此而獲得成就感。

三、教育APP中的交互設(shè)計(jì)方式分類

隨著教育產(chǎn)品的種類日益增多，相應(yīng)地以這些設(shè)備為載體的應(yīng)用的交互形式也越來越豐富，從手勢交互、圖形交互到智能語音交互、眼動(dòng)交互、腦電波交互，新的交互形式層出不窮。

對主流教育類APP進(jìn)行調(diào)查研究之后，將它們用的交互模式歸納為三個(gè)大類：語音交互、肢體交互、圖形交互。并分析每種交互方式的特點(diǎn)。

（一）語音交互類：使用語音交互的應(yīng)用主要集中在智能手機(jī)、智能手表、智能手環(huán)等便攜式產(chǎn)品中，此類應(yīng)用的設(shè)計(jì)重心在使用戶聽到清晰的語音，應(yīng)用中的視覺圖也與語音內(nèi)容相關(guān)，便于用戶理解語意，適用于語言類教育產(chǎn)品，語音交互的流程（如圖1）。

語音交互的優(yōu)勢在于：

1.學(xué)習(xí)成本低，語音交互幾乎不需要額外的學(xué)習(xí)成本，任何語言能力正常的用戶都能使用。2.鍛煉語言能力，使用產(chǎn)品時(shí)就能鍛煉用戶的語言能力，適用于語言教育類的產(chǎn)品。

同時(shí)，語音類交互的缺點(diǎn)也很明顯：

1.距離，產(chǎn)品距用戶聲源太遠(yuǎn)會影響用戶語音的識別準(zhǔn)確率。2.識別度，方言口音或發(fā)音不標(biāo)準(zhǔn)，可能導(dǎo)致系統(tǒng)無法正確識別用戶的指令。3.環(huán)境，噪雜的環(huán)境中，背景噪聲和其他人聲的干擾，會影響語音交互類產(chǎn)品的正常使用（如圖2）。

（二）肢體交互類：這—類型的產(chǎn)品利用攝像頭與動(dòng)作捕捉技術(shù)，結(jié)合AR技術(shù)，根據(jù)用戶的肢體變化，并給出相應(yīng)的反饋，模擬真實(shí)場景的用戶體驗(yàn)。

由于采用了AR技術(shù)，因此其產(chǎn)品設(shè)計(jì)包括了虛擬與實(shí)體兩個(gè)端口，這兩者在設(shè)計(jì)上需要保持一致性與關(guān)聯(lián)性，一邊用戶能自然地完成虛擬端到現(xiàn)實(shí)端的過渡。此類交互方式的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.趣味性、此交互方式結(jié)合了虛擬與現(xiàn)實(shí)場景，給用戶十分新穎，能激發(fā)人們的好奇心。2.互動(dòng)性、此交互方式帶有社交屬性適合多人同時(shí)參與，有助于用戶間的互動(dòng)，與兒童用戶的情商培養(yǎng)。

同時(shí)、肢體類交互也存在不足：

1.高成本，除了智能電子設(shè)備，還需要昂貴的AR部件才能完整地體驗(yàn)此類產(chǎn)品的核心功能。2.局限性，設(shè)備沒有高清且?guī)в芯吧钭R別功能的攝像頭會影響產(chǎn)品的功能體驗(yàn)。（如圖3）

（三）圖形交互類：圖形交互方式是最傳統(tǒng)的交互方式。是指能讓圖形與使用者產(chǎn)生互動(dòng)，通過識別用戶發(fā)出的命令，再通過圖形的形式給予相應(yīng)的反饋。此種交互方式最著名的產(chǎn)品是微軟（microsoft）公司推出的電腦操作系統(tǒng)windaws，它以更直觀、更易于理解的特點(diǎn)取代了之前的操作系統(tǒng)DOS，成為最主流的電腦操作系統(tǒng)。

使用圖形交互方式的產(chǎn)品大多擁有良好的視覺設(shè)計(jì)在教育類APP產(chǎn)品中也有相當(dāng)一部分應(yīng)用了此種交互方式，主要集中在針對兒童的教育產(chǎn)品中，這些產(chǎn)品很多呈現(xiàn)出擬人的物品或者動(dòng)物形態(tài)，能夠及時(shí)地對用戶的命令做出反應(yīng)，引起人的共情。從而吸引用戶長時(shí)間使用。

圖形類交互方式的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.泛用性，此類交互方式對設(shè)備的要求相對較為寬松，因此在多種設(shè)備產(chǎn)品上均能正常使用。2.表意能力，圖形有較好的表意能力，十分直觀。對于學(xué)齡前的兒童群體，由于其尚未接受系統(tǒng)的語文教育，因此認(rèn)識的漢字有限。以圖形為主的圖形類交互產(chǎn)品對他們能產(chǎn)生更強(qiáng)的吸引力，使用起來也會較為容易。

