基于交互技术的学龄前儿童智能服饰设计研究

摘要：本文借助于交互理念与交互技术，以学龄前儿童的看护为着眼点，探索儿童智能服饰的设计，旨在研究设计一种基于新媒体交互技术的，利于看护人员的，又满足于儿童好动性格与交往欲望的交互式智能服饰，并探讨了儿童服饰智能交互的具体技术实现途径。

关键词：交互设计；服装设计；儿童；智能服饰；交互技术；应用

中图分类号：J50

文献标识码：A

文章编号：1003－9104(2011)05－0231－04

随着信息技术的日益发展，科技渗透到生活的方方面面。科技应用带给人类愉悦和美好体验的同时，涉及人、技术、应用环境的交互设计将越来越进入人们的视野。Bill Moggridge在《Designing Interactions》中提到：“数字技术改变我们和其它东西之间的交流(交互)方式，从玩的游戏到工作的工具。数字技术产品的设计师不再认为他们只是设计一个物体，而是设计与之相关的交流(交互)方式。”

一、何谓“交互设计”

交互特指发生在多个独立决策个体之间的一种现象和行为。什么是“交互设计”呢?Bill Moggridge在其著作中曾给出一定的解释：起源于20世纪80年代的关注交互体验的新学科“交互设计”，从用户角度来说是一种如何让产品易用、有效而让人愉悦的技术，它致力于了解目标用户和他们的期望，了解用户在同产品交互时彼此的行为，了解“人”本身的心理和行为特点，同时，还包括了解各种有效的交互方式，并对它们进行增强和扩充。

美国著名的交互设计专家Alan Cooper对交互设计的定义是：交互设计是人工制品、环境和交互系统的行为，以及传达这种行为的外在形式。传统的设计学科研究的着眼点在于形式，以及内容与内涵，而忽视规划和描述事物的行为方式，交互设计正是旨在研究用户对人工制品的行为，并选择及设计传达这种行为的最有效形式。

交互设计的实质不仅仅是令人愉悦的形式设计；虽然面向形式的方面也非常重要，但是除非是通过有效和合适的行为组织的，否则没有价值。换句换说，在交互设计中，如果缺乏严密的逻辑结构来帮助解决用户的实际问题，就好像是电影拍摄中只关注特效，而忽视剧本故事的叙述是一个道理。可见，对于数字产品的交互而言，人和设计的人工制品之间的交流行为的期望和设计才是交互设计的实质所在。

交互设计的目的是为了让人产生更好的体验。我们作为设计者，无法设计一种人工制品或者系统的用户体验，但我们能够通过设计与人工制品交互的机制，来达到改善用户体验的目的。人们不能设计体验本身，但人们能设计调节和引导体验的交互行为。

因此，我们可以把交互设计理解为设计一种机制，这种机制是体现人与数字产品或信息服务的交流互动。机制的设计创立必须考虑用户的背景、使用经验以及情感体验。最终目的是使得交互产品符合用户的思维逻辑，并使用户在与产品交流时能够产生良好的体验。

二、交互设计与智能服饰的关系

俯仰当今社会潮流，科学与艺术交融乃是大势所趋。整个社会步入信息化时代，数字化取向渗透在社会生活的方方面面。基于交互设计理念与技术对学龄前儿童、看护人员与看护行为活动进行研究，借助服饰这一载体，本文旨在研究设计一种利于看护人员的，又满足于儿童好动性格与交往欲望的交互式智能服饰。通过交互设计理念与交互感应技术，进行儿童服饰的智能交互设计。以此实现儿童交流更具趣味性，并为看护人员实现一定的看护功能。(如图1所示)

交互设计与智能服饰的结合是两者发展的必然，交互设计的发展必定会与人们的生活发生越来越密切的关系，而服饰的智能化也是服饰发展演变的方向之一。儿童服饰的智能化不能缺少交互技术的支持以及交互设计思维的融入。所以，交互设计与儿童智能服饰两者都是互为促进的关系，两者的结合是信息社会发展的必然。

众所周知，在实际的智能服饰案例设计中，前提是确保服饰的可用性，以及智能交互系统的可用性。服饰的可用性确保儿童的身体舒适度、衣料的易清洗等功能需求；智能交互系统的可用性主要是体现安全、有效、易学、好记的质量指标。根据交互理念及数字媒体技术，第一阶段智能服饰的设计案例(如图2所示)更多的是从衣物的舒适度、智能感应及展示系统的可用性、安全性考虑，以及使服饰易于清洗及维护。

