基于無意識(shí)認(rèn)知的車載電子儀表盤設(shè)計(jì)研究

安強(qiáng)，王時(shí)英

基于無意識(shí)認(rèn)知的車載電子儀表盤設(shè)計(jì)研究

安強(qiáng)，王時(shí)英

（太原理工大學(xué)，太原 030024）

汽車人機(jī)交互系統(tǒng)具有復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)，日益普及的車載電子信息系統(tǒng)人機(jī)交互界面存在實(shí)時(shí)信息密集、多維的現(xiàn)象。通過對(duì)人的無意識(shí)認(rèn)知模式特征進(jìn)行研究，并以此對(duì)汽車駕駛位車載電子儀表盤界面布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，引導(dǎo)用戶在駕駛汽車過程中將認(rèn)知資源集中于駕駛主任務(wù)。以人的無意識(shí)認(rèn)知加工過程與用戶行為模式之間的聯(lián)系為基礎(chǔ)，總結(jié)車載電子儀表盤界面布局設(shè)計(jì)原則，提出核心視覺信息布局設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案，并通過用戶調(diào)研數(shù)據(jù)及可靠性檢驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)方案可用性進(jìn)行驗(yàn)證?；跓o意識(shí)認(rèn)知交互界面布局設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)出的車載電子儀表盤界面布局符合用戶的認(rèn)知習(xí)慣，滿足用戶的使用需求。

車載電子儀表盤；人機(jī)交互；認(rèn)知心理學(xué)；無意識(shí)認(rèn)知

汽車駕駛者與行進(jìn)間的汽車以及環(huán)境因素構(gòu)成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的人機(jī)交互系統(tǒng)。隨著電子信息技術(shù)在汽車中的應(yīng)用，車載電子信息系統(tǒng)逐漸普及，由此衍生出的車載電子信息系統(tǒng)軟件以及人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作成為汽車人機(jī)交互設(shè)計(jì)中新的用戶需求和設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)。本文將結(jié)合無意識(shí)認(rèn)知理論相關(guān)研究，以提升駕駛員駕駛體驗(yàn)、提高駕駛員認(rèn)知效率為目標(biāo)，針對(duì)汽車駕駛位車載電子儀表盤界面信息的布局設(shè)計(jì)，提出符合駕駛員認(rèn)知模式特點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行驗(yàn)證。

1 汽車人機(jī)交互

汽車人機(jī)交互（Human Vehicle Interaction，HVI）通常是指駕駛員與汽車在駕駛情境下進(jìn)行一系列信息交換和處理的交互作用過程，其交互方式既包括基于相關(guān)軟件交互界面的虛擬空間交互方式，也包括基于硬件交互界面的物理空間交互方式。由于在駕駛狀態(tài)下汽車用戶處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的情境之中，造就了汽車人機(jī)交互區(qū)別于其他人機(jī)交互的復(fù)雜性和特殊性[1]。

1.1 汽車人機(jī)交互設(shè)計(jì)復(fù)雜性問題

復(fù)雜性問題是現(xiàn)代設(shè)計(jì)領(lǐng)域所面臨的普遍性問題[2]。汽車內(nèi)部信息模型已經(jīng)發(fā)展為包含汽車信息、汽車間（Car to Car）信息、汽車與其他信息終端（Car to X）的交互信息在內(nèi)的多維度復(fù)雜信息系統(tǒng)（見圖1）。信息密集化和多屏化的汽車人機(jī)交互設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)，增加了駕駛員駕駛?cè)蝿?wù)的復(fù)雜程度。駕駛員在駕駛過程中一方面需要完成控制汽車穩(wěn)定行駛、觀察道路交通實(shí)況等駕駛主任務(wù)（Primary Task），另一方面還需進(jìn)行諸如車載多媒體模塊控制、實(shí)時(shí)通訊、駕駛輔助功能操控等與駕駛主任務(wù)相關(guān)性較小的駕駛次級(jí)任務(wù)（In—Vehicle Secondary Task）[3]。這些次級(jí)任務(wù)會(huì)消耗駕駛者的認(rèn)知資源，影響駕駛主任務(wù)的穩(wěn)定進(jìn)行。

