E-MODULES：为自闭症儿童情绪认知能力提升而设计的多感官交互创新工具包

摘要

自闭症儿童在情绪理解与表达方面存在显著困难，严重影响其社交互动与生活适应。为此，我们设计了E-MODULES，基于感觉统合理论的多感官交互工具包，旨在为自闭症儿童营造多感官刺激的，沉浸式的情绪学习体验，以辅助其在情绪认知能力的提升。通过为期一个月的对照实验，结果显示E-MODULES提高了儿童的情绪识别与应对能力，获得了儿童和家长的较高认可，为自闭症儿童融入社会生活提供了有力支持。

关键词

自闭症儿童；情绪认知；多感官交互；感觉统合理论；工具包设计

一、引言

自闭症儿童因难以准确识别他人情绪，常被同龄人排斥，导致孤独和友谊质量差，成年后面临更严重的社交孤立，易出现抑郁和焦虑症状[1]。感觉统合作为一种重要干预方法，通过多感官刺激帮助儿童整合身体与环境信息，改善行为问题和社交技能，但在情绪认知方面的应用仍有待探索[2]。基于此，本研究设计了E-MODULES，一个基于感觉统合理论的多感官交互工具包，通过情景故事动画与自闭症儿童交互，提升其情绪理解与表达能力。

二、感觉统合理论

2020年，自闭症谱系障碍国家专业发展中心将感觉统合列为有效的循证干预措施[3]。研究表明，感觉统合训练对自闭症儿童的社交、感知觉和行为有显著改善效果，表现为注意力集中、情绪稳定和合作性行为增加[4]。感觉统合训练通过多样活动刺激各感官系统，促进大脑区域间的信息交流与协同，提升神经系统的整合功能，增强情绪调节与行为控制能力。训练中，儿童与治疗师、同伴及器材互动，学习合作、分享、等待等社交行为，为其提供学习社交技能的机会。

感觉统合理论的三阶段教学循序渐进地促进自闭症儿童的情绪认知发展。第一阶段通过触觉、视觉和听觉基础训练，缓解感觉敏感或迟钝引发的焦虑；第二阶段结合结构化教学与角色扮演，提升儿童的情绪识别与表达能力，增强运动能力和专注力；第三阶段进一步优化注意力、记忆力和人际交往能力，帮助儿童理解和表达复杂情绪，增强自信心与情绪稳定性。三阶段教学通过逐步提升感觉处理和运动协调能力，优化情绪认知与行为表现，支持自闭症儿童的社会适应能力发展。

三、基于感觉统合理论的自闭症儿童情绪认知产品设计原则

基于感觉统合理论，总结出以下设计原则：

（1）多感官整合设计：通过视觉、触觉及听觉的跨通道绑定，提供丰富的感觉体验，缓解儿童认知负荷。

（2）渐进式挑战设计：基于感觉统合三阶段教学理论，逐步提升任务难度，避免用户因任务过难或过易而失去参与动力。

（3）交互机制趣味化设计：通过有趣、互动性强的机制，吸引用户注意力，降低学习压力，提升学习效果。

（4）正向反馈循环设计：通过多维度奖励机制，强化正确行为，激励用户持续参与并提升能力。

四、E-MODULES工具包的设计

出于教育目的，本研究选取快乐、悲伤、愤怒、惊讶、厌恶五种情绪，设计了E-MODULES工具包，以情绪环、基座为硬件载体，搭配APP，实现多感官交互与情景化互动。

（一）硬件设计

研究发现，视觉几何形状、色彩光谱和材料质地对自闭症儿童的情绪感知有独特影响。圆润造型传递温和信号，使儿童情绪平静；尖锐多边形易引发紧张和不安[5]。暖色调（如红色、橙色）可能使自闭症儿童产生兴奋、躁动或烦躁情绪；冷色调（如蓝色、绿色）相对舒缓，但部分儿童对特定冷色调也可能异常敏感[5]。柔软的毛绒材质带来舒适、放松感；粗糙、坚硬的材质（如砂纸、金属）可能引发抵触或恐惧等消极情绪[6]。基于以上研究，设计了快乐、悲伤、生气、惊讶、厌恶五个抓握情绪环及其对应的情绪卡片（见图1）。卡片的形状、颜色与情绪环一致，并标有对应的情绪面部表情。

