uPlay 设计过程
Written by Chunlin Guan 2021.9
1.这款教育工具要解决什么问题:
设计一款面向6-8岁低龄段生态位的STEM-AI教育产品
产品竞争力层面,打造一款领先市面同龄段5-10年的教育产品
产品创新层面,为解决未来儿童面临的竞争环境而设计
2.用户定性研究报告:
当前业务对象有哪些
他们具备什么样的特质,以及这些特质对他们使用产品会有何种影响
他们身处什么样的环境,面临哪些困境和问题
过去的老产品低龄用户为何无法使用
带着这些疑惑,我从几十名教育从业者中筛选出了7位拥有不同教育背景的用户进行了深度访谈、并实地考察了解到当前低龄段儿童教育所面临的一系列教育环境、体制、年龄、人数等因素所带来的问题。
访谈结果整理
1)校内场景的特殊性
(1)大班普适教育 vs 小班精英教育
(1.1) 普世教育师生比大,老师精力有限,无法满足1v1的精细化教学需求
具体来说,学校的主要教育是普适教育而不是精英教育
教室里学生多、老师少,师生比约为1:20-1:60,老师没有太多时间辅导某一个孩子,教学目标是让更多人能够达到60分
他们不要求孩子们懂太多构建底层逻辑,孩子只要能用教具做出来东西就好
教具反思1:不能拆解的颗粒度太细,让孩子失控从而老师失控的局面;低龄用户无须从底层进行构建
(1.2)4:30课堂教师水平参差不齐,地方化严重,STEM教具学习成本高
排除掉前20%资源特别好的学校,在大部分的公立学校里,素质教育课堂并非完全由计算机背景老师带
而是可能由英语、美术等非专科背景的人抵充,同时也不会像校外机构一样对老师进行长时间的专业培训
因此对于非专业背景的老师,首先他们得自己能理解,才有可能学生理解
教具反思2:简单好上手、易于理解
(1.3)教室拥挤,桌面面积小,孩子需要在地上完成机器人动态执行任务
校内低龄段桌面面积一般为60cm*40cm的大小,孩子们在进行人工智能教学的场景下常常需要同时满足运动控制和课堂竞技两种任务,前者需要一定的运动空间,后者需要地图布置场景。大型教具在空间场景受限的情况下,使得原本师生比就大的教学场景中的孩子们只能在地上完成老师的任务。而原本可以通过讲台一眼掌握学生动态的老师,在这种场景下变得被动。
教具反思3:桌面级教具优于底面级教具,产品设计在尺寸把控上应尽量能满足桌面教学场景(即小设备优于大设备)
(2)校内课堂时长短
校外机构一堂课1.5小时,而校内一堂课仅有40分钟,有些学校没有专业教室还需要老师带着学生挪座位,整个课堂掐头去尾几乎没剩下多少时间
老师需要能够高效化利用课堂的时间,才有可能完成课堂目标。
教具反思4:能够帮助他们省去一些不必要的时间,比如:电子连接体验、结构插拔体验等
(3)校内老师备课时间不足
这些专业非专业背景的老师,每天需要排满8堂课,并不像校外机构的老师一样可以为了一堂课拿出一天的时间备课,
教具反思5:最好能够非常简洁或者完整打包,无需老师花费自己的额外时间去准备
(4)学生体验时间不足,实际上课情况与课程目标有所偏差
目前产品现状:每个项目会分3堂课来完成,但是对1-2年级的小朋友来说太难了,他们需要花费大量时间,大概是2/3的课堂时间在搭建上才能够完成,导致老师没有足够的时间讲解编程、AI、其他知识点
实际上AI主导的编程教育和机械主导的结构搭建课堂所需要的时间几乎是1:1的
如果做深度的机械学习,那么势必就要放弃编程学习
教具反思6:如果我们希望带给孩子的是AI教育,那就最好能弱化搭建,回归课程目标,让编程和人工智能相关部分成为课程体验的主要模块
2)低龄段学生特质
(1)注意力集中时间短,只有10-15分钟
容易被色彩丰富、外观有亲和力、交互性强的东西吸引
需要外界的不断刺激才能坚持一整节课堂
教具反思7:具备一定的声光动元素,外观色彩饱和度较高,组合后具备交互性和亲和力
(2)肌肉力量弱
容易出现打不开盖子、拔不出插销、按不下按钮等情况
教具反思8:组装插拔体验友好,在回归AI教育的前提下,减少需要反复拆装的结构设计
(3)认知能力较弱
不识字、不理解复杂指令、无法区分指示符号
对于掌握不了的东西会产生恐惧情绪
辨别能力弱,在数量大、形状相似的积木群中无法找到老师指定积木
教具反思9:在不影响教学目标的前提下,减少模块数量,拉开模块差距
(4)规则意识弱
刚从幼儿园转入小学,规则意识不强,不听指令,乱怕、乱咬、乱爬,零件满地都是
教具反思10:教具质量能够满足从桌面高度反复掉落的场景,材料无毒可以啃咬,没有小于误吞食尺寸的零件等。
(5)结合认知发展理论
皮亚杰的认知发展理论
具体运算阶段(7~11岁)
