教育类APP中的交互设计方式与技术研究

    任宏 刘辰

    

    

    摘要：文章通过对目前市场内的教育类APP的交互设计方法与技术进行研究分析，归纳了该类型产品中主流的交互设计方式，结合实例分析了每种方式的特点。同时列举了新技术在教育类APP交互设计中的应用方式与场景并加以分析，希望能为未来同类产品的交互设计提供参考与方向。

    关键词：移动教育 交互设计 新技术

    引言

    目前，随着移动电子设备制造技术的发展，移动电子设备的普及率也逐渐升高，其中涌现出了一批将新技术很好地应用到交互设计中的产品。这些产品凭借优秀的用户体验，快速占领市场，取代了传统产品，得到了消费者的青睐。同时，它们对新技术的应用探索也使交互设计领域出现了新的设计方式。

    一、研究背景

    交互设计（interaction design）是指对设计数码产品、系统服务环境进行的设ito它的目的是通过研究用户的特点，了解用户的目标与期望，探索用户与产品之间的互动。不仅仅是样式审美的选择，更是一门基于对用户的理解与产品的易用性，关注用户行为体验的设计学科。

    二、教育类APP中的交互设计概述

    教育类APP中的交互，是指通过交互设计的方式使产品能对用户发出的命令（如手势、语言、肢体动作等）做出相应的反馈，并通过这种方式进行教学的设计。

    根据使用的交互方式的不同，用户在使用不同产品时产生的用户体验层次也不尽相同，文章将这些体验按照层次由浅入深分成了三个层次：

    （一）动作层次的交互体验：应用根据用户做出的动作（点按、双击、拖动、滑动等）给予反馈，反馈与用户的动作有直接关联，如用户做出拖動的动作时，对象会跟随用户的动作而移动。

    （二）感官层次的交互体验：相对于简单的动作反馈，感官层次的交互体验更丰富，产品利用视觉、触觉、听觉等多种方式作为反馈形式与使用者进行互动，使用者可以从语音、图像、文字等多方面对知识点进行了解。

    （三）情感层次的交互体验：情感层次的交互体验是指用户在使用产品进行学习的过程中产生了各种情绪的体验。这些情绪包括新鲜感、喜悦感、成就感等。比如，用户学习时间累计超过7--个预先设定的时长后获得一个奖励。用户会因此而获得成就感。

    三、教育APP中的交互设计方式分类

    随着教育产品的种类日益增多，相应地以这些设备为载体的应用的交互形式也越来越丰富，从手势交互、图形交互到智能语音交互、眼动交互、脑电波交互，新的交互形式层出不穷。

    对主流教育类APP进行调查研究之后，将它们用的交互模式归纳为三个大类：语音交互、肢体交互、图形交互。并分析每种交互方式的特点。

    （一）语音交互类：使用语音交互的应用主要集中在智能手机、智能手表、智能手环等便携式产品中，此类应用的设计重心在使用户听到清晰的语音，应用中的视觉图也与语音内容相关，便于用户理解语意，适用于语言类教育产品，语音交互的流程（如图1）。

    语音交互的优势在于：

    1.学习成本低，语音交互几乎不需要额外的学习成本，任何语言能力正常的用户都能使用。2.锻炼语言能力，使用产品时就能锻炼用户的语言能力，适用于语言教育类的产品。

    同时，语音类交互的缺点也很明显：

    1.距离，产品距用户声源太远会影响用户语音的识别准确率。2.识别度，方言口音或发音不标准，可能导致系统无法正确识别用户的指令。3.环境，噪杂的环境中，背景噪声和其他人声的干扰，会影响语音交互类产品的正常使用（如图2）。

    （二）肢体交互类：这—类型的产品利用摄像头与动作捕捉技术，结合AR技术，根据用户的肢体变化，并给出相应的反馈，模拟真实场景的用户体验。

    由于采用了AR技术，因此其产品设计包括了虚拟与实体两个端口，这两者在设计上需要保持一致性与关联性，一边用户能自然地完成虚拟端到现实端的过渡。此类交互方式的优点在于：

    1.趣味性、此交互方式结合了虚拟与现实场景，给用户十分新颖，能激发人们的好奇心。2.互动性、此交互方式带有社交属性适合多人同时参与，有助于用户间的互动，与儿童用户的情商培养。

