互动装置在自闭症儿童辅助治疗与教育领域的应用研究

文 / 郑思思 陈卫东

摘 要：通过对自闭症儿童的认知偏好与互动装置科技型、多元性与互动性等特性进行分析，寻找互动装置辅助治疗与教育自闭症儿童的可能性。同时，对当下应用于自闭症儿童治疗与教育互动装置的特点与设计方式进行了归纳总结。在外形设计上，需考虑形态、颜色及材质方面的要素；在互动体验上，需遵循简易的交互方式、多感官的刺激及及时的信息反馈。基于此对用于治疗与教育自闭症儿童的互动装置进行设计。

关键词：自闭症儿童；互动装置；互动设计

基金项目：2019 年江苏省研究生科研与实践创新计划项目“辅助儿童自闭症治疗的互动装置设计研究”（SJCX19_0823）。

自闭症又称孤独症，是一种神经性发育障碍。患有自闭症的个体在社会交往能力、行为及兴趣等方面表现出一定缺陷与障碍，身心发展受到严重阻碍 [1]。目前，自闭症已从罕见病转变为流行病 [2]，且在国家统计局第二次全国残疾人抽样调查数据公报中，已将自闭症确列为精神疾病 [3]，引发社会各界的广泛关注。随着科技的发展，数字技术被广泛应用于特殊教育，互动装置则以其教育性与娱乐性共存的特点，在儿童自闭症领域，起到良好的辅助治疗与教育作用。

一、互动装置的概念与特性

（一）互动装置的概念

互动装置来源于英文中的“Interactive Installation”，主要指基于计算机及软硬件等平台，通过数字技术手段，使参与者与计算机硬件媒介和作品实现交流与互动 [4]。其中，“互动”是最为核心的一环，通过互动行为，可有效实现人与人或人与作品之间的相互联系与相互作用。

（二）互动装置的特性

1. 互动性

互动装置通过交互行为连接人与装置，构建起人与装置的沟通渠道，不仅能在生理上为参与者带来多重体验，还能在心理上实现参与者之间信息、情感的双向传递，以此激发参与者的互动与活动兴趣。

2. 科技性

基于传感器、自动化、计算机编程、计算机图形技术等现代科技元素的互动装置，拓宽人们交互与体验的渠道。多媒介的融合设计及数字计算系统的加入，拓展了人机交互的新方式，生动的体验感受使人们更易沉浸在与装置的互动中，

3. 多元性

互动装置是多元化的，涉及领域众多，综合性强包括传播学、美学、心理学、教育学等。另外，互动装置的形态与互动方式多样，包容性强，可调动参与者的眼、耳、手等感知觉器官，因此，其在各领域的应用均能表现出良好的适配性。

二、自闭症儿童的认知行为特征及其偏好倾向

（一）认知及行为特征

就认知角度而言，自闭症儿童在情感、语言、执行认知功能、感知觉方面存在一定缺陷。情感障碍使自闭症儿童无法识别他人情绪状态与情感表达，致其缺乏共情能力，因此难以建立起对外界的情感信任与情感依赖。而语言发育迟缓是自闭症儿童语言能力弱、无法与外界正常交流的主要原因。在执行认知功能上，自闭症儿童的自我控制力与监控力较弱，且在认知学习活动中，其思维灵活性较差，注意力容易发生转移或不能合理迁移，并且难以根据情境的变化转变想法和行动。此外，自闭症儿童喜欢待在熟悉的环境中，适应性较差。在感知觉方面，大部分自闭症儿童喜爱持续的、激烈的感官体验 [5]36-39，并且大量研究表明自闭症儿童在视觉认知方面存在一定优势。

在行为角度，重复与刻板行为是自闭症儿童的核心症状。部分自闭症儿童会表现出兴趣狭窄，长时间专注于某种或某几种事物或活动，进行重复的动作、语言等机械行为。而自闭症儿童的学习行为的重复性与思维的强迫性，使其在陈述性的规则学习及机械记忆能力方面表现优异。此外，部分自闭症儿童还存在打、砸等进攻性与毁坏性行为。

