張萍 張悅蛟 李政

摘要：提升人機(jī)界面的適老化水平，從認(rèn)知源頭減少老年人界面信息理解和學(xué)習(xí)的難度。構(gòu)建老年人操作學(xué)習(xí)過(guò)程與認(rèn)知能力的映射關(guān)系模型，總結(jié)老年人的操作學(xué)習(xí)難點(diǎn)。以認(rèn)知代償為信息編碼設(shè)計(jì)的目標(biāo)。從腦機(jī)制的角度提出認(rèn)知代償設(shè)計(jì)策略。基于認(rèn)知代償策略，提出適老化人機(jī)界面信息編碼設(shè)計(jì)方法。適老化人機(jī)界面信息編碼設(shè)計(jì)應(yīng)注重增加信息呈現(xiàn)維度、凸顯界面基礎(chǔ)架構(gòu)、明確操作狀態(tài)信息以及統(tǒng)一功能設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

關(guān)鍵詞：適老化；認(rèn)知代償；人機(jī)界面；信息編碼；認(rèn)知負(fù)荷

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-0069（2024）07-0136-04

Abstract：Improve the aging level of human-computer interface and reduce the difficulty of understanding and learning the interface information of the elderly from the cognitive source. Construct a mapping relationship model between the operational learning process and cognitive ability of the elderly， and summarize the operational learning difficulties of the elderly. The goal of information coding design is to use cognitive compensation strategies. Propose cognitive compensation design strategies from the perspective of brain mechanisms. Based on a cognitive compensation strategy， a design method for information encoding of aging friendly human-computer interfaces is proposed. The design of information coding for aging friendly human-computer interfaces should focus on increasing the dimension of information presentation， highlighting the interface infrastructure， clarifying operational status information， and unifying functional design language.

Keywords：Elderly-oriented；Cognitive advantage；Man-machine interface；Information encoding；Cognitive compensation

引言

隨著年齡的增長(zhǎng)，老年人腦部結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的老化，帶來(lái)的是多種認(rèn)知能力的衰退。現(xiàn)有的智能化界面設(shè)計(jì)無(wú)法契合老年用戶的學(xué)習(xí)和認(rèn)知特點(diǎn)，容易引發(fā)他們對(duì)數(shù)字產(chǎn)品的抵觸。因此，降低人機(jī)界面信息接收和信息理解的認(rèn)知負(fù)荷，是智能時(shí)代適老產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

腦科學(xué)研究成果表明，人類大腦皮層開始老化的時(shí)間和速度不盡相同，較慢的腦區(qū)可以替代和補(bǔ)償其他腦區(qū)的功能，因此，即使存在老年退化，但仍然保持著一些不受老化影響的認(rèn)知優(yōu)勢(shì)。另外，“代償”的概念逐漸擴(kuò)展，主要應(yīng)用于感官方面的無(wú)障礙設(shè)計(jì)，已成為一種行之有效的設(shè)計(jì)方法。文獻(xiàn)資料表明，通過(guò)聲音補(bǔ)償視覺(jué)交互效果，可以提高適老化產(chǎn)品的可用性[1]。一些研究還探討了各種感官通道的代償設(shè)計(jì)方法，并將其應(yīng)用于適老化智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，切實(shí)提高了用戶的信息感知速率[2]。目前，代償設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究大多從感官信息接收效率的視角，解決適老化的設(shè)計(jì)問(wèn)題。而較少?gòu)哪X科學(xué)的角度解讀老年人的思維特征，探討界面信息設(shè)計(jì)適老化的研究。

本文基于問(wèn)題解決思維的相關(guān)理論，構(gòu)建老年人操作學(xué)習(xí)思維流程與認(rèn)知能力的映射關(guān)系模型，分析老年人在4個(gè)階段中出現(xiàn)的難點(diǎn)。從腦機(jī)制的角度分析老年人的認(rèn)知代償效應(yīng)，根據(jù)認(rèn)知優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)在操作學(xué)習(xí)中的參與度，構(gòu)建認(rèn)知代償模型，并為每個(gè)階段提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略。最后，以認(rèn)知代償策略驅(qū)動(dòng)，提出適老化人機(jī)界面信息編碼設(shè)計(jì)方法。

