人工智能、虛擬現實、體感交互、“互聯網+”等信息技術的發展，深刻地改變了人們生活、學習和工作的方式。技術的應用尤其是針對兒童的早期教育需要慎之又慎。技術和交互式媒介是支持兒童早期學習與發展的有效工具，但其在教育過程中如何被適宜性地使用，以有利於優化促進兒童在認知、社會、情感、生理和語言等方面的發展機會是當下需要關注的問題。人機交互技術的未來教育應用應以兒童為中心，注重情感策略運用，統籌兼顧家庭、社區、學校及社會等環境因素，增強自然交互方式，豐富學習內容，使得教育迴歸現實生活，完善應用規範，並提供持續不斷的支持與服務，為兒童的健康成長與發展，構建自然、和諧的教育新生態。
自閉症譜系障礙(Autism Spectrum Disorder，ASD)，亦稱自閉症、孤獨症，是一種對兒童的健康成長有嚴重影響的廣泛性神經發育障礙，臨床主要表現為持久性的社會交往障礙、狹窄興趣和重複刻板的行為方式 。據統計，2014年美國ASD兒童發病率高達1/68，2016年美國國家衛生統計中心根據調查發佈報告，ASD發病率已達1/45 。我國尚未開展針對ASD的全國流行病學調查，但發病率和世界其他國家相似，約為1%，由此推算，我國ASD個體可能超過1000萬，0～14歲少年兒童的數量可能超過200萬，並且發病率有逐年升高趨勢 ,引起了社會的廣泛關注和重視。由於病因複雜且尚無特效治療藥物，主要依靠長期教育干預輔助治療 。
ASD兒童教育訓練的目的在於改善核心症狀，即促進社會交往能力、言語和非言語交流能力的發展，減少刻板重複行為，主要干預方法包括兩大類：專項干預和綜合干預。專項干預方法是針對特殊兒童某一方面的能力、行為或障礙進行干預訓練，如單一密集訓練(Discrete Trial Teaching)、關鍵反應訓練(Pivotal Response Training)、語言訓練等；綜合干預模式是多種干預方法與技術的系統、綜合，針對多種缺陷及發展目標而設計，以提高特殊兒童的整體發展水平。專項干預方法具有針對性、專一性特點，但沒有考慮兒童發展的整體性，往往會走入“頭痛醫頭，腳痛醫腳”的尷尬境地，顧此失彼；綜合干預模式強調兒童發展的整體性、干預團隊的協作性、干預環境的開放性以及兒童的主體性，能促進ASD兒童整體水平的發展，被認為是當前最為有效的教育干預方案 ，但實施週期長、專業性及可操作性要求比較高。無論是專項干預方法，或是綜合干預方法等，其最終目標應該是提高ASD兒童的社會適應能力，使其能獨立生活，甚至實現就業，並最終平等參與社會、融入社會。
在ASD等特殊兒童教育干預過程中，不注重兒童的發展階段，過於強調兒童功能的提高(如數學計算、概念區分、語言表達等)、行為的塑造(如通過重複、強化形成正確的行為)、規則的形成(如強迫兒童幾點起床、睡眠、吃飯、完成某項任務等)，忽略教育對象的主體性，無視兒童學習的心理傾向、情感教育缺失、學習動機不足，環境影響因素(父母、家庭、社區等)的弱化，結果往往事與願違，最終形成一種不良的教育生態
如何以更加包容、接納的態度來對待ASD等特殊兒童及其家庭，為其提供必要的專業技術支持，採取更具“人文關懷”的教育方式是值得思考的問題。
人類社會已經逐步從工業社會時代，步入信息化社會時代，創新、開放、包容、合作成為時代發展的主旋律。人工智能、大數據、虛擬現實、體感交互、“互聯網+”等信息技術的發展，正在深刻地影響著人們生活、學習、工作的方式
人機交互技術與認知學、人機工程學、心理學等學科領域有密切的聯繫，提供了一種區別傳統技術，更加自然、友好、靈活的人機交互方式，給ASD等特殊兒童教育提供了一種新途徑
人機交互技術(Human-Computer Interaction，HCI)主要是研究人和計算機之間的信息交互或對話，是與認知心理學、人機工程學、語言學、社會學、計算機科學等密切相關的綜合交叉學科 。隨著信息技術的發展，人機交互技術實現了三次重大的技術革命：鼠標(如機械式、光電式鼠標)、多點觸控(如PAD、互動牆面)及體感技術(如Kinect，Prime Sense，Xsens)。伴隨人機交互的三次革命，催生了一系列人機交互產品及相關應用，尤其是以體感技術為代表的第三代人機交互，實現了人機交互的全新體驗。人機交互的發展主要體現在交互理念的變化(由被動接受信息到主動理解信息；滿足基本功能到強調用戶體驗)及交互設備升級(方式自然化、內容多樣化)。大量研究表明，ASD等特殊兒童更易於接受電子設備，目前基於遊戲的互動式學習環境在兒童教育學已得到越來越多的應用 。