圖1 汽車人機(jī)交互復(fù)雜性問題

1.2 汽車人機(jī)交互界面復(fù)雜性的影響

復(fù)雜的汽車人機(jī)交互系統(tǒng)會(huì)給駕駛員行車時(shí)的認(rèn)知過程帶來額外的壓力，迫使駕駛員出現(xiàn)駕駛分心（Drive Distraction）狀況，在執(zhí)行駕駛主任務(wù)過程中承受較多認(rèn)知負(fù)荷，進(jìn)而對(duì)駕駛負(fù)荷（Drive Workload）產(chǎn)生消極影響，在這種狀態(tài)下的駕駛員對(duì)環(huán)境因素的感知能力會(huì)下降，即情境意識(shí)（Situation Awareness）能力下降，無法及時(shí)獲取車內(nèi)外信息，如果遇到突發(fā)狀況，可能會(huì)引發(fā)事故。目前，車載電子信息系統(tǒng)交互界面設(shè)計(jì)尚存在問題，主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

1）實(shí)時(shí)信息多維復(fù)雜。車載電子信息系統(tǒng)在豐富功能數(shù)量的同時(shí)也為駕駛員增加了大量的實(shí)時(shí)交互信息，如道路環(huán)境信息、車輛狀態(tài)信息、多媒體信息、通訊信息等。因此，駕駛員面臨著信息維度復(fù)雜、信息數(shù)量激增等問題。

2）干擾駕駛員的注意力分配。根據(jù)中樞能量理論[4]，可以將人的注意力看作是執(zhí)行任務(wù)的能量或資源，用戶在認(rèn)知過程中將有限的注意力資源分配于不同的對(duì)象。在駕駛主任務(wù)中，觀察道路交通狀況能幫助駕駛員及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境中的異常情況并作出應(yīng)對(duì)，當(dāng)用戶處理車載電子信息系統(tǒng)帶來的多維復(fù)雜信息時(shí)，其注意力指向會(huì)受到干擾，駕駛員被迫將本應(yīng)分配于駕駛主任務(wù)的認(rèn)知資源轉(zhuǎn)移到其他交互任務(wù)上，駕駛主任務(wù)的執(zhí)行將受到消極影響。

3）催生駕駛員消極情緒。在駕駛過程中，駕駛員的情緒穩(wěn)定程度會(huì)影響其駕駛績(jī)效。駕駛員的情緒受到多種因素影響，其中車載電子信息系統(tǒng)人機(jī)交互界面的優(yōu)劣會(huì)對(duì)駕駛員情緒的起伏造成直接影響。如導(dǎo)航系統(tǒng)“答非所問”、語音指令“充耳不聞”、界面布局“眼花繚亂”等問題會(huì)讓用戶變得不知所措并引發(fā)焦慮、憤怒的情緒。

2 無意識(shí)認(rèn)知加工

2.1 無意識(shí)認(rèn)知理論概述

根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)理論，人是一個(gè)復(fù)雜的信息加工系統(tǒng)，人的思維活動(dòng)可以看作是一個(gè)信息加工的過程[5]。認(rèn)知心理學(xué)中的控制性加工和自動(dòng)加工理論表明，在認(rèn)識(shí)主體對(duì)外界信息進(jìn)行加工處理時(shí)，存在2種加工過程（見表1）。一種是控制性加工過程，是需要應(yīng)用主體注意的認(rèn)知加工過程，是理性、語言化、可控的意識(shí)加工過程，其信息加工量有限，通過線性運(yùn)作方式發(fā)揮作用，是一種經(jīng)過主體判斷并作出決策的過程，其加工過程和結(jié)果都可被意識(shí)到，也被稱為外顯認(rèn)知或意識(shí)認(rèn)知加工。另一種是自動(dòng)加工過程，這一過程不受認(rèn)識(shí)主體所控制，是直覺性、情感化、自動(dòng)的無意識(shí)加工過程，信息處理容量不受限制，通過平行的方式發(fā)揮作用，加工速度顯著高于第一種加工過程，并且形成之后十分穩(wěn)定，通常不會(huì)發(fā)生改變，在一定程度上受個(gè)體情感和習(xí)慣的支配，也被稱為內(nèi)隱認(rèn)知或無意識(shí)認(rèn)知加工。

