老年用戶產品界面設計中認知負荷調節方法與實踐研究

摘要：為降低老年用戶產品界面的認知負荷水平，文章研究老年用戶產品界面設計中認知負荷調節方法，從而優化老年用戶產品界面用戶體驗。以認知負荷理論為基礎，認知負荷要素為線索，針對老年用戶認知加工過程特征，通過文獻研讀進一步提出優化老年用戶產品界面設計中認知負荷調節方法，并結合老年用戶家用理療儀界面設計實踐，應用老年用戶產品界面設計中認知負荷調節方法。通過設計實踐構建認知負荷度量體系，提出認知負荷成因分析的維度和類型，明確認知負荷調節策略和路徑，進行老年用戶家用理療儀界面優化設計和度量實驗，驗證認知負荷調節方法的可行性和有效性。老年用戶產品界面設計中認知負荷調節方法對認知負荷理論在產品界面設計中的應用、指導老年用戶產品界面設計創新，具有理論和實踐的指導意義。

關鍵詞：認知負荷調節;老年用戶產品;界面設計

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2022）04-0-03

信息時代，用戶通過界面與產品實現有效交互。老年用戶認知能力下降，面對界面信息數量不斷增加、界面信息邏輯日益復雜的智能產品，極易產生認知負荷過載現象，不僅會使用戶體驗滿意度降低，甚至導致老年用戶無法正確使用產品。基于認知負荷理論對老年用戶產品界面設計中認知負荷調節方法進行研究，為老年用戶產品界面設計提供了一種新思路。

1 認知負荷與老年用戶產品界面設計

1.1 認知負荷及其構成要素

認知負荷源于“腦力負荷”一詞。澳大利亞認知心理學家Sweller（史威勒）[1]提出目前被廣泛認可的定義，即認知負荷是“在一個特定的作業時間內施加于個體認知系統的心理活動總量”。

認知負荷構成要素包括信息負載、資源分配和認知匹配。信息負載和資源分配與資源有限理論相關，前者為資源有限性中“量”的限制，與工作記憶容量密切相關;后者為資源有限性中“質”的限制，與注意分配密切相關。認知匹配與圖式理論相關，圖式是經驗知識的存儲形式，存儲于長時記憶中[2]。認知負荷構成要素是此次研究的主要變量和核心線索。

1.2 老年用戶產品界面設計

老年用戶的認知能力逐漸弱化，對老年用戶產品界面設計提出了更高的要求。從認知負荷構成要素視角出發，可將老年用戶認知能力變化總結為三個方面：第一，工作記憶能力下降，認知加工過程中信息數量逐步減少;第二，注意分配能力下降，搜索、篩選和組織有效信息完成認知過程的困難不斷增加;第三，認知匹配能力下降，多習慣于運用原有圖式，而生成與運用新的圖式進行認知匹配的難度持續增加，且動力不足。

2 老年用戶產品界面設計中認知負荷調節方法

老年用戶產品界面設計區別于一般產品界面設計，更需要注重老年用戶認知過程特征，最大限度地降低產品界面設計中的用戶認知負荷要求，提升產品可用性和用戶滿意度。以認知負荷要素為核心線索，以有效調節產品界面設計的老年用戶認知負荷為目標，本次研究提出了包括認知負荷“度量、分析、優化、評價”四個階段的老年用戶產品界面設計認知負荷調節方法。

2.1 認知負荷度量

發現認知負荷過載問題是調節認知負荷的前提，該階段為問題發現過程，主要任務包括三個方面：第一，從認知負荷構成要素出發，結合老年用戶和目標產品界面特征，構建由認知負荷度量指標、數據獲取和數據分析三部分構成的度量體系，明確產品界面度量的思路和方法。第二，運用構建的度量體系，從目標老年用戶需求出發，對原型產品界面進行度量，發現原型產品界面設計中認知負荷問題。第三，量化原型產品界面設計中認知負荷指標和用戶滿意度水平，為后期設計評價提供評價依據。

2.2 認知負荷分析

該階段為問題分析階段，主要任務包括兩個方面：第一，從認知負荷構成要素出發，結合老年用戶和目標產品界面特征，明確認知負荷成因分析維度和類型，提供分析依據。第二，對認知負荷度量發現的認知負荷問題，進行認知負荷問題成因分析和聚類，明確設計定位。