服饰设计案例中涉及到的智能系统主要包括三部分：一是服饰正面胸口部位的感应器和控制端，口袋上面的易于拆装的两块显示屏；二是服饰背面隐藏于图案中的LED灯；三是手持控制端的设计。儿童服饰正面的感应器，可通过看护人员来根据所处环境及心情自选，例如，噪声感应器、光线感应器等等。口袋上面的两块显示屏根据感应器和控制端控制，内容主要是呈现儿童熟悉和喜欢的卡通图案，例如灰太狼、喜洋洋、花园宝宝等。在实际使用过程中，看护人员可以和儿童编织一个美丽的故事，通过故事及看护人员操作系统控制端来增加亲子关系，以及满足儿童的好奇心和探索欲。例如当儿童跌倒哭闹的时候，看护人员通过控制端选择一个儿童喜欢的卡通形象，并通过卡通形象的勇敢故事来直观地教育儿童，这样通过服饰上的智能系统既可以达到看护的目的，还能起到一定的教育作用，儿童也会把自己想象成卡通形象中的小英雄达到娱乐身心的目的。

服饰背面隐藏于图案之中的LED灯主要是对儿童的安全考虑设置的。在夜晚LED灯根据感应器或控制器以跑马灯的程序来控制服饰上面LED灯的闪烁，提醒周围的车辆注意避让，从而为儿童创建相对安全的夜晚道路步行环境。

看护人员手持控制端的设计，秉承的设计原则主要包括可视性、启发性、易于操作性，以及良好的触觉体验。同时，针对儿童对周围事物的好奇容易损毁物体而产生伤害的特点，在设计中，控制端尽量避免出现尖锐的棱角；材料上选用不易破碎的、有良好触摸手感的、同时能够保护控制端硬件设备的塑料及多点触摸式控制显示屏。充分考虑了设计的安全伦理性、注重实效和使用体验的设计准则。下一阶段手持控制端的设计会与手机融为一体，不仅可以与智能服饰系统产生互动，而且还可以嵌入GPS定位系统，准确获知身穿智能服饰的儿童所处的方位。

当然，目前的设计案例中还有很多尚待改进的地方，正如Donald Norman先生说到期望设计是交互设计的下一站。在智能服饰实例的设计中，对于用户期望和体验的实现度还有待提高。期望和体验主要是基本功能完备且方便的基础上，给用户一些与众不同的或者意料之外的感觉。在接下来的研究中，我们着力在服饰的智能材料方面、体验和情感性方面进行设计研究。例如如何通过无毒、无味的、易于清洗的、有一定牢固度的感光材料与服饰布料结合，从而使智能服饰中的电子构件真正融合在布料之中；如何使服饰的智能交互系统产生高情感的用户体验等。

智能服饰的交互性不仅体现在服饰与环境的交互，而且还包含服饰与服饰的交互，看护人员与服饰的交互。交互技术与服饰艺术的结合，顺应了信息技术的发展趋势。正如尼

古拉-尼葛洛庞帝在其著作《数字化生存》中所言：“信息技术的革命将把受制于键盘和显示器的计算机解放出来，使之成为我们能够与之交谈，与之一道旅行，能够抚摸甚至能够穿戴的对象。”

通过案例，我们可以看出交互技术与服饰设计的结合是两者发展的必然，智能服饰的出现也是信息社会人们现代生活的需求。利用交互技术，借助于服饰这一日常生活必须品，改善人们日常生活中的儿童看护问题是有研究价值和社会意义的。不仅可以改善看护人员的精神压力，而且有助于儿童的健康成长。

三、目标人群的特点分析

交互设计的研究是基于对用户和认知原理的理解。交互设计师应该首先要做的就是理解使用他们设计的人们的目标、动机和期望。如何看待交互设计领域中人与技术的关系，决定了技术及产品是否让使用者具有情感体验。人是产品的创造者，同时也是最终的使用者，所以，“人”应该成为被关注的焦点。

