基于自閉癥兒童認(rèn)知能力發(fā)展的互動(dòng)裝置設(shè)計(jì)研究

鄭思思，陳衛(wèi)東

（蘇州科技大學(xué)，江蘇 蘇州 215011）

1943年Leo Kanner 通過對(duì)11名兒童的長期臨床診查，將自閉癥作為一種診斷分類提出，并明確兒童自閉癥患者的一系列特征。自2007年聯(lián)合國大會(huì)將每年的4月2日定為自閉癥宣傳日后，自閉癥逐步被大眾所認(rèn)知。在中國，已有超過1000萬的自閉癥人群，且以每年20萬的數(shù)量不斷增長。近年來，隨著醫(yī)教結(jié)合的推動(dòng)與新型教育技術(shù)的發(fā)展，在特殊教育領(lǐng)域，出現(xiàn)了許多數(shù)字化的互動(dòng)式教育應(yīng)用產(chǎn)品?；?dòng)裝置以其動(dòng)態(tài)化、可參與性的特點(diǎn)展現(xiàn)出了良好的治療與教育能力，為自閉癥數(shù)字化、多媒體化教育與治療方式提供了新思路。

一、自閉癥譜系障礙的研究現(xiàn)狀

（一）自閉癥譜系障礙的定義

自閉癥譜系障礙（Autism Spectrum Disorders，ASD）是一種嚴(yán)重影響兒童成長的廣泛性發(fā)展障礙（Pervasive Developmental Disorder，PDD）。其核心癥狀主要表現(xiàn)為社會(huì)溝通與交流障礙；興趣狹窄，進(jìn)行重復(fù)、刻板行為等，嚴(yán)重影響兒童的學(xué)習(xí)與生活。目前的研究者們主要在生物學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)等方面對(duì)自閉癥病因進(jìn)行研究，但仍未能完全解讀。

（二）自閉癥譜系障礙的主流治療方式

1.藥物治療

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，藥物治療通常僅用于輔助緩解自閉癥患者的情緒行為異常，如情緒上的易怒、焦躁；行為上的自我傷害、多動(dòng)等癥狀。藥物多為抗精神病藥、抗抑郁藥等，尚未出現(xiàn)對(duì)自閉癥進(jìn)行直接治療的特效藥物。

2.干預(yù)療法

干預(yù)治療是目前ASD的主要治療方式，感覺統(tǒng)合訓(xùn)練（SI）、行為治療（Behavioral Therapy）、結(jié)構(gòu)化教學(xué)法（TEACCH）及游戲療法（Game Therapy）等均顯現(xiàn)出良好的治療的效果。

ASD兒童感覺統(tǒng)合系統(tǒng)大多處于失調(diào)狀態(tài)，無法將視、聽、觸、前庭功能等感覺進(jìn)行統(tǒng)合的處理，本體感不佳，常常出現(xiàn)動(dòng)作不協(xié)調(diào)等表現(xiàn)。感統(tǒng)訓(xùn)練多樣化的訓(xùn)練器材可有效刺激患兒多重感官，增強(qiáng)腦部的統(tǒng)合協(xié)調(diào)能力，進(jìn)而促進(jìn)腦神經(jīng)與認(rèn)知行為的進(jìn)一步發(fā)展。

>圖1 設(shè)計(jì)草圖

>圖2 互動(dòng)裝置原型

行為治療法是目前ASD中運(yùn)用最為廣泛的干預(yù)方式。通過高度結(jié)構(gòu)化的、密集的行為訓(xùn)練來幫助ASD兒童發(fā)展社會(huì)交往和語言溝通等技能，本質(zhì)上是通過不斷強(qiáng)化患兒對(duì)事物作出的正常反應(yīng)以弱化或取代患者的異常行為。

TEACCH是ASD最有效的方式之一，該療法指在自閉癥兒童面對(duì)外部事件的刺激并作出正確的反應(yīng)時(shí)，治療人員則給出積極的、鼓勵(lì)式的反饋；若患者作出來錯(cuò)誤的反應(yīng)，通常不給出任何反應(yīng)，并展示正確的做法對(duì)患兒進(jìn)行引導(dǎo)。