表1 意識(shí)認(rèn)知加工與無意識(shí)認(rèn)知加工對(duì)比

Tab.1 Comparison of conscious cognition and unconscious cognition

2.2 無意識(shí)認(rèn)知與交互設(shè)計(jì)的聯(lián)系

可用性目標(biāo)和用戶體驗(yàn)是交互設(shè)計(jì)的2個(gè)基本目標(biāo)?？捎眯裕║sability）也稱為使用性、易用性，指產(chǎn)品在特定使用場(chǎng)景下為特定用戶用于特定目標(biāo)任務(wù)時(shí)所具有的有效性（Effectiveness）、效率（Effi-ciency）和用戶主觀滿意度（Satisfaction）[6]。以車載電子儀表盤為例，其可用性直接關(guān)系到用戶實(shí)時(shí)信息的獲取以及不同駕駛?cè)蝿?wù)的完成。

用戶體驗(yàn)（User Experience，UE）是用戶在使用產(chǎn)品過程中建立起的主觀心理感受。交互界面的關(guān)鍵功能之一就是引導(dǎo)用戶以積極的心理狀態(tài)參與到交互任務(wù)當(dāng)中。對(duì)汽車用戶來說，車載電子儀表盤作為與駕駛員進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交換的重要交互界面，如果存在界面信息組織布局不合理的問題，將會(huì)對(duì)駕駛員的心理狀態(tài)產(chǎn)生消極影響。因此，可以通過交互界面的優(yōu)化設(shè)計(jì)來緩解駕駛員在駕駛過程中的消極情緒，進(jìn)而提升駕駛績(jī)效。

由此可見，交互界面的可用性強(qiáng)調(diào)外顯的、客觀的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而用戶體驗(yàn)側(cè)重于用戶主觀的心理感受。行為高效和情感化是人腦無意識(shí)加工的外在行為表現(xiàn)，因此，產(chǎn)品可用性目標(biāo)和用戶體驗(yàn)?zāi)繕?biāo)可以在引導(dǎo)用戶進(jìn)行無意識(shí)認(rèn)知加工的過程中一并達(dá)成。這正是交互設(shè)計(jì)的基本訴求。

3 無意識(shí)認(rèn)知交互界面布局設(shè)計(jì)原則

根據(jù)人的無意識(shí)認(rèn)知特點(diǎn)以及車載電子信息系統(tǒng)人機(jī)交互界面的視覺信息內(nèi)容，在界面設(shè)計(jì)中重點(diǎn)把握以下4點(diǎn)原則，可以有效引導(dǎo)用戶在交互過程中的無意識(shí)認(rèn)知。

3.1 界面信息組織契合人的認(rèn)知習(xí)慣

對(duì)于以車載電子儀表盤為代表的車載電子信息系統(tǒng)人機(jī)交互界面，其展示的文字、圖形、圖標(biāo)等可視化元素的組織排布，應(yīng)契合人的認(rèn)知模式與認(rèn)知習(xí)慣[7]。

根據(jù)內(nèi)隱學(xué)習(xí)即無意識(shí)學(xué)習(xí)過程的研究表明，在學(xué)習(xí)材料形式特征保持不變的前提下，改變其表達(dá)規(guī)則會(huì)使測(cè)試參與者的內(nèi)隱學(xué)習(xí)成績(jī)降低[8]；在保持表達(dá)規(guī)則不變的前提下，改變學(xué)習(xí)材料的形式特征，被試人員內(nèi)隱學(xué)習(xí)成績(jī)無明顯波動(dòng)。該結(jié)果表明，相似或相同的信息組織結(jié)構(gòu)可以保證其在不同載體形式中維持近似的信息傳遞水準(zhǔn)，也就是其內(nèi)在一致性符合人腦無意識(shí)認(rèn)知加工特性，可以保證認(rèn)知效率處于平穩(wěn)狀態(tài)。因此，引導(dǎo)用戶將局部的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)或日常認(rèn)知習(xí)慣（如人們?cè)陂喿x過程中視覺掃視軌跡通常為從左往右）延伸到其他作業(yè)場(chǎng)景中[9]，能夠有效減少用戶對(duì)交互系統(tǒng)界面的學(xué)習(xí)和記憶負(fù)擔(dān)，減少用戶在界面上的視覺停留，提高作業(yè)效率。

