自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)是一组起源于儿童早期的广泛性神经发育障碍,核心症状表现为持续性的社会沟通和社会交往障碍及狭窄兴趣和重复刻板的行为模式,且严重程度由轻度到重度不等,其个体特征和表现在语言、行为和社会性发展上具有明显的异质性。据2018年美国疾病控制中心报告,儿童自闭症发病率为1:59,并呈持续增长趋势,全球发病率约为1%～1.5%,我国超过千万的自闭症家庭同时面临干预费用高昂与技术手段不足的危机,已发展成为亟待解决的社会问题。由于病因复杂,自闭症核心症状尚无特效治疗药物,早期发现、早期行为干预和教育可显著改善自闭症的不良预后已成为专家一致 共识。而目前,自闭症评估与干预仍停留在“主观、粗放、低效”的初级阶段。在评估方面,传统评估方法多采用量表、行为观察、家长报告等方法,专家依赖性强,缺乏客观量化指标,并且耗时费力,难以做到精细化、智能化;在干预方面,传统干预方法多采用回合式强化训练,操作流程复杂且专业化要求高,固定、单一的干预方式,难以激发儿童学习兴趣及动机,干预效果欠佳。因此,在自闭症评估和干预方面迫切需要理念、方法和技术的突破。近年来国际领先研究成果与实践不断表明,基于人机交互技术的智能化评估和干预方法为自闭症儿童康复教育带来了新的契机。人工智能、虚拟现实、机器人、大数据等新一代信息技术在自闭症研究及实践领域不断崭露头角,但仍然面临一些问题和挑战:第一,技术应用于儿童教育需要慎之又慎,但目前缺乏支持人机交互技术适宜性应用的策略与框架,导致应用不够规范化和程序化;第二,自闭症儿童在情绪社交缺陷涉及认知、共同注意、情绪理解等多个范畴,而当前的评估方法依赖于量表评估及行为观测,缺乏客观可量化指标,难以做到精细评估;第三,情绪社交缺陷是自闭症的核心表现,但其背后的作用机理及影响因素仍然不明,以致于干预效果差强人意;第四,自闭症儿童个体差异性显著,固定、单一的学习活动及干预形式无法满足自闭症儿童的发展轨迹多样性的需求,个性化干预不足。面对我国自闭症儿童康复日益严峻的形势及以上问题与挑战,亟待发展融量化评估和个性化干预于一体的新一代自闭症儿童人机交互技术与方法,具有重要的科学意义和社会价值。情绪社交缺陷是自闭症谱系障碍儿童最核心、最复杂、最显著的症状之一,表现在情绪理解与表达、社会观点选择、社会线索加工及信息整合和社会互动与分享等多方面质的困难,并构成了自闭症谱系障碍诊断最重要的依据。针对情绪社交缺陷的精细化评估与个性化干预,对于改善和提高自闭症儿童情绪认知及社会功能发展,适应复杂社会生活与环境尤为重要。因此,本研究将围绕自闭症谱系障碍儿童的核心症状-情绪社交缺陷,开展基于行为实验、问卷调查及眼动追踪技术的人机交互技术支持的量化评估和个性化干预研究,着力构建面向自闭症儿童的新一代人机交互技术支持的“策略-评估-机理-干预”四位一体的研究方法和理论体系,倡导多学科同理合作,科学干预的理念,关注自闭症儿童的干预及全方位发展。本研究主要工作体现在以下几个方面:第一,通过文献梳理,系统阐述了自闭症相关概念、病因、筛查、诊断及早期教育干预方法,进一步厘清了自闭症相关的基础知识及发展现状;对人机交互技术在自闭症儿童评估和干预中的应用,以及自闭症儿童情绪社交缺陷和表情识别研究进展进行了评述和总结,把握研究前沿及趋势,奠定研究的理论基础。第二,采用SWOT态势分析法,探究生态学理论指导下的人机交互技术教育应用存在的机会与挑战,并提出指导建议;基于Pedagogy Wheel模型构建自闭症儿童技术应用的PWA模型(Pedagogy Wheel for Autism),为技术支持的自闭症儿童有效教学设计提供框架和参考。研究结果表明,个体的学习和发展离不开与环境的相互作用,人机交互技术应用于自闭症儿童教育需遵循发展适宜性原则,为儿童学习与发展的提供有效的技术支撑;基于PWA模型的人机交互技术的教育应用以自闭症儿童的核心能力培养为中心,丰富学习活动及情境,积极采用做、看、听、说、想、触等不同教学形式,增强自然交互方式;统筹兼顾家庭、学校及社会等复杂环境因素,使得教育回归现实生活,注重学习的迁移和泛化,并提供持续不断的支持与服务,为自闭症儿童的健康成长与发展,构建自然、和谐的数字教育新生态。第三,基于儿童的心理社会发展理论、社会学习理论及PWA模型设计并实现人机交互技术支持的情绪社交能力评估游戏,并通过实证研究验证人机交互游戏评估自闭症儿童情绪社交缺陷的可行性及有效性,实现量化评估。研究结果表明,多维度游戏评估能够客观、全面的反映自闭症儿童在情绪社交方面的能力发展水平,并且基于量化评估结果可以有效区分自闭症和典型发展儿童;人机交互游戏应用于自闭症儿童情绪社交评估具有可行性和有效性,精细化、多指标评估可以为个性化教育干预计划制定提供必要依据。第四,采用多因素混合设计心理行为实验、眼动追踪技术及问卷调查探究自闭症儿童情绪面孔识别特点、影响因素及加工模式,以及睡眠紊乱和情绪行为问题与自闭症儿童情绪社交缺陷的关系及相互作用,实现情绪社交缺陷作用机理的准确理解。研究结果表明,情绪面孔刺激材料的呈现方式与表情强度、表情类别、儿童性别和年龄等因素共同影响自闭症儿童的情绪面孔识别能力;自闭症儿童存在特异性情绪面孔注视模式和加工方式,多回避眼神,具有“嘴部注视”的优势效应;自闭症儿童普遍存在睡眠紊乱及情绪和行为问题,并伴随严重的多动和同伴关系问题,亲社会行为能力不足;睡眠紊乱及情绪和行为问题与自闭症儿童情绪社交缺陷存在显著的相关性,并且影响其情绪面孔加工过程。研究结果不仅揭示自闭症儿童情绪社交缺陷的作用机理,并且为情绪社交有效干预提供有益参考,为自闭症早期识别提供客观生物指标。第五,构建融合心理理论、执行功能、中央统合功能及相互主观性理论的学习活动创建理论框架及方法;创建面向镜像、相互关系、互动交流等多阶段情绪社交学习活动;基于游戏化学习活动构建表情识别教学案例,为个性化教育干预实践的开展提供参考。研究结果表明基于人机交互的游戏化学习活动可以为自闭症儿童情绪社交干预提供有效支持,系统全面提升儿童的情绪社交能力,促进自闭症儿童个体的全面、协调及健康发展。本研究针对自闭症儿童情绪社交缺陷基础性研究问题,从“策略-评估-机理-干预”四个方面展开了系统性、原创性研究,各内容之间关系紧密、相辅相成,共同构成了自闭症儿童评估和干预研究的理论及方法体系,具有一定的理论创新与实践参考意义。在技术创新的同时,积极用技术解决社会问题,用科技让生活变得更美好,这是本研究的初衷,也是对未来研究的期盼。