UCD研究進展、熱點與趨勢分析

武星廷，陳永康，劉夢非

【設計研討】

UCD研究進展、熱點與趨勢分析

武星廷，陳永康，劉夢非

（湖南大學，長沙 410082）

利用文獻計量學對UCD設計方法的研究現(xiàn)狀進行可視化分析，探索UCD的研究熱點及未來前沿趨勢。以Web of Science核心合集數(shù)據(jù)為分析樣本，利用Citespace、VOSviewer將該研究主題的文獻發(fā)文量、國家和組織合作、學科領域分布、關鍵詞、高被引文獻、核心作者等內容生成可視化知識圖譜，并結合相關參數(shù)進行綜合分析解讀。檢索范圍內文獻產(chǎn)量呈逐年升高趨勢。北美、北歐等發(fā)達國家的文獻產(chǎn)量處于該領域前列，機構合作現(xiàn)狀呈現(xiàn)出區(qū)域內研究合作緊密、跨區(qū)域合作較為分散的現(xiàn)象。在學科分布方面，UCD呈現(xiàn)出多學科交叉融合的態(tài)勢，不僅在設計學、計算機科學領域有所應用，而且在醫(yī)學、心理學、教育學等領域也有交叉應用。關鍵詞聚類共呈現(xiàn)出五大研究熱點，分別為數(shù)字醫(yī)療、可用性工程、人機交互、以用戶為中心的設計、設計評估，聚類呈現(xiàn)出從傳統(tǒng)關注于產(chǎn)品本身到關注于人的轉變態(tài)勢。其中高被引文獻形成了5大聚類，提供了眾多UCD的關鍵性方法理論，構成了UCD設計方法的閉環(huán)流程。未來在設計流程、方法工具、設計范圍等方面將對UCD人員及其設計團隊提出更高的要求。

UCD；以用戶為中心的設計；人機交互；知識圖譜；Citespace；VOSviewer；文獻計量

“以用戶為中心的設計”（User-Centered Design，UCD）最早來源于唐納德·諾曼（Donald·A·Norman）1986年出版的專著《User-Centered System Design: New Perspectives on Human-Computer Interaction》，書中首次提出了以用戶為中心的計算機人機界面設計[1]。UCD（User-Centered System Design，以下簡稱UCD）是一種設計理念，為用戶體驗（User Experience，以下簡稱UX）提供了一系列的流程和方法[2]。UCD方法是通過對用戶的深刻洞察并根據(jù)其行為需求進行設計的，最后通過用戶的使用效果再對設計進行評估[3]。隨著該方法的提出，越來越多的研究者、設計師等群體將UCD介入相關產(chǎn)品設計研究中，產(chǎn)出了許多優(yōu)秀的研究文獻成果。因此，本文將Web of Science（WOS）核心合集數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)來源，運用Vosviewer和Citespace文獻計量工具生成科學知識圖譜，通過定量的系統(tǒng)性梳理來全面把握該設計方法的應用趨勢和研究熱點，為未來的人機交互、用戶研究等領域提供一定的參考。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

本文所采用的數(shù)據(jù)源于Web of Science數(shù)據(jù)庫核心合集，檢索范圍為WOS數(shù)據(jù)庫1985年1月—2020年12月的文獻；檢索關鍵詞為“User-Centered Design”，文獻類型限定為“Article”and“Review”。通過檢索、篩選、去重后共得到有效文獻2 163篇。將所檢索的文獻導出為全記錄與引用的參考文獻（包含題目、作者、關鍵詞、摘要、出版年份、參考文獻等關鍵信息），以用于生成可視化知識圖譜進行量化分析。

本文所采用的分析工具有2種，一是美國德雷克大學陳超美[4]基于Java平臺研發(fā)的Citespace5.7 R4軟件，二是荷蘭萊頓大學科技研究中心Vaneck等[5]基于相似性算法研發(fā)的VOSviewer文獻計量工具。近年來利用文獻計量學的方法研究某一學科的發(fā)展脈絡已經(jīng)成為各研究領域的關鍵手段，Citespace和VOSviewer能夠提取所選文獻內的關鍵信息、構建要素共現(xiàn)網(wǎng)絡，并提供可視化的知識圖譜。因此，通過2款文獻計量可視化軟件的結合應用，將有利于挖掘UCD設計領域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

