王廣帥 陳靚影 張坤 劉樂元

摘要：人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、體感交互、“互聯(lián)網(wǎng)+”等信息技術(shù)的發(fā)展，深刻地改變了人們生活、學(xué)習(xí)和工作的方式。技術(shù)的應(yīng)用尤其是針對(duì)兒童的早期教育需要慎之又慎。技術(shù)和交互式媒介是支持兒童早期學(xué)習(xí)與發(fā)展的有效工具，但其在教育過程中如何被適宜性地使用，以有利于優(yōu)化促進(jìn)兒童在認(rèn)知、社會(huì)、情感、生理和語言等方面的發(fā)展機(jī)會(huì)是當(dāng)下需要關(guān)注的問題。該研究利用SWOT態(tài)勢(shì)分析法，深入分析了人機(jī)交互技術(shù)教育應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)、機(jī)會(huì)和風(fēng)險(xiǎn)，指出人機(jī)交互技術(shù)的應(yīng)用需遵循利用機(jī)會(huì)，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)劣勢(shì)，降低風(fēng)險(xiǎn)的原則，為兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)提供技術(shù)支撐?；谏鷳B(tài)學(xué)理論和SWOT分析對(duì)策，構(gòu)建了面向特殊兒童的多模態(tài)智能化學(xué)習(xí)平臺(tái)，并設(shè)計(jì)了豐富的人機(jī)交互學(xué)習(xí)活動(dòng)，實(shí)踐應(yīng)用表明基于人機(jī)交互技術(shù)的智能化學(xué)習(xí)平臺(tái)在幼兒及自閉癥等特殊兒童教育上發(fā)展空間巨大，能夠有效提高兒童社會(huì)適應(yīng)能力和功能發(fā)展。人機(jī)交互技術(shù)的未來教育應(yīng)用應(yīng)以兒童為中心，注重情感策略運(yùn)用，統(tǒng)籌兼顧家庭、社區(qū)、學(xué)校及社會(huì)等環(huán)境因素，增強(qiáng)自然交互方式，豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容，使得教育回歸現(xiàn)實(shí)生活，完善應(yīng)用規(guī)范，并提供持續(xù)不斷的支持與服務(wù)，為兒童的健康成長與發(fā)展，構(gòu)建自然、和諧的教育新生態(tài)。

關(guān)鍵詞：生態(tài)系統(tǒng)理論；人機(jī)交互；自閉癥；SWOT

一、問題的提出

自閉癥譜系障礙（Autism speetrum Disorder，ASD），亦稱自閉癥、孤獨(dú)癥，是一種對(duì)兒童的健康成長有嚴(yán)重影響的廣泛性神經(jīng)發(fā)育障礙，臨床主要表現(xiàn)為持久性的社會(huì)交往障礙、狹窄興趣和重復(fù)刻板的行為方式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年美國ASD兒童發(fā)病率高達(dá)1/68，2016年美國國家衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)中心根據(jù)調(diào)查發(fā)布報(bào)告，ASD發(fā)病率已達(dá)1/45。我國尚未開展針對(duì)ASD的全國流行病學(xué)調(diào)查，但發(fā)病率和世界其他國家相似，約為1%，由此推算，我國ASD個(gè)體可能超過1000萬，0～14歲少年兒童的數(shù)量可能超過200萬，并且發(fā)病率有逐年升高趨勢(shì)，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注和重視。由于病因復(fù)雜且尚無特效治療藥物，主要依靠長期教育干預(yù)輔助治療。

