張晶晶 趙曉春

摘要：虛擬現(xiàn)實積木游戲為一名具有顏色和形狀識別有困難的自閉癥兒童開發(fā)制作，輔助她分辨基本的顏色和形狀，為自閉癥兒童輔助教學(xué)提供了新的手段，也為虛擬現(xiàn)實在教學(xué)和醫(yī)療方面的應(yīng)用開闊了領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；積木游戲；自閉癥兒童；輔助教學(xué)

1虛擬現(xiàn)實積木游戲制作緣由

虛擬現(xiàn)實是指以計算機技術(shù)為核心，借助于人機交互技術(shù)、計算機輔助制圖技術(shù)、人工智能技術(shù)等多種技術(shù)，將計算機、力學(xué)、聲學(xué)、、美學(xué)等多學(xué)科融為一體的虛擬環(huán)境，在這個虛擬環(huán)境中，體驗者借助特制的頭盔、手柄等設(shè)備，產(chǎn)生身臨其境的感受，并可與其中的事物進(jìn)行人機交互。

目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)療、工業(yè)等各個方面。國外已有應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對自閉癥患者展開社會功能、特定恐懼、情緒識別、語言技能、認(rèn)知、生活技能等各方面干預(yù)治療的文獻(xiàn)記載，但國內(nèi)除文獻(xiàn)綜述[1]-[8]外還未有相關(guān)的成果展現(xiàn)。筆者在虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于自閉癥兒童輔助治療的研究中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)醫(yī)療方法及訓(xùn)練課程會對兒童造成一定的心理壓力，導(dǎo)致治療效果不佳或不具有治療效果，而虛擬現(xiàn)實的虛擬世界對自閉癥兒童有著莫大的吸引力，可為自閉癥兒童的輔助治療提供一種新的方法。

在自閉癥康復(fù)中心志愿服務(wù)過程中，筆者觀察到有一名自閉癥兒童在顏色識別和形狀識別方面存在障礙：專業(yè)老師在耐心教導(dǎo)兒童識別顏色和形狀時，兒童總會不自覺地出現(xiàn)緊張和壓力感，導(dǎo)致很長時間都無法識認(rèn)一種顏色。專業(yè)老師發(fā)現(xiàn)，該兒童并非色盲或色弱，她在視覺上可以將同一種顏色的東西進(jìn)行歸類，只是無法將名稱與相應(yīng)的顏色聯(lián)系起來。

在先前的其他游戲課程中，筆者為自閉癥兒童開發(fā)了虛擬現(xiàn)實園藝療法課程，包括這名兒童在內(nèi)，大部分兒童在虛擬世界中的學(xué)習(xí)熱情和主動性都非常高。鑒于這種情況，筆者與專業(yè)老師商議，利用兒童在虛擬世界中學(xué)習(xí)的積極性與主動性，專門為其開發(fā)識別顏色和形狀的虛擬現(xiàn)實積木游戲，觀察兒童的學(xué)習(xí)效果。

2虛擬現(xiàn)實積木游戲內(nèi)容

虛擬現(xiàn)實積木游戲軟件的用戶為自閉癥兒童，界面操作者為非計算機專業(yè)教師，為保證軟件的易操作性，虛擬現(xiàn)實積木游戲軟件不設(shè)計UI操作系統(tǒng)，對操作手柄只開發(fā)扳機按鍵功能，打開即可使用。

虛擬現(xiàn)實積木游戲軟件內(nèi)容包括積木模型，場景的搭建、以及人機互動設(shè)計三方面內(nèi)容。

積木模型的形狀選擇應(yīng)直觀簡單，顏色選擇鮮艷的常見色，數(shù)量盡可能地少，因此將七巧板略做修改，形成五個三角形和兩個正方形，避免對兒童識別產(chǎn)生干擾，便于兒童的識別和識記。