在人本主义思潮的理论背景下，设计领域“以用户为中心”的设计观念已深入人心。以亚伯拉罕・马斯洛和卡尔・兰塞姆・罗杰斯为代表的人本主义的理论核心是“以人为本”，即关注人的情感与人的价值的实现。这种批判物本主义的观点在数码产品泛滥的今天，具有重大的现实意义。人类情感由于主观与客观影响有其多样性的特征。通过产品目标人群的特点分析，可以让用户“触景生情”，使产品及服务在用户内心产生情感认同。针对学龄前儿童的智能服饰设计需要解决的问题，儿童与看护人员了解的最多。使用产品和服务的人群最清楚他们的需求、目标和偏爱方式。通过目标人群特征及活动的分析，获取目标人群需求、目标和偏爱方式是基于交互技术的学龄前儿童智能服饰设计研究的第一步。

1　针对学龄前儿童群体特征的分析

学龄前儿童是指3－5岁的儿童，在先天素质与后天环境相互作用下，不同地区的儿童在生理与心理发展方面存在较大差异，但有一些特征是生活在各种文化背景下的整个学龄前儿童所共有的。这一群体的特征通过以下方面反映出来：

身心特征。3－5岁的学龄前儿童身高普遍集中在93cm－107cm，有较强的身体协调能力，性格活泼好动，日常生活中不停地做各种动作和探索新的活动方式。精力充沛。生长发育速度快，乐于参加户外活动。由于身心的快速发展，初步产生了参加社会实践生活的需求。大多数学龄前儿童具有较强的表现欲。

认知特征。学龄前儿童学习能力增强，对周围的事物有很强的好奇。根据美国心理学家斯洛宾对多个国家的儿童语言发展进行的研究证明，3岁儿童已大多掌握1000个词汇，具备了正确使用语言的基本能力。有一定的认知和表达能力。但认知思维方面有其学龄前儿童这一阶段所特有的特征：凭直觉认识周围的环境和事物，缺乏逻辑思维能力。

需求特征。学龄前儿童的社交能力已初步具备。3岁左右儿童具备结交朋友的趋向，开始在交往与玩耍中获得起码的社交能力。玩耍是这一阶段儿童的主要日常生活，在玩耍游戏中体现对周围环境及成人行为的模仿和认知。这一阶段儿童的行为自觉性逐渐建立，行为和目的之间联系增强，逐渐具备个性倾向。因为这一阶段易受周围环境的影响，所以，看护人员提供给这一时期儿童良好的成长环境对儿童培养良好的个性品质、道德行为至关重要。

从上述特征分析得出：3－5岁的学龄前儿童这一群体的特点是具备自主活动能力，但还对潜在的危险认识不足，还需专人看护，这一阶段是智力发育、个性培养和步入集体生活的重要阶段。

2　针对儿童看护人员及看护活动的特征分析

儿童看护人员从与儿童家庭关系角度可以分为家庭成员看护人员和社会看护人员。从看护人员的年龄角度可以分为父母辈看护人员和祖父母辈看护人员。尽管不同的角度可以得出不同的看护人员分类，不同的看护人员有其独用特点，但儿童看护人员这一群体也具有明显的群体特征。

身心特征。针对儿童的看护人员，由于看护任务的需要，必须时刻关注儿童的活动及周围环境，时刻保持警惕，确保儿童所从事活动与所处环境的安全。同时由于儿童的好动天性，以及对周围事物的好奇心和探索欲，使得看护人员也必须具备充沛的体力和精力，这造成了一部分看护人员很强的身心压力。

任务特征。针对儿童的看护人员需要完成双重任务：首先，基本任务就是确保儿童所处环境及活动的安全；其次是培养儿童良好的情感交流。儿童看护人员最基本的任务就是满足儿童的健康和安全需求，其次由于3－5岁的学龄前儿童易受周围环境的影响，所以让儿童处于相对稳定的情感环境，并与周围的人进行友善、顺畅的情感交流也是看护人员的职责所在。

针对儿童的看护人员由于任务压力大，长时间看护儿童极易造成身心疲惫。所以，通过儿童服饰这一载体，利用交互技术来为孩子构建一个舒适、安全的交往与玩耍空间，使看护人员拥有舒缓的看护心情，这是一个具体的社会需求。

学龄前儿童的社会交往欲望与对周边事物的探索欲强烈，在交往与探索的过程中，他们不断地发现问题，并通过问题不断的成长。伴随探索与交往的是各类的危险与看护人员的辛劳，所以让孩子在交往与探索中趋利避害，以及相对减轻看护人员的工作压力是交互式智能服装的研究着眼点。

