基于感觉统合理论的听障儿童PSST沉浸式学习空间设计
2024-03-12胡晓玲黄嘉歆吴鹏泽汪依静
胡晓玲 黄嘉歆 吴鹏泽 汪依静
摘要:特殊教育作为国家教育体系的重要组成部分,对实现中国式教育现代化具有重要意义。信息技术的有效应用是提升特殊教育质量的手段之一,如充分发挥信息技术的多感知觉刺激作用,在听障儿童的认知智能教育早有广泛的实践应用,然而现有的学习空间还不足以支持听障儿童技能有效发展,缺乏理论框架以支撑、引导相关的学习实践。基于此,文章以感觉统合理论(Sensory Integration Theory,SIT)为指导,强调统合外部环境与听障儿童内在感受,提出针对听障儿童特殊认知特征的沉浸式学习空间PSST框架,以实现“教育”“社会”“空间”“技术”四要素的深度融合,并依据此框架面向聋校3~6年级学生设计了“购买商品”沉浸式学习案例,以期为听障儿童感知觉能力的发展提供技术解决方案,并为同类研究提供实践参考。
关键词:感觉统合理论;听障儿童;沉浸式学习空间;学习空间再设计
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009—8097(2024)02—0118—09 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2024.02.013
引言
当前,特殊教育作为教育事业的重要组成部分已受到越来越多的关注,其教学目标旨在帮助残疾儿童适应新时代对学生的要求,促进其身心健康发展,以更好地融入社会[1]。2021年,教育部、中国残联等七部门联合印发《“十四五”特殊教育发展提升行动计划》,鼓励有条件的地方充分应用互联网、云计算、虚拟现实等新技术推进特殊教育智慧校园建设,推动信息技术与特殊教育深度融合[2]。此后,各地特殊教育学校开始尝试引入新一代信息技术展开教学,以促进特殊教育高质量发展。研究发现,利用信息技术赋能特殊教育,能够提供多种认知工具,化抽象为形象,优化教与学的过程,进一步解决特殊教育中固有的难点问题,为特殊儿童提供更加适宜的能力发展空间,对实现教育现代化意义重大[3][4]。
听障儿童因存在感知声音障碍,导致其语言能力发展滞后,接收信息能力弱,容易引发社交恐惧、消极情绪等隐性障碍[5],他们更依赖视觉、触觉、嗅觉、前庭觉等来感知和接收外界信息[6]。因此,构建适合他们的学习空间,对其开展适切、个性化的教育符合特殊教育高质量发展的要求。当前,虽有不少研究者尝试为听障儿童开发相关的教学软件和教学资源,设计有利于激发听障儿童多感官通道应用的教学资源和环境,但现有的学习空间不足以满足听障儿童的学习需求,同时也缺乏系统的理论依据。虚拟仿真、人工智能等新技术有效地打破了听障儿童和社会的交流壁垒[7],其中利用VR、AR等技术构建的沉浸式学习空间具有良好的沉浸临场感、交互性强、多感官参与性等特点,可以为听障儿童营造更好的体验效果[8]。而打造真实情境,能够让听障儿童在解决问题的过程中将抽象的知识融会贯通,增强其学习积极性和探索新知的欲望[9][10]。综上,为了进一步有针对性地解决听障儿童的学习障碍,本研究尝试基于感觉统合理论,结合典型的PST学习空间设计框架,根据听障儿童的特点,构建了基于感觉统合理论的PSST沉浸式学习空间框架,并进行应用案例的设计,期望为听障儿童感知觉能力的发展提供有效的技术路径,并为同类研究提供实践参考。
一 文献综述
1 沉浸式学习空间对于听障儿童教育的价值
