心流理论下脊椎康复训练体感交互系统设计

摘要：探索基于心流理论的脊椎康复训练体感交互系统设计方法，能够提升患者进行脊椎康复训练的体验。文章根据心流特征，从用户、行为、目标三个方面分析脊椎康复训练体感交互系统设计需求，将心流理论与体感交互相结合进行研究，为脊椎康复训练的数字化模式提供创新型解决方案，设计出高效且有趣的训练方式，增强患者的脊椎康复训练效果，并为康复医疗领域的同类型数字化产品设计提供解决思路。

关键词：心流理论;脊椎康复训练;体感交互系统

中图分类号：TH77 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2021）21-000-03

信息化时代的到来改变了人们的工作、生活和出行方式，极大地减少了机体活动与锻炼的机会。同时，现代社会的快速发展带来的是激增的社会竞争压力，久坐成为普遍现象。然而，长时间保持一个姿势或不正确的坐姿极易导致脊椎病变。世界卫生组织资料表示，目前全球超过一半的人存在脊椎疼痛问题，并且伴随终生。

对近千名在上海某医院治疗的腰椎间盘突出患者的研究表明：由于久坐的不良习惯而出现腰肌和腰椎疾病的患者占全部人数的一半，而绝大部分患者是15～35岁的年轻人。更严重的是，我国脊椎侧弯的儿童发病率在中国儿童发展中心调查报告中显示高达20%。脊椎疾病呈现不断递增和年轻化发展趋势，治疗脊椎疾病的社会需求猛增。日常的康复训练是治疗脊椎疾病最重要的方式，然而大多数患者虽然认识到了脊椎康复训练的重要性，但缺乏坚持训练的习惯。究其原因，在于训练过程的无趣与枯燥，用户体验不佳。针对此问题，文章通过分析心流理论，探讨体感交互系统在满足脊椎康复训练可用性基础上，进一步提升用户体验的方法，为脊椎疾病的数字化、多媒体化康复训练方式提供新的设计思路。

1 心流理论与体感交互系统

1.1 心流理论概述

心流理论是美国心理学家Mihaly Csikszentmihalyi（米哈里·希斯赞特米哈伊）提出的，它是關于人类心理状态与交互体验的心理学理论。Mihaly Csikszentmihalyi研究发现，当人们全神贯注于某项任务时，会产生充实、愉悦与沉浸的感觉，而这种状态就是心流理论中的重要概念——心流体验。它是人们自愿持续性进行某件事的心理因素[1]，目前该理论已广泛运用在游戏、教育、体验设计等领域。

用户技术高低和事物挑战难易是影响心流体验的关键要素，无论是任务挑战难度还是个人技能水平偏高或偏低，都无法形成心流，只有用户自身技能与产品需要解决的挑战达到某种平衡时才能产生心流。

心流体验特征由Mihaly Csikszentmihalyi根据心流体验基本概念分析得出，分别是清晰的目标、挑战和技能保持平衡、多维度且实时的反馈、行动和意识的相同、控制的感受、注意力的集中、自我意识削弱、活动参与的感受和时间的感受。Novak（诺瓦克）与Hoffman（霍夫曼）将心流体验总结成条件因素、体验因素、结果因素，随后Chen（陈）、Wigand（维甘德）与Nilan（尼兰）把心流体验总结为事前阶段、经验阶段、效果阶段[2]。其中，挑战和技能保持平衡、清晰的目标以及多维度且实时的反馈是心流体验的三个可控变量，也是心流体验的必要条件，这为心流体验指导脊椎康复训练体感游戏设计提供了可能。

1.2 体感交互系统介绍

体感交互系统也被称为动作感应控制系统，指用户在没有控制器的条件下，利用肢体动作与系统互动。体感交互系统通过硬件和软件设施相结合实现，也就是体感设备和体感系统。体感设备是体感交互系统的重要条件，它主要对人体动作进行识别，以计算机语言输入体感系统。评判体感设备好坏的标准在于动作识别的速度与准确率，而随着体感技术的快速迭代与发展，目前已有光学感测、联合感测、惯性感测三种检测方法。

Kinect（传感器）是市场上广泛使用的体感设备，它运用的是光学感测技术，通过光学感测捕获人体运动数据，将数据传输到体感系统中控制互动[3]。Kinect拥有语音识别、动态视频捕捉和图像识别功能，用户在没有任何手持设备的条件下就可以利用肢体动作与系统互动。

体感交互系统增强了用户体验的沉浸感和参与感，同时摆脱其他设备的束缚。目前，体感交互系统已广泛运用于教育教学、医疗健康、心理健康等领域，体感交互系统的沉浸性、互动性、参与性等特点有助于改善传统脊椎康复训练模式，增强用户黏性。

