运动游戏在老年人运动锻炼中面临的挑战及对策

Abstract

Engaging in physical activity and exercise is one of the important ways for health promotion. However, older adults are often physically inactive or have a sedentary lifestyle and have poor compliance with physical activity. Exergaming program with their unique advantages could make physical activity a more joyful experience and motivate older adults to participate in physical activity. Promoting older adults’ health through engagement in exergaming programs is still in the early stage, and still faces many challenges. Analyzing the challenges and difficulties faced by exergaming program for older adults and exploring in-depth strategies to promote the implementation of exergaming program for older adults are of great significance for the design and implementation of sports games for older adults.

规律运动是促进老年人健康的重要手段之一，能够有效预防和治疗主要的非传染性疾病及老年综合征，改善老年人的健康状态和生活质量^[1]，对于推进健康中国战略和实现健康老龄化具有重要意义。然而，目前老年人普遍存在静坐生活方式，缺乏规律运动的习惯，中国健康与养老追踪调查(China Health and Retirement Longitudinal Study，CHARLS)数据显示，中国老年人群静坐生活方式的发生率为44.1%^[2]。影响老年人参与规律运动锻炼的主要因素包括：1)老年人运动锻炼的主观意愿不高，老年人往往存在不同程度的躯体功能障碍、活动受限、认知功能障碍等健康问题，身心状况较差，难以坚持运动锻炼^[3]；2)运动锻炼项目枯燥乏味，难以做到个性化，导致老年人缺乏动力，积极性和主动性不高，长期依从性低^[4]；3)运动过程中的安全考虑，以及时间、天气、场地等因素均对老年人运动依从性造成重要影响^{[3, 5]}。

运动游戏作为一种新兴的运动锻炼手段，因其新颖、有趣、个性化等独特的优势有望解决上述传统运动中的问题^[6-7]。运动游戏可增加参与者参与运动的动机，提升其运动依从性^[8-9]。然而，由于现有的运动游戏针对的主要目标用户是年轻人，忽略了老年人在生理、心理、学习理解能力等方面的特点及对运动游戏项目的特殊需求，导致老年人在进行运动游戏时产生不同程度的认知负担与操作困难，进而影响其操作体验、运动积极性和运动效果^[10]。近年来，运动游戏在老年运动锻炼中的开展逐渐被关注，但较少有研究深入探讨运动游戏在老年人运动锻炼中面临的挑战及对策。分析运动游戏在老年人运动锻炼中面临的挑战和困境，深入探讨促进老年人运动游戏实施的对策，对老年人运动游戏的设计和实施具有重要的意义。

1. 运动游戏的概述

1.1. 定义

运动游戏是借助人机交互、运动传感、虚拟现实等高科技技术实现运动性娱乐的一类游戏，通过人体动作跟踪采集，让操作者直接利用全身的动作进行游戏互动。该类游戏将运动和视频游戏结合起来，可实时捕捉操作者的身体运动或反应，并反馈到游戏中，由游戏屏幕显示出游戏进程^[11-12]。运动游戏出现于上世纪80年代，尤以21世纪初日本任天堂公司发行的Wii系列运动游戏影响力较大，在游戏产业领域掀起前所未有的技术革命^[13]，并使得Exergaming(运动游戏)一词被收入英语大词典。

1.2. 特点

1)双任务。运动游戏是一种新兴的、独特的双任务训练形式，基于互动游戏的方式将运动锻炼与认知刺激相结合^[14]。与传统的认知刺激游戏(如拼图、纸牌、下棋)和运动训练不同，运动游戏通常包含直接嵌入身体动作的认知挑战，这些身体动作需要完成投射到屏幕上的游戏任务。比起传统的训练形式，运动游戏可能会对提升老年人的躯体和认知功能产生更显著的效果^[15]。

2)互动性。玩家通过人机交互传感设备，与运动游戏场景进行实时互动，获取不同的反馈刺激。除了可以实现游戏与玩家的人机互动外，运动游戏还可实现玩家与玩家间的双向互动，激发玩家参与的积极性和主动性^[16]。

3)娱乐性和趣味性。运动游戏抛弃鼠标、键盘、操作杆等传统的控制器，让老年人直接用身体运动来操控游戏，将运动和游戏合二为一。运动游戏一方面让老年人能有直观和自由的游戏感觉，不需要记忆复杂的操作方式；另一方面能让老年人在游戏的过程中动起来，增加运动的娱乐性和趣味性^{[6, 9, 17]}。

4)方便性。运动游戏不受运动设施、时间、场地、空间、天气等因素的影响^[18]，可以在不同的环境中进行，如居家环境、社区环境或者养老机构，可以单独训练，也可以在小团体中进行，具有一定的可及性与普及性^[8]。