2 UCD研究趨勢熱點

2.1 文獻產(chǎn)出基本特征

文獻的年度產(chǎn)出數(shù)量在一定程度上可以反映該領域長期以來的受關注程度和重要程度。從WOS導出文獻數(shù)據(jù)進行清洗去重后，可得到UCD年均發(fā)文量統(tǒng)計圖，見圖1。從圖1可知，年均發(fā)文量整體呈上升趨勢，可見UCD設計方法近20年來都受到廣泛的關注。近5年的發(fā)文量有急速上升的趨勢，并且未出現(xiàn)峰值拐點，說明該領域還處于發(fā)展階段，近年來依舊是熱點研究方向。

圖1 UCD年均發(fā)文量統(tǒng)計圖

2.2 學科及期刊分布情況

根據(jù)WOS文獻池統(tǒng)計，檢索范圍內共有172個學科關聯(lián)到UCD設計方法，其中發(fā)文量排名前5的學科分別為醫(yī)學信息學（Medical Informatics），記錄數(shù)為340條，占比15.719%；計算機信息科學（Computer Science Information Systems），記錄數(shù)為331條，占比15.303%；人機工程學（Ergonomics），記錄數(shù)為298條，占比13.778%；計算機科學與控制論學（Computer Science Cybernetics），記錄數(shù)為273條，占比12.621%；保健科學（Health Care Sciences Services），記錄數(shù)為265條，占比12.252%。通過跨學科交叉，UCD給這些學科帶來了新的研究思路和研究視角。此外，UCD作為一門跨學科的設計方法，不僅在互聯(lián)網(wǎng)、計算機科學領域有所應用，在醫(yī)學、人機工學等領域也有所應用。

通過分析期刊的雙圖疊加結果，可以把握UCD期刊在學科期刊地圖上的分布情況，并尋找與之相關的其他期刊的引證關系。利用Citespace對樣本中的UCD期刊數(shù)據(jù)進行期刊的雙圖疊加分析，見圖2。通過對發(fā)文期刊的學科分布、國家分布、發(fā)文量、影響因子進行梳理，進而得到表1。如圖2所示，圖左側是基于10 000多種SCI/SSCI期刊之間的引證關系創(chuàng)建的期刊地圖，描述了UCD主要期刊分布類群，疊加的橢圓表示引用期刊在科學期刊地圖上的位置，圖右側的期刊地圖是根據(jù)期刊的引文關系構建的，每個點代表左側施引期刊引用的期刊，描述了UCD主要被引期刊分布類群[6]。從左側宏觀期刊類團來看， 2 163篇文獻主要期刊分布類群為：

圖2 UCD發(fā)文期刊引證軌跡

表1 文獻來源期刊分布（前10）

Tab.1 Distribution of literature source journal (TOP 10)

1）“數(shù)學、系統(tǒng)、數(shù)理”（正上方紅色）。

2）“醫(yī)學、醫(yī)療、臨床”（左下方綠色）。

3）“心理、教育、健康”（正下方青色）。

結合引證軌跡可知被引期刊類群為：

1）“系統(tǒng)、計算、計算機”。

2）“健康、護理、醫(yī)學”。

3）“心理、教育、社會”。

從宏觀來看，系統(tǒng)科學、計算機、醫(yī)學等領域的期刊之間存在交叉引用情況，這一結果與上文WOS文獻池的學科統(tǒng)計結果相吻合。此外，發(fā)文期刊發(fā)文量的排名分布可印證雙圖疊加的結果。

發(fā)文量排名前3的期刊為《Interacting with Computers》（56篇）、《JMIR mHealth and uHealth》（55篇）、《Journal of Medical Internet Research》（52篇）。其中《Interacting with Computers》發(fā)文量56篇，位列UCD領域發(fā)文量第1位，是該領域最為活躍的期刊，該期刊主要關注新的研究范式、人機交互與設計理論、用戶界面、互動過程和方法、用戶體驗設計、實證評估和評估策略、用戶建模和智能系統(tǒng)、環(huán)境和移動交互等方面。位于發(fā)文量第2位的期刊為加拿大出版的《JMIR mHealth and uHealth》該期刊主要關注信息醫(yī)學的應用研究，關注重點為健康和醫(yī)學在移動設備、可穿戴式設備和家庭智能醫(yī)療等方面的智能化解決方案。

