基于WSR系統(tǒng)方法論的視障兒童早期教育輔助用具設(shè)計研究

史耀軍 周婉玉 吳乃群

摘要：為解決市面上無針對視障兒童早期教育輔助用具帶有智能語音交互功能的產(chǎn)品，導(dǎo)致很多視障兒童無法與正常兒童以常規(guī)方式交流。運用物理性（W）、事理性（S）、人理性（R）三個方面論述如何進行設(shè)計，并以新型的視障兒童早期教育輔助用具為具體案例，運用WSR進行分析設(shè)計研究。得到了基于WSR系統(tǒng)方法論的視障兒童早期教育輔助用具。WSR系統(tǒng)方法論是設(shè)計的必然趨勢，更是為傳播新型設(shè)計方法提供蓬勃的生命力。

關(guān)鍵詞：WSR系統(tǒng)方法論 視障兒童 早期教育 輔助用具設(shè)計

中圖分類號：TB21文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（2019）11-0023-03

引言

視障兒童越來越受到人們乃至社會的重視，如何讓他們接受良好的教育長大后能夠融入社會，是國際社會的難題，因此，本文提出運用WSR系統(tǒng)方法論來設(shè)計視障兒童早期教育輔助用具，為當(dāng)代WSR系統(tǒng)設(shè)計方法提供重要的參考依據(jù)。

一、視障兒童早教情況及用具研究現(xiàn)狀

（一）視障兒童人格特點分析。眼睛是心靈的窗戶，是心靈的門戶，因此，眼睛對每個人都是十分重要的?？茖W(xué)家研究表明，如果兒童的視力存在缺陷甚至失明，會對他們的性格產(chǎn)生很大影響，而且跟正常孩子表現(xiàn)出來的特點和意志特征完全不同。視障兒童相對于普通孩子存在更為敏感的依賴性變現(xiàn)，對待一些事物產(chǎn)生的消極抑郁心理更明顯，情緒累計得更快，如圖1。在做事情方面上相對于正常孩子存在不果敢等問題，在處理較難事件時，變現(xiàn)出來的韌性較差，特別愛鉆牛角尖，特別焦慮。綜上所述，視障是十分影響孩子的日常生活的。

隨著科學(xué)的進步，一些學(xué)者和專家們還發(fā)現(xiàn)，視障兒童在氣質(zhì)、能力和興趣方面都存在著很大不同。在氣質(zhì)方面，根據(jù)專家們的大量觀察，視障兒童多以黏液質(zhì)及抑郁類型為主，生活不夠開朗，對父母的傾向性較大，對待生活中的挫折容易怨天尤人。在能力方面，視障兒童普遍存在著應(yīng)變能力差，操作能力差的特質(zhì)，但是這一點的原因有跡可循，科學(xué)家皮亞杰在他的發(fā)展階段論上表明，視障兒童在每個應(yīng)該發(fā)育的階段都比正常兒童要發(fā)展滯后1年到2年左右，自然生活能力及適應(yīng)能力就較差。在興趣方面，視障兒童因不能視物，因此，對聽覺及觸覺信息更為感興趣。

（二）視障兒童教育現(xiàn)狀。由于視障兒童對父母的傾向性較大，而家庭教育是孩子接觸的自從出生以來最早的教育，同樣也是伴隨孩子終身的教育。特別是視障兒童，父母的教育會直接影響孩子的終身。首先是孩子的言行舉止，有一句警世格言說得好：上梁不正下梁歪。人之初，性本善，孩子如圖一張白紙，視障兒童雖然在白紙上被上天提前染色了。但始終還是孩子，家長如果前期將孩子引導(dǎo)到爭取的價值觀和人生觀上，視障兒童就不會抱怨自己，怨天尤人，不僅僅家長，社會也有義務(wù)去幫助視障兒童去走出陰霾，成為能夠在社會立足的人。

