基于以用戶為中心理論的汽車用戶出錯行為探究＊

李翔

武漢理工大學，武漢430070

基于以用戶為中心理論的汽車用戶出錯行為探究＊

李翔

武漢理工大學，武漢430070

對汽車用戶出錯行為的研究探討是構建汽車用戶行為模型的重要內容之一。依此為據，運用以用戶為中心的理論探討若干個對象，并且特別注意到了汽車用戶的出錯行為，即分析了用戶的一般操作程序、出錯類型以及產生錯誤的原由，接著導入設計知識以及設計法則對出錯行為進行了多個方位的考察，目的是要為建立汽車用戶非理性行為模型奠定相應的基礎。

以用戶為中心；汽車用戶；出錯行為

一、引言

對用戶的行為研究可以分為理性行為和非理性行為兩種研究。

理性行為研究的前提是用戶在完全理解并依循機器操作與使用規則，正確無誤地執行所有操作，在此情況下完成對機器的使用并實行其功能。這種思想首先要求用戶能夠像機器一樣精確地工作與運行，并熟練地學習以及掌握機器操作的所有技能，不管這些技能有多么的復雜。這種人服從于機器的思想早已不符合當今人機交互設計的理念。這是因為在以用戶為中心（UCD）設計思想提出人機交互的設計活動之中，要充分考慮人的生理與心理特性、學習特性、出錯特性，通過友好的設計使機器能夠更好地適應人的各種要求，提高產品的可用性與易用性。在這種設計思想的指導下，當代的設計才能更加關注對于用戶行為特性的深度研究。應該指出，理性行為研究只考慮了用戶執行標準操作、成功完成操作任務的情況，故此理性模式的理論與知識只適合于具有一定操作經驗的用戶，即專家用戶和一般用戶，卻不太適合于新手用戶[1]，所以理性行為分析并不能適合人機交互中所有的情況和廣泛的用戶。

二、用戶出錯行為研究

用戶出錯分析是非理性行為分析研究必不可缺的內容之一。用戶出錯只有兩個原因，一是用戶本身造成出錯，這是受人的固有特性的影響；二是人機界面設計不盡合理[2]。通過對用戶出錯特性的研究，既可以發現人的出錯特性，也可以積累人機界面設計的知識，從而提高人機界面設計的易用性，從而降低出錯率。