基座内集成多种电子元器件（见图1）。核心主板采用ESP-WROOM-32开发板，搭配射频识别（RFID）模块与贴在情绪环延长柱底部的FPC电子标签。通过面包板、杜邦线连接开发板、触摸传感器、LED传感器，用绝缘胶带固定绝缘，保障系统稳定安全。

（二）软件应用设计

E-MODULES的软件应用提供与情感相关的叙事动画，引起儿童兴趣（见图2）。在视觉设计上，基于自闭症儿童对绿色、蓝色的偏好及其稳定情绪的作用，APP主色调设为绿色。采用圆角、结构简化的图形界面替代文字下达指令，便于其辨别按键功能[7]。在角色设计方面，实验表明，颜色鲜艳、结构简单的卡通形象更易引起自闭症儿童的视觉注意，因此选取此类卡通角色[8]。在听觉设计上，依据Tuomas Eerola团队的研究，选取能诱发特定情绪的音乐片段用于情景动画，如用《Streets of London》片段营造“快乐”氛围[9]。APP配备语音助手引导操作，锻炼儿童的听觉能力。

（三）E-MODULES的使用流程

第一阶段：情绪认知基础能力打造阶段。通过情绪抓握环的色彩呈现、形状构造及质地触觉反馈设计，刺激儿童的视觉与触觉，帮助其建立对每种情绪的基础认识。

第二阶段：深化儿童对情绪的认知。儿童进行情绪环与面部情绪卡片的匹配任务，理解面部表情与情绪的关系。然后根据语音助手的提示将情绪抓握环插入基座，触发APP播放对应情绪的情景动画，使儿童结合动画故事情节理解情绪。此过程融合视觉、触觉、听觉等多感官刺激，强化儿童对情绪情境的理解能力（见图3）。

第三阶段：聚焦于实践应用，提升儿童在现实场景中的应对能力。儿童模仿情景动画中的主人公，依据语音助手的手势指令对基座做出相应动作，准确完成后获得灯光闪烁的视觉反馈及积极的语言鼓励（见图3）。

五、实验与评估

为评估E-MODULES的可行性和用户体验，本研究招募了6个自闭症儿童家庭，包括6名父母和6名儿童（2男4女，平均年龄7.67岁，SD=1.37）。实验前，向每位儿童的父母说明实验目的并签署知情同意书，研究全程保护参与者信息隐私，研究方案经专业伦理审查委员会批准。

实验为期一个月，每周1次，共4次测试，均在儿童熟悉的家中进行，以确保情绪稳定。实验设计分为三部分，分别对应前文提到的三个阶段，每部分干预时长约10分钟，间隔休息5分钟。为其一个月的实验结束后，对被试儿童父母开展约半个小时的半结构化访谈，内容包括E-MODULES工具包对儿童情绪认知的有效性、日常社交提升情况、工具包易用性、整体用户体验及改进建议。

六、局限与期望

本研究基于感觉统合理论开发了E-MODULES工具包，旨在提升自闭症儿童的情绪认知能力，但存在局限性。一方面，样本量较小，可能影响结果的可靠性和可推广性；另一方面，自闭症儿童个体差异显著，E-MODULES难以精准适配症状严重或特征独特的儿童的复杂干预需求。未来，希望能引入更多交互技术，结合人工智能和大数据，实现功能深度定制，为每个自闭症儿童提供定制化方案，构建综合干预体系，以提升干预效果。

参考文献

[1]吕开新， 徐蕾， 杨赛男. 自闭症儿童情绪识别与表达的干预研究[J]. 现代特殊教育， 2020 （7）： 64-66.

[2] 崔滢. 感觉统合训练治疗自闭症儿童行为问题的理论探讨与循证研究[D]. 山东中医药大学， 2021.

姓名：张淑君   学校：杭州电子科技大学      邮编号码：310018

出生日期：2000年1月

性别：女

民族：汉    籍贯：山东省青岛市

学历：硕士研究生  研究方向：产品创新与交互设计