2. 运动游戏与老年人运动锻炼

2.1. 用于老年人运动锻炼的运动游戏系统及设备

目前，有多种运动游戏系统被用于老年人运动锻炼，其中最常见的是微软(Microsoft®)Xbox Kinect和任天堂(Nintendo®)Wii等商业化运动游戏^[19]。尽管Kinect和Wii有些相似之处，但在连接机制、游戏形式和操作空间等方面存在差异。Wii于2006年首次发布，利用动作敏感控制器检测三维运动，并且2010年版本的Wii还能够通过三轴陀螺仪传感器检测玩家的三维手势姿势。然而，Wii需要手持设备进行游戏，这可能会限制老年人的身体表现能力。相反，Kinect无需任何手持设备与游戏系统连接，通过红外投影仪和摄像头跟踪全身动作，老年人可以通过自己的身体动作直接控制游戏，从而提供了更大的运动自由度^[19]。与Kinect相比，Wii有更多游戏类型可供选择，并且能够提供更强烈的游戏体验。因此，对于运动能力和手眼协调能力较好的老年人，建议使用Wii；而对于运动能力下降或手眼协调能力较差的老年人，建议使用Kinect，因为它更容易操作和理解^[19]。此外，与Wii相比，Kinect需要更大的操作空间，如果室内空间有限则不适合采用Kinect^[20]。

在这些运动游戏中，通过结合视觉和听觉刺激以及各种类型的传感器设备(如摄像头、平衡板、踏板、舞蹈垫和其他类型的传感器和输入设备)，老年人可以通过移动身体来进行游戏^[21]。常见的运动游戏模拟传统的中等强度连续运动(如步行、骑行和跑步)、各种体育项目(如乒乓球、篮球、保龄球、网球、棒球、高尔夫球和拳击)以及舞蹈^[21]，这些运动游戏主要用于有氧训练和平衡训练，较少涉及力量训练^[22]。

2.2. 运动游戏在老年人运动锻炼中的研究现状

作为一种新兴的运动锻炼方式，运动游戏近年来引起了运动康复领域研究者的广泛关注。多项研究^[23-26]已揭示运动游戏在提升老年人运动参与动机和运动依从性等方面的潜力。本研究团队前期的系统评价^[27]结果表明，老年人对运动游戏的乐趣感知较高，绝大多数老年人的运动游戏锻炼体验较好，依从性较高。最近的临床研究^[28-30]和荟萃分析^[31]表明，使用Kinect和Wii运动游戏系统进行锻炼在改善老年人的身体能力(如平衡、步态表现)、促进社交互动、改善认知能力(如执行功能、处理速度)和降低跌倒风险等方面表现出积极的效果。一项系统评价^[31]纳入20项原始研究和845名健康老年人，比较传统运动锻炼和运动游戏锻炼改善老年人平衡控制和降低跌倒发生率的效果，结果显示：与传统运动锻炼相比，运动游戏锻炼能更大程度地改善老年人的平衡控制；每周进行90~119 min的运动游戏锻炼，持续8周以上，能显著降低跌倒风险。运动游戏可以达到与传统运动相同甚至更好的锻炼效果，同时增加整个运动过程的趣味性和安全性^{[9, 32-33]}。然而，不同研究在研究人群(健康老年人或患病老年人)、运动游戏系统(如Kinect，Wii或PlayStation Move®)、研究方案[如锻炼频率、每次时长、持续时间、对照组类型(空白对照或传统运动对照)]等方面存在较大的差异，这可能导致研究结果的差异^[31]。例如，荟萃分析^[34]结果表明，与对照组(空白对照或传统运动对照)相比，虽然运动游戏在降低跌倒风险和跌倒发生率方面具有一定效果，但这些效果并未达到最小临床意义变化值，即不具备临床意义。最近的一项系统评价^[35]结果表明，虽然运动游戏在改善老年帕金森病患者的起立行走试验、6 min步行试验、平衡试验和步态评估等方面的效果均优于传统运动锻炼，但仅在6 min步行试验的差异达到最小临床意义变化值。

采用运动游戏进行老年人运动的相关研究仍处于早期阶段。现有的运动游戏运动康复类研究大多数是技术报告、案例报告、试点或可行性研究，只有少数进行了随机对照试验，而且许多干预研究存在样本量小、干预时间短、缺乏严谨的科研设计和长期随访等问题^{[22, 31, 36]}。

