基于感覺統合理論的聽障兒童PSST沉浸式學習空間設計

胡曉玲 黃嘉歆 吳鵬澤 汪依靜

摘要：特殊教育作為國家教育體系的重要組成部分，對實現中國式教育現代化具有重要意義。信息技術的有效應用是提升特殊教育質量的手段之一，如充分發揮信息技術的多感知覺刺激作用，在聽障兒童的認知智能教育早有廣泛的實踐應用，然而現有的學習空間還不足以支持聽障兒童技能有效發展，缺乏理論框架以支撐、引導相關的學習實踐?；诖?，文章以感覺統合理論（Sensory Integration Theory，SIT）為指導，強調統合外部環境與聽障兒童內在感受，提出針對聽障兒童特殊認知特征的沉浸式學習空間PSST框架，以實現“教育”“社會”“空間”“技術”四要素的深度融合，并依據此框架面向聾校3～6年級學生設計了“購買商品”沉浸式學習案例，以期為聽障兒童感知覺能力的發展提供技術解決方案，并為同類研究提供實踐參考。

關鍵詞：感覺統合理論；聽障兒童；沉浸式學習空間；學習空間再設計

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2024）02—0118—09 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2024.02.013

引言

當前，特殊教育作為教育事業的重要組成部分已受到越來越多的關注，其教學目標旨在幫助殘疾兒童適應新時代對學生的要求，促進其身心健康發展，以更好地融入社會[1]。2021年，教育部、中國殘聯等七部門聯合印發《“十四五”特殊教育發展提升行動計劃》，鼓勵有條件的地方充分應用互聯網、云計算、虛擬現實等新技術推進特殊教育智慧校園建設，推動信息技術與特殊教育深度融合[2]。此后，各地特殊教育學校開始嘗試引入新一代信息技術展開教學，以促進特殊教育高質量發展。研究發現，利用信息技術賦能特殊教育，能夠提供多種認知工具，化抽象為形象，優化教與學的過程，進一步解決特殊教育中固有的難點問題，為特殊兒童提供更加適宜的能力發展空間，對實現教育現代化意義重大[3][4]。

聽障兒童因存在感知聲音障礙，導致其語言能力發展滯后，接收信息能力弱，容易引發社交恐懼、消極情緒等隱性障礙[5]，他們更依賴視覺、觸覺、嗅覺、前庭覺等來感知和接收外界信息[6]。因此，構建適合他們的學習空間，對其開展適切、個性化的教育符合特殊教育高質量發展的要求。當前，雖有不少研究者嘗試為聽障兒童開發相關的教學軟件和教學資源，設計有利于激發聽障兒童多感官通道應用的教學資源和環境，但現有的學習空間不足以滿足聽障兒童的學習需求，同時也缺乏系統的理論依據。虛擬仿真、人工智能等新技術有效地打破了聽障兒童和社會的交流壁壘[7]，其中利用VR、AR等技術構建的沉浸式學習空間具有良好的沉浸臨場感、交互性強、多感官參與性等特點，可以為聽障兒童營造更好的體驗效果[8]。而打造真實情境，能夠讓聽障兒童在解決問題的過程中將抽象的知識融會貫通，增強其學習積極性和探索新知的欲望[9][10]。綜上，為了進一步有針對性地解決聽障兒童的學習障礙，本研究嘗試基于感覺統合理論，結合典型的PST學習空間設計框架，根據聽障兒童的特點，構建了基于感覺統合理論的PSST沉浸式學習空間框架，并進行應用案例的設計，期望為聽障兒童感知覺能力的發展提供有效的技術路徑，并為同類研究提供實踐參考。