1.3 体感交互系统在脊椎康复训练中的研究现状

运动康复治疗与药物治疗相结合是目前治疗脊椎疾病最有效的方式。运动康复治疗是让患者利用双手、器械或自身力量进行某类运动，从而获得身体或局部运动功能、感觉功能恢复的训练方法[4]。美国医学杂志刊文研究显示，除了日常护理以外，接受脊椎锻炼治疗的患者疼痛感减轻最为明显。

康复医疗是具有高度专业性的医疗服务行业，中研智库《2017—2022年中国康复医疗行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》指出，我国的康复医疗机构与病床数量短缺情况严重，这侧面显现出医患数量的不对等，从而引起医患之间产生交流不对等、信息不对称的问题[5]。

医患数量的不对等现状让康复治疗辅具的出现成为必然趋势，治疗辅具分为实物与虚拟两种类型，而体感交互系统治疗辅具低成本、沉浸式以及娱乐性的特点，使其被广泛运用于康复治疗中。目前已有的康复治疗体感交互系统多以锻炼肢体行动能力为主要功能，例如来自加拿大Bloorview（布卢尔视图）研究所的研究人员利用Kinect体感交互系统，帮助脑瘫患儿获得必要的肢体锻炼。而目前市面上并没有一款针对脊椎锻炼的康复治疗体感交互系统，这也是此次研究的突破口。

1.4 心流理论下脊椎康复训练体感交互系统设计意义

脊椎疾病年轻化趋势显著且社会关注度逐渐攀升，脊椎康复训练体感交互系统的设计迎合了目前的市场需求，设计时不仅要考虑到系统对病情治疗的有效性，而且要考虑如何让用户得到愉悦的沉浸式体验。利用心流理论设计研究脊椎康复训练体感交互系统，有利于准确把握脊椎疾病患者达到心流状态时所需的条件，为患者提供普适化且情感化的操作，满足患者的心理预期，让患者保持对产品的忠诚度，同时能够增强系统的趣味性，引导患者进入沉浸式体验状态，实现利用体感交互系统锻炼脊椎的目的。

2 心流理论下脊椎康复训练体感交互系统设计需求

根据上述分析，文章结合心流理论的特征，从用户、行为、目标三个方面提出脊椎锻炼体感交互系统设计框架（见下表），探索脊椎康复训练体感交互系统设计方法，促使脊椎疾病患者在交互过程中产生心流。

2.1 用户层面

清晰的目标是用户产生心流的必要条件之一，建立清晰的目标能够引导和激励用户持续使用产品，清晰科学的架构体系有利于用户直观了解系统的目的与逻辑，降低用户对系统的理解难度。在脊椎锻炼体感交互系统中，剧本解谜的游戏形式如果未经处理，容易让用户陷入迷茫与无助，只有逻辑清晰合理的故事脉络、层层递进的剧情设置构建成清晰的框架，才能让用户产生稳定的心流，进入沉浸式的体验状态。

Alan Cooper（阿兰·库珀）曾说过，用户拥有不同的受教育程度、生活环境以及文化背景，在使用同一产品时的感受会产生差异[6]。以用户对系统的理解与操作难度为标准，可将用户分为初级用户、中级用户及高級用户，同时将系统划分为简单、中等、较难的难度范围，用户可根据自身能力选择合适的难度等级。在此次设计研究中，系统会根据剧本的结构划分不同的难度等级，用户可以根据自身能力选择相应难度的剧本，所有难度选项均可体验完整剧情，用户可由低到高逐步加大挑战难度，不断丰富体验。

2.2 目标层面

在完成最终目标的过程中，可设置难度递进式的小目标，并进行合理的规划与组织。分解体感交互系统目标的实现过程符合八角行为分析法中的核心驱动力之一——成就和进步感。其是用户获取学习技能、克服困难以及控制游戏进程的内心驱动力。用户基于新鲜感和好奇心使用一款新的产品，然而在不断体验产品的过程中，用户的使用技能不断提升，容易对产品失去兴趣。此时设置递进式的小目标有利于用户持续获得进步与成就感，从而保持心流的稳定输出。

在体感交互系统设置相应的奖励机制可以激励用户，若用户在此过程中获得满足感，就会持续使用产品，从而提升产品的使用价值，让用户良好的体验得以持续，延长心流的输出时间。

2.3 行为层面

正向反馈与负向反馈都属于有意义的反馈，及时的正向反馈有利于增强用户的信心，提高用户的积极性，减少用户使用过程中的无助感与迷茫感，适当的反馈能够避免用户意识流的减弱或中断。然而相较于正向反馈，应减少负向反馈的使用频率。负向反馈是当操作出错、产品本身出现问题时出现的反馈，适时使用可以让用户积累操作经验，提高系统的使用效率，过度使用则不利于用户体验。