3. 运动游戏在老年人运动锻炼中面临的挑战和障碍

3.1. 老年人身体机能和认知功能下降

随着年龄增长，老年人面临着身体机能退化所带来的一系列挑战，包括肌肉力量下降、平衡能力和灵活性减退、视听力下降等；此外，老年人的认知功能也会随着年龄下降，包括记忆力、注意力和反应能力等方面，这些因素均严重影响其运动游戏的操作体验和训练效果^[7]。例如，当老年人参与需要手眼协调的运动游戏时，由于身体机能和认知功能下降，他们可能无法准确地进行操作；平衡能力和灵活性的减退可能导致他们在运动游戏中的角色控制方面遇到困难，难以迅速转向或保持平衡^[37]。此外，老年人的视力下降可能会影响他们对运动游戏界面上的文字提示或细节的清晰辨识能力^[37]；同时老年人的听力减退会导致其对声音的感知力与敏感度下降，可能无法清晰地听到重要的音频提示，从而导致误解或错过重要信息^[37-38]。

3.2. 运动游戏操作步骤与流程繁琐、复杂

现有的运动游戏大多是为年轻人设计的，年轻人具有良好的身体机能与充沛的精力，更为活跃、积极且乐于接受挑战。对于年轻人来说，运动游戏的需求是要足够多样、有趣，界面元素要有新颖性，并可以为他们带来感官上的刺激体验。因此，操作步骤与流程的繁琐和复杂并不是干扰他们体验的主要因素^{[7, 32]}。然而，对于身体机能不断退化的老年人而言，由于学习与认知能力的衰退，他们在理解和操作运动游戏时会遇到困难。过多且非必要的步骤，例如用户注册和登录、系统设置和更新等，显得多余且繁琐。由于记忆力下降，老年人不可能像年轻人那样顺利地进行操作，他们可能会忘记密码或不会操作。此外，非常用功能使老年人在理解和操作上遇到困难，同时对他们的注意力造成干扰，降低对重要对象或信息的关注程度^[39]。复杂的项目功能层级设计，例如进入正式游戏前的步骤繁多且复杂，常常导致老年人在操作时产生疑惑，增加他们的学习与认知负担，易使其感到受挫并产生退缩心理，从而降低他们参与的积极性^[10]。

3.3. 运动游戏缺乏科学严谨的运动方案

运动游戏作为一种中、低强度的有氧运动，对肌肉力量的促进作用较小^{[8, 40]}。根据美国运动医学会(American College of Sports Medicine，ACSM)发布的《老年人的运动与体力活动》^[41]，在理想的情况下，老年人的运动方案应包含有氧运动、肌力训练和柔韧性训练等。同时，国家卫生健康委员会发布的《健康中国行动(2019—2030年)》中明确指出，除了重视有氧运动，也应注重肌肉力量的锻炼。然而，现有的运动游戏大多是为了娱乐而设计，缺乏基于运动原则，科学严谨的训练标准及运动方案^[32]，这限制了老年人从运动游戏中获得最大的健康益处^[8]。因而，在未来的研究中，有必要进一步完善科学严谨的运动方案，根据老年人的情况设置运动的类型和时间，循序渐进地增加运动强度和难度^{[32, 42]}。

3.4. 运动游戏可能对老年人造成伤害

从精神上来说，老年人可能会对运动游戏产生成瘾和依赖，进而影响他们正常的生活；同时，老年人在玩运动游戏时，长时间暴露在高亮度的屏幕和嘈杂的游戏声音下，容易导致视觉和听觉的损害^[37]。此外，许多老年人存在多病共存的情况，相对于年轻人，他们的心肺适应能力较差，在玩运动游戏的过程中可能会出现疲劳、眩晕、肌肉骨骼疼痛等不良反应^{[8, 18]}。

4. 运动游戏在老年人运动中应用的对策

尽管运动游戏在老年人运动锻炼领域的应用前景良好，但仍然面临许多挑战和障碍，尚未完全满足老年人的需求和期望。因此，在优化运动游戏方案的设计和实施，改善老年人的操作体验和提升参与积极性等方面，仍需要进一步探索。

4.1. 适老化的设计

适老化设计在提升老年人运动游戏体验和参与积极性方面尤为重要^{[23, 32]}。适老化设计应以老年人为中心，关注老年人对运动游戏训练项目的易懂、易用性需求，并将其融入到项目构思与设计的始终^{[10, 43]}。

