运用虚拟现实技术改善孤独症谱系障碍者社交技能的研究综述

高菀彤 孙玉梅

［摘要］随着科学技术的不断发展，高科技辅助技术在特殊教育领域的运用日益普遍。其中，虚拟现实技术改善孤独症谱系障碍者社交技能的可行性和有效性已经被越来越多的研究证明。通过系统地回顾20篇运用虚拟现实技术对孤独症谱系障碍者社交技能进行干预的实证研究，从被试特征、实验设计、干预目标、虚拟现实技术、干预方法及干预效果6个方面进行分析和总结，并在此基础上对未来研究进行展望，旨在为该领域的深入研究和实践发展提供启示，为高科技辅助技术在我国孤独症谱系障碍者干预中的运用提供参考。

［关键词］孤独症谱系障碍；社交技能；虚拟现实技术；干预

［中图分类号］G769

一、引言

孤独症谱系障碍（Autism Spectrum Disorder，以下简称ASD）现已成为当今普遍和高发的发展性障碍之一［1］。其中，社交技能缺乏被认为是ASD个体的核心障碍［2］，主要表现为缺乏合适的社交语言、不能很好地与同伴沟通。该能力的缺乏导致个体在发起和回应社交互动、保持眼神注视及情感等方面存在障碍［3］。随着科学技术的不断发展，利用高科技辅助技术，例如虚拟现实技术（Virtual Reality，以下简称VR）对孤独症谱系障碍者社交技能进行干预的研究越来越多［4］。VR创设的虚拟环境可以帮助ASD个体摆脱心理理论、假想能力等社交所需能力的限制，在沉浸式的社会互动中，改善ASD个体的社交技能［5］。

由于国内将虚拟现实技术运用于ASD个体社交能力缺陷改善的研究相对较少，本研究整理了近10年该领域的外文文献，系统地回顾和梳理了运用虚拟现实技术对ASD个体社交技能进行干预的相关研究，旨在为该领域的深入研究和实践发展提供启示，为高科技辅助技术在我国ASD个体干预研究中的运用提供参考。

二、数据搜集

为了解运用VR改善ASD个体社交技能的干预研究现状，研究者在EBSCO ASP和Web of Science数据库中进行文献检索。首先，采用关键词的不同组合，以“孤独症”（Autism）、“孤独症谱系障碍”（Autism Spectrum Disorder）、“阿斯伯格”（Asperger）等与孤独症有关的词汇与“虚拟现实” （Virtual Reality）、“虚拟环境”（Virtual Environment）以及“社交技能”（Social Skills）、“社交技能训练”（Social Skills Training）等相关词汇为检索词进行高级检索，并将条件限定为于2012—2022年发表的、经同行评议、期刊上的英文文献，共检索出217篇文献。其次，通过浏览文献的摘要和关键词，剔除无关和重复文献。最后，排除非实验性研究文献，选择采用实证研究方法，有被试信息、干預过程介绍和研究结果的文献。最终获得文献共20篇。

三、研究结果

（一）被试特征

在选定的20项研究中，共有被试559人，去除作为对照组的110名ASD个体和作为同伴参与研究的34名普通儿童，共有415名ASD个体接受了VR技术的干预，且研究者对其接受VR干预后的结果进行了分析。在这些研究中，接受VR干预的ASD个体最少2人、最多72人，年龄在6—31岁之间，包括ASD儿童及成人。其中，被试的最小年龄为6岁，没有涉及学龄前ASD儿童，这可能与研究需要被试具备接受虚拟环境并在虚拟环境中进行一定操作的基本能力有关。其次，在对性别特征加以分析后发现，在报告了性别的238名接受VR技术干预的ASD个体中，7731%是男性，这可能与ASD的男性发病率高于女性有关。此外，在20项研究中，有7项研究仅针对高功能ASD个体，共有被试80人。

（二）实验设计

根据研究中使用的不同研究设计，将纳入的研究分为以下3类：单一被试实验设计、随机对照实验设计和单组前后测实验设计，其中单一被试实验设计包括跨被试多基线设计、跨被试多探测设计和交替处理设计。实验设计类型统计结果见表1。