一 文獻綜述

1 沉浸式學習空間對于聽障兒童教育的價值

聽障兒童因聽力障礙，導致較難捕捉準確信息和做出適當反饋，且其語言交際能力較弱，易引發社交恐懼，這在一定程度上影響了聽障兒童識別、理解和調節情緒的能力。為解決這些問題，不少研究者嘗試將信息技術融入聽障兒童教育教學，以提升聽障兒童教育的教學質量，但就目前的研究而言，研究者更注重資源和學習方式的設計與應用，針對學習環境和空間設計的研究較少，導致現有的學習空間不足以支持聽障兒童技能的有效發展?！皩W習空間”是新學習科學理念下的學習場所，包含物理場所和虛擬場所[11]，當前改造和重建傳統的教學場所，高度融合物理空間和虛擬空間以滿足教學需求已成為研究熱點之一。其中，隨著需求的變化，沉浸式學習空間是學習空間相關研究的新趨勢，該類空間具有虛實融合的混合式特征，使學習由灌輸式向體驗式轉變[12]。針對沉浸式學習空間，Freitas等[13]總結了三個典型特征：①情境性，指學習發生的具體環境或背景，強調從真實問題出發；②關聯性，指將新知識與已有信息聯系，使抽象知識具象化的能力；③認知性，強調如何組織和處理信息。這三大特征讓沉浸式學習空間的情景建設邊界拓寬、交互增加，在技術的支撐下，推動了知識內化和知識網絡的構建，可以為聽障兒童多樣化的學習方式提供便利，使其在安全和多元的空間中實現學習和交流[14]。另外，研究者在沉浸式學習空間中應用虛擬現實、體感等技術，融入情景學習、教育學習等理念，調動了聽障兒童的聽覺、視覺、觸覺、知覺，可以促進其感知覺全面發展，從而提高學習參與度[15][16]。而通過聽覺、視覺、觸覺等多通道進行信息感知和加工，一定程度上既可以緩解聽障兒童面臨的溝通障礙、情緒感知較弱、社交單一等困境，也可以通過體驗社會交際的場景，使其獲得更真實的、參與度更強的學習體驗[17]，以滿足聽障兒童的個性化需求，幫助其更好地融入社會，促進教育公平。

2 感覺統合理論促進聽障兒童能力發展

1972年，美國臨床心理學家Ayres[18]提出感覺統合（Sensory Integration）理論，強調將人體器官的各部分信息組合起來，經大腦統合使身體內外知覺對外部刺激做出反應?；谠摾碚?，Ribate等[19]根據兒童的發展規律和學習特征，構建了基于感覺統合的金字塔學習模型，如圖1所示。該模型提出，兒童需要感覺統合系統促進感覺發展，感覺發展推進知覺發展，從而實現認知智能的加強并得到相應的發展。就聽障兒童而言，其聽覺器官存在缺陷，由此產生的聽障問題屬于感覺統合困難，進而引發感覺統合的失調，限制了其多維能力的發展[20]。其中，在感覺方面，相對普通兒童，聽障兒童的聽覺存在缺陷，在接收語言信息時面臨較大阻礙；在知覺方面，聽障兒童因聽力缺失，缺乏聽覺信息加工，其情緒理解與調控能力也相對較弱，難以準確感知外界信息變化，但這也反向激發了機體的高度敏感。由此推斷，基于感覺統合理論的“感統”訓練，可以通過提高聽障兒童的感覺能力，進而發展到知覺能力，過渡到對聽障兒童理解能力、情感等多維能力的促進[21][22]：首先，基于情境進行有意義的會話互動，可借助助聽設備，將語言、認知與其自然發展相結合，提升聽障兒童的語言發展能力和理解能力[23]。其次，通過設計情緒調節策略，可改善聽障兒童的情緒識別情境，促進聽障兒童更好地識別情境中的客觀背景、人物面部表情、身體語言，以促進聽障兒童更好地表達情緒，并與外界更好地交流和互動[24][25]?？傊?，利用感覺統合的方法來滿足兒童的感官需求，有助于兒童對各種環境做出適應性和有組織的反應，促進聽障兒童各方面能力的發展。