生態系統理論強調，個體發展要以兒童為中心，系統與個體的相互作用是影響個體發展的重要因素。與傳統教育方法相比，人機交互技術應用於教育，尤其是特殊兒童教育具有其獨特的自身優勢，主要表現為以下幾個方面：
1. 強調自然交互性，符合兒童的認知發展特點。兒童與成人不同，有自身的認知心理和體能特徵，並且對於特殊兒童而言，多存在社會互動、認知、執行功能等多方面的困難且個體間差異性大，因此採取的教育方式應儘可能的自然、簡潔、友好，降低兒童的認知負擔。人機交互技術的發展歷程表明，人機交互技術越來越強調交互方式的自然性、友好性。以第四代自然交互與通信為例，採用多模態的輸入輸出方式，融合鍵盤、鼠標、語音、文字、手勢、表情、注視等多種輸入輸出方式，操作更接近於人類自然交互方式，兒童可以基於自身經驗選擇適合自己的交互方式，獲得友好的交互體驗。基於人機交互技術的自然用戶界面，是與目標用戶群體在預期使用情境下已有的經驗或思維模型相符的用戶界面。
2.倡導沉浸式交互學習情境 。對於ASD等特殊兒童而言，教育的根本目的是提高其社會適應能力，使其能夠通過教育訓練融入普通的社會生活。採用人機交互技術，能夠創建更加逼真、豐富生動的學習情境(如利用增強現實技術模擬地震逃生演練)，模擬現實世界場景(如利用虛擬現實技術模擬超市購物)，讓兒童能夠自然的與環境融合，在安全、可控、自主、真實、沉浸感強的氛圍中愉悅學習，並且由於創設情境與現實世界的“無縫”聯接，兒童可以更加輕鬆的將習得的技能泛化到現實生活中。
3.教育性與娛樂性深度融合。遊戲始終伴隨著人類的發展及人的成長過程。對於兒童來說，大部分的時間都是在遊戲中度過的。相比傳統教學活動，採用人機交互技術構建的遊戲化學習環境，更符合兒童的認知、學習特點，能夠激發兒童學習的動機和興趣，在潛移默化中獲得教育的效果。根據兒童的教育需求及目標，創設集視聽、互動、反饋等內容豐富、直觀形象、生動有趣的遊戲式環境，寓教於樂，實現教育性和娛樂性的平衡、協調與融合。
4. 多模態感知，全方位支持。人機交互技術其教育價值不僅在於提供遊戲化學習內容、資源等，其價值更在於給予兒童發展更多的支持和機會(如對於有語言障礙的人士的無聲語音識別能力的眼動跟蹤技術)，讓兒童在容納的環境下獲得公平、尊重、包容、進步的學習機會，認識自我，發展自我；採用多模態感知技術(視覺、觸覺、聽覺等)的ASD兒童學習平臺，能夠檢測兒童的心理狀態並提供個性化評估和干預活動等。人機交互技術提供多模態感知方法，能夠提供給不同教育需求、不同發展水平的兒童以更加適合的交互方式，使每個兒童都能充分享受技術帶來的便利和服務，擁有更多的、平等的發展機會。
“技術化時代”已經悄然來臨，人機交互等技術發展給教育尤其是特殊兒童教育的發展帶來了前所未有的機會。利用技術的具身性特點構建具身學習環境，可為教育迴歸生活世界提供一種實踐路徑 。具身性是指人類藉助於技術和工具在世界中感知，並由此轉化為人類的直覺和身體體驗 ，換句話說技術給人類提供了更加真切感知世界的途徑。利用人機交互技術，根據學習者的知覺特點構建具身學習環境，可以讓兒童在具身學習情境中親近、體驗和理解客觀世界的複雜與細緻入微。例如，採用虛擬現實(Virtual Reality)和增強現實技術(Augmented Reality)構建具身學習環境，在多媒體情境中，可以實現人機互動的操作環境及身臨其境的感受，使人產生強烈的參與感、操作感，增強兒童學習體驗，加深兒童對知識和技能的理解。人機交互技術的發展與應用，提供了一種現實世界之外而又不脫離現實的教育機會，在安全、可控、沉浸感強的生態環境中實現教育的目的。
人機交互技術的飛速發展為現代教育輔助技術帶來了一次革命性的變化，輔助技術的發展及應用有了質的飛躍。人機交互技術憑藉其自身特點應用於教育具有獨特的優勢，自然式交互、沉浸式學習情境、可控性學習策略等有效補償了特殊兒童缺陷及不足，有利於促進兒童的健康與發展。
以上文字摘自：“人機交互干預中孤獨症兒童心理狀態研究”(項目編號：16BSH107)研究成果。
作者簡介：王廣帥：在讀博士，研究方向為數字化學習理論與技術、遊戲化學習、計算機輔助的特殊兒童教育等。
陳靚影：博士，教授，博士生導師，楚天學者，研究方向為教育信息技術、特殊兒童教育、人機交互、機器學習等。張坤：博士，講師，研究方向為教育信息化、計算機輔助的特殊兒童教育等。劉樂元：博士，講師，研究方向為計算機視覺、多模態人機交互、計算機輔助的幼兒教育等。
