基于WSR系统方法论的视障儿童早期教育辅助用具设计研究

总结并提出了新的早教改革计划：第一，从社会心理学角度对盲童进行早期教育;第二，从个性化教学、直观教学的角度改进早期教育;第三，政策方面改革，使其更支持和推动盲童早教;第四，从视障儿童盲态矫正的角度提出四种矫正策略，使盲童的教育可以有一定的矫正效果。

（三）视障儿童早教辅助用具现状分析。针对于视障儿童早期教育多以对其盲文的认知为主，由于视障儿童不能视物，因此，触觉和听觉是他们学习的主要渠道，早期的教育辅助用具，多以一些有凹凸槽的积木为主，同样需要专门的老师陪同，但是其结构单一，因此需要大量的刻着不同盲文的积木或者书籍才能完成对视障儿童盲文认知的教育，如图3。

随着科学技术的发展，视障儿童早教辅助用具不仅仅局限于物理用具上，盲文电话随着科技大潮应运而生，不仅可以帮助视障儿童学习盲文，更可以帮助他们与其他人交流，使其更加融入社会，如图4。

除了对视障儿童的盲文早教，对其的性格教育也尤为重要，除了父母的陪伴，时长有跟视障儿童聊天的器具会更好地帮助他们发展，国外及国内的很多学者对视障儿童机器人展开了研究，其中分为领路式和居家交互式，如图5、6。但居家交互式机器人成本较高，且易出错，所以不被大众所接受，因此，设计一款具有领路式及居家交互式特点的视障儿童早期教育辅助用具是具有重大社会意义的。

二、基于WSR系统方法论的产品设计研究

（一）WSR系统方法论简介。WSR系统方法论是由我国学者顾基发教授和博士朱志昌在HULL大学提出的一种复杂性设计问题的工具。W5R是物理一事理一人理方法论的简称，能够将解决的问题条理化、层次化，能够对事物起到一种化繁为简的解决方式，将定性分析和定量分析相结合。WSR系统方法论能够综合各种专业知识，去其糟粕，取其精华，互相弥补。此方法具有很大的操作性原则，体现在目标、策略、方案上，如图7。在物理层面对设计的对象、内容分析客观的物质世界、法规和规则，并且对焦点进行功能分析，运用自然科学的知识进行最求真理式的谈论;在事理上分析组织以及系统做事的道理，对焦点进行逻辑分析，在追求效率的同时运动管理科学及系统科学协调整个设计;在人理上分析人和人之间的处世道理，对焦点进行人文分析，运用行为科学追求成效。

（二）基于WSR系统方去论的产品设计流程

1.产品物理性设计：首先对产品实体形态中的造型进行分析，满足使用者的要求，达到使用人群和使用场所的要求，然后对产品的功能进行分析，并且结构进行深入分析，使其能够达到使用者在功能上的使用需求，并且尽量保持结构简答紧凑。对于产品的材料尽量满足使用场地的环境，比如说需要耐长时间高温，湿热的环境，根据不同使用者不同的使用频率，使用场合指定适合的产品材料;在产品审美上，需与使用者沟通，使产品在美观度上满足使用者的要求。

在对产品的技术因素（包括生产加工工艺和材料处理工艺）进行设计时，首先分析产品的使用状态，根据使用频率、是否经常拿持、是否经常随身携带、如果是电子产品，分析其待机时间等分析其色泽、肌理、质感、触感，然后根据这些因素对生产加工工艺进行决策。

最后分析产品的生产环境、使用环境及社会环境，根据三者对产品的实体形态和技术因素进行修改，精益求精，如图8。

2.产品事理性设计：针对设计的产品的事理性设计主要体现在前期的市场调研上，针对不同需求，不同年轻，不同社会阶级的用户进行设计定位，在满足他们基本的基础要求上，添加适合他们的功能，并以此为讨论目标进行设计立项，并且小组成员进行研讨，进行决策，将设计决策告知用户或者进行网络调研，将调研结果进行设计反馈，优化产品的事理性设计，如图9。

3.产品人理性设计：首先要考虑决策者、设计者、生产者、销售者、使用者的人为因素和心理因素。以人为本，根据使用者的尺寸、重量、体表面积、比重等特征参数考虑到设计中，使产品符合人体特征研究学中，同时结合反思设计，运用逆向工程排除产品设计中可能对用户产生的困扰，在解决主要的问题的同时，减少设计附带的一系列问题，以人为本。设计出易于理解、方便使用的产品，如图10。

三、基于WSR系统方法论的视障儿童早期教育辅助用具产品设计

目前我国视障儿童早期教育辅助用具产品市场上充斥着很多良莠不齐的同类产品。但大多数制造企业只考虑到用具的功能性需求，对设计用具的WSR分析乃至设计很少，在同等功能完成度下，一些视障儿童早教用具得不到大众的青睐，导致了一些较好的生产厂商的倒闭，一些好的视障儿童早教用具的外观设计被扼杀在摇篮之中。因此，本文将围绕W5R系统方法论设计的视障儿童早期教育辅助用具产品为案例进行设计-分析，以供相关产品作设计参考，图11为视障儿童早期教育辅助用具产品设计WSR三维模型。

