學前兒童對陪伴機器人的生命感知及其交互機制

李潔　趙爽　刁云慧　郭士杰

［摘 要］ 從理論上說，作為新一代智能電子產品的兒童陪伴機器人在兒童陪伴與教育方面較電視和手機具有獨特優勢。本研究基于兒童認知發展理論，運用問卷法、情緒模擬法、行為觀察法探究學前兒童對陪伴機器人的生命感知及其在交互中表現出的情緒喚醒和行為誘導效應。結果證實多數學前兒童認為陪伴機器人是具有情感屬性的人工制品，愿意和陪伴機器人做朋友；隨著年齡增長，學前兒童對陪伴機器人的情緒識別率和交互行為顯著增加；當陪伴機器人出現悲傷、害怕、生氣等負向情緒時，學前兒童會表現出顯著的接近趨勢和親社會行為。未來關于兒童陪伴機器人的設計研發應考慮兒童的年齡差異，注重其對兒童親社會行為的誘導，以更好地實現其輔助家長陪伴和教育兒童的功能。

［關鍵詞］ 學前兒童；陪伴機器人；人機交互

一、問題提出

電子產品對幼兒成長的正負向影響一直以來都是教育界研究的重要課題。伴隨科技發展，以電視、手機、機器人為代表的電子產品依次進入家庭和幼兒生活。2021年9月國務院發布的《中國兒童發展綱要（2021—2030）》在兒童數字化媒介參與使用條例中強調，應保障兒童參與媒介的權利，提升其媒介素養，豐富其數字生活經驗。步入人工智能時代，機器人成為新的智能媒介載體，智慧教育成為未來發展趨勢，如何理解機器人對兒童發展的影響以及實施有針對性的教育策略成為幼兒教育的研究熱點之一。

關于電視和手機對兒童成長影響的研究已開展多年，研究人員從多方面論證了其對兒童成長的正、負向影響，研究成果對兒童與機器人的相關研究有一定的啟示作用。一方面，有研究者認為電視和手機對兒童成長存在消極作用：幼兒每周看電視時間與其執行功能呈負相關但縱向關聯不顯著，表明看電視對幼兒執行功能有即時的消極影響，但是看電視不能長時預測幼兒的執行功能；[1]屏幕暴露對兒童攻擊性行為、情緒問題、注意力缺陷、同伴交往問題等有消極影響。[2][3]另一方面，一些研究發現電視和手機對兒童成長存在積極影響：兒童開始看電視的年紀越小，認知靈活性越高，觀看電視時間越長，工作記憶越好，適度地觀看電視可以促進兒童執行功能的發展；[4]接觸含有教育性元素的影視節目或電子游戲的學前兒童會表現出較低水平的攻擊性和更高頻次的親社會行為。[5]相關研究者認為電視和手機對兒童負面影響的主要原因有兩點：第一，電視和手機占用了本應用于其他活動的時間，如看書、戶外游戲、親子交流、睡眠等；第二，兒童在面對電視和手機時是被動接收者，僅能做出被動的低水平加工，而難以獲得真正意義上的深層理解。[6]也有研究者認為，電子產品對兒童的負向影響會受到家庭社會經濟地位、父母的支持與陪伴、父母積極的態度、父母電子產品使用時間等因素的影響。[7][8][9]

兒童陪伴機器人作為新一代智能電子產品，在兒童陪伴與教育方面較電視和手機具有獨特優勢，從理論上來說可以在一定程度上減弱電視和手機在時間和交互方面的負向影響。首先，在交互形式上，機器人更接近人的自然交互，較電視和手機的非交互式和單向交互式有明顯優勢；其次，機器人通過智能算法和個性定制可以更好地管理兒童使用時間以及交互內容。當下“80后”、“90后”父母十分重視孩子的學習及情感培養，樂于接受新型智能產品，但他們工作任務繁重，陪伴孩子的時間不多，且國內“四老”代替父母養育孩子現象普遍存在，祖輩過分寵愛以及獨生子女缺少同齡人互動的生活環境易造成兒童缺少同理心，“熊孩子”現象屢見不鮮。兒童機器人的情感陪護及教育輔助雖然無法代替父母的陪伴與監護，但是可以在一定程度上彌補父母情感缺位，豐富兒童情感交互。[10]有調查顯示，37%的家長表示因各種原因沒有時間陪伴孩子，30%的家長每天陪伴孩子的時間只有1～2小時，69%的家長認可購買機器人陪伴孩子并進行教育輔助，未來家庭對兒童機器人的需求可能會比較大。[11]