一、老年人認(rèn)知特征分析

研究顯示，與已有經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的認(rèn)知能力幾乎不受大腦衰老的影響[3]，本文將其定義為老年人的認(rèn)知優(yōu)勢(shì)。認(rèn)知優(yōu)勢(shì)包括晶體智力、隱性記憶[4]、簡(jiǎn)單任務(wù)中的選擇性注意以及語(yǔ)言理解能力[5]。這些認(rèn)知能力，有助于老年人在熟悉的領(lǐng)域中快速學(xué)習(xí)。

同樣，受老化影響較大的認(rèn)知能力定義為老年人的認(rèn)知劣勢(shì)，包括感知覺(jué)、思維轉(zhuǎn)換能力、形象思維能力、陳述性記憶、工作記憶（短時(shí)記憶）。另外，老化也會(huì)降低老年人對(duì)無(wú)關(guān)信息的抑制能力，對(duì)選擇性注意造成負(fù)面影響，導(dǎo)致他們?cè)趫?zhí)行困難任務(wù)時(shí)容易分心[6]。

表1總結(jié)了老年人在學(xué)習(xí)特點(diǎn)、智力、記憶和注意4個(gè)方面的認(rèn)知優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。盡管老年用戶可能會(huì)面臨學(xué)習(xí)新知識(shí)和新模式的認(rèn)知困難，但在提取和調(diào)用已有經(jīng)驗(yàn)方面，他們與年輕用戶表現(xiàn)得同樣出色。因此，適老化人機(jī)界面信息編碼設(shè)計(jì)應(yīng)著重啟發(fā)用戶采用他們的認(rèn)知優(yōu)勢(shì)，并適當(dāng)補(bǔ)償無(wú)法避免的認(rèn)知劣勢(shì)，以便更好地減少老年用戶的信息理解難度。

本文以認(rèn)知代償設(shè)計(jì)策略驅(qū)動(dòng)，提出相應(yīng)的適老化信息編碼方法，以滿足各階段認(rèn)知代償?shù)脑O(shè)計(jì)目標(biāo)。認(rèn)知代償策略與適老化信息編碼方法的關(guān)系和主要內(nèi)容如圖3所示。

（一）增加信息呈現(xiàn)維度

體現(xiàn)“關(guān)鍵信息感知補(bǔ)償設(shè)計(jì)策略”的界面信息編碼方法。增加信息呈現(xiàn)維度的方法包括：?jiǎn)尉S度視覺(jué)刺激補(bǔ)償，提高老年人信息接收效率；多維度重疊語(yǔ)義補(bǔ)償，增強(qiáng)老年人對(duì)關(guān)鍵信息的判別力。

單維度視覺(jué)刺激補(bǔ)償，就是通過(guò)增強(qiáng)設(shè)計(jì)元素某一維度的屬性，從物理層面補(bǔ)償老年人升高的感覺(jué)閾值，從而提高信息感知效率。突出設(shè)計(jì)元素某一維度的屬性，能快速引導(dǎo)老年人的視覺(jué)注意，從而提高信息搜索效率。常用的相關(guān)信息編碼方法包括：增加色彩的明度和純度、增大元素形態(tài)和符號(hào)的面積、增加具有動(dòng)效屬性的設(shè)計(jì)元素。

多維度重疊語(yǔ)義補(bǔ)償，就是通過(guò)多維度屬性表達(dá)同一性質(zhì)的內(nèi)容。這種編碼方法能夠增強(qiáng)關(guān)鍵信息的語(yǔ)義，強(qiáng)化老年用戶對(duì)關(guān)鍵信息的信任感。另外，多維度重疊語(yǔ)義補(bǔ)償可以調(diào)動(dòng)多種認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知優(yōu)勢(shì)參與到信息加工中，提高界面容錯(cuò)率。老年用戶理解任一維度的語(yǔ)義，便可以成功辨別關(guān)鍵信息。常用的編碼方法包括：將重要設(shè)計(jì)元素放大并置于視覺(jué)中心、為符號(hào)元素搭配符合經(jīng)驗(yàn)的色彩等。

圖4展示的是老年血壓測(cè)量?jī)x的信息顯示界面。高壓值和低壓值屬于關(guān)鍵信息。在該界面中，單維度視覺(jué)刺激補(bǔ)償體現(xiàn)在兩個(gè)關(guān)鍵信息的形態(tài)面積上，高壓和低壓值是界面中面積最大的元素。多維度重疊語(yǔ)義補(bǔ)償體現(xiàn)在，設(shè)計(jì)者采用位置的高低對(duì)應(yīng)高壓值和低壓值，并增加文字描述，從兩個(gè)維度體現(xiàn)關(guān)鍵信息的內(nèi)容。