圖形類交互方式的缺點(diǎn)在于：

1.損傷視力，使用圖形類交互方式，用戶需要長時(shí)間注視產(chǎn)品的屏幕，對于一些使用小屏幕或者分辨率較低的屏幕的用戶，這種行為會損傷他們的視力。2.單調(diào)，人的注意力保持時(shí)間有限，圖形類交互方式使用單一視覺的方式進(jìn)行反饋，容易令用戶在使用產(chǎn)品進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)失去注意力。

四、新技術(shù)在教育類APP中的應(yīng)用分析

隨著越來越多的新技術(shù)成熟后走向市場，教學(xué)應(yīng)用中在設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)也越來越多地加入新的科學(xué)技術(shù)，通過資料收集分析法收集了一部分目前教學(xué)應(yīng)用市場中具有創(chuàng)新點(diǎn)的著產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)這些產(chǎn)品大部分都在交互設(shè)計(jì)中巧妙地融合了新科技或新的教學(xué)觀念，更好地滿足了用戶的需求，并且，在對此類應(yīng)用產(chǎn)品的用戶口碑進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，這些產(chǎn)品無一例外均擁有良好的用戶評價(jià)和市場反響。因此，有理由認(rèn)為，他們對教育類APP交互設(shè)計(jì)的未來發(fā)展擁有啟發(fā)性與指引性的作用。

（一）人工智能技術(shù)的的應(yīng)用：相對于人類和其他動(dòng)物顯示出來的智慧，人工智能（artificial intelligence簡稱為A1）與機(jī)械智能（machineintelligence）是機(jī)械展示出的智慧，在計(jì)算機(jī)科學(xué)中人工智能研究被定義成：能夠任何能感知環(huán)境，并為了更好地達(dá)成目標(biāo)，而采取行動(dòng)的設(shè)備，人工智能可以利用機(jī)器模仿人類大腦的如“學(xué)習(xí)”、“解決問題”等認(rèn)知功能。

將人工智能技術(shù)加入在教育類應(yīng)用產(chǎn)品，可以使產(chǎn)品能以個(gè)性化、生動(dòng)的形式與兒童進(jìn)行溝通，并引導(dǎo)他們科學(xué)合理地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

例如英語教育類應(yīng)用“英語流利說”，就將人工智能引入自己的產(chǎn)品中，旨在達(dá)到因材施教的目的。流利說通過在每個(gè)單元學(xué)習(xí)完畢后會對學(xué)生進(jìn)行水平測試，根據(jù)水平測試的結(jié)果評估學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，針對不同學(xué)習(xí)水平的學(xué)生，調(diào)整不同的學(xué)習(xí)速度。學(xué)生在經(jīng)過若干個(gè)知識點(diǎn)的測試之后，人工智能就會對該學(xué)生的知識掌握情況和學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)風(fēng)格有一個(gè)全面客觀的評估，并建立學(xué)生的個(gè)人檔案。再根據(jù)檔案結(jié)合每個(gè)知識點(diǎn)的掌握程度。模擬人類教師的角色，在學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程中及時(shí)調(diào)整他的學(xué)習(xí)內(nèi)容和速度。

人工智能在教育應(yīng)用中的特點(diǎn)：

1.啟動(dòng)化：英語流利說中的人工智能技術(shù)能協(xié)助教師完成教育活動(dòng)中的一些基礎(chǔ)性工作，如班級管理，作業(yè)批改等。從而使教師把精力更多地集中在學(xué)生與教學(xué)內(nèi)容上。2.個(gè)性化：人工智能在教育中的一個(gè)關(guān)鍵作用是個(gè)性化學(xué)習(xí)。他可以及時(shí)調(diào)整學(xué)生在英語流利說中的學(xué)習(xí)內(nèi)容與課程進(jìn)度安排，使產(chǎn)品更貼合不同學(xué)生的需求。3.優(yōu)化課程：教師無法總是及時(shí)注意到自己的授課與教育材料之中的缺陷，而造成學(xué)生學(xué)習(xí)上的困擾，而英語流利說中的人工智能可以通過收集學(xué)生作業(yè)的后臺數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)分析來解決這個(gè)問題。

（二）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Ar）的應(yīng)用：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented reality），是—種將現(xiàn)實(shí)的環(huán)境或物理要素以“增強(qiáng)”的形式，輸入電腦的技術(shù)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以提高人們對于現(xiàn)實(shí)世界的感知，起初它主要被運(yùn)用在娛樂和游戲產(chǎn)品中，現(xiàn)在，其他種類的產(chǎn)品也開始使用Ar技術(shù)，比如教育產(chǎn)品、遠(yuǎn)程會議產(chǎn)品等。

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的人機(jī)交互設(shè)計(jì)學(xué)不再適用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互模式更好，它強(qiáng)調(diào)人與界面的互動(dòng)，全鏈路、沉浸式的接觸體驗(yàn)，使用戶更容易全身心地投入學(xué)習(xí)中。