目前有關機器人對兒童成長影響的研究體系尚未發展完善。國外研究大多是利用實驗驗證的手段和方法開展研究，通過使用標準化的評估工具和參與觀察來收集數據，國內相關實證研究較少。[12]繆杜瑟（Mioduser）和李維（Levy）發現兒童與機器人互動時，最想了解機器人是怎樣移動的，更喜歡與機器人進行直接的肢體互動，這種有趣的肢體參與符合孩子直接體驗式的學習心理。[13]賈納卡（Janaka）研究了Bee－Bots兒童機器人的吸引力與年齡適宜性，發現機器人與情景教學的結合有助于提高孩子的參與度。[14]?？耍‥ck）等人結合定性和定量的數據證明了機器人活動會正向影響幼兒園兒童的執行功能表現。[15]董（Tung）研究發現機器人外形和行為的擬人化程度會影響兒童對機器人的態度。[16]斯卡塞拉蒂（Scassellati）發現機器人可以幫助孤獨癥兒童學習社交技能，起到“社交拐杖”的作用。[17]此外也有諸多研究表明兒童與機器人交互對其學習、社會行為和幸福感存在有益影響。[18][19][20][21][22]國內對于兒童與機器人的交互研究主要集中在機器人輔助治療兒童孤獨癥方面：陳東帆等通過實證研究發現機器人有助于改善孤獨癥兒童的社交能力、專注力與行為能力；[23]鮑海麗通過實證研究發現人形機器人干預聯合體感游戲對孤獨癥兒童有較好的干預效果，可改善其情感狀況，提高其社交行為；[24]王永固通過實證研究發現社交機器人能增強孤獨癥兒童社交興趣和情緒喚醒，緩解社交回避，誘導社會互動行為主動發生；[25]許艷鳳等研究表明教育機器人提供的多樣交互模式以及適應性教學策略，能夠維持兒童的注意力和參與度，與傳統的屏幕呈現式技術相比，實體機器人可以提供三維且有形的世界，兒童主動與交互式機器人接觸學習具有更高的效率。[26]國內關于正常發育學前兒童與機器人交互的研究這一塊幾乎處于空白，正常發育兒童與機器人的交互方式同孤獨癥兒童在機器人外形偏好、行為反饋上均有差異，沙姆蘇?。⊿hamsuddin）等研究發現，孤獨癥兒童更偏愛非生命特征外形機器人。[27]

綜上，機器人作為智能時代的代表性產品已經開始進入家庭，其對兒童的影響在交互和管理方面較電視手機等電子產品具有優勢，亦受家長青睞。然而，國內關于兒童與機器人交互研究，尤其是實證性研究還處于空白，關注本土文化下機器人對兒童成長影響具有十分重要的理論和實踐意義。國外兒童機器人教育研究除了運用教育學理論以外，還引用了人工智能等跨領域視角，用以揭示兒童以何種方式與機器人進行互動，多視角的研究可以為兒童成長教育帶來更豐富、更全面的視野。[28]本研究基于人機交互理論，面向機器人設計視角，從認知和行為兩方面探究機器人與兒童交互過程中的情緒喚醒和行為誘導效應，研究結果有助于兒童陪伴機器人的設計研發，從而更好實現其陪伴及教育目的。

二、研究對象

兒童陪伴機器人的受眾群體主要是學前兒童。3～6歲是兒童腦部快速發育期，也是幼兒認知能力迅速發展的關鍵時期。學前兒童對事物本體論的區分影響其與機器人的交互。吉普森（Jipson）和格爾曼（Gelman）表示兒童在認知發展過程中對于物體生命性的判別，具有本體論上的堅定性和概念上的開放性。[29]3歲兒童已經能夠從本體論區分生物和非生物，4歲兒童可以在全部屬性上區分生物和非生物，兒童對于物體生物屬性區分明顯，而對于超過了生物學特征的心理屬性判斷則更多地受到物體是否具有面部特征的影響。[30]范斯特拉滕（Van Straten）等提出兒童對機器人的認知是一種社會性和類人的存在。[31]吉安諾普盧（Giannopulu）等通過對比兒童與人類和機器人的交流模式，發現兒童會將與人類同伴的互動模式復制到與機器人的交流中，這說明了兒童對人類和機器人的交流具有潛在的相似性。[32]通過對比兒童與人類、機器人和物體的交互研究，吉安諾普盧等發現兒童與機器人的親密程度介于他們與人類和無生命物體的親密程度之間。[33]

