学龄儿童认知视角下的博物馆数字互动展示体验策略

张旭芳

（郑州轻工业大学易斯顿美术学院，河南郑州 451450）

1 博物馆数字互动展示概述

1.1 数字技术走进博物馆

随着中国消费升级速度的加快和消费者对精神文化需求的爆发式增长，文博类场馆及相关产业的发展已迈入体验经济时代。国际博物馆协会在2007 年用“教育”取代“研究”重新定义了博物馆的首要功能，这促使博物馆越发重视观展人群的参与感和体验感。此外，素质教育成为社会关注的持续性焦点，越来越多的学校和家庭选择在课外时间走进博物馆，通过体验式的文化科普教育来培养儿童探寻知识的主动性，这其中的学龄儿童是博物馆的高占比观展人群。因此，提升学龄儿童在博物馆的观展体验就显得尤为重要。

博物馆展陈设计就本质而言是信息对外传播的过程，是从信源组织到语义编码、再到受众解码的认知过程。博物馆传统展陈形式最大的问题所在是其非常主观化地决定了信息以单向形式进行传播，忽略了受众的观展体验需求，特别是以文字展板、静态模型为主的展陈方式对学龄儿童来说好似枯燥的填鸭式教学。数字时代已经来临，数字互动展示技术不仅能打破时空限制，为观众提供海量的展示信息，缓解博物馆空间场地的承载压力，更重要的是融合了新媒体艺术、虚拟现实、增强现实等科技手段的数字互动展示设计，通过多维度的感官体验激发出受众的好奇心和观展积极性，提升信息外传播过程中的趣味性和双向性，能够为学龄儿童带来更具沉浸感的观展体验。从信息传播本质看，数字互动展示设计是在观展者和展示信息内容之间创建出一条信息通道，使学龄儿童主动参与到信息传播的过程中，达到人在设定情境中与信息的有效沟通和互动式传播，进而营造出一个信息可被不断交流和相互回应的活动过程，成为当今博物馆的展示主趋势。

1.2 博物馆数字互动展示类型

博物馆中数字互动展示设计类型可依据触觉感知的实体交互途径和虚拟交互途径特点进行划分，总体可归纳为如图1 所示的三大类型：实体具身互动类、虚拟现实互动类、混合现实互动类。第一类是以强调身体在人类认知及相关社会活动中具有首要作用[1]的具身认知（embodied cognition）理论为基础，具身认知应用在交互设计中构建出具身交互（embodied interaction）概念，特别是在视觉表征层与实体操作层趋向统一的实体交互界面环境中，实体具身交互成为主导[2]。实体具身交互类型主要包括电子翻书、多点触控界面墙等数字互动展示形式。如最具代表性的多点触控式交互桌面，在博物馆展示上实现了通过构建真实的场景道具邀请观众参与互动，并支持多人协同、多任务并发的交互作业，特别是每位参与者间的操作非但不会产生互相干扰情况，反而能够即时共享数据信息，即在同一场景中进行人机交互的同时实现人与人之间的互动。第二类是观众通过在虚拟环境中的交互操作来获得被控制物体所反馈回来的信息，从而建立起与虚拟环境的互动关系，操作过程强调虚拟展示空间内的沉浸感，即带来与现实世界相似的感知觉体验[3]。最具代表性的是虚拟现实（Virtual Reality，VR）展示方式，通过计算机建模技术将要表现的环境模拟成三维虚拟空间，能够打破纯理性物质世界的束缚，特别是对再现如浩瀚宇宙、史前物种、救火场景等不可切身力行的时空和事物具有优势。参与者可佩戴头盔显示器、数据手套、数据背心等设备，通过各类跟踪软件与虚拟场景展开互动，感受多维度和高度沉浸感的空间。第三类主要是观者处在真实场景中，通过将场内数字装置、道具与虚拟数字内容结合起来邀请观众参与互动，即在现实和虚拟的混合空间内搭建互动体系，其代表性有通过红外摄像头传感器对参与者的肢体运动进行实时跟踪捕捉后产生混合空间内的互动反馈体验，该类型既秉承了丰富感染性特点，又避免了数字设备因技术局限性而产生的呆板感或身体肌肉酸痛，吸引众多观者的主动参与，达到展示信息被更容易传播的目的。