3.2 圖形化界面的使用

圖標(biāo)、圖形包含形、意、色等多種認(rèn)知刺激因素[10]，具有信息量大、抗干擾能力強(qiáng)、易于被接收等特點(diǎn)，便于人們能直觀、高效地與人機(jī)交互界面進(jìn)行信息交換。根據(jù)有關(guān)內(nèi)隱學(xué)習(xí)的研究表明，相較于文字材料，圖形、圖標(biāo)更有利于人們對(duì)無意識(shí)知識(shí)的獲得。因此在界面設(shè)計(jì)過程中，采用圖形、圖標(biāo)作為信息傳達(dá)的載體有利于用戶無意識(shí)的思維發(fā)揮，從而減輕用戶的認(rèn)知負(fù)荷。在界面設(shè)計(jì)中，優(yōu)先使用圖形作為信息傳遞的載體，可以確保信息高效、準(zhǔn)確地傳達(dá)給用戶。

3.3 視覺顯示信息易識(shí)別

在車載電子信息系統(tǒng)交互界面中，不同功能模塊共同構(gòu)成了信息傳遞與命令執(zhí)行框架，汽車在行駛狀態(tài)下處于復(fù)雜的內(nèi)外動(dòng)態(tài)環(huán)境中，通過優(yōu)化界面設(shè)計(jì)來提升信息識(shí)別度，能夠輔助用戶快速完成實(shí)時(shí)信息交換，以下為3個(gè)主要的優(yōu)化方向：

1）簡(jiǎn)化視覺元素形態(tài)。人的視覺認(rèn)知過程具有簡(jiǎn)化性，當(dāng)面對(duì)相對(duì)復(fù)雜的樣式形態(tài)時(shí)，人腦的認(rèn)知加工過程會(huì)自動(dòng)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，摒除次要的知覺細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高效認(rèn)知。因此，界面視覺信息元素的形態(tài)特征應(yīng)遵循簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)原則，從而減輕用戶的認(rèn)知負(fù)擔(dān)、提高用戶的認(rèn)知效率。

2）視覺信息圖底關(guān)系明確。人在視覺認(rèn)知加工過程中會(huì)自發(fā)地將認(rèn)知對(duì)象拆分為圖與底的結(jié)構(gòu)形式，在認(rèn)知過程中呈現(xiàn)一定的方向性，指向當(dāng)前認(rèn)知對(duì)象的局部并使其成為視覺中心（即圖與底中的圖），視覺中心將占用更多的認(rèn)知資源。一般來說，被封閉的視覺元素集合傾向于被看成圖，而封閉該集合的元素傾向于被看成底；實(shí)心、實(shí)體和凸起、高亮結(jié)構(gòu)傾向于被看成圖[11]。在車載電子信息系統(tǒng)交互界面視覺信息設(shè)計(jì)中，應(yīng)該引導(dǎo)用戶適時(shí)建立視覺中心，弱化周圍因素的干擾，突出重點(diǎn)信息。

3）合理規(guī)劃視覺元素色彩。色彩比形態(tài)具有更強(qiáng)的情感表達(dá)能力，人對(duì)色彩的感知通常是一種自發(fā)的、無意識(shí)的認(rèn)知加工過程。在界面視覺信息設(shè)計(jì)中，高純度的色彩配以清晰的邊界能夠提升界面信息的可讀性和辨識(shí)度；在界面中宜采用與用戶心理感受相匹配的顏色，如紅色代表警戒，綠色表示完成或可執(zhí)行；單一界面內(nèi)的顏色數(shù)量應(yīng)控制在7個(gè)左右[12]，以節(jié)約用戶的認(rèn)知資源。