ASD兒童教育訓(xùn)練的目的在于改善核心癥狀，即促進(jìn)社會(huì)交往能力、言語和非言語交流能力的發(fā)展，減少刻板重復(fù)行為，主要干預(yù)方法包括兩大類：專項(xiàng)干預(yù)和綜合干預(yù)。專項(xiàng)干預(yù)方法是針對(duì)特殊兒童某一方面的能力、行為或障礙進(jìn)行干預(yù)訓(xùn)練，如單一密集訓(xùn)練（Discrete Trial Teaching）、關(guān)鍵反應(yīng)訓(xùn)練（Pivotal Response Training）、語言訓(xùn)練等；綜合干預(yù)模式是多種干預(yù)方法與技術(shù)的系統(tǒng)、綜合，針對(duì)多種缺陷及發(fā)展目標(biāo)而設(shè)計(jì)，以提高特殊兒童的整體發(fā)展水平，如SCERTS模式、TEACCH、LEAP、ESDM等。專項(xiàng)干預(yù)方法具有針對(duì)性、專一性特點(diǎn)，但沒有考慮兒童發(fā)展的整體性，往往會(huì)走入“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的尷尬境地，顧此失彼；綜合干預(yù)模式強(qiáng)調(diào)兒童發(fā)展的整體性、干預(yù)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作性、干預(yù)環(huán)境的開放性以及兒童的主體性，能促進(jìn)ASD兒童整體水平的發(fā)展，被認(rèn)為是當(dāng)前最為有效的教育干預(yù)方案，但實(shí)施周期長、專業(yè)性及可操作性要求比較高。無論是專項(xiàng)干預(yù)方法，或是綜合干預(yù)方法等，其最終目標(biāo)應(yīng)該是提高ASD兒童的社會(huì)適應(yīng)能力，使其能獨(dú)立生活，甚至實(shí)現(xiàn)就業(yè)，并最終平等參與社會(huì)、融入社會(huì)。特殊兒童教育的宗旨是及早實(shí)施教育方案，以預(yù)防或減緩有害之因素或不良環(huán)境對(duì)兒童發(fā)展和學(xué)習(xí)產(chǎn)生的負(fù)面影響。越來越多的研究表明，早期教育干預(yù)對(duì)部分伴隨障礙的嬰幼兒（如ASD兒童、社交障礙、多動(dòng)癥等）和學(xué)齡前兒童會(huì)產(chǎn)生積極正面的效果，早期教育應(yīng)符合兒童特征及提供高品質(zhì)服務(wù)，以使幼兒的發(fā)展和獨(dú)立性達(dá)到最佳狀態(tài)。而目前ASD等特殊兒童教育仍面臨諸多難題和困境，實(shí)施起來遠(yuǎn)非我們?cè)O(shè)想的那么容易，以致干預(yù)效果差強(qiáng)人意，并非水到渠成之功。社會(huì)環(huán)境的復(fù)雜性，教育的功利性，脫離教育的本真，是制約教育良性、健康發(fā)展的重要因素。在ASD等特殊兒童教育干預(yù)過程中，不注重兒童的發(fā)展階段，過于強(qiáng)調(diào)兒童功能的提高（如數(shù)學(xué)計(jì)算、概念區(qū)分、語言表達(dá)等）、行為的塑造（如通過重復(fù)、強(qiáng)化形成正確的行為）、規(guī)則的形成（如強(qiáng)迫兒童幾點(diǎn)起床、睡眠、吃飯、完成某項(xiàng)任務(wù)等），忽略教育對(duì)象的主體性，無視兒童學(xué)習(xí)的心理傾向、情感教育缺失、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不足，環(huán)境影響因素（父母、家庭、社區(qū)等1的弱化，結(jié)果往往事與愿違，最終形成一種不良的教育生態(tài)。2016年4月2日是第九個(gè)“世界自閉癥意識(shí)日”圍繞“自閉癥及2030議程——包容及神經(jīng)多樣性”主題來展開，議程強(qiáng)調(diào)殘障群體回歸主流需要—個(gè)整合方法，即整合政治、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)等所有層面政策及計(jì)劃的設(shè)計(jì)、實(shí)施、監(jiān)測(cè)及評(píng)估過程的方法。如何以更加包容、接納的態(tài)度來對(duì)待ASD等特殊兒童及其家庭，為其提供必要的專業(yè)技術(shù)支持，采取更具“人文關(guān)懷”的教育方式是值得思考的問題。

人類社會(huì)已經(jīng)逐步從工業(yè)社會(huì)時(shí)代，步入信息化社會(huì)時(shí)代，創(chuàng)新、開放、包容、合作成為時(shí)代發(fā)展的主旋律。人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、體感交互、“互聯(lián)網(wǎng)+”等信息技術(shù)的發(fā)展，正在深刻地影響著人們生活、學(xué)習(xí)、工作的方式。對(duì)于教育領(lǐng)域而言，信息技術(shù)的發(fā)展，深刻改變了傳統(tǒng)的教、學(xué)方式，對(duì)教育產(chǎn)生革命性的影響；另一方面，技術(shù)在融入教育的過程中仍存在諸多問題和障礙。技術(shù)和交互式媒介應(yīng)用于兒童早期教育必須遵循適宜性原則，以有利于優(yōu)化促進(jìn)兒童在認(rèn)知、社會(huì)、情感、生理和語言等方面的發(fā)展機(jī)會(huì)，否則不宜使用。人機(jī)交互技術(shù)與認(rèn)知學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域有密切的聯(lián)系，提供了一種區(qū)別傳統(tǒng)技術(shù)，更加自然、友好、靈活的人機(jī)交互方式，給ASD等特殊兒童教育提供了一種新途徑。因此，深入研究如何在兒童早期教育尤其是ASD等特殊兒童教育中恰當(dāng)?shù)氖褂萌藱C(jī)交互技術(shù)，重視兒童的數(shù)字公民權(quán)（Digital Citizenship），促進(jìn)兒童的學(xué)習(xí)與發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

本研究將基于生態(tài)學(xué)視角，探索人機(jī)交互技術(shù)教育應(yīng)用的問題及對(duì)策；采用SWOT分析矩陣，深入分析人機(jī)交互技術(shù)應(yīng)用于ASD等特殊兒童教育的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)、機(jī)會(huì)和威脅；以自閉癥兒童評(píng)估和干預(yù)過程中人機(jī)交互技術(shù)應(yīng)用為例，為未來教育領(lǐng)域的其他應(yīng)用提供有益借鑒和參考。

二、相關(guān)概念

（一）生態(tài)系統(tǒng)理論

根據(jù)人類發(fā)展生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)，個(gè)體的不斷成長是與其所處即時(shí)環(huán)境系統(tǒng)之間相互適應(yīng)的過程。在生態(tài)系統(tǒng)理論（Ecological svstems Theory）中，最有影響的是由布朗芬布倫納（Bronfen Brenner）提出的個(gè)體發(fā)展模型，他認(rèn)為真實(shí)的自然環(huán)境是影響兒童青少年發(fā)展和心理變化的主要影響源，人的發(fā)展離不開與環(huán)境的相互作用。發(fā)展的個(gè)體處在從直接環(huán)境到間接環(huán)境的幾個(gè)環(huán)境系統(tǒng)的中間或嵌套于其中。每一系統(tǒng)都與其他系統(tǒng)以及個(gè)體交互作用，影響著發(fā)展的許多重要方面。