数字技术的不断发展让多感官体验得到广泛运用，在多感官的刺激下，用户能够真实地体会产品，获得更多的信息量，从而更好地引导用户。在此次设计研究中，利用视觉与听觉相结合的多感官反馈可以让体验更加真实生动，让用户进入沉浸式体验状态，保持稳定的心流。

3 脊椎康复训练体感交互系统设计实践

3.1 交互动作设计

在脊椎康复训练体感交互系统中，交互动作是系统的重要组成部分。Kinect体感设备通过捕捉20个关节点的位置来判断用户的动作，只有当用户的动作数值达到系统编写的数值范围时，才能触发交互进程。系统选取了颈椎与腰椎的锻炼动作设计互动识别，以颈椎锻炼动作为例，根据交互触点以及锻炼效果需求选出左右伸展、旋肩疏颈、双手托天这几个锻炼动作，分别对应游戏中的角色前后左右移动、拾取线索、点击确定的交互操作。

3.2 流程设计

脊椎康复训练体感交互系统采用了剧本解谜的游戏形式，设计情节跌宕起伏、线索环环相扣的故事能够激发用户的兴趣，而故事发展的表现形式是整体设计的关键。在系统框架搭建与分解目标实现的过程中，应遵循建立清晰的目标理念。每个剧本的最终目标都是解开故事的谜题，寻找最终的谜底，而游戏通过故事动画的形式叙事，不仅能够让用户更好地理解剧情，引导用户进行交互操作，而且能够丰富内容，让用户在获得视觉享受的同时，获得互动体验的真实感与沉浸感。

在划分用户层次与诉求上，系统遵循技能与挑战的平衡理念。首先系统会根据剧本的烧脑程度与耗费时长划分难度等级，用户可根据自身诉求与能力自主选择简单、中等或较难的等级。在每个难度等级中，会设置5～6个剧本，每个剧本设置的脊椎锻炼部位不同，相应的交互动作也会不同。在此次脊椎康复训练体感交互系统中设计了颈椎和腰椎两个部位的锻炼动作，根据不同剧本的剧情设定和交互动作难度进行系统划分，用户可根据自身锻炼诉求自主选择相应的剧本。

在提高正负反馈与多感官反馈设计中，遵循了多维度且实时的反馈理念。在正向反馈设计上，提升正向反馈的层级，在游戏过程中给予用户指导。如在任务地图左下角会提供动作教学，引导用户做出正确的姿势控制游戏进入下一阶段。在负向反馈设计中，提醒用户纠正错误操作，提高使用效率，如系统识别到用户的交互动作不规范时，会出现弹窗来提醒用户姿势错误，从而让用户达到更好的锻炼效果。在多感官反馈设计上，利用图像、声音的反馈形式带给用户视觉与听觉上的双重感官体验，给用户沉浸式的互动体验，保持用户稳定的心流。

4 结语

数字技术的不断发展解构了艺术的单一表现形式，让艺术渗透进各行各业。在脊椎疾病的康复训练中，数字技术手段相较于传统的训练手段体现出了更多的优势。为了提高脊椎康复训练体感游戏的用户体验，本研究运用心流理论对体感交互系统进行创新设计，并将心流理论中挑战和技能保持平衡、清晰的目标、多维度且实时的反馈这三个心流特征转化为具体的设计步骤，融入脊椎康复训练体感交互系统的设计中，实现了基于心流理论的脊椎康复训练体感交互系统设计实践。在心流理论的作用下，系统能够增强用户黏性，并引导用户获得愉悦的沉浸式体验，同时开拓心流理论和脊椎康复训练体感交互系统相结合的理论空间，为同类型产品设计提供思考与建议。

参考文献：

[1] 李江泳，谭琪茜，邱盼，等.基于心流理论的文创产品交互设计研究[J].包装工程，2020，41（18）：287-293.

[2] 许晓云，李风彦，杨培.基于心流理论的产品交互设计研究综述[J].包装工程，2020，41（24）：14-21.

[3] 姜延，马文轩，陈剑华，等.基于Kinect体感交互技术的3D服饰文化展示系统[J].纺织导报，2015（3）：74-76.

[4] 刘岩岩，于静，刘东武，等.体感设备Kinect在风湿患者康复中的应用研究[J].粘接，2019，40（8）：127-130.

[5] 严资情，张宇红.面向健身的体感交互行为设计研究[J].设计，2017（5）：134-136.

[6] 阿兰·库珀.关于脸4：交互设计精髓[M].北京：电子工业出版社，2020：150.

作者简介：朱洪萱（1998—），女，江苏盐城人，硕士在读，研究方向：数字媒体艺术。