基于CITESPACE的儿童交互设计研究发展与趋势分析

关键词：交互设计；儿童群体；citespace；科学可视化；知识图谱

中图分类号：J0-03 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2024）24-0083-05

引言

交互设计是近年来的研究热点，伴随社会与科技进步，儿童成长环境及其精神需求受到广泛关注，与其相关的产品备受重视[1]。在智能互联网时代，交互设计已广泛渗透信息技术、互联网服务与体验等多个领域[2]。对特定用户对象下产生的设计进行研究，由于缺少一个清晰、统一的研究方法，有必要对现有的成果与文献进行归纳与整理。如梁玲琳、耿靖淳的计量与内容分析揭示了国内外智能玩具研究现状、学习支架工具应用存在显著差异，反映学术侧重点和方法论的迥异[3]。张红颖等通过分析学龄前特征，归纳了儿童玩具的交互方式，并运用三维建模等方法开发益智交互玩具，为儿童交互玩具设计提供理论指导与实践支撑[4]。徐军华、王军构建了儿童数字阅读App 的评价指标体系，并实证评价了3款App，证实了指标体系的可行性和合理性[5]。本文旨在通过文献回顾的方式，系统梳理与分析国内外儿童交互设计的研究现状、热点与趋势，为未来的研究与实践提供了坚实的学术支撑。

一、数据来源与研究方法

（一）数据来源

国内数据源自中国知网（CNKI），以“儿童交互设计”和“儿童交互”为主题，检索时间跨度为2014年1月1日至2024年5月1日，经人工筛选，排除新闻报道等非学术性内容后，保留有效数据560 条。国外数据则来源于Web of Science 核心合集数据库，采用相同的时间范围，以“child* kids and" Interactive Design”为主题词进行匹配搜索，限定文献类型为“Article”“ReviewArticle”或“Early Access”，并选择英语语种。下载记录包含“全记录与引用的参考文献”。经过对标题、摘要和关键词的审查，以及手动剔除无关文献后，最终获得有效文献898篇。

（二）研究方法

引文分析法是一种信息计量研究方法，运用数学及统计学原理，旨在揭示文献的数量特征和内在规律[6]。Citespace 作为国际前沿的文献可视化分析工具，不仅能够有效展现科学知识的结构、规律及其分布情况，还兼具图形与谱系的双重分析特性[7、8]。本研究采用基于JAVA 平台的CiteSpace可视化工具，对科学文献数据进行深度计量与分析。通过以发文地区、研究机构、关键词等为节点进行细致分析，并结合聚类分析法，绘制出相应的可视化图谱并加以解析。利用该工具提供的连接点强度分析、热点词聚类及突出显示等功能，绘制出儿童交互设计领域的知识图谱，从而揭示该领域的研究现状与未来发展趋势。

二、国内外研究产出现状分析

（一）年度发文量及趋势分析

年度论文发表量作为衡量指标，能映射出某一学科领域的演进历程与未来趋势，从而有效梳理该学科的发展脉络与动态，国内外发文量及趋势见图1。具体而言，国内研究历程可划分为3个阶段：缓慢发展阶段（2014-2017年）：此阶段发文量虽低但逐年稳步增长，标志着该领域研究的萌芽与初步探索；快速增长阶段（2017-2019年）：发文量显著上升，反映出研究兴趣的逐渐浓厚与学术社区的形成；增速变缓阶段（2019-2024年）：此阶段发文量增速变缓，2023年的峰值出现，揭示了该领域研究已步入成熟与繁荣阶段。整体而言，2017年作为转折点，可能得益于国家对教育创新与儿童健康成长重视政策的推动，如2017年党的十九大报告中多处提及儿童[9]，这体现了党和国家最高决策层对儿童成长的持续关注，加之技术进步如人工智能、物联网等在儿童产品中的应用日益广泛，促使该领域研究从边缘走向中心。

国外研究历程同样可划分为3 个阶段：萌芽与初探阶段（2014年及以前）：自2014 年起，儿童交互设计研究领域初露锋芒，展现出强劲的增长潜力。这一时期，随着数字技术的飞速发展及教育理念的不断革新，研究者们开始探索如何利用新兴技术优化儿童学习体验，促进儿童认知与情感发展。反思与调整（2015-2016 年）：随后两年间，该领域研究经历了短暂的回落，可能是国际学术界对前期研究热潮的理性反思与战略调整。复兴与繁荣（2017 年至今）：自2017 年起，核心论文发表量激增，并于2021 年达到历史高峰（112 篇），这一显著增长不仅彰显了该领域研究的国际影响力日益增强，更深刻反映了全球对儿童教育科技融合的高度共识与深切关注。此阶段的蓬勃发展，部分归因于国际社会对儿童早期教育质量与创新能力培养的重视，以及全球范围内对可持续发展目标（SDGs）中教育公平与质量提升目标的积极响应。儿童交互设计作为实现这一目标的重要手段之一，得到了广泛的支持与推动。