布朗芬布倫納將兒童發(fā)展的環(huán)境分為微觀系統(tǒng)fMicrosystem）、中間系統(tǒng)（Mesosystem）、外層系統(tǒng)（Exosystem）和宏觀系統(tǒng)（Macrosystem）四個(gè)部分，如下頁圖1所示。微觀系統(tǒng)是生態(tài)學(xué)模型中個(gè)體最直接的生活環(huán)境，包括家長、教師以及與兒童最為密切接觸的其他人員，是最基本一個(gè)分析單位。個(gè)體通過與微觀系統(tǒng)中的他人的相互作用和參與活動(dòng)的過程促進(jìn)自身的發(fā)展，其發(fā)展變化既受個(gè)體自身因素（包括個(gè)人特征、興趣、從事復(fù)雜活動(dòng)的意愿、心理傾向等）的影響，又受環(huán)境因素（如社會(huì)成員、物理環(huán)境等）的影響。中間系統(tǒng)是指?jìng)€(gè)體直接參與的微系統(tǒng)之間的聯(lián)系及相互影響（例如個(gè)體在學(xué)校中學(xué)習(xí)的技能能否在家庭環(huán)境中得到泛化；家庭與社區(qū)的相互影響等）。外層系統(tǒng)是指?jìng)€(gè)體并未直接參與但卻對(duì)個(gè)體發(fā)展產(chǎn)生影響的環(huán)境（如父母的工作環(huán)境、經(jīng)濟(jì)收入、工作壓力等可能會(huì)影響對(duì)兒童的教育方式、影響家庭關(guān)系等）。宏觀系統(tǒng)是生態(tài)環(huán)境中最外層的一個(gè)系統(tǒng)，它是指?jìng)€(gè)體所處的整個(gè)文化或亞文化中的社會(huì)組織機(jī)構(gòu)或多樣意識(shí)形態(tài)（如社會(huì)政策影響、法律法規(guī)、文化習(xí)俗等）。同時(shí)個(gè)體的生活歷程和社會(huì)歷史環(huán)境是隨時(shí)間不斷變化的。

布朗芬布倫納認(rèn)為個(gè)體發(fā)展是受微觀、中間、外層及宏觀系統(tǒng)之間相互作用而共同影響的。該理論提示我們，在研究影響兒童發(fā)展的因素時(shí)可以從不同水平和類型的環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行思考，同樣該理論對(duì)ASD等特殊兒童教育具有重要的指導(dǎo)作用。人的本質(zhì)是社會(huì)關(guān)系的總和，處于社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)之中。面向ASD等特殊兒童的人機(jī)交互技術(shù)教育應(yīng)用及實(shí)踐，應(yīng)以兒童個(gè)體為中心，以發(fā)展兒童的社會(huì)關(guān)系及功能為出發(fā)點(diǎn)，綜合協(xié)調(diào)家庭、社區(qū)、學(xué)校、社會(huì)環(huán)境因素，給予ASD兒童發(fā)展最全面的支持或輔助，并為其發(fā)展創(chuàng)建容納、自然的學(xué)習(xí)氛圍，促進(jìn)各生態(tài)系統(tǒng)的和諧互動(dòng)，形成合力，從而提高兒童的社會(huì)適應(yīng)能力，幫助其融入正常社會(huì)生活。

（二）SWOT分析矩陣

SWOT分析法他稱TOWS分析法、道斯矩陣）即態(tài)勢(shì)分析法，20世紀(jì)80年代初由美國舊金山大學(xué)的管理學(xué)教授韋里克提出，常被應(yīng)用于企業(yè)戰(zhàn)略制定、競(jìng)爭對(duì)手分析等場(chǎng)合。如圖2所示，SWOT分析矩陣將與研究對(duì)象密切相關(guān)的各種主要內(nèi)部優(yōu)勢(shì)（Strength）、劣勢(shì)（Weakness）和外部的機(jī)會(huì)（Opportunities）和威（Threats）等，通過調(diào)查列舉出來，并依照矩陣形式排列，然后用系統(tǒng)分析的思想，把各種因素相互匹配起來加以分析，從中得出一系列相應(yīng)的結(jié)論，而結(jié)論通常帶有一定的決策性。運(yùn)用SWOT分析法，可以對(duì)研究對(duì)象所處的情境進(jìn)行全面、系統(tǒng)、準(zhǔn)確的研究，從而根據(jù)研究結(jié)果制定相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略、計(jì)劃及對(duì)策等。SWOT分析具有顯著的結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)性的特征，已逐漸被心理學(xué)、教育學(xué)研究者所重視，廣泛應(yīng)用于教育應(yīng)用分析。本研究試圖采用SWOT分析矩陣，分析人機(jī)交互技術(shù)應(yīng)用于ASD等特殊兒童教育的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)、機(jī)會(huì)及威脅等因素，并為其應(yīng)用及發(fā)展提供有效的策略，最大限度地構(gòu)建ASD兒童教育的和諧生態(tài)。

三、人機(jī)交互技術(shù)SWOT分析

人機(jī)交互技術(shù)（Human-ComputerInteraction，HCD主要是研究人和計(jì)算機(jī)之間的信息交互或?qū)υ?，是與認(rèn)知心理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、語言學(xué)、社會(huì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等密切相關(guān)的綜合交叉學(xué)科。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)交互技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三次重大的技術(shù)革命：鼠標(biāo)（如機(jī)械式、光電式鼠標(biāo)）、多點(diǎn)觸控（如PAD、互動(dòng)墻面）及體感技術(shù)（如Kinect，Prime Sense，Xsens）。伴隨人機(jī)交互的三次革命，催生了一系列人機(jī)交互產(chǎn)品及相關(guān)應(yīng)用，尤其是以體感技術(shù)為代表的第三代人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互的全新體驗(yàn)。人機(jī)交互的發(fā)展主要體現(xiàn)在交互理念的變化（由被動(dòng)接受信息到主動(dòng)理解信息；滿足基本功能到強(qiáng)調(diào)用戶體驗(yàn)）及交互設(shè)備升級(jí)防式自然化、內(nèi)容多樣化）。大量研究表明，ASD等特殊兒童更易于接受電子設(shè)備，目前基于游戲的互動(dòng)式學(xué)習(xí)環(huán)境在兒童教育學(xué)已得到越來越多的應(yīng)用。以下是從生態(tài)系統(tǒng)理論的角度，對(duì)人機(jī)交互技術(shù)應(yīng)用于ASD等特殊兒童教育的SWOT分析。