这一阶段的儿童开始接受学校教育,认知显著发展,但是他们形成概念,发现问题,解决问题都必须是与他们熟悉的物体或者场景相联系,这个阶段的思维依靠具体的事物,所以这个阶段叫具体运算阶段
埃里克森的心理社会发展理论
学龄期(6~12岁): 勤奋对自卑的冲突
这一阶段的儿童都应在学校接受教育。学校是训练儿童适应社会、掌握今后生活所必需的知识和技能的地方。如果他们能顺利地完成学习课程,他们就会获得勤奋感,这使他们在今后的独立生活和承担工作任务中充满信心。反之,就会产生自卑。
当儿童的勤奋感大于自卑感时,他们就会获得有"能力"的品质。埃里克森说:"能力是不受儿童自卑感削弱的,完成任务所需要的是自由操作的熟练技能和智慧。"
蒙台梭利感官敏感发育期理论(0-6岁)
蒙台梭利说:“来自智力的东西没有一件不是来自感官。”3岁前,孩子通过潜意识的“吸收性心智”吸收周围事物产生的刺激;3-6岁则更能具体地透过感官判断环境里的事物。
教具反思11:教具本身能够刺激用户在现实的物理世界中(而不是二维的屏幕世界中)与其多种感官发生互动;产品本身应避免消极反馈的产生;产品具备一定的可创造性,能够让孩子自由操作、有掌控感
3)AI人工智能教育
综上:
4.螺旋式上升的设计过程
产品设计是一个从“发现问题”到“提出假设”到“验证假设”到“发现新问题”的往复过程
而我们的产品就是在这样的一个不断循环往复、前进、螺旋式上升的过程中不断进化的
下面是不同的产品阶段做的原型验证
(第一版的纯3D打印白模和第一版的小尺寸功能原型因为历史原因没有留下记录)
上图为AI4K12在Grades K-2(7-8岁)龄段一些相关信息
教具反思12:教具具备感知传感器,如听觉、视觉传感器等;教具具备通过视觉识别进行基础建模或获取地图信息的相关能力及运动控制能力;教具具备图像识别面部表情识别、正面负面单词识别等能力及对应相关传感
4)用户旅途总结
3.产品设计过程:
编码1.在物理世界中进行创造
该套设备为用户提供的创造空间及用户体验应主要集中在物理空间而非屏内世界。这意味着需要具备一定丰富程度的电子输入输出设备、结构件等硬件设备作为底层支撑。
编码2.强调AI,弱化搭建
从用户认知角度,电子模块数量、结构模块数量均应不大于3;每种场景下的延申配件种类数均应不大于5
编码3.硬件支持基础人工智能知识点所需要的功能:
电子输入输出模块应包含:摄像头、麦克风、人工智能算法处理器、运动执行器、显像调试设备、扬声器等
编码4.模组化、集成化
(1)结构模块设计模组化2个
按照机械结构运动形式划分,机械运动只有直线运动和曲线运动两种运动形式。
如果只能为用户提供不大于3个结构件,则优先提供直线运动模组1个(曲转直运动),其次为曲线运动模组1个(舵机直接输出即为曲线运动)。
(2)电子模块设计集成化2个
人工智能硬件设备(广义机器人)从模块划分上大致可以分为两部分,一部分是运动执行器(多为多自由度私服舵机),一类是信息采集与处理系统(控制器)。
如果只能为用户提供不大于3个电子模块,则优先考虑为其提供集成化多自由度运动执行器1个(双输出轴),综合信息采集与处理器1个。
编码5.桌面级、小尺寸
该年龄段校内桌面尺寸多为60cm*40cm。
假设桌面地图场景下,地图占据该桌面的1/2,地图做多为5格设计,那么地图最小格子尺寸为6cm。
为了允许运动执行器在地图上行进时保有一定的误差,该执行器尺寸应不大于地图最小格子尺寸的2/3,及最长边长不大于4cm。
编码6.硬件连接交互友好
两个硬件模块之间的连接应无需借助第三个模块,可直接进行连接
(1)电子模块之间的通讯无需通过接线的形式连接,而是可以将两个模块直接扣在一起或吸在一起,操作仅需一步
(2)通讯接口有且只有一对,无需辨认接口,可进行无脑连接
(3)结构件模组化,可以一步操作完成机械结构的拓展(曲直运动的转化)
(4)可以借助磁吸等方式帮助用户对位
开箱力度、结构件插拔力度应在儿童可接受范围内
编码7.界面交互友好
遵循Don’t make me think的原则,将界面交互步骤减少到最少
单点触控,界面简洁,尽量减少用户与界面交互的时间,将用户经历转移到物理世界中
编码8.提供积极反馈
用户每完成一步操作,产品均有可被明确感知的基于声、光、动的感官反馈
避免无反馈或者长时间等待的消极反馈
编码9.外观色彩符合儿童心理认知发展
大色块的、对该年龄段具备一定吸引力的
编码10.可创造性
基于集成化、模组化的设计逻辑,保留一定的模块化特性,可以进行组合创新,并支持一定的场景创作
编码11.产品与场景配件打包
在产品定义下的不同场景所有要的外延备件,应尽量打包进整体产品或拓展包中,减少来时的时间成本
编码12.质量控制
可以满足1m左右100此左右的跌落测试;材料无毒可以啃咬;没有误吞食风险的小零件