基于視覺認知出錯的老年人自助售票機界面設計優化研究

吳劍鋒，胡佳麗，矯東芳，張玲燕，黃薇

基于視覺認知出錯的老年人自助售票機界面設計優化研究

吳劍鋒，胡佳麗，矯東芳，張玲燕，黃薇

（浙江工業大學，杭州 310023）

為減少老年人使用鐵路自助售票機視覺認知出錯，對自助售票界面進行優化設計。梳理老年人視覺認知出錯的類別及其相應的出錯因子；募集30名老年人參加自助購票全過程模擬實驗，結合實驗后的訪談數據，提取老年人購票過程中可能出現的視覺認知出錯問題，并進行分類；從視覺認知層面探討購票出錯的深層原因，分析現有自助售票界面中不符合老年人視覺認知加工特點的設計；提出鐵路自助售票機界面優化策略，并對界面進行適老化改進和評估。研究顯示，老年人在自助售票界面視覺認知過程中，會因注意失效、知覺混淆和疏忽產生錯過目標信息、錯誤理解目標信息、不理解目標信息語義、難以匹配原有認知經驗等出錯問題，這些問題通過合理組織與強化信息、增強目標信息語義理解度、匹配老年人認知經驗和提升容錯性等方法進行優化。優化后界面的可用性測試結果顯示，從視覺認知出錯角度進行適老化設計，是一種有效減少老年人操作錯誤、提高滿意度的設計方法。

老年人；自助售票機；視覺認知；出錯因子；界面設計

隨著互聯網技術的快速發展以及城市現代化建設的不斷深入，公共自助終端已滲入人們的日常生活。鐵路自助售票系統作為代表性的公共終端之一，現已在全國普及。然而，不同年齡層用戶對該系統的認知水平和操作能力還存在很大差異[1]。中國老齡化問題日益嚴峻，第七次人口普查數據顯示，我國60歲以上老年人口為26 402萬，占總人口的18.7%[2]。老年人視覺信息處理能力較弱，面對信息界面易出現信息搜索困難以及信息元素認知不當等問題，進而帶來焦慮沮喪的心理反應[3]，影響其對鐵路自助售票系統的使用。因此，從視覺認知角度進行自助終端適老化設計研究對我國幸福老齡化建設具有重要意義。

1 視覺認知層面界面適老化研究現狀

現有從視覺認知層面進行的界面適老化研究主要從老年人視覺認知特征、界面認知績效和界面可用性等角度展開。例如白學軍等[4]從信息加工角度分析了老年群體的視覺認知特征，提出了適老化界面設計原則；王秋慧等[5]和侯冠華等[6]通過眼動實驗探索了界面元素布局和界面色彩對老年人視覺認知績效的影響，并給出設計原則；汪穎等[7]通過用戶績效測試分析老年人操作自助售票終端的可用性問題。這些研究成果為界面適老化設計提供了較為豐富的研究基礎，但對視覺認知加工出錯的研究相對較少。實際上，減少出錯是提升界面可用性的主要因素[8-9]。徐娟芬等[10]指出數字界面信息布局影響了視覺感知的敏感度和正確程度；張力等[11]在其研究中提出信息的組織結構和顯示會分散界面操作者的注意力，引起信息忽略和錯誤處理；丁范卿[12]和Yan[13]的研究也得出相應的結論。上述研究表明，將出錯行為與視覺認知加工相聯系，開展視覺認知出錯研究，有助于分析任務出錯的源頭，為界面優化設計提供指導。

綜上，本研究擬通過實驗分析老年人使用自助售票機的出錯行為，從視覺認知層面研究老年群體界面操作出錯行為和視覺認知加工的關聯性，進一步探究視覺認知加工層面出錯的原因，分析界面設計不合理的內容，提出改進策略并進行界面設計優化，豐富界面適老化的設計理論和方法，為自助售票界面及其他界面適老化設計提供參考。

