基于工作記憶模型的老年康復(fù)類產(chǎn)品界面層級(jí)設(shè)計(jì)研究

王創(chuàng) 楊愛(ài)慧

（天津工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津 300387）

老年康復(fù)類產(chǎn)品是指能輔助老年人進(jìn)行主被動(dòng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和日常活動(dòng)訓(xùn)練，緩解疾病癥狀并促進(jìn)身心康復(fù)的產(chǎn)品，它的界面多數(shù)以綜合性功能康復(fù)評(píng)估及訓(xùn)練系統(tǒng)為主，少數(shù)針對(duì)特定肢體部位的康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)而設(shè)計(jì)。但對(duì)于老年群體來(lái)說(shuō)，伴隨年齡的增長(zhǎng)，他們的記憶力呈現(xiàn)逐漸減退的趨勢(shì)，易出現(xiàn)認(rèn)知老化以及一系列焦慮、低落的情緒反應(yīng)[1]。這導(dǎo)致老年群體在操作康復(fù)類產(chǎn)品界面時(shí)，面臨著對(duì)于界面信息理解不到位，難以熟悉并記憶康復(fù)類產(chǎn)品界面的操作流程等問(wèn)題。因此，文章以工作記憶模型為依據(jù)，針對(duì)老年康復(fù)類產(chǎn)品界面層級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，希望能夠加強(qiáng)老年群體對(duì)老年康復(fù)類產(chǎn)品界面的記憶認(rèn)知，改善老年群體在康復(fù)類產(chǎn)品界面交互過(guò)程中的用戶體驗(yàn)。

1 工作記憶模型概述

工作記憶理論指出當(dāng)人體感知外界信息時(shí)，人的記憶系統(tǒng)在對(duì)信息加工處理的過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷四個(gè)主要環(huán)節(jié)，即中樞執(zhí)行系統(tǒng)、視覺(jué)空間模板、語(yǔ)音回路和情景緩沖器，由此形成一條規(guī)律可循的工作記憶。這四個(gè)環(huán)節(jié)也是Baddeley 等人構(gòu)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(duì)工作記憶的研究展現(xiàn)出工作記憶對(duì)深層次研究人體記憶認(rèn)知規(guī)律的巨大潛力與參考價(jià)值。如靳慧斌等研究雷達(dá)管制系統(tǒng)界面飛機(jī)標(biāo)牌信息的排列結(jié)構(gòu)、信息色和管制界面背景色對(duì)管制員工作記憶的影響，為管制界面設(shè)計(jì)提供依據(jù)[3]；傅亞強(qiáng)等通過(guò)模擬復(fù)雜人機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控作業(yè)，考察了長(zhǎng)時(shí)工作記憶與短時(shí)工作記憶在情境意識(shí)保持中的作用[4]；潘東旎等基于情緒認(rèn)知控制與工作記憶之間的密切關(guān)聯(lián)，設(shè)計(jì)出了一種新型情緒性雙維n-back 訓(xùn)練，探究了工作記憶訓(xùn)練的訓(xùn)練獲益[5]。由此可見(jiàn)，工作記憶對(duì)產(chǎn)品界面的信息排布、色彩方案以及人機(jī)系統(tǒng)的情境認(rèn)知等方面的研究頗有幫助，對(duì)它進(jìn)行深入研究在改善用戶體驗(yàn)與探索產(chǎn)品界面設(shè)計(jì)上具有較為重要意義。

2 老年群體記憶特點(diǎn)分析

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，高齡者的記憶大多來(lái)源于長(zhǎng)時(shí)記憶，工作記憶隨著年齡的增長(zhǎng)而逐漸衰退，因此高齡者難以熟練運(yùn)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(wù)[6]。與年輕人相對(duì)比，具體表現(xiàn)為老年群體最初感受或接觸的“初級(jí)記憶”無(wú)顯著差異，但經(jīng)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(jí)記憶”經(jīng)老人短時(shí)間記憶而存儲(chǔ)于他們的記憶庫(kù)中，因遺存的陌生感導(dǎo)致老人對(duì)這些界面信息接受程度仍然較低，大腦記憶數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)效率下降。而對(duì)于記憶中已存在或熟悉的事物，則可幫助他們聯(lián)想起對(duì)應(yīng)使用場(chǎng)景中的記憶操作與理解。

3 界面層級(jí)設(shè)計(jì)思路

由于語(yǔ)音回路模塊主要用于存儲(chǔ)和復(fù)述語(yǔ)音信息[7]，與界面元素信息關(guān)聯(lián)度不高，因此研究基于工作記憶加工系統(tǒng)的中樞執(zhí)行系統(tǒng)、視覺(jué)空間模板和情景緩沖器三部分提出界面層級(jí)設(shè)計(jì)思路。