2.3 發(fā)文國家機構分析

全球共有75個國家或地區(qū)涉足UCD的研究，其中排名前10的國家如表2所示。

由國家和合作機構的發(fā)文量排名可知，國際著名大學、研究和設計機構為UCD設計方法的主要研究陣地。從發(fā)文量來看，美國在UCD設計方法領域的成果產(chǎn)出和發(fā)文量遠遠高于其他國家，研究水平處于該領域的世界前沿。國家共現(xiàn)網(wǎng)絡可以反映國家間的合作關系，連線強度可以反映國家合作的密切程度。如圖3所示，美國、英國、德國等發(fā)達國家在UCD設計領域合作較為密切。如圖4所示，發(fā)文量位于前5的機構院校均來自歐洲和北美發(fā)達國家，分別為：多倫多大學（Univ Toronto），發(fā)文量32篇，篇均被引量72.359 5次；華盛頓大學（Univ Washington），發(fā)文量27篇，篇均被引量77.519 9次；特文特大學（Univ Twente），發(fā)文量20篇，篇均被引量61.169 3次；匹茲堡大學（Univ Pittsburgh），發(fā)文量18篇，篇均被引量43.630 7次；代爾夫特理工大學（Delft Univ Technol），發(fā)文量17篇，篇均被引量21.919 3次。整個合作機構共現(xiàn)網(wǎng)絡形成了華盛頓大學（美國）、多倫多大學（加拿大）、代爾夫特理工大學（荷蘭）3個較大的合作子群。

表2 UCD國家發(fā)文量（前10）

Tab.2 Statistics of annual average publication volume of UCD (Top 10)

2.4 高影響力作者分析

利用Citespace選取每一年被引次數(shù)TOP50的論文，構建當年共被引作者網(wǎng)絡，然后對各年網(wǎng)絡進行合成，得到被引作者共現(xiàn)網(wǎng)絡，節(jié)點大小代表作者被引次數(shù)的頻次，節(jié)點越大表示被引次數(shù)越高，代表該作者所產(chǎn)出的研究成果在UCD研究領域的影響力越大。如圖5所示，共被引次數(shù)排名前10的作者分別為Nielsen（370次）、Norman（224次）、Shneiderman（110次）、Cooper（104次）、Brooke（100次）、Beyer（83次）、Preece（80次）、Braun（79次）、Davis（71次）、Vredenburg（70次）。其中排名前5的高影響力作者及其代表性著作和成果見表3。

圖3 合作國家共現(xiàn)網(wǎng)絡

圖4 合作機構共現(xiàn)網(wǎng)絡

圖5 被引作者共現(xiàn)網(wǎng)絡

2.5 以用戶為中心的設計研究熱詞及趨勢分析

利用VOS viewer對2 163篇文獻進行關鍵詞共現(xiàn)分析，以共現(xiàn)次數(shù)10次為閾值進行篩選，共生成6 886條節(jié)點連線，142個關鍵詞，得到關鍵詞共現(xiàn)圖譜（見圖6）。將關鍵詞的出現(xiàn)時間與關鍵詞共現(xiàn)圖譜進行雙圖疊加，得到關鍵詞出現(xiàn)時序圖（見圖7）。對關鍵詞共現(xiàn)圖譜的解讀，有利于把握研究的主題趨勢和未來的研究方向。由圖6可知，高頻關鍵詞共形成5大聚類，分別為：聚類1（紅色）數(shù)字健康、聚類2（綠色）用戶體驗、聚類3（藍色）可用性、聚類4（黃色）人機交互、聚類5（紫色）設計介入方法。其中各聚類高頻關鍵詞，見表4。

表3 高影響力作者及其代表性著作（前5）

Tab.3 High-influential authors and their representative works (Top 5)

圖6 關鍵詞共現(xiàn)聚類網(wǎng)絡

圖7 關鍵詞共現(xiàn)聚類疊加圖

聚類1（數(shù)字健康）為UCD最新的研究熱點，重點關注UCD設計方法在數(shù)字健康中的應用。如今，越來越多的健康類APP圍繞用戶需求、人因要素等提出了相關的設計方案，以解決健康管理領域的相關問題，將UCD設計方法與現(xiàn)在醫(yī)療信息技術相結合是近年來的新趨勢。其中就包含中老年健康行為干預的設計與應用、病人日常行為活動檢測、癌癥疼痛的自我管理、公共健康問題等[12-15]。