3～6歲兒童的認知發展影響其與機器人的交互模式。3～5歲兒童對物體認知能力隨年齡的增長而提高，4歲是兒童前額葉開始發育的關鍵時間點，3～4歲時期幼兒的熱執行功能水平高于冷執行功能水平，4歲之后個體冷執行能力開始得到迅速發展，尤其是抑制功能的發展使得個體的情緒刺激干擾認知控制顯著降低。[34]在定勢轉換上，幼兒在4歲左右進入發展的轉折與關鍵期，在4歲半至5歲進入抑制的迅速發展階段；在工作記憶上，幼兒約在5歲時步入工作記憶的快速發展期，相較于3歲半至4歲半的幼兒，5歲半至6歲半的幼兒的記憶規則和使用規則的能力更強。[35]兒童和機器人的交互與其年齡有關，學齡期的兒童似乎比學齡前期的兒童對機器人的交互方式更為挑剔和敏感。[36]對于不同年齡兒童對機器人的體驗差異，范斯特拉滕等指出較年幼的兒童對機器人的交互方式不太敏感，比較年長的兒童能體驗到更多的樂趣，更容易出現擬人化傾向和效果。[37]

綜上，面向3～6歲兒童與機器人的交互機制開展研究，探究機器人是否較電視及手機具有交互優勢。實證研究作為一種研究范式，主張科學結論的客觀性和普遍性，強調知識必須建立在觀察、實驗以及經驗的基礎上。課題從認知和行為兩方面探究機器人與兒童交互過程中的情緒喚醒和行為誘導效應，研究包括生命感知、情緒識別和行為測量三部分。兒童對于機器人的生命感知與機器人造型相關，也是兒童情緒識別和行為互動的基礎；兒童對機器人情緒識別是情感交互的基礎，為機器人實施陪伴提供可能；兒童與機器人的行為交互是對機器人交互效果的重要測量指標。

三、研究方法

研究方法包括問卷法、情緒模擬法、行為觀察法。生命感知問卷基于吉普森（Jipson）和格爾曼（Gelman）生命感知問卷改編，已在多個研究中得到應用。[38][39][40][41][42]情緒識別研究采用情緒模擬程序與問卷調查方法，實驗程序基于贊恩-瓦克斯勒（Zahn－Waxler）等設計的痛苦模擬范式改編，[43]包含四種情境，機器人分別展示快樂、生氣、害怕、悲傷四種情緒。行為交互編碼系統由贊恩-瓦克斯勒及其同事編制，[44]黃翯青等人將該編碼系統應用于中國幼兒共情研究。[45]為適用于本研究涉及的具體情境，對上述編碼系統進行一定調整，選取接近趨勢、親社會行為、交互主動性、關注指標進行記錄。

（一）被試

本研究選取天津市市區某幼兒園40名兒童（19名男孩， 21名女孩）作為被試，3歲、4歲、5歲、6歲兒童各10人。所有被試均自愿參加實驗，實驗內容與幼兒園教師提前溝通，得到兒童父母同意，兒童實驗后獲得禮品。

（二）實驗材料

市場上常見的兒童陪伴機器人分為桌面型和移動型，桌面型機器人如幾何型機器人阿爾法蛋和人形機器人悟空，移動型機器人如輪式機器人巴迪（Buddy）等，它們都具有擬人形的外觀及表情，具備會話、唱歌、跳舞等娛樂功能，遠程監控、語音等陪護功能以及學習資料查詢等教育功能。

實驗選用優必選和騰訊叮當聯合研發的兒童智能陪伴機器人悟空作為實驗對象。悟空全身共有14個自由度可以靈活展示舞蹈及動作，①眼部配有1.22英寸液晶屏顯示表情動畫，同時具有智能語音交互功能。悟空機器人程序中帶有動作庫和表情庫，經由課題小組對庫中41個表情樣本和31個動作樣本進行情緒聚類，將動作和表情組合成快樂、生氣、害怕、悲傷等情緒樣本16個。對組合樣本的愉悅度、喚醒度和優勢度評分，挑選出最具識別性的四種情緒樣本各1個。給實驗樣本編輯語音交互內容以觸發機器人動作和表情反饋，最終形成悟空機器人快樂、生氣、害怕、悲傷4個情緒實驗樣本。