4.1.1. 友好的用户界面

用户界面应采用大字体、大图标、简洁易懂的设计，避免使用老年人难以理解的专业术语，以满足老年人易懂易用的需求^[12]。此外，考虑到老年人的色彩感知力下降，应避免使用蓝色，因为老年人对蓝色的感知和辨识能力最差^[44]。为提升老年人对界面信息的可视性，面向老年人训练项目界面的设计应增强图形与文字的色彩对比度，避免使用相近色彩或色差较小的邻近色，简化界面或背景的复杂色彩。规律且简洁明了的视觉元素排列可有效提升老年用户的视觉搜索效率，减轻老年人的注意负担^[12]。因此，界面的元素布局应遵循从左到右、从上到下的视觉运动规律，降低界面的视觉密度，减轻次要信息的突出程度，将重要的提示信息置于中心位置，以便老年人能够快速获取和辨别^[37]。此外，运动游戏的提示反馈可以采用视听结合的多通道反馈模式进行设计，并结合动态图形操作引导老年人正确地感知和理解训练操作，同时注意增强反馈提示的文字与图形之间的显示对比度，以满足老年人对信息的可读性需求^[10]。

4.1.2. 流畅和简单的操作步骤

针对老年人的运动游戏应该用减法思维来设计，尽可能的简化操作步骤与流程。在确保老年人操作流畅性的前提下，尽量减少信息功能的层级设置，以线性方式为主，删除非必要的功能，保留重要功能^[7]，例如，老年人常常会忘记账号和密码，登录界面对他们来说并不重要，只会影响其操作情绪。因此，可以考虑简化登录步骤，直接进入游戏的开始界面。通过简化操作，老年人能够直接理解项目的操作逻辑和规则，减少错误操作的可能性，从而提高游戏项目的易用性，提升老年人的游戏体验^[10]。

4.1.3. 适当增加容错度

考虑到老年人的生理、认知和理解能力的退化，适老化的运动游戏设计应适当增加容错度，而不是过分追求精准度^[12]。例如，在乒乓球游戏中，击球的高度、角度和位置不应过于严格要求精准度，只要老年人在大致范围内击中球即可得分。此外，应合理延长动态化反馈和显示的时间，给老年人足够的反应时间，以增强他们的自信心和改善训练体验^[37]。

此外，老年人经常出现误操作，而误操作后可能会出现一些突发情况，使他们感到紧张和困惑。当前的训练项目在老年人误操作后缺乏有效的提示或指导来进行修正，老年人也不清楚误操作会导致的后果或影响，因此他们只能求助他人或自行摸索，常常感到无助和紧张，甚至陷入习得性无助的状态，严重影响了他们对运动游戏项目的操作效率和使用体验^[12]。因此，为了确保老年人能够在误操作后有效获取修正提示，应该用简单易懂的文字或动态演示向老年人提供返回提示或纠正反馈。同时，提示信息应明显且易引起老年人的注意，以减轻他们的心理负担并避免陷入习得性无助的情况。

4.1.4. 直观的运动效果评价体系

老年人参与运动游戏项目的主要目的是增强体质，促进身体健康^[27]。然而，运动的效果通常难以直接感知，现有的运动游戏也缺乏直观的运动效果评价体系^[45]。这导致老年人无法及时察觉到明显的运动效果，可能对运动锻炼的有效性产生怀疑，逐渐失去锻炼信心^[10]。此外，缺乏及时的积极反馈也会影响老年人继续参与运动游戏项目^[12]。

考虑到老年人的认知水平，过于复杂的评价体系反而不利于老年人理解和接受。因此，可以通过数字、音效、光效等直观方式对每次运动的效果进行评价，以便老年人能够及时感知运动的效果并获得积极的反馈^[27]。从游戏化角度来讲，持续获得积极反馈是游戏化活动中的重要环节，也是参与者不断投入的重要原因^[12]。因此，通过直观的数字、光效、鼓励的文字或语音对老年人进行反馈，有助于他们感知到运动的效果并获得积极体验。

4.1.5. 以改善健康为导向

年轻人参与运动游戏的动机主要是游戏特征，如分数和晋级，然而老年人对这些并不十分关注，他们更关注运动游戏所带来的健康获益^[46-48]，例如改善健康状况和生活质量^[48-49]。尽管娱乐化的体验能够促进老年人参与运动训练，但从长远来看，运动对于老年人身心健康的积极效果才是保证他们坚持参与运动游戏项目的主要动力^[27]。因此，游戏化在老年人运动产品中的介入最终目的是提升运动效果与体验，而不是仅仅追求娱乐体验，更不是为了追求游戏化而游戏化。因此，在设计过程中可以适当弱化游戏特征，强调以改善健康为导向，只有这样才能真正满足老年人的需求，让游戏化介入有实际意义。

