基于眼動追蹤的自助掛號機界面可用性設計研究

李曉英，周大濤，黃 楚，孫淑嫻

1 引言

科技的發展使自助服務終端（Self-serviceterminal）在銀行、交通、醫療等行業得到了廣泛的運用。交互式的界面操作替代了機械按鈕成為用戶與產品交流之間的橋梁[1]。針對交互界面進行可用性研究，在一定程度上可以解決產品系統可用性低的問題：文獻[2-3]通過眼動追蹤實驗，分別對平板電腦和手機APP的界面可用性進行定量研究，保證了結果的可靠性，但忽略了人的感性因素，不能反映不同群體的交互需求。文獻[4]綜合各學科知識，設計了交互性較強的自助掛號界面，一定程度上降低了用戶的操作難度；文獻[5]基于人機環境提出了醫療軟件界面設計方法，并對骨科醫學器械軟件交互界面進行指導，該研究主要基于定性分析，與定量分析相比，其結果缺乏可靠性。針對上述問題，提出基于眼動追蹤和可用性問題量表的界面評估模型，實現了定量分析與定性分析的結合，保證了設計的合理性、可靠性。

2 基于眼動追蹤和可用性問題量表的評估模型

視覺是用戶和界面交互的直接途徑，基于視覺認知的生理指標測量是非常有效的界面交互優劣評估方法[6]。眼動在人體視覺生理指標中可以客觀、實時的反映用戶的認知處理過程，通過眼動追蹤系統記錄首次注視興趣區[7]（Area of interest，AOI）時間和眼球運動軌跡等過程，對用戶視覺認知參數進行測量和統計，利用定量的數據來評估界面的優劣，發現界面中的可用性問題。同時，眼動追蹤的實驗環境可控，在不干擾被試者的前提下，主動獲得數據，相對于啟發式評估法、績效測試法[8]等傳統界面評估方法，可以有效降低可用性評估中主觀情感對實驗數據造成的誤差。根據國際定義，可用性是指“產品在特定使用環境下為特定用戶用于特定用途時所具有的有效性、效率和用戶主觀滿意度”[9]。可用性評估較視覺信息層級評估更為復雜，包含了認知層、行為層與反思層的反應。眼動追蹤實驗探究的是認知層與行為層的信息處理，而在反思層面，眼動追蹤實驗相較于主觀問答并沒用優勢，需要通過自我報告式的度量來評估。文獻[10]提供了一種方法：通過綜合SUS系統可用性量表的用戶滿意度和相關問題的反饋頻率，輸出可用性問題量表，對可用性問題嚴重等級進行定性評估，如表1所示。

表1 可用性問題嚴重等級評估Tab.1 Severity Assessment of Usability Problems

表中：弱（+）—會讓被試者心煩或者沮喪但不會導致任務失敗的可用性問題；中（++）—這類問題會與任務的失敗有一定的關系但不會直接導致任務的失敗；強（+++）—直接導致任務失敗的問題。

構建了基于眼動追蹤和可用性問題量表評估模型，利用眼動追蹤實驗定量分析界面可用性的有效性和效率，結合可用性問題量表定性分析界面可用性的用戶主觀滿意度。結合定量與定性分析，綜合評估界面可用性。

3 實例研究

3.1 眼動追蹤實驗設計與結果分析

3.1.1 實驗資源準備

根據某醫院自助掛號機實際操作流程，采用Axure7.0制作了14張高保真界面原型（分辨率1920×1080）。每張圖片都對應某一步驟，并在每張圖片上設有1個興趣區，對應實際任務中主要認知加工區，如表2所示。

表2 任務步驟和基于認知活動的AOITab.2 Task Steps and AOI Based on Cognitive Activity

實驗使用采樣頻率為120Hz的TobiiX3-120屏幕式眼動儀，可以穩定記錄被試者在實驗操作過程中的各項眼動指標數據，結合SPSS統計分析軟件進行數據處理。

3.1.2 實驗任務設計

實驗采用的可用性測試指標，如表3所示。總訪問時間體現了被試者操作自助掛號機的效率，時間越長，說明被試者對于整個交互界面流程的搜索、認知和加工存在障礙。首次注視時間反映了各界面AOI被捕獲注意的難易程度，時間越長，說明界面元素越難以被捕獲，視覺搜索效率越低。視線路徑掃描軌跡圖可以直觀的反映出搜索時的掃描路徑，掃描路徑越長，搜索行為的效率越低。

表3 可用性測試指標內容和眼動數據Tab.3 Usability Test Index Content and Eye Tracking Data

3.1.3 實驗樣本人群

根據前期調研分析，對就醫患者進行了分類。根據分類結果選取15人作為被試樣本，如表4所示。實驗前向被試者介紹實驗任務步驟（S1-S14），如表2所示。在被試者了解實驗流程和操作后，根據實驗任務用鼠標點擊原型界面中的操作按鈕來實現界面切換，眼動追蹤系統會自動記錄和處理相關數據。

表4 被試者分類及特征描述Tab.4 Subjects Classification and Characterization

3.1.4 實驗結果分析

在有效率上，如表5所示。老年人和低學歷者均未能全部完成實驗任務，說明交互界面易用性存在問題，不能保證不同群體的使用成功率。在總訪問時間上，普通患者（男、女）明顯低于其他患者，隨著年齡的增加和教育背景的降低，被試者的總訪問時間延長，操作效率降低，說明界面易學性上存在問題。

表5 不同類型患者的有效率和總訪問時間Tab.5 Efficiency and Total Access Time of Different Types of Patients