四、课题研究中交互理念与交互设计的运用方法

针对目标人群的特征以及需要，设计师必须通过不同角度来分析问题，这也是解决问题核心的关键所在。对问题的解决方案在设计的不同阶段有不同的体现。对基于学龄前儿童的智能服饰设计来说，交互设计理念的运用在设计的前期、中期、后期偏重相对应的不同设计方法。本文主要是按照时间维度对学龄前儿童智能服饰设计划分为以下三个阶段。

1　前期设计构思阶段――“以用户为中心”的设计方法

这一阶段主要是研究问题域及理解用户与其需求。针对学龄前儿童的智能服饰设计研究的起始是通过研究学龄前儿童需求开始的。设计需要解决的问题是儿童交流和儿童看护的问题。针对儿童看护与交流的智能服饰的功能需求，智能服饰的用户最清楚。设计师前期构思阶段的主要任务就是把目标人群的需求、目标、偏爱方式研究分析出来。这也就是“以用户为中心”的设计方法。“以用户为中心”的设计出发点是：设计师要设计适应用户使用的产品，而不是强迫用户被动适应产品。

在具体的基于交互技术的学龄前儿童智能服饰设计过程中，学龄前儿童及看护人员所反馈的信息是设计分析决策时的重要因素。在设计的初始阶段，设计人员通过分析用户、咨询用户，分析看护活动、儿童交往活动来确定用户的需求和期望。例如，儿童与儿童之间的交流和思维方式与成人之间的交流和思维方式存在差异，他们之间的交流简明直接、喜怒倾向较为明确，对抽象事物接受信息有限，儿童喜好直观的元素设计，所以针对儿童的交互设计元素和交互方式最终大多会呈现出直观的方式。例如，代表鼓励的小红花；跑步、站立的符号等等，都需要最直观的与儿童交流。

通过设计初期采用“以用户为中心”的设计方法，把设计

人员的关注点始终聚焦在用户的角度，这对于真正满足用户的需求极为重要。这就避免了设计人员在设计分析过程中偏离用户对产品和服务的真实需求。

2　中期设计实施阶段――“以活动为中心”的设计方法

设计中期所注重的理解用户与其需求，以及儿童看护活动中需要改善的问题是中期设计实施阶段推进的重要前提。这一阶段所关注的是如何来定义解决问题的框架并完善设计细节。以学龄前儿童的交往活动为设计出发点是达到儿童看护与交往目标的有效途径。活动是针对特定目标所采取的系列行为和决定。

日常生活中的工具性产品设计大多是通过“以活动为中心”的方法设计完成的。按照这一方法设计的物品或行为具有很强的满足活动需求的针对性，功能性强。比如针对茶艺设计的茶具，会更多的考虑享受茶艺活动而对茶具进行设计；会更多地以茶艺活动为中心，而不是以茶具为设计中心。这种设计方式对于满足活动的功能需求格外有效。

对学龄前儿童的看护行为活动，以及儿童之间的交流活动的目的是让儿童更易于形成交流，让看护人员的工作压力相对减轻，看护人员与儿童之间的交流有更多的、有效的选择渠道。对于活动各个实现目标的分析研究，是“以活动为中心”设计的前提。基于交互技术的学龄前儿童智能服饰设计具体实施阶段，儿童活动而非儿童引导着设计的进行。

以儿童看护和交往活动为中心的设计方法，由于目标功能性明确，儿童智能服饰的交互设计人员会更倾向于采用技术手段来消除对儿童交流造成障碍的因素。但需要注意的是，高技术在活动中的引入会利于活动目标的实现。但针对于特定活动及行为，目标实现过程的情感和乐趣可能会随着高技术的引入而消失，所以为儿童设计智能服饰应更多的考虑儿童的情感满足。

在这一阶段所侧重的“以活动为中心”的设计方法虽然在实现活动的目标及智能服饰的功能实现方面有其特殊的优势，但需要设计人员避免由于过于关注活动组成的一系列琐碎行为和决策，而造成缺乏对活动的整体设计解决方案。

3　设计验证反思阶段――系统设计方法

系统设计方法是一种注重分析、结构分明、逻辑严密的互动设计方法。这种设计方法的特点是具有全局性视角，所以适合于验证反思阶段的推理。偏重于系统设计的阶段，设计人员会以系统的整体目标作为思维核心。这并非是忽略用户的目标和需求，而是把用户的目标和需求作为了系统的预设目标。这一阶段的任务是让用户测试方案的有效性并继续完善设计。系统设计方法有助于从整体上来反思和验证设计的最终产品。