游戲療法也是治療ASD的常見療法。游戲教育治療對(duì)自閉癥兒童具有推動(dòng)認(rèn)知發(fā)展能力、增進(jìn)人際相處技巧與社會(huì)進(jìn)行互動(dòng)等多元療效。如在感知覺能力游戲中，增加玩具的使用可以刺激患兒的感官，有助于提升患兒反應(yīng)的敏捷性、正確性，增進(jìn)其動(dòng)作能力水平的發(fā)展。需注意的是，在游戲環(huán)節(jié)中，要注重對(duì)患兒的引導(dǎo)及漸進(jìn)性教授。游戲過程中引入與他人互動(dòng)的行為，還能提升兒童的社會(huì)交往能力。

二、自閉癥兒童群體認(rèn)知行為特征

（一）心理理論的缺失

心理理論的缺失會(huì)導(dǎo)致ASD患兒無法感受到他人的心理狀態(tài)，缺乏歸因能力，造成情感認(rèn)知缺陷，因此在對(duì)外溝通中難以理解他人的意圖，影響社交。

（二）中央統(tǒng)合性薄弱

ASD兒童在加工或認(rèn)知事物時(shí)，通常將注意力集中于物體細(xì)節(jié)，而忽略事物的整體性，因此其較難理解統(tǒng)合的、具有情境性的信息，也難以建立起社會(huì)聯(lián)系，也致使其在注意的持續(xù)、轉(zhuǎn)移以及選擇等方面存在障礙。而注意力的障礙會(huì)導(dǎo)致患兒對(duì)事物關(guān)聯(lián)性、深層次含義理解困難。另一方面，在中央統(tǒng)合測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)ASD兒童多為視覺優(yōu)位型，具有較強(qiáng)的視覺空間能力，在圖片信息加工上有良好表現(xiàn)。

（三）執(zhí)行功能障礙

執(zhí)行功能指?jìng)€(gè)體在實(shí)現(xiàn)某一特定目標(biāo)時(shí)，以靈活、優(yōu)化的方式控制多重認(rèn)知加工過程協(xié)同操作的神經(jīng)認(rèn)知機(jī)制。對(duì)ASD兒童而言，首先其存在抑制控制能力受損，在進(jìn)行事物加工時(shí)對(duì)于環(huán)境中所存在的干擾因素難以抑制，注意力很容易被轉(zhuǎn)移。其次，ASD兒童還存在認(rèn)知靈活性受限，有思維定式的情況，這樣的問題使其表現(xiàn)出固執(zhí)、沖動(dòng)，組織能力差、難以進(jìn)行計(jì)劃，而散在機(jī)械記憶能力方面表現(xiàn)出色。

三、自閉癥兒童認(rèn)知發(fā)展的互動(dòng)裝置設(shè)計(jì)原則及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

ASD患兒表現(xiàn)出較差的認(rèn)知、感知及思考等能力，但是視覺加工及機(jī)械記憶能力較強(qiáng)，因此在設(shè)計(jì)創(chuàng)作互動(dòng)裝置時(shí)，需統(tǒng)籌多方面要素，以其優(yōu)勢(shì)填補(bǔ)其弱勢(shì)。

（一）設(shè)計(jì)原則

1.設(shè)計(jì)簡約化

ASD兒童自我抑制統(tǒng)合能力弱，容易被不相干因素干擾。因此，互動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)盡可能減少不相干的元素的存在，讓患兒在使用時(shí)，將注意力最大程度集中于裝置所提供的具體內(nèi)容中。在功能應(yīng)用上，簡約的設(shè)計(jì)也能快速讓患兒掌握使用方法，理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。

2.應(yīng)用個(gè)性化

據(jù)目前研究可見，高、中、低功能的ASD兒童在各個(gè)方面表現(xiàn)出不同的能力水平，且個(gè)體在不同年齡段之中，也具有不同的認(rèn)知狀態(tài)、感知狀態(tài)。因此互動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)具有豐富性并且能針對(duì)ASD兒童當(dāng)前的學(xué)習(xí)與認(rèn)知發(fā)展水平進(jìn)行適應(yīng)性、個(gè)性化的調(diào)整與更新。