（三）干预目标

本研究将改善ASD个体的社交技能作为VR干预的目标。周宗奎将社交技能定义为个体通过学习获得，在特定社会情境中恰当地与他人进行互动交往的活动方式［6-7］。他还将社交技能分为社交认知、社交行为、社交情绪3个部分，并指出这3个部分相互联系、相互影响［8］。基于此，结合对纳入文献的分析，研究将干预目标编码为以下4类：社交认知、社交情绪、社交行为和求职技能。具体分布情况统计结果见表2。

（四）VR技术

虚拟现实技术又称临境技术，是一种基于多媒体计算机技术、传感技术和仿真技术的沉浸式交互环境［9］。研究中使用了多样的VR技术，部分研究采用基于某平台（例如Second Life、OpenSimulator）创设VR环境、开发VR系统或程序的方式，另一部分研究使用独立开发的VR项目（例如JobTIPS、VR-JIT）。统计结果见表3。

（五）干预方法

针对研究提供的干预过程，本研究将VR运用于ASD个体社交技能干预的方法分为以下5种类型：个别化训练、团体训练、游戏训练、场景训练和面试训练。

1个别化训练

针对社交过程中需要的特定技能，研究者为被试设计虚拟情境，对每项技能的使用进行单独练习。Ke和Im为每名被试提供6—9次的干预课程，包括3个社会互动任务：识别虚拟人物的手势和面部表情、在咖啡馆回应和维持互动以及在生日会上发起和维持互动，每个任务进行2—3次，根据被试的进步速度每周开展2—3次干预，每次干预时间约为60分钟［10］。Moon等人对被试的干预每次持续45—75分钟，每周1—2次，每名被试必须完成每项社交技能的训练。研究人员在干预过程中观察并记录被试与目标技能相关的积极或消极行为表现的发生情况［11］。Stichter等人为被试提供31次45分钟的课程，共5个单元。课程内容包括识别面部表情、与他人分享想法、轮流参与对话、识别自我和他人的情绪及解决问题。每个单元的结构又包含3个内容：以教学和小组讨论的形式回顾以前学过的技能并介绍一项新技能、技能建模及练习结构化和自然主义社交技能［12］。

Didehbani等人为被试提供了1名同伴和2名训练有素的临床医生，医生参与被试的每一次课，并通过虚拟化身为被试提供训练情况的口头反馈。被试在医生的指导下，进入特定地点的社交场合，并与特定的人物（另一名医生）进行互动。涉及的社交技能有：处理欺凌、与朋友建立联系、面对冲突、安慰朋友和处理社交困境。每个课程学习目标的难度逐渐增加，最初的课程专注于学会发起和保持与新朋友的对话，后面的课程专注于维持关系和处理困境［13］。Bernardini等人的研究在虚拟环境中使用了虚拟代理安迪与被试进行互动。此外，代理的行为有两种：一是对技能进行具体演示；二是邀请被试练习技能［14］。每个学习活动都另有一个与之关联的FAtiMA模型①

①FAtiMA模型：一种将情感评估系统与目标规划机制结合在一起的模型，该模型通过共享虚拟代理安迪的情感系统，为安迪提供适合当前被试能力水平的目标活动。

。所有这些模型都共享了安迪的情感系统，使得安迪在不同模块之间能够保持相同的人格，与被试建立信任关系。

2团体训练

Ip等人提供了一个团体训练的干预方法［15］。该训练共持续14周，每周2次，共28次。28次训练课程各分3个阶段，即简介、VR训练及汇报工作。3—4名均确诊为ASD的被试一起参加课程。训练师会在VR环境中引导1名被试，而其他被试则在后面观察。训练助理帮助那些正在观察的被试集中注意力并完成一份工作表。工作表包含了一系列关于VR学习场景的问题。只有当被试观察他们的同伴如何在场景中互动时，工作表上的问题才能得到回答。VR训练通常持续40分钟，每名被试平均接受10分钟的VR训练并进行30分钟的观察。在每次VR训练结束后，研究者将根据被试经历和观察到的情况对其进行提问，以支持习得社交技能的泛化，并消除训练中出现的误解。

3游戏训练

游戏训练通过在VR环境中进行游戏或设计活动帮助被试练习社交技能。该训练可以充分发挥游戏生动有趣的特点，有效提高被试注意力、调动其积极性。研究中的游戏训练可以分成单人游戏活动和双人合作互动。