听障儿童因听力障碍,导致较难捕捉准确信息和做出适当反馈,且其语言交际能力较弱,易引发社交恐惧,这在一定程度上影响了听障儿童识别、理解和调节情绪的能力。为解决这些问题,不少研究者尝试将信息技术融入听障儿童教育教学,以提升听障儿童教育的教学质量,但就目前的研究而言,研究者更注重资源和学习方式的设计与应用,针对学习环境和空间设计的研究较少,导致现有的学习空间不足以支持听障儿童技能的有效发展。“学习空间”是新学习科学理念下的学习场所,包含物理场所和虚拟场所[11],当前改造和重建传统的教学场所,高度融合物理空间和虚拟空间以满足教学需求已成为研究热点之一。其中,随着需求的变化,沉浸式学习空间是学习空间相关研究的新趋势,该类空间具有虚实融合的混合式特征,使学习由灌输式向体验式转变[12]。针对沉浸式学习空间,Freitas等[13]总结了三个典型特征:①情境性,指学习发生的具体环境或背景,强调从真实问题出发;②关联性,指将新知识与已有信息联系,使抽象知识具象化的能力;③认知性,强调如何组织和处理信息。这三大特征让沉浸式学习空间的情景建设边界拓宽、交互增加,在技术的支撑下,推动了知识内化和知识网络的构建,可以为听障儿童多样化的学习方式提供便利,使其在安全和多元的空间中实现学习和交流[14]。另外,研究者在沉浸式学习空间中应用虚拟现实、体感等技术,融入情景学习、教育学习等理念,调动了听障儿童的听觉、视觉、触觉、知觉,可以促进其感知觉全面发展,从而提高学习参与度[15][16]。而通过听觉、视觉、触觉等多通道进行信息感知和加工,一定程度上既可以缓解听障儿童面临的沟通障碍、情绪感知较弱、社交单一等困境,也可以通过体验社会交际的场景,使其获得更真实的、參与度更强的学习体验[17],以满足听障儿童的个性化需求,帮助其更好地融入社会,促进教育公平。
2 感觉统合理论促进听障儿童能力发展
1972年,美国临床心理学家Ayres[18]提出感觉统合(Sensory Integration)理论,强调将人体器官的各部分信息组合起来,经大脑统合使身体内外知觉对外部刺激做出反应。基于该理论,Ribate等[19]根据儿童的发展规律和学习特征,构建了基于感觉统合的金字塔学习模型,如图1所示。该模型提出,儿童需要感觉统合系统促进感觉发展,感觉发展推进知觉发展,从而实现认知智能的加强并得到相应的发展。就听障儿童而言,其听觉器官存在缺陷,由此产生的听障问题属于感觉统合困难,进而引发感觉统合的失调,限制了其多维能力的发展[20]。其中,在感觉方面,相对普通儿童,听障儿童的听觉存在缺陷,在接收语言信息时面临较大阻碍;在知觉方面,听障儿童因听力缺失,缺乏听觉信息加工,其情绪理解与调控能力也相对较弱,难以准确感知外界信息变化,但这也反向激发了机体的高度敏感。由此推断,基于感觉统合理论的“感统”训练,可以通过提高听障儿童的感觉能力,进而发展到知觉能力,过渡到对听障儿童理解能力、情感等多维能力的促进[21][22]:首先,基于情境进行有意义的会话互动,可借助助听设备,将语言、认知与其自然发展相结合,提升听障儿童的语言发展能力和理解能力[23]。其次,通过设计情绪调节策略,可改善听障儿童的情绪识别情境,促进听障儿童更好地识别情境中的客观背景、人物面部表情、身体语言,以促进听障儿童更好地表达情绪,并与外界更好地交流和互动[24][25]。总之,利用感觉统合的方法来满足儿童的感官需求,有助于儿童对各种环境做出适应性和有组织的反应,促进听障儿童各方面能力的发展。
二 基于感觉统合理论的PSST沉浸式学习空间设计
基于上述研究,本研究从感觉统合理论出发,结合听障儿童的特征及需求,构建了适应其发展的沉浸式学习空间框架。
1 PSST学习空间设计要素
从信息技术教育应用的角度来说,应用整合多种感知觉的学习环境能够有效统合听障儿童的感知觉,促进其身心发展,因此信息技术支撑的学习空间在听障儿童发展方面具有较好的应用价值。而学习空间的典型技术方案是由Radcliffe[26]于2008年提出的教学法-空间-技术(Pedagogy-Space-Technology,PST)学习空间设计框架,他将学习空间设计的生命周期划分为“理念与设计”和“实施与运作”两个阶段,从“整体”“教育”“空间”“技术”四个维度详述了在以上两个阶段开展学习空间设计过程中应该考虑的问题。之后,陈向东等[27]改进原有的PST学习空间设计框架,细化整体模块,增加社会(Society)维度,形成了PSST学习空间设计框架,即“教育-社会-空间-技术”四维度,如图2所示。考虑到听障儿童的群体特殊性,社会维度也应是其学习空间的重要组成部分,因此本研究尝试基于该框架完成空间的构建。
