面向听力语言障碍人群的智慧教育产品通用性设计研究

黄楚峰

关键词：听力语言障碍群体 智慧教育 产品设计 通用设计 感官代偿

引言

在教育信息化进入4.0时代，智慧教育能给学习者带来更多不同以往的学习体验，针对以学习者为中心的教育类产品层出不穷，而作为数量庞大的传统弱势群体用户，听力语言障碍人群的学习需求发生了很大变化，本文通过对无障碍设计与通用设计法则的阐述，让更多的人关注到产品的人性化设计细节，凸显以人为本的设计理念。

一、通用设计理论与智慧教育产品研究概况

（一）通用设计理论概述

通用设计是指的产品设计需要考虑到尽可能满足最大人数人群需求的设计活动，满足通用设计的产品能为所有人提供服务，尤其是能够为失能者创造使用条件，好的通用性设计不仅能让失能者满足功能需求，同时隐秘性较强的通用性设计也能让这一类人群不会认为自己被区别对待从而增加他们的自信心。从某种程度来说可以称之为“全民设计”，并为“全民设计”定义了通用设计的七大法则，即公平使用、灵活使用、简单直观、能感觉到的信息、容错能力、减少体力付出、提供足够的空间与尺寸[1]。

（二）通用设计原则在智慧教育中的应用现状

1.相关研究方法

年度发文量作为评价科学研究发展趋势的一项重要指标，反映了该知识领域的增长情况，在中国知网高级检索中通过检索篇名为“通用设计”与“产品设计”，篇关摘与关键词为“通用设计”，最终导出相关论文数据284篇，通过数据分析得出如下图表，根据图1可以看出目前国内关于产品通用设计研究的发文量呈逐年上升的趋势。

利用citespace分析关键词图谱聚类如图2所示，通用性设计研究的主要方向体现在这几大类：以无障碍，人性化，以人为本，通用，产品设计，老龄化。根据聚类分析背后的文献可以看出研究对象主要集中老年人以及特殊人群，通过关键词节点的文献分析可以看出无障碍设计在通用设计理论中体现得最早，主要是针对残障人群如何融入社会而进行产品改良，让残障人士能够和正常人一样融入社会。

根据图3智慧教育研究年发文量与关键词频率分析可以看出智慧教育概念在2012年后相关研究发文量逐年上升，同时研究主要集中与智慧教育，智慧学习，智慧课堂这些方面，而针对智慧教育产品或者智慧教育装备，以及学习者与智慧教育适配性方面的研究较少，对于弱势群体以及特殊群体的智慧教育研究几乎没有涉足。

由此可见，虽然通用设计在各个领域都有较多涉及，且通用设计在教育领域也有较多的研究，然而通用设计理论在智慧教育领域的研究还处于空白区，可以看出通用设计理论在面向听障人群的智慧教育领域有广阔研究空间。

2.通用设计与智慧教育产品的结合

智慧教育产品则是将教育内容与教育服务两者进行有机结合，目前国内的智慧教育产品主要体现在软件服务方面，而在硬件方面的发展更加趋向专业化小型化智能化。智慧教育装备服务体系可以针对整个学习环境以及学习者特点进行整体匹配与设计，更加方便教学者调度各类学习资源以及注重培养学习者的自主能动性以及创造性。

而將通用设计理论应用于智慧教育产品，使得学习者用户群体范围更加广泛，产品的包容性与人性化也得到了体现，比如目前VR虚拟现实技术在智慧教育中被广泛应用，其沉浸式与跨空间协同等技术与智慧教育所倡导的内容非常吻合。且国内已有研究针对如何提升VR设备交互性的通用模块化设计，可以为面向听障人群的智慧教育产品通用性设计研究提供研究基础[2]。

二、听力语言障碍人群特征

我国是全球听障人士最多的国家，作为规模庞大的弱势群体应该受到社会各界的关注。结合以下听障人群的特征分析可以看出针对这类群体的智慧教育产品的通用性设计非常有必要性。

（一）生理与心理特征

听障人群指听力或者语言功能障碍的这类群体，主要分为低声耳语，轻度耳聋，中度耳聋，重度耳聋与全聋[3]。根据耳聋的程度决定了语言发展障碍的程度，其中低声耳语程度的耳聋对语言发展障碍最小，基本能实现正常交流，而重度耳聋或者全聋在交流的过程中反应相对迟钝，在回应对方时也无法把握语调音量等交流细节。听力障碍人群由于身理缺陷容易被区别对待，这也形成该类群体独特心理特征。比如自卑孤僻的性格，意志力薄弱，情绪多变，审美独特。

