基于工作記憶模型的老年康復類產品界面層級設計研究

王創 楊愛慧

（天津工業大學機械工程學院，天津 300387）

老年康復類產品是指能輔助老年人進行主被動運動訓練和日常活動訓練，緩解疾病癥狀并促進身心康復的產品，它的界面多數以綜合性功能康復評估及訓練系統為主，少數針對特定肢體部位的康復訓練系統而設計。但對于老年群體來說，伴隨年齡的增長，他們的記憶力呈現逐漸減退的趨勢，易出現認知老化以及一系列焦慮、低落的情緒反應[1]。這導致老年群體在操作康復類產品界面時，面臨著對于界面信息理解不到位，難以熟悉并記憶康復類產品界面的操作流程等問題。因此，文章以工作記憶模型為依據，針對老年康復類產品界面層級進行設計研究，希望能夠加強老年群體對老年康復類產品界面的記憶認知，改善老年群體在康復類產品界面交互過程中的用戶體驗。

1 工作記憶模型概述

工作記憶理論指出當人體感知外界信息時，人的記憶系統在對信息加工處理的過程中會經歷四個主要環節，即中樞執行系統、視覺空間模板、語音回路和情景緩沖器，由此形成一條規律可循的工作記憶。這四個環節也是Baddeley 等人構建出的晚期工作記憶模型主要組成部分[2]，如圖1。

圖1 Baddeley 等人提出的四成分工作記憶模型[2]

目前，針對工作記憶的研究展現出工作記憶對深層次研究人體記憶認知規律的巨大潛力與參考價值。如靳慧斌等研究雷達管制系統界面飛機標牌信息的排列結構、信息色和管制界面背景色對管制員工作記憶的影響，為管制界面設計提供依據[3]；傅亞強等通過模擬復雜人機系統的監控作業，考察了長時工作記憶與短時工作記憶在情境意識保持中的作用[4]；潘東旎等基于情緒認知控制與工作記憶之間的密切關聯，設計出了一種新型情緒性雙維n-back 訓練，探究了工作記憶訓練的訓練獲益[5]。由此可見，工作記憶對產品界面的信息排布、色彩方案以及人機系統的情境認知等方面的研究頗有幫助，對它進行深入研究在改善用戶體驗與探索產品界面設計上具有較為重要意義。

2 老年群體記憶特點分析

經研究發現，高齡者的記憶大多來源于長時記憶，工作記憶隨著年齡的增長而逐漸衰退，因此高齡者難以熟練運用工作記憶去完成諸如界面交互類的高難度記憶操作任務[6]。與年輕人相對比，具體表現為老年群體最初感受或接觸的“初級記憶”無顯著差異，但經其他方式二次加工后，尤其是老年群體從未涉及的全新編碼的界面信息，此類“次級記憶”經老人短時間記憶而存儲于他們的記憶庫中，因遺存的陌生感導致老人對這些界面信息接受程度仍然較低，大腦記憶數據庫的存儲效率下降。而對于記憶中已存在或熟悉的事物，則可幫助他們聯想起對應使用場景中的記憶操作與理解。

3 界面層級設計思路

由于語音回路模塊主要用于存儲和復述語音信息[7]，與界面元素信息關聯度不高，因此研究基于工作記憶加工系統的中樞執行系統、視覺空間模板和情景緩沖器三部分提出界面層級設計思路。

3.1 基于中樞執行系統的層級規劃

中樞執行系統在工作記憶中負責控制大腦的最高認知，對有限的注意力資源進行分配與控制，也包括對其他記憶環節的領導協調。老年人的注意力是受限的，因此以最小的視覺處理代價，獲得盡可能多的有價值信息，是信息傳達的基本原則，映射到界面設計上則表現為功能界面每一層級的統籌規劃。根據Miller 等認知心理學家對短時記憶容量及工作記憶有限容量規律[8]的研究，若想在短時記憶中獲得有效刺激，在工作記憶有限容量規律周期內的信息容量約為7 個項目，記憶廣度上下波動范圍為7±2 個組塊。由此可得出，老年康復類產品界面的層級規律，即第一功能層級的界面信息組塊需嚴格保持在7±2個數量內，首先給予用戶輕松暢快的識別體驗；隨后展現的界面信息組塊量需呈現逐級遞減的規律，即第一層級＞第二層級＞第三層級，往下每一層級主要體現關鍵訓練信息，盡可能使視覺處理代價減至最小。