3.4 及時(shí)有效的反饋

及時(shí)有效的反饋原則要求系統(tǒng)界面對(duì)用戶的操作都有所回應(yīng)，并在輸出顯示上提供及時(shí)的反饋信息。基于無意識(shí)認(rèn)知系統(tǒng)的分類學(xué)習(xí)過程，使用能夠提供及時(shí)完整的反饋信息的系統(tǒng)，其測(cè)試的分類成績(jī)相比于使用只能提供部分信息甚至沒有反饋信息的系統(tǒng)的作業(yè)績(jī)效有明顯提升[13]。一般來說，提供及時(shí)、完整、顯著的反饋信息能讓用戶準(zhǔn)確獲得操作的結(jié)果信息，以此自動(dòng)建立起操作行為與系統(tǒng)相關(guān)指標(biāo)變化之間的因果關(guān)系，用戶能夠通過無意識(shí)認(rèn)知過程完成與系統(tǒng)的交互任務(wù)。

4 設(shè)計(jì)方案與評(píng)估

為證明上文所得無意識(shí)認(rèn)知交互界面布局設(shè)計(jì)原則在設(shè)計(jì)實(shí)踐應(yīng)用中的合理性，本文依據(jù)軟件交互界面開發(fā)流程，模擬完成了關(guān)于車載電子儀表盤（In-Vehicle Electronic Instrument Cluster）的界面布局設(shè)計(jì)方案。運(yùn)用焦點(diǎn)訪談以及對(duì)偶數(shù)據(jù)比較法對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，通過數(shù)據(jù)處理可知，依照上文原則設(shè)計(jì)出的界面布局方案最符合被訪用戶的認(rèn)知特性。

4.1 根據(jù)交互情境確定用戶需求

傳統(tǒng)機(jī)械式車載儀表盤界面信息內(nèi)容相對(duì)固定，其位置位于駕駛座前方、方向盤后，通常包含車速里程表、轉(zhuǎn)速表、燃油表、水溫表等儀表以及其他指示燈和警報(bào)燈等。相比之下，電子儀表盤（非觸屏）能夠打破機(jī)械式儀表盤的信息呈現(xiàn)空間限制，且可以靈活地根據(jù)駕駛情境的不同呈現(xiàn)與之相契合的信息內(nèi)容。鑒于電子儀表盤信息內(nèi)容與實(shí)際交互情境具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，在用戶需求確定階段，對(duì)儀表盤信息顯示需求進(jìn)行問卷調(diào)研。為保證問卷數(shù)據(jù)的有效性，在問卷中設(shè)置自查問題。

共收回問卷53份，其中有效問卷48份。被試人群年齡分布范圍為22～47歲，平均年齡為31.6歲，標(biāo)準(zhǔn)差為6.3歲。被試人群駕齡分布范圍為1～20年，平均駕齡為7.2年，標(biāo)準(zhǔn)差為5.1年。被試車主中90%以上有使用車載電子信息系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)問卷結(jié)果對(duì)車內(nèi)信息系統(tǒng)信息進(jìn)行分類，見圖2。

通過焦點(diǎn)小組訪談來進(jìn)一步描繪用戶在日常用車情境中對(duì)車載電子儀表盤顯示信息類型的需求情況。

圖2 車載電子信息系統(tǒng)信息分類

本次焦點(diǎn)小組訪談共邀請(qǐng)10名參與者，年齡分布范圍為23～55歲，平均駕齡為7.1年，每周至少駕駛3天，其中2人日常駕駛的汽車配備有車載電子儀表盤。受訪者均對(duì)配置有車載電子信息系統(tǒng)的汽車有興趣。訪談中將各種汽車信息內(nèi)容（汽車時(shí)速、合計(jì)里程數(shù)、單次行程里程數(shù)、轉(zhuǎn)向指示、實(shí)時(shí)油耗、剩余油量、導(dǎo)航地圖、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、遠(yuǎn)近燈光、車內(nèi)溫度、多媒體模塊、電話消息、蓄電池電壓、胎壓監(jiān)測(cè)、全景影像、倒車檢測(cè)、前方車距、故障警告、車門關(guān)閉情況、車距檢測(cè)）提供給受訪者，讓受訪者選擇自己認(rèn)為有必要置于車載電子儀表盤中的信息功能。同時(shí)，讓受訪者口頭描述日常駕駛場(chǎng)景以及選項(xiàng)外的信息需求。根據(jù)訪談結(jié)果，對(duì)選擇人數(shù)超過半數(shù)的選項(xiàng)進(jìn)行匯總，繪制用戶需求場(chǎng)景圖（見圖3）和用戶需求分析圖（見圖4）。

