自然交互下的小学生作业App设计研究

刘 静，陈 功

（中国矿业大学建筑与设计学院，江苏徐州 221016）

0 引言

互联网的出现给传统行业带来了新的机会，教育行业一直是大家关注的重点话题，我国作为人口众多的国家之一，儿童占据人口比例较大，尤其随着二胎政策的实行，更是让互联网下的教育行业大放异彩。儿童作为未成年人，自控力较薄弱，在获取知识的时候通常没有目标和耐心。众所周知，通过写作业可以检验学生在课上的学习成果，大部分家长也十分认同写作业可以给儿童带来好处。然而关于作业类App，有的家长了解甚少，它的多种功能可以帮助学生更好地学习，涵盖小学数学、语文、英语三门主要学科，老师在线布置作业，学生自主学习、课后学情分析，帮助老师减负。学龄初期正是培养儿童写作业养成良好习惯的最佳时机，同时这个时期也是家长关注孩子教育和健康的关键时期，所以通过将自然交互方式与作业App结合起来，注重教学的引导和良好习惯的培养。关注学龄初期的小学生的交互方式，给这类用户带来更好的用户体验，获得更加良好的学习效果，同时让老师更省心，让家长更放心。

1 自然交互的相关概念

自然交互的概念可以从两个方面理解。第一，指具体的交互方式。人与产品的交互方式有很多种，主要包括数据交互、图像交互、语音交互、动作交互和行为交互等，这些都属于自然交互方式，数据交互除外。第二，指从用户本身出发来理解自然交互的概念，在各种设备及交互技术的支持下对用户进行研究，让用户可以运用日常生活中已掌握的技能和习惯与产品进行自然的交互[1]。

自然用户界面是指具体的自然交互方式下的界面，也是指从用户行为习惯出发对应的界面。图1给出了三种人机界面模式对比，在CUI阶段，用户输入指令，机器对用户反馈，人对机器下达的是编码的、精确的命令；在GUI阶段，命令变成图形，具有可视化，图形可以用鼠标、键盘等外设设备控制，人们更容易理解和接受，目前我们正处于这个阶段；到了NUI（SUI）阶段，人与机器的交流变得相对直接和自然，因为人们可以根据生活中掌握的技能和习惯去和机器交互，更加友好[2]。所以，很明显，自然交互的优势就是可以让人机交流更加自然，让用户能依靠直觉和生活习惯理解界面信息并做出反馈，而不需要花更多时间思考和学习。

图1 三种人机界面模式对比

2 用户研究对象

本课题研究对象是学龄初期的儿童，年龄基本处在6～8岁左右。作为特殊的群体，有其独特的特点。他们的抽象思维比较弱，自控能力比较差，而理解力也相对薄弱[3]，自6岁起，儿童开始渐渐独立于父母，涉足更为广泛的领域，在这一年龄段，有的儿童表现高度的活跃、吵闹，有的则表现得沉默、安静[4]。同时，他们的身体也开始随之有了一定的变化，骨骼肌肉正在茁壮成长，但骨骼骨化尚未形成，骨骼硬度小、韧性大，富有弹性，容易弯曲变形[5]，因此，不管是从儿童的身体还是心理、认知都需要成人格外的关注。在儿童教育软件的设计过程中，研究者需要注重利用多种交互技术和手段来帮助儿童理解系统的工作方式，降低他们的认知负担。儿童时期是人类心理过程和个性发展的重要时期，这个时期形成的很多特点将影响人的一生。所以，研究如何在儿童教育软件中利用多种交互技术来降低儿童的认知负担，从而更好地发挥计算机的优势显得十分重要。

3 作业App自然交互设计研究

3.1 作业App分类

本课题研究作业类App，作业App是以大数据为技术基础的应用，辅助儿童进行游戏化学习和完成家庭作业的App，起到批改作业，上传作业的作用，让儿童学习更有乐趣，让老师更加省心。在Apple App Store中搜索“作业”，选择排名比较靠前的作业App，按照功能将其分类。