二 基于感覺統合理論的PSST沉浸式學習空間設計

基于上述研究，本研究從感覺統合理論出發，結合聽障兒童的特征及需求，構建了適應其發展的沉浸式學習空間框架。

1 PSST學習空間設計要素

從信息技術教育應用的角度來說，應用整合多種感知覺的學習環境能夠有效統合聽障兒童的感知覺，促進其身心發展，因此信息技術支撐的學習空間在聽障兒童發展方面具有較好的應用價值。而學習空間的典型技術方案是由Radcliffe[26]于2008年提出的教學法-空間-技術（Pedagogy-Space-Technology，PST）學習空間設計框架，他將學習空間設計的生命周期劃分為“理念與設計”和“實施與運作”兩個階段，從“整體”“教育”“空間”“技術”四個維度詳述了在以上兩個階段開展學習空間設計過程中應該考慮的問題。之后，陳向東等[27]改進原有的PST學習空間設計框架，細化整體模塊，增加社會（Society）維度，形成了PSST學習空間設計框架，即“教育-社會-空間-技術”四維度，如圖2所示?？紤]到聽障兒童的群體特殊性，社會維度也應是其學習空間的重要組成部分，因此本研究嘗試基于該框架完成空間的構建。

在PSST學習空間設計框架中，教育維度包括教育理念、教學方法和策略、相關理論基礎等；社會維度強調以發展的視角規劃學習空間開發設計，塑造良性的學習和應用環境；空間維度包括整體的環境設計，如房屋、設備、空間布局等，隨著技術的發展，空間的范圍在不斷延伸，如今既包括線下實體空間，也包括線上虛擬空間；技術維度包括信息技術以及相關的基礎設備。四要素之間相互作用，教育維度是學習空間設計的主旨目標，是檢驗空間設計價值的評價標準；空間維度與技術維度是開發學習空間的物質保障，社會維度是學習空間的應用導向。因此，本研究結合感覺統合理論與聽障兒童特征，借鑒PSST學習空間設計框架，構建了適合聽障兒童的學習空間。而沉浸式技術的融入，拓展了學習空間的沉浸式、真實性和包容性，有利于構建更全納、平等、和諧的學習空間。

2 基于感覺統合理論的PSST沉浸式學習空間設計要素

（1）教育要素

隨著時代的發展，新的人才培養需求正推動教育理念與教學方法的更新，可促進空間迭代和技術的適應調整。與普通兒童相比，聽障兒童由于聽力的缺失導致較難全面地獲得周圍環境的信息，他們會更加注重事物的外部特征，以直觀形象的思維為主，概括整合能力、抽象邏輯和彈性思維能力較差[28]。感覺統合理論對聽障兒童的重要作用是，強調除聽覺以外的其他感官刺激對兒童依然有效，并且聽覺與其他感覺刺激是相互統一的，即直觀描述了感知覺的統一。因此，在感覺統合理論的指導下，聽障兒童PSST沉浸式學習空間設計應從其認知特點出發，以發展聽障兒童的各項感知覺能力為基礎，以統合其各種感覺器官為指引，發展聽障兒童聽語技巧，拓展視覺空間，突出對聽障兒童的多感覺感知干預，以提升其認知能力、生活自理能力、語言能力。

（2）社會要素

促進聽障兒童全面發展需要融合互助、平等接納的社會環境，而社會環境存在復雜性、多樣性等特征，致使聽障兒童表現出比正常兒童更多的不信任感[29]。因此，應充分運用感覺統合原理來減少聽障兒童因聽障帶來的不信任感，對空間內容和資源進行有引導指示的交互設計，補充帶有情感交互的內容以增強聽障兒童的信任感，如選題要貼近聽障兒童生活、符合聽障兒童的接受度。此外，學習空間應由社會、家庭和教師多方介入，以信任和尊重為基礎，構建利于三方有效溝通和產生情感共鳴的環境，提升聽障兒童的同理心、與外界溝通等社會情感能力。

（3）空間要素

感覺統合理論強調人體可接受身體內外知覺并對外部刺激做出反應，其中內部知覺包括前庭覺和本體覺，外部知覺包括視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺，借助創設空間，人體可通過活動獲取處理感覺的能力。沉浸式學習空間是集虛擬和物理空間于一體的學習空間，為聽障兒童創建了豐富的感知環境，具有較強的沉浸臨場感和交互性特征。