我國視障兒童教育早在1874年便已經(jīng)誕生，英國傳教士WilliamMoon在北京創(chuàng)辦了我國第一所盲校，后來改名為北京盲校。五六十年代，新中國成立后，周總理及簽發(fā)了一系列針對盲童教育的批示，并且提出了改善盲童教育的工作方針，在一定程度上滿足了視障兒童對上學(xué)學(xué)知識，學(xué)文化的基本需求，為其長大能夠順利踏入社會提供了保障。此外，毛主席親自命名了盲人刊物《盲人月刊》，如圖2。

改革開放后，視障兒童的教育事業(yè)取得了巨大的發(fā)展，1987年，徐白侖先生在祖國多地開展了“金鑰匙盲童教育計劃”，并且根據(jù)視障兒童的真實情況及我國教育的真實情況，開展隨班就讀的教育實踐。進入二十一世紀(jì)以后，視障兒童早教計劃更加被國家以及國際社會重視，學(xué)者專家們將視障兒童早教總結(jié)并提出了新的早教改革計劃：第一，從社會心理學(xué)角度對盲童進行早期教育;第二，從個性化教學(xué)、直觀教學(xué)的角度改進早期教育;第三，政策方面改革，使其更支持和推動盲童早教;第四，從視障兒童盲態(tài)矯正的角度提出四種矯正策略，使盲童的教育可以有一定的矯正效果。

（三）視障兒童早教輔助用具現(xiàn)狀分析。針對于視障兒童早期教育多以對其盲文的認(rèn)知為主，由于視障兒童不能視物，因此，觸覺和聽覺是他們學(xué)習(xí)的主要渠道，早期的教育輔助用具，多以一些有凹凸槽的積木為主，同樣需要專門的老師陪同，但是其結(jié)構(gòu)單一，因此需要大量的刻著不同盲文的積木或者書籍才能完成對視障兒童盲文認(rèn)知的教育，如圖3。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，視障兒童早教輔助用具不僅僅局限于物理用具上，盲文電話隨著科技大潮應(yīng)運而生，不僅可以幫助視障兒童學(xué)習(xí)盲文，更可以幫助他們與其他人交流，使其更加融入社會，如圖4。

除了對視障兒童的盲文早教，對其的性格教育也尤為重要，除了父母的陪伴，時長有跟視障兒童聊天的器具會更好地幫助他們發(fā)展，國外及國內(nèi)的很多學(xué)者對視障兒童機器人展開了研究，其中分為領(lǐng)路式和居家交互式，如圖5、6。但居家交互式機器人成本較高，且易出錯，所以不被大眾所接受，因此，設(shè)計一款具有領(lǐng)路式及居家交互式特點的視障兒童早期教育輔助用具是具有重大社會意義的。

二、基于WSR系統(tǒng)方法論的產(chǎn)品設(shè)計研究

（一）WSR系統(tǒng)方法論簡介。WSR系統(tǒng)方法論是由我國學(xué)者顧基發(fā)教授和博士朱志昌在HULL大學(xué)提出的一種復(fù)雜性設(shè)計問題的工具。W5R是物理一事理一人理方法論的簡稱，能夠?qū)⒔鉀Q的問題條理化、層次化，能夠?qū)κ挛锲鸬揭环N化繁為簡的解決方式，將定性分析和定量分析相結(jié)合。WSR系統(tǒng)方法論能夠綜合各種專業(yè)知識，去其糟粕，取其精華，互相彌補。此方法具有很大的操作性原則，體現(xiàn)在目標(biāo)、策略、方案上，如圖7。在物理層面對設(shè)計的對象、內(nèi)容分析客觀的物質(zhì)世界、法規(guī)和規(guī)則，并且對焦點進行功能分析，運用自然科學(xué)的知識進行最求真理式的談?wù)?在事理上分析組織以及系統(tǒng)做事的道理，對焦點進行邏輯分析，在追求效率的同時運動管理科學(xué)及系統(tǒng)科學(xué)協(xié)調(diào)整個設(shè)計;在人理上分析人和人之間的處世道理，對焦點進行人文分析，運用行為科學(xué)追求成效。