為使兒童集中注意力，將整個虛擬房間設(shè)計為一個具有向心聚合性的圓形空間，在圓形空間中心處安放一張白色的環(huán)形桌子，桌子上每隔60度，擺放一套七巧板模型。每套模型上方，顯示要識別的圖形圖像，作為兒童識別形狀顏色時的參考。兒童戴上頭盔后的位置剛好處于環(huán)形桌內(nèi)，，兒童完成教師當(dāng)天布置的識別任務(wù)后，方可由教師摘下頭盔，離開虛擬房間。

人機交互內(nèi)容包括兩方面內(nèi)容。一是手部動作識別：當(dāng)兒童拿著手柄在場景中操作積木時，手部動作和虛擬世界中的動作需保持完全一致。二是特效設(shè)計：當(dāng)兒童拿起正確的積木時，會出現(xiàn)相應(yīng)顏色或形狀的特效及聲音。特效圖像選用三角形、方形等大小不一的圖形，幫助兒童在驚奇中進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識；特效聲音選用兒童音“你真棒”與特效圖像共同呈現(xiàn)，作為積木游戲的獎勵機制。

3虛擬現(xiàn)實積木游戲軟件輔助課程

（1）設(shè)備

虛擬現(xiàn)實積木游戲所使用到的設(shè)備包括16G內(nèi)存的筆記本一臺及HTC VIVE有線頭盔一套。

（2）課程目標(biāo)

幫助兒童在輕松愉悅的氛圍中掌握紅色、綠色、藍(lán)色、黃色等基本顏色及三角形、正方形這兩種基本形狀。

（3）課程內(nèi)容

虛擬現(xiàn)實積木游戲的內(nèi)容按照兒童的認(rèn)知規(guī)律，循序漸進(jìn)地設(shè)計游戲步驟，正確時及時對兒童做出獎勵，失敗時即時做出指正，讓兒童在嘗試中識別基本圖形和基本顏色。每次課程進(jìn)行時間以兒童完成當(dāng)日課程任務(wù)的時間為準(zhǔn)，并在現(xiàn)實生活中請老師和家長針對兒童當(dāng)天學(xué)到的知識幫助兒童進(jìn)行鞏固。以下為軟件使用的的基本步驟：

步驟一：識別三角形。

請小朋友進(jìn)入虛擬游戲空間，請小朋友站在紅色七巧板積木套裝旁，此時，套裝上方的紅色三角形會發(fā)光，同時發(fā)出“請拿起三角形，請拿起三角形”的連續(xù)聲音。當(dāng)小朋友拿起桌上對應(yīng)的三角形積木時，積木會發(fā)出“你真棒”的夸贊聲，并產(chǎn)生三角形禮花特效；若小朋友拿錯積木，積木會產(chǎn)生““不對，再試一次吧！請拿起三角形?！比绱酥貜?fù)多次，直到兒童找到對應(yīng)的圖形。

步驟二：識別正方形。

請小朋友進(jìn)入虛擬游戲空間，請小朋友站在綠色七巧板積木套裝旁，此時套裝上方的綠色正方形會發(fā)光，同時發(fā)出“請拿起正方形，請拿起正方形”的連續(xù)聲音。當(dāng)小朋友拿起對應(yīng)的正方形積木時，積木會發(fā)出“你真棒”的稱贊聲，并產(chǎn)生正方形禮花特效；若拿錯，三角形積木會做出提示：“不對，我是三角形，再試一次吧！請拿起正方形。”

步驟三：鞏固三角形的識別。

請小朋友進(jìn)入虛擬游戲空間，請小朋友站在黃色七巧板積木套裝旁，套裝上方的黃色三角形會發(fā)光，同時發(fā)出“請拿起三角形，請拿起三角形”的連續(xù)提示音。當(dāng)小朋友拿起桌上的三角形積木，積木會發(fā)出“你真棒”的稱贊聲，并產(chǎn)生三角形禮花特效；若拿錯，積木會產(chǎn)生“不對，我是正方形，再試一次吧！請拿起三角形。”如此重復(fù)多次，直到小朋友找到對應(yīng)的積木。