Ke和Moon在VR中创建了3种类型的社交游戏活动：包括解谜（如国际象棋游戏）、询问（如寻宝游戏）或快速行动（如赛车游戏）的竞赛类主题游戏，角色扮演类主题游戏（如作为服务人员为他人提供食物的游戏）和建筑设计类主题游戏。每名被试单独进行游戏活动，且必须完成前一个游戏中的任务才能进入下一个游戏。研究结果显示，不同的游戏可以使不同的社交技能得到锻炼，角色扮演类游戏可以全面提升被试的社交技能［16］。

Ke和Lee的研究让被试在VR中合作［17］，重建一个被海啸和地震摧毁的虚拟日本社区。1名ASD儿童和1名普通儿童在2名成人的远程协助下，登录到VR中进行虚拟设计。被试需要讨论社区的环境、功能等问题，在不断分享观点的过程中提高社会交往能力。在Zhang等人的研究中，两名被试（1名ASD儿童和1名普通儿童或2名普通儿童）在VR环境中进行合作游戏，前后测试中均包括1个城堡游戏和2个七巧板游戏，正式干预阶段包括一系列的11个七巧板游戏［18］。在游戏中，被试必须开展合作、轮流分享信息，才能实现共同目标。例如，解决只有1名被试可以获得信息的谜题；完成2名被试必须同时移动一个棋子才能进行的任务。Zhao等人的研究允许2名被试在VR环境中玩一系列的互动游戏，例如使用简单的手势协作移动虚拟物体。2名被试需要通过注视和基于语音的交流来分享信息和讨论游戏策略［19］。

4场景训练

研究者设计了多个不同的虚拟社交场景，帮助被试在多样的场景中进行社交技能的练习，提高被试在不同场景中应用不同技能的转换能力。Cheng等人设计了一个可以多次使用的VR系统。包括以下流程：登录系统、选择场景（公交车站或教室）、接触场景、回答基于社交的问题（是否题和多选题）、3D社会模型展示不同的社交事件、选择答案、正确与否的反馈（正确：文本与掌声的奖励；错误：得到提示并被鼓励再次尝试）和生成得分［20］。在Kandalaft等人创设的VR系统中，包含办公楼、台球厅等10个虚拟场景，被试在训练师的引导下到达特定场景与助手的虚拟化身进行互动，包括面试等社交行为的模拟训练［21］。Yuan和Ip创设了6个VR场景，描绘香港普通儿童的日常生活。3—4名被试先聚集在一起，开一个简介会，回顾之前学习过的社交技能和概念，为VR干预做准备。随后在训练师的指导和支持下，被试逐一进入场景进行训练。60分钟的训练将以一段汇报的形式结束，被试讨论学到的技能，并被鼓励将学到的社交技能应用到现实生活中［22］。Chan等人与前者的做法相似，他们同样创设了6个独特的学习场景，来训练儿童的社交技能［23］。

此外，Yang等人在场景创设的基础上，对与社交能力密切相关的大脑区域进行与年龄相适应的干预［24］。研究不但使被试的社交能力得到了改善，还提供了ASD成人神经可塑性的证据。Frolli等人将被试在VR场景中的训练与传统的治疗师训练的方法进行了比较，发现使用VR场景的小组习得某些社交技能的时间更短［25］。

场景训练的研究专注于将虚拟场景和现实生活紧密联系，有利于ASD个体将习得的社交技能更好地泛化于现实生活。且在不同场景中进行转换，也有助于減少一些ASD个体活动转换困难的问题。

5面试训练

面试训练是针对ASD个体的求职需求开展的训练。ASD个体普遍缺乏面试中需要的技巧，在VR创设的虚拟环境中可以反复练习，不断提升面试能力。

Burke等人创造了一个小型的沉浸式VR办公环境［26］。其中包括6个不同的虚拟人物（3名男性和3名女性），他们的年龄和种族背景各不相同，每个虚拟人物可以表现出3种行为倾向：温柔、中立和敌对，并能够提出10—12个面试问题。在7个不同的可互换背景中，创设与每名被试就业需求密切相关的情景。该系统为一系列面试活动提供各种不同的培训机会，可以根据被试的不同需求调整难度级别。在Strickland等人的研究中，临床医生扮演“访谈者”角色，被试扮演“被访谈者”角色，二者在VR环境中开展一对一的面试活动［27］。临床医生会针对被试在初次面试中的优点，给被试提供直接的、积极的反馈，并明确指出初次面试中不太令人满意的回答（例如跑题的回答或与工作环境无关的回答）。随后，临床医生向被试提出面试中可能涉及的问题并提供具体答案，让被试重复演练并加以指导。临床医生还会为被试在肢体语言、面部表情、打招呼和握手等方面的反应表现提供分解指导。