图1 博物馆数字互动展示类型

2 学龄儿童的认知特点和认知模型

2.1 学龄儿童的认知特点

个体对信息的获取来源于最直接的感官刺激，知觉现象学创始人Maurice Merleau-Ponty 最早指出认知存在于身体的每一个感知和行为活动中[4]。认知是在获得知觉活动后主动对信息加工的过程，所以参观者自身的认知特点会对其在博物馆内的数字互动体验产生最直接影响，也正因此，从儿童认知理论作为研究基础对学龄儿童群体的认知特点进行梳理总结，以此作为该年龄段儿童在博物馆特定环境中对数字互动体验优化策略的指导依据。

瑞士著名心理学家Jean Piaget 对儿童认知的形成与发展过程作出了系统阐述，成为后续研究儿童认知发展的重要基石，该理论体系将不同年龄的儿童划分为4 个认知阶段，将7～12 岁的儿童认知能力归为具体运算阶段（Concrete Operations Stage），这也正契合了中国儿童处在小学学龄期教育的阶段。处在具体运算阶段的儿童普遍具备活泼好动、求知欲强烈的特征，因而倾向于通过更具趣味性、生动感和吸引力的行为活动对事物进行认知，且该阶段儿童的创造力和发散思维能力也得到更进一步发展，正处于从具象到抽象思维、从形象到逻辑思维的过渡阶段。学龄儿童具备了一定的推演和归纳逻辑能力，能够从特定的方案中推理出一般的逻辑，并将一般化的问题解决方案迁移到具有共性的问题之中[5]，从而帮助自身系统化地解决问题。但整体认知存在明显的不足，由于学龄儿童大脑发育尚不完备，对抽象事物的理解力和思维力较缺乏，特别是在专注时间的持续度上，由于大脑皮层在兴奋和抑制过程的发育不均衡，因此该阶段儿童的注意力稳定性较差，即对当下事物保持注意力的时间较短、注意力很容易被分散。

从上述学龄儿童的认知特点可看出博物馆采用数字互动展示方式在展开课外素质教育上的优势，丰富学龄儿童的互动体验可有助于该群体发展独立探索求知的能力，加深与展览信息间的“交流”，完成对展览内容的认识和记忆，进而加深对展示主题的理解和思考。

2.2 数字互动展示的认知模型

如今多数博物馆已经对单纯的静态物质形式陈设进行了展示媒介迭代，数字技术的介入使观展过程变为人与媒介的互动交流过程，信息传递的过程同时也是观者在参与互动展示作品时的认知过程，所以，能够满足学龄儿童心理需求的数字互动展示必须符合以信息加工为特征的认知模型。认知模型是描述人认知的过程，即信息获取、存储、处理及输出等过程的理论模型[6]。学龄儿童在博物馆环境中对数字互动展示的认知模式如图2 所示，依次包含信息获取模块、约束模块、判断决策模块、处理记忆模块和操作执行模块，可以概括为个体通过刺激感知、选择注意、处理记忆和信息反馈的高级心理历程[7]。