3.感官多樣化

互動(dòng)裝置設(shè)計(jì)還需遵循多感官參與互動(dòng)設(shè)計(jì)的原則。色彩等視覺要素輸入方式是不可或缺的，ASD兒童良好的視覺空間能力能夠幫助其很好地感知并準(zhǔn)確表達(dá)空間中的色彩、形狀、線條等視覺元素，且動(dòng)態(tài)的色彩鮮艷的物體更能吸引其注意力。同時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)還需融入觸覺與聽覺等感官通道，利用多種材質(zhì)為ASD兒童創(chuàng)造不同的觸覺體驗(yàn)，可以極大程度上拓寬認(rèn)知范圍，增加其本體感。而聽覺方面，音樂教學(xué)更容易被ASD兒童所接受，且能夠提升其神經(jīng)細(xì)胞的興奮性，促進(jìn)其注意力、想象力等能力的發(fā)展。感官多樣化能夠有效訓(xùn)練患兒的手眼協(xié)調(diào)能力、幫助統(tǒng)合感知，放松情緒，增強(qiáng)ASD兒童的認(rèn)知與學(xué)習(xí)行為的參與感。

（二）應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

互動(dòng)裝置可有效對(duì)ASD兒童進(jìn)行統(tǒng)合訓(xùn)練，激發(fā)感知能力。具有“動(dòng)態(tài)”特征的裝置教具能夠進(jìn)行及時(shí)的交互與反饋，更能吸引患兒的注意力，喚起正向情緒?；?dòng)裝置多樣化的交互手段，能充分刺激患兒的感知器官，教學(xué)也能以更為豐富的形態(tài)展現(xiàn)，有效提升患兒的興趣，增強(qiáng)其對(duì)知識(shí)的理解、轉(zhuǎn)化與運(yùn)用。

四、面向自閉癥兒童認(rèn)知發(fā)展的互動(dòng)裝置設(shè)計(jì)實(shí)踐

（一）設(shè)計(jì)思路

首先，目前市面上大多數(shù)的ASD教具多為單一感官的孤立性體驗(yàn)，因此ASD兒童獲得的刺激與信息多是離散的，不利于提升其認(rèn)知水平。其次，通過完成一系列的子任務(wù)，以達(dá)成終極目標(biāo)的分解式操作方式在多方研究中被證明可有效提高ASD兒童使用物體的程度。最后，ASD兒童具有急需滿足的共性。因此需在認(rèn)知活動(dòng)中給予及時(shí)的、正向的反饋能減少其不良情緒的產(chǎn)生。

（二）設(shè)計(jì)說明

1.具體構(gòu)思

>圖3 教師／家長演示

>圖4 共同完成認(rèn)知活動(dòng)

>圖5 開始描繪路徑

>圖6 描繪路徑結(jié)束

該裝置通過描繪路徑調(diào)動(dòng)ASD兒童的手、眼、腦三部分鍛煉其感官協(xié)調(diào)能力，同時(shí)對(duì)其專注力、敏捷力及視覺辨別能力進(jìn)行訓(xùn)練（圖1）。但由于ASD兒童的行為意外性高、可控性較低，具有一定感官尋求傾向，因此利用光、聲等外部媒介設(shè)備吸引患兒的注意力，可幫助教學(xué)或治療活動(dòng)的順利進(jìn)行。且多種感官刺激可在一定程度上緩解患兒的感知覺障礙，助其提升認(rèn)知技能。社交能力也是在患兒認(rèn)知行為培養(yǎng)方面不可忽視的一點(diǎn)。有社交障礙的自閉癥兒童通常會(huì)忽視旁人，無法用正確的方式與旁人進(jìn)行交往。通過合作完成某項(xiàng)活動(dòng)能使患兒產(chǎn)生“旁人意識(shí)”與“交往意識(shí)”。