2 老年人視覺認知出錯研究

2.1 老年人視覺認知特點

老年群體視覺系統的生理性衰退會造成他們在視覺認知過程中產生視覺感知局限、注意力分散、注意效率低、易遺忘、記錯等問題[14-16]。本研究對前人相關研究結果進行梳理，歸納出老年人的視覺認知特點，如表1所示。

表1 老年人視覺認知特點

Tab.1 Visual cognitive characteristics of the elderly

了解老年人不同層面的視覺認知特點可作為老年人界面視覺認知出錯分析的切入點，結合視覺認知特點解釋老年人使用自助售票機的出錯行為，有助于分析界面中不符合老年人視覺認知加工的視覺要素設計，為進一步提出設計優化策略提供理論依據。

2.2 視覺認知出錯分類

在認知科學等領域，各學者提出了不同的用戶出錯分類研究方法，并從行為決策、用戶意圖等角度對出錯進行分類：Norman[17]從認知心理學角度最早提出出錯類別，將用戶出錯分為疏忽和錯誤；Reason[18]對Norman提出的出錯類型進行完善，從操作意圖出發，提出注意失效、記憶失誤、錯誤感知等8種出錯類型；李樂山[19]在前兩位學者的基礎上提出人機界面出錯分類，從技能行為角度分析操作的失效方式，提出過分注意和疏忽是人因出錯的主要原因；Hassnert[20]通過軟件界面的用戶測試研究，將出錯分為無效命令、阻礙性錯誤、對功能的理解不足、定向問題和其他動作錯誤。在上述認知層面出錯分類的基礎上，吳曉莉[21]通過提取復雜監控任務中的出錯因子，從視覺認知行為角度對出錯行為進行分類，總結出錯誤感知、知覺混淆、注意失效、記憶失誤、疏忽五種出錯類型，這一分類成為后續學者進行視覺認知出錯分類的主要參考。

出錯因子是理解出錯行為進行認知出錯分類的關鍵，通常是指在用戶操作過程中產生認知行為失誤的主要因素，例如錯過目標信息、對信息誤讀或誤判等[22]。現有學者運用出錯分類方法進行界面視覺認知出錯研究，主要通過提取出錯因子并進行分類、分析出錯因子的視覺認知機理以辨識出錯原因，探討并改善界面的可用性。其中出錯因子的提取主要通過用戶測試，對操作任務進行出錯統計，并結合出錯行為下的用戶訪談進行提取[22-23]。

本文借鑒前人的研究結果，對吳曉莉[21]和孫志強等[24]提出的視覺認知出錯分類及不同出錯類型下可能出現的出錯因子進行梳理（如表2所示），用以分析老年人在操作自助售票機界面時出現的視覺認知問題。

表2 視覺認知出錯分類及出錯因子

Tab.2 Visual recognition error classification and error factor

3 老年人自助購票出錯實驗研究

本研究主要通過實驗法收集并分析老年人的出錯行為，提煉出錯因子，歸納出錯類型，以探究其出錯原因，挖掘現有自助售票機界面設計不合理之處，提出優化策略并加以改進。研究方法框架如圖1。

3.1 實驗材料

實驗選擇杭州火車東站自助購票終端作為研究對象進行分析。考慮到在實驗室環境進行實驗更具可控性，且可以避免真實嘈雜環境對實驗的干擾，因此本研究采用實驗室環境進行老年人自助購票模擬實驗。研究團隊通過實際調研，制作了鐵路自助售票系統中購票環節的全流程高保真原型，關鍵環節的界面如圖2所示。

3.2 實驗被試

國際上通常以60歲為依據判斷是否為老年人[25]，因此實驗選取60～74歲老年被試30名（=65.2，=4.5），其中男性16名，女性14名，主要來自杭州市某一社區；有、無購票經歷人數均等，其中有過購票經歷的被試在半年內均未使用過自助售票機進行購票，以避免學習經驗對實驗產生影響。由于實驗需被試根據界面信息進行操作，所以各被試均具備圖文閱讀能力和智能設備使用經驗。

