儿童虚拟现实交互界面情感化设计与研究

邢辰 王东

摘  要：近年来，数字媒体产业发展迅猛，虚拟现实在儿童娱乐教育领域受到越来越多的关注。情感是人的一种特质，富有情感的设计有助于调动儿童的积极性，唤起儿童的积极情绪。以情感化设计为基础，结合儿童认知发展特点与虚拟现实特性，对学龄期儿童虚拟现实交互界面的情感化设计进行探究与思考。

关键词：虚拟现实；交互界面；情感化设计；儿童认知

基金项目：本文系国家社科基金项目“农村留守儿童性侵害数字化防御体系构建与预防策略研究”（19BSH026）阶段性研究成果。

教育信息化是教育现代化的核心动力，新技术的发展对儿童教育娱乐方式带来了新的变化。随着时代的进步与信息化技术的快速发展，现如今，具备浸沉感、交互性、构想性等特点的虚拟现实（Virtual Reality， VR）在儿童教育领域受到广泛关注。虚拟现实是指借助计算机系统以及各类传感器技术生成一个虚拟三维环境，创造出全新的人机交互形态，它通过调动人的多感官，给用户带来身临其境的体验[1]。界面是用户与智能设备互动的媒介，信息传递的桥梁。虚拟现实界面打破屏幕边界限制，形式更加多样，信息输入由单一输入向多模态输入模式发展，其载体形式、表达方式等也随项目而变化。目前，关于儿童虚拟现实界面设计的理论梳理还相对比较缺乏。因此，本文从虚拟现实技术与儿童认知特点等方面出发，结合情感化设计，对适用于儿童的虚拟现实交互界面的情感化设计方法进行思考与探究。

一、儿童认知发展特点

处于不同年龄阶段的儿童，认知特点与行为特征也发生了变化。本文主要研究对象为6～12岁学龄期儿童，这一时期儿童正处于皮亚杰认知理论的具体运算阶段。儿童在该阶段各方面都属于启蒙期，在感觉、知觉、行为、注意力、记忆力、想象、思维、语言学习等方面都具有不同特点。在此阶段，一方面儿童感知觉发展迅速，具有明显性别意识，视听觉敏感，色彩偏好明显，学习能力强，但精细动作尚难胜任；另一方面，空间与时间知觉得到发展，有较强的表现欲望，但整体发展有限，更受具体直观事物吸引。此外，处于此年龄段儿童的注意力持续时间短且易分散，多为无意识记忆，主张模仿与自主探索，表现出具象思维特点等。因此，在面向儿童的虚拟现实界面设计时，应考虑儿童认知发展特点，尊重儿童发展天性，关注儿童情感，从人本位出发，以儿童为中心，从儿童心理、生理角度创作出适合儿童情感体验的虚拟现实交互界面。

二、情感化设计要素及原则

心理学研究表明，人类具有对情感的诉求。《心理学大辞典》中认为情感是人对客观事物是否满足自己的需要而产生的态度体验[2]。其中，人的情感体验表达模式可分为四大类，即对物情感、对人情感、对己情感以及对特殊事物的情感。人类情感多种多样，代尔夫特大学积极情感研究实验室调研分析，提炼了61个人类情感指标，其中包含负面情感指标25个和正面情感指标36个。迈尔斯又指出态度涉及三个维度：情感、行为意向和认知。情感由认知产生，情感影响认知，二者对用户行为倾向产生决定作用，对用户日常决策与生活等具有巨大影响。

情感化设计由美国认知心理学家唐纳德·A·诺曼提出。他从知觉心理学角度对人本性的三个特征层次进行解释，指出情感化设计的三个层次分别为本能层、行为层与反思层[3]。本能层是情感处理的起点，主要指先天部分即人基础的生物本能。本能水平的设计主要着重于视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等感官方面的设计，通过对色彩、图形、声音等元素的组合运用营造多样的感官体验。行为层则指人们身体的反应与日常行为、动作等，行为层次的设计更多从用户的日常行为习惯等角度出发，关注实用性、可用性、易用性等方面，使用户获得良好的交互操作体验。反思层多指人受外界环境等刺激所产生的各种反应，认知、情绪、知觉等需大脑思考的部分，它对人的行为有增强或抑制作用，这一层次在设计中多体现在关注用户的使用体验与感受，满足用户的个性化需求，使用户产生强烈的情感认同感与归属感。三者之间相互作用，密不可分，共同构成一个整体。

人类擅长从知性和情感上记住各种体验的细枝末节[4]。情感化设计则是一种顺应或唤起用户内心情感的设计方法，旨在抓住用户注意、诱发情绪反应，形成流状态，以提高执行特定行为的可能性[5]，让用户产生积极的用户体验和行为。通过唤起用户的情感，影响用户的认知与行为，从而促进用户行为的产生。