經(jīng)過小組訪談后，增加空調(diào)、輔助駕駛（定速巡航，低速跟車行駛）、日程安排、道路交通提示信息、天氣情況、車輛自檢信息功能。

4.2 車載電子儀表盤界面原型設(shè)計(jì)

依據(jù)調(diào)研階段獲得的用戶駕駛情境描述，針對(duì)汽車常規(guī)駕駛模式，對(duì)車載電子儀表盤視覺信息元素和信息模塊布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

首先，對(duì)有駕駛經(jīng)驗(yàn)的用戶來說，通過儀表盤獲取實(shí)時(shí)信息是駕駛基本技能，無需消耗額外的學(xué)習(xí)成本，可以將這一過程視為駕駛者的習(xí)慣行為，有助于引導(dǎo)無意識(shí)認(rèn)知加工過程，用戶在使用過程中可以對(duì)信息內(nèi)容及時(shí)作出反應(yīng)。

圖3 用戶場(chǎng)景流程圖

圖4 用戶需求分析

常規(guī)駕駛模式是汽車日常行駛狀態(tài)下的主要模式（見圖5），此時(shí)儀表盤界面中信息內(nèi)容以車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)信息為主，依據(jù)人從左向右的閱讀掃視習(xí)慣，虛擬時(shí)速表將置于儀表盤左側(cè)顯著位置；儀表盤頂部和底部顯示車輛常規(guī)狀態(tài)信息和部分環(huán)境信息，包括時(shí)間、天氣、溫度、轉(zhuǎn)向指示、冷卻液溫度、車輛合計(jì)行駛里程和單次行駛里程、油箱剩余油量（油耗數(shù)值）；儀表盤視覺中心位置為導(dǎo)航指引模塊，在日常駕駛狀態(tài)下，導(dǎo)航信息是駕駛者完成駕駛主任務(wù)的核心需求信息，利用綠色高亮的方式指明推薦路線，符合用戶心理模型中的“可執(zhí)行”“可操作”這一概念模式，用戶可以迅速理解并跟隨指引。同時(shí)，導(dǎo)航地圖采用三維透視形式，將圖形化三維虛擬場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)世界相契合，符合人的認(rèn)知習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)與用戶心理原型的自然匹配，屬于典型的無意識(shí)認(rèn)知過程，用戶無需再主動(dòng)執(zhí)行將二維平面圖轉(zhuǎn)化為三維立體圖的認(rèn)知過程。界面右側(cè)為限制功能的媒體信息模塊，用戶可以通過設(shè)置在多功能方向盤上的物理按鍵完成相關(guān)功能的激活或切換。

圖5 常規(guī)模式線框圖

4.3 原型方案評(píng)估

在基于無意識(shí)認(rèn)知交互界面布局設(shè)計(jì)原則完成原型方案設(shè)計(jì)后，對(duì)原型方案中功能信息布局位置是否滿足用戶認(rèn)知習(xí)慣進(jìn)行評(píng)估實(shí)驗(yàn)。

將常規(guī)駕駛模式下的儀表盤界面功能模塊布局分為視覺中心位置、儀表盤界面左側(cè)位置、儀表盤右側(cè)位置3個(gè)部分，信息類型為導(dǎo)航路線信息、互聯(lián)多媒體信息、車輛時(shí)速3種，由此可得出6種排列方式，為了帶給用戶直觀的布局形式，將原型圖中的文字描述抽象為圖標(biāo)形式，但不進(jìn)行視覺效果處理，如圖6所示為待評(píng)估的原型方案，標(biāo)號(hào)依次為1、2、3、4、5、6。

圖6 待評(píng)估原型方案

邀請(qǐng)需求確定階段小組焦點(diǎn)訪談中的10名被試人員（編號(hào)為a～j）參加評(píng)估過程。

1）首先讓被試人員結(jié)合自身駕駛經(jīng)驗(yàn)利用李克特7分量化表（7-Point Likert Scale）對(duì)6個(gè)待評(píng)估原型方案進(jìn)行主觀滿意度打分，滿意度分為非常不滿意、不滿意、比較不滿意、一般、比較滿意、滿意、非常滿意7個(gè)級(jí)別，對(duì)應(yīng)1～7分，最后通過匯總被試人員的打分?jǐn)?shù)據(jù)得出其對(duì)不同方案的滿意程度。