①沉浸臨場感特征。沉浸式學習空間中的虛擬空間具有視聽互動、視域場景、場景任務三大要素特征，三者相輔相成，為聽障兒童語感體驗提供空間，通過更有針對性的任務，緩解聽障兒童的語言表達困難和交流障礙。在視聽互動部分，互動用語設計應歸納日常生活中的常用句式，每一組對話訓練包含不同類型的句子，如陳述句、疑問句等，可增強學習空間的交互性；視域場景的設計則應貼近聽障兒童的真實生活，按不同的生活場景進行類別劃分，以促進虛擬空間的展現，同時能夠較好地完成從虛擬到現實的過渡，確保其實訓性；場景任務設計應強調游戲或故事化的主線任務，通過趣味性的虛擬視域場景吸引聽障兒童的注意，幫助其完成相應的語言訓練任務。而在相對應的物理空間中，應關注聽障兒童完成相應虛擬場景任務的行為過程，如對其口型、發音進行動作識別，并通過識別評估進而反饋信息，為任務調整、引導聽障兒童動作修正提供參考。

②交互性特征?？臻g要素設計中還應注意交互性特征，其中包括模擬角色設置、主線任務推動、數據及時反饋、導航提示信息等特征要素。其中，模擬角色設置和導航提示信息是為了激發聽障兒童多感官通道的應用，通過模擬角色設置，可增強聽障兒童的體驗感和學習興趣度，通過導航提示信息設計（如手勢符號、操作演示）則可引導兒童操作和注意力的走向[30]，調動其學習注意力。主線任務設置通過分配趣味性的主線任務，既激發了聽障兒童的學習興趣，又能確保交互效果，提升沉浸體驗感。此外，數據實時反饋特征是指交互式的設計應注重結果與反饋的實時性，這種交互性模塊特征也體現出適應性，如通過捕捉個體的各項數據特征，分析聽障兒童的學習程度、狀態、能力，以便根據聽障兒童的個體情況進行智能化推薦。綜上，在沉浸性交互特征較強的空間中，聽障兒童通過重復訓練，加強感知，產生情感共鳴，從而能夠更快速地融入日常社會。

（4）技術要素

面向殘障人群的技術發展在一定程度上可以緩解其生活、工作、學習等方面面臨的困境，這些技術為殘障人群提供了豐富的感官刺激，可促進其感知覺發展。例如，VR、AR、MR等相關沉浸式技術和其他特定裝備為空間設計提供了物理支撐，通過對現實環境的模擬，可以為聽障兒童提供逼真的場景；互動技術可以打通多感官渠道，增強聽障兒童的沉浸式體驗。因此，在進行沉浸式學習空間設計時，要充分發揮互動技術在提高、保持、促進殘障人士各項能力培養中的重要作用。本研究中，互動技術包含以觸覺為基礎的輸入技術、以視覺為核心的展示技術和以聽覺為輔助的助聽技術（統稱為“感官障礙互動技術”），通過簡化程序、升級界面與優選技術，可更加突出包容性以減少障礙，保證聽障兒童獲得無障礙的產品體驗。此外，在技術的選擇和應用上，也應充分考慮聽障兒童有不同的交流需求、偏好、聽障受損的程度和性質以及其他潛在的獨特特征，評估每個聽障兒童的具體情況，并根據他們的需求制定個性化的技術支持計劃。

綜上所述，本研究創新性地將教育（P）、社會（S）、空間（S）和技術（T）四大模塊和聽障兒童的學習進行了深度融合。其中，教育模塊從感覺系統、感覺發展、知覺發展多個維度出發，突出對聽障兒童的多感覺感知干預，發展聽障兒童的認知智能；社會模塊則合理地提供沉浸式環境和對象可行性支撐，保障聽障兒童這一特殊群體獲得深度融入社會環境的可行性；空間模塊和技術模塊相輔相成，通過將虛擬空間與現實空間相融合，并借助沉浸式技術的支持，增加了學習空間的沉浸臨場感和交互性，為聽障兒童創建了豐富的感知互動環境。最終，本研究構建了基于感覺統合理論的聽障兒童PSST沉浸式學習空間框架，如圖3所示。