在PSST学习空间设计框架中,教育维度包括教育理念、教学方法和策略、相关理论基础等;社会维度强调以发展的视角规划学习空间开发设计,塑造良性的学习和应用环境;空间维度包括整体的环境设计,如房屋、设备、空间布局等,随着技术的发展,空间的范围在不断延伸,如今既包括线下实体空间,也包括线上虚拟空间;技术维度包括信息技术以及相关的基础设备。四要素之间相互作用,教育维度是学习空间设计的主旨目标,是检验空间设计价值的评价标准;空间维度与技术维度是开发学习空间的物质保障,社会维度是学习空间的应用导向。因此,本研究结合感觉统合理论与听障儿童特征,借鉴PSST学习空间设计框架,构建了适合听障儿童的学习空间。而沉浸式技术的融入,拓展了学习空间的沉浸式、真实性和包容性,有利于构建更全纳、平等、和谐的学习空间。
2 基于感觉统合理论的PSST沉浸式学习空间设计要素
(1)教育要素
随着时代的发展,新的人才培养需求正推动教育理念与教学方法的更新,可促进空间迭代和技术的适应调整。与普通儿童相比,听障儿童由于听力的缺失导致较难全面地获得周围环境的信息,他们会更加注重事物的外部特征,以直观形象的思维为主,概括整合能力、抽象逻辑和弹性思维能力较差[28]。感觉统合理论对听障儿童的重要作用是,强调除听觉以外的其他感官刺激对儿童依然有效,并且听觉与其他感觉刺激是相互统一的,即直观描述了感知觉的统一。因此,在感觉统合理论的指导下,听障儿童PSST沉浸式学习空间设计应从其认知特点出发,以发展听障儿童的各项感知觉能力为基础,以统合其各种感觉器官为指引,发展听障儿童听语技巧,拓展视觉空间,突出对听障儿童的多感觉感知干预,以提升其认知能力、生活自理能力、语言能力。
(2)社会要素
促进听障儿童全面发展需要融合互助、平等接纳的社会环境,而社会环境存在复杂性、多样性等特征,致使听障儿童表现出比正常儿童更多的不信任感[29]。因此,应充分运用感觉统合原理来减少听障儿童因听障带来的不信任感,对空间内容和资源进行有引导指示的交互设计,补充带有情感交互的内容以增强听障儿童的信任感,如选题要贴近听障儿童生活、符合听障儿童的接受度。此外,学习空间应由社会、家庭和教师多方介入,以信任和尊重为基础,构建利于三方有效沟通和产生情感共鸣的环境,提升听障儿童的同理心、与外界沟通等社会情感能力。
(3)空间要素
感觉统合理论强调人体可接受身体内外知觉并对外部刺激做出反应,其中内部知觉包括前庭觉和本体觉,外部知觉包括视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉,借助创设空间,人体可通过活动获取处理感觉的能力。沉浸式学习空间是集虚拟和物理空间于一体的学习空间,为听障儿童创建了丰富的感知环境,具有较强的沉浸临场感和交互性特征。
①沉浸临场感特征。沉浸式学习空间中的虚拟空间具有视听互动、视域场景、场景任务三大要素特征,三者相辅相成,为听障儿童语感体验提供空间,通过更有针对性的任务,缓解听障儿童的语言表达困难和交流障碍。在视听互动部分,互动用语设计应归纳日常生活中的常用句式,每一組对话训练包含不同类型的句子,如陈述句、疑问句等,可增强学习空间的交互性;视域场景的设计则应贴近听障儿童的真实生活,按不同的生活场景进行类别划分,以促进虚拟空间的展现,同时能够较好地完成从虚拟到现实的过渡,确保其实训性;场景任务设计应强调游戏或故事化的主线任务,通过趣味性的虚拟视域场景吸引听障儿童的注意,帮助其完成相应的语言训练任务。而在相对应的物理空间中,应关注听障儿童完成相应虚拟场景任务的行为过程,如对其口型、发音进行动作识别,并通过识别评估进而反馈信息,为任务调整、引导听障儿童动作修正提供参考。