（三）實驗程序

1. 實驗步驟。

實驗正式開始前，實驗員向所有兒童介紹悟空機器人，由機器人展示兩段舞蹈以消除兒童的緊張感。實驗安排在一間安靜的教室，出于對兒童安全及心理舒適的考慮，每次實驗由兩名女性實驗員和兩名同齡兒童參與，實驗過程全程由攝像記錄。實驗設計包括機器人自我介紹和四種情緒模擬情境，情緒模擬情境分為情緒原因、情緒表達、交互請求與提示三個部分，每個情境結束后對被試進行情緒識別提問。

自我介紹情境。實驗員語音喚醒悟空機器人：“悟空，給小朋友介紹一下你自己！”悟空：“小朋友你好，我是悟空，如果想看我表演功夫就說‘悟空悟空，表演功夫吧！’”同時伴有轉頭和眨眼動作。被試主動語音喚醒，“悟空悟空，表演功夫”，觸發悟空功夫表演。如果被試沒有主動喚醒，實驗員會鼓勵并等待10秒，如果被試仍沒有喚醒則由實驗員喚醒。悟空表演功夫21秒，伴有動作和表情。

快樂情境。表演結束悟空詢問：“我的功夫還不錯吧？”實驗員提示被試說喚醒詞“悟空悟空，你真厲害！”被試主動語音喚醒，否則由實驗員喚醒。悟空說“謝謝”伴隨快樂情緒的動作和表情，隨后悟空說“握個手吧”伴隨握手動作和快樂表情。被試主動握手，否則實驗員鼓勵被試并等待10秒鐘，若被試仍未進行握手動作則由實驗員代替。實驗員提問：“悟空機器人高興嗎？”被試進行是否回答或進行詳細原因描述。

生氣情境。實驗員表現出使用道具時不小心擊打到悟空機器人，說出喚醒詞“悟空悟空，不好意思”。悟空頭部轉向實驗員說“你弄疼我了”并展示生氣情緒的動作和表情，然后說“小朋友，我的腿很疼，你能給我揉揉嗎？”被試主動幫悟空揉腿，若被試未行動，實驗員鼓勵被試并等待10秒。若被試仍未幫助機器人，則由實驗員完成幫助動作。實驗員提問：“悟空機器人生氣了嗎？”被試進行是否回答或進行詳細原因描述。

害怕情境。實驗員將道具蟲子放在悟空右腳旁，提示被試說出喚醒詞：“悟空悟空，你腳下有個蟲子?！北辉囍鲃诱Z言表述，如果被試沒有主動喚醒，實驗員會鼓勵并等待10秒，如果被試仍沒有喚醒則由實驗員喚醒。悟空展示驚恐情緒的動作和表情，隨后悟空說“我最害怕蟲子了，你能幫我拿掉嗎？”被試主動幫助悟空把蟲子拿開，若被試未行動，實驗員鼓勵被試并等待10秒，如果被試仍未幫助機器人，則由實驗員將道具拿走。實驗員提問：“悟空機器人害怕了嗎？”被試進行是否回答或進行詳細原因描述。

悲傷情境。實驗員向被試表明接下來要與悟空告別，提示被試說出喚醒詞“悟空悟空，我要走了”。被試主動語言表述，如果被試沒有主動喚醒，實驗員會鼓勵并等待10秒，如果被試仍沒有喚醒則由實驗員喚醒。悟空展示悲傷情緒動作和表情，隨后悟空說：“我舍不得你，你能抱抱我嗎？”被試主動上前擁抱機器人，若被試未行動，實驗員鼓勵被試并等待10秒，如果被試仍未行動，則由實驗員代替擁抱機器人。實驗員提問：“悟空機器人傷心了嗎？”被試進行是否回答或進行詳細原因描述。