拍照搜题类：小猿搜题、作业帮。核心功能是学生通过拍照搜题来解决做题困难。该类App面向的学生用户包含小学到高中的所有学生，目标用户范围较广，年龄跨度大，儿童使用移动设备的习惯区别较大，年纪较小的用户使用时具有一定的难度。

作业交流类：互动作业、快对作业。作业交流类App是由用户扫码来搜索答案并且进行互动交流的学习平台，面向用户是小学到高中的所有学生，将社交与作业结合，加强学生的交流互动。

作业批改类：爱作业。核心功能是为学生批改作业，学生与老师、家长使用同样的操作界面，不能为学生带来好的使用体验。

家校辅助类：作业盒子小学、一起小学学生（原名：一起作业）。家校辅助类作业App面对1～6年级的小学生，由老师给学生布置作业，家长共同监督。将家长、老师和学生作为不同用户分开设计，更利于学生用户体验的提升。

根据课题研究重点，笔者选择面对小学生用户的家校辅助类作业App做进一步的研究。

3.2 自然交互方式转换要素探究

由自然交互概念的两层含义出发，第一，从用户本身出发来研究作业的流程，因为交互流程与用户息息相关，不同的操作流程会给用户带来不同的感受，以自然匹配原则来衡量作业App的匹配程度；第二，由具体的交互方式研究不同作业科目呈现内容的形式，从产品不同的输入方式和输出方式来分析进而得出结论。

3.2.1 从作业流程角度分析

运用自然匹配原则法，可以清楚地对应用户行为与数字环境的匹配程度，图2中，自然匹配原则，是指利用物理环境类比和文化标准理念，设计出让用户一看就明白如何使用的产品。在数字设备中用物理元素作为图标，可以让用户把生活中的经验过渡到数字环境中，而不用阅读说明书等，一目了然。

图2 自然匹配原则

下面是两款App进入作业的流程分析图，如图3、4所示，找出作业盒子App与一起小学App的设计区别点，根据自然匹配原则来分析每个区别点的自然程度，如表1所示。

图3 作业盒子App进入作业交互流程图

图4 一起小学App进入作业交互流程图

表1 作业App自然匹配程度对比

3.2.2 从作业科目角度分析

作业App的交互设计可以从不同的作业科目来看，因为呈现作业科目内容的交互方式与用户写作业的体验息息相关。不同作业种类对应不同的作业内容，作业内容展示方式要与交互方式结合，从自然交互方式的两个方面分析，分别是输入方式和输出方式。下面是作业盒子App与一起小学App的自然交互方式分析表，如表2～表5所示。

表2 作业盒子App输入方式分析表

总结：输入方式主要集中在触屏手势和语音输入方式，而空中手势和底盘手势没有涉及。在触屏手势中，主要操作有单击、滑动，没有涉及长按、拖拽等。语文作业的认读生字教学动画引导学生学习字体笔画顺序，但是学生不能在屏幕上书写，应该结合输入方式来帮助学生做好全面的预习功课。在语音输入方式中，针对不同的作业科目选择不同的输入方式，比如，在连线题中，应该模拟学生在作业本用笔画出线条连接正确答案的方式，而不是通过点击左右两侧答案的方式，通过点击的方式不符合用户日常作业的习惯。由表3可知，语文作业与英语作业使用语音识别输入方式，数学作业没有使用。

总结：感觉通道主要以视觉和听觉输出为主，没有涉及触觉、嗅觉等输出方式，加入触觉感知可以让用户更真实的感受到反馈力度。在视觉上，数学作业图片太小，看不清楚，

表3 作业盒子App输出方式分析表

题目显示位置时常变化。作答正确时以绿色的“对号”符号表示；答错时以红色“差号”表示，表示警示，模仿老师批改效果。在听觉上，进入菜单页面传来欢快的背景音乐，菜单中“我”与其他菜单音乐不同。