3.1 基于中樞執(zhí)行系統(tǒng)的層級(jí)規(guī)劃

中樞執(zhí)行系統(tǒng)在工作記憶中負(fù)責(zé)控制大腦的最高認(rèn)知，對(duì)有限的注意力資源進(jìn)行分配與控制，也包括對(duì)其他記憶環(huán)節(jié)的領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)。老年人的注意力是受限的，因此以最小的視覺(jué)處理代價(jià)，獲得盡可能多的有價(jià)值信息，是信息傳達(dá)的基本原則，映射到界面設(shè)計(jì)上則表現(xiàn)為功能界面每一層級(jí)的統(tǒng)籌規(guī)劃。根據(jù)Miller 等認(rèn)知心理學(xué)家對(duì)短時(shí)記憶容量及工作記憶有限容量規(guī)律[8]的研究，若想在短時(shí)記憶中獲得有效刺激，在工作記憶有限容量規(guī)律周期內(nèi)的信息容量約為7 個(gè)項(xiàng)目，記憶廣度上下波動(dòng)范圍為7±2 個(gè)組塊。由此可得出，老年康復(fù)類產(chǎn)品界面的層級(jí)規(guī)律，即第一功能層級(jí)的界面信息組塊需嚴(yán)格保持在7±2個(gè)數(shù)量?jī)?nèi)，首先給予用戶輕松暢快的識(shí)別體驗(yàn)；隨后展現(xiàn)的界面信息組塊量需呈現(xiàn)逐級(jí)遞減的規(guī)律，即第一層級(jí)＞第二層級(jí)＞第三層級(jí)，往下每一層級(jí)主要體現(xiàn)關(guān)鍵訓(xùn)練信息，盡可能使視覺(jué)處理代價(jià)減至最小。

3.2 基于視覺(jué)空間模板的界面要素識(shí)別模式

在中樞執(zhí)行系統(tǒng)接受到信息資源并進(jìn)行有選擇性地篩檢分配后，視覺(jué)空間模板與語(yǔ)音回路分別從視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)兩方面相互結(jié)合著開(kāi)展視覺(jué)圖像與言語(yǔ)聲波的編碼翻譯工作。根據(jù)視覺(jué)認(rèn)知功能因年齡老化而逐漸衰退的神經(jīng)機(jī)制，老年人視覺(jué)刺激有效程度的要求往往比成年人高。而系列位置效應(yīng)指出，在自由回憶時(shí)，人們對(duì)系列位置靠前的項(xiàng)目記憶效果較好（首因效應(yīng)），對(duì)排列最后的幾個(gè)項(xiàng)目的記憶效果也較好（近因效應(yīng)），而對(duì)中間大多數(shù)項(xiàng)目的記憶較差[9]。因此，當(dāng)界面刺激項(xiàng)目過(guò)多時(shí)，要注意結(jié)合老年人的操作與閱讀習(xí)慣，可采取重要信息首尾分布，核心環(huán)節(jié)推前設(shè)置的方式，加深老年人對(duì)康復(fù)類產(chǎn)品界面信息的記憶理解。在與用戶界面交互時(shí)，人類的第一認(rèn)知就是色彩搭配展現(xiàn)出的視覺(jué)效果，這種效果具有很強(qiáng)的視覺(jué)顯著性。因此，可以運(yùn)用色彩對(duì)比突變，讓重要界面元素從視覺(jué)網(wǎng)格中跳脫出來(lái)，劃分視覺(jué)顯著性層級(jí)。但需注意應(yīng)盡量采用簡(jiǎn)潔的色彩。同時(shí)，對(duì)于訓(xùn)練時(shí)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(biāo)識(shí)框等處理方式，為疲軟的記憶階段帶來(lái)一段跌宕起伏的記憶波動(dòng)。而對(duì)首因和近因效應(yīng)區(qū)域之外記憶效果較差的漸近部分，例如，整個(gè)訓(xùn)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(lái)加大局部關(guān)鍵信息與整體多重信息的差值對(duì)比，給予老年人可接受的視覺(jué)沖擊力，同時(shí)強(qiáng)調(diào)主體項(xiàng)目，提高記憶存儲(chǔ)效率。