（二）基于WSR系統(tǒng)方去論的產(chǎn)品設(shè)計流程

1.產(chǎn)品物理性設(shè)計：首先對產(chǎn)品實體形態(tài)中的造型進行分析，滿足使用者的要求，達(dá)到使用人群和使用場所的要求，然后對產(chǎn)品的功能進行分析，并且結(jié)構(gòu)進行深入分析，使其能夠達(dá)到使用者在功能上的使用需求，并且盡量保持結(jié)構(gòu)簡答緊湊。對于產(chǎn)品的材料盡量滿足使用場地的環(huán)境，比如說需要耐長時間高溫，濕熱的環(huán)境，根據(jù)不同使用者不同的使用頻率，使用場合指定適合的產(chǎn)品材料;在產(chǎn)品審美上，需與使用者溝通，使產(chǎn)品在美觀度上滿足使用者的要求。

在對產(chǎn)品的技術(shù)因素（包括生產(chǎn)加工工藝和材料處理工藝）進行設(shè)計時，首先分析產(chǎn)品的使用狀態(tài)，根據(jù)使用頻率、是否經(jīng)常拿持、是否經(jīng)常隨身攜帶、如果是電子產(chǎn)品，分析其待機時間等分析其色澤、肌理、質(zhì)感、觸感，然后根據(jù)這些因素對生產(chǎn)加工工藝進行決策。

最后分析產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境、使用環(huán)境及社會環(huán)境，根據(jù)三者對產(chǎn)品的實體形態(tài)和技術(shù)因素進行修改，精益求精，如圖8。

2.產(chǎn)品事理性設(shè)計：針對設(shè)計的產(chǎn)品的事理性設(shè)計主要體現(xiàn)在前期的市場調(diào)研上，針對不同需求，不同年輕，不同社會階級的用戶進行設(shè)計定位，在滿足他們基本的基礎(chǔ)要求上，添加適合他們的功能，并以此為討論目標(biāo)進行設(shè)計立項，并且小組成員進行研討，進行決策，將設(shè)計決策告知用戶或者進行網(wǎng)絡(luò)調(diào)研，將調(diào)研結(jié)果進行設(shè)計反饋，優(yōu)化產(chǎn)品的事理性設(shè)計，如圖9。

3.產(chǎn)品人理性設(shè)計：首先要考慮決策者、設(shè)計者、生產(chǎn)者、銷售者、使用者的人為因素和心理因素。以人為本，根據(jù)使用者的尺寸、重量、體表面積、比重等特征參數(shù)考慮到設(shè)計中，使產(chǎn)品符合人體特征研究學(xué)中，同時結(jié)合反思設(shè)計，運用逆向工程排除產(chǎn)品設(shè)計中可能對用戶產(chǎn)生的困擾，在解決主要的問題的同時，減少設(shè)計附帶的一系列問題，以人為本。設(shè)計出易于理解、方便使用的產(chǎn)品，如圖10。

三、基于WSR系統(tǒng)方法論的視障兒童早期教育輔助用具產(chǎn)品設(shè)計

目前我國視障兒童早期教育輔助用具產(chǎn)品市場上充斥著很多良莠不齊的同類產(chǎn)品。但大多數(shù)制造企業(yè)只考慮到用具的功能性需求，對設(shè)計用具的WSR分析乃至設(shè)計很少，在同等功能完成度下，一些視障兒童早教用具得不到大眾的青睞，導(dǎo)致了一些較好的生產(chǎn)廠商的倒閉，一些好的視障兒童早教用具的外觀設(shè)計被扼殺在搖籃之中。因此，本文將圍繞W5R系統(tǒng)方法論設(shè)計的視障兒童早期教育輔助用具產(chǎn)品為案例進行設(shè)計-分析，以供相關(guān)產(chǎn)品作設(shè)計參考，圖11為視障兒童早期教育輔助用具產(chǎn)品設(shè)計WSR三維模型。