图2 数字互动展示的认知模型

在进行数字互动体验时，最先进入的是信息获取模块，学龄儿童主要通过眼睛、耳朵、肢体等感觉器官从博物馆内部环境中觉察信息，大脑接受到以视觉、听觉和触觉为主的感官刺激。需指出注意的是，随着对脑成像研究的深入发展，发现人脑在认知空间事物时，视觉刺激引发注意的选择是基于客体的。这说明学龄儿童在受到刺激感知后会受到约束模块的影像，如个体自身的性格特征、喜好兴趣、主观意愿等内在因素所趋后再进入判断决策模块，对已经主观选择的信息内容会进行持续性的集中注意，同时能够根据约束模块把感知专注力再次逐渐转移到新的信息内容上；之后认知过程将进入处理记忆模块，大脑接收到的部分信息将由感觉记忆向临时记忆递进，只有被再次转化为长期记忆的信息才会形成知识被长久保存，学龄儿童通过以往经验和既有记忆内容对正在识别的数字互动展示信息进行理解，从而产生情绪、情感等显性输出反应；最后经由操作执行模块直接与数字装置产生互动性反馈，博物馆数字互动展示设计也正因为融入了认知反馈环节才使其具有互动性。

3 学龄儿童的数字互动体验模型

“体验”是受众主体接受产品、服务等客体的全过程刺激所产生的内在感知回应和认可度评价。学龄儿童由于认知水平受限，其在博物馆内的数字互动体验本质可解释为探寻和获取展示信息的一段过程经历。当学龄儿童参与数字互动展示的过程成为一段特殊的知识学习经历时，以互动效率和用户体验为背景进行评判，该群体会更多地关注此段经历所具备的情感特征与意义，以及过去的经历如何发展成为有情感的记忆和值得分享的经验故事。以此，用观展时间线和互动维度看学龄儿童在博物馆内的观展过程可主要概括为期许（Expectation）、事件（Event）及影响（Impact）3 个阶段，且是一段经历不可分割的部分[8]，整体认知行为过程中不仅包含表情、动作、情绪等方式的显性输出，还包含意义、经验等方式的隐性输出，最终共同生成如图3 所示的博物馆数字互动体验模型。

图3 博物馆数字互动体验模型

首先是“期许”阶段，该阶段是触发参与互动、引导体验和沉淀意义的最开端，该阶段的要素主要包括动机、目标和期望值，动机是由于生理和心理需求进而触发目标，随着参与主体被带入数字互动过程中进行信息探索与交流，将成为后续沉淀记忆和发现意义的重要起因，如果个体的动机越强，对后续事件发生阶段的主动认知意愿也越强烈；其次是“事件”阶段，该阶段为实际参加数字互动和产生互动体验的主体部分，根据数字互动展示类型的不同，学龄儿童可在不同真实和虚拟场景中通过数字媒介进行信息认知的发生、发展过程，事件内需具备的条件要素包括个体目标、参与事件的人物、发生的场景和实现任务的手段，可从感知专注的持续时间、互动方式、情感强度表达等维度进行评价；最后是“影响”阶段，即体验的重要性和意义，只有当阶段的事件转化为留存的记忆时，才可视为从真正意义上完成了数字互动体验的建构。

4 博物馆数字互动体验提升策略

4.1 “期许”阶段的提升策略

爱动是儿童的天性，学龄儿童在博物馆观展时通常不具备较强的目的性，前文所提出的互动体验模型中，学龄儿童产生“期许”的根源在于对学校、家庭以外的陌生事物和环境的好奇，为满足内心的好奇感而对观展产生较高的期望值，因此针对“期许”阶段的优化设计时博物馆应注重场内环境的情景氛围营造和采用广义叙事方式来构建容易被接收和记忆的知识链。

首先是应综合运用光效、投影、声音等视听元素来着力营造博物馆展陈空间的情境氛围。由于学龄儿童对情境动感事物抱有更高的认知兴趣，所以在主题展示厅入口空间应重点加强对感官刺激的互动设计，从而使学龄儿童在观展前期就经历较高的期许体验。例如，在以气象科普为主题的展厅入口处，可安装红外摄像头捕捉肢体运动等形式的互动装置，学龄儿童可通过肢体动作触发影像和声音系统，同时在展场顶部或两侧配合出现风雨雷电等自然气象的投影画面和真实音效，如此开场互动形式的引导性影音元素能够激发学龄儿童对相关主题知识探索的动机和燃起对后续观展的期许情感，同时也完善了展场空间的认知整体性。数字互动装置在外观上也应考虑学龄儿童的视觉喜好，采用饱和度、对比度相对较高的色彩吸引视觉注意，使博物馆空间与数字互动装置间进行自然衔接，避免了设备带来的冰冷和出画感，同时能够让儿童的注意力在进入博物馆后就能立即被吸引。此外，在展示空间的尺度把控上也应注意结合该年龄段儿童活动特点，通过身体在运动过程中生理性的满足和情绪性的体验，燃起探索知识的欲望和对整体观展体验的期许。