2. 問卷調查。

情緒識別問卷由實驗員根據實驗過程中兒童的情緒識別結果進行填寫，正確識別計1分，錯誤識別計0分。

生命感知問卷由實驗員在情境實驗結束后對被試進行訪談時填寫。機器人生命感知問卷包含生物屬性、心理屬性、知覺屬性、人工屬性、屬性投射、命名屬性6個維度，以及兒童對機器人的交友意愿。生物屬性問題為“你覺得機器人是否需要吃東西”（Q1）和“你覺得機器人能夠長大嗎”（Q2）；心理屬性問題為“你覺得機器人能夠思考嗎”（Q3）和“你覺得機器人能夠感受到快樂嗎”（Q4）；知覺屬性問題為“你覺得機器人能夠看見東西嗎”（Q5）和“如果你碰到機器人，你覺得它能夠感覺到嗎”（Q6）；人工屬性問題為“你覺得機器人是某個人做出來的東西嗎”（Q7）和“你覺得機器人會受傷嗎”（Q8）；屬性投射問題為“你覺得機器人能夠幫忙做家務嗎”（Q9）；命名屬性問題為“你覺得機器人能夠擁有一個只屬于自己的名字嗎”（Q10）；交友意愿問題為“你愿意和悟空做朋友嗎”（Q11）。實驗員在進行回答后繼續追問相關原因并進行記錄。實驗結束后將得到的“是”或“否”進行記分處理，回答“是”計1分，回答“否”計0分。

3. 數據處理。

問卷數據采用SPSS 26.0統計，分析兒童對陪伴機器人的生命特征感知和情緒識別情況。行為編碼使用ELAN 5.9統計，編碼規則見表1。一名實驗員依照實驗錄像對被試的接近趨勢、親社會行為、交互主動性和關注開展行為編碼。另一名實驗員抽取20%錄像片段再次編碼，數據采用SPSS 26.0統計。一致性檢驗結果顯示，行為編碼各指標kappa在0.64到1.00之間，顯示出較高的評分者一致性。

四、研究結果

（一）被試對陪伴機器人生命特征的感知情況

機器人生命感知問卷統計結果如表2所示，兒童對機器人的生命感知評分呈現3～4歲上升、4～6歲下降的趨勢，4歲兒童評分最高（見圖1），但兒童年齡和性別對機器人生命感知影響不具有顯著性。整理訪談過程中被試的回答語料（見表3），結果顯示3～4歲兒童偏向基于機器人外形（手、腳、眼睛、頭等）認知機器人，例如3歲兒童回答“機器人能看見，因為它有眼睛”。而5～6歲兒童基于自身認知經驗認知機器人，例如6歲兒童回答“機器人會思考是因為有人把答案提前輸進去”。生命性感知問題統計結果如圖2所示。Q7“悟空機器人是某個人做出來的東西嗎”肯定回答占92.9%，說明多數被試能分辨出機器人的人工制品屬性；Q4“悟空機器人能感受到快樂嗎”肯定回答占85.7%，說明多數被試認為機器人能感受到快樂；Q10“機器人可以擁有一個屬于自己的名字嗎”肯定回答占96.3%、Q11“你愿意和它做朋友嗎”肯定回答占92.9%，說明多數被試愿意給機器人起名字、跟機器人交朋友。

研究結果發現：3～6歲兒童將陪伴機器人看作具有情感的人工制品，并且愿意與其進行情感交互；兒童與機器人交互過程中，3～4歲兒童主要通過機器人擬人化外觀及交互特征認知機器人，而5～6歲兒童隨著認知能力提升，更多基于自身知識經驗認知機器人。

（二）被試對陪伴機器人的情緒識別情況

使用t檢驗和單因素方差檢驗分別探究兒童被試性別和年齡與其對機器人情緒識別率（以下簡稱“情緒識別率”）的關系，結果見表4。t檢驗結果顯示，兒童被試性別與情緒識別率無顯著相關性（P>0.05）。單因素方差結果顯示，兒童被試年齡與情緒識別率顯著相關（F=4.44， P=0.02）。邦弗倫尼事后檢驗結果顯示，3歲兒童的情緒識別率顯著低于4歲兒童（P=0.03）和6歲兒童（P=0.03）。（見圖3）