2.3 認知負荷優化

該階段為問題求解階段，主要任務包括兩個方面：第一，根據認知負荷分析輸出的成因分析和設計定位，明確認知負荷調節策略和路徑。第二，根據認知負荷調節策略與路徑，明確設計思路和設計機會點，創新產品界面設計，并輸出設計成果。

2.4 認知負荷評價

該階段為求解評價階段，主要任務是運用確定的認知負荷度量體系，由老年用戶對完成認知負荷調節的產品界面設計成果進行評估，得到認知負荷用戶滿意度和各指標提升情況，以驗證認知負荷調節的有效性。

3 老年用戶家用理療儀界面設計中認知負荷調節方法應用實踐

研究選擇2021年理療儀品牌綜合排名第一[3]的“康民人”老年用戶家用理療儀作為界面設計認知負荷調節的實踐載體，驗證老年用戶產品界面設計中認知負荷調節方法的可行性和有效性。

3.1 老年用戶家用理療儀界面設計認知負荷度量

首先，以用戶認知負荷構成要素為基礎，構建由信息負載度、資源分配度和認知匹配度構成的要素分項一級指標，以認知負荷水平作為總體評價一級指標。其次，在一級指標的基礎上運用文獻研究法和專家訪談法設定12個二級指標，信息負載度中有相關度、識別度、簡潔度，資源分配度中有統一度、集中度、平衡度、合理度，認知匹配度中有遷移度、愉悅度、容錯度。最后，針對用戶及產品特征，進一步細化二級指標度量內容（見表1中的度量內容），進而明確運用訪談法、觀察法、Liket量表法、PAAS量表法四個主觀方法和眼動實驗法、任務績效法兩個客觀方法作為數據獲取方法，運用對比分析法和指標分析法作為數據分析方法，構建老年用戶家用理療儀界面設計認知負荷度量體系。

研究選取10名典型老年用戶作為被試，運用數據獲取方法，對“康民人”老年用戶家用理療儀產品界面進行認知負荷度量實驗，發現24個認知負荷問題。

識別度中過載問題有功能模式尋找困難、左右雙輸出導致信息混亂、AB界面同時開始時識別困難、按鈕含義不清如強度等、信息閃爍影響用戶判斷。相關度中過載問題有缺乏“開始”“暫?！卑存I、缺乏溫度和模式解釋等詳細信息、溫度非必要信息（某些模式不需要）。簡潔度中過載問題有界面信息多、模式選擇過多。合理度中過載問題有模式、檔位只能單項選擇、界面信息與按鈕不對應、語音功能位置不合適。統一度中過載問題有界面風格統一，但單調（統一為藍色）。集中度中過載問題有操作與信息界面分散，按鍵位置分散。平衡度中過載問題有12個功能模式信息過多。容錯度中過載問題有缺少返回項，出錯即重新開始、操作順序出現偏差、產品無法正常工作。愉悅度中過載問題有缺乏信息導致不安、操作有壓力。遷移度中過載問題有A的含義被誤認為是開始、用戶傾向于先選擇功能與界面設定不符、用戶傾向于觸屏與界面按鍵方式不符。

統計量表得分（見表1中的原有界面數據均值），可見要素分項指標（見表1中的一級指標信息負載度、資源分配度、認知匹配度）與總體評價指標（見表1中的一級指標認知負荷水平）原有界面數據均值各項得分均較低，要素分項與總體評價度量結論一致。