認知心理學發現，人的無意識加工階段可在（200～250）ms內快速完成視覺信息搜索，這個過程不受意識控制。而首次注視時間被認為是測量無意識加工最有效的指標[11]。數據進行獨立樣本t檢驗，發現各界面AOI首次注視時間和無意識加工時間存在顯著差異（P＜0.05），表明被試者搜索過程不符合無意識搜索標準，視覺信息搜索效率不高，界面即時吸引性存在問題，如表6所示。

注視點較多且分散，掃描路徑復雜交錯，選項之間相互干擾，增加了用戶的認知負擔，如圖1所示。表明被試者搜索行為存在障礙，搜索效率低，界面即時操作性存在問題。在其他界面中也存在類似問題。

表6 各界面AOI首次注視時間Tab.6 AOI First Fixation Duration at Each Interface

圖1 視覺路徑掃描軌跡圖Fig.1 Visual Scanpath Map

3.2 可用性問題量表統計分析

眼動追蹤實驗結束后填寫SUS系統可用性量表，根據實驗輸出的數據結果，結合視頻記錄，對被試者進行面對面訪談，詳細詢問被試者遇到操作障礙時存在的疑慮，并記錄可用性問題反饋頻率。根據被試者的主觀滿意度和反饋問題的頻率，輸出可用性問題量表，其結果，如表7所示。

選擇嚴重等級為強（+++）的可用性問題進行分析：在信息內容上，掛號機界面存在科室分類混亂、信息描述不明和描述過于專業的問題；在信息架構上，文字信息和頁面選項顯示過多導致被試者搜索目標時存在障礙。

表7 可用性問題量表（無0、弱+、中++、強+++）Tab.7 Usability Problems Scale（No 0，Weak+，Middle++，Strong+++）

3.3 醫院自助掛號機交互界面綜合評估

基于眼動追蹤實驗數據和可用性問題量表，對現有醫院自助掛號機交互界面進行可用性評估，結果如下：（1）對象可用性問題：隨著年齡的增加和教育背景的降低，完成任務的有效率降低，總訪問時間延長，使用效率降低，界面易用性和易學性不足。（2）操作可用性問題：各AOI首次注視時間不符合無意識搜索標準，界面可見注視點較多且分散，搜索效率不高，界面即時吸引性和即時操作性不足。（3）內容可用性問題：信息內容分類混亂和描述過于專業化，信息架構繁冗。

3.4 醫院自助掛號機交互界面改良方案設計

針對上述綜合評估結果，界面設計改良可以從對象可用性、操作可用性、內容可用性三個維度考慮。限于篇幅，只列舉部分設計改良方案。

（1）針對對象可用性問題改良設計：不同年齡、認知和背景的用戶對交互內容了解程度不同，通過文本釋義或語音提示輔助操作，吸引用戶學習使用。界面的布局整體上分為時間提示欄、菜單欄、信息顯示欄和導航欄，如圖2所示。導航欄的位置在右下角固定不變，通過一致性的布局、規范化的導航來引導用戶行為動作，減輕用戶的記憶負擔，保證界面具有良好的易學性和易用性。

圖2 主界面改良方案Fig.2 Interface Improvement Designfor Main Interface

（2）針對操作可用性問題改良設計：使用模塊化的網格布局，在頁面不同區域之間建立適當的關系，使元素的位置更加規則，用戶可以迅速搜索到AOI元素。各功能元素按照網格比例布局，一致的間距和定位可以輔助用戶的無意識視覺搜索機制，提高搜索效率，如圖3所示；利用色塊來區分不同使用頻率的元素，使用頻率最高的當日掛號，用深色突出顯示；使用簡單的幾何形狀、不飽和色彩或中性色，增加顏色對比，強調重要信息，最小化視覺工作量。

圖3 科室選擇界面改良方案Fig.3 Interface Improvement Design for Department Selection

（3）針對內容可用性問題改良設計：根據常見認知語言對現有科室進行分類，使用簡單、明確、精練的語言，簡化界面文本標簽和信息內容，便于用戶的搜索和認知，如圖4所示。同時對二級科室進行排序，對掛號已滿的科室和無專家號的科室，按鈕圖標灰色顯示并禁用此按鈕，提高用戶的使用效率。

圖4 醫生信息界面改良方案Fig.4 Interface Improvement Designfor Doctor Information

3.5 改良方案評估

（1）操作有效率和總訪問時間，如表8所示。改良方案界面的操作有效率高于現有界面，改良方案界面的總訪問時間明顯小于現有界面。

表8 操作有效率和總訪問時間Tab.8 Operation Success Rate and Total Access Time

（2）SUS系統可用性量表。填寫SUS系統可用性量表。被試者對于改良界面的滿意度較現有界面的滿意度有顯著提升，但是，老年人對于兩種界面的滿意度沒有顯著差別，且老年人的滿意度平均分明顯低于其他類型患者。給出了15個被試者對兩種界面的滿意度評分，如表9所示。

表9 SUS系統可用性量表Tab.9 Sus System Availability Scale

綜合以上評估數據，改良方案的交互界面可用性高于現有自助掛號機的界面方案，驗證了基于眼動追蹤和可用性問題量表評估方法的有效性。

4 結論

在交互界面可用性設計研究中，為保證設計的客觀性和可靠性，結合定量分析和定性分析的方法，構建基于眼動追蹤和可用性問題量表的評估模型，以此來指導現有醫院自助掛號機交互界面的改良設計，對其進行可用性評估，結果表明：改良方案符合用戶的使用行為和認知理解，提高了交互界面在對象、操作和內容三個維度的可用性，以及不同年齡、認知、背景的用戶對界面的適應性。可為相關產品的交互界面設計提供參考。