3.2 基于視覺空間模板的界面要素識別模式

在中樞執行系統接受到信息資源并進行有選擇性地篩檢分配后，視覺空間模板與語音回路分別從視覺、聽覺兩方面相互結合著開展視覺圖像與言語聲波的編碼翻譯工作。根據視覺認知功能因年齡老化而逐漸衰退的神經機制，老年人視覺刺激有效程度的要求往往比成年人高。而系列位置效應指出，在自由回憶時，人們對系列位置靠前的項目記憶效果較好（首因效應），對排列最后的幾個項目的記憶效果也較好（近因效應），而對中間大多數項目的記憶較差[9]。因此，當界面刺激項目過多時，要注意結合老年人的操作與閱讀習慣，可采取重要信息首尾分布，核心環節推前設置的方式，加深老年人對康復類產品界面信息的記憶理解。在與用戶界面交互時，人類的第一認知就是色彩搭配展現出的視覺效果，這種效果具有很強的視覺顯著性。因此，可以運用色彩對比突變，讓重要界面元素從視覺網格中跳脫出來，劃分視覺顯著性層級。但需注意應盡量采用簡潔的色彩。同時，對于訓練時老年用戶易疲憊階段的界面信息，可采用元素加粗增大和增加標識框等處理方式，為疲軟的記憶階段帶來一段跌宕起伏的記憶波動。而對首因和近因效應區域之外記憶效果較差的漸近部分，例如，整個訓練模塊中多元素、多色彩集合的游戲選擇界面，可選擇添加高明度、高亮度的鮮明色塊來加大局部關鍵信息與整體多重信息的差值對比，給予老年人可接受的視覺沖擊力，同時強調主體項目，提高記憶存儲效率。

3.3 基于情景緩沖器的層級重力鏈接形式

情景緩沖器作為工作記憶廣度三成分的補充，在中樞執行系統的控制下，與視覺空間模板、語音回落并行工作，為來自各子系統的多通道信息提供一個暫時存儲和整合的平臺，保留有限量信息的完整度，并將不同種信息拼接成連貫暢通的記憶情景[10]。正如記憶情景中信息組合自然流暢的特性，康復類產品界面也需要做到信息連貫、認知流暢。在瀏覽特定網格布局的界面時，人的視線存在閱讀習慣性，常見習慣性的視覺模式包括古騰堡圖表、Z 字形模式、F 字形模式等。古騰堡圖表將媒介區域分為四等份，劃分出了每個區域的視覺重視度。古騰堡模式指出，人在掃視頁面時，視覺會以一種叫做“軸方向”的水平方式移動[11]，使得視線從主要視覺區漫游至終端區，形成閱讀重力軌跡，因此重要的視覺信息應排布在閱讀重力路徑上。根據閱讀重力與視覺工作區的特點，界面層級的鏈接形式設計應減少用戶在界面上的視覺停留時間、增加信息獲取率、提升信息執行速度[12]。但對于老年康復群體，需多增加視覺停留時間，給予他們適當的理解緩沖片段。因此，通過具有古騰堡圖表規律的界面層級重力鏈接形式，一方面，可以保證老年群體捕獲的視覺信息串聯成一條完整的記憶線索；另一方面，這種形式與老年康復群體閱讀記憶習慣相匹配，貼合視覺流動規律，讓老年人在訓練中快速、準確并愉快地接收信息[13]。

綜合以上，研究總結出設計思路，如表1。

表1 界面層級設計思路

4 界面層級框架構建

文章利用信息編碼進行界面層級框架構建，信息編碼作為通信領域信息處理的常用手段，通過信息與載體的特殊關聯，以特定的方式（常以代碼的形式），結合成簡潔精煉的寓意基本模塊，便于接受、儲存、處理、提取和轉移。在信息加工處理過程中，界面信息首先經過視覺編碼進入認知處理，然后進入決策[14]。由此可見信息編碼一直存在于工作記憶的運作機理當中，同樣在設計領域也作為一種搭建設計要素間聯系的方法。因此，結合設計思路，利用信息編碼，分別構建基于建中樞執行系統、視覺空間模板、情景緩沖器三大工作記憶模塊的界面層級框架，進而規劃出老年康復類產品界面層級聯合框架。