3.3 基于情景緩沖器的層級(jí)重力鏈接形式

情景緩沖器作為工作記憶廣度三成分的補(bǔ)充，在中樞執(zhí)行系統(tǒng)的控制下，與視覺(jué)空間模板、語(yǔ)音回落并行工作，為來(lái)自各子系統(tǒng)的多通道信息提供一個(gè)暫時(shí)存儲(chǔ)和整合的平臺(tái)，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(fù)類產(chǎn)品界面也需要做到信息連貫、認(rèn)知流暢。在瀏覽特定網(wǎng)格布局的界面時(shí)，人的視線存在閱讀習(xí)慣性，常見(jiàn)習(xí)慣性的視覺(jué)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(qū)域分為四等份，劃分出了每個(gè)區(qū)域的視覺(jué)重視度。古騰堡模式指出，人在掃視頁(yè)面時(shí)，視覺(jué)會(huì)以一種叫做“軸方向”的水平方式移動(dòng)[11]，使得視線從主要視覺(jué)區(qū)漫游至終端區(qū)，形成閱讀重力軌跡，因此重要的視覺(jué)信息應(yīng)排布在閱讀重力路徑上。根據(jù)閱讀重力與視覺(jué)工作區(qū)的特點(diǎn)，界面層級(jí)的鏈接形式設(shè)計(jì)應(yīng)減少用戶在界面上的視覺(jué)停留時(shí)間、增加信息獲取率、提升信息執(zhí)行速度[12]。但對(duì)于老年康復(fù)群體，需多增加視覺(jué)停留時(shí)間，給予他們適當(dāng)?shù)睦斫饩彌_片段。因此，通過(guò)具有古騰堡圖表規(guī)律的界面層級(jí)重力鏈接形式，一方面，可以保證老年群體捕獲的視覺(jué)信息串聯(lián)成一條完整的記憶線索；另一方面，這種形式與老年康復(fù)群體閱讀記憶習(xí)慣相匹配，貼合視覺(jué)流動(dòng)規(guī)律，讓老年人在訓(xùn)練中快速、準(zhǔn)確并愉快地接收信息[13]。

綜合以上，研究總結(jié)出設(shè)計(jì)思路，如表1。

表1 界面層級(jí)設(shè)計(jì)思路

4 界面層級(jí)框架構(gòu)建

文章利用信息編碼進(jìn)行界面層級(jí)框架構(gòu)建，信息編碼作為通信領(lǐng)域信息處理的常用手段，通過(guò)信息與載體的特殊關(guān)聯(lián)，以特定的方式（常以代碼的形式），結(jié)合成簡(jiǎn)潔精煉的寓意基本模塊，便于接受、儲(chǔ)存、處理、提取和轉(zhuǎn)移。在信息加工處理過(guò)程中，界面信息首先經(jīng)過(guò)視覺(jué)編碼進(jìn)入認(rèn)知處理，然后進(jìn)入決策[14]。由此可見(jiàn)信息編碼一直存在于工作記憶的運(yùn)作機(jī)理當(dāng)中，同樣在設(shè)計(jì)領(lǐng)域也作為一種搭建設(shè)計(jì)要素間聯(lián)系的方法。因此，結(jié)合設(shè)計(jì)思路，利用信息編碼，分別構(gòu)建基于建中樞執(zhí)行系統(tǒng)、視覺(jué)空間模板、情景緩沖器三大工作記憶模塊的界面層級(jí)框架，進(jìn)而規(guī)劃出老年康復(fù)類產(chǎn)品界面層級(jí)聯(lián)合框架。

4.1 基于中樞執(zhí)行系統(tǒng)的層級(jí)規(guī)劃框架

每一單獨(dú)功能模塊的界面層級(jí)數(shù)控制在3 層為最佳，從第一層級(jí)到第三層級(jí)（或大于三個(gè)層級(jí)）的項(xiàng)目數(shù)呈現(xiàn)逐漸遞減態(tài)勢(shì)，注意第一層級(jí)內(nèi)的項(xiàng)目數(shù)量應(yīng)控制在7±2 個(gè)以內(nèi)，由此形成漸進(jìn)而簡(jiǎn)化式的操作流程引導(dǎo)[15]。同時(shí)為了讓老年人的中樞執(zhí)行系統(tǒng)在短暫周期內(nèi)獲取更精準(zhǔn)、有效的記憶信息，應(yīng)減少與訓(xùn)練主體相關(guān)性較低的信息處理工作，界面上的視覺(jué)噪音必須得到有效減弱與控制。基于中樞執(zhí)行系統(tǒng)的層級(jí)規(guī)劃框架如圖2。