三 面向聽障兒童的PSST沉浸式學習空間設計案例

為了明晰PSST沉浸式學習空間的實踐路徑，本研究基于《聾校義務教育品德與社會課程標準課程標準（2016年版）》（下文簡稱“課程標準”）[31]，聚焦品德與社會課程，針對聾校的學生設計了基于感覺統合理論的聽障兒童PSST沉浸式學習空間并展開了案例分析。

本案例的目標人群由于受到聽力障礙影響，導致語言能力發展相對緩慢，溝通與表達能力較弱，存在較多社交問題[32]。此外，聽障兒童因為長時間無法準確加工社會情境的信息，導致情緒調節能力與人際交往能力較弱，更容易產生孤獨、悲傷、憤怒等消極負面情緒，也更易產生較大的情緒波動，從而陷入社會適應障礙與負性情緒體驗的惡性循環之中。因此，本案例選用課程標準“第三部分 課程內容”中“我們的社會生活·選購商品”作為主要內容，基于真實問題，創設學習情境。案例要求聽障兒童掌握選購商品的初步知識和基本步驟，能夠獨立、文明購物，掌握基本的生活技能和常識，旨在培養聽障兒童的良好品德，引導其認識社會、參與社會、適應社會，促進其社會性發展，具體從四個方面闡述：

1 教育要素設計

本案例遵循啟發式和循序漸進的教學原則，運用情景式、任務式、體驗式和游戲式的教學方法，依托沉浸式學習空間，構建任務情景，調動聽障兒童的視覺、聽覺、嗅覺等多通道來獲取信息，引導學生掌握商品選購的基礎步驟，同時培養學生交流溝通和解決簡單問題的能力。同時，融入游戲化的理念，并引入競賽機制，設置屬于聽障兒童自己的虛擬人物并布置多樣化任務，根據其任務完成情況給予對應的等級獎勵。本案例由三個主要任務串聯，每個任務聚焦一個要解決的教學重、難點問題：①創設聽障兒童熟悉的學校小賣部情景，布置簡單的購買任務，讓聽障兒童先熟悉商品購買的相關基礎知識，如貨幣面額、不同的支付方式應用等；②構建商店的虛擬環境，布置進階任務，引導聽障兒童掌握在商場里尋找店鋪和定位商品的能力，同時讓其明確商品購買的整個流程；③通過創設鮮花店場景，提升任務難度，需要讓聽障兒童選擇適合的鮮花并完成購買，這樣既能幫助聽障兒童強化知識，又能引導其與鮮花店的虛擬銷售人員進行溝通和交流，以提升其語言表達和溝通交流能力，促進聽障兒童的語言發展、生活自理、情緒調節和社會參與。

2 社會要素設計

聽障兒童的全面發展需要一個安全穩定、融合互助、平等尊重的學習空間和生活環境。本案例以“購買商品”為內容切入點，通過創設安全與平等的學習空間，設置聽障兒童熟悉的生活場景，提升其安全感；基于沉浸式教學空間，遵循教學目標，設置符合聽障兒童心理需求的教學任務。在任務體驗學習的過程中，教師要確保聽障兒童的身心健康，同時注意引導其進行良性的溝通與交往；在聽障兒童遇到困難（如無法定位需求商品）時提供適當的指導、支持和鼓勵。同時，也要積極發揮家庭教育的作用，實訓后和聽障兒童家長保持密切的溝通，根據不同聽障兒童的情況進行個性化輔導；家長應輔助聽障兒童鞏固學習內容，培養其日常生活技能，在確保安全的環境下引導其參與部分社會實踐活動。另外，還要構建安全的環境，應注意保護每一個聽障兒童資料和數據的隱私性，營造良好的教與學環境，在家、校、社三方的共同努力下，給予聽障兒童充分的關懷和尊重，引導其學會適應社會，提升社會參與度。

