基于Unity3D的AR儿童识字读物设计与开发

安沛沛、许向荣、张佳豪

摘要：当下国家对国民文化素质的培养越来越重视，识字读物作为儿童学习科学知识的媒介，对儿童的成长起着重要作用。将AR技术应用于儿童识字读物，能够实现数字虚拟呈现和纸质书籍的趣味融合，满足儿童对创新阅读方式的需求，如何将技术和识字读物设计有效结合，成为当前研究的一个热点。本文以增强现实技术为技术依托，分析基于Unity3D的AR儿童识字读物设计方法，以期为AR技术下的儿童识字读物设计提供一定的理论基础和设计参考。

关键词：AR技术；儿童识字读物；设计

一、引言

识字读物的创作要求兼顾科学性与艺术性的融合，不仅要将知识传递给儿童，还要在美育中培养儿童健全的人格。儿童AR识字读物与传统的纸质科普读物相比，能以多种数字化的呈现形式带给儿童多感官的体验，提升儿童的阅读兴趣。但是，同时也会因为新技术的加入，而产生一系列的问题，文章结合增强现实技术自身特点和优势，最后总结提炼出针对儿童AR识字读物的设计方法。

二、儿童AR识字读物设计原则

（一）认知与能力匹配

Csikszentmihalyi指出阅读活动中，需要集中注意力，也需要了解文字的规则，阅读技巧不仅包括文字识别能力，也需要将文字转化为意象或意义，继而掌握文章脉络并建构自我意义存储到长期记忆中。在设计儿童AR识字读物时，要考虑到儿童的阅读时的认知阻力和进行交互操作时的运动阻力。

认知阻力指的是儿童在阅读识字读物时，需要感知、记忆、解决问题时花费的脑力活动。应当考虑儿童目前的认知水平和当前所拥有的知识程度，针对不同认知发展阶段的儿童进行不同程度的科普内容设计。书籍的版式设计要简洁明了，降低复杂内容对视觉的干扰。识字知识进行信息可视化设计，将知识进行分区分类，将重点内容用放大字体、改变颜色、形状框选等方式进行标注，区分内容的主次，方便儿童的记忆。使用AR技术，打破传统纸质出版物在表现形式上相对单一、局限，将在二维空间内抽象化的信息转化为三维立体图像，同时动画、视频将静态的文字转化为动态的演变过程，降低阅读内容的复杂程度，减少认知阻力，引导儿童利用原有的认知对新的知识做出解释和接受，进行深层次的图式建构。

在设计实现增强现实技术的移动端APP时，需要考虑儿童生理特点，降低操作APP的运动负荷。儿童的认知能力和肢体协调能力仍处于发展阶段，复杂的嵌套和过多形式的人机交互方式不适合儿童，需有更加简洁的交互，将交互行为顺应儿童无意识和直觉化的操作，最大程度上减少用户的重复操作，保证所有交互指令能够得到清晰准确的反馈。同时，还要保证交互操作的高容错性，将APP的导航栏和操作按钮可以让儿童清晰的看见，并在交互过程中设置指示和警告来预防错误操作的发生，减少执行的时间，提高交互操作目标成功率。

（二）虚拟与现实均衡

在儿童AR识字读物中，现实指的是识字读物的纸质可阅读部分，虚拟指的是基于AR技术的以数字化形式呈现的内容。AR技术加入到儿童识字读物中，可以通过动画、视频、音效等，带给儿童读者虚拟场景下的多感官体验，最大程度地调动了儿童读者感官的积极性和主动性，给儿童一种全所未有的感官刺激。相对于普通的纸质图书来说，增加了AR技术的科普读物的吸引力更大，儿童获得的愉悦感更强，阅读的沉浸感也更强。儿童读者不仅可以看、读、听，还可以在虚拟场景的进行互动游戏，对虚拟物体进行操作，将虚拟影像叠加到现实情境中。

三、儿童AR识字读物设计方法

双钻模型主要分为四个阶段：发现问题（discover）、定义问题（define），这是一个从问题进行发散调研，到聚焦定义问题的阶段；构思方案（develop）、交付方案（deliver），是一个头脑风暴开放构思，到聚焦正确方案的阶段。双钻模型将设计中不可见的抽象思考过程转换成了可见的两个钻石模型，使得每一个步骤清晰可见、环环相扣。针对儿童AR读物，将前期的设计流程分为三个阶段，第一阶段为“发现”阶段，即调研分析；第二阶段为“定义”阶段，即产品定位；第三阶段为“构思”阶段，即产品架构搭建。