步驟四：鞏固正方形的識別。

請小朋友進(jìn)入虛擬游戲空間，請小朋友站在藍(lán)色七巧板積木套裝旁，此時套裝上方的藍(lán)色正方形會發(fā)光，同時發(fā)出“請拿起正方形，請拿起正方形”的連續(xù)提示音。當(dāng)小朋友拿起桌上對應(yīng)的正方形積木，積木會發(fā)出“你真棒”的稱贊聲，并產(chǎn)生正方形禮花特效；若拿錯，三角形積木會發(fā)出聲音：“不對，我是三角形，再試一次吧！請拿起正方形。”如此重復(fù)多次，直到小朋友找到對應(yīng)的積木。

步驟五：形象記憶法識別三角形和正方形。

請小朋友進(jìn)入虛擬游戲空間，站在由兩個三角形一個正方形組成的雪松積木套裝前，此時套裝上方的三角形會發(fā)出白光，同時發(fā)出“請拿起三角形”的連續(xù)提示音。當(dāng)小朋友拿起桌上對應(yīng)的三角形積木時，積木會發(fā)出“你真棒”的稱贊聲，并產(chǎn)生三角形禮花特效；若拿錯，積木會產(chǎn)生“不對，這是正方形，再試一次吧！請拿起三角形?！?/p>

當(dāng)小朋友正確識別三角形后，請兒童走到下一個放有兩個正方形和一個三角形的人臉積木套裝前，此時，套裝上方的正方形會發(fā)出白光，同時發(fā)出“請拿起正方形，請拿起正方形”的連續(xù)提示音。當(dāng)小朋友拿起桌上的正方形積木時，積木會發(fā)出“你真棒”的稱贊聲，并產(chǎn)生正方形禮花特效；若拿錯，積木會發(fā)出：“不對，我是三角形，再試一次吧！請拿起正方形?！?/p>

步驟六：識別紅色

請小朋友進(jìn)入虛擬游戲空間，站在紅、綠兩色七巧板積木套裝旁，此時積木模型會發(fā)出一閃一閃的紅光，并發(fā)出指示：“請拿起紅色積木，請拿起紅色積木?！碑?dāng)小朋友拿起桌上對應(yīng)的紅色積木時，積木會發(fā)出“你真棒”的聲音，并產(chǎn)生紅色禮花特效；若拿錯，綠色積木會發(fā)出聲音：“不對，我是綠色，再試一次吧。請拿起紅色積木。”如此重復(fù)多次，直到小朋友拿起紅色積木。

步驟七：識別綠色

請小朋友進(jìn)入虛擬游戲空間，站在黃色、綠色兩色七巧板積木套裝旁，此時積木模型會發(fā)出一閃一閃的綠光，并發(fā)出指示：“請拿起綠色積木，請拿起綠色積木。”當(dāng)小朋友拿起桌上對應(yīng)的綠色積木時，積木會發(fā)出“你真棒”的聲音，并產(chǎn)生綠色禮花特效；若拿錯，黃色積木會發(fā)出聲音：“不對，我是黃色，再試一次吧。請拿起綠色積木?！比绱酥貜?fù)多次，直到小朋友拿起綠色積木。

步驟八：識別黃色

請小朋友進(jìn)入虛擬游戲空間，站在黃色、綠色兩色七巧板積木套裝旁，此時積木模型會發(fā)出一閃一閃的綠光，并發(fā)出指示：“請拿起綠色積木，請拿起綠色積木?！碑?dāng)小朋友拿起桌上對應(yīng)的綠色積木時，積木會發(fā)出“你真棒”的聲音，并產(chǎn)生綠色禮花特效；若拿錯，黃色積木會發(fā)出聲音：“不對，我是黃色，再試一次吧。請拿起綠色積木?！比绱酥貜?fù)多次，直到小朋友拿起綠色積木。