其次是运用广义叙事框架构建馆内展示信息的知识链，不是单纯以博物馆作为叙事主视角讨论如何精妙地使用正向叙事方式进行内容组织编排，应更多关注学龄儿童群体作为信息接收者对情境的理解认知，将孤立单纯的信息内容置于感官丰富的环境中，使学龄儿童更直观地了解展示信息所处的环境与背景，帮助参观者建立起与展品之间的关系，继而将重点确定在叙事者如何进行互动参与，以及在叙事结束时如何扩大信息接收者的感官状态和感官涉及广度，从而更接近展示信息内容的本质核心。在运用数字媒介扩充叙事空间维度时，叙事活动应使学龄儿童有角色代入感地随观展过程逐步展开，学龄儿童可通过特定角色扮演方式参与到互动中，从而对下一环节的展示内容产生主动期待效应，进一步扩大“期许”阶段的体验感。

4.2 “事件”阶段的提升策略

数字互动体验模型中“事件”阶段优化信息架构、具身行为方式和多感知反馈途径实现。首先，事件互动阶段通过清晰的逻辑引导和扁平化的信息架构设计降低学龄儿童在数字互动中的认知负荷。信息架构是学龄儿童参与数字互动展示项目的底层逻辑和体验设计中最抽象的层次关系，受众群体的认知能力直接关系到互动装置信息架构设计的复杂程度。基于学龄儿童认知正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维的发展过渡，但仍以具象思维为主的特点，为确保该群体接收信息的准确性，在不影响信息完整性的前提下尽可能设计扁平化、层级少的交互信息架构。例如图4（a）中的数字互动装置“碳14 测年考古”的设计，参与者可垂直和水平移动固定在金属轨道上的数字交互屏幕来模拟展开探测考古活动，由于嵌入在岩体层中的化石模型内部装有数字信号接收器，参与者在移动探测屏幕时，如果信号对应接收则会发出提示音效，数字显示屏上同时对应显示出该化石的相关科普知识，儿童在阅读屏幕信息后可点击继续按钮，对剩余岩体中的化石进行探测。通过对整个互动过程的梳理可得出该数字互动展示设计的信息架构层级较少，操作逻辑清晰明确，对数字设备的认知和适应度要求低，每个互动环节都是在前者逻辑基础上进行延续，既保持了适当的关联紧密性，但又降低了信息嵌套层级，使参与的儿童拥有掌控感的体验流程。

图4 博物馆数字互动展示案例

其次，通过采用简单易掌握的具身行为操作方式提升交互动觉性和参与热情。学龄儿童在观展过程中较易出现精力耗损快、注意力不集中等生理、心理疲劳现象，如果不能在较短时间内掌握互动装置的触发与交互机制，则容易因耐心度降低而放弃操作，由此造成负面的互动体验。所以交互方式应去除繁杂、尽可能易操作掌控。例如图4（b）中“小行星引力运动”的混合现实数字互动设计，太空虚拟画面被投影在地面上，空间上方的红外摄像头可捕捉参与者位移，参与者首先通过身体旋转调整虚拟发射器角度并对准目标，随后通过脚步踏踩动作发射小行星，使其运行到指定目标。发射后参与者身体下方出现跟踪环投影画面，如果小行星运行途中受到其他大型天体的引力干扰，参与者则可以通过自身运动方向和速度控制调整小行星的加速度，由此通过简单的具身交互来感知体验引力关系的物理知识。