（一）视障儿童早期教育辅助用具物理性设计

1.产品实体形态因素设计：本视障儿童早期教育辅助用具的结构是产品的结构产品的整体外观造型是简单的长方体，分为图片识別区和盲文显示区两个部分。内有外壳、主板、摄像头、音量控制键，开关键。该装置的结构为：在壳体的背面设有显示屏和扬声器;壳体内设有主板;壳体上还设有与主板相连的调音模块和进程控制键;进程控制按键包括下一首按键、暂停、播放按键和前一首按键;壳体的正面设有摄像头和补光灯;壳体上还设有与主板连接的位置感应模块。该装置易于实施，结构独特，功能丰富，特別适合盲人使用，如图12。

本产品使用镁铝合金，其重量是一般塑料的三分之一。该材料具有优异的散热性能，所以经常用于电子产品的外壳。表面喷涂工艺可以使其变成个性化的颜色，但普通塑料和碳纤维都无法实现。因此，镁铝合金可作为盲童早教机的首选外壳材料。然而，镁铝合金的耐磨性却不是很好，长时间使用会有明显的划痕。而且，成本高，很少有产品使用铝镁合金制造整体的外壳。综合来看，铝镁合金具有强度高、重量轻、散热性好、外观美观等优点;同时，铝镁合金具有不耐磨、成本高的缺点。镁铝合金相对于其他的可以用于电子产品材料而言，是盲童早教机的材料首选。该产品在功能方面，设计可以实现语音交互、智能语音识別和盲文实时反馈，在外面活动时，能够实时监测周围信息，能够语音提醒视障儿童躲避障碍物，居家时能够和视障儿童交互，与其谈心，并且能够交流与教学二合一，使视障儿童不与社会脱轨。

2.产品技术因素设计：本视障儿童早期教育辅助用具的表面材料处理工艺采用磨砂处理，质感相对柔和，充满颗粒感以及摩擦的感觉，在保持肌肤感的同时使此教育辅助用具不易脱手。生产加工工艺采用整体热成型，无菱角，无缝，屏幕采用Active Matrix/Organic Light Emitting Diode屏幕及盲文屏幕封装技术，保证了几乎没有缝隙，不会出现意外出现夾手的情况。此外，充电模式采用了大功率无线谐振式充电方式，在保证了续航的同时，也保证了视障儿童的安全。

3.环境因素设计：本产品由于采用了较为紧密的封装技术，因此，无论是雨天还是雪天都可以在户外使用，而且能够自动连接WiFi.及在没有可用wifi的情况下能够使用4G上网，实时从互联网上更新数据，给视障儿童的出行提供便利。

（二）视障儿童早期教育辅助用具事理性设计。针对视障儿童早期教育辅助用具事理性设计流程如图13所示。

1.设计准备：本产品在事理性设计上针对是否安装可变动盲文屏幕上进行了设计研究，并且对此进行设计调研的设计准备，使视障儿童早期教育辅助用具的功能更加完善。

2.市场调研：在视障儿童早期教育辅助用具的交互上，进行了设计市场调研和以访谈的方式对几位视障儿童以及家长进行调研，并分析提出观点的重要性，结果表明现在的一些交互的措施和方式不太完善，需要在语言接收和转换的方式上进行改进。

3.设计定位：在明确了要改变的方式以后，对视障儿童早期教育辅助用具语言转换方式的设计进行了市场级的定位，明确了是为了加快盲童接收信息的速度，最终使盲童与正常儿童交流没有障碍。

4.创意分析：目前市面上用的较多的语言转换方式是将可以将文字转换为语音或者将语音直接播出，但是在为了辅助视障儿童教育的方面来讲，起不到任何辅助作用，应该以盲文的形式体现。

5设计立项与设计决策：本产品采用的可变动盲文屏幕是一个较为成熟的技术，会根据接收到的语音和文字，将其转换为盲文，起到了在锻炼盲文阅读能力的同时，也缩短了视障儿童与正常儿童之间的先天性不足。

6.设计反馈：在进行事理性设计之后，回访了几位视障儿童，并且将设计成果让其体验，一致反映良好，大大加快了交流的速度，如图13。

（三）视障儿童早期教育辅助用具人理性设计。本产品主要是根据视障儿童的生理及心理需要所设计的，设计流程如图14。

1.确定设计对象：由于本产品主要针对的事视障儿童这一特殊群体，因此，应当以视障儿童作为主要的设计对象。

2.分析使用者心理因素及人为因素：视障儿童往往存在着自闭，不擅于与其他人交流等心理及周围正常儿童对视障儿童可能会产生一些影响的情况，针对这一情况最好的解决办法是与其实时沟通。所以需要设计语音交互功能。

3.视障儿童早期教育辅助用具人理性设计：针对本产品需要设计的语音交互功能设计了智能语音识別系统。首先，系统根据语音的输入进行预处理，提取语音中的特征值，并将提取的特征值进行训练及识別，通过不断的训练使模式库不断完善，当进行识別决策时能够更加稳定，准确。识別后，采用卷积神经网络分析使用者语音中需要完成的事，进行自我判断，回答使用者的命令和交谈，图15为基于W5R系统方法论的视障儿童早期教育辅助用具智能语音系统。

结语

由于目前的视障儿童早期教育辅助用具以功能性为主，导致大部分制造企业把关注点聚焦在功能的实现上，忽略了W5R设计在视障儿童早期教育辅助用具中的重要的核心地位，导致现有视障儿童早期教育辅助用具不能引起使用者的共鸣。本文提出了一种新型视障儿童早期教育辅助用具设计思路，并以设计的新型的视障儿童早期教育辅助用具为实例，从物理性，事理性和人理性角度出发，对其进行设计研究，为相关产品的工业设计提供参考。

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