    同时、肢体类交互也存在不足：

    1.高成本，除了智能电子设备，还需要昂贵的AR部件才能完整地体验此类产品的核心功能。2.局限性，设备没有高清且带有景深识别功能的摄像头会影响产品的功能体验。（如图3）

    （三）图形交互类：图形交互方式是最传统的交互方式。是指能让图形与使用者产生互动，通过识别用户发出的命令，再通过图形的形式给予相应的反馈。此种交互方式最著名的产品是微软（microsoft）公司推出的电脑操作系统windaws，它以更直观、更易于理解的特点取代了之前的操作系统DOS，成为最主流的电脑操作系统。

    使用图形交互方式的产品大多拥有良好的视觉设计在教育类APP产品中也有相当一部分应用了此种交互方式，主要集中在针对儿童的教育产品中，这些产品很多呈现出拟人的物品或者动物形态，能够及时地对用户的命令做出反应，引起人的共情。从而吸引用户长时间使用。

    图形类交互方式的优点在于：

    1.泛用性，此类交互方式对设备的要求相对较为宽松，因此在多种设备产品上均能正常使用。2.表意能力，图形有较好的表意能力，十分直观。对于学龄前的儿童群体，由于其尚未接受系统的语文教育，因此认识的汉字有限。以图形为主的图形类交互产品对他们能产生更强的吸引力，使用起来也会较为容易。

    图形类交互方式的缺点在于：

    1.损伤视力，使用图形类交互方式，用户需要长时间注视产品的屏幕，对于一些使用小屏幕或者分辨率较低的屏幕的用户，这种行为会损伤他们的视力。2.单调，人的注意力保持时间有限，图形类交互方式使用单一视觉的方式进行反馈，容易令用户在使用产品进行学习时失去注意力。

    四、新技术在教育类APP中的应用分析

    随着越来越多的新技术成熟后走向市场，教学应用中在设计开发时也越来越多地加入新的科学技术，通过资料收集分析法收集了一部分目前教学应用市场中具有创新点的著产品，发现这些产品大部分都在交互设计中巧妙地融合了新科技或新的教学观念，更好地满足了用户的需求，并且，在对此类应用产品的用户口碑进行调查后发现，这些产品无一例外均拥有良好的用户评价和市场反响。因此，有理由认为，他们对教育类APP交互设计的未来发展拥有启发性与指引性的作用。

    （一）人工智能技术的的应用：相对于人类和其他动物显示出来的智慧，人工智能（artificial intelligence简称为A1）与机械智能（machineintelligence）是機械展示出的智慧，在计算机科学中人工智能研究被定义成：能够任何能感知环境，并为了更好地达成目标，而采取行动的设备，人工智能可以利用机器模仿人类大脑的如“学习”、“解决问题”等认知功能。

    将人工智能技术加入在教育类应用产品，可以使产品能以个性化、生动的形式与儿童进行沟通，并引导他们科学合理地进行学习。

    例如英语教育类应用“英语流利说”，就将人工智能引入自己的产品中，旨在达到因材施教的目的。流利说通过在每个单元学习完毕后会对学生进行水平测试，根据水平测试的结果评估学生的学习水平，针对不同学习水平的学生，调整不同的学习速度。学生在经过若干个知识点的测试之后，人工智能就会对该学生的知识掌握情况和学习能力、学习风格有一个全面客观的评估，并建立学生的个人档案。再根据档案结合每个知识点的掌握程度。模拟人类教师的角色，在学生进行学习的过程中及时调整他的学习内容和速度。

    人工智能在教育应用中的特点：

    1.启动化：英语流利说中的人工智能技术能协助教师完成教育活动中的一些基础性工作，如班级管理，作业批改等。从而使教师把精力更多地集中在学生与教学内容上。2.个性化：人工智能在教育中的一个关键作用是个性化学习。他可以及时调整学生在英语流利说中的学习内容与课程进度安排，使产品更贴合不同学生的需求。3.优化课程：教师无法总是及时注意到自己的授课与教育材料之中的缺陷，而造成学生学习上的困扰，而英语流利说中的人工智能可以通过收集学生作业的后台数据并实时分析来解决这个问题。