1.用戶行為流程分析

要研究汽車用戶出錯行為，首先就得把汽車用戶的操作抽象描述成一個任務流程圖，其主要操作包含以下步驟：

第一，駕駛員觀測車輛系統狀態。

系統出現狀況：車輛系統的狀態特征或者參數出現非正常情況。

駕駛員假設判斷：針對車輛出現的狀況，提出可能的問題假設，以發現問題。

駕駛員假設測試：按照假設的問題進行嘗試性驗證，以確定問題。

駕駛員目的選擇：確定操作目的；對于經驗中熟悉的問題，直接確認操作目的。

駕駛員處理過程的選擇：按照確定的操作目的，選擇適當的處理方式。

第二，操作并執行這個處理過程（見圖1）。

圖1 汽車用戶行為流程分析

2.汽車用戶出錯行為類型

在駕駛員的這個一般任務流程圖中，包括了駕駛員對車輛系統出現狀況的認知、決策及操作的處理模式，其在各個操作階段可能出現的錯誤如下：

觀測系統時：觀察不正確，不適當，不完整，讀數錯誤，理解錯誤，重復觀察等。

假設判斷時：提出的假設與觀察所得有很大出入，假設不符合車輛系統原理，假設與要解決的問題無關等。

假設測試時：測試不正確、不完整，錯誤采用了不正確的假設，缺乏足夠有效的測試。

目的選擇時：目的不正確，不完整，有多余的目的等。

處理過程的選擇時：選擇不正確，不完整，不必要等。

處理過程的執行時：執行了錯誤的步驟，遺漏了步驟，重復了步驟，步驟過于復雜，時間處理不當，處理行動與要解決的問題無關等。

通過對汽車用戶行為進行實驗和研究，歸納駕駛員的各種出錯，其基本可分為四種主要類型：

第一種，駕駛員思維出錯：對駕駛任務中出現的各種情況產生了錯誤的分析或者決策，既可能是由駕駛員自身原因造成，也可能是車輛系統或界面的信息使駕駛員出現了思維混亂。

第二種，駕駛員注意力分散：這是駕駛任務中出錯的主要原因之一，駕駛任務中信息量大，情況復雜，決策時間短，因此注意力分散極易造成出錯。

第三種，信息交流不充分：這也是駕駛任務出錯的重要原因，駕駛員無法獲取新出現的情況的準確信息，而造成操作出錯。

第四種，信息交流的誤導：車輛、外部環境與駕駛員的信息交流造成駕駛員的錯誤理解和出錯。

3.汽車用戶出錯行為的原因分析

駕駛員在操作出錯時的動作行為具有一定的規律特征：

第一，駕駛員信息感知。

駕駛員信息認知變得狹隘，注意面積縮小，難于分配和轉移。信息感知能力下降，甚至感覺不到外部情況的發生和變化，對信息容易產生錯誤的解釋，提取記憶中信息模式的能力下降。

第二，駕駛員信息判斷。

駕駛員對外界信息的綜合分析和判斷能力下降，無法保持正常情況下的分析和決策能力，只能做定性判斷，卻無法做出準確的定量判斷，對外界信息的程度量和大小量無法準確識別。

第三，駕駛員信息輸出。

駕駛員在向外界輸出信息，執行行為常常無法保持動作的平衡，動作力度過大，行程過長，引起準確度下降，造成行為出錯。對于連續動作的管理能力降低，思維出現空白，依靠本能反應的動作增多。動作的邏輯性下降，目的性不強，易出現多余動作、猶豫動作，執行信心的降低導致動作不果斷甚至是手忙腳亂。

以上這些行為特征是駕駛員在行為出錯時的一些常見情況，面對突發情況或者復雜問題時，駕駛員的思維突然進入高度緊張狀態，需要在最短的時間內做出快速的反應和判斷，因此前向反饋發揮作用，駕駛員利用技能行為做出經驗性的操作反應。這種突然狀況的發生，引起的是駕駛員整個身體系統生理和心理的全面緊張，思維、肌肉、脈搏、血壓、體溫都會發生變化[3]，于是導致駕駛員思維的覺醒狀態和行動的積極反應狀態。在這個時候，行為反應表現出了更加積極、迅速、緊張的特征，如果做出正確反應，當然能夠較好地解決發生的問題，但也有可能因為緊張的反應造成行為變形，與平時的操作不一致，而造成出錯。

駕駛員在正常狀態下駕駛時，其動作符合汽車用戶理性行為模式，但是駕駛行為是一個復雜的系統過程，駕駛狀態受到駕駛員、車輛、外部環境等復雜因素的影響，駕駛員、車輛、環境構成了一個信息交互體統（見圖2），駕駛員的行為出錯也可能是由系統的各種復雜原因造成，包括內部因素和外部因素。內部因素有：駕駛員疲勞、酒后駕駛、駕駛技能不足、操作失誤等；外部因素有：道路條件影響、行車條件影響、氣候條件影響等。

圖2 駕駛行為信息結構圖

三、汽車用戶常見出錯行為的UCD分析

1.疲勞影響

“疲勞”是指人們經過長時間的體力或腦力勞動所造成的工作能力降低的一種狀態。疲勞包括生理疲勞和心理疲勞兩種類型，而駕駛疲勞主要屬于心理疲勞，是一種感官、神經系統的疲勞。駕駛員在駕駛過程中，注意力一直保持集中，思維處于高度緊張狀態，面對各種情況的分析和處理，長時間的這種高負荷運行容易導致駕駛員注意力下降，對突發情況準備不足或者錯誤判斷；導致駕駛疲勞的另一種情況則是駕駛任務中駕駛狀態長期沒有發生變化，沒有新的信息出現，這也極易導致駕駛員疲勞，引發出錯。例如在高速公路上的駕駛，駕駛員可能長時間處于跟車或勻速前行狀態，這種持續不斷的平衡狀態也容易導致疲勞。由疲勞造成的行為出錯分析如圖3所示。