（二）凸顯界面基礎(chǔ)架構(gòu)

體現(xiàn)“思維定勢(shì)轉(zhuǎn)換引導(dǎo)設(shè)計(jì)策略”的界面信息編碼方法。凸顯界面基礎(chǔ)架構(gòu)的方法包括：減少元素?cái)?shù)量和嵌套層級(jí)，引導(dǎo)用戶精準(zhǔn)檢索經(jīng)驗(yàn)；以文字理解替代圖形理解，明確提示用戶放棄無(wú)效經(jīng)驗(yàn)。

減少元素?cái)?shù)量和嵌套層級(jí)，可以有效簡(jiǎn)化界面，突出界面基礎(chǔ)架構(gòu)。減少元素?cái)?shù)量有利于減少無(wú)關(guān)信息的干擾。精簡(jiǎn)的界面可以幫助老年用戶快速梳理核心功能的操作方法，精準(zhǔn)檢索操作經(jīng)驗(yàn)，減少發(fā)生理解錯(cuò)誤的可能性。另外，具有多嵌套層級(jí)關(guān)系的信息架構(gòu)，很難在同一頁(yè)面中展示所有內(nèi)容，片面接收信息容易引發(fā)錯(cuò)誤的經(jīng)驗(yàn)檢索，導(dǎo)致思維定式。而采用并列關(guān)系的信息架構(gòu)清晰直觀，有利于提高老年用戶理解效率。并列關(guān)系在信息編碼中可以表現(xiàn)為：形態(tài)大小一致、位置排列整齊對(duì)稱、色彩明度相同等。

以文字理解替代圖形理解，旨在明確提示容易陷入思維定勢(shì)的老年用戶進(jìn)行重新學(xué)習(xí)。文字元素加入提示內(nèi)容和重新學(xué)習(xí)的材料中，能夠引導(dǎo)老年用戶將更多注意力和精力置于語(yǔ)言理解中，調(diào)動(dòng)他們的語(yǔ)言理解認(rèn)知優(yōu)勢(shì)參與學(xué)習(xí)、減少與圖形相關(guān)的認(rèn)知劣勢(shì)的參與。

圖5中展示的是攜程App普通版本以及關(guān)懷版本界面。關(guān)懷版相比于普通版界面元素?cái)?shù)量少，以信息架構(gòu)以并列關(guān)系為主，采用同樣面積的按鍵表達(dá)并列關(guān)系，凸顯重要功能按鍵，一目了然，體現(xiàn)了減少元素?cái)?shù)量和嵌套層級(jí)的設(shè)計(jì)方法。界面中增大了文字的視覺(jué)面積，減少色彩種類，引導(dǎo)用戶關(guān)注文字內(nèi)容。用戶僅需要調(diào)取與4個(gè)主要功能相關(guān)的概念經(jīng)驗(yàn)就可以進(jìn)行操作，很難陷入思維定勢(shì)。

（三）明確操作狀態(tài)信息

體現(xiàn)“流程記憶信息補(bǔ)償設(shè)計(jì)策略”的界面信息編碼方法。明確操作狀態(tài)信息的方法包括：順序關(guān)系多維度編碼，提升用戶對(duì)操作流程的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)；當(dāng)前狀態(tài)差異化編碼，提示用戶當(dāng)前進(jìn)度以及當(dāng)下要完成的任務(wù)。

順序關(guān)系多維度編碼，可以幫助用戶掌握操作流程的全貌，促進(jìn)工作記憶形成，便于遷移應(yīng)用到其他相似任務(wù)中。與操作順序相關(guān)的信息需要加強(qiáng)時(shí)間關(guān)系呈現(xiàn)。信息編碼中，常利用動(dòng)效、形態(tài)、色彩等維度，配合空間位置關(guān)系呈現(xiàn)時(shí)間關(guān)系。對(duì)順序關(guān)系進(jìn)行多維度的形象化呈現(xiàn)，能夠幫助老年用戶形成與流程相關(guān)的工作記憶，理解操作原理。