圖2 基于中樞執(zhí)行系統(tǒng)的層級(jí)規(guī)劃框架

4.2 基于視覺(jué)空間模板的視覺(jué)顯著性布局框架

根據(jù)系列位置效應(yīng)與部分報(bào)告法，對(duì)老年人記憶的首因效應(yīng)與近因效應(yīng)之間的漸進(jìn)部分，在信息編碼上可運(yùn)用色彩對(duì)比突變、元素加標(biāo)識(shí)以及增大加粗的方式，利用相同符號(hào)的不同表現(xiàn)形式給老年群體留下深刻印象。對(duì)于界面關(guān)鍵信息處，可采用提高局部與整體亮明度對(duì)比的方式，利用背景的襯托，使界面重點(diǎn)信息更加清晰明了。這些方式可在具體界面設(shè)計(jì)場(chǎng)景中進(jìn)行疊加搭配使用，如此不僅使界面視覺(jué)顯著性布局更加靈活多樣，而且增加了界面有效視覺(jué)刺激，縮短了老年群體對(duì)界面重要信息的捕獲時(shí)間，減輕閱覽壓力。基于視覺(jué)空間模板的視覺(jué)顯著性布局框架如圖3。

圖3 基于視覺(jué)空間模板的視覺(jué)顯著性布局框架

4.3 基于情景緩沖器的層級(jí)重力鏈接形式框架

合理運(yùn)用情景緩沖器這一機(jī)能原理，將有限關(guān)鍵信息與記憶情景聯(lián)系起來(lái)，建立與老年群體記憶痕跡契合度高的界面層級(jí)關(guān)系。同時(shí)對(duì)康復(fù)類產(chǎn)品界面信息逐級(jí)進(jìn)行嚴(yán)密的邏輯編排。并遵循古騰堡視覺(jué)流程的閱讀重力原理，構(gòu)造出與情景緩沖器暫存緩沖機(jī)能相匹配的界面層級(jí)重力鏈接形式。這種形式既能加強(qiáng)功能層級(jí)間聯(lián)系的緊密性與邏輯性，也能為老年群體提供適當(dāng)?shù)囊曈X(jué)休憩空間，便于老年群體厘清認(rèn)知目標(biāo)，形成一條條串聯(lián)起來(lái)的可回顧式記憶線索?；谇榫熬彌_器的層級(jí)重力鏈接形式框架如圖4。

圖4 基于情景緩沖器的層級(jí)重力鏈接形式框架

4.4 界面層級(jí)聯(lián)合框架構(gòu)建

綜合工作記憶模型三個(gè)關(guān)鍵階段界面層級(jí)設(shè)計(jì)思路，將中樞執(zhí)行系統(tǒng)的最小視覺(jué)處理代價(jià)原則、視覺(jué)空間模板的視覺(jué)顯著性布局與情景緩沖器的層級(jí)重力鏈接形式三者有機(jī)結(jié)合，形成輔助老年群體理解的康復(fù)類產(chǎn)品界面的層級(jí)聯(lián)合框架，如圖5。根據(jù)此框架中，筆者對(duì)現(xiàn)有康復(fù)類產(chǎn)品中的一款上肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的交互界面進(jìn)行了設(shè)計(jì)與優(yōu)化，如圖6、圖7，此框架有利于界面層級(jí)設(shè)計(jì)的深入細(xì)化，精準(zhǔn)定位老年用戶需求，加深老年人記憶，避免認(rèn)知超負(fù)荷，最終實(shí)現(xiàn)較佳的康復(fù)效果[16]，對(duì)老年康復(fù)類產(chǎn)品界面設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)借鑒意義。

圖5 老年康復(fù)類產(chǎn)品界面層級(jí)聯(lián)合框架

圖6 訓(xùn)練模塊界面設(shè)計(jì)

圖7 其他相關(guān)訓(xùn)練界面設(shè)計(jì)

5 結(jié)論

研究為老年康復(fù)類產(chǎn)品界面設(shè)計(jì)提供了較為重要的方法論依據(jù)，提出了提高老年群體康復(fù)訓(xùn)練效率的界面層級(jí)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思路，為探索出更加適應(yīng)老年群體記憶特點(diǎn)的界面層級(jí)設(shè)計(jì)方法奠定了基礎(chǔ)。文章的創(chuàng)新點(diǎn)在于將工作記憶模型三個(gè)關(guān)鍵階段與康復(fù)類產(chǎn)品界面相結(jié)合，把人體工作記憶運(yùn)作機(jī)理融入到界面層級(jí)設(shè)計(jì)思維之中，解決了老年群體記憶痛點(diǎn)，拓寬了界面設(shè)計(jì)研究領(lǐng)域。同時(shí)，通過(guò)研究讓老年群體使用康復(fù)類產(chǎn)品界面時(shí)減少因誤操作和理解偏差帶來(lái)的挫敗感，增強(qiáng)人機(jī)交互流暢性，為老年康復(fù)類產(chǎn)品界面設(shè)計(jì)提供了具有實(shí)操性的參考思路和案例研究。后續(xù)的研究將通過(guò)界面實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并在定量的基礎(chǔ)上進(jìn)一步驗(yàn)證完善此理論框架，做到老年康復(fù)類產(chǎn)品界面與用戶的有機(jī)結(jié)合。