    （二）增强现实技术（Ar）的应用：增强现实技术（Augmented reality），是—种将现实的环境或物理要素以“增强”的形式，输入电脑的技术，增强现实技术可以提高人们对于现实世界的感知，起初它主要被运用在娱乐和游戏产品中，现在，其他种类的产品也开始使用Ar技术，比如教育产品、远程会议产品等。

    随着虚拟现实技术的出现，传统的人机交互设计学不再适用，虚拟现实技术的交互模式更好，它强调人与界面的互动，全链路、沉浸式的接触体验，使用户更容易全身心地投入学习中。

    我国深圳的马顿科技公司推出的教育类产品“行空笔”（如图4）就是一个将增强现实技术很好地应用于教育场景的例子，此产品可以让用户通过手绘在三维场景中直接建立3D模型。用户儿童通过“行空笔”进行绘制，APP应用会记录轨迹并将创作过程同步显示到设备上。并培养用户的思考能力、空间想象能力与创造力。

    增强现实技术在教育应用中的特点：

    1.互动性更强：通过增强现实技术，学生可以在自己的设备上查看建筑模型，通过近距离地观察模型，学生可以更好地理解正在学习的概念。2.降低教具成本：一个逼真细致的建筑模型教具价格十分昂贵。学校要购买这样的教具需要很高的成本，而使用增强现实技术学生只要通过设备就可以随时随地观察教具模型。3.培养对知识的好奇心：通过增强现实技术把知识融入课程，会使学生对学习内容产生更强的兴趣，直观地增强现实教学情境比抽象的知识更吸引学生。

    （三）跨学科的教学方法（steam教育）的使用：STEAM教育源自美国政府的—项教育提议，它是指包含科学（science）、技术（technology）、工程学（engineering）、艺术（art）、数学（mathematics）的综合式跨学科的课程教学计划，这种教学模式的目的是训练学生批判性的思考能力，并培养学生使用工程、技术、设计创意等方式解决现实生活中问题的能力。

    引入STEAM教学方式的教育类应用，能一定程度上解决国内教育，特别是小学教育中学科与学科之间互相割裂，缺乏联系的缺点。通过跨领域、多学科融合的课堂内容与启发式的教学方式，培养学生跨领域的思维与动手解决问题的能力，并以更完整的科学方式认识世界。

    “非凡部落”开发的“迷你海羊”的课程里，用户为了帮助残疾的螃蟹设计假肢，必须利用—系列数学知识计算出假肢的尺寸，然后在此基础上利用工程学知识选择合适的孔轴尺寸配合、加工精度、材料强度。最后将设计好的假肢通过虚拟现实成像的方式进行安装。这种课程设置通过在教学过程中对学生进行合理引导，培养学生自行发现问题的能力，并且引导学生主动寻找适当的方法，以科学严谨的过程解决问题。

    研究前期证明了技术与教育理念的创新对教育类应用产品的影响十分巨大，因此，在本研究的设计研究与实践阶段，应该对当下的新技术与新的教学观念进行充分了解，并在设计的过程中对他们加以灵活的应用，提升教学类应用的设计水准与品质。

    STEAM教育概念的特点是：

    1.关注解决现实世界的问题：在STEAM课程中，学生们会关注解决实际的社会、经济和环境问题并寻求解决问题的办法。2体验实际的探究和开放式探索：在课程中学习的途径是开放的，学生的作业需要实际动手，并通过团队协作完成，学生自己决定最后解决问题的方式。3.培养发散思维与受挫能力：STEAM课程的中，每个问题的解决方式都不是唯一的，教师引导学生自行探索问题的答案，并且将探索过程中的失败当作课堂里必不可少的部分。

    结语

    技术与教育理念的创新对教育类应用产品的影响十分巨大，经过一定的市场研究与竟品分析后，发现目前市场中的教育类应用相当一部分只是机械地照搬书本中的内容，产品同质化严重，且缺乏设计亮点。因此在进行教育类应用的设计时，应该结合用户的思考方式与行为习惯，在结合新技术与新教学观念，找出更符合用户需求的交互设计方式，设计出更好的教育类应用。