圖1 研究方法框架

圖2 購票界面高保真原型

3.3 實驗流程

被試需獨立完成模擬購票任務，實驗室通過攝像機拍攝記錄被試的所有操作行為，以供實驗后進行分析。具體任務要求：（1）購買高鐵票1張，出發地為杭州東站，目的地為嘉善南站；（2）出發時間為8月24日14:00—15:00的任意時間；（3）席別為二等座成人票。具體購票任務流程包括：出發地及目的地選擇、乘車日期選擇、車次選擇、席別票數選擇、身份驗證、席位確認和支付七個階段，理想情況下任務具體操作流程如圖3所示。

由于老年人記憶力衰退，所以在實驗過程中，要求被試一邊操作一邊自述操作及思考的過程，實驗員記錄所有自述供實驗后進行口語分析。同時，實驗員在被試出錯且多次嘗試后表示無法繼續時，提供正確提示，直至被試完成完整的購票任務。所有被試完成實驗任務后，實驗員立即與該被試針對實驗過程進行回溯性深入訪談，對用戶行為進行進一步挖掘和分析。

圖3 實驗任務操作流程圖

3.4 實驗數據整理

在實驗員的提示下，30名被試都完成了實驗任務，任務完成用時10～16 min，包括被試操作時間、遇到問題詢問實驗員的時間、實驗員指導時間。結合被試自我陳述和深入訪談數據，對實驗中各被試在各關鍵界面中完成關鍵任務所花費的時間及出錯次數、操作出錯的問題、發生問題的原因等實驗數據按圖4所示流程進行整理。其中，未按任務操作流程進行有效操作即視為出錯。同時，參考Rajan等[26]對問題嚴重等級的研究，結合出錯問題影響和持續性等因素，將本研究中的錯誤問題劃分為重要問題和非重要問題兩類：重要問題指直接導致被試無法完成任務，而意圖放棄購票的問題；非重要問題指雖導致用戶出錯，但用戶多次嘗試后可以自行解決的問題。為探究造成任務失敗的原因，本實驗僅關注重要問題，探討了出發地目的地選擇、日期選擇、車次選擇、席別票數選擇和身份驗證這五個環節的出錯。

圖4 實驗數據整理流程圖

表3 購票任務出錯統計及出錯因子提取

Tab.3 Error statistics and error factor extraction for ticket purchase tasks

續表3

3.5 數據及分析

3.5.1 出錯因子提取

為探討操作出錯與視覺認知加工的關聯性，本研究對實驗中發現的重要出錯問題進行梳理，整理其出錯界面和出錯原因；并參考表2梳理出的出錯因子，歸納實驗中老年人的出錯行為，提取出老年人自助購票出錯因子（見表3）。可以看出，被試在購票過程中，易發生信息檢索、理解、辨識選擇困難等問題，對應的出錯因子主要包括錯過目標信息、錯誤理解目標信息、不理解目標信息語義和不匹配認知經驗等。

3.5.2 視覺認知出錯分析

由于被試在不同任務階段產生的一些出錯因子具有相似性和同質性，所以結合表2中的出錯因子分類結果，進一步將操作出錯與視覺認知加工出錯進行關聯，將表3中提取的自助購票出錯因子進行視覺認知出錯分類，歸納出3類出錯類型5種出錯因子，即由注意失效導致的錯過目標信息、由知覺混淆導致的錯誤理解目標信息、不理解目標信息語義和不匹配認知經驗，以及由疏忽導致的任務迷失。相比其他學者的研究，在本實驗中未發現錯誤感知與記憶失誤兩種視覺認知出錯，其可能原因在于：第一，現有自助售票機界面信息相對比較少，而且界面設計時也已經考慮到可能出現的視錯覺問題；第二，本實驗已經考慮到記憶對被試操作可能帶來的影響，在被試選擇時特意加以控制，因此也沒有出現記憶失誤出錯。以下將結合老年人視覺認知特點，對歸納出來的不同出錯類型及出錯因子進行進一步探究，并對自助售票界面中不符合老年人視覺認知加工特點的設計問題展開分析。