②交互性特征。空间要素设计中还应注意交互性特征,其中包括模拟角色设置、主线任务推动、数据及时反馈、导航提示信息等特征要素。其中,模拟角色设置和导航提示信息是为了激发听障儿童多感官通道的应用,通过模拟角色设置,可增强听障儿童的体验感和学习兴趣度,通过导航提示信息设计(如手势符号、操作演示)则可引导儿童操作和注意力的走向[30],调动其学习注意力。主线任务设置通过分配趣味性的主线任务,既激发了听障儿童的学习兴趣,又能确保交互效果,提升沉浸体验感。此外,数据实时反馈特征是指交互式的设计应注重结果与反馈的实时性,这种交互性模块特征也体现出适应性,如通过捕捉个体的各项数据特征,分析听障儿童的学习程度、状态、能力,以便根据听障儿童的个体情况进行智能化推荐。综上,在沉浸性交互特征较强的空间中,听障儿童通过重复训练,加强感知,产生情感共鸣,从而能够更快速地融入日常社会。
(4)技术要素
面向残障人群的技术发展在一定程度上可以缓解其生活、工作、学习等方面面临的困境,这些技术为残障人群提供了丰富的感官刺激,可促进其感知觉发展。例如,VR、AR、MR等相关沉浸式技术和其他特定装备为空间设计提供了物理支撑,通过对现实环境的模拟,可以为听障儿童提供逼真的场景;互动技术可以打通多感官渠道,增强听障儿童的沉浸式体验。因此,在进行沉浸式学习空间设计时,要充分发挥互动技术在提高、保持、促进残障人士各项能力培养中的重要作用。本研究中,互动技术包含以触觉为基础的輸入技术、以视觉为核心的展示技术和以听觉为辅助的助听技术(统称为“感官障碍互动技术”),通过简化程序、升级界面与优选技术,可更加突出包容性以减少障碍,保证听障儿童获得无障碍的产品体验。此外,在技术的选择和应用上,也应充分考虑听障儿童有不同的交流需求、偏好、听障受损的程度和性质以及其他潜在的独特特征,评估每个听障儿童的具体情况,并根据他们的需求制定个性化的技术支持计划。
综上所述,本研究创新性地将教育(P)、社会(S)、空间(S)和技术(T)四大模块和听障儿童的学习进行了深度融合。其中,教育模块从感觉系统、感觉发展、知觉发展多个维度出发,突出对听障儿童的多感觉感知干预,发展听障儿童的认知智能;社会模块则合理地提供沉浸式环境和对象可行性支撑,保障听障儿童这一特殊群体获得深度融入社会环境的可行性;空间模块和技术模块相辅相成,通过将虚拟空间与现实空间相融合,并借助沉浸式技术的支持,增加了学习空间的沉浸临场感和交互性,为听障儿童创建了丰富的感知互动环境。最终,本研究构建了基于感觉统合理论的听障儿童PSST沉浸式学习空间框架,如图3所示。
三 面向听障儿童的PSST沉浸式学习空间设计案例
为了明晰PSST沉浸式学习空间的实践路径,本研究基于《聋校义务教育品德与社会课程标准课程标准(2016年版)》(下文简称“课程标准”)[31],聚焦品德与社会课程,针对聋校的学生设计了基于感觉统合理论的听障儿童PSST沉浸式学习空间并展开了案例分析。
本案例的目标人群由于受到听力障碍影响,导致语言能力发展相对缓慢,沟通与表达能力较弱,存在较多社交问题[32]。此外,听障儿童因为长时间无法准确加工社会情境的信息,导致情绪调节能力与人际交往能力较弱,更容易产生孤独、悲伤、愤怒等消极负面情绪,也更易产生较大的情绪波动,从而陷入社会适应障碍与负性情绪体验的恶性循环之中。因此,本案例选用课程标准“第三部分 课程内容”中“我们的社会生活·选购商品”作为主要内容,基于真实问题,创设学习情境。案例要求听障儿童掌握选购商品的初步知识和基本步骤,能够独立、文明购物,掌握基本的生活技能和常识,旨在培养听障儿童的良好品德,引导其认识社会、参与社会、适应社会,促进其社会性发展,具体从四个方面阐述:
1 教育要素设计