（二）偏好倾向

自闭症儿童在视觉认知与机械记忆方面表现出较强的能力，并且偏爱色彩鲜艳的、旋转具有感官刺激的事物。因此自闭症儿童对光、色、形等视知觉刺激方面具有一定的感知偏好 [5]36-39。刘紫荞等学者也认为自闭症儿童喜爱色调丰富且明亮鲜艳的事物，对有明显棱角形状规则的物体更有兴趣 [6]。在行为偏好上，部分学者认为自闭症儿童缺少主动探索的欲望，倾向于使用玩法比较有限的物品[5]36-39。另外，由于自闭症儿童缺少共情能力，无法进行换位思考，因此他们普遍无法进行如角色扮演等假装类游戏。

三、自闭症辅助治疗互动装置应用分析

（一）互动装置应用于自闭症辅助治疗的作用

在科技高速发展的今天，在新媒体技术支持下的互动装置能够以多样化的方式对自闭症儿童进行良好刺激，并对其进行多维度的干预。此外由于互动装置外形独特、新颖，互动手段多样，更容易激发自闭症儿童的参与兴趣。

1. 提升认知能力

互动装置通常包含声、光、色等元素，趣味性十足，能吸引自闭症儿童的注意力，进而有效维持其认知动机，使自闭症儿童能更集中且主动参与教育或治疗活动。另外，父母与教师可同自闭症儿童共同使用互动装置，在此过程中，互动装置可帮助自闭症儿童实现与外界的交流与互动，以此培养、提升自闭症儿童的情感认知技能。

2. 改善行为表现

互动装置可通过爬、摸、按等交互方式刺激与训练自闭症儿童的粗大与精细神经，从而提升自闭症儿童的本体觉。本体觉的提升可帮助自闭症儿童协调身体各部位的运作，也能帮助其在面对外界刺激时作出合理、及时的应对性反应。此外，互动装置通过视感知、行为触发等方式增强自闭症儿童对周围环境的认知，从而缓解其对周围环境的敏感度，以减少自闭症儿童在不同环境下激烈情绪及攻击性行为的产生。

（二）适用于自闭症辅助治疗互动装置应用现状

1. 感官体验形式

Synchrony 以手鼓为设计灵感，通过即兴演奏的方式，帮助自闭症儿童与父母建立亲密关系，增进彼此的了解（如图 1）。硅树脂制作的鼓面柔软，在用手进行按压时，可施加压力、速度以及按下的持续时间以产生音量和共振 [7]。当两个及两个以上的人共同演奏时，音乐会更加和谐、动听，以此鼓励自闭症儿童融入集体合作。Synchrony 通过对自闭症儿童多感官的刺激帮助其增加社会行为，减轻社交情感障碍，也为自闭症儿童的自发性社交行为提供新的方式与渠道。

2. 情感体验形式

SeeekLab 设计的“大雨，声音和发光体”，通过可互动的灯光和声音为自闭症儿童创造一个沉浸式环境（如图2）。在该环境内自闭症儿童可通过触摸的方式，点亮雨滴，感受音乐的变化 [8]。而展厅中央的座椅，当自闭症儿童与旁人进行肌肤接触时，方可点亮座椅（如图 3）。通过该方式，可有效帮助自闭症儿童与外界建立情感连接，让其意识到自己并非是孤立于世的个体，帮助自闭症儿童建立起对家长、教师及同伴的信任感与依赖感。