（二）发文地区和机构分析

通过对国内儿童交互设计领域文献发文机构的分析，发现国内研究机构间的联系尚显松散，缺乏紧密的学术交流与合作网络。具体而言，江南大学在该领域表现突出，以13篇发文量居首，自2014 年起持续贡献高质量研究成果；南京林业大学家居与工业设计学院紧随其后，共发文10篇，首发于2019 年；华中科技大学与中国医科大学公共卫生学院卫生统计教研室则以各8 篇的发文量并列第三，均始于2014 年。鉴于各机构间合作关系的薄弱，未来亟需加强跨机构、跨地区、跨学科及跨行业的学术交流与合作，以推动该领域研究的深入与拓展。

反观国外，儿童交互设计研究机构高度集中于知名高校，形成了较为集中的研究网络。多伦多大学与英国伦敦大学凭借各自15篇的高发文量并列榜首，中心度分别为0.05和0.03，显示出其在该领域的核心影响力；华盛顿大学则以14 篇的发文量紧随其后，中心度达0.08。此外，伦敦国王学院、墨尔本大学、麦吉尔大学、范德比尔特大学、密歇根大学、拉德布德大学及诺丁汉大学等机构亦做出了较大贡献。

从全球研究力量分布来看，美国无疑是儿童交互设计研究的领头羊，近10年内发文量高达332 篇，引领着该领域的发展；英国紧随其后，发文144 篇，展现了其深厚的科研实力；澳大利亚则以74 篇的发文量位居第三，其他具体数据详见表1。国际合作网络图（图2）揭示了美国、英国、澳大利亚及加拿大等地区之间紧密的合作关系，这种趋势可能与西方国家对儿童身心健康日益增长的关注密切相关。尤其是美国和英国，由于其在该领域较早的介入与深厚的积累，已成为全球儿童交互设计研究的重要基地和引领者。

三、国内外研究热点分析

（一）国内研究热点

1. 关键词共现分析

文献关键词作为对文献内容的高度概括，能够有效反映研究主题。本研究通过CiteSpace 软件，具体将Note Types 选择为Keyword，设定时间范围为2014 年至2024 年，并将时间切片设置为1 年，点击运行生成国内儿童交互设计领域的高频关键词数据，分析发现“交互设计”在2014-2024年间出现频次最高，紧随其后的是“儿童”“交互作用”和“用户体验”。此外，“人机交互”“交互”“儿童教育”“交互体验”“儿童玩具”和“儿童认知”等关键词也频繁出现，主要聚焦于教育、产品与体验领域。

2. 关键词聚类分析

通过LLR 算法在CiteSpace 中分析了关键词聚类，生成了包含314 个节点和492 条连线的关键词聚类图谱（见图3），得到Modularity（网络模块化Q 值）和Sihouette（轮廓系数S）两个评估聚类效果的参数，其中Q 值为0.6458，S 值为0.8965，数值均在合理范围内且聚类效果显著。图谱显示当前研究热点主题包括以下12 个知识子群：交互设计、儿童、用户体验、交互作用、交互体验、交互、人机交互、体感交互、儿童绘本、干预疗法、交互产品、交互玩具，根据以上聚类可以总结出国内该领域研究热点聚焦于以下几个维度：

（1）交互设计与用户体验（#0 交互设计、#2 用户体验、#3交互作用、#4 交互体验）

这些聚类主要关注儿童交互设计中用户与产品之间的交互方式，以及用户在使用产品过程中的整体感受，其强调了交互设计中互动元素与用户体验的核心地位，不仅涵盖界面、交互方式及反馈机制的创新，还深入探索了用户心理与行为对产品满意度的影响。例如成杰、唐立华系统分析儿童行为、情绪及就医接触点，构建了涵盖感官、协同、意义与效用层的儿童医院家具创新设计策略，旨在优化儿童就医体验[10]。这一分类凸显了以用户为中心的设计理念在提升产品交互性和用户忠诚度方面的关键作用。

（2）人机交互与新兴交互方式（#5交互、#6人机交互、#7体感交互）

这些聚类关注于人与计算机界面的持续优化及体感交互等新型交互模式的探索。此类研究紧随计算机技术发展步伐，不断推动人机交互界面与方式的创新，为儿童交互设计开辟了新的交互路径。例如李雯露、何佳提出多符号融合视觉、多模态应用行为与多娱乐互动衍生设计策略，并进行相关设计实践[11]。