总结：输入方式主要以触屏手势与语音输入为主，触屏手势以单击、滑动、拖拽为主。在触屏手势中，语文可以手写输入；而数学题中不能勾画打草，不便于做题。在首页滑动选择作业种类时，视觉引导不明显，可以由动态跳跃的箭头符号引导用户点击或滑动。在语音输入方式中，语文作业与英语作业可以语音输入帮助用户发音练习。

表4 一起小学App输入方式分析表

总结：感觉通道以视觉和听觉为主，在触觉、嗅觉等输出方式没有涉及。在视觉输出上，出于关注儿童视力健康的目的，20分钟后弹出页面提醒用户放松眼睛。在视频专练中教给用户学习方法，应该由用户学以致用，动手操作进行解题，相比传统书面作业发挥移动设备触屏操作的优势。在听觉输出上，主要是答题后的反馈声音和视频声音。

表5 一起小学App输出方式分析表

4 作业App自然交互设计原则探析

4.1 由静态转化为动态

从真实的作业内容出发，由静态的书面作业内容转化为动态的可操作作业内容，比如在一起小学App的重难点视频专练中的视频教学课程中，视频展示学习方法让学生掌握并理解，但是学生理解后并不能操作，若可以让学生运用学习到的方法实地操作，学习效果会事半功倍。同样，做题时也可以由用户动手操作，让题目活起来，增加趣味性。

4.2 反馈要及时有效

用户在使用产品时，用户与产品之间要相互沟通交流，产品反馈给用户信息，用户才知道自己的操作是否正确，这时建立一套反馈机制十分重要。儿童相比成年人缺乏耐心，所以反馈方式要将视觉与物理感知结合，从不同维度对儿童的操作进行回应。

4.3 隐喻具有关联性

隐喻对于儿童来说是一种很自然的方式，过于抽象的表达不符合儿童认知，在儿童的世界里，他们更关注具体的事物，尤其是处于学龄初期的儿童，只是对生活中常见的物体熟识，只有将物理世界的物体与数字世界的图形关联起来，并多采用动态化的效果引起儿童注意力，有利于儿童的理解与关注。

4.4 题目内容与生活密切相关

作业内容的设计从生活中汲取，与日常生活息息相关，让身边发生的事情都融入到题目中，这样儿童也可以运用生活常识进行解答，降低儿童的学习成本。不一样的生活经验会有不一样的答案，只有让儿童在题目中用到生活经验才会印象更加深刻。

4.5 结合多通道

作业App结合多通道设计更利于儿童接受新事物，经研究，儿童与成人不同，不能做到十分精准的输入，只能尝试去点击等操作，而成人具有一定的经验可以下意识做出精确的操作[6]。所以，背诵古诗或者英语单词时配合故事内容设计的独特互动模式，可以让小朋友在触摸，拖拽，涂抹，旋转，摇晃或更多玩法中不断发现惊喜[7]。在多通道的基础上，多种输入方式与输出方式结合，相辅相成，帮助儿童完成任务。

4.6 融合书面作业

由家长反馈可知，家长认为作业App布置的作业会增加学生负担，虽然作业App是本着“给老师减负，给学生加分”的目的，但是书面作业终归不能舍弃，作业App只是辅助学生学习的工具。屏幕尺寸相对作业本较小，这是劣势，过长的题目不便于作答，不能单纯地把题目从作业本挪到屏幕上，毕竟书面作业还可以让儿童在纸上勾勾画画，表达自己的做题思路，而在作业App上却只能写最终结果，做题过程被忽略，因此，针对不同的作业科目要选择不同的交互方式，让作业App上的内容来源于书面作业，又优于书面作业，发挥移动设备的优势，取长补短，才能高效地辅助儿童学习。

5 结束语

如今，随着互联网技术的不断成熟和智能终端技术的不断发展和普及，教育行业也随着更新和变革，人们的需求在不断扩大，产品越来越以用户为中心。作业App作为教育平台，应该为学生用户提供最安全、高效的用户体验，本文结合自然交互方式研究作业App，从自然交互概念的两层含义进行深入探讨，得出自然交互方式下的设计原则。因此，只有让学生与作业真正融合、互动才能帮助学生更好地完成学习任务。