基于ACT-R理論的家用制氧機界面設計研究

李玉菁

（南京理工大學 設計藝術與傳媒學院，江蘇 南京 210000）

0 引言

隨著科技水平和人們生活條件的提升，氧療保健越來越受到人們的關注。對于中老年人、高壓工以及心腦血管等慢性病患者來說，家庭氧療為此提供了一種操作簡易的緩解病痛的方法。家用制氧機在市場上的占有率越來越高[1]。目前，在對心腦血管疾病和呼吸系統疾病的治療中，家用制氧機均起到了輔助治療的作用，并廣泛應用于家庭、社區診所、養老機構、療養院、醫院等場所；氧療對處于亞健康狀態、妊娠狀態、患有一種或多種慢性疾病的人群的記憶衰退、易疲勞、易煩躁等癥狀都具有積極的治療意義。

推理思維自適應控制（Adaptive Control of Thought-Rationgal，Act-R）理論模型是一種目前來說可以比較完全地解釋人類認知系統的邏輯構架的假設模型，并且已經廣泛應用于教學、輔助治療阿爾茨海默病、駕駛、復雜系統界面操作等諸多方面，但其在家用制氧機操作界面中的實際運用還比較的缺乏。因此，本文從ACT-R模型的角度出發，對魚躍Yu300和Decakj（德邇杰）1sw進行了對比研究分析，通過分析用戶在使用家用制氧機過程中的認知習慣和行為習慣，對家用電動制氧機的操作界面進行研究[2]。

1 理論基礎

ACT-R模型認為認知過程由四種模塊組成：基于目標性的知識假設模塊、基于視覺性的知識假設模塊、基于動作性的知識假設模塊和程序型以及描述型知識假設模塊。這四個模塊互相作用，最終形成人類的認知過程。這四個知識模塊由一個獨立的中央產生式系統負責自動調節其在工作中產生的知識管理行為，并獨自地負責進行其知識管理工作。

2 基于ACT-R的家用制氧機操作界面分析

家用制氧機主要采用分子篩制氧機制，通過分子篩筒處理空氣中的氮氣、二氧化碳等雜質，得到較為純凈的氧氣。根據目標模塊、視覺模塊、動作模塊和描述型知識模塊的不同的特性，對制氧機的多種交互操作模式進行分類和研究[3]。

2.1 目標模塊

氧療過程中，制氧機的操作界面設計需對用戶進行互動和激勵，使用戶學習理解操作過程。目標模塊需具備吸氧功能、設備異常警告和操作舒適度，因此具體功能包括開機、吸氧、氧量、流量、報警等。

2.2 視覺模塊

根據用戶視覺注意方式和醫療設備的特殊性，操作界面的設計應簡明清晰，使用戶可以直接、簡單地完成任務。操作過程中，界面上字體大小、顏色等也是直接影響交互的重要因素。視覺模塊需要滿足字體尺寸、配色合理的要求，同時通過視覺對比突出重要信息。

2.3 動作模塊

從效用的角度出發，當用戶已經具有預期的目標時才開始執行相應的動作。根據ACT-R模型，完成任務的成功率大同時支出量小的方式最容易被用戶所選取。因此，動作緩存特點需要滿足動作流程順暢、目標層級明確，操作直接便于達成用戶主要目的[4]。

2.4 描述性知識模塊

增加從記憶緩存信息模塊中的描述性信息需要提高用戶的記憶和緩存信息的激活和緩存量。根據ACT-R模型，信息的激活量只有和其信息存儲時的編碼形式一致時認知效率才是最大的。因此，在進行家用制氧機的操作界面的設計時，需要加入用戶的日常操作習慣和生活行為習慣。描述性知識緩存特點需要方便用戶查找重要信息，并對重要功能信息進行明確的導航指引，便于提取信息。

3 實證分析

本文將根據筆者前文研究得出的家用多功能制氧機的用戶界面交互設計模式對兩種家用制氧機的性能進行對比和分析，具體分析如表1所示。

表1 兩種家用制氧機對比分析

在目標模塊配置方面，魚躍與德邇杰的可視化設置在功能上差別不大，德邇杰增加了語音識別功能作為輔助。在視覺模塊方面，魚躍制氧機在設計上缺乏夜間低亮度下的操作模式，且各操作模塊的劃分不完全符合用戶的視覺認知系統的特征和對可視化設計的需求。在動作模塊設計方面，魚躍制氧可視化達成的效率低于德邇杰。在描述性知識模塊設計方面，魚躍制氧機的描述知識編碼和可視化形式不完全貼合用戶的視覺習慣，使用戶難以理解和記憶。從ACT-R模型的四個知識模塊對兩種魚躍制氧發動機的分析結果可以看出，德邇杰制氧機的界面和可用性優于魚躍[5]。

4 界面設計

家用制氧機的交互界面的設計需要充分考慮操易用性、安全性和高效性，減輕用戶的視覺負荷和工作記憶負荷，降低誤操作。如圖1所示的設計，（1）功能設置方面：主操作界面包括吸氧開關，含氧濃度及流量的檢測、溫度控制、定時控制和設備異常狀態監控；（2）布局設置方面：用戶主要操作模塊位于主界面的右下部，以便于用戶進行右手操作；設備信息顯示模塊則位于主界面的左上部，符合用戶視覺搜索特征，且避免在操作時造成視野盲區；（3）色彩和外觀方面：色彩主體是藍色系，重要數據使用綠色表示（例如流量和含氧量），顏色搭配比較簡單，整體外觀簡潔清新，界面中的操作模塊和信息模塊的設計均以用戶的操作習慣和視覺搜索習慣為中心進行設計[6]。

圖1 家用制氧機交互界面

5 討論和結論

本文在ACT-R認知模型的架構下對魚躍和德邇杰兩款家用制氧機操作界面進行了分析，提出了家用制氧機操作界面的基本設計框架。結合對ACT-R模型的目標性知識模塊、視覺性知識模塊、動作性知識模塊和相應的描述性知識模塊四個知識模塊，在研究家用制氧機操作界面時，可以得出各模塊中比較符合人類認知習慣和行為習慣的交互模式和組織方法。最終可以得出家用制氧機的操作互界面的結構和組織設計方法，為中小型家用醫療制氧機設備的交互界面設計和應用提供一定的依據和指導。