（一）S分析：內(nèi)部優(yōu)勢(shì)

生態(tài)系統(tǒng)理論強(qiáng)調(diào)，個(gè)體發(fā)展要以兒童為中心，系統(tǒng)與個(gè)體的相互作用是影響個(gè)體發(fā)展的重要因素。與傳統(tǒng)教育方法相比，人機(jī)交互技術(shù)應(yīng)用于教育，尤其是特殊兒童教育具有其獨(dú)特的自身優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

1.強(qiáng)調(diào)自然交互性，符合兒童的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)。兒童與成人不同，有自身的認(rèn)知心理和體能特征，并且對(duì)于特殊兒童而言，多存在社會(huì)互動(dòng)、認(rèn)知、執(zhí)行功能等多方面的困難且個(gè)體間差異性大，因此采取的教育方式應(yīng)盡可能的自然、簡潔、友好，降低兒童的認(rèn)知負(fù)擔(dān)。人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展歷程表明，人機(jī)交互技術(shù)越來越強(qiáng)調(diào)交互方式的自然性、友好性。以第四代自然交互與通信為例，采用多模態(tài)的輸入輸出方式，融合鍵盤、鼠標(biāo)、語音、文字、手勢(shì)、表情、注視等多種輸入輸出方式，操作更接近于人類自然交互方式，兒童可以基于自身經(jīng)驗(yàn)選擇適合自己的交互方式，獲得友好的交互體驗(yàn)?；谌藱C(jī)交互技術(shù)的自然用戶界面，是與目標(biāo)用戶群體在預(yù)期使用情境下已有的經(jīng)驗(yàn)或思維模型相符的用戶界面。

2.倡導(dǎo)沉浸式交互學(xué)習(xí)情境。對(duì)于ASD等特殊兒童而言，教育的根本目的是提高其社會(huì)適應(yīng)能力，使其能夠通過教育訓(xùn)練融入普通的社會(huì)生活。采用人機(jī)交互技術(shù)，能夠創(chuàng)建更加逼真、豐富生動(dòng)的學(xué)習(xí)情境（如利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬地震逃生演練），模擬現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景（如利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬超市購物），讓兒童能夠自然的與環(huán)境融合，在安全、可控、自主、真實(shí)、沉浸感強(qiáng)的氛圍中愉悅學(xué)習(xí)，并且由于創(chuàng)設(shè)情境與現(xiàn)實(shí)世界的“無縫”聯(lián)接，兒童可以更加輕松的將習(xí)得的技能泛化到現(xiàn)實(shí)生活中。

3.教育性與娛樂性深度融合。游戲始終伴隨著人類的發(fā)展及人的成長過程。對(duì)于兒童來說，大部分的時(shí)間都是在游戲中度過的。相比傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)，采用人機(jī)交互技術(shù)構(gòu)建的游戲化學(xué)習(xí)環(huán)境，更符合兒童的認(rèn)知、學(xué)習(xí)特點(diǎn)，能夠激發(fā)兒童學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)和興趣，在潛移默化中獲得教育的效果。根據(jù)兒童的教育需求及目標(biāo)，創(chuàng)設(shè)集視聽、互動(dòng)、反饋等內(nèi)容豐富、直觀形象、生動(dòng)有趣的游戲式環(huán)境，寓教于樂，實(shí)現(xiàn)教育性和娛樂性的平衡、協(xié)調(diào)與融合。

4.多模態(tài)感知，全方位支持。人機(jī)交互技術(shù)其教育價(jià)值不僅在于提供游戲化學(xué)習(xí)內(nèi)容、資源等，其價(jià)值更在于給予兒童發(fā)展更多的支持和機(jī)會(huì)（如對(duì)于有語言障礙的人士的無聲語音識(shí)別能力的眼動(dòng)跟蹤技術(shù)），讓兒童在容納的環(huán)境下獲得公平、尊重、包容、進(jìn)步的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，認(rèn)識(shí)自我，發(fā)展自我。人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域熱點(diǎn)技術(shù)的應(yīng)用潛力已經(jīng)開始展現(xiàn)，比如智能手機(jī)配備的GPS定位；應(yīng)用于可穿戴式計(jì)算機(jī)、隱身技術(shù)、浸入式游戲等的動(dòng)作識(shí)別技術(shù)；應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、遙控機(jī)器人及遠(yuǎn)程醫(yī)療等的觸覺交互技術(shù)；應(yīng)用于呼叫路由、家庭自動(dòng)化及語音撥號(hào)等場(chǎng)合的語音識(shí)別技術(shù)；對(duì)于有語言障礙的人士的無聲語音識(shí)別；應(yīng)用于廣告、網(wǎng)站、產(chǎn)品目錄、雜志效用測(cè)試的眼動(dòng)跟蹤技術(shù)；針對(duì)有語言和行動(dòng)障礙人開發(fā)的“意念輪椅”；采用的基于腦電波的人機(jī)界面技術(shù)；采用多模態(tài)感知技術(shù)（視覺、觸覺、聽覺等）的ASD兒童學(xué)習(xí)平臺(tái)，能夠檢測(cè)兒童的心理狀態(tài)并提供個(gè)性化評(píng)估和干預(yù)活動(dòng)等。人機(jī)交互技術(shù)提供多模態(tài)感知方法，能夠提供給不同教育需求、不同發(fā)展水平的兒童以更加適合的交互方式，使每個(gè)兒童都能充分享受技術(shù)帶來的便利和服務(wù)，擁有更多的、平等的發(fā)展機(jī)會(huì)。

