许芳婷 曹小琴 陈睿雅

摘要 ：在技术应用与用户体验双重驱动下，经验式的学龄儿童课堂教学预设已无法满足现代课堂情境的复杂性问题。本文从学龄儿童及其利益相关者入手，结合情境感知相关内容，综合体验设计相关方法，将故事卡片进行聚类分析得到学情采集、场景交互、数据分析、资源推送和智慧管理五大任务，分别从感知识别层、情境理解层、活动预测层三大维度出发，提出设计原则。本文通过情境感知理论的运用，综合虚拟现实、云计算、大数据等新一代信息技术手段，为学龄儿童提供主动的、自适应的及个性化的体验式课堂服务系统设计。

关键词 ：情境感知 ;学龄儿童 ;体验式 ;课堂服务 ;系统设计

中图分类号 ：TB472文献标识码 ：A

文章编码 ：1672-7053（2021）07-0116-03

Abstract ：Driven by both the application of technology and user experience， the experiential school-age childrens classroom teaching presupposition can no longer meet the complex problems of modern classroom situations. This article starts with of school-age children and their stakeholders， combines context-aware related technologies， comprehensive experience design-related methods， and clusters story cards to obtain five major tasks： learning collection， scene interaction， data analysis， resource push and smart management ， And put forward the design principles from the three dimensions of perception recognition layer， situation understanding layer， and activity prediction layer. Through the application of situational awareness theory， this paper integrates virtual reality， cloud computing， big data and other newgeneration information technology methods to provide school-age children with an active， adaptive and personalized experiential classroom service system design.

Key Words ：Context Awareness; School-age Children; Experiential; Classroom Service; System Design

1 情境感知概述

情境感知（Context Awareness）由 SCHILIT 教授等人于 1994年首次提出 [1]。基于情境感知的设计研究依据用户动机、行为、需求来进行深入感知与理解，有效地为用户推送个性化及更为贴心的服务，从而更好地提升用户满意度 [2]。众所周知，在用户研究之中有关用户与环境的交互过程具有较多不确定因素，如环境的不可预测性、多维性以及系统的复杂性。而在人类互动形式更为广泛的背景下，越来越多的研究者将情境感知理论引入到设计研究之中 [3]。

在聚焦用户体验的新型数字化时代，情境感知作为有效指导用户与任务、环境间的交互行为的有力工具，能在人机交互过程中为用户提供“所见即所得”的可视化信息与服务，使其交互体验更加智能化、个性化、实时化 [4]。从认知心理学的角度来看，人与人之间的沟通效率远远高于人机交互的满意度，运用情境感知则更能帮助设计师来理清用户的行为逻辑，通过模拟人与人之间的交互过程，为用户提供更优质的人人交互体验 [5]。

2 体验设计概述

体验设计的主要目标是改善使用者与产品系统间的交互关系，其中对用户需求的把握与用户体验的提升是体验设计过程中的两个关键性问题 [6]。一方面，体验设计对人与产品之间互动与交流的结构及内容进行重新定义，通过人与产品间的交互关系，完成设计需求 ;而另一方面，在以信息技术为核心的基础上，体验设计立足于构建人—产品—服务间的交互关联，重构用户需求与交互系统之间的关联性。体验设计是带有情感的设计，是以用户为中心的设计，其核心思想就是在产品系统开发的每个环节，都能做到以人为本的设计理念，让用户能怀有同理心来感受产品设计的每一环节 [7]。

3 基于情境感知的学龄儿童体验式课堂服务系统用户分析

3.1 学龄儿童课堂学习体验旅程图

从用户核心需求的角度出发，以叙述故事的方式描述用户使用产品或接受服务的体验情况，并以可视化的方式展示，从中发现用户在整个使用过程中的痛点和满意点，最后提炼出产品或服务中的优化点、以及后续课堂服务系统的设计机会点 [9]。通过前期的访谈、问卷所获得的有效用户数据，对主要目标用户进行分类，并为每个用户创建与之匹配的角色模型，总结课堂学习相关故事情境 ：首先，通过桌面研究等形式梳理学龄儿童及其利益相关者的关键需求要素 ;其次，通过对学龄儿童及其利益相关者的情境调研和深度訪谈来确定学龄儿童课堂学习场景剧本的描写 ;最后，使用问卷调研的方式对结论部分进行挖掘与验证，最终得到面向学龄儿童体验式课堂服务系统设计重点。对整个学龄儿童课堂学习活动所涉及的内容进行了归纳，大致分为以下三个不同的阶段 ：课前、课中、课后，并整理出用户课堂学习体验旅程图，如图 1。

