小學校園脊柱健康管理服務系統(tǒng)設計研究

湯宇萱，石慧淼

引 言

脊柱側彎，特發(fā)性脊柱側凸等脊柱疾病很容易發(fā)生在青少年時期。嚴重的脊柱側彎會導致腰肌勞損，身體變形，肩胛骨外凸等病癥。同時嚴重的特發(fā)性脊柱側凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）甚至會導致心、肺功能障礙，危及生命。而脊柱畸形很大程度上是在患者毫無察覺的情況下進行的，可能直接失去保守治療的機會。 因此，加強學校、家長、醫(yī)院對小學生脊柱健康問題的重視與監(jiān)督管理尤為重要。

一、青少年脊柱健康問題基本情況

1.1 青少年脊柱健康問題現狀

脊柱健康問題伴隨城市化和現代化廣泛存在于各年齡階段的問題，其主因并非生理因素，而是復雜的社會組成方式和生活方式?，F代社會的生產生活方式多以久坐為基礎，在學習、工作、交通等場景中對久坐的結構性依賴讓人們不得不接受久坐不動的作息方式。我國在少年兒童時期的形體習慣培養(yǎng)上意識較差。我國小學授課的形式，從二三年級開始學習壓力驟增，根據去年我國教育部和衛(wèi)健委的聯合抽樣調查報告顯示，我國有七成中小學生有體態(tài)問題，他們的脊柱健康狀況令人擔憂。

1.2 家長對脊柱健康的了解程度

通過對江蘇、河北、河南等地80位3-5年級家長進行訪談調研，整理獲得以下信息：大部分家長對脊柱健康問題的了解不夠，不了解各種病癥以及其對孩子帶來的危害。其中少數對脊柱健康問題有所了解的家長有42.5%認為監(jiān)督青少年脊柱健康狀況是老師的任務。87.5%的家長希望有相應的措施來幫助監(jiān)督小孩的脊柱健康狀況。

60.5%的家長認為學校、家長、醫(yī)院聯動對孩子的脊柱健康狀態(tài)盡情監(jiān)管是有必要的。給孩子購買過脊柱矯正類產品的家長占42%。

1.3 學校現狀

大部分小學會每年給全校學生進行一次脊柱健康體檢。課堂上老師僅會偶爾提醒學生挺直腰背，注意坐姿。除此之外，幾乎沒有涉及針對青少年脊柱健康問題的措施。學校對于學生脊柱健康狀況的關注度整體較低。

只有每個家長都積極參與到學校教學管理工作中，肩負起自身責任，攜手教師共同管理，學生的脊柱健康才能得到保障。

二、基于基本情況的需求分析

2.1 用戶定位

通過對青少年脊柱健康的基本情況分析與調研發(fā)現，3-5年級的青少年脊柱尚未定型，且正處在習慣養(yǎng)成的關鍵階段；青少年難以自主保持良好坐姿及家長、學校缺乏對青少年坐姿的監(jiān)督提醒，是兒童脊柱健康問題的兩大成因。因此，我們將目標場景定位在小學校園與課堂，針對3-5年級學生，利用成熟的移動網絡與APP技術，結合學生、家長、校方、技術平臺等多方相關者，形成一個有機互聯的服務系統(tǒng)，期望解決兒童脊柱健康的監(jiān)管與提醒問題。

3-5年級學生為最主要的用戶群體，家長、學校（教師）、醫(yī)院為主要相關群體。最終產品可能是一套集合手機與電腦端APP、穿戴式交互智能終端及相關服務的完整產品服務系統(tǒng)。

2.2 用戶關鍵需求

對于3-5年級青少年來說，他們的核心需求是盡可能保持正確坐姿、養(yǎng)成良好坐姿習慣；對于家長和教師來說，密切地、全面地、高效地監(jiān)督孩子的坐姿，幫助他們養(yǎng)成良好坐姿習慣是關鍵需求；對于醫(yī)院來說，了解青少年的日常坐姿習慣及行為報告能更高效地了解脊柱病癥成因，并形成個性化解決方案。

因此，解決3-5年級學生的脊柱健康監(jiān)管問題需要的是一款監(jiān)督提醒青少年不良坐姿，并增加家長、學校與醫(yī)院在青少年脊柱健康管理問題中參與度的產品系統(tǒng)。

三、產品系統(tǒng)概念初步設定

3.1 競品分析

現有坐姿矯正類硬件產品多種多樣，價格分布較廣，其中100元以下區(qū)間產品大致包括背部穿戴類、前胸及領口佩戴類、桌面放置類，主要功能包括坐姿監(jiān)測震動提醒等，都沒有配套APP。功能較多且包含配套APP的產品價格集中在200-300元，部分包含強制矯正帶的產品價格在500元左右。