（二）W分析：內(nèi)部劣勢(shì)

唯物主義辯證法指出，矛盾是事物普遍聯(lián)系的根本內(nèi)容，一切存在的事物都由既相互對(duì)立、又相互統(tǒng)一的一對(duì)矛盾組合而成。技術(shù)是一把雙刃劍，既有有益于人類發(fā)展的一面，同樣也有自身不足的一面?，F(xiàn)階段來說，對(duì)于人機(jī)交互技術(shù)包括其他技術(shù)來講，仍然無法完全取代自然人的主導(dǎo)作用，無法代替人所施加于受教育者的情感教育及潤物無聲的影響。在現(xiàn)實(shí)世界中人是有知覺、有感情個(gè)體的存在，并且是受社會(huì)、文化影響的社會(huì)存在。技術(shù)負(fù)荷價(jià)值的相對(duì)中性，說明人機(jī)交互等技術(shù)本身并沒有明確的目的指向性與價(jià)值傾向性，因此，人機(jī)交互技術(shù)對(duì)于特殊教育來說主要是一種工具的存在，其內(nèi)部優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮還需要借助于教育者。

（三）O分析：外部機(jī)會(huì)

“技術(shù)化時(shí)代”已經(jīng)悄然來臨，人機(jī)交互等技術(shù)發(fā)展給教育尤其是特殊兒童教育的發(fā)展帶來了前所未有的機(jī)會(huì)。利用技術(shù)的具身性特點(diǎn)構(gòu)建具身學(xué)習(xí)環(huán)境，可為教育回歸生活世界提供一種實(shí)踐路徑。具身性是指人類借助于技術(shù)和工具在世界中感知，并由此轉(zhuǎn)化為人類的直覺和身體體驗(yàn)，換句話說技術(shù)給人類提供了更加真切感知世界的途徑。利用人機(jī)交互技術(shù)，根據(jù)學(xué)習(xí)者的知覺特點(diǎn)構(gòu)建具身學(xué)習(xí)環(huán)境，可以讓兒童在具身學(xué)習(xí)情境中親近、體驗(yàn)和理解客觀世界的復(fù)雜與細(xì)致入微。例如，采用虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual Reality）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality）構(gòu)建具身學(xué)習(xí)環(huán)境，在多媒體情境中，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)的操作環(huán)境及身臨其境的感受，使人產(chǎn)生強(qiáng)烈的參與感、操作感，增強(qiáng)兒童學(xué)習(xí)體驗(yàn)，加深兒童對(duì)知識(shí)和技能的理解。VR教育應(yīng)用更是不勝枚舉，如在構(gòu)造的VR場(chǎng)景中訓(xùn)練自閉癥兒童乘坐公交車；利用VR技術(shù)進(jìn)行火災(zāi)逃生安全教育培訓(xùn)；基于VR技術(shù)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)等等。人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，提供了一種現(xiàn)實(shí)世界之外而又不脫離現(xiàn)實(shí)的教育機(jī)會(huì)，在安全、可控、沉浸感強(qiáng)的生態(tài)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)教育的目的。

（四）T分析：外部威脅

過度依賴或不恰當(dāng)?shù)氖褂萌藱C(jī)交互等信息技術(shù)會(huì)給兒童的發(fā)展造成消極影響，由此而產(chǎn)生外部威脅。并且未來人機(jī)交互方式應(yīng)該是：人將擺脫任何形式的交互界面，輸入信息的方式變得越來越簡單、隨意，借助于人工智能與大數(shù)據(jù)的融合，能夠非常直觀、全面地捕捉到人的需求，并且協(xié)助我們處理，現(xiàn)階段人機(jī)交互技術(shù)還達(dá)不到上述要求。

一方面，從技術(shù)對(duì)人的健康的不利影響而言，研究表明，基于人機(jī)交互技術(shù)的科技產(chǎn)品等對(duì)兒童的視力、頸椎、脊柱及身體發(fā)育等有不利影響；對(duì)兒童睡眠及情緒智力的不利影響，常會(huì)引發(fā)兒童睡眠紊亂、情緒行為問題等；電磁輻射、電子屏暴露等問題對(duì)身體造成的不利影響。其次，人機(jī)交互技術(shù)一定程度上限制兒童人際交往、社會(huì)認(rèn)知、情感交流的能力和水平，有研究表明，過早使用電子產(chǎn)品可能是引發(fā)ASD的潛在因素。由于ASD等特殊兒童存在多動(dòng)、注意力不集中、自我效能感低等問題，電子產(chǎn)品仍難以持續(xù)維持和吸引兒童的注意力。另一方面，從人機(jī)交互技術(shù)發(fā)展而言，技術(shù)依賴性高，仍需要借助可穿戴設(shè)備（如Google Proiect Glass等）、智能交互設(shè)備（如V-BOX，Kinect等）、觸控交互智能設(shè)備（如觸摸屏）等，使用范圍局限，仍未擺脫界面交互；信息識(shí)別困難，使用穩(wěn)定性不足，情感枯乏（如Siri，Cortana，Google Now等語音識(shí)別交互對(duì)話）。未來的人機(jī)交互技術(shù)需要更加簡單、直觀、人性化的交互方式。另一方面，經(jīng)濟(jì)性和可獲取性也是影響人機(jī)交互技術(shù)普及應(yīng)用的影響因素。