本案例遵循启发式和循序渐进的教学原则,运用情景式、任务式、体验式和游戏式的教学方法,依托沉浸式学习空间,构建任务情景,调动听障儿童的视觉、听觉、嗅觉等多通道来获取信息,引导学生掌握商品选购的基础步骤,同时培养学生交流沟通和解决简单问题的能力。同时,融入游戏化的理念,并引入竞赛机制,设置属于听障儿童自己的虚拟人物并布置多样化任务,根据其任务完成情况给予对应的等级奖励。本案例由三个主要任务串联,每个任务聚焦一个要解决的教学重、难点问题:①创设听障儿童熟悉的学校小卖部情景,布置简单的购买任务,让听障儿童先熟悉商品购买的相关基础知识,如货币面额、不同的支付方式应用等;②构建商店的虚拟环境,布置进阶任务,引导听障儿童掌握在商场里寻找店铺和定位商品的能力,同时让其明确商品购买的整个流程;③通过创设鲜花店场景,提升任务难度,需要让听障儿童选择适合的鲜花并完成购买,这样既能帮助听障儿童强化知识,又能引导其与鲜花店的虚拟销售人员进行沟通和交流,以提升其语言表达和沟通交流能力,促进听障儿童的语言发展、生活自理、情绪调节和社会参与。
2 社会要素设计
听障儿童的全面发展需要一个安全稳定、融合互助、平等尊重的学习空间和生活环境。本案例以“购买商品”为内容切入点,通过创设安全与平等的学习空间,设置听障儿童熟悉的生活场景,提升其安全感;基于沉浸式教学空间,遵循教学目标,设置符合听障儿童心理需求的教学任务。在任务体验学习的过程中,教师要确保听障儿童的身心健康,同时注意引导其进行良性的沟通与交往;在听障儿童遇到困难(如无法定位需求商品)时提供适当的指导、支持和鼓励。同时,也要积极发挥家庭教育的作用,实训后和听障儿童家长保持密切的沟通,根据不同听障儿童的情况进行个性化辅导;家长应辅助听障儿童巩固学习内容,培养其日常生活技能,在确保安全的环境下引导其参与部分社会实践活动。另外,还要构建安全的环境,应注意保护每一个听障儿童资料和数据的隐私性,营造良好的教与学环境,在家、校、社三方的共同努力下,给予听障儿童充分的关怀和尊重,引导其学会适应社会,提升社会参与度。
3 空间要素设计
沉浸式学习空间集物理空间与虚拟空间于一体,具有泛在性、感知性、无边界、交互性和具身性。在创设虚实融合的沉浸式学习空间时,应集视、听、动、触觉为一体,以实体教室为基础,设置小组研讨区、成果展示区、体验实践区;设置虚拟学习空间,使听障儿童可以进入该空间和虚拟世界进行交互,获得具身体验,这样听障儿童才能在虚拟世界进行安全的学习与体验,在实体教室进行实践与训练,从而实现线上线下、虚拟和实体的深度融合。本案例创设了小卖部、商场、鲜花店等日常的虚拟学习场景,进阶性、多维度地实现教学目标,并根据听障儿童的需求和反馈,定期进行内容调整。例如,根据听障儿童在实训时购买商品过程中遇到的问题,设计对应的提示锦囊,帮助其攻克难关;通过设计地图坐标,鼓励听障儿童通过地图线索寻找指定的商铺,明确购物产品;通过设计虚拟引导角色,如商店的导购员或鲜花店的销售员等帮助听障儿童巩固知识,引导其认识购买商品的基本流程,增强交流、沟通与应变能力。此外,创设真实性场景,也有利于实现从虚拟空间学习内容到实践空间的过渡和迁移。
4 技术要素设计
本案例需要以虚拟现实技术、增强现实技术、体感技术、人工智能等新兴技术为支撑,聚焦听障儿童的特点和需求,选择适用的硬件和软件,以构建线上线下混合的沉浸式学习空间,如选用浸入式头戴显示器、应用虚拟现实技术、构建虚拟学习场景,以增强听障儿童的学习沉浸性、交互性、感知性和空间感;通过人工智能技术,实现有效的人机交互与个性化学习;通过体感技术增强身临其境感,提升听障儿童身体与环境的深度交互,以促进认知和情绪认识。其中,教学资源的设计与开发主要基于“VR创想+”和“虚幻引擎”等完成。
四 结语
本研究聚焦听障儿童的学习,结合感觉统合理论,从教学、社会、空间和技术四大要素出发,进行了听障儿童PSST沉浸式学习空间设计,并将其应用于具体案例,以期为听障儿童的无障碍数字化学习空间设计和融合教学实践提供参考,并促进听障儿童身心健康发展,使其更好地融入社会,助力教育公平的发展。但从目前的实践来看,听障儿童PSST沉浸式学习空间尚处于初期建设阶段,仍然存在学习空间应用功能弱、技术壁垒高、成本投资大、伦理和法制风险等问题。因此,后续研究将结合学习空间的特点和案例开发的经验,在学习空间的设计开发上进行迭代优化,不断丰富教学案例,尝试在不同的教育场景下进行教学实践,并对案例进行应用效果检验和评价分析,为推动融合式教学高质量发展提供更丰富的实践案例。
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Design of PSST Immersive Learning Space for Hearing-impaired Children Based on the Sensory Integration Theory
Abstract: As an important part of the national education system, special education is of great significance in realizing the modernization of Chinese style education, and the effective application of information technology is one of the means to improve the quality of special education. For example, the full play of the multi-sensory perceptual stimulation of information technology has been widely given in the application of cognitive intelligent education for hearing-impaired children. However, the existing learning space is not enough to support the effective development of hearing-impaired childrens skills, and there was a lack of theoretical framework to support and guide relevant learning practices. Based on this, under the guidance of sensory integration theory(SIT), this paper emphasized the integration of external environment and internal feelings of hearing-impaired children, and proposed a PSST framework of immersive learning space for the special congitive characteristics of hearing-impaired children. In order to realize the deep integration of the four elements of “education”, “society”, “space” and “technology”, an immersive learning case was designed based on this framework for deaf students in grades 3-6, expecting to provide a technical solution for the development of hearing-impaired childrens sensory perception and offer practical reference for similar studies.
Keywords: sensory integration theory; hearing-impaired children; immersive learning space, redesign for learning space