Smith等人设计的VR面试训练系统要求被试通过三个难度级别的面试［28］。首先，至少需要完成3次难度等级为“简单”的面试。被试需要获得80分或更高的分数才能进入难度等级为“中等”的面试。同样地，进入难度等级为“困难”的面试也需要在难度等级为“中等”的面试中至少获得80分。Ross等人在最新的研究中保留三个难度级别的面试程序，并将进入下一难度之前的得分提高到了90分［29］，求职申请的练习也由8个调整到了14个，这可能与ASD个体对职业的多样性需求有关。此外，被试由八年级调整到了四年级，ASD个体开始学习面试技能的时间越来越早，早开始可以为ASD个体预留出更多的学习和练习时间，以便其更好的掌握面试技能，为未来做准备。

（六）干预效果

在搜集到的所有研究中，研究者首先对积极的干预效果进行了报告。本研究从干预的几个目标领域来总结干预效果。

超过半数的实验考察了被试干预前后社交认知能力的改变情况。Ke等人的研究显示，经过VR干预后，ASD个体的自我认同意识有所提高，表达自我想法的行为有所增加，思维也更具灵活性［30］。相关研究显示，ASD个体的注意力和执行力也有了不同程度的改善［31］。

社交行为也是干预的重要目标之一。通过操作性定义进行准确描述后，社交行为可以通过直接观测获得。被试通过参与多人游戏活动，和虚拟环境中的人物、虚拟代理进行交流，沟通和互动行为都有了明显的增加。在改变环境后，其适应能力也得到提升。

Yang等人针对ASD个体情绪识别和心理理论进行研究，并对与社交能力密切相关的大脑区域进行与年龄相适应的干预。研究结果不但证明ASD个体的情绪识别能力有了提升，还提供了ASD成人具有一定神经可塑性的证据［32］。Frolli等人利用VR开展的情绪训练有效减少了被试的情绪问题，研究证明VR技术对于帮助ASD个体掌握基本及复杂的社交技能是有效的［33］。

对ASD个体进行专门的面试训练可以解决其面试技能不足的问题。VR创设的环境具有容错特征，在VR环境中进行面试，允许错误发生并能反复多次练习。不仅如此，虚拟环境还能有效避免真实情景中的尴尬。

从整体上看，所有研究均显示出VR技术在ASD个体社交技能训练中的积极效果。在干预后，被试不但能获得有针对性的社交技能，例如，回应、领会他人表情、主动社交、人际谈判及自我认同表达，还能在社会意识、社会认知、社会交往、社交情绪和社会动机水平等领域展现出优于干预前的水平［34-36］。参与面试技能训练的ASD个体在干预后还能够应对生活中真实的面试环境并展现训练中学到的技能。

然而，部分研究也显示了VR干预的不足。Ross等人在评估VR干预后被试的自我效能感时，没有观察到与干预前相比存在显著的差异且被试错误操作VR程序会对干预效果产生不良影响［37］。除此之外，VR干预还存在其他外在问题，如部分VR设备费用昂贵、不易携带，还不能在大范围内投入使用，而使用可移动的替代设备则会降低沉浸感，对干预效果产生不利影响［38］；部分ASD儿童讨厌戴VR眼镜，对沉浸式的虚拟环境感到不适，这也会对干预效果产生一定影响。但在持续干预几次后，儿童逐渐适应了设备及虚拟环境，其能力也在干预过后得到了改善［39］。