3 空間要素設計

沉浸式學習空間集物理空間與虛擬空間于一體，具有泛在性、感知性、無邊界、交互性和具身性。在創設虛實融合的沉浸式學習空間時，應集視、聽、動、觸覺為一體，以實體教室為基礎，設置小組研討區、成果展示區、體驗實踐區；設置虛擬學習空間，使聽障兒童可以進入該空間和虛擬世界進行交互，獲得具身體驗，這樣聽障兒童才能在虛擬世界進行安全的學習與體驗，在實體教室進行實踐與訓練，從而實現線上線下、虛擬和實體的深度融合。本案例創設了小賣部、商場、鮮花店等日常的虛擬學習場景，進階性、多維度地實現教學目標，并根據聽障兒童的需求和反饋，定期進行內容調整。例如，根據聽障兒童在實訓時購買商品過程中遇到的問題，設計對應的提示錦囊，幫助其攻克難關；通過設計地圖坐標，鼓勵聽障兒童通過地圖線索尋找指定的商鋪，明確購物產品；通過設計虛擬引導角色，如商店的導購員或鮮花店的銷售員等幫助聽障兒童鞏固知識，引導其認識購買商品的基本流程，增強交流、溝通與應變能力。此外，創設真實性場景，也有利于實現從虛擬空間學習內容到實踐空間的過渡和遷移。

4 技術要素設計

本案例需要以虛擬現實技術、增強現實技術、體感技術、人工智能等新興技術為支撐，聚焦聽障兒童的特點和需求，選擇適用的硬件和軟件，以構建線上線下混合的沉浸式學習空間，如選用浸入式頭戴顯示器、應用虛擬現實技術、構建虛擬學習場景，以增強聽障兒童的學習沉浸性、交互性、感知性和空間感；通過人工智能技術，實現有效的人機交互與個性化學習；通過體感技術增強身臨其境感，提升聽障兒童身體與環境的深度交互，以促進認知和情緒認識。其中，教學資源的設計與開發主要基于“VR創想+”和“虛幻引擎”等完成。

四 結語

本研究聚焦聽障兒童的學習，結合感覺統合理論，從教學、社會、空間和技術四大要素出發，進行了聽障兒童PSST沉浸式學習空間設計，并將其應用于具體案例，以期為聽障兒童的無障礙數字化學習空間設計和融合教學實踐提供參考，并促進聽障兒童身心健康發展，使其更好地融入社會，助力教育公平的發展。但從目前的實踐來看，聽障兒童PSST沉浸式學習空間尚處于初期建設階段，仍然存在學習空間應用功能弱、技術壁壘高、成本投資大、倫理和法制風險等問題。因此，后續研究將結合學習空間的特點和案例開發的經驗，在學習空間的設計開發上進行迭代優化，不斷豐富教學案例，嘗試在不同的教育場景下進行教學實踐，并對案例進行應用效果檢驗和評價分析，為推動融合式教學高質量發展提供更豐富的實踐案例。

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Design of PSST Immersive Learning Space for Hearing-impaired Children Based on the Sensory Integration Theory

Abstract： As an important part of the national education system， special education is of great significance in realizing the modernization of Chinese style education， and the effective application of information technology is one of the means to improve the quality of special education. For example， the full play of the multi-sensory perceptual stimulation of information technology has been widely given in the application of cognitive intelligent education for hearing-impaired children. However， the existing learning space is not enough to support the effective development of hearing-impaired childrens skills， and there was a lack of theoretical framework to support and guide relevant learning practices. Based on this， under the guidance of sensory integration theory（SIT）， this paper emphasized the integration of external environment and internal feelings of hearing-impaired children， and proposed a PSST framework of immersive learning space for the special congitive characteristics of hearing-impaired children. In order to realize the deep integration of the four elements of “education”， “society”， “space” and “technology”， an immersive learning case was designed based on this framework for deaf students in grades 3-6， expecting to provide a technical solution for the development of hearing-impaired childrens sensory perception and offer practical reference for similar studies.

Keywords： sensory integration theory; hearing-impaired children; immersive learning space， redesign for learning space