步驟九：識別藍(lán)色

請小朋友進(jìn)入虛擬游戲空間，站在藍(lán)色、紅色兩色七巧板積木套裝旁，此時積木模型會發(fā)出一閃一閃的藍(lán)光，并發(fā)出指示：“請拿起藍(lán)色積木，請拿起藍(lán)色積木?！碑?dāng)小朋友拿起桌上對應(yīng)的藍(lán)色積木時，積木會發(fā)出“你真棒”的稱贊音，并產(chǎn)生藍(lán)色禮花特效；若拿錯，紅色積木會發(fā)出聲音：“不對，我是紅色，再試一次吧。請拿起藍(lán)色積木?！比绱酥貜?fù)多次，直到小朋友拿起藍(lán)色積木。

步驟十：形象記憶法識別紅色和綠色

請小朋友進(jìn)入虛擬空間，站在放有由紅色花朵和綠色葉片組成的小花積木前，此時積木會發(fā)出紅光，同時發(fā)出“請拿起紅色積木”的連續(xù)提示音。當(dāng)小朋友拿起桌上對應(yīng)的紅色積木時，積木會發(fā)出“你真棒”的稱贊聲，并產(chǎn)生紅光特效；若小朋友拿錯積木，積木會發(fā)出：“不對，這是綠色，再試一次吧！請拿起紅色積木。”

當(dāng)小朋友正確識別紅色后，請小朋友站在放有綠色葉子和黃色花瓣的小花積木模型前，此時積木會發(fā)出綠光，同時發(fā)出“請拿起綠色積木”的連續(xù)提示音。當(dāng)小朋友拿起桌上對應(yīng)的綠色積木時，積木會發(fā)出“你真棒”的稱贊聲，并產(chǎn)生綠光特效；若小朋友拿錯積木，積木會發(fā)出聲音：“不對，這是黃色，再試一次吧！”

步驟十一：形象記憶法識別藍(lán)色和黃色

請小朋友進(jìn)入虛擬空間，站在放有黃色月亮、淺藍(lán)色星星和藍(lán)色天空的積木前，此時積木會發(fā)出藍(lán)光，同時發(fā)出“請拿起藍(lán)色積木”的連續(xù)提示音。當(dāng)小朋友拿起桌上對應(yīng)的藍(lán)色積木時，積木會發(fā)出“你真棒”的聲音，并產(chǎn)生藍(lán)光特效；若小朋友拿錯積木，積木會發(fā)出聲音：“不對，這是黃色，再試一次吧！請拿起藍(lán)色積木?！?/p>

當(dāng)小朋友正確識別藍(lán)色后，請小朋友站在放有紅色太陽、黃色太陽光、藍(lán)色天空的積木模型前，積木會發(fā)出黃光，同時發(fā)出“請拿起黃色積木”的連續(xù)提示音。當(dāng)小朋友拿起桌上對應(yīng)的黃色積木時，積木會發(fā)出“你真棒”的聲音，并產(chǎn)生黃光特效；若拿錯，積木會產(chǎn)生“不對，這是紅/藍(lán)色，再試一次吧！請拿起黃色積木。”

4實驗結(jié)果

在日常生活中，當(dāng)實驗者請該兒童辨認(rèn)座椅的黃色和藍(lán)色，所穿衣服的紅色和綠色時，兒童可做出識別，實驗者拿著三角尺、魔方等物品請兒童辨認(rèn)時，兒童可指出對應(yīng)的形狀。因此，得出結(jié)論，該虛擬現(xiàn)實積木游戲?qū)ψ蚤]癥兒童識別顏色和形狀方面有一定的作用。

5未來展望

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于自閉癥兒童的輔助治療過程，讓兒童在舒適愉悅的氛圍中積極主動地去學(xué)習(xí)相關(guān)課程，改善相應(yīng)的能力，是一個具有良好前景的開發(fā)研究方向。在以后的開發(fā)項目中，可針對于自閉癥兒童具有的普發(fā)性障礙進(jìn)行軟件開發(fā)，也可針對自閉癥兒童的個案進(jìn)行虛擬現(xiàn)實應(yīng)用方面的針對性研究，這為自閉癥兒童的康復(fù)治療提供了一種新的方法和思路。

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