基于分布式认知的儿童实物增强现实编程研究

Programming is an effective way to help children to learn computational thinking skill, which is very important for them at the early age. This project researches multimodal interaction that is reasonable for tangible programming based on the need of children’s programming. We strive to provide children with an easy-to-learn and easy-to-use programming prototype to help them understand basic programming concepts and develop their computational thinking abilities. The development of the prototype system would fill the space in the domestic field of tangible programming software based on mobile devices. Meanwhile, the project is also meaningful and valuable to promote the research and application of tangible interaction techniques for children.

从小培养儿童计算思维能力是非常重要的。学习编程是培养计算思维能力的有效途径。本项目结合儿童编程的需求，研究适合实物编程的多通道交互技术，力图为儿童提供易学易用的编程原型，帮助儿童学习计算机基本知识，培养其计算思维能力。本项目开发的面向儿童实物实编程的多通道交互技术及移动编程原型系统将填补国内基于移动设备的儿童实物编程软件的空白。同时，本项目的研究对促进我国儿童交互技术和应用研究有重要的意义和价值。

编程学习对儿童有多方面积极的影响，不仅可以发展计算思维的能力，还有利于儿童在数学、科学、语言能力、社交能力和创造力方面的发展。针对目前儿童编程软件缺乏的现状，本项目结合儿童认知特征以及实物编程的具体应用，研究面以实物为主的儿童多通道交互技术，从小培养儿童的计算思维能力。项目的主要研究成果包括如下几方面：（1）总结了基于增强现实的交互系统的国内外文献；（2）提供了儿童多通道交互模型；（3）设计并开发了适合儿童的增强现实实物编程环境，并提供2款儿童实物编程原型系统；（4）研究并提出了儿童用户体验评估方法，并对编程原型系统进行了评估。除此之外，课题增加了面向儿童的合作技术研究。本项目的研究成果将增强现实技术与儿童实物编程相结合，为儿童提供了有效的学习编程的工具。通过用户实验验证了编程原型系统的有效性。本项目填补了国内基于增强现实的儿童编程软件的空白，同时也为后续的研究提供了一种可借鉴的模式。因此，本项目的研究对促进我国儿童交互技术和应用研究有重要的意义和价值，更为从小培养儿童的计算思维能力提供了可行的途径。同时，也为人机交互技术的发展和增强现实技术的应用提供了较好的技术方法和基础。