根據(jù)SWCT分析法的應(yīng)對(duì)策略，人機(jī)交互技術(shù)若有效應(yīng)用于教育尤其是特殊兒童教育，并且最大程度發(fā)揮其價(jià)值，需要采取一些必要的策略，包括S-O策略、W-O策略、S-T策略及W-T策略，如下表所示。

通過以上對(duì)人機(jī)交互技術(shù)教育應(yīng)用的SWOT分析可知，人機(jī)交互技術(shù)的應(yīng)用對(duì)兒童的發(fā)展影響是全方位的，作為一種社會(huì)環(huán)境與工具，用于輔助干預(yù)，它對(duì)兒童的認(rèn)知、社會(huì)與情感發(fā)展、語言與表達(dá)、行為習(xí)慣等領(lǐng)域的發(fā)展有積極的促進(jìn)作用，但同時(shí)由于技術(shù)的限制及應(yīng)用方式及環(huán)境的不恰當(dāng)?shù)?，也有可能存在一些阻礙作用，人機(jī)交互技術(shù)的教育應(yīng)用應(yīng)遵循利用機(jī)會(huì)，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)劣勢(shì)，降低風(fēng)險(xiǎn)的原則，為兒童的學(xué)習(xí)與發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)提供技術(shù)支撐。

四、自閉癥兒童教育應(yīng)用實(shí)例

ASD兒童教育干預(yù)面臨的首要問題是兒童與人溝通能力缺失，不適應(yīng)人與人之間的交流。最新研究成果表明，自閉癥兒童更易于接收電子技術(shù)設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，通過人機(jī)交互學(xué)習(xí)進(jìn)行教育干預(yù)訓(xùn)練是實(shí)現(xiàn)康復(fù)的可行新途徑。人機(jī)交互技術(shù)應(yīng)用策略基本思想是最大限度的發(fā)揮優(yōu)勢(shì)和機(jī)會(huì)，降低和避免其劣勢(shì)及威脅因素，為兒童的發(fā)展構(gòu)建智慧、和諧、自然的教育生態(tài)環(huán)境，同時(shí)每一個(gè)自閉癥兒童具有自身的發(fā)展特點(diǎn)和核心缺陷特征，其教育應(yīng)用應(yīng)遵循發(fā)展適宜性原則且滿足兒童的需求層次和發(fā)展軌跡。

（一）多模態(tài)智能化學(xué)習(xí)平臺(tái)構(gòu)建

基于生態(tài)學(xué)理論及SWOT分析，構(gòu)建了面向特殊兒童教育的多模態(tài)智能化學(xué)習(xí)平臺(tái)。該平臺(tái)提供的多模態(tài)學(xué)習(xí)環(huán)境由多模態(tài)信號(hào)采集模塊、物理交互界面、多模態(tài)融合、智能控制臺(tái)和真實(shí)場(chǎng)景模擬五個(gè)基本模塊組成。視覺信號(hào)處理檢測(cè)兒童的注意力和表情，語音信號(hào)處理辨別兒童的聲音，觸摸屏幕捕捉兒童的動(dòng)作，多模態(tài)信息融合模塊把檢測(cè)到的兒童的注意力、表情、聲音和手勢(shì)動(dòng)作信號(hào)融合產(chǎn)生兒童的學(xué)習(xí)狀態(tài)，然后反饋給智能控制臺(tái)，智能控制臺(tái)根據(jù)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)活動(dòng)內(nèi)容產(chǎn)生兒童與虛擬動(dòng)畫人物之間基于游戲的互動(dòng)，真實(shí)場(chǎng)景模擬根據(jù)多模態(tài)信息融合模塊與智能控制臺(tái)發(fā)出的指令顯示不同的虛擬場(chǎng)景和輸出聲音，系統(tǒng)架構(gòu)如下頁圖3所示。兒童通過前端模塊（多模態(tài)信號(hào)采集及物理交互界面）直接與學(xué)習(xí)環(huán)境互動(dòng)。后端模塊（多模態(tài)融合、智能控制臺(tái)及真實(shí)場(chǎng)景模擬）根據(jù)兒童的學(xué)習(xí)狀態(tài)產(chǎn)生相應(yīng)的互動(dòng)學(xué)習(xí)活動(dòng)。學(xué)習(xí)環(huán)境模擬真實(shí)世界，兒童可以通過說、看、指和觸摸來表達(dá)對(duì)事物的興趣，針對(duì)兒童在認(rèn)知理解、情緒管理、精細(xì)動(dòng)作、視覺運(yùn)用、分類概念及社交技巧等方面發(fā)展進(jìn)行全面的評(píng)估和干預(yù)。

（二）人機(jī)交互學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于《3～6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》《兒童自閉癥診療康復(fù)指南》以及兒童發(fā)展領(lǐng)域的心理機(jī)能理論，提出以ASD兒童社會(huì)互動(dòng)能力為核心的學(xué)習(xí)活動(dòng)創(chuàng)建的理論與技術(shù)方法體系，并且設(shè)計(jì)包括認(rèn)知理解、社交技巧、精細(xì)動(dòng)作、情緒管理、視覺運(yùn)用及分類概念等六大類200多項(xiàng)學(xué)習(xí)活動(dòng)（如圖4所示），學(xué)習(xí)內(nèi)容涵蓋語言、健康、社會(huì)、科學(xué)、藝術(shù)等五大領(lǐng)域，以符合兒童認(rèn)知特點(diǎn)的卡通形象、游戲化形式實(shí)現(xiàn)了具備可選擇、可控制、可編輯、可評(píng)價(jià)、模擬會(huì)談、自動(dòng)反饋、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、情境再現(xiàn)等特性的人機(jī)交互學(xué)習(xí)活動(dòng)。通過周期性學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，逐步提高自閉癥兒童社會(huì)適應(yīng)能力，完成預(yù)定學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（三）實(shí)踐應(yīng)用