3. 行为体验形式

来自美国的 Sean Ahlquis与其团队共同设计的“Social Sensory Architectures”是一款用于帮助自闭症儿童完善身体感知觉功能的互动装置（如图 4）。该装置由玻璃纤维框架、3D 织物及光、声构成，儿童可在该装置中进行穿梭、攀爬，锻炼自闭症儿童的本体觉。自闭症儿童还能与装置上的图像互动（如图 5），如按压织物表面、小鱼会游开等 [9]。自然简易的交互方式提升了装置的趣味性，激发儿童的内在兴趣，催生自闭症儿童参与活动的动机，并提升其社会感知能力。

四、辅助自闭症儿童治疗

与教育的互动装置设计要素

（一）外观设计

1. 外观形态设计

由于自闭症儿童无法正确地识别与处理外界信息，因此需尽量减少冗余的外形元素，避免自闭症儿童在使用互动装置的过程中被细节元素所吸引，导致注意力转移。此外，由于自闭症儿童的行为存在一定的不可控性，如时而伤人、自伤等，因此还需避免尖锐、生硬等外观形态，以保证儿童的安全。

2. 颜色设计

色彩能影响人的心理及情绪。安德鲁斯在“查克拉颜色疗法”中提到颜色可帮助个体恢复平衡 [10]。对于自闭症儿童来讲，冷色调的色彩能帮助其精神稳定。因此在装置设计中应多运用蓝色、绿色等色彩，并适当提升该类颜色的饱和度，使自闭症儿童心情愉悦，将情绪维持在良好状态，调动起自闭症儿童在治疗与教育活动中的积极性，提升教育与治疗效率。

3. 材质设计

触觉也是自闭症儿童认知、感知世界的一个重要渠道。在互动装置的设计过程中，多材质的应用能有效刺激自闭症儿童的触觉感知力。通过对不同材质的摩擦、按压、敲打等方式加强对自闭症儿童的触觉神经刺激，给予其或疼痛、或舒适的触觉体验，帮助自闭症儿童提升触觉辨识能力与反应能力。

（二）互动体验设计

1. 简易直观的互动方式

大部分自闭症儿童存在着一定的智力障碍，感知能力及探索欲望都较低。因此需通过简易、直观的交互方式向自闭症儿童传达清晰的语义，使互动装置更为易学、易用，以减轻自闭症儿童在认知、学习及互动过程中的挫败感。另外，还可加入多人交互模式，家长、教师共同参与、辅佐自闭症儿童完成活动，可让自闭症儿童感受协作中的成就感，增强他们的社会交往与协作能力，提升社会适应性。

2. 多感官通道的输入输出

互动装置的设计需实现对自闭症儿童感官通道的多维度刺激。视觉通道上，色、光、形元素的应用能够增强自闭症儿童的注意力与活动投入度。听觉通道上，音乐可为自闭症儿童提供安全和谐的感觉，帮助其大脑放松、恢复平静，降低其防御机制。触觉通道上，通过不同材质的使用，给予自闭症儿童或光滑、或粗糙的多样化体验，培养自闭症儿童的感知操控能力。而味觉、嗅觉等亦能给自闭症儿童带来新奇、独特的体验。基于多感官通道的互动装置设计不仅能在多方面刺激自闭症儿童的感知能力，还能够提升其对互动装置的使用兴趣与使用积极性。

3. 及时且多样的信息反馈

应用于自闭症儿童的互动装置，需设计及时的信息反馈机制。在大部分情况下，自闭症儿童不良情绪的产生，都是由于其需求未被及时满足。因此当自闭症儿童在完成互动动作或任务时，装置需给予光、声音、图像等反馈信息。该方式也有利于强化自闭症患者的正确行为，在行为习惯养成方面起到良好作用。