三、情感化设计在儿童虚拟现实交互界面中的应用价值

随着用户自我意识与审美情趣的不斷提高，当前人机交互界面已逐渐朝人性化、自然化、个性化等方向发展，除了美观，设计者也更多关注人的生理因素与情感心理需求。

情感化设计从人本性三层次出发，其所体现的优势一方面与虚拟现实所具备的特点相吻合，与儿童认知发展特点也具有一定关联性，将情感化因素融入虚拟现实交互界面更有利于学龄期儿童产生情绪上的唤醒和认同。

减少儿童学习时间，降低学习成本。通过文字信息的视觉可视化，将平白的语言文字转化为视觉符号，降低儿童理解成本，减少认知负荷；关注使用场景，将信息融入到虚拟情景中，使之转化为情感记忆，赋予儿童积极的情绪体验，减少挫败感，降低儿童情绪成本。

增强儿童多重感官体验，激发内心情感。情感对人的行为有增强或抑制作用，虚拟现实打破时空限制，为儿童认识世界，提供了一种别样的方式，给儿童带来更丰富、沉浸的体验。在虚拟情境中儿童可通过听觉、触觉和身体动作等进行互动，帮助儿童更自然地融入到相关任务进程中，提高交互过程中的沉浸感，帮助儿童认识了解世界。

四、儿童虚拟现实交互界面情感化设计与实践探究

虚拟现实开启了沉浸式3D内容时代。儿童使用VR设备，可身临其境地感受数字世界，探索虚拟情境。基于虚拟现实特性与儿童认知发展特点，儿童虚拟现实交互界面设计也受多种因素影响。本文以6～12岁学龄期儿童为例，探究情感化设计在学龄期儿童虚拟现实界面中的设计与应用。

（一）本能层次：界面设计融合虚拟环境，注重感官体验，视觉呈现激发儿童情感

皮亚杰认为儿童在与物质环境的互动中获得知识。依据学龄期儿童好奇、好探索的学情特点，可将学习内容与问题相结合，营造问题式情境。一方面搭建极具沉浸感的虚拟情境，使其更贴合现实生活中的真实场景，增强环境的真实感与临近感；另一方面合理利用色彩、文字、图形等元素，故事化、游戏化界面设计，使之与虚拟情境相契合，增强儿童的参与感与代入感。

1.以儿童为中心，结合虚拟现实特性，营造舒适的视觉体验。人类视觉由单目与双目视场组成，无论在真实世界还是虚拟情景，人类多数行动都发生在立体双目视场。虚拟现实界面的可视操作区受视觉角度与距离、头颈扭转角度等多重因素影响。学龄期儿童尚处于成长发育期，为使儿童拥有舒适的视觉体验，因此将界面的核心内容应放置在30°～60°的视野范围内，而与其同心的120°区域则放置次要内容。此外，目前受VR硬件限制，距儿童2～10米间虚拟物体摆放的舒适区域。

2.故事化设计。界面叙事性，增强界面的故事感。界面不一定是单独存在的，它也可以融入虚拟场景中，与情境融为一体。将叙事要素融入界面设计，帮助儿童尽快熟知情境及角色，快速完成自我定位，融入到虚拟情境所构造的故事中。叙事要素包含时间、地点、人物、事件等，设计时可适当运用到界面中，增加界面故事性。

3.色彩与图形的设计符合儿童认知。颜色是第一视觉语言，人们了解获取信息的80％都来自视觉。处于学龄期的儿童，对亮色较为敏感，在满足其信息获取需求的基础上，既要保持色彩丰富度，增强界面对儿童的吸引力，又要避免元素过多产生信息过载。色彩的运用和搭配整体应以清新、舒适为主。

图形是情绪表达的重要载体。由于儿童抽象思维发展尚不成熟，有趣的画面相较于文字更易吸引儿童注意力。因此，应尽量选用简单化、具象化图形。将具有隐喻意味的图形符号与文字相结合，在保证信息传递有效性的同时，增加画面的趣味性与引导性。此外，三维与平面相结合的方式使界面更贴合所创设的虚拟情境。

（二）行为层次：交互设计关注儿童认知及日常行为，简单自然

情感化设计强调良好的行为层次设计具有四大基本要素：功能性、易懂性、易用度和体验[6]。在虚拟现实中，人的视角与操作方式等都发生了一定变化。在行为层次的设计上应在关注学龄期儿童日常行为的基础上进行功能、操作等方面的设计。

1.层级架构清晰，页面信息展示简约直接，易于儿童识别。由于学龄期儿童年龄较小，对事物理解能力较弱，设计中可减少信息层级，模块化、流程化任务界面，简化操作步骤。再者，为减轻儿童佩戴VR头显所带来的晕眩感，可放大关键部分与重要信息，将需儿童操作的区域放置在视觉中心范围内。除此之外，加强文本可读性，文本内容清晰化、简约化、直接化，辅助文字通俗易懂、明确简练，帮助儿童理解；注意语言的情感化，通过使用富有人情味的文字，减少与儿童之间的距离，增添温度。