再次，数字互动事件的具体操作途径上并非只有肢体参与的单一形式，应考虑多感官通道并行。例如在物理科普知识为主题的展示中，可采用声音进行交互控制，用说出的“向左”和“向右”声音语言来代替物理按键或界面点击对方向的控制；用不同声音音量大小发声来控制对应物的重量、体积大小等物理形态变化，由此也可使感官刺激、感官控制与认知相呼应，通过多种感知觉反馈机制与抽象概念产生隐喻联结从而营造学龄儿童高情感度的在场体验，提升学龄儿童多感官的互动体验[10]。

4.3 “影响”阶段的提升策略

美国认知心理学家唐纳德·诺曼[9]在其用户体验代表作《情感化设计》中提出体验包含本能层、行为层和反思层3 个由低至高的层次。例如，法国设计师Philippe Starck 的代表作外星人榨汁机（Juicy Sali），若单纯论其功能性并非是最佳体验，甚至有可能将果汁飞溅，但富有戏剧性的银色蜘蛛造型极易激发用户的购买欲和动手操作兴趣，在反思层能为用户留下有趣体验和深刻印象，是情感体验设计的典范。数字互动展示媒介是对信息本质进行阐释的途径，而情感与意义的留存是体验设计的核心内容[11]。

首先，针对学龄儿童逻辑思维能力发展不全面但情绪感受力强的特点，博物馆在整体观展互动体验和单项数字互动装置的体验中应注重分众化设计，针对学龄儿童多使用游戏感、趣味感强的互动形式，将娱乐融入具身互动和知识主体认知中，营造感官强烈的外部境脉，激发场内观展者好奇心的同时也有助于保持儿童群体的注意力。需注意的是，情感体验并非只有愉悦这一种形式，担心、恐惧等也都是情绪的基本形式，例如在表达环境恶化、能源耗费等主题时可结合信息内容适度营造影响阶段中情感体验的丰富性，引发学龄儿童的观展互动深思。其次是依据峰终定律，用户在经历某项服务的体验后，会对体验高峰（峰）和结束时（终）的印象留存最为深刻，而过程中的优缺点往往会被忽略且在记忆中的占比不多。由此，可在数字互动过程中设计奖励机制的体验关键点，特别是在注意力疲劳时间点和体验结束时刻。奖励机制可包括精神奖励和代币奖励这两种形式，精神奖励多为体现在交互界面上的鼓励性话语，并能通过博物馆内部无线网络和二维码将此奖励界面发送到参与者的手机上作为留存；代币奖励可以是具体的实物纪念性物品，如参与互动游戏时的精彩照片留念、观展打卡印章等。无论是精神奖励亦或代币奖励，为儿童带来积极情绪和成就感的体验同时，都能起到辅助延长体验结束的记忆时间和隐性输出影响的作用，同时在日后能唤醒对该次体验的回忆。再次是根据马斯洛的需求理论，已经被满足的需求将不再成为行为的推动力，所以要注意互动任务的难易程度应与奖励物相匹配，奖励物同时应对儿童具有一定的吸引力。

5 结语

博物馆是文化与科技的集中展示场所，拥有主动探索性的学习环境，符合学龄儿童求知欲强的心理特点。如何更好地利用交互技术设计出符合学龄儿童认知特点的博物馆数字互动体验项目，是吸引该群体并发挥博物馆教育职能的关键所在。文章根据学龄儿童认知特点，从时间线中包含的期许、事件和影响3 个阶段构建博物馆数字互动体验模型，由此展开体验提升路径的探讨，旨在使数字互动展示形式对学龄儿童的观展行为进行多形式引导，拓宽该群体的信息接收感知通道，更好地为学龄儿童群体需求服务，进而改善博物馆信息传递方式和社会教育职能，给学龄儿童创造更加深刻和趣味性的参观体验。