聚類2（用戶體驗）重點關注用戶體驗設計要素。用戶體驗是用戶在使用產(chǎn)品或發(fā)生交互時產(chǎn)生的體驗感受，良好的用戶體驗能有效提高產(chǎn)品的使用滿意度。Garrett[16]提出了“用戶體驗要素五層模型”，從抽象到具體分別為戰(zhàn)略層（The Strategy Plane）——產(chǎn)品目標、用戶需求等要素；范圍層（The Scope Plane）——功能規(guī)格、內容需求等要素；結構層（The Structure Plane）——交互設計、信息架構等要素；框架層（The Skeleton Plane）——界面設計、導航設計、信息設計等要素；表現(xiàn)層（The Surface Plane）——視覺設計相關內容。該模型提供了一套用戶體驗設計方法論，能有效幫助產(chǎn)品經(jīng)理、UX設計師等角色厘清設計思路，清晰地獲取設計對象的內在邏輯。

表4 UCD關鍵詞聚類梳理

Tab.4 UCD keyword clustering combing

聚類3（可用性）重點關注可用性測試評估。可用性的首要標準就是在產(chǎn)品設計的過程中始終考慮到用戶的生理或心理需求，可用性專家Nielsen[17]提出了7條可用性評估方法，分別為啟發(fā)式評估（Heuristic Evaluation）、認知走查（Cognitive Walkthrough）、正式可用性檢查（Formal Usability Inspections）、多元走察法（Pluralistic Walkthroughs）、特征檢查（Feature Inspection）、一致性檢查（Consistency Inspection）、標準檢查（Standards Inspection），此外可用性測試中評估者效應也受到越來越多的重視，在重要的評估中，應該讓一個以上的評估者獨立分析測試過程[18]。

聚類4（人機交互）該聚類反映出UCD方法在人機交互領域及復雜智能系統(tǒng)中的應用，其中UCD在殘障人士輔助技術中的應用也受到越來越多的關注，此外，腦機交互也是近年來的研究熱點，即通過UCD方法深入人的認知神經(jīng)層面，了解操作環(huán)境中人的信息加工的神經(jīng)機制[2]。

聚類5（用戶介入）該聚類表明在UCD設計過程中，讓用戶參與設計過程能有效提高產(chǎn)品的用戶滿意度。由此衍生出許多用戶介入設計的方法，其中就包含參與式設計、共創(chuàng)設計，這些方法能促進設計師與利益相關者的合作，并將其觀點融入產(chǎn)品設計過程中。

在圖7中，顏色從深到淺表示了關鍵詞熱度的新舊程度。由此可知，近年來UCD主要熱點集中于智慧醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)移動應用設計、用戶體驗要素研究、可持續(xù)、設計思想等方面，這些也是未來的研究熱點。

2.6 UCD關鍵被引文獻理論基礎

利用VOSviewer對樣本中所有文獻的參考文獻來源進行分析，篩選出共被引次數(shù)達10次以上的文獻，得到參考文獻共被引聚類網(wǎng)絡圖，見圖8。由圖8可見，參考文獻共分為五大聚類。聚類1（紅色）：可用性方法論——以尼爾森（Jakob Nielsen）為代表的關于提高產(chǎn)品可用性設計原則的被引聚類合集。聚類2（綠色）：用戶研究——以奧克蘭大學Virginia Braun為代表的關于定性分析、定量分析、分析量表應用等用研分析方法的被引聚類合集。聚類3（藍色）：可用性評估——以John Brooke教授為代表的設計評估方法的被引聚類合集。聚類4（黃色）：UCD設計方法論——以諾曼為代表的以用戶為中心的設計方法論、情感化設計理論的被引聚類合集。聚類5（紫色）人機交互——以德國維爾茨堡大學心理學研究所的Andrea Kübler教授為代表的腦機接口（Brain- Computer Interface，BCI）、人機交互硬件研究的被引聚類合集。聚類中關鍵被引文獻及其主要成果，見表5。

該五大聚類的研究內容共同構成了UCD設計方法的閉環(huán)流程，結合關鍵詞聚類和被引文獻聚類進行梳理分析可得到UCD概念設計流程方法模型，見圖9。整個設計流程可分為5步，從前期的用戶需求采集、用戶需求定義、設計選擇、設計輸出到后期的設計評估，可有效將相關產(chǎn)品從初步的概念延伸到最終的實現(xiàn)評價。

圖8 參考文獻共被引聚類網(wǎng)絡

表5 UCD關鍵被引文獻聚類梳理

Tab.5 UCD key cited literature clustering combing

圖9 基于UCD概念設計流程與方法

3 結語

從論文發(fā)文量來看，UCD領域的發(fā)文量呈現(xiàn)出逐年攀升的趨勢，在發(fā)文學科、期刊方面也呈現(xiàn)出多學科融合的趨勢，不僅僅在傳統(tǒng)設計學科方面，在醫(yī)學信息學、計算機科學、人機工程等領域也有較多關注和應用。