我國深圳的馬頓科技公司推出的教育類產(chǎn)品“行空筆”（如圖4）就是一個(gè)將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)很好地應(yīng)用于教育場景的例子，此產(chǎn)品可以讓用戶通過手繪在三維場景中直接建立3D模型。用戶兒童通過“行空筆”進(jìn)行繪制，APP應(yīng)用會記錄軌跡并將創(chuàng)作過程同步顯示到設(shè)備上。并培養(yǎng)用戶的思考能力、空間想象能力與創(chuàng)造力。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育應(yīng)用中的特點(diǎn)：

1.互動(dòng)性更強(qiáng)：通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)生可以在自己的設(shè)備上查看建筑模型，通過近距離地觀察模型，學(xué)生可以更好地理解正在學(xué)習(xí)的概念。2.降低教具成本：一個(gè)逼真細(xì)致的建筑模型教具價(jià)格十分昂貴。學(xué)校要購買這樣的教具需要很高的成本，而使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)學(xué)生只要通過設(shè)備就可以隨時(shí)隨地觀察教具模型。3.培養(yǎng)對知識的好奇心：通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)把知識融入課程，會使學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生更強(qiáng)的興趣，直觀地增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)情境比抽象的知識更吸引學(xué)生。

（三）跨學(xué)科的教學(xué)方法（STEAM教育）的使用：STEAM教育源自美國政府的—項(xiàng)教育提議，它是指包含科學(xué)（science）、技術(shù)（technology）、工程學(xué)（engineering）、藝術(shù)（art）、數(shù)學(xué)（mathematics）的綜合式跨學(xué)科的課程教學(xué)計(jì)劃，這種教學(xué)模式的目的是訓(xùn)練學(xué)生批判性的思考能力，并培養(yǎng)學(xué)生使用工程、技術(shù)、設(shè)計(jì)創(chuàng)意等方式解決現(xiàn)實(shí)生活中問題的能力。

引入STEAM教學(xué)方式的教育類應(yīng)用，能一定程度上解決國內(nèi)教育，特別是小學(xué)教育中學(xué)科與學(xué)科之間互相割裂，缺乏聯(lián)系的缺點(diǎn)。通過跨領(lǐng)域、多學(xué)科融合的課堂內(nèi)容與啟發(fā)式的教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生跨領(lǐng)域的思維與動(dòng)手解決問題的能力，并以更完整的科學(xué)方式認(rèn)識世界。

“非凡部落”開發(fā)的“迷你海羊”的課程里，用戶為了幫助殘疾的螃蟹設(shè)計(jì)假肢，必須利用—系列數(shù)學(xué)知識計(jì)算出假肢的尺寸，然后在此基礎(chǔ)上利用工程學(xué)知識選擇合適的孔軸尺寸配合、加工精度、材料強(qiáng)度。最后將設(shè)計(jì)好的假肢通過虛擬現(xiàn)實(shí)成像的方式進(jìn)行安裝。這種課程設(shè)置通過在教學(xué)過程中對學(xué)生進(jìn)行合理引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生自行發(fā)現(xiàn)問題的能力，并且引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)尋找適當(dāng)?shù)姆椒?，以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程解決問題。

研究前期證明了技術(shù)與教育理念的創(chuàng)新對教育類應(yīng)用產(chǎn)品的影響十分巨大，因此，在本研究的設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐階段，應(yīng)該對當(dāng)下的新技術(shù)與新的教學(xué)觀念進(jìn)行充分了解，并在設(shè)計(jì)的過程中對他們加以靈活的應(yīng)用，提升教學(xué)類應(yīng)用的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)與品質(zhì)。

STEAM教育概念的特點(diǎn)是：

1.關(guān)注解決現(xiàn)實(shí)世界的問題：在STEAM課程中，學(xué)生們會關(guān)注解決實(shí)際的社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境問題并尋求解決問題的辦法。2體驗(yàn)實(shí)際的探究和開放式探索：在課程中學(xué)習(xí)的途徑是開放的，學(xué)生的作業(yè)需要實(shí)際動(dòng)手，并通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成，學(xué)生自己決定最后解決問題的方式。3.培養(yǎng)發(fā)散思維與受挫能力：STEAM課程的中，每個(gè)問題的解決方式都不是唯一的，教師引導(dǎo)學(xué)生自行探索問題的答案，并且將探索過程中的失敗當(dāng)作課堂里必不可少的部分。

結(jié)語

技術(shù)與教育理念的創(chuàng)新對教育類應(yīng)用產(chǎn)品的影響十分巨大，經(jīng)過一定的市場研究與竟品分析后，發(fā)現(xiàn)目前市場中的教育類應(yīng)用相當(dāng)一部分只是機(jī)械地照搬書本中的內(nèi)容，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，且缺乏設(shè)計(jì)亮點(diǎn)。因此在進(jìn)行教育類應(yīng)用的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合用戶的思考方式與行為習(xí)慣，在結(jié)合新技術(shù)與新教學(xué)觀念，找出更符合用戶需求的交互設(shè)計(jì)方式，設(shè)計(jì)出更好的教育類應(yīng)用。