（二）行为与认知特征

听力语言障碍人群由于听力损伤，这一类人群在进行交流时行为上也体现了一些特殊性，其中手语结合唇语是这类人群主要的交流方式，由于听力受损表达比较吃力，因此相比正常人他们在表达意图时更加认真。认知方面由于听障人群的听觉损失，他们对事物的感知多数都依靠视觉来进行，这也导致了他们对事物的感知不够全面，这也导致对事物分析容易形成单一片面的情况。

三、面向听障人群的智慧教育产品需求

智慧教育产品作为软硬件结合的教辅类用具，在面向听障人群进行使用时候更需要考虑到人群的特殊性，深挖其产品需求，据图4所示，以听障人群听力损伤程度进行横向划分，对行为感知，感官补偿做纵向划分，分别探讨听障人群对目前智慧教育类产品的界面交互、多感官交互、多人交互、智能感应交互满意度情况以及补偿依赖程度。根据该图的节点可以看出听障人群对目前市面上的智能教育产品交互界面满意度一般，听力损伤程度越高，对界面交互依赖程度变高且满意度变好，多感官交互随着听力损失程度越高满意度变弱，这和听障人群多感官协调能力相对较弱有关，多人交互环节其行为感知满意度总体逐渐变差，而智能感应交互方式可以看出满意度较高，系统根据用户习惯推测听障人群的功能所需。听力障碍人群在智慧教育环境下，智慧教育产品可以通过技术手段来加强各类感官补偿。

目前市面的智慧教育产品存在听障人群适应主流的被迫接受问题，这也导致了对产品功能设计不满，针对听障人群设置的功能形式也过于显性化，群体区分过于明显容易触碰到听障人群脆弱的心理。通过有针对性的对智慧教育产品进行通用性设计改良则可以很好地提升听障用户群体的使用体验，根据分析可以将面向听障人群的智慧教育产品需求分为感官代偿，智能交互，情感化需求三个层面。

（一）感官代偿层面

听障人群在智慧教育环境下需要达到正常人的用户体验程度，是需要通过技术干预来加强感官补偿才能很好的达到预期效果。从通用性设计原则出发，面向听障人群的产品在结构与形态细节方面要有关怀性体现，比如现在的VR头戴式显示器在耳机佩戴时需要考虑到如何将听障患者的电子耳蜗与产品结合，或者在头戴式显示器中内置电子耳蜗，结构尺寸上也需要符合这类人群的身体特征。同时也要考虑到产品的可用性、易用性以及容错性。听障人群相比正常人心理较为脆弱，对于容错性较差的产品往往更容易引发不良情绪。

（二）智能交互层面

根据图4的节点分析可以看出智能交互感应是目前听障人群接受程度最高的技术补偿手段，而针对听障人群，可以通过视觉分析，用户记录等手段保存用户习惯，预判用户选择，深挖用户的心理需求，目前在人机交互技术方面通用性强且适合听障人群的技术有、多点触控技术、语音识别技术、手势识别技术、虚拟现实交互技术。这些技术都将是智慧教育类产品中的主流交互技术，比如在虚拟世界中，听障人群相比现实世界更加活跃，人物在虚拟世界中的形象展示，动作表情都可以完整地表达用户意图。因此面向听障人群的智慧教育产品需要在智能交互层面上考虑产品的通用性设计。

（三）情感层面

事物的全面认知需要多感官参与，人们在产品的体验也从感官，心理，情感三个层级逐渐递进，感官是第一个层级，通过感官对事物产生初步的认知，而后对认知产生反馈，通过反馈与产品形成情感[4]。智慧教育产品作为学习的载体，听力障碍学习者人群由于对信息的不对称性，产品的信息传递不能单一的紧靠某一类感官功能进行传递，需要进行多种组合建立多通道信息传递，多感官参与不仅是提升情感认知的过程，更是通用性产品设计原则的体现。

四、通用性设计原则下听障人群的智慧教育产品设计思考

根据前文的分析以及设计案例的启发，结合听障人群的智慧教育产品通用性设计的三个需求，可以得出智慧教育产品中通用性设计要素分别为：行为与功能匹配、感官代偿与情感关怀、隐性设计，如图5所示。