3.5.2.1 注意失效

產生注意失效出錯的主要原因是注意轉移分散，即在視覺搜索過程中，界面中非目標信息與當前工作記憶所保持的目標模板相似時，該信息會被視覺注意優先選擇，致使注意轉移分散[27]。老年群體受生理因素制約，易受非目標信息干擾使注意力分散，而錯過目標信息。在自助購票時，主要表現為：在目的地選擇時，忽視“其他車站”、錯過輸入首字母的提示而進行全拼查找；在車次選擇時，因沒有關注到“下一頁”而停滯。由于界面中目標信息不夠明顯，造成搜索困難或忽略，且界面其他信息的強度分散了用戶的注意資源，因而在同一時間對目標信息產生過多的競爭性注意消耗。

3.5.2.2 知覺混淆

語義模糊、認知偏差和不合理匹配是導致知覺混淆的三個主要原因。

人們在大量感知的信息中根據感覺和記憶選取相關信息以獲得對外界信息的準確定位。若界面中目標信息語義不明，且沒有相關記憶對視覺刺激進行檢驗，易造成語義模糊[27]。在自助購票過程中，不理解目標信息語義是語義模糊的主要出錯因子。大多數老年人因缺乏自助售票機使用經驗，不能在自上而下的認知加工過程中憑經驗記憶引導其行為而導致操作出錯。具體表現為：在車次選擇時，因不理解灰色即無票的語義，無法點選灰色車次而表示疑惑；在身份驗證時，因不理解“取消”而不敢操作。在上述界面中，對車次信息缺乏認知性、按鈕語義不夠清晰完整導致被試無法作出準確判斷。另外，由于老年人文字閱讀能力下降，界面中大段描述性文字容易造成其理解障礙。如身份驗證時因不能理解任務說明而無法繼續操作。

產生認知偏差的出錯因子為錯誤理解目標信息。老年人經驗性視覺思維極大影響了行為決策，由于大部分被試都是第一次接觸自助售票機，所以他們主要憑借智能手機等其他智能設備的使用經驗識別信息并作出行為決策。一旦界面中目標信息不符合被試認知經驗時，極易產生認知偏差。例如，在目的地選擇時，將“下一步”誤認為“下一頁”就是受智能手機使用經驗的影響。同樣，在身份驗證時，也會錯誤理解“取消”和“取消購票”。

根據圖式理論，當新的刺激出現時，被試傾向于用自己的預設圖式加工處理信息[28]。然而，當界面信息元素的顯示與老年人長時記憶系統中的相關圖式不匹配時，易造成不合理匹配問題。在本實驗中，不合理匹配產生的出錯因子為信息視覺呈現方式、信息組織方式、搜索策略和交互邏輯與認知經驗不匹配。具體表現為：在身份驗證時，由于彈窗的視覺呈現方式與老年人認知經驗不匹配，對彈窗作用產生了不同理解，部分被試忽視彈窗內信息，部分認為彈窗是操作錯誤后的反饋。在選擇席別票數時，受短時記憶的影響，由于界面交互邏輯不匹配被試先前操作積累的經驗，會重復多次點擊“1”和“二等座”等信息，因沒有反應而產生疑惑。

3.5.2.3 疏忽

現有自助售票機界面操作步驟較為繁雜，需較多的信息識記，因老年人短時記憶衰退，易造成意向性減弱而記不起任務，主要表現為任務迷失。例如，部分被試在選擇完票數和席別后，因忘記之前已執行的任務或不清楚下一步任務而停滯于席別選擇界面。現有界面的導航作用弱，無法為被試提供清晰的指引。

4 自助售票界面適老化設計

4.1 針對注意失效的設計優化

4.1.1 合理組織信息，強化目標信息，減少非目標信息密度

信息密度與強度對注意資源的分配產生重要影響。老年人選擇注意力下降，并容易被非目標信息干擾，因此信息設計應吸引并合理分配注意力，可通過提升完整性的形式強化目標信息。另外，界面設計也要注意降低非目標信息的強度，避免分散老年用戶的注意資源。由此，提出優化設計方案如下：