（三）被試與陪伴機器人的行為交互情況

兒童行為編碼描述性統計結果如表5所示。使用4（3歲、4歲、5歲、6歲）×4（快樂、生氣、害怕、悲傷）兩因素重復測量方差分析被試在機器人四種情緒下的交互行為差異，年齡（受試者間因素）和情境（受試者內因素）是自變量，行為編碼（接近趨勢、親社會行為、交互主動性、關注）和行為總分是因變量。結果顯示，年齡的主效應在接近趨勢（F=3.44，P=0.03，偏η=0.28）、交互主動性（F=7.19，P<0.01，偏η=0.45）和關注度（F=3.29，P=0.04，偏η=0.28）中顯著，兒童被試與機器人交互過程中接近趨勢、關注度、交互主動性隨著年齡增加而增強。情境的主效應只在接近趨勢（F=5.45，P<0.01，偏η=0.17）和親社會行為（F=3.85，P=0.02，偏η=0.13）中顯著，兒童對機器人的接近趨勢在害怕情境中最強，悲傷情境次之，其次是生氣情境，快樂情境最弱，兒童對機器人的親社會行為在悲傷情境中最強，生氣情境次之，害怕情境較弱，快樂情境最弱。年齡（F=5.09，P<0.01，偏η=0.37）和情境（F=4.31，P=0.01，偏η=0.14）對行為總分的主效應顯著，交互行為總分隨年齡增加而上升，悲傷情境行為總分最高，害怕和生氣情境次之，快樂情境行為總分最低，如圖4所示。此外，未發現兒童性別對交互行為的影響。

研究結果發現，3～6歲兒童與機器人的交互行為隨年齡增加而顯著提升，4～6歲兒童在和機器人交互過程中的接近趨勢、交互主動性和關注度顯著高于3歲兒童，且3～6歲兒童在機器人呈現悲傷、害怕、生氣等負向情緒時表現出更顯著的接近趨勢和親社會行為。

五、討論

首先，生命性感知是兒童與機器人雙向交互的基礎，3～6歲兒童對機器人生命性感知受事物本體論區分的影響。電視和手機作為媒介產品，是物，不具有生命性和情感性，兒童在與電視和手機的交互中是被動的接受者。機器人作為人工智能產品，屬性十分特殊，從生物本質上屬于無生命的人工制品，但從人機交互角度看又具有情感的生命屬性。兒童怎么看待機器人屬性十分重要。實驗結果表明，3～6歲兒童可以清晰認知機器人并不是生物學意義上的生存狀態，但在心理屬性和知覺屬性上認為機器人具有感知性和情感性，并且兒童愿意跟機器人交朋友，表現出積極的互動意愿和行為。相比電視和手機等媒介產品，機器人更具有陪伴優勢。該結果亦證明機器人突破了以往工業產品物的屬性，成為介于物和人之間的具有情感屬性的形式載體，兒童交互意愿和積極性亦不是以非物的屬性為判斷依據，人機交互已從被動接受發展到雙向交互，從功能交互發展到情感交互，更為復雜。

其次，3～6歲兒童的認知發展影響其與機器人的交互模式，表現為機器人外形及交互對兒童認知與行為的影響效應。3～6歲兒童對物體認知能力隨年齡的增長而提高，4歲之后個體的情緒刺激干擾認知控制顯著降低，兒童有意識的自主交互行為增加。研究結果顯示，3～4歲兒童對機器人生物屬性、心理屬性和知覺屬性的認知受機器人形態的影響，認為機器人有眼就能看，有手就能摸；而5～6歲兒童隨著認知能力的提升，更多基于自身知識經驗認知機器人，知道機器人能看能說與其形態上的眼和嘴沒有直接關系。且隨著年齡的增長，4～6歲兒童對機器人的情緒識別和交互行為顯著提升，面對機器人有更加主動的交互行為，因此通過機器人交互設計誘導兒童體驗式交互行為，符合兒童認知發展規律。

最后，機器人可有效誘導3～6歲兒童的親社會行為。與以屏幕為載體的電視和手機相比，機器人具有類人型的三維空間特征，兒童會將與人類同伴的交互模式復制到與機器人的交流中，產生更自然的交互行為。研究結果顯示，3～6歲兒童在機器人呈現悲傷、害怕、生氣負向情緒時，表現出顯著的接近趨勢和親社會行為。親社會行為反映兒童試圖幫助或安慰他人的行為，學前期對兒童親社會行為的培養至關重要。相比觀看電視和手機的被動教育方式，機器人的體驗式教育更符合學前兒童的認知特點和學習模式，并且能夠通過觀測兒童行為更直觀地檢驗學習結果。