面向特殊兒童教育的多模態(tài)智能化學(xué)習(xí)平臺(tái)目前已在北京、武漢等地特殊教育機(jī)構(gòu)使用，并且得到很多積極的反饋。該平臺(tái)以人機(jī)交互技術(shù)為支撐，集幼兒白板教學(xué)工具、教學(xué)資源、教學(xué)管理于一體，利用云服務(wù)平臺(tái)、豐富的數(shù)字資源庫，構(gòu)建完整的教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)家校同步學(xué)習(xí)；突出教學(xué)設(shè)計(jì)和組織的作用，適應(yīng)個(gè)性化需求；以特殊兒童個(gè)性化學(xué)習(xí)需求為核心，科學(xué)設(shè)計(jì)針對(duì)性的學(xué)習(xí)目標(biāo)和訓(xùn)練計(jì)劃，建立多模態(tài)人機(jī)交互學(xué)習(xí)活動(dòng)（如圖5所示）。實(shí)踐表明，通過階段性訓(xùn)練與效果評(píng)估的反復(fù)迭代，該系統(tǒng)能夠幫助特殊兒童穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)預(yù)定學(xué)習(xí)目標(biāo)，并全面提高功能發(fā)展與行為表現(xiàn)能力。同時(shí)，應(yīng)注意的是平臺(tái)作為輔助學(xué)習(xí)工具，其使用應(yīng)結(jié)合ASD兒童自身的發(fā)展水平和特點(diǎn)，教師或家長應(yīng)從中選擇合適的活動(dòng)給予兒童個(gè)性化支持，并且科學(xué)安排使用時(shí)間，注意習(xí)得技能在日常生活中的遷移與泛化。

五、建議及總結(jié)

人機(jī)交互技術(shù)的飛速發(fā)展為現(xiàn)代教育輔助技術(shù)帶來了一次革命性的變化，輔助技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用有了質(zhì)的飛躍。人機(jī)交互技術(shù)憑借其自身特點(diǎn)應(yīng)用于教育具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，自然式交互、沉浸式學(xué)習(xí)情境、可控性學(xué)習(xí)策略等有效補(bǔ)償了特殊兒童缺陷及不足，有利于促進(jìn)兒童的健康與發(fā)展。人機(jī)交互技術(shù)的未來教育應(yīng)用應(yīng)繼續(xù)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，把握機(jī)會(huì)，以生態(tài)系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，以兒童為中心，以情感驅(qū)動(dòng)為主要策略，統(tǒng)籌兼顧家庭、學(xué)校、社會(huì)等環(huán)境因素，協(xié)同互助，使得教育回歸生活；構(gòu)建全方位感知的學(xué)習(xí)情境，為兒童、家長、老師提供持續(xù)不斷的支持；建立并完善使用規(guī)范，不斷創(chuàng)新，提升服務(wù)質(zhì)量，為特殊兒童成長創(chuàng)建自然、和諧、健康的教育生態(tài)。

（一）以人為本，統(tǒng)籌兼顧

教育的生態(tài)環(huán)境，是以教育為中心，對(duì)教育的產(chǎn)生、存在和發(fā)展起著制約和調(diào)控作用的多元環(huán)境系統(tǒng)。人是教育活動(dòng)的主體和客體，人的進(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展與教育的發(fā)展密切相關(guān)，教育的發(fā)展離不開教育的生態(tài)環(huán)境，彼此間協(xié)同進(jìn)化。人機(jī)交互技術(shù)擁有技術(shù)的具身性優(yōu)勢(shì)，根據(jù)學(xué)習(xí)者的知覺特征及心理發(fā)展階段，以人為本，統(tǒng)籌各方面外在影響因素（家庭、社區(qū)、學(xué)校、社會(huì)等），構(gòu)建具身的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者自身的主觀能動(dòng)性，加深對(duì)知識(shí)和技能的理解、習(xí)得、泛化。以人為本強(qiáng)調(diào)技術(shù)的使用，要符合特殊兒童教育需求及個(gè)體的差異性特點(diǎn)；以人為本要求技術(shù)的使用應(yīng)以提高兒童的學(xué)習(xí)體驗(yàn)及學(xué)習(xí)成效為基礎(chǔ)，使交互方式更加自然、親切、友好；以人為本不是忽略環(huán)境因素的影響，而是要統(tǒng)籌各方面因素為兒童服務(wù)，為他們提供更多機(jī)會(huì)與支持。未來人機(jī)交互技術(shù)將以用戶為中心，即設(shè)備應(yīng)能夠時(shí)亥撼知用戶需求的本質(zhì)來源，分析用戶行為動(dòng)機(jī)，并隨之快速做出合理的反應(yīng)。同時(shí)，人機(jī)交互技術(shù)作為輔助技術(shù)或工具，應(yīng)結(jié)合其他科學(xué)干預(yù)及指導(dǎo)方法，科學(xué)、合理運(yùn)用，才能發(fā)揮其最大價(jià)值。

（二）全方位的感知，情感驅(qū)動(dòng)