當(dāng)前狀態(tài)差異化編碼，明確區(qū)分用戶當(dāng)前需要完成的任務(wù)。用戶需要對(duì)已完成和待完成的任務(wù)有清晰的認(rèn)知，才能串聯(lián)各操作步驟，形成對(duì)于順序的記憶。差異化編碼就是在相同類別的元素中，改變表示當(dāng)前狀態(tài)的元素某一維度的屬性，常用的方法有：體現(xiàn)顏色差異、體現(xiàn)符號(hào)差異、體現(xiàn)形態(tài)差異等。

圖6中的界面，顯示的是流程信息，這些帶有時(shí)間屬性的信息可以增加用戶對(duì)操作全貌的理解，從而促進(jìn)他們形成系統(tǒng)的記憶。界面中采用形態(tài)配合位置關(guān)系表達(dá)時(shí)間進(jìn)程，體現(xiàn)了順序關(guān)系多維度編碼。以從元素的色彩和符號(hào)維度，對(duì)已完成的任務(wù)、當(dāng)前任務(wù)和未完成的任務(wù)給出明確的提示，體現(xiàn)了當(dāng)前狀態(tài)差異化編碼。通過(guò)明確操作狀態(tài)信息的方法，用戶能夠掌握與公司簽約付款的基本操作，對(duì)支付流程形成概念后，便可以應(yīng)用到其他相似的任務(wù)中。

（四）統(tǒng)一功能設(shè)計(jì)語(yǔ)言

體現(xiàn)“任務(wù)結(jié)構(gòu)歸一轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)”的界面信息編碼方法，目的是強(qiáng)化界面編碼方式與操作方式或任務(wù)狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，引導(dǎo)用戶發(fā)現(xiàn)任務(wù)間編碼邏輯的相似性，啟發(fā)老年用戶在相似任務(wù)間遷移操作經(jīng)驗(yàn)。統(tǒng)一功能設(shè)計(jì)語(yǔ)言的方法包括：統(tǒng)一界面元素呈現(xiàn)維度，幫助用戶判斷操作方式的相似性；統(tǒng)一顯示和操作的關(guān)系，便于用戶發(fā)現(xiàn)編碼邏輯相似性。

統(tǒng)一界面元素呈現(xiàn)維度，就是選擇各個(gè)維度屬性大致相同的設(shè)計(jì)元素組合，表示操作方法相同的一類任務(wù)。用戶一般通過(guò)界面元素在各個(gè)維度的相似性，來(lái)判斷與其對(duì)應(yīng)的各種任務(wù)操作方式的相似性。所以任務(wù)的類別需要在設(shè)計(jì)元素的呈現(xiàn)維度上有所體現(xiàn)。采用統(tǒng)一的界面元素，能夠增強(qiáng)老年用戶對(duì)于相似關(guān)系的判斷，精準(zhǔn)啟發(fā)老年用戶在相似任務(wù)間進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)遷移，從而替代重新學(xué)習(xí)過(guò)程。相關(guān)信息編碼的方法包括：以相同的符號(hào)表示操作方法相同的任務(wù)等。

統(tǒng)一顯示和操作的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)相似的運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)采用統(tǒng)一的視覺(jué)表現(xiàn)方式。用戶需要通過(guò)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)來(lái)反推信息編碼邏輯。在已知設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的前提下，用戶可以根據(jù)顯示內(nèi)容理解編碼邏輯，并將這種邏輯關(guān)系遷移至其他任務(wù)中。相關(guān)信息編碼的方法包括：以相同的色彩表示相同的運(yùn)行狀態(tài)，例如，紅色表示所有運(yùn)行停止的任務(wù)，綠色表示所有正在運(yùn)行的任務(wù)。

圖7展示的是一款智能家居控制平臺(tái)，該平臺(tái)可同時(shí)控制多個(gè)門窗的開關(guān)。統(tǒng)一界面元素呈現(xiàn)維度的設(shè)計(jì)方法體現(xiàn)在：所有與開關(guān)鎖相關(guān)的任務(wù)均由滑動(dòng)鍵表示。老年用戶可以通過(guò)形態(tài)、符號(hào)的相似判斷任務(wù)的操作方式相同。統(tǒng)一顯示和操作的關(guān)系，則表現(xiàn)為所有的開鎖關(guān)鎖方式統(tǒng)一，滑動(dòng)按鈕位于下方時(shí)為上鎖狀態(tài)，位于上方為開鎖狀態(tài)。橙色表示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)良好，黑色表示網(wǎng)絡(luò)斷開。