目前市場上坐姿監(jiān)測類產品主要采用陀螺儀與紅外測距的技術原理，各種穿戴方式層出不窮。功能方面，多數穿戴方式導致測量不夠精準，容易錯誤觸發(fā)警報，影響青少年的學習活動，降低用戶信任度。精準度較高的佩戴方式較為生硬，舒適感較低。且大部分產品都沒有配套的APP進行監(jiān)控與數據收集，從交互體驗上無法滿足家長的監(jiān)管需求。此外，市面上所有產品都未能構建出一個多位一體的產品服務系統(tǒng)。外觀方面，多數產品采用的材料觀感較為廉價，且外形缺乏設計感，難以吸引青少年的興趣，易引起抵觸情緒。

3.2 產品定位

該產品主要包括產品硬件與線上服務系統(tǒng)。產品硬件包含有內部的陀螺儀、紅外測距傳感器等，及外部的外殼、穿戴結構；線上服務系統(tǒng)包括數據分析系統(tǒng)、互聯平臺及分別面向家長、學校、醫(yī)院的APP。

因建立家長、學校、醫(yī)院三位一體服務系統(tǒng)的需要，這款產品定位于中高端脊柱健康監(jiān)測產品。根據競品及技術成本分析，一款包含穿戴式硬件、監(jiān)督提醒功能、數據分析功能、服務系統(tǒng)平臺及3個APP終端的產品成本在200-300元，因此產品定價大約在300元左右。

四、設計方案的形成與發(fā)展

4.1 產品App設計方案

4.1.1 教師端App設計

教師端App的重點是高效獲取信息。平臺通過分析計算后，將數據簡化成二元判斷標準，直接用是否健康概括學生狀態(tài)，讓教師能夠快速掌握全班學生的脊柱健康狀態(tài)，并作出相應措施。

4.1.2 家長端App設計

家長對App的需求是更直觀的信息展示方式，即將原本冗雜的數據凝練和量化成脊柱健康分數，并給出面向家長們的直接可行的改善建議。

4.1.3 醫(yī)院端App設計

醫(yī)院是最對學生身體狀態(tài)缺乏了解的一方。因此醫(yī)院端App需要的是更完整全面的數據鏈條，不但要獲得學生的脊柱狀態(tài)、保持時長，而且要與學生的病歷檔案相對接，綜合判斷整個學校學生的脊柱健康狀態(tài)。

4.2 穿戴方式與最終外形確定

市面現有的掛肩佩戴產品舒適性較差。設計產品的第一步是尋找新的佩戴形式，用更少的存在感換來同樣的可用性。但在一系列草圖推演后發(fā)現想同時滿足這兩點幾乎不可能，起初的背帶式則是一種不得已的折衷方案。再對各個方案的舒適度、靈敏度、智能化等進行評估后，我們認為肩章是能夠最大程度兼顧可用和友好的一種形式，即佩戴在雙肩上的方式，通過磁吸將主機固定在雙肩的衣服上。

五、設計方案的推敲與深化

5.1 產品硬件設計方案

5.1.1 穿戴方式設計

這款產品采取雙肩佩戴的肩章形式，兩個主機佩戴于左右兩肩的水平面上，有利于內置傳感器實現精準測量與監(jiān)督提醒。主機下方置有軟質強力磁鐵，采取磁吸式結構將主機固定于雙肩上方的衣服上，佩戴穩(wěn)定，不易滑落，相比于其他方式提高了穿戴的舒適度與友好度。在交互方面，肩章的形式功能性與裝飾性并存，更富有趣味性和吸引力，符合3-5年級兒童的年齡偏好與視覺體驗。

5.1.2 監(jiān)測功能的實現

肩章的佩戴方式為左右兩肩分別佩戴一個單體。陀螺儀與位置傳感器感應雙肩傾斜角度，計算得出脊柱角度，并在傾角超出健康范圍時實時觸發(fā)震動或聲音提醒。通過雙肩位置計算獲得的坐標軸，不僅能判定脊椎彎度，還能通過加速度傳感器和位置傳感器判定肩膀的開合。從駝背和含胸兩個角度雙重監(jiān)控，實現對坐姿的監(jiān)測與提醒。

5.1.3 交互體驗設計

產品包含主機及從主機延伸出來的透明軟質塑料片。主機正面的品牌Logo采用呼吸燈設計，兩種不同顏色的燈光分別代表坐姿狀態(tài)健康與否，閃爍時代表電量即將耗盡；透明軟質塑料片內含可變色光導纖維。光導纖維勾勒成電路形式，增加趣味性，光纖的不同色代表坐姿的健康程度。當使用者出現坐姿不端時，主機可進行震動或聲音提醒，使用者可根據需求選擇合適的提醒方式。