基于交互技术的学龄前儿童智能服饰设计的系统验证设计阶段，设计人员需要把构成系统的各个组成部分勾画出来：目标、感应器、传输装置、控制器、显示装置。系统设计方法为整体设计的完成及最终的验证提供清晰的解决步骤。以智能服饰系统为例图解说明系统的主要组成部分(如图3所示)：

目标：是通过用户及活动的诸多目标中归纳出的智能服饰系统的整体目标；环境：不仅包括儿童玩耍的客观外部环境，还包括看护人员与儿童的主观思维环境；感应器：系统感受外部环境变化的设备。通过感应器把外部环境数据化，以便于传输系统传输给核心控制器进行数据处理；控制器：可以对系统作出反馈和控制的设备。

系统设计不仅关注系统组成的原件与设备，而且也关注数字化原件所构成的对用户的服务。作为注重理性分析和逻辑推理的互动设计方法，系统设计适合反思阶段的整体设计验证。这种设计方法的全局性为整体设计提供了更大的视野，关注了系统所处环境的影响。但这一设计方法过于理性，让用户的情感没有落脚之处。所以，在验证反思阶段还需要考虑加入用户测试，以便持续完善设计细节。

基于交互技术的学龄前儿童智能服饰设计的不同阶段虽偏重于不同的设计方法，但任何一种设计方法都不是孤立的。优秀的设计人员会根据情况的变化而在不同设计方法之间自由转换。毕竟交互设计是活的行为，是用户和产品软件硬件环境之间的动态交互，并寻求动态的最优。

五、儿童服饰智能交互实现的技术途径

儿童智能服饰交互系统的具体技术实施步骤如下。

第一，在构建软件系统方面，利用Processing程序语言建构儿童交互式智能服装的感应与显示系统；这一步骤要实现的功能主要是通过Processing程序通过LED构建互动显示系统。例如，几个儿童在一起玩耍，系统会根据儿童所处位置的不同，采集周围环境光线与声音，并转化成数值产生随机的实时图案，因为是有一定的随机性，所以也就为孩子制造的新的话题，从而促进彼此之间的交往与沟通，以此增加儿童交往的趣味性与探索性。显示系统的图案也可以是看护人员的控制端来进行控制设定。

第二，在硬件交互方面，利用Arduino整合声音、红外等传感器、LED矩阵以及无线传输系统，组成儿童应用端的硬件系统，并通过服装艺术设计的专业知识合理的布置到儿童服饰上形成具有形式美感的智能儿童服饰。该应用端系统要实现的功能主要是通过儿童服饰的传感器结合Processing构建的声电艺术效果，显示系统会根据传感器产生的变化，产生相应的随机艺术效果，以增加儿童智能服饰的美感、趣味感。

第三，在儿童看护的控制端，通过无线传输系统在Ardui－no平台上构建一个信息收发装置。该装置实现的功能是可以接收来自儿童应用端传感器的相关信息，从而让看护人员提前预防潜在的危险因素，以及远距离控制儿童应用端的显示系统。例如，儿童到达道路边玩耍，看护人员可以通过声音感应器感知到噪声分贝，并通过无线传输控制儿童服饰上的LED显示系统，提醒儿童注意自身安全，以及提醒周围的成人及车辆注意儿童的存在从而增加儿童的安全性。

通过感应装置、控制系统以及显示系统来构建适用于儿童的智能服饰系统。以上三部分是一个有机的整体，是一个综合的数字技术的智能系统。

六、结语

进入21世纪，科技信息飞速发展，我们的衣食住行无处不渗透着科技，各类艺术形式也受到科技的渗透。著名科学家李政道教授曾说过：“科学、艺术是不可分割的，就像一枚硬币的两面。”交互设计将科学与艺术通过设计密切的结合起来，在完善设计的同时，创造出充分满足社会需求的高品质产品。在日常生活中，交互科技已融入到儿童生活的方方面面，例如儿童交流方面，已缺少不了数字影视、各类电子游戏设备等。在儿童看护方面，基于距离判断感应技术的儿童防丢报警器、定位仪等也已被很多家长接受并使用。

基于交互技术的学龄前儿童智能服饰设计课题的研究顺应了信息时代人们对于高情感数字交流的社会需求。让看护人员、儿童以及看护活动成为和谐有趣的生活体验的一部分。将信息时代的科技更好地与人的生活相结合，使科技不再是冰冷的技术，而是我们日常生活不可缺少的一部分。让人们通过儿童智能服饰的角度来体验趣味科技，分享艺术生活。