總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)老年人認(rèn)知優(yōu)勢(shì)和認(rèn)知劣勢(shì)的分析，得到老年人的界面信息理解難點(diǎn)。老年人操作學(xué)習(xí)、界面信息理解的困難來(lái)自劣勢(shì)認(rèn)知能力的過(guò)度參與?？傮w而言，老年人在感知、選擇性注意、思維定勢(shì)、記憶等方面處于劣勢(shì)，但涉及應(yīng)用已有經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的認(rèn)知能力時(shí)，依然具有優(yōu)勢(shì)。根據(jù)問(wèn)題解決流程相關(guān)理論，構(gòu)建了操作學(xué)習(xí)與認(rèn)知能力的映射關(guān)系模型，以此分析老年人的操作學(xué)習(xí)難點(diǎn)，提出相應(yīng)的認(rèn)知代償設(shè)計(jì)模型和策略及適老化界面信息編碼設(shè)計(jì)方法。

在信息篩選階段，采用關(guān)鍵信息感知補(bǔ)償?shù)牟呗裕黾有畔⒊尸F(xiàn)維度，幫助老年用戶感知和判斷關(guān)鍵信息；在學(xué)習(xí)探索階段，采用思維定勢(shì)轉(zhuǎn)換引導(dǎo)的策略，凸顯界面基礎(chǔ)架構(gòu)，引導(dǎo)老年人精準(zhǔn)檢索經(jīng)驗(yàn)，擺脫思維定勢(shì)；在記憶和經(jīng)驗(yàn)形成階段，采用流程記憶信息補(bǔ)償?shù)牟呗?，明確操作狀態(tài)信息，便于用戶掌握操作流程的全貌，形成經(jīng)驗(yàn)；記憶、經(jīng)驗(yàn)形成階段，采用任務(wù)結(jié)構(gòu)歸一轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)策略，統(tǒng)一功能設(shè)計(jì)語(yǔ)言，強(qiáng)化任務(wù)間的相似性，減少用戶的經(jīng)驗(yàn)遷移難度。

基金項(xiàng)目：教育部人文社會(huì)科學(xué)研究《基于感官代償?shù)倪m老產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略研究》，項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：20YJA760101

參考文獻(xiàn)

[1]劉晶. 面向老年人的聲音增強(qiáng)交互認(rèn)知研究[D]. 廣東工業(yè)大學(xué)，2018.

[2]李學(xué)超，張琦悅. 基于通道補(bǔ)償?shù)睦夏曛悄墚a(chǎn)品交互設(shè)計(jì)研究[J]. 工業(yè)設(shè)計(jì)，2020（5）：2.

[3]Raz N ，Gunning-Dixon F ，Head D ，et al. Aging，sexual dimorphism，and hemispheric asymmetry of the cerebral cortex：Replicability of regional differences in volume[J]. Neurobiology of Aging，2004，25（3）：377-396.

[4]惲哲，王克祥. 科技適老導(dǎo)向下老年人網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物界面設(shè)計(jì)研究[J]. 設(shè)計(jì)，2022，35（21）：3.

[5]張萍，劉婷玉，張悅蛟. 基于老人輕度認(rèn)知障礙干預(yù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[J]. 設(shè)計(jì)，2022（005）：035.

[6]余林. 認(rèn)知老化的心理學(xué)研究[M]. 科學(xué)出版社，2014.

[7]Newell Allen and Simon Herbert A.. The logic theory machine. A complex information processing system. Institute of Radio Engineers，Transactions on information theory，vol. IT-2 no. 3（1956）：61–79.

[8]Bethe A. Studies on the plasticity of the nervous system. I. Announcement. Arachnoids and crustaceans[J]. Pflügers Archiv für die Gesamte Physiologie des Menschen und der Tiere，1930，224：793-820.

[9]Bach-Y-Rita P，Collins C C，Saunders F A，et al. Vision substitution by tactile image projection.[J]. Transactions of the Pacific Coast Oto-Ophthalmological Society annual meeting，1969，50（5184）：83.

[10]劉智，吳瓊. 基于符號(hào)學(xué)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[J]. 設(shè)計(jì)，2017（2）：2.