四、小结

通过对相关文献的梳理可以发现，VR技术能有效帮助ASD个体学习社交技巧，提高其社会交往的能力。相关研究体现出以下几个特点。

（一）干预对象的障碍程度轻

能在研究人员的指引下，在VR环境中灵活操作系统，是基于VR技术开展此类研究的重要前提。在分析纳入的研究时发现，考虑到应用VR技术需要被试具备一定的表达和沟通能力，研究中的被试年龄均大于6岁。部分研究的被试是高功能ASD个体，或在普通学校中接受融合教育的ASD儿童，其已经具备一定的社交技能。

（二）干预的社会效度良好

Nussli和Oh的研究结果显示，大多数特殊教育教师倾向于支持对有社交技能问题的ASD儿童使用VR创设的环境进行教学［40］。在Yuan和Ip的研究中，很多老师报告称，干预之后，学生开始结交更多的新朋友并可以进行双向对话。许多家长表示，孩子在与邻居和親戚交流时比干预之前表现得更主动，在座位或食物的选择上也变得更加灵活［41］。Stichter和Nijman等人的研究还显示，很多参与干预的ASD个体表示，自己的社交技能有了一定程度的提高［42-43］。总体上，无论老师、家长、临床医生，还是ASD个体都对参与干预后社交技能方面的改善表示肯定。

（三）VR技术满足个性化需求

尽管实验中的被试均为ASD个体，但不同年龄、不同程度的ASD个体对社交技能的需求有所不同，训练形式可以根据被试的需求合理调整。年龄较小的被试较适合游戏训练的形式，成年ASD个体对求职技能的要求更多。技术人员可以根据每个人的不同需求创设有针对性的游戏。同时，VR创设的环境适配ASD个体视觉优势的特征，沉浸式的环境提供了丰富的视觉信息。所以，VR技术不仅可以应用在ASD个体社交技能的训练中，还可以用在其他能力的训练中。

（四）VR情境提供多样化体验

在干预过程中，被试的体验感来自多个方面。有研究表明，被试在VR环境中的沉浸体验会影响干预的效果，不同水平的沉浸体验会对不同社交技能的习得水平产生影响［44］。相比之下，高水平的沉浸程度更有利于社交技能的学习。陈阳和胡永斌的研究结果也证明了这一点，研究者们对基于VR的沉浸式孤独症康复系统的整体评价更高［45］。不仅仅是VR技术营造的环境沉浸程度会对技能习得产生影响，真实感、安全感等其他被试体验到的感受也会对技能习得的水平产生影响。营造真实情境是VR技术的特质，习得的技能只有在真实情境中加以运用，才能真正掌握。真实感是VR带给被试的感受，体验真实是被试得益于VR的重要前提。此外，ASD个体在虚拟环境中可以体验到安全感。Cheng等人的研究表明，VR创设的环境让被试感觉置身在一个无压力的社会中，反复沉浸在此环境中，有着充足的安全感［46］。Ip等人指出，ASD个体在进入社会时面对的一个重要问题就是安全，如何安全的过马路需要认真学习［47］。VR技术很好地解决了这一难题，在虚拟环境中反复练习，既不会存在真实环境中的危险，又可以避免ASD个体在其他路人面前练习时显露的尴尬。

五、未来展望

《“十四五”特殊教育发展提升行动计划》中明确提出，要促进医疗、康复、信息技术与特殊教育的融合，鼓勵利用VR等新技术发展特殊教育。VR技术作为一项高科技辅助技术，在教育领域有发展的潜力，尤其在孤独症治疗与教育方面有着巨大的发展空间。在未来，研究者可以从以下几个方面开展更深层次的研究。

（一）深化VR干预的研究领域

在现有的研究中，干预目标，被试的年龄、障碍程度、文化背景等因素均存在局限，这是未来研究应考虑开展深入研究的方向。

研究的干预目标应向社交情绪等其他社交中必备的能力领域扩展。在纳入的20篇研究中，仅有35%的研究以社交情绪作为主要干预目标，只有Frolli等人的研究专门以情绪训练作为社交技能干预的目标［48］；另有20%的研究针对求职技能对ASD个体进行训练。社交技能是一项综合能力，社交认知和情绪的改变会对社交行为产生影响，而行为的表现也体现了认知和情绪的变化。研究者只有采用综合的眼光并关注被试的首要需求，才能为其选定合适的干预目标。