研究還存在局限性與不足。本文基于電視和手機對兒童影響的相關研究，針對其存在的兒童被動接受問題，研究3～6歲兒童與機器人的交互主動性及相關影響因素。兒童對機器人的感知和認知是動態變化的，受家庭、社會、科技發展等多因素影響，也受曝光效應影響，②本次研究結果反映當下時間和地點及被試人群的交互反饋，后續將開展長期交互效應的研究。由于疫情原因，幼兒園普遍管控嚴格，實驗被試數量偏少。尼爾森（Nielsen）等指出人機交互研究中，5個用戶可以發現80%以上的可用性問題，[46]因此對于兒童與機器人的交互行為研究，每個年齡組10個被試是能說明問題的。由于幼兒園安全要求，實驗采取2名實驗員、2名同齡兒童共同開展實驗?；趯嶒炦^程，發現兒童間互相影響作用不明顯，但兒童與機器人的交互行為受到兒童性格差異影響，本次實驗主要考察年齡因素對人機交互的影響，未來研究將驗證性格因素的影響。而且，兒童陪伴機器人無法代替家長的陪伴，其設計定位應是輔助與協同家長進行陪伴與教育，相關研究待持續深入開展。

六、建議

親情陪伴永遠是兒童最好的成長港灣。兒童陪伴機器人相較于電視及手機等媒介產品具有一定的交互優勢，但仍無法替代家長。機器人可以作為家長與兒童的互動中介，或孩子缺乏陪伴時的互動同伴，其設計定位是輔助家長進行陪伴與教育，使得兒童獲得更好的成長?；谝陨涎芯?，對面向3～6歲兒童的陪伴機器人設計提出以下建議：

第一，機器人形態設計考慮兒童年齡認知差異。具有擬人特征的機器人更容易正向影響3～4歲兒童對機器人的感知，因此，面向低齡兒童的陪伴機器人可以通過提升擬人形態設計提升兒童與機器人的交互效應。4～6歲兒童處于認知快速發展期，與機器人互動意愿和互動行為顯著提升，陪伴機器人設計要更加注重多感官的交互設計，注重交互體驗。

第二，機器人交互設計應注重親社會行為的誘導。研究結果顯示，3～6歲兒童在機器人呈現負向情緒比正向情緒表現出更顯著的親社會行為。目前市場上的陪伴機器人為取悅兒童普遍只展示積極情緒特征，但機器人慣性討好人類會促發兒童自大型媒介化性格特征的形成，[47]并不利于兒童發展。因此，兒童陪伴機器人設計不能只表現正向情緒，而應通過情景模擬、情感演繹有目的地幫助兒童進行情緒管理訓練，從而培養兒童的親社會行為。

注釋：

①自由度是機器人機構能夠獨立運動的關節數目，通常作為機器人的技術指標，反映機器人動作的靈活性，可用軸的直線移動、擺動或旋轉動作的數目來表示。

②曝光效應，又謂多看效應、（簡單、單純）暴露效應、（純粹）接觸效應等，它是一種心理現象，指的是我們會偏好自己熟悉的事物。社會心理學又把這種效應叫作熟悉定律，我們把這種只要經常出現就能增加喜歡程度的現象叫作曝光效應。

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How Preschoolers Treat and Interact with Companion Robots

LI Jie ZHAO Shuang DIAO Yunhui GUO Shijie

（1School of Architecture and Art Design， Hebei University of Technology， Tianjin 300130 China； 2Hebei Key Laboratory of Smart Sensing and Human－Robot Interaction， Hebei University of Technology， Tianjin 300130 China； 3School of Mechanical Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300130 China）

Abstract： Because of their biologically inspired features and psychologically complex properties， companion robots have been thought to have more advantages in companying and educating children than TVs and mobile phones. Based on the theory of children’s cognitive development， the study uses questionnaire， emotion simulation and behavior observation to explore preschoolers’ life perception， emotional arousal and behavior induction effects when they interact with robots. The results confirm that children aged 3 to 6 consider that robots are artifacts with emotional properties and agree to make friends with robots. Their emotional arousal and behavior induction during the interaction increas with age. In addition， when robots show negative emotion， children perform more prosocial behaviors. The design and development of companion robots in future should pay attention to children’s age difference and strengthen robots’ function of inducing prosocial behaviors to help parents company and educate children better.

Key words： preschoolers， companion robots， interaction between human and robots

（責任編輯：劉向輝）