（一）視障兒童早期教育輔助用具物理性設(shè)計

1.產(chǎn)品實體形態(tài)因素設(shè)計：本視障兒童早期教育輔助用具的結(jié)構(gòu)是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的整體外觀造型是簡單的長方體，分為圖片識別區(qū)和盲文顯示區(qū)兩個部分。內(nèi)有外殼、主板、攝像頭、音量控制鍵，開關(guān)鍵。該裝置的結(jié)構(gòu)為：在殼體的背面設(shè)有顯示屏和揚聲器;殼體內(nèi)設(shè)有主板;殼體上還設(shè)有與主板相連的調(diào)音模塊和進程控制鍵;進程控制按鍵包括下一首按鍵、暫停、播放按鍵和前一首按鍵;殼體的正面設(shè)有攝像頭和補光燈;殼體上還設(shè)有與主板連接的位置感應(yīng)模塊。該裝置易于實施，結(jié)構(gòu)獨特，功能豐富，特別適合盲人使用，如圖12。

本產(chǎn)品使用鎂鋁合金，其重量是一般塑料的三分之一。該材料具有優(yōu)異的散熱性能，所以經(jīng)常用于電子產(chǎn)品的外殼。表面噴涂工藝可以使其變成個性化的顏色，但普通塑料和碳纖維都無法實現(xiàn)。因此，鎂鋁合金可作為盲童早教機的首選外殼材料。然而，鎂鋁合金的耐磨性卻不是很好，長時間使用會有明顯的劃痕。而且，成本高，很少有產(chǎn)品使用鋁鎂合金制造整體的外殼。綜合來看，鋁鎂合金具有強度高、重量輕、散熱性好、外觀美觀等優(yōu)點;同時，鋁鎂合金具有不耐磨、成本高的缺點。鎂鋁合金相對于其他的可以用于電子產(chǎn)品材料而言，是盲童早教機的材料首選。該產(chǎn)品在功能方面，設(shè)計可以實現(xiàn)語音交互、智能語音識別和盲文實時反饋，在外面活動時，能夠?qū)崟r監(jiān)測周圍信息，能夠語音提醒視障兒童躲避障礙物，居家時能夠和視障兒童交互，與其談心，并且能夠交流與教學(xué)二合一，使視障兒童不與社會脫軌。

2.產(chǎn)品技術(shù)因素設(shè)計：本視障兒童早期教育輔助用具的表面材料處理工藝采用磨砂處理，質(zhì)感相對柔和，充滿顆粒感以及摩擦的感覺，在保持肌膚感的同時使此教育輔助用具不易脫手。生產(chǎn)加工工藝采用整體熱成型，無菱角，無縫，屏幕采用Active Matrix/Organic Light Emitting Diode屏幕及盲文屏幕封裝技術(shù)，保證了幾乎沒有縫隙，不會出現(xiàn)意外出現(xiàn)夾手的情況。此外，充電模式采用了大功率無線諧振式充電方式，在保證了續(xù)航的同時，也保證了視障兒童的安全。

3.環(huán)境因素設(shè)計：本產(chǎn)品由于采用了較為緊密的封裝技術(shù)，因此，無論是雨天還是雪天都可以在戶外使用，而且能夠自動連接WiFi.及在沒有可用wifi的情況下能夠使用4G上網(wǎng)，實時從互聯(lián)網(wǎng)上更新數(shù)據(jù)，給視障兒童的出行提供便利。

（二）視障兒童早期教育輔助用具事理性設(shè)計。針對視障兒童早期教育輔助用具事理性設(shè)計流程如圖13所示。

1.設(shè)計準(zhǔn)備：本產(chǎn)品在事理性設(shè)計上針對是否安裝可變動盲文屏幕上進行了設(shè)計研究，并且對此進行設(shè)計調(diào)研的設(shè)計準(zhǔn)備，使視障兒童早期教育輔助用具的功能更加完善。