視覺設(shè)計(jì)上，多采用冷色調(diào)。冷色調(diào)可使自閉癥兒童在認(rèn)知活動(dòng)過程中大腦的皮質(zhì)層活躍度保持穩(wěn)定，可在一定程度上提升自閉癥兒童的閱讀與識(shí)別速度。顏色搭配也需和諧柔和，對(duì)比過于強(qiáng)烈的色彩會(huì)引起患兒的興奮感，導(dǎo)致情緒失控。在認(rèn)知元素的選擇上，幾何圖形、簡筆畫等，也更容易被自閉癥兒童進(jìn)行視覺加工。

材料選擇上最需重視安全性，ASD兒童存在攻擊行為，設(shè)計(jì)時(shí)需避免堅(jiān)硬與尖銳的形態(tài)。裝置主要以加厚紙板為主，不易對(duì)人體造成傷害，且造價(jià)低，能減少ASD兒童的家庭負(fù)擔(dān)。另外，帶有圖畫路徑的載體材質(zhì)可根據(jù)需求進(jìn)行選擇，如紙張、棉布等，多層次刺激自閉癥兒童的觸覺神經(jīng)，打破感知局限，提升認(rèn)知能力。

2.功能介紹

該裝置旨在通過固定路徑的描繪來幫助自閉癥兒童發(fā)展腦部加工、信息提取等認(rèn)知功能。（圖2）

可重復(fù)描繪的圖形路徑，有效地利用了ASD兒童機(jī)械記憶能力的優(yōu)勢(shì)，幫助患兒正確認(rèn)識(shí)事物，建立事物與腦部的聯(lián)結(jié)。當(dāng)ASD兒童用手正確地描繪給定的油墨路徑時(shí)（如教學(xué)所需的數(shù)字、幾何或動(dòng)物等圖案），裝置給予燈光及音樂的正向反饋。若手離開了規(guī)定的路徑，燈光、音樂均會(huì)停止，該方式能使患兒在認(rèn)知活動(dòng)中保持集中的注意力并正確地完成任務(wù)。該裝置可依據(jù)教學(xué)以及自閉癥兒童的能力發(fā)展需求更換路徑，且有兩大交互方式：

交互方式一：模仿學(xué)習(xí)。面對(duì)較為復(fù)雜的認(rèn)知內(nèi)容，可采取教師或家長先行描繪，患兒后續(xù)模仿描繪，二者均描繪完成后，共同將手指放于識(shí)別區(qū)域完成認(rèn)知任務(wù)。（圖3、圖4）

交互方式二：分解式教學(xué)。該通能模式下由自閉癥兒童獨(dú)自完成。通過分解式操作由局部到整體進(jìn)行路徑描繪，貫徹漸進(jìn)式教學(xué)理念，幫助自閉癥兒童更好地認(rèn)知事物，進(jìn)而建立起整體的、全局的認(rèn)知意識(shí)。（圖5、圖6）

將該裝置運(yùn)用于ASD兒童日常訓(xùn)練與治療活動(dòng)中，首先可集中患兒的注意力，提升認(rèn)知效率。其次，在訓(xùn)練其手眼腦協(xié)調(diào)能力的同時(shí)，還能在數(shù)個(gè)維度上調(diào)動(dòng)起患兒的多重感官并共同作用于認(rèn)知活動(dòng)，有效增強(qiáng)其本體感與認(rèn)知參與感。最后模仿及協(xié)作學(xué)習(xí)的模式能夠有效提升自閉癥兒童的外在意識(shí)與社交能力。

五、結(jié)語

自閉癥兒童是一個(gè)特殊的兒童群體，認(rèn)知行為能力的提升，能對(duì)其未來發(fā)展道路起到幫助和促進(jìn)作用。ASD兒童有其自身獨(dú)特的認(rèn)知方式與信息加工方式，在互動(dòng)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，考慮視覺、聽覺、觸覺等要素對(duì)患兒的影響，合理地設(shè)計(jì)多感官體驗(yàn)方式，利用多樣化的互動(dòng)形式，以趣味性為前提加強(qiáng)自閉癥兒童的活動(dòng)參與度，從而提升其認(rèn)知水平。但是由于自閉癥兒童個(gè)體差異較大且變化因子多，因此裝置的使用還需教師、家長從旁協(xié)助。