從發(fā)文國家、機構、作者來看，美國、英國、加拿大、德國、荷蘭等發(fā)達國家在UCD研究應用領域走在世界前列，呈現(xiàn)出跨區(qū)域合作分散、區(qū)域內合作緊密的現(xiàn)狀；從關鍵被引作者來看，Jakob Nielsen、Don Norman、Ben Shneiderman、Alan Cooper等是UCD主要方法論及原理的貢獻者。

從關鍵詞聚類來看，當前UCD研究現(xiàn)狀大致分為5個方向：數(shù)字健康、可用性工程、人機交互、以用戶為中心的設計、設計評估?？梢娢磥懋a(chǎn)品設計將越來越關注于人本身，尤其在健康自我管理、可用性測試、用戶體驗設計等方面的應用將成為未來的研究熱點。

從參考文獻聚類來看，高被引文獻所提供的關鍵性成果有可用性評估方法、定性/定量研究方法、用戶測試量表、UCD設計概念理論等，這些方法構成了UCD設計的閉環(huán)流程，為之后的研究者提供了有效的經(jīng)驗借鑒。

隨著數(shù)字時代的到來，智能技術與UCD方法的結合愈加緊密。5G通訊、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等新技術的廣泛應用，使UCD方法迎來了新的發(fā)展態(tài)勢。從設計流程來看，UCD從最初集中于產(chǎn)品前期調研、產(chǎn)品設計階段，開始靈活地融入全流程敏捷開發(fā)，包括產(chǎn)品運營、設計迭代、測試走查、項目復盤等流程；從方法工具來看，除UCD常用的問卷調研、可用性量表、原型設計等方法之外，還表現(xiàn)出數(shù)據(jù)、模型驅動與人文社科相結合的趨勢，如數(shù)據(jù)埋點、數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)采集與認知心理學、社會學等社科領域相結合的方法；從設計范圍來看，UCD已從傳統(tǒng)單一的交互式UI、產(chǎn)品可用性設計，轉變?yōu)槿轿坏腢X生態(tài)系統(tǒng)設計，注重多層次、多通道的用戶體驗需求，形成了整合設計的態(tài)勢。

因此，未來的UCD設計會更加注重多學科融合的方法和新工具技術的應用，將對UCD團隊人員的學習能力、溝通能力及創(chuàng)新意識提出更高的要求。

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UCD Research Trends and Hot Spot Analysis

WU Xing-ting, CHEN Yong-kang, LIU Meng-fei

(Hunan University, Changsha 410082, China)

The paper aims to conduct a visual analysis of the current research status of UCD design methods by using bibliometrics and explore the research hotspots and future frontier trends of UCD. With the data of the core collection of Web of Science as the analysis sample, Citespace and VOSviewer are used to generate visual knowledge graphs of literature publications, national and organizational cooperation, subject area distribution, keywords, highly cited literature, core authors, etc. of this research topic, which are combined with relevant parameters for comprehensive analysis and interpretation. The literature output in the retrieval range shows a trend of increasing year by year. The literature output of developed countries such as North America and Northern Europe is at the top of the field, and the current situation of institutional cooperation shows a phenomenon of close intra-regional research cooperation and more scattered cross-regional cooperation. In terms of disciplinary distribution, UCD shows a multidisciplinary integration, with applications not only in the fields of design science and computer science, but also cross-applications in the fields of medicine, psychology, education, and so on. The keyword clusters show five major research hotspots, namely digital health, usability engineering, human-computer interaction, user-centered design, and design evaluation, and the clusters show a shift from the traditional focus on the product itself to the focus on people. The highly cited literature forms five major clusters, which provide many key methodological theories of UCD and constitute the closed-loop process of UCD design methods. In the future, higher requirements will be put forward for the personnel and their design teams of UCD in terms of design process, methods and tools, and design scope.

UCD; user-centered design; human-computer interaction; knowledge map; Citespace; VOSviewer; bibliometrics

TB472

A

1001-3563(2022)16-0274-10

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.16.031

2022–03–18

教育部人文社科青年基金（18YJC760050）

武星廷（1997—），男，碩士生，主攻設計理論與實踐、人機交互及用戶體驗設計。

劉夢非（1983—），女，博士，副教授，主要研究方向為設計評價方法、大健康及養(yǎng)老領域的設計開發(fā)。

責任編輯：馬夢遙