4.1 基于中樞執行系統的層級規劃框架

每一單獨功能模塊的界面層級數控制在3 層為最佳，從第一層級到第三層級（或大于三個層級）的項目數呈現逐漸遞減態勢，注意第一層級內的項目數量應控制在7±2 個以內，由此形成漸進而簡化式的操作流程引導[15]。同時為了讓老年人的中樞執行系統在短暫周期內獲取更精準、有效的記憶信息，應減少與訓練主體相關性較低的信息處理工作，界面上的視覺噪音必須得到有效減弱與控制。基于中樞執行系統的層級規劃框架如圖2。

圖2 基于中樞執行系統的層級規劃框架

4.2 基于視覺空間模板的視覺顯著性布局框架

根據系列位置效應與部分報告法，對老年人記憶的首因效應與近因效應之間的漸進部分，在信息編碼上可運用色彩對比突變、元素加標識以及增大加粗的方式，利用相同符號的不同表現形式給老年群體留下深刻印象。對于界面關鍵信息處，可采用提高局部與整體亮明度對比的方式，利用背景的襯托，使界面重點信息更加清晰明了。這些方式可在具體界面設計場景中進行疊加搭配使用，如此不僅使界面視覺顯著性布局更加靈活多樣，而且增加了界面有效視覺刺激，縮短了老年群體對界面重要信息的捕獲時間，減輕閱覽壓力。基于視覺空間模板的視覺顯著性布局框架如圖3。

圖3 基于視覺空間模板的視覺顯著性布局框架

4.3 基于情景緩沖器的層級重力鏈接形式框架

合理運用情景緩沖器這一機能原理，將有限關鍵信息與記憶情景聯系起來，建立與老年群體記憶痕跡契合度高的界面層級關系。同時對康復類產品界面信息逐級進行嚴密的邏輯編排。并遵循古騰堡視覺流程的閱讀重力原理，構造出與情景緩沖器暫存緩沖機能相匹配的界面層級重力鏈接形式。這種形式既能加強功能層級間聯系的緊密性與邏輯性，也能為老年群體提供適當的視覺休憩空間，便于老年群體厘清認知目標，形成一條條串聯起來的可回顧式記憶線索。基于情景緩沖器的層級重力鏈接形式框架如圖4。

圖4 基于情景緩沖器的層級重力鏈接形式框架

4.4 界面層級聯合框架構建

綜合工作記憶模型三個關鍵階段界面層級設計思路，將中樞執行系統的最小視覺處理代價原則、視覺空間模板的視覺顯著性布局與情景緩沖器的層級重力鏈接形式三者有機結合，形成輔助老年群體理解的康復類產品界面的層級聯合框架，如圖5。根據此框架中，筆者對現有康復類產品中的一款上肢康復訓練系統的交互界面進行了設計與優化，如圖6、圖7，此框架有利于界面層級設計的深入細化，精準定位老年用戶需求，加深老年人記憶，避免認知超負荷，最終實現較佳的康復效果[16]，對老年康復類產品界面設計具有指導借鑒意義。

圖5 老年康復類產品界面層級聯合框架

圖6 訓練模塊界面設計

圖7 其他相關訓練界面設計

5 結論

研究為老年康復類產品界面設計提供了較為重要的方法論依據，提出了提高老年群體康復訓練效率的界面層級設計指導思路，為探索出更加適應老年群體記憶特點的界面層級設計方法奠定了基礎。文章的創新點在于將工作記憶模型三個關鍵階段與康復類產品界面相結合，把人體工作記憶運作機理融入到界面層級設計思維之中，解決了老年群體記憶痛點，拓寬了界面設計研究領域。同時，通過研究讓老年群體使用康復類產品界面時減少因誤操作和理解偏差帶來的挫敗感，增強人機交互流暢性，為老年康復類產品界面設計提供了具有實操性的參考思路和案例研究。后續的研究將通過界面實驗的方法進行數據分析，并在定量的基礎上進一步驗證完善此理論框架，做到老年康復類產品界面與用戶的有機結合。