（一）行为与功能匹配

智慧教育产品具有智能化、数字化、网络化的技术特点，其开放、共享、协作、交互是其基本特征，而面向听力障碍学习者群体从功能层面上需要考虑到行为与产品功能相匹配的通用性设计要素。由于听障人群的生理特征表现，智慧教育产品通用性设计在功能方面可以表现在多人群适配方面，产品的功能与各类人群的匹配度越高说明产品通配性更好，听障人群能正常使用该产品且能感受到无差别对待情况，这也有利于听障人群增强自信心。

相比较传统的教育产品，智慧教育产品的设计需要符合用户的认知经验，简单直观的操作方式是符合共同认知经验的结果，基于共同认知的情况下探索高效快捷的交互操作是听障人群对该类产品产生良好体验的开端，其次产品的造型、色彩、结构、功能也需要与听障人群的人机工学相符，交互操作也尽可能以视觉辅助听觉为主。

（二）感官代偿与情感关怀

感官代偿是残障人群主要的认知方式，聽障人群主要以视觉补偿为主。感官补偿在一定程度上能够弥补缺失感觉所传达的信息，而智慧教育则是要营造沉浸式的学习环境，作为智能型的教育产品需要通过技术手段加强听障人群的听觉感官刺激，同时运用通感设计的方法将其他感官接收的信息转换成听觉信息进行补偿，针对听障人群多感官参以及通感设计能更好地理解教育内容。

智慧教育型产品的通用性设计需要考虑到产品的容错能力。例如听障人群在使用过程中，误操作产生的提示信息是否完整，同时是否有多种途径的操作达到预期效果，比如软件界面某个功能即可以通过点击图标，又可以通过语音唤醒，同时还支持快捷键操作等。可以看出容错能力强的产品包容性更好。听障人群由于生理特性导致在产品的交互逻辑理解方面相比正常用户更显吃力，因此智慧型教育产品可以结合AI算法让机器根据用户的动作习惯对其选择进行预判实现智能交互的效果，相比传统的交互方式更让人省时省力，也符合广泛设计原则。

（三）隐性设计

在智慧教育环境下隐性设计能让听力障碍学习者群体既能正常交流又能让他们感受到安全，其中最重要的手段就是补偿符号的弱化。例如头戴式VR显示器内置了人工电子耳蜗，如果将这个部件赋予一个装饰性的外形或者隐藏式的外形，同时以模块化的方式进行装配，那么听障人群则会更加容易接受它，因为这种方式不容易被人发现其身份的特殊性。这种隐性设计也是产品关怀性的一种体现。

五、通用性设计原则下听障人群的智慧教育产品设计实践

智慧教育产品融合了智慧化、个性化、虚拟化的联动空间，而患有听力语言障碍群体由于生理缺陷可能会导致学习能力不强或者不擅交际的情况。因此智慧教育产品必须考虑到这类群体的使用需求，针对这类群体提供一种能够辅助听力语言交流的学习工具，且从通用性设计原则考虑此类用户的情感需求。

（一）用户群体

以患有听力语言障碍的大学生作为设计实践对象，这一类群体知识体系相对较为全面，对新事物新理念相比没有受过高等教育的听障人群更容易接受。情感认知也比较成熟，内心情感也比较丰富，能够较为准确地表达自己内心的情感。通过对某高校聋人工学院进行调研问卷分析，调查该类群体的学习方式，以及相关的产品使用体验调研，分析该类群体的对智慧教育产品的潜在需求。

（二）功能需求

由图6交流方式统计可以看出听障人群交流主要靠手语与文字传递信息，图7教育装备功能使用情况统计可以看出，听障人群与正常人群在同一个教育环境中，该类人群渴望与大家一起进行方案探讨，但是方案展示演示意愿相对较低，同时关于语音以及语音相关操作的功能基本闲置，同时对于目前的智能教育装备的满意度不高，主要体现在交互操作的易用性方面。因此在智慧教育环境下定位于移动终端的辅助性学习产品，充分调动听觉以外的其他感官系统，通过感官代偿方式获取听力信息，比如将语音转换成文字或者直接转换成图形替代听觉信息。同时针对非神经性听觉损伤的听障人群采用骨传导技术对听力进行弥补，也能加强听障人群的听觉感知能力。

（三）设计框架

通过对听障大学生人群调研发现，该类人群对于目前现有的智能教育产品需求主要体现在：大屏显示设备，书写设备，平板电脑，学习机，灯光这些类型产品上，而该类人群期望智慧教育产品能够具有这几个特征，首先是屏幕大小适中，在信息交互方面更加智能化，合理的展现信息。其次是语音识别的容错性较强，不仅能将正常人的语言转化成文字信息或者图形，也能将听障人群所表达的语音结合手语转化成文字信息或者图形。第三是能够在虚拟环境中与其他不同人群进行交流，这种虚拟环境某种程度上能够为听障人群形成屏障，这样可以更加不受拘束的表达自我。