3.2 用户情境需求挖掘

通过梳理目标用户及其利益相关者所处的环境状态信息、行为动作描述等内容，对用户情境需求进行归纳总结，从个性化需求、可视化需求、互动性需求、智能化需求四个方面进行定义。为便于后续设计的开展，将需求进行分级展开，并对每一类需求分级的权重进行专家等级评分，具体情况如表 1 所示。

3.3 设计任务优先级排序

将学龄儿童整个课堂学习活动在时间维度上进行拆分，结合用户体验旅程图中的情绪曲线、设计的机会点梳理优先级，筛选出课堂学习过程中的关键任务，通过将故事卡片进行聚类分析，最终得到五大课堂学习任务，分别为学情采集、场景交互、数据分析、资源推送、智慧管理。而每一类别之下又涵盖有数量不等的子任务。通过计算任务的平均分值得出分值较高的数个子任务，确定学龄儿童及其利益相关者的功能倾向性，如图 2。

4 基于情境感知的学龄儿童体验式课堂服务系统设计原则

4.1 个性化服务原则

从用户情境的角度出发，通过主动感知用户周围的情境变化，根据用户的个性化需求主动提供以情境为基础的信息化服务，使设备不拘于桌面设备的表现形式，其原则实际上可以理解为“主动服务设计”，即基于传感器对环境的感知为用户提供相应的个性化服务，主要包括三个维度的内容 ：（1） 基于内容的推荐，包含学龄儿童个性化培养计划、个人专属标签以及不同学科资源库 ;（2） 个性化资源定制，由于学龄儿童个体的差异性，依据学情打造专属的个性化学习资源 ;（3） 个性化搜索，包含学龄儿童学分认定、作业情况、喜好特征、个性分析等搜索内容。

4.2 智能化感知原则

情境感知的加入可以帮助学龄儿童增强对自己周围环境的感知和理解，学龄儿童在反馈学情信息的过程中，主要包含两种路径，一种是外部的物理路径，即信息从设备发出到用户接收和感知的过程 ;二是基于用户自身对信息的处理能力，即用户通过不同的交互方式来反馈学情信息。智能化感知原则是让设备与用户以及环境的关系更加密切，更好地满足用户多种情境下的使用体验。在设计时需要充分考虑系统的内部及外部环境，内部环境主要是系统硬件的内部传感器的功能设定，用以满足用户的各类需求 ;而外部因素则主要考虑的是课堂外部的环境变化，例如课前、课中、课后不同的环境。由于用户对于系统的情境模式的需求是不同的，因此这就需要课堂服务系统具有智能化感知功能，用来满足用户的体验需求。

4.3 多样化需求原则

在情境感知的智慧学习环境中，需要依托数据技术的支持，实现技术深度融合学习资源，形成有目标实现机制、有层次处理机制、有反馈提升机制的学习资源开发技术，在学龄儿童体验式课堂服务系统中通过开发不同的课程资源，来适应学龄儿童的课堂学习资源多样化需求的建设，即 （1） 基础课程需求，包含语文、数学、英语等公共基础学科的知识课程 ;（2） 个性课程需求，以学龄儿童学情的信息反馈进行数据分析，为学龄儿童提供针对性的薄弱学科辅导内容，满足其个性化学习需求 ;（3） 定制课程需求，通过智能分析，依据学龄儿童的个性特征及偏好，科学化定制兴趣课程及薄弱课程的高阶辅导资源。

5 基于情境感知的学龄儿童体验式课堂服务系统设计实践

5.1 产品功能定义

5.1.1 学情采集功能

在课堂学习环境中，利用环境传感器来感知学龄儿童的学习情境信息，采集学龄儿童的学情数据信息。而感知系统通过对学龄儿童学情方面的数据进行收集、分析和反馈，以便教师对学龄儿童在学习过程中出现的问题进行及时的干预及评价。课堂学习环境中的学情数据是一个动态的反馈过程，需要设备不断地对教学过程以及教学过程外的数据进行收集和挖掘。通过智能算法，能实时捕获追踪学龄儿童的学情数据，而利用机器学习和深度学习算法，能获取每位学龄儿童的行为轨迹数据信息，从而打造个性化的学习方案。

技术能够帮助学校实现让学生“知道更多，做到更多，体验到更多”，如当教师询问学龄儿童“对于这个知识点你理解了多少？”学龄儿童的回答可能是模糊的，“到底是多少？”但如果换一种形式，让学龄儿童来自主表达，通过给予一个“度”的标准，那么学龄儿童则能更好地弥补对事物的感性认知，树立清晰的数据可视化意识，将感性的思维具象化、科学化地进行表述。云智慧交互课桌操作流程，如图 3。