（3）儿童相关产品设计（#1儿童、#8 儿童绘本、#11交互产品、#12交互玩具）

这些聚类的研究聚焦于儿童用户群体的特殊需求与特点，涉及儿童认知、行为模式、心理特征在设计中的应用，以及儿童绘本、交互玩具等具体设计实践。例如，王佳琦等探究了听觉体验在儿童互动玩具中的重要作用，提出3 个互动策略，并通过设计实践验证其有效性，为儿童玩具设计提供新思路[12]。这类研究不仅丰富了儿童交互设计理论，还为实际产品开发与应用提供了科学依据和实践指导。

（4）产品与疗法结合（#9干预疗法）

该聚类将儿童交互产品与疗法相结合，探索产品在治疗、康复等领域的应用。主要关注产品在治疗过程中的作用，如利用可穿戴设备监测健康状况、辅助康复训练等。如周祺、谢颖探究了ASD儿童课堂扰乱行为的影响因素，设计并验证了干预产品的效果，为行为干预提供了新策略。[13]

（二）国外研究热点

1. 关键词共现分析

将数据集替换为国外相关数据，并应用相同的参数设置进行分析。运行citespace 得到国外儿童交互设计领域高频关键词，其共现频率由高到低依次排列为“ 儿童（children）”“ 干预（intervention）”“青少年（adolescent）”“体育活动（physicalactivity）”“健康（health）”“行为（behavior）”“设计（design）”“流行（prevalence）”“护理（care）”以及“虚拟现实（virtualreality）”等，主要聚焦于健康、教育与行为领域。

2. 关键词聚类分析

同样采用LLR 算法运行CiteSpace 得到关键词聚类图谱，包括369 个节点，2561 条连线， 见图5。聚类结果有效（Q值=0.5401，gt;0.3） 且可信（S 值=0.6902，gt;0.5）。显示当前研究热点主题包括以下9 个知识子群：体育活动（physicalactivity）、生活质量（quality of life）、互动学习环境（interactivelearning environments）、手术（surgery）、以儿童为中心的护理（child-centred" care）、脑瘫（cerebral palsy）、健康教育（health education）、策略（strategy）、社会互动（socialinteraction）。根据以上聚类可以总结出国外该领域研究热点聚焦于以下几个维度：

（1）健康与行为发展（#0 physical activity、#1 quality oflife、#6 health education）

这些聚类主要关注儿童的身体和心理健康，以及如何通过教育手段促进儿童健康行为。儿童时期的身心健康和行为习惯是后续发展的基石，不仅关乎当前的生活质量，还预示着未来的健康走向，因此这一维度的研究显得尤为重要。这意味着设计师需要设计能够鼓励健康行为的产品和体验，例如，Iolie Nicolaidou PhD 等设计了一款针对学龄前儿童的情绪识别和愤怒管理的游戏化应用程序，为儿童提供了心理健康干预[14]。

（2）特殊儿童与儿童医疗（#3 surgery、#4 child-centredcare、#5 cerebral palsy）

这些聚类重点关注于满足儿童的需求和应对特定医疗健康问题，尤其是针对脑瘫、孤独症等特殊群体。这些儿童面临着特殊且困难的挑战，需要特别的关注与支持。如Norjasweeen AbdulMalik 等设计了人形机器人NAO作为脑瘫儿童特定治疗的辅助技术，旨在激励儿童参与治疗，并设计了4种人机交互（HRI）场景，随后将根据机器人的适用性构建这些场景[15]。这些专为特殊儿童的设计不仅能够帮助他们更好地学习和交流，还能够提高他们的生活质量，使他们更好地融入社会。

（3）教育与互动环境（#2 interactive learning environments、#7 strategy、#8social" interaction ）

这些聚类关注教育与互动环境的设计，旨在通过创新理念和技术手段，为儿童创造优质、高效和愉悦的学习体验。涵盖互动学习环境、教学策略及社会互动等关键要素，并强调这些要素在儿童学习过程中的重要性。这要求设计师需要深入了解儿童学习特点和认知发展规律，设计出符合他们需求的教育产品和互动方式，并强调了社会互动的重要性。如Ana Cristina Pires通过参与式设计，研究了儿童使用有形的用户界面学习数学的效果，并提出设计策略[16]，如图4。

四、国内外研究趋势分析与预测

突现图作为一种重要分析工具，能够揭示研究领域中关键词的突现情况，从而帮助识别研究热点和前沿趋势，对于捕捉研究领域的动态变化、预测未来研究方向具有重要意义。通过运行Citespace 软件生成国内外关于儿童交互设计研究的突现关键词图谱，具体见图5，分析该图谱可得出以下结论：