人機(jī)交互技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)技術(shù)的最大特點(diǎn)是能夠獲取多模態(tài)信息，提供更加自然的交互方式。但目前許多交互設(shè)備還停留在單—模態(tài)識(shí)別人的特征（如人臉識(shí)別、指紋識(shí)別等）并進(jìn)行機(jī)械回應(yīng)的初級(jí)階段。未來人機(jī)交互方式的發(fā)展方向直是人類自然形成的與自然界溝通的認(rèn)知習(xí)慣和形式。未來人初交互設(shè)備應(yīng)能全方面地感知用戶需求，甚至預(yù)知其潛在需求。全方位的感知，不僅是指感知人自身的各種直覺和生理信號(hào)，更包括周圍環(huán)境的—切。試想當(dāng)我們進(jìn)入—個(gè)環(huán)境，周圍的智能產(chǎn)品就會(huì)感知到，并能快速解決你的需求，或者提供解決需求的途徑。例如目前的智能家居產(chǎn)品，在你覺得冷或者熱的時(shí)候，溫控設(shè)備能立馬調(diào)節(jié)舒；適的室溫；智能駕駛技術(shù)，當(dāng)你疲勞時(shí)，車輛會(huì)智能識(shí)別駕駛?cè)水?dāng)前的狀態(tài)，并自動(dòng)調(diào)節(jié)至自動(dòng)駕駛狀態(tài)，并提醒司機(jī)休息等等。同樣，人機(jī)交互技術(shù)的全方位感知，將能夠?yàn)樽蚤]癥、語言障礙、聽障、視障兒等有特殊需要的群體提供更多的支持，采取補(bǔ)償性教學(xué)策略，讓他們能夠自由、平等的學(xué)習(xí)、生活。

人機(jī)交互技術(shù)的最高層次應(yīng)用是各種交互方式的深度融合，智能設(shè)備能夠更加自然的與人類反應(yīng)（如思維、動(dòng)作、情感、個(gè)人偏好等）同步，能夠?qū)崿F(xiàn)與人情感層面的交流與互動(dòng)，能夠?qū)崟r(shí)的進(jìn)行信息傳遞、處理、加工、使用等。人是情感與社會(huì)的存在，情感驅(qū)動(dòng)是未來交互技術(shù)發(fā)展的重要方向，技術(shù)的具身性使得教育回歸現(xiàn)實(shí)生活，大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)則是智能交互技術(shù)發(fā)展的支撐平臺(tái)。

（三）持續(xù)不斷的創(chuàng)新與支持，完善服務(wù)體系

目前，人機(jī)交互技術(shù)的教育應(yīng)用給教師、學(xué)生提供了更好、更具特色的服務(wù)。對(duì)于特殊兒童教育來說，人機(jī)交互技術(shù)為他們提供了更多接受教育的機(jī)會(huì)和可能，多點(diǎn)觸控、自然交互設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等現(xiàn)代交互技術(shù)擴(kuò)展了人機(jī)交互的應(yīng)用范圍及方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)實(shí)生活世界的“再造”，為兒童創(chuàng)設(shè)—種沉浸感強(qiáng)、安全性高、交互性強(qiáng)、游戲武的學(xué)習(xí)情境，拓展了兒童的知覺范圍，而兒童正是用拓展了的知覺在虛實(shí)統(tǒng)合的環(huán)境中有所體驗(yàn)，進(jìn)而獲得對(duì)知識(shí)和技能的理解與感悟，并能夠?qū)⒘?xí)得的經(jīng)驗(yàn)與技能泛化到現(xiàn)實(shí)生活中。因此，為了滿足ASD等更多有特殊需要的兒童的教育需求，人機(jī)交互技術(shù)需要不斷的創(chuàng)新，克服自身的缺陷與不足，以用戶為中心，提供更加豐富的學(xué)習(xí)內(nèi)容及多樣化的交互方式。同時(shí)，完善人機(jī)交互技術(shù)服務(wù)體系，提供持續(xù)性的訓(xùn)練課程予家長、教師，確保他們作為學(xué)習(xí)指導(dǎo)者能熟練掌握技術(shù)的使用，給予他們持續(xù)不斷的服務(wù)與支持，解除后顧之憂。

（四）建立使用規(guī)范，正確引導(dǎo)，合理運(yùn)用

人機(jī)交互技術(shù)對(duì)于教育尤其是特殊教育的促進(jìn)及支持作用是毋庸置疑的，現(xiàn)階段需要關(guān)注的主要問題是如何促使人機(jī)交互技術(shù)與教育的深度融合，用好人機(jī)交互技術(shù)這把“利劍”，更好的發(fā)揮其教育價(jià)值，促使教育更美好。為有效保障人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，首先，需要完善人機(jī)交互技術(shù)的使用規(guī)范，明確使用原則，制定科學(xué)實(shí)施方案、應(yīng)用范式及配套的學(xué)習(xí)資源；其次，人機(jī)交互技術(shù)并不是對(duì)傳統(tǒng)教育干預(yù)方法的取代，而是作為輔助工具或方法的必要補(bǔ)充，應(yīng)當(dāng)將其與傳統(tǒng)的干預(yù)方法相結(jié)合，發(fā)揮其最大優(yōu)勢(shì)；最后，要降低技術(shù)的依賴性，提高設(shè)備的可獲取性，并且提高教師、家長的信息技術(shù)應(yīng)用能力，使得更多的學(xué)校、家庭等能夠使用并且受益，促進(jìn)兒童的健康成長。同時(shí)，還需要明確，人機(jī)交互技術(shù)無法取代教師、父母在教育中的主導(dǎo)地位，老師、家長的鼓勵(lì)與互動(dòng)、言傳身教在教育生態(tài)環(huán)境下發(fā)揮著舉足輕重的作用。