五、儿童自闭症辅助治疗的

互动装置“循迹”设计实践

基于上述分析与总结，权衡考虑外形外观及互动体验方式等多方面因素，对辅助治疗与教育自闭症儿童的互动装置进行实践设计。“循迹”通过对自闭症儿童多维度的刺激，以促进自闭症儿童感知与认知能力的发展。在外形方面，多采用冷色调并减少冗余的元素，用以维持自闭症儿童在使用装置时注意力与情绪的稳定性，提高教学与认知活动的效率。选择较轻的纸板材质以保证自闭症儿童的安全，在一定程度上降低治疗与教育的费用负担。在互动体验方面，基于自闭症儿童视觉图形记忆与机械记忆能力强等特性，让自闭症儿童用手指描绘既定图形路径的方式，完成相关认知活动。当自闭症儿童正确地描绘图形路径时，装置给予灯光与音乐的积极反馈。（如图 6）反之，则不给出任何反馈，以此强化其正向行为。此外，还可依据具体需求，将图形路径绘制于布料、木片等不同材质上，用以增加自闭症儿童的触觉体验。该方式在对自闭症儿童手部精细神经进行刺激的同时，还能协调感官的相互作用，锻炼手、耳、眼的协调能力、感知反应能力与认知能力。装置还提供了单人与多人的互动模式。在双人模式下，较难的图形描绘主要以教师、家长演示，自闭症儿童跟练的方式进行（如图 7），该模式能有效帮助自闭症儿童建立起与旁人的情感连接，加强其社会沟通与适应能力。

六、建议与展望

中国自闭症儿童目前已超 1000 万。相较于国外，国内将互动装置应用于自闭症儿童辅助治疗与教育的案例较少。而多元化、强互动性的装置在自闭症儿童辅助治疗、教育方面有着良好的应用前景。但是目前互动装置的应用还存在着一定局限，如需要结合传感器、控制器等综合材料，创作过程复杂、成本高，因此其广泛的推广与应用受到限制。随着高科技技术的普适于世，用于自闭症辅助治疗与教育的互动装置设计研究将会得到进一步发展。但我们也需警惕技术景观的出现。因此，人们仍需对应用于自闭症儿童的互动装置的设计进行不断探索，且从实际出发，以自闭症儿童为中心进行设计，创造出可供推广的治疗与教育范式，为后续设计与创造打下坚实基础。

参考文献：

[1]Maenner MJ， Rice CE， Arneson CL， et al. Potential Impact of Dsm-5 Criteria on Autism Spectrum Disorder Prevalence Estimates[J].Jama Psychiatry，2014（3）：292-300.

[2]孤独症支援网 .自闭症迟被承认的流行病[J/OL].[2020-11-3].http：//www.guduzheng.net/2007/1/11664.html.

[3] 国家统计局、第二次全国残疾人抽样调查领导小组 . 第二次全国残疾人抽样调查主要数据公报 [EB/OL].[2020-11-3].http：//www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/shehui/2006/html/fu3.htm.

[4] 党成强 . 互动装置在零售空间中的运用研究—以 S.DEER 南京概念店为例 [D]. 徐州：中国矿业大学，2019：17.

[5] 宋璐伶 . 关于自闭症儿童玩具偏好研究的回顾与分析 [J]. 现代特殊教育，2017（16）：36-39.

[6] 刘紫荞，王千，张泽锋，等 . 基于场景理论下的自闭症儿童康复治疗交互动画设计 [J]. 包装世界，2018（01）：4-9.

[7]Kenneth Tay.Synchrony[EB/OL].[2020-11-3].http：//kennethtay.com/synchrony.

[8]SEEEKLAB. 新媒体艺术巡展“大雨，声音和发光体”[EB/OL].[2020-11-3].http：//www.seeeklab.com/portfolio-item/ 大雨、声音和发光体 /.

[9]Lab for material architectures.Social Sensory Architectures[EB/OL].[2020-11-3].http：//www.materialarchitectures.com/social-sensory.[10] 梁永峰 . 自闭症儿童色彩心理投射实验 [J]. 美术研究，2016（4）：118-120.

作者简介：

郑思思，苏州科技大学数字娱乐设计方向研究生。

陈卫东，苏州科技大学艺术学院教授。