基于体感技术的感觉统合游戏的设计与实现
摘要特殊教育学校大部分学生存在感觉统合失调,通过虚拟现实场景的游戏锻炼学生的感觉统合功能,丰富了教学内容,有利于学生身心的全面发展。结合Kinect体感交互技术设计一系列的感觉统合训练游戏,使学生在较为安全的环境中提高感觉统合能力。
关键词 虚拟现实;感觉统合;Kinect
1 虚拟现实
虚拟现实(Virtual Reality,VR)是一种体验虚拟世界的计算机系统,它以仿真的方式给用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的虚拟环境[1],再结合相关的专业知识,生成在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境,让用户产生亲临真实环境的感受和体验[2]。VR人机交互技术可较大程度地构建“真实”学习环境,有力地支持了学生主动参与教学实践的课改要求。
随着“教育回归生活”的讨论愈演愈烈,虚拟现实技术运用于特殊儿童感觉统合失调的教学成为发展特殊教育的关键之一。张倩[3]等人认为,虚拟现实的交互性可以使学生沉浸在虚拟学习环境的角色中,可以全身心地投入学习。Romano DM[4]等人认为,虚拟现实技术可以为用户提供每次训练结果的实时反馈和一阶段训练后的成绩反馈,可以激发患者的兴趣及主动性。且大量研究结果表明[5-8],患者在虚拟环境中学会的运动技能能够迁移到现实环境中。
2 感觉统合训练
感觉统合(Sensory Integration,SI)是指脑对个体从视、听、触、嗅、前庭、本体等不同感觉通路输入的感觉信息进行选择、解释、联系和统一的神经心理过程,是个体进行日常生活、学习和工作的基础[9]。感觉统合理论是美国的艾尔丝(Ayres)博士创立的,于20世纪90年代中后期传入我国,是儿童康复训练中应用最广、影响力最大的干预技术之一,在特殊儿童教育和康复治疗领域占有重要地位。
综合区域性研究报告,我国3~13岁儿童的感觉统合失调率大约在10%~30%之间,男童的发病率显著高于女童,应引起家庭、教育机构和社会的关注[10]。目前很多感觉统合的训练室中,大部分设备功能较为单一无趣,且冰冷的仪器设备没有亲近感,往往不能持久地引起使用者的兴趣,不能充分调动他们自主参与的愿望。且有些传统的感觉统合训练设备安全系数较低,在使用过程中难免会出现各种各样的损伤。如果借助现代化高科技产品来锻炼孩子感觉统合功能,通过在平地上虚拟现实的游戏场景,便可以解决以上问题。
感觉统合失调的关键问题是本体觉、前庭觉和触觉障碍。本体觉是感受个体身体所处的空间位置、运动状态及其变化的感觉,并参与身体姿势、动作及平衡的调控。本体觉可促进大脑功能的发展,提高行为的表现力,直接影响儿童的学习能力。本体觉障碍的儿童,动作方向、力度、幅度、速度控制不好,空间方位感知困难,从而影响儿童的阅读、书写等学习行为。本体感受器是位于肌肉及肌腱深处的特殊装置,感受肌肉及肌腱受牵拉的机械信息,通过做一系列拉伸四肢的动作,可改善个体的本体觉。研究显示,踢足球活动可以促进儿童下肢本体运动感知觉的发展[11],足球活动的活泼性和生动性可以激发儿童训练的积极性。
前庭觉的功能主要是感受躯体空间位置的变化,与平衡功能密切相关。儿童的抬头、翻身、坐、爬、站、走等早期运动功能发育与前庭功能相互促进、共同发育。前庭功能异常的儿童往往表现在对身体失衡不敏感,不善于保持和调节躯体平衡;或对身体失衡特别敏感,表现为动作僵硬笨拙。前庭感受器的球囊主要感受人体垂直方向直线变速运动,跳蹲动作可训练前庭觉。
触觉是儿童感觉、认识、运动等的发展基础,是儿童认识世界的主要基本途径,而且触觉是有效的社会交往方式,是建立亲子感情的主要途径。触觉的防御功能对儿童健康生长、自我保护、免疫系统等方面有很大的影响。触觉感觉信息处理失调往往会导致多种不良后果,影响儿童的学习、交往等能力。在游戏设计中,考虑到游戏的趣味性设计了走迷宫项目,在地板上铺2平米左右不同材质和形状的方格,有凸起的小石子、海绵、花纹、泡沫等。该2平米的方格大小对应三维游戏中的迷宫大小。
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