2）以界面中元素布局位置為變量，采用對(duì)偶數(shù)據(jù)比較法[14]選出被試者接受程度最高的方案。在心理物理學(xué)研究中，對(duì)偶比較法是用于制作順序量表（Ordinal Scale）的主要方法之一。在實(shí)驗(yàn)中向被試人員隨機(jī)展示6個(gè)原型設(shè)計(jì)方案中的2個(gè)，讓被試者進(jìn)行對(duì)比擇優(yōu)，選出2個(gè)方案中更滿意的一個(gè)，為了減少誤差，測(cè)試中會(huì)將同時(shí)出現(xiàn)的2個(gè)方案交換左右順序進(jìn)行兩次對(duì)比，當(dāng)被試人員在面對(duì)內(nèi)容相同但順序不同的選擇時(shí)，只有作出相同的選擇才會(huì)計(jì)為有效結(jié)果。每位被試人員共進(jìn)行30次對(duì)比選擇，最后統(tǒng)計(jì)每個(gè)原型方案的被選中次數(shù)，并作為滿意度對(duì)比的依據(jù)。

根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果，統(tǒng)計(jì)每位測(cè)試人員對(duì)每個(gè)方案的滿意度分?jǐn)?shù)和選擇次數(shù)并取平均數(shù)，見圖7—8。

圖7 方案評(píng)分統(tǒng)計(jì)圖

圖8 方案對(duì)比被選次數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

為確保每位被試人員對(duì)每個(gè)方案的滿意程度存在顯著差異，將原型方案作為自變量，將方案分?jǐn)?shù)作為因變量，首先對(duì)打分結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析[15]（該實(shí)驗(yàn)中方案類型為單一變量），得出=9.900，顯著性=0.000，小于顯著性水平=0.05，由此可知實(shí)驗(yàn)主效應(yīng)顯著，即被試人員對(duì)不同原型方案的主觀滿意度打分具有顯著差異，見表2。

表2 分?jǐn)?shù)單因素方差表

針對(duì)比較數(shù)據(jù)部分，首先利用Z分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：

從上述統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可以得出，在評(píng)估測(cè)試中被試人員的滿意度打分和對(duì)比選擇均具有顯著差異，方案得分從高到低排序依次為：4、5、1、3、6、2。對(duì)比選擇次數(shù)結(jié)果從高到低排序依次為：4、5、1、3、6、2。由此可見，2個(gè)部分的評(píng)估測(cè)試結(jié)果一致，因此4、5、1、3、6、2為最終結(jié)果。

將被測(cè)方案按照界面視覺中心區(qū)域元素類型劃分為3類，第1類：將導(dǎo)航地圖和道路交通狀況指示信息模塊置于中心區(qū)域，方案對(duì)應(yīng)4與1。第2類：將車輛時(shí)速表置于中心區(qū)域，對(duì)應(yīng)方案5與3。第3類：將多媒體信息模塊置于中心區(qū)域，對(duì)應(yīng)方案6與2。通過分析可得出以下結(jié)論：

1）第1類界面原型方案在評(píng)估中的滿意度評(píng)價(jià)最高，用戶基本認(rèn)同應(yīng)該將導(dǎo)航地圖和道路交通狀況指示信息模塊置于儀表盤視覺中心區(qū)域，體現(xiàn)了用戶在常規(guī)駕駛狀態(tài)下對(duì)該類信息的需求程度最高，符合該駕駛情境下用戶的心理預(yù)期模型，道路狀況與導(dǎo)航信息是主駕駛?cè)蝿?wù)，用戶需要將主要認(rèn)知資源投入該類信息中。同理，結(jié)果顯示第3類界面原型方案在滿意度排名中為倒數(shù)2位，可見多媒體信息在駕駛狀態(tài)下最不適合置于儀表盤視覺中心位置。