（四）设计方案

根据以上框架定义了一款基于VR/AR一体形式的移动终端显示设备Smart Glass，通过WIFI或蓝牙将设备连接整个智慧学习环境中与其他的教育设备形成整体，Smart Glass通过三大模块：智能显示，虚拟交互，辅助交流，满足开放式智慧型学习空间的学习者用户的需求。该款产品可以通过摄像进行图像识别将手语动作转换成文字语言，同时结合动作捕捉手套对虚拟显示信息进行隔空操作，在交互过程中模拟触感与听觉加强来产生多层次的感官体验。

1.设计造型与人机工程分析

Smart Glass作为一款将VR与AR融合为一体的头戴式移动显示设备，其造型既需要满足将各类组件装入纤细的框架中，又需要让整个设计体现出轻量化的形态，因此在整体造型采用了流线型的分割方式，从镜托到镜架采用不同的色彩与材质进行分割，显得整个产品的体态更加轻盈。考虑到听障人群心理特征，在形态上尽量各类尖锐凌厉的棱角或者线条，圆润流畅的形体以及活泼的色彩搭配能让用户产生一种温和安全的心理。Smart Glass产品在人机工程学方面除了尺寸优化外，同时在佩戴时通过镜架后类似头枕部件进行前后调节贴合头骨，符合不同使用者的尺寸需求，与之配套的VR体感手套在人机尺寸方面也有一定的灵活性，其手指关节所佩戴的传感器连接线可以根据用户手指尺寸前后伸缩。除了产品的硬件人机尺寸外，Smart Glass也可以将其添加到虚拟现实与增强现实系统中用于人体工程学优化。利用手部追踪、手指追踪、眼动追踪方式模拟具有一定危险性的实操虚拟培训。比如在工业加工实验教学过程中，可以利用Smart Glass对学习者进行模拟演练，培养用户操作规范习惯。

2.设计功能与交互分析

Smart Glass功能主要有三大模块，既智能显示，辅助交流，学习娱乐。用户可以使用自带的操作系统也可以将用户熟悉的设备投射到设备上，同时用户存储自定义的手势操作，既能满足个性化的使用需求同时又考虑到产品的包容性。通过体感手套让用户在使用过程中相比传统的控制手柄更加方便，操作方式改为人们更熟悉的手势比划，同时动作手势也是听障人群更擅长表达的一种方式，在增加产品易用性的同时也体现了产品的无差别对待，这也让用户更加关注产品的具体内容呈现，增强学习者的沉浸感。

Smart Glass在辅助交流方面也充分考虑到听障人群与正常人之间的沟通屏障，这种屏障除了信息表达方面还有心理上的阻碍，听障人群情感敏感，交流受挫会导致他们产生自卑心理而变得沉默，而Smart Glass通过语音识别将声音转化成文字，也能通过体感手套结合视觉识别将听障者的表达转化成语音，形成无障碍的沟通交流。

在智慧学习环境中Smart Glass能给用户带来多感官参与的体验，通过骨传导方式将声音转化成不同频率的机械振动，这种声波传递方式不仅正常人可以使用，也适用听障人群，同时较为隐藏的位置也将这一针对听障人群而设计的功能意图弱化，体现出产品的关怀性与包容性，且Smart Glass目镜内置眼动仪，通过眼动仪捕捉用户的视觉聚焦的内容，可以通过眨眼这样的微动作与内容进行交互操作，智能显示可以根据学习者的用户偏好、行为习惯、内容呈现来推测使用者的意图并作出选择，相比传统的智能型教育工具，Smart Glass在易用性，容错性方面更出色，在面向听障人群的教育产品方面体现产品的通用性设计原則，用户良好的情感体验过程也能让听障学习者更好地融入整个学习环境中。

结语

本文运用citespace对通用设计以及智慧教育相关理论进行了文献分析，对听障群体的生理、心理特征进行分析，结合智慧教类产品的属性，运用通用性设计原则对面向听力语言障碍群体的智慧教育产品设计进行研究，将感官代偿、设计情感化、以及智能交互引入该类产品的设计中，让听障人群在使用智慧型教育产品时能充分理解信息，同时提出隐性设计概念体现了设计人性化，增强听障群体在智慧教育环境中的自信心，为面向听障人群的智慧教育研究提供一些思路。