圖3 疲勞造成駕駛行為出錯示意圖

駕駛員疲勞的表現形式和程度各有不同，可以通過客觀生理狀態測量、主觀疲勞感測試等方法來判斷駕駛員的疲勞狀態[4]。不同的疲勞狀態對駕駛員行為的影響并不一樣，導致出錯的結果也不相同。表1是不同疲勞狀態對駕駛員各種行為的影響。

表1 不同疲勞狀態對駕駛員行為的影響

2.操作失誤

造成駕駛員操作失誤的原因可能有很多，按照行為層次的理論來區分，在技能行為中的出錯原因有疏忽和過分注意，“疏忽”意味著遺漏和必要的檢查核對，最終導致出錯。“過分注意”意味著駕駛員在自動行動的過程中不適當的位置或者不適當的時機進行注意檢查。例如，駕駛員在十字路口低頭檢查換擋操作，這種過分注意可能會導致操作出錯。規則行為中對操作規則的不理解、記憶錯誤、混淆是造成出錯的主要原因。知識行為中的操作失誤主要是駕駛員固有知識的不足及對出現情況的分析錯誤造成的決策和行為出錯。

操作失誤既有可能是駕駛員自身原因引起，也有可能是由汽車人機界面和操作裝置設計不當及不符合用戶固有的生理與心理特性而引起的。

重點介紹“易識性”。易識性是操作件、操作界面的形態、色彩給用戶傳達信息的易識別程度，易識性高的設計能使用戶直接清晰地認識到操作裝置的功能、使用方法，從而正確操作；易識性低的設計會導致用戶對操作裝置用途、規則無法辨識，引起操作出錯。易識性的有效性的區間就是識別閾限，識別閾限越大意味著識別性越強，對于能夠激發用戶感覺產生的最小刺激強度就是絕對閾限，兩個相近似的刺激之間能夠被用戶感覺到的最小差別就是“差別閾限”。

德國心理物理學家E.H. Weber提出的韋伯定律認為，外界刺激之間的最小可識別差與絕對刺激強度是正比例關系。這也就意味著，對用戶而言，絕對刺激越強，則識別不同刺激的差別閾限就越大[5]。其公式為：

其中I為標準刺激量，ΔI為此時用戶所能覺察強度的最小差別（差別閾限），K為常數，故又稱之為“韋伯定律”。

韋伯定律為我們的設計構思提供了一個比較產品被辨別能力的依據。在汽車駕駛行為中，有些操作失誤就是因為汽車操作件或者界面設計不當造成的，這些操作件所傳達的識別信息不符合韋伯定律。如圖4中左右兩圖分別是國外和國內車輛駕駛室控制器設計。國外駕駛控制器的設計符合韋伯定律，駕駛員可以輕易地準確區分和識別，而國內設計卻不符合韋伯定律，很容易造成駕駛員操作出錯。

再說說“費茲法則（Fitts’s law）”。Fitts在1954年提出Fitts’s law，這是人機交互領域一條重要的定律，對人類指向任何一個目標的動作建立了一種數學模型。基本的概念是：移動到目標上的時間（T）可以表示為目標距離（D）和目標大小（W）的函數。其公式為：

圖4 國外和國內車輛駕駛室控制器的設計比較

其中，a和b都是一個常數[6]。

費茲法則說明，移到任意目標上的時間大約和目標距離除以目標大小的對數成正比。這就意味著：如果用戶要觸及目標，目標越小越遠，移動時間便越長，移動的速度也就越快，因此操作失誤率就會越高。費茲法則適用于快速的點的移動，其不適用于不間斷連續的運動，可以用來預測手腳向操作裝置、按鍵等移動的速度及效率。通常的點對點運動先是移向目標的一個長距離、快速的運動，然后是移向目標準確位置的細微調整運動，前者可稱之為“初步定向”，后者可稱之為“精確調整”。初步定向速度較快，而精確調整往往需要耗費較多的時間，也常常導致操作失誤。在人機交互設計中涉及點對點運動時，需要運用費茲法則，特別是在要求用戶實行快速而準確的操作行為時，需要確保控制器的設計距離較近或者是大，而對不常使用的控制器的設計，可以使其遠而小。