1）強化目標信息。可通過增加符合老年人認知習慣的隱喻圖標，以指示并強化目標信息，提高注意效率。如目的地選擇界面，在“查找車站”及“熱門車站”前增加符合語義的扁平化圖標。用強對比色標注重點內容，提升認知性。如查找車站界面，對“首字母”進行重點標注（如圖5中（a）和（b）所示）。

2）減小非目標信息密度。如在日期選擇界面中，提取出月份信息進行單獨顯示，以減小信息密度，并根據對老年人公共終端字號、間距的研究[29]，將月份和日期字號統一調整至20，調整按鈕間距至24（如圖6中（c）所示）。

4.1.2 信息層次結構清晰化

由于老年人注意力下降，所以對周圍環境信息的高效篩選十分必要，清晰的信息層次結構能有效提高老年人的信息檢索效率。具體做法為按照重要性排布信息。如車次選擇界面，通過突出時間信息，提取出出發站與到達站的信息，以清晰顯示信息主次關系，更易于老年人檢索辨識（如圖6中（d）所示）。

圖5 改進后出發地目的地選擇及查找車站界面

圖6 改進后日期選擇界面及車次選擇界面

4.2 針對知覺混淆的設計優化

4.2.1 目標信息語義清晰完整且易于識別

為降低老年人學習成本，語義表述應清晰完整。車次選擇界面，因“灰色即無票”的語義難被老年用戶直觀理解，所以直接標明“售完”（如圖6中（e）所示）；針對圖7選擇證件時的語義模糊問題，用文字標明“請選擇證件”以清晰頁面語義（如圖7中（f）所示）。

4.2.2 界面設計匹配老年人的認知經驗

老年人更傾向于根據經驗進行行為決策，界面中信息元素的組織方式和視覺呈現方式設計應根據老年人長時記憶中的經驗和知識進行設計，以減少認知混淆。如選擇證件界面，每一個目標信息都提供一個對應按鈕以匹配老年人認知經驗。同時，考慮到老年人對彈窗的認知歧義較大而取消彈窗形式（如圖7中（g）和（h）所示）。

圖7 改進后選擇證件界面及身份證驗證界面

4.2.3 增加具有啟發性的信息提示

增加啟發性的提示信息以降低老年人閱讀障礙，減少語義模糊帶來的出錯。圖文相結合的方式能使老年人在短時間內形成形象記憶以便快速作出判斷。如身份證驗證界面，可增加操作圖示輔助理解（如圖7中（i）所示）。

4.2.4 保持一致性

老年人學習能力減弱，不同界面中的相同元素保持視覺風格、交互方式等清晰一致，有助于通過反復刺激加強記憶，降低出錯。如圖8中（j）所示，選擇席別票數時，為保證前后界面交互邏輯一致，當目標信息被選中時同樣反饋為橙色。

圖8 改進后席別票數選擇界面

4.3 針對疏忽的設計優化

4.3.1 清晰明確的導航

清晰的導航能幫助老年用戶明確目前所在的界面層級，減少老年人因短時記憶的功能性衰退造成的任務迷失。如圖8中（k）所示，導航信息中深淺平衡的文字以及強對比色圖標能夠突出信息的強弱，易識別當前所處的任務階段；通過畫“√”的方式顯示已完成的任務，更符合老年人的恒常性經驗。

4.3.2 界面具有容錯性

界面容錯性要求允許用戶撤銷當前操作，并保留原有操作信息，以此避免老年人產生挫敗退縮心理。如圖8中（l）所示，每個界面左上角統一設置“上一步”，允許老年人返回上一步查看。