4.1.6. 降低运动过程中发生伤害的风险

有必要采取措施最大程度降低运动过程中发生伤害的风险^[37]。在运动游戏的设计与研发阶段，应充分融入适老化的设计思维，例如设置时长自动提醒、护眼模式和柔和的背景音乐等；在进行运动游戏之前进行热身活动，在游戏结束后进行适当的拉伸；同时进行运动安全宣教，循序渐进地增加锻炼的强度和时间^[47-48]。此外，在运动过程中应仔细观察老年人是否出现身体不适、眩晕、疲劳等不良反应，并根据老年人的情况及时调整锻炼计划，采取相应的安全措施，以避免发生跌倒等意外事件^[18]。

4.2. 对老年人“免于恐惧”需求的满足

要提高老年人对运动游戏的接受度，首先需要满足他们“免于恐惧”的需求。老年人之所以感到恐惧，主要是由于年龄和生理衰退导致的“控制感”下降。保护老年人的“控制感”有助于减轻他们的恐惧心理^[27]。

4.2.1. 提供必要的培训

大部分老年人缺乏运动游戏的相关经验和知识，他们对于运动游戏的了解和技能较为有限^[39]。因此，在训练开始实施之前，应该给予老年人必要的培训，包括理论知识的讲授、现场操作演练和实际体验等。通过实际可行的方式帮助老年人获得运动游戏相关的知识和技能，增加他们对于运动游戏系统的熟悉程度和使用经验^[12]。

4.2.2. 提供及时的支持、指导和正向反馈

老年人在玩运动游戏的过程中可能会遇到各种问题或困难，容易感到挫败和失望。因此，及时提供支持和指导对于增强老年人的自信心，克服“数字鸿沟”以及持续参与运动游戏尤为重要^{[10, 12]}。对于刚开始锻炼的老年人来说，频繁获得周围人的正向反馈可以提高他们持续参与运动的积极性，有效增强老年人的信心，产生自豪感和成就感，进而提高他们对于运动游戏的接受度和参与动机^{[12, 49]}。

4.2.3. 联系现实，增加熟悉的元素，建立信任感

在老年人的运动游戏设计中，可以考虑采用现实生活中常见的体育活动，让老年人能够通过真实的动作来完成运动游戏任务。通过使用现实动作执行游戏任务，不仅可以帮助老年人接受和记住运动游戏，还可以增强他们的沉浸感^[44]。此外，考虑到老年人在记忆方面的负担，可以选择他们熟悉和感兴趣的元素进行游戏设计^[7]。例如，乒乓球是中国的国球，许多老年人对乒乓球非常熟悉甚至有乒乓情结。因此，在运动游戏的设计中可以融入乒乓球元素，更贴近老年人的认知经验。这样做不仅可以减轻老年人的学习和记忆负担，还能让他们在熟悉的日常运动中产生较好的归属感和认同感，进而建立对运动游戏的信任感。

5. 结 语

运动游戏作为一种新兴的运动干预手段，因其新颖和有趣等独特的优势有望解决传统运动的不足，正逐步被开发和应用于老年运动康复领域，其效果已被初步验证但需深入研究。现有的运动游戏在老年人运动干预中面临诸多挑战，例如，老年人身体机能和认知功能下降，运动操作步骤与流程较繁琐、复杂，缺乏科学严谨的运动方案以及二次伤害等问题。基于老年的运动游戏系统需充分考虑适老化设计，满足老年人“免于恐惧”的需求，增加直观的运动效果评价体系，强调改善健康的最终目的而非游戏特征，以及降低运动过程中发生伤害的风险。这些系统的设计和优化需要多学科研究团队的共同参与，包括老年护理、老年医学、认知心理学专家、工程师等，以应对这些运动游戏系统开发和实施工作所带来的挑战。本研究提供了较为综合的文献证据，可指导现有的运动游戏系统的优化、新的运动游戏系统的设计和研发，以及运动游戏干预方案的设计和实施，以更好地满足老年人的需求和偏好。

基金资助

国家重点研发计划(2020YFC2008503)；国家自然科学基金(72174212)；湖南省研究生科研创新项目(CX20220335)；长沙县科技计划项目(2022037-2)。

This work was supported by the National Key Research and Development Program (2020YFC2008503), the National Natural Science Foundation (72174212), the Hunan Province Graduate Research Innovation Project (CX20220335), and the Changsha County Science and Technology Plan Project (2022037-2), China.

利益冲突声明

作者声称无任何利益冲突。

作者贡献

宁红婷 论文构思与撰写；李君歆、冯辉 论文修改与审阅；陈曦 文献检索与整理；李敏、曹曾 文献检索与整理，论文指导。所有作者阅读并同意最终的文本。

原文网址

http://xbyxb.csu.edu.cn/xbwk/fileup/PDF/2023101621.pdf