5.1.4 充電與續(xù)航設計

產品搭配具有蓄電功能的充電底座。蓄電式的設計主要為解決學校插座有限的情況，使學生在學校也可以為電量耗盡的主機充電。充電底座通過Type-C充電接口進行充電，主機與充電底座則通過線圈采用了吸附式無線充電設計。配套的充電底座本身有蓄電功能，充電底座充滿電時可供主機充電2-3次，即是本產品專屬的移動電源。

5.2 產品App設計細節(jié)

5.2.1 教師端

教師是負責第三方監(jiān)護兒童脊柱健康的關鍵角色，也是最能體現我們服務系統(tǒng)中以人為中心而非以設備為中心這樣特點的一方。針對他們的脊柱健康管理終端，其重點是能夠統(tǒng)籌掌握所有學生的即時狀態(tài)，這就要求信息需要盡可能簡潔明了地呈現。所以我們最終的高保真原型采用了扁平架構的設計思路，用堆疊卡片的形式盡可能在第一界面就把規(guī)整過的信息展示清楚。

第一主頁是以一整班為單位的學生的矩陣陣列，每一隔間表示的是一名學生，我們將姓名的尾字作為唯一的身份標示用來精簡首頁內容，只有在具體點擊某一學生時才會在底欄卡片上顯示其具體情況，并對自制力較差的同學在課下進行相關提醒；系統(tǒng)采集到的學生脊柱健康信息主要是從犯錯誤的頻次、改正率和靜坐時長來綜合判定的，以兩分法進行判定，當分數低于及格線的時在陣列中顯示桔紅色角標，這樣就能在矩陣中清晰明了地顯示整個班級的脊柱健康狀況。一旦超過一個臨界值手機或者手環(huán)會發(fā)出警示信息，建議老師帶領學生站起來集體放松1到2分鐘。

首頁的另一標簽頁是根據學生脊柱健康綜合分數高低而得出的排行榜，針對這個以周為單位的排行榜，老師會在每周班會上給前三名的同學發(fā)放小紅花小星星健康卡之類的獎品，學生可以通過這些小獎品兌換5次以內的暑假作業(yè)題目減免的機會。肩章每周會對不同排位的同學示意不同的顏色，針對每班名次最低的10名同學在大課間需要依據肩章顏色而額外組織進行保健操等相關舒緩活動，直到下一周從名單上消失。

5.2.2 家長端

家長需要更細致了解自己孩子的脊柱健康狀況，重點是提供給家長有實際意義數據。我們最終是采用了4底欄的設計，主要選取的是學生的實時健康綜合分數、地理位置信息、矯正次數、縱向分數對比這四大方面，主頁是所有信息的匯聚，第二頁是學生的實時位置信息，用來滿足健康以外家長對學生去向的關注；第三頁是學生脊柱健康分數的詳細，具體給出學生的脊柱狀態(tài)、有什么樣的問題還有矯正的注意事項；除此之外還有學生每周生成的分數比對圖標，用來直觀感受學生的進步。第四頁是常規(guī)的設置界面，用以調節(jié)賬戶和設備的參數。家長通過這套軟件能夠非常容易獲知學生平時到去向，脊柱問題，理解這些脊柱問題所意味著什么、以及如何改正，并在學生返回家后繼續(xù)監(jiān)督其姿態(tài)習慣，敦促其早日養(yǎng)成良好的體態(tài)。

5.2.3 醫(yī)院端

醫(yī)院作為整個聯動系統(tǒng)的最上游，通過本產品與學校建立起健康數據庫，可以在實地體檢和歷史病例的基礎之上實時把握各學校學生的脊柱健康指數，以及相關橫縱向數據對比，并通過可視化形式表現出來。

最終產出的網頁客戶端包括三大板塊，第一個是校際間的數據總覽以及時間線對比；其次是完整的學生檔案以及相對應的脊柱健康數據、問題和歷史病例對接，第三個是與家長直接的點對點溝通服務，由此構建出一套全面把控合作學校學生的脊柱健康管理檔案，提高摸排效率，更有針對性地提出和改善意見，并以專業(yè)背書的形式提高系統(tǒng)的服務質量，贏取家長們的信任。

六、結語

本文從設計層面解決小學生脊柱健康問題需要考慮到的社會、學校、家長三大系統(tǒng)的方方面面，從大層面出發(fā)，發(fā)掘解決問題的環(huán)節(jié)，再退回到大的系統(tǒng)層面來給出解決方案，從而得到產品落地的可能性。

在以上軟硬件產出的支持下維護預設系統(tǒng)的流暢運行，形成協同監(jiān)督、自主糾正的脊柱健康三邊聯動管理模式，系統(tǒng)性優(yōu)化小學生改善脊柱問題的主客觀條件。