5 設計驗證

為驗證研究結果，針對優化后的自助售票界面，時隔三個月后，再次邀請同批被試中的8位老年人重復模擬購票實驗，實驗流程及方法嚴格按照之前的要求進行，統計了任務操作出錯次數及操作時間（包括被試操作時間和遇到問題詢問實驗員的時間、實驗員指導時間），并進行可用性評測。

5.1 操作出錯次數及操作時間

同批的8名被試在新舊任務界面的平均出錯次數和任務操作時間如圖9和表4所示。可以看出，改進后界面出錯次數和任務用時都明顯降低。

圖9 改進前后不同界面出錯次數均值

表4 改進前后任務操作時間統計（單位/s）

Tab.4 Improved task operation time statistics before and after

5.2 主觀可用性評測

從信息布局、信息傳達、一致性、滿意度四個方面制作綜合滿意度量表（采用李克特5分量表，1分為非常不認可，5分為非常認可）供8名被試在實驗完成后進行打分，改進前后界面四個指標的均分統計結果如表5所示。數據顯示被試對改進后的界面綜合滿意度更高。

表5 綜合滿意度評價均分表

Tab.5 Comprehensive satisfaction evaluation average score table

綜上，改進后的自助售票各界面有效提高了老年人使用的績效和滿意度，驗證了本研究提出的適老化設計方法和方案的可行性。

6 結語

本文從視覺認知層面，對老年人進行自助購票任務時發生的出錯問題進行了深入研究，通過提取購票時常見的出錯因子和出錯類型，分析了現有自助售票界面中不符合老年人視覺認知加工特點的設計問題，并從注意失效、知覺混淆和疏忽三種出錯類型層面提出針對性的適老化鐵路自助售票機界面設計策略。對界面的優化改進實踐和設計評估結果表明，基于視覺認知出錯分析的優化方案可以提升老年群體對自助售票機界面信息的理解，顯著減少出錯問題。因此，視覺認知出錯研究可以成為公共自助終端適老化設計的一個有效工具，豐富了老年人界面適老化設計理論。后續研究將引入眼動追蹤等實驗工具和方法，以進一步探究老年人購票行為中的視覺認知加工機制，為適老化設計提供研究基礎。

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The Optimization of the Interface Design of the Elderly Self-service Ticket Vending Machine Based on Visual Cognition Errors

WU Jian-feng, HU Jia-li, JIAO Dong-fang, ZHANG Ling-yan, HUANG Wei

(Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China)

The paper intends to reduce the visual cognition errors of the elderly using the railway self-service ticket vending machine and optimize the design of the self-service ticketing interface. To sort out the types of visual cognition errors in the elderly and their corresponding error factors; Through recruiting 30 senior citizens to participate in the simulation experiment of the whole process of self-service ticket purchase, combined with the interview data after the experiment, to extract and classify the visual cognitive errors that may occur in the elderly ticket purchase; From the perspective of visual cognition, to explore the underlying causes of ticket purchase errors , and to analyze the design of the existing self-service ticketing interface that does not meet the characteristics of the visual cognitive processing of the elderly; An optimization strategy is proposed for the interface of railway self-service ticket vending machines to improve and evaluate the interface for aging. The research shows that in the process of visual cognition of the self-service ticketing interface, the elderly will miss and misunderstand the target information, fail to understand the semantics of the target information, and match the original cognitive experience due to attention failure, perceptual confusion and negligence. These problems are optimized by rationally organizing and strengthening information, strengthening the semantic understanding of target information, matching the cognitive experience of the elderly and increasing fault tolerance. The usability test results of the optimized interface show that it is an effective design method to reduce operation error and improve the satisfaction of the elderly from the perspective of visual cognition error.

the elderly; self-service ticket vending machine; visual cognition; error factors; interface design

TB472

A

1001-3563(2022)24-0095-11

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.24.011

2022–07–04

浙江省哲學社會科學規劃課題（21NDJC038YB）

吳劍鋒（1976—），男，副教授，主要研究方向為應用人機工程與設計、信息與交互設計。

黃薇（1963—），女，教授，主要研究方向為用戶研究與產品設計。

責任編輯：馬夢遙