3.2 老年用戶家用理療儀界面設計認知負荷分析

研究基于認知負荷構成要素分析，針對用戶和產品特征，將老年用戶家用理療儀界面認知負荷成因細分為三個維度和六個類型，為認知負荷問題聚類提供依據。

將上述問題歸類至成因分析，進一步明確問題類型，為明確設計定位提供依據。問題功能模式尋找困難、左右雙輸出導致信息混亂、AB界面同時開始時識別困難、溫度非必要信息（某些模式不需要）、界面信息多、模式選擇過多是信息超載負荷引起的認知負荷過載問題;問題缺乏“開始”“暫?！卑存I、缺乏溫度和模式解釋等詳細信息、缺乏信息導致不安是信息缺乏負荷引起的認知負荷過載問題;問題模式、檔位只能單項選擇、功能模式有12個，是信息過多層級分配負荷引起的認知負荷過載問題;問題界面信息與按鈕不對應、語音功能位置不合適、操作與信息界面分散、按鍵位置分散是布局分配負荷引起的認知負荷過載問題;問題按鈕含義不清如強度等，信息閃爍影響用戶判斷，沒有返回項、出錯即重新開始，操作順序出現偏差，產品無法正常工作，A的含義被誤認為是開始，用戶傾向于先選擇功能、與界面設定不符，用戶傾向于觸屏、與界面按鍵方式不符是圖式匹配負荷引起的認知負荷過載問題;問題界面風格統一但單調（統一為藍色）、操作有壓力為動機是情感匹配負荷引起的認知負荷過載問題。

3.3 老年用戶家用理療儀界面設計認知負荷優化

研究從認知負荷要素出發，針對老年用戶家用理療儀界面認知負荷特征，在成因分析的基礎上，提出精簡、組織和容錯三個調節策略。

策略一，精簡策略解決信息“量”的問題，包括調節信息超載負荷這一成因類型的刪除冗余信息路徑和調節信息超載負荷、無效信息負荷兩個成因類型的重點信息路徑。策略二，組織策略解決信息“質”的問題，包括調節信息超載負荷、無效信息負荷、層級分配負荷三個成因類型的規范信息框架路徑，調節信息超載負荷、無效信息負荷、布局分配負荷三個成因類型的規范信息布局路徑，以及調節層級分配負荷、布局分配負荷兩個成因類型的規范信息呈現路徑。策略三，容錯策略解決圖式匹配的問題，包括調節圖式匹配負荷這一成因類型的遵循用戶圖式路徑，調節圖式匹配負荷、動機匹配負荷兩個成因類型的引導產品圖式路徑，以及調節圖式匹配負荷這一成因類型的包容用戶錯誤路徑。

以調節策略為依據，從界面設計用戶體驗五要素出發，對老年用戶家用理療儀界面戰略層、范圍層、結構層、框架層和表現層進行認知負荷調節，輸出設計方案。

4 老年用戶家用理療儀界面設計認知負荷評價

對優化后的界面，采用與原界面相同的度量體系進行度量實驗，獲取度量數據。并對獲取的數據均值進行比較（見表1），可見優化后的老年用戶家用理療儀界面，認知負荷要素分項指標與總體評價的各項數據均有較大幅度提高，要素分項與總體評價度量數據提升趨勢與幅度一致，認知負荷調節效果明顯。

5 結語

老年用戶產品界面設計中認知負荷調節方法研究對驅動智能產品界面設計創新，提升老年用戶智能產品可用性和用戶滿意度，推動老年用戶共享智能化發展成果、融入智慧社會具有重要的現實意義。

本研究提出了包括認知負荷“度量、分析、優化、評價”4個階段、10個步驟的老年用戶產品界面設計中認知負荷調節方法，并通過老年用戶家用理療儀界面設計認知負荷調節實踐進一步細化方法，構建了由度量指標、數據獲取、數據分析構成的認知負荷度量體系，提出了認知負荷成因分析的3個維度和6種類型，明確了認知負荷調節的3個創新策略和6個創新路徑，驗證了認知負荷調節方法的可行性和有效性，對進一步完善認知負荷應用理論，拓展產品界面設計創新方法，指導老年用戶產品界面設計創新實踐，有積極的推動作用。

參考文獻：

[1] 約翰·斯威勒.問題解決過程中的認知負荷：對學習的影響[J].認知科學，1988（12）：257-285.

[2] 張慧，張定文，黃榮懷.智能教育時代認知負荷理論發展、應用與展望：“第十一屆國際認知負荷理論大會”綜述[J].現代遠程教育研究，2018（6）：37-44.

[3] 2021理療儀品牌排行榜[EB/OL].牌子網，https：//www.paizi.com/p7766.html，2021-03-19.

作者簡介：高宇（1996—），女，山東濱州人，碩士在讀，研究方向：產品界面設計與理論、方法。