5.1.2 场景交互功能

技术不仅可实现虚拟环境下的人机交互，还能为学习者提供与真实环境间的交互，例如利用增强现实技术让学龄儿童更加真实地感知课堂环境。在呈现形式上，如全息投影利用干涉和衍射原理提供课堂真实的互动与环境的临境感，让学生与课程内容所需的虚拟场景实时合成，增强学生的直观体验，与场景进行交互，加强沉浸感，构建人机交互、即时互动、高效智能的全新教学模式。

同时，智慧学习环境中的交互媒体也为学龄儿童创设了配套课程内容的课堂情境，以优化其学习体验。如在语文课堂中教师讲到“秋天来了”，全息投影即可展现出金黄色的落叶缓缓从空中飘落的场景，让学生更加真实地感受秋季对应的场景，提高学习动力和热情。云智慧交互课桌场景效果图，如图 4。

5.1.3 个性资源推送功能

运用大数据和云计算技术，根据学生学情数据，智慧地定制个性化培养计划及学科资源库，来实现教育教学资源分配的科学化。通过交互动作和环境感知来采集学生课堂的学情大数据，经云计算技术与大数据分析，生成可视化的学情数据，有利于教师及时掌握每位学龄儿童的学习状况，制定学龄儿童不同的个性化培养方案，真正做到因材施教。利用智慧感知系统采集学情数据，经云计算技术与大数据分析，生成科學化的数据，实时可视化学情展现，有利于教师及时掌握每一位学龄儿童的学习状况，制定满足不同学生学情的个性化培养方案，真正做到因材施教 ;而通过手机助手也能将每位学生在课堂内外的学情数据及时反馈至家长端，让家长更清晰地掌握孩子在校各方面的学习情况，全方面地了解其成长及发展所需。

5.2 产品互联模式设计

建立情境感知作用下的“3+1”学龄儿童课堂服务系统互联模式。该系统依托虚拟现实、智能算法、大数据及云计算等技术实现智慧教与学、智慧管理、智慧决策等功能，打破传统课堂课桌、黑板、讲台的时空概念，变革课堂的布局、形态与环境。

该系统含三大端口 ：学生端、教师端和管理端。首先，学生端通过设备收集课堂情境数据信息，利用交互感应屏将学情数据提交至云端服务器，经云计算与大数据，将动态的学情数据信息实时传至教师端 ;其次，教师端通过网页端平台及时掌握学生对知识的掌握程度，利用情境信息要素来进行科学化的教学决策 ;然后，管理端通过云智慧服务平台来监控与管理课堂的学习环境，从而实现智慧化的综合管理 ;最后，将教师端学业评价数据、学生端学情数据及管理端综合评价数据进行情境数据信息整合，家长端通过APP 智能推送的学情分析及个性化学习资源来科学地辅导孩子的课后学习。学龄儿童课堂服务系统互联模式设计，如图 5。

6 结语

本文从當前学龄儿童课堂服务系统设计环境出发，将情境感知理论与用户体验方法相结合，展开基于情境感知的学龄儿童体验式课堂服务系统设计研究。“以人为本”设计理念的提出使得设计师应更加重视挖掘用户的隐性需求，关注用户体验，同时也更需要设计师站在用户的角度去思考和解决相关设计问题。基于情境感知的设计是技术与设计的深度融合，也是体验设计的人性化回归，通过具有温度的交互方式打造人与人、人与物、物与物之间更好地融合，营造设计赋能生活的美好愿景。

本文系 2019 年度广东省科技创新战略专项资金科技创新普及领域项目阶段性成果（项目编号 ：2019A141405047）;2020 年教育部高等教育司产学合作协同育人项目（项目编号 ：202002137069）。

参考文献：

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[3] 吴剑斌，张竞元，张凌浩.基于情境感知的车载信息娱乐系统交互设计研究 [J].包装工程，2018，39（16）：189-196.

[4] 辛向阳.交互设计 ：从物理逻辑到行为逻辑 [J].装饰，2015（05）：58-65.

[5] 袁欢欢，蒋晓.基于情境感知的智慧社区养老服务 APP 设计策略研究 [J].设计，2020，33（23）：84-86.

[6] 徐子洋，陈异子.基于情境感知的城市公交车厢内信息服务设计研究 [J].工业设计，2021，（02）：101-102.

[7] 陈点滴，秦宪刚，李霞，等.移动情境感知服务中的人机情境感知协同模式探索 [J].装饰，2018，（08）：98-101.

[8] 郭昕鸣，谭征宇.基于情境感知的 O2O 小程序设计策略研究 [J].包装工程，2020，41（16）：210-217.