（一）研究群体方面

从研究群体来看，初期的儿童交互设计研究主要集中于普通儿童，关注如何通过交互技术促进其学习和发展。近年来，这一视角得到了显著拓展，研究开始涵盖孤独症儿童、视障儿童、听障儿童等特殊需求群体，与特殊儿童相关的关键词逐渐增多并占据重要地位，如“孤独症”“伤残儿童”“留守儿童”等。研究者们开始更加关注特殊儿童的需求和行为特点，努力为他们创造更加友好和包容的交互环境。例如，史耀军等运用WSR 系统方法论，从物理性、事理性、人理性三方面设计新型智能语音交互视障儿童早期教育辅助用具，解决了视障儿童交流难题，展示了WSR 方法论在设计中的必然趋势和生命力[17]。特殊儿童的独特需求推动了交互设计在功能、可访问性和个性化方面的创新，以确保这些设计能够适应其特定的感知和认知模式。

未来研究群体的趋势将进一步向多元化与包容性深化发展，这一趋势的驱动因素是多方面的：首先，设计学领域自身对包容性和多样性的日益重视，促使研究者们开始更加关注并努力满足各类用户群体的需求，包括特殊儿童群体；其次，社会对特殊儿童权益的关注度不断提升，这也要求设计领域须做出响应，通过专门设计来满足这一群体的特殊需求；最后，技术进步也为实现更加多元化和包容性的设计提供了可能，例如触觉和听觉反馈机制的应用，使得视觉障碍儿童也能享受到交互的乐趣和便利。

（二）研究方法方面

从研究方法来看，从早期传统的用户测试和案例研究，向着更复杂的模型建立和数据驱动分析进一步拓展，基于模型和数据的分析方法在儿童交互设计中扮演着越来越重要的角色。随着大数据和机器学习技术的发展，儿童交互设计研究开始采用更精确的行为数据分析，以精细化地理解儿童在使用交互系统时的行为模式和心理反应。例如，韦懿洋等运用眼动追踪法分析ASD儿童对兴趣区的眼动数据，分析得出儿童对陪伴机器人造型偏好，为提升视觉吸引力、心理体验及干预兴趣的设计提供参考[18]。数据驱动不仅提升了设计的科学性和有效性，还为设计学领域带来了新的研究视角和方法论，基于模型的设计方法也使得设计师能够更好地预测和评估设计的效果和用户体验。

展望未来，儿童交互设计的研究方法将继续朝着更加融合化、精细化、智能化的方向发展。随着大数据、机器学习和人工智能等技术的不断成熟，儿童交互设计研究将能够采用更加先进和复杂的数据分析方法，以更全面、深入地理解儿童在使用交互系统时的行为模式和心理反应。另外，儿童交互设计涉及心理学、教育学、计算机科学等多个学科领域，未来的研究方法将更加注重跨学科的合作与交流，以整合不同学科的知识和方法，共同推动儿童交互设计研究的深入发展。未来可能会有更多创新的设计方法和工具涌现出来，为儿童交互设计带来更多的可能性和机遇。

（三）研究内容方面

从研究内容来看，首先，从早期主要关注教育游戏和学习软件，到现在越来越多地探索如虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和可穿戴技术等新兴产品的应用，儿童交互产品的类别和功能正在迅速扩展。这些新兴技术不仅为儿童交互设计带来了内容层面的革新，还极大拓展了设计的边界和可能性。如董占勋等探讨了设计3.0背景下先进技术对产品创新设计的驱动作用，对比技术驱动与传统人本驱动差异，以儿童教育积木为例，实现产品设计目标并获认可。[19]其次，该领域从早期对具体交互产品的关注，逐渐过渡到更加注重交互体验与过程的整体发展趋势。这标志着儿童交互设计领域从以产品为中心的设计思维，逐渐演变为以儿童体验为核心的设计理念。例如，杨冬梅等提出以用户感知为导向的评价方法，以儿童家用康复脚踏器为例验证其良好预测效果，提高了儿童康复产品交互体验评价系统的科学性[20]。

随着技术的不断进步，可以预见儿童交互设计的内容层面将进一步拓展，特别是前沿科技如人工智能、虚拟现实等在儿童交互设计中的应用可能会成为重要研究方向，未来将深入探索这些先进技术如何与儿童交互设计相融合，以创造出更为丰富多元、个性化且富有教育意义的交互内容。同时，研究将更以儿童为中心，深入探究儿童在使用交互产品时的行为、情感与认知过程，以期通过设计提供更加符合儿童心理与生理特点的交互体验，进而全面促进儿童的社交技能、创造力、批判性思维等多维度发展。

结语

文章采用基于Citespace 的文献计量与可视化方法，对源自CNKI和Web of Science数据库的1458 篇关于儿童交互设计的文献从文献数量、研究机构与地区分布、研究关键词等多个维度进行深入分析，系统探讨了国内外在儿童交互设计领域的研究概况、热点主题及发展趋势。结论指出儿童交互设计的研究正在经历从传统到现代的转型，向更深入、多元和全球化的方向发展，需全面考量儿童群体、方法和技术适应性及产品多样性。本研究为儿童交互设计的未来探索与实践提供了参考，对推动领域创新发展具有参考性意义。