除此之外，未来的研究还应扩大被试的条件范围。在目前的研究中，被试年龄在6—31岁之间，未来研究应考虑如何将VR技术运用在学前ASD儿童社交技能的学习中。学前ASD儿童尽早接受社交技能的训练有利于儿童入学后和其他儿童、学校老师开展良好的社交互动，建立社交关系，更好地适应学校生活。除了年龄特征外，研究还应关注障碍程度。有的研究仅针对阿斯伯格综合征人群，有的研究在筛选被试时要求提供其智力测验的报告，还有的被试在普通教育环境中接受融合教育。综合来看，现有研究被试绝大多数为轻度ASD个体。因此，还应进一步探寻VR技术是否适用于其他程度的ASD个体［49］。Smith等人还进一步提出，未来的研究需要考虑来自不同文化背景、不同社会环境或不同心理健康状况的ASD个体对社交技能的需求［50］。

（二）开发VR团体互动干预

现有的社交技能领域的干预多关注ASD个体的个别干预，对团体互动的研究相对较少。在课程训练、场景训练和面试训练中，研究者多采用一对一的形式为被试提供干预。而在游戏训练中，涉及多名被试参与训练的情况才有所增加。社交技能本身就是在与人交往过程中使用的能力。在学习过程中，适当开展多人团体互动干预，对ASD个体社交技能的练习和掌握是有益的。由于ASD个体社交能力有限，多名ASD个体之间可能无法高效地在社交能力习得上开展互助，研究者可以安排普通人群加入训练，在VR环境中和被试开展讨论交流，帮助被试完成任务。已有研究使用虚拟助理来提升被试与他人互动的能力，普通人群的加入将进一步优化VR环境中的互动体验和被试获得的真实感。

（三）提升VR干预的适切性

VR干预设计应注重技术与理论的融合，提升VR干预在ASD个体社交技能习得过程中的适切程度。研究中不但要关注被试，还要重视跨学科研究者间的合作，研究者们可以尝试将诊断、干预与效果评估等项目进行综合设计。目前的研究虽然有教育工作者的参与，能够针对ASD个体的特点确定个别化的社交技能训练目标及干预方案，但技术领域依旧需要依靠计算科学、脑科学等学科。在现有研究中，用来改善ASD儿童镜像神经元功能的研究已经在技术层面开发出了有效的训练系统，并肯定了在虚拟环境中让ASD儿童进行社交技能训练的作用［51］。未来研究还需要教育学、心理学及临床医学等多学科研究者之间开展合作，为参与VR干预的被试提供针对性的、切实可行的评估与干预一体化方案。

（四）优化VR环境的体验感

不同的研究使用不同的VR技术和设备，这些设备为被试营造不同的虚拟环境，也提供给被试在不同情境中的多种感受。沉浸程度、真实感、安全感等感受强度的不同将对技能习得的效果产生影响。Cheng等人在研究中使用沉浸式三维社会理解（3D-SU）系统［52］，该系统使用头戴式显示器，生成一个环绕被试的3D环境。这样的系统将有助于保持ASD个体的注意力，减少分心，让被试专注在虚拟环境中，提高其体验感。四面环绕的CAVE设备能有效增加被试的沉浸体验，虚拟助理的出现吸引了ASD儿童的注意并让其产生依恋等真实感受。体验感的增强无疑有利于被试社交技能的习得。因此，科研人员应重视交互技术、仿真体验等有利于被试获得舒适体验感方面的技术突破。

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A Review of the Application of Virtual Reality Technlogy to Improve Social Skills of People With Autism Spectrum Disorders

GAO WantongSUN Yumei

（College of Education， Central China Normal UniversityWuhan430079）

Abstract：With the continuous development of science and technology， the application of high-tech assistive technology in the field of special education is increasingly common Among them， the feasibility and effectiveness of virtual reality technology to improve the social skills of people with autism spectrum disorders have been proved by more and more studies This paper systematically reviews 20 empirical studies on social skills intervention of people with autism spectrum disorders by using virtual reality technology， analyzes and summarizes from six aspects of subjects characteristics， experimental design， intervention objectives， VR technology， intervention methods and intervention effects， and prospects future research on this basis The purpose of this paper is to provide an inspiration for further research and practice development in this field， and to provide reference for the application of high-tech assistive technology in intervention research of people with autism spectrum disorder in China

Key words：autism spectrum disorder; social skills; virtual reality; intervention