（一）调研分析

依据双钻模型，对识字读物以及儿童这一群体进行挖掘。“发现问题”，对读者需求与识字阅读现状进行深入研究。包括了解识字读物面向用户群体的特征、识字读物的特点、识字阅读当前的发展状况、对AR技术可行性的分析以及对目前技术难点的分析等等。在“发现问题”阶段，进行的是“头脑风暴”式的思考，拓宽研究问题的广度。

（二）产品定位

对问题进行发散探究之后，需要对收集分析的信息进行思考和总结，对问题进行聚焦。第二阶段的目标是定义问题，要从发散的调查研究中，聚焦最关键的、最值得关注的方面，从这几个方面中聚焦问题，这便完成了“双钻模型”的第一个“钻石”，即要做的事情是什么。

（三）产品架构搭建

在对面向的受众进行需求分析得出产品的定位之后，需要确定产品的架构。儿童AR识字读物的增强现实技术是基于移动端智能设备的增强现实系统，在传统的纸质图书上运用移动端设备的高清摄像头对书本上的识别图进行识别，因此整个产品由移动设备端和纸质读物两个部分组成。在设计的初期，需要搭建科普内容的信息架构，以及确定APP的功能架构。

四、儿童识字读物内容设计

（一）信息设计

儿童AR识字读物的核心是科学知识的传达，科学性是内容设计的基本原则，需要准确无误的向儿童传达专业的科普知识。要合理的对科学知识的重要性进行分级，建立科普知识的大纲。科普知识的大纲是科普内容设计的总体指导和总体框架，是科学思辨和逻辑性的体现，能对儿童的科学逻辑思维进行训练。

儿童的理解能力很大程度上依赖日常生活中获得的经验的支持，他们的认知能力和抽象思维能力还处于发展阶段。因此，在保持科学知识的准确性的基础上，需要对科学内容进行重新编写，以疑问句的形式开通，引起儿童的阅读兴趣，符合儿童的知识水平和心理特点，过于专业化、学术化内容会在传播信息的过程中受到很大的阻碍。《中国国家地理》杂志社青春版《博物》副主编张辰亮，被网友们亲切的称为博物君，他通过为网友们鉴别日常生活中不认识的生物出名，他从日常生活中常见的动植物入手，把专业知识拆分成通俗易懂的词语，用短而精的视频去进行科普，满足了科普受众的需求，受到了一致的好评。因此面向儿童的科普内容也应该如此，贴近儿童生活日常，与小学的课本知识相结合，充分把握儿童对日常生活的疑问和对传统文化的需求，让科普有温度。

（二）读物视觉设计

美国艺术心理学家加德纳（Gardner）提出儿童审美感知发展阶段论，他从艺术的角度出发将人的审美感知发展分为五个阶段，本文所面向的是8-12岁的儿童群体，处于写实主义感知阶段和审美感受阶段，这一阶段不仅是儿童感知美的阶段，也是提升审美感知的阶段。因此儿童AR科普读物的视觉设计也重中之重，儿童AR读物不仅要给儿童带去知识上的启迪，还要让他们在审美上得到慰藉。

五、结语

儿童AR识字读物需遵循认知与能力匹配原则、虚拟与现实均衡原则，内容和交互操作匹配儿童认知水平和生理发展状态，提供愉悦的沉浸阅读体验；以纸质儿童科普读物为主，基于AR技术的数字科内容为辅，科学用眼快乐阅读。儿童AR读物的界面设计需简洁美观，降低效能阻力，吸引儿童注意；三维建模匹配科普内容，真实美观两手抓；视听设计化抽象为具象，降低认知难度；音频音效营造意境，传递情感。

参考文献

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[3]叶金辉. 青少年学习沉浸体验研究[D]. 江西：江西师范大学，2013.

本文为河南省教育厅2021年大学生创新创业训练计划项目“基于unity 3D的AR儿童识字读物”（编号：S202112746002）、郑州科技学院2021年大学生创新创业训练计划项目“基于unity 3D的AR儿童识字读物”（编号：DC202102）阶段性成果