2.市場調(diào)研：在視障兒童早期教育輔助用具的交互上，進行了設(shè)計市場調(diào)研和以訪談的方式對幾位視障兒童以及家長進行調(diào)研，并分析提出觀點的重要性，結(jié)果表明現(xiàn)在的一些交互的措施和方式不太完善，需要在語言接收和轉(zhuǎn)換的方式上進行改進。

3.設(shè)計定位：在明確了要改變的方式以后，對視障兒童早期教育輔助用具語言轉(zhuǎn)換方式的設(shè)計進行了市場級的定位，明確了是為了加快盲童接收信息的速度，最終使盲童與正常兒童交流沒有障礙。

4.創(chuàng)意分析：目前市面上用的較多的語言轉(zhuǎn)換方式是將可以將文字轉(zhuǎn)換為語音或者將語音直接播出，但是在為了輔助視障兒童教育的方面來講，起不到任何輔助作用，應(yīng)該以盲文的形式體現(xiàn)。

5設(shè)計立項與設(shè)計決策：本產(chǎn)品采用的可變動盲文屏幕是一個較為成熟的技術(shù)，會根據(jù)接收到的語音和文字，將其轉(zhuǎn)換為盲文，起到了在鍛煉盲文閱讀能力的同時，也縮短了視障兒童與正常兒童之間的先天性不足。

6.設(shè)計反饋：在進行事理性設(shè)計之后，回訪了幾位視障兒童，并且將設(shè)計成果讓其體驗，一致反映良好，大大加快了交流的速度，如圖13。

（三）視障兒童早期教育輔助用具人理性設(shè)計。本產(chǎn)品主要是根據(jù)視障兒童的生理及心理需要所設(shè)計的，設(shè)計流程如圖14。

1.確定設(shè)計對象：由于本產(chǎn)品主要針對的事視障兒童這一特殊群體，因此，應(yīng)當(dāng)以視障兒童作為主要的設(shè)計對象。

2.分析使用者心理因素及人為因素：視障兒童往往存在著自閉，不擅于與其他人交流等心理及周圍正常兒童對視障兒童可能會產(chǎn)生一些影響的情況，針對這一情況最好的解決辦法是與其實時溝通。所以需要設(shè)計語音交互功能。

3.視障兒童早期教育輔助用具人理性設(shè)計：針對本產(chǎn)品需要設(shè)計的語音交互功能設(shè)計了智能語音識別系統(tǒng)。首先，系統(tǒng)根據(jù)語音的輸入進行預(yù)處理，提取語音中的特征值，并將提取的特征值進行訓(xùn)練及識別，通過不斷的訓(xùn)練使模式庫不斷完善，當(dāng)進行識別決策時能夠更加穩(wěn)定，準(zhǔn)確。識別后，采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析使用者語音中需要完成的事，進行自我判斷，回答使用者的命令和交談，圖15為基于W5R系統(tǒng)方法論的視障兒童早期教育輔助用具智能語音系統(tǒng)。

結(jié)語

由于目前的視障兒童早期教育輔助用具以功能性為主，導(dǎo)致大部分制造企業(yè)把關(guān)注點聚焦在功能的實現(xiàn)上，忽略了W5R設(shè)計在視障兒童早期教育輔助用具中的重要的核心地位，導(dǎo)致現(xiàn)有視障兒童早期教育輔助用具不能引起使用者的共鳴。本文提出了一種新型視障兒童早期教育輔助用具設(shè)計思路，并以設(shè)計的新型的視障兒童早期教育輔助用具為實例，從物理性，事理性和人理性角度出發(fā)，對其進行設(shè)計研究，為相關(guān)產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計提供參考。