20世紀90年代初，美國媒體報道了多起克萊斯勒切洛基吉普車無意識的加速而導致的事故，分析其發生的原因，其實就是剎車踏板和油門踏板的設計不當造成的，這就可以運用費茲法則對其進行解釋（見圖5）：通常情況下，剎車踏板位于方向盤中線右側，如福特的金牛，但是，吉普切洛基碩大的傳輸系統凸出，迫使剎車踏板位置左移，這就增大了腳與剎車踏板的距離，使剎車踏板較難觸及。這樣的設計違反常規，使吉普切洛基的駕駛員想踩剎車板時，卻有可能踩到油門踏板，從而導致操作出錯。

圖5 切洛基與金牛汽車踏板設計比較

3．道路條件影響

行車道路是由直線和各種曲線組合而成的綜合路線，在駕駛過程中，駕駛員需要一邊觀察視野中的路況，一邊操作汽車、控制方向使之適應行車道路情況的變化。根據心理特征，駕駛員在順著前方視野的路線觀察時，駕駛期望當傾向于行車路線和狀態會保持不變或者按照邏輯而發生變化，所以，一旦當行車路線出現轉折或者變化過大、過于突然，就不符合駕駛員的駕駛期望，使其缺乏足夠的心理準備，或對突發狀況反應遲鈍，從而引起情緒的不穩定或者過度緊張，造成對外界信息的判斷錯誤，并造成操作出錯。所以，從道路規劃和設計的角度而言，路線設計要充分考慮駕駛員的出錯特性——路線設計要合理地將直線和曲線相結合——直線最符合人的駕駛期望，因為視野開闊，安全性最高，曲線設計則要避免過于突然、彎度過大，而且必須通過明顯的標識提示駕駛員，但應該注意的是過于單調的直線道路也會使駕駛員產生心理疲勞，注意力放松，以致出現厭煩情緒甚至是打瞌睡，也會影響駕駛的安全。

四、展望

通過聚焦于汽車使用和駕駛行為特征，將人、車、環境系統作為研究對象，分別從操作流程、出錯模式、出錯原因等幾個方面對汽車使用者的非理性行為進行了分析研究，從而建立了汽車用戶出錯行為研究的基本框架。現有汽車人機界面中許多存在已久的設計是前人重要的貢獻，是可用性極強的設計體現，因此在后續的汽車用戶出錯行為研究中，設計師需要處理好現有汽車界面系統和汽車用戶知識體系之間的關系，應該以用戶為中心的設計方法作基礎，進一步提升汽車人機界面的可用性。

[1] 李樂山．人機界面設計[M]．北京：科學出版社，2016：331.

[2] 譚浩，譚征宇．汽車人機交互界面設計[M]．北京：電子工業出版社，2015：151．

[3] 李淑慶．車輛安全行駛智能系統設想[J]．重慶交通學院學報，2013(1)：116-120.

[4] 鄭培，宋正河，周一鳴．機動車駕駛員駕駛疲勞測評方法的研究狀況及發展趨勢[J]．中國農業大學學報，2001(6)：101-105.

[5] 陳啟高，馬貫中，丁小中，陳永成，韋延年．廣義的韋伯—費昔勒定律[J]．重慶建筑工程學院學報，1991(4):17-22.

[6] PM Fitts．The information capacity of the human motor system in controlling the amplitude of movement[J]．Journal of Experimental Psychology．1992,26(8):113-121.

Analysis of Error Behavior in Automobile Users Based on User Centered Research

LI Xiang

（Wuhan University of Technology，430070 Wuhan）

The research on the error behavior of automobile users is an important aspect of building the behavior model of automobile users. Based on the user-centered theory, this paper systematically studies the error behavior of the automobile users. It analyzes the general operation f ow of the users, the types and causes of errors, and introduces the design rules and knowledge to analyze the main causes of the errors in order to provide a basis for the establishment of the irrational behavior model of the automobile users.

user centered；automobile user； error behavior

J0-03

A

10.3963/j.issn.2095-0705.2016.06.002（0009-07）

2016-10-28

中央高校基本科研業務費資助（151416002）。

李翔，博士，武漢理工大學藝術與設計學院副教授。