2）第1類原型方案和第3類原型方案中的車輛時(shí)速表模塊位于儀表盤兩側(cè)位置，具體來看，4較1更令用戶滿意，6較2更令用戶滿意，由此可以看出，車輛時(shí)速信息模塊置于儀表盤界面左側(cè)為更優(yōu)方案，符合大多數(shù)人在閱讀過程中習(xí)慣從左到右掃視的無意識(shí)習(xí)慣模式，即用戶希望在左側(cè)的掃視起始處看到更重要的信息，因此，應(yīng)將車輛時(shí)速信息模塊置于界面左側(cè)。

3）在第1類和第2類原型方案中，多媒體信息模塊置于儀表盤界面兩側(cè)位置，其中4較1更令用戶滿意，5較3更令用戶滿意，由此可見，多媒體信息對(duì)駕駛狀態(tài)下的用戶來說重要程度較低，用戶不希望將過多認(rèn)知資源投入該類信息中，因此應(yīng)當(dāng)將其置于界面右側(cè)。

4）在第2類和第3類原型方案中，導(dǎo)航地圖和道路交通狀況指示信息模塊置于儀表盤界面兩側(cè)，其中5較3更令用戶滿意，6較2更令用戶滿意，前者符合以上得出的多媒體信息應(yīng)置于界面右側(cè)的結(jié)論，后者符合應(yīng)將車輛時(shí)速信息模塊置于界面左側(cè)的結(jié)論。

綜上，設(shè)計(jì)原型方案符合用戶對(duì)儀表盤信息界面的布局心理認(rèn)知模式，能夠給用戶帶來較好的體驗(yàn)，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可用性，見圖9。

圖9 常規(guī)駕駛模式效果圖

Fig.9 The user interface of normal mode instrument cluster

5 結(jié)語

車載電子信息系統(tǒng)的出現(xiàn)增加了車內(nèi)信息的數(shù)量和維度，提升了駕駛?cè)蝿?wù)的復(fù)雜程度。根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)相關(guān)理論，人在單位時(shí)間內(nèi)的認(rèn)知能力是有限的，超出一定范圍就會(huì)使人的信息加工能力降低，這就可能對(duì)駕乘人員形成安全隱患，因此有必要對(duì)車載電子信息系統(tǒng)汽車人機(jī)交互界面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕駕駛員的認(rèn)知負(fù)荷，保障行車安全。認(rèn)知心理學(xué)是人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)的重要理論指導(dǎo)，無意識(shí)認(rèn)知是人的認(rèn)知模式中的重要組成部分，其高效、可靠、幾乎不占用主體認(rèn)知資源的特點(diǎn)適于應(yīng)用到人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)當(dāng)中，能夠提升界面可用性和用戶體驗(yàn)。

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The Study of User Interface of In-Vehicle Electronic Instrument Cluster Design Based on Unconscious Cognition

AN Qiang, WANG Shi-ying

(Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)

Automotive human-computer interaction system is complex and dynamic. With the increasing popularity of the in-vehicle electronic information system, massive intensive multi-dimension real-time information has been implanted in the system. To ensure the driver focus the unconscious cognition on the primary driving task in the complex and dynamic interaction system, human unconscious cognition can be used to guide the design of in-vehicle information system user interface and optimize the interface layout of the vehicle electronic instrument panel in the car driving seat. The design guidelines are based on the combination of human unconscious cognition and behavior pattern. The design guidelines summarize the principles of interface layout design of vehicle electronic instrument cluster, put forward the optimization scheme of core visual information layout design, and verify the usability of the design scheme through user survey data and reliability test.By following the guidelines of user’s unconscious cognition pattern, we can improve the design of in-vehicle electronic cluster which conforms to the user’s unconscious cognition and needs.

in-vehicle electronic instrument cluster; human-machine interaction; cognitive psychology; unconscious cognition

TB472

A

1001-3563(2022)16-0137-07

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.16.015

2022–03–26

安強(qiáng)（1992—），男，碩士生，主攻產(chǎn)品造型及人機(jī)交互設(shè)計(jì)。

王時(shí)英（1964—），男，教授，主要研究方向?yàn)辇X輪精密超精密加工及功率超聲加工、工業(yè)設(shè)計(jì)工程。

責(zé)任編輯：馬夢(mèng)遙