2.自然的交互方式，简单便于学习，减少儿童认知负荷。虚拟现实丰富的交互方式给儿童一种全新的操作体验，儿童面临新事物常会产生下意识的习惯或行为。在了解儿童行为特点的基础上，交互设计应尽量遵循儿童日常生活中自然的行为习惯，匹配儿童的认知特点，使儿童以往习得的常识可以在虚拟情境的交互操作上得以复现，使操作更轻松自然，降低使用难度。

3.信息反馈及时性、多样性，增强儿童控制感。沟通是双向的，儿童在人机交互中即时的信息反馈更为重要。虚拟现实信息反馈形式丰富，具有视觉、听觉、触觉等多种感官交互形式。在虚拟情境中需对儿童操作行为给予即时明确的反馈，使其清楚明白反馈结果的指向性和意义，实时获悉当前所处阶段的任务进程。通过即时、多样、持续的信息反馈，有利于增强沉浸感，同时也能避免儿童因等待时间过长产生烦躁情绪，进行其他无效操作。

（三）反思层次：满足儿童多方面情感价值需求，注重同理心

反思层次的情感化设计是发生在本能层次和行为层次之后的一种心理感受，是在前两者的基础上进行的[7]。根据马斯洛需求层次理论，人的需要主要由生理、安全、归属与爱、尊重与自我实现五个层次构成。用户在使用一款产品的时候，不仅满足于与冰冷的机器互动[8]，还应关注更深层次的需求。

1.合理的激励，满足儿童自我成就体验。动机是儿童学习的核心，其中成就动机是儿童学习动机最重要的因素，包含认知、自我提高与附属内驱动力。在虚拟情境中通过设置合理的情景化问题关卡等方式，在儿童完成情境任务时给予一定的奖励，如成就卡片、荣誉勋章等，使儿童在玩中测，测中学。在层层闯关中提升儿童参与感，充分调动儿童的积极性，产生获得感与成就感，增强自信心，从而获得愉悦、满足的学习体验。

2.自主探索，满足儿童好奇体验。好奇是一种与自然的追根问底的行为有关的情感，这些行为包括探素、调查和学习等[9]。有研究表明，好奇是16种引导人类行为的需求之一[10]。儿童天性爱玩，具有强烈的好奇心与探索欲望。结合儿童身心发展特点，在界面中要注意设计的趣味性，可引入适当动画效果，通过动效设计激发儿童的情感反应，获得正向情绪体验。

五、结语

随着科学技术的发展，虚拟现实逐渐被大众所熟知，给人们带来了新的体验。交互界面作为人与机器、环境的情感沟通纽带，也随着交互平台的变化，人与环境、产品关系的转变而不断发展，面临着新的要求与挑战。文章基于唐纳德·A·诺曼提出的情感化设计理论，从感知、交互、情感等方面出发，结合儿童认知发展与虚拟现实特点，得出了一些易于提升儿童情感体验的创新策略，为未来儿童虚拟现实交互界面的情感化表达提供了一定的思路。如今，人们对情感需求与日俱增，未来将情感化因素融入虚拟现实界面中，能更好地满足受众需求，为儿童营造更好的沉浸式体验环境，实现更好的交互体验。

參考文献：

[1]孙朝阳，许懋琦.移动VR自然交互界面设计探究[J].设计，2017（23）：140-141.

[2]林崇德，等主编.心理学大辞典[M].上海：上海教育出版社，2003：940.

[3]诺曼.设计心理3：情感化设计[M].何笑梅，欧秋杏，译.北京：中信出版社，2015：49-54.

[4]科尔科.交互设计沉思录 顶尖设计专家Jon Kolko的经验与心得[M].方舟，译.北京：机械工业出版社，2012：90-91.

[5]杨丽，胡依娜.APP产品情感化设计研究——基于用户体验[J].高等财经教育研究，2017（2）：81-85，90.

[6]谢碧晓.基于用户体验的移动端界面情感化设计研究[J].中国包装，2022（6）：46-48.

[7]楚孔闯.认知心理学下的移动端产品中反馈设计的情感化研究[D].北京：北京交通大学，2017.

[8]周杨，张守红.情感化设计中的记忆符号分析研究[J].包装工程，2014（4）：70-74.

[9]杨银娟.儿童参与“摩尔庄园”网络游戏的内在动机研究[J].国际新闻界，2009（12）：99-104.

[10]Reiss，S.Multifaceted nature of intrinsic motivation： The theory of 16 basic desires， Review of General Psychology（3）：179-193.

作者简介：

邢辰，浙江工业大学设计与建筑学院硕士研究生。研究方向：数字媒体艺术

王东，博士，浙江工业大学设计与建筑学院副教授。研究方向：数字化教育。

编辑：雷雪