基于科学实验的人机交互界面设计研究——以格

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摘要：随着技术的进步，人机交互研究成为工业设计领域的研究热点。交互设计关注的重点是经过设计的、合理的用户体验[1]。但在交互界面物理设计的层面，已有研究大多仍聚焦于外观形态

随着技术的进步，人机交互研究成为工业设计领域的研究热点。交互设计关注的重点是经过设计的、合理的用户体验[1]。但在交互界面物理设计的层面，已有研究大多仍聚焦于外观形态，偏重于造型、装饰、概念等表征化设计，利用科学的理论和实验数据来进行交互设计研究则相对匮乏。

发达国家则通过利用实验仪器设备得出科学实验数据的方式，保障人机界面设计结果的科学性及可信赖性，进而支撑了整个设计行业的发展。这给我国人机界面设计研究的思路提供了参考。

1 理论基础

1.1 用户模型

人机交互的基本原则是以用户为中心进行设计[2]。为了确保用户在实际使用工业产品时，人机交互界面的安全性、有效性和舒适性，设计过程中应当全面考虑人、产品、环境三者之间的相互作用，充分考虑用户的学习过程、使用出错情况。因此，应建立合适的用户模型。在人机交互界面设计过程中引入用户模型研究，能很大程度改变传统的界面设计过程中以设计人员为主导，依赖新技术或新概念研发新的界面时所带来的用户被动适应新产品、重建心智模型的问题[3]，即能使界面更好懂、更容易使用。

用户模型的研究包括了心理模型和任务模型2个方面的内容[4]。本文主要是通过了解用户在具体操作使用空调过程中的行为习惯及动作，研究其在操作前、中、后的知觉特性和认知特性来建立用户模型。具体内容是研究界面设计的信息是否存在冗余，信息显示的位置是否合适，完成指定任务的操作步骤是否合理，信息表达(图或文字)能否被使用者正确理解。

1.2 眼动追踪技术

眼动追踪技术是借助眼动仪对用户眼动轨迹进行记录和分析的一种技术，通过记录用户操作过程中兴趣点的注视次数、注视时间、第一次注视时间等数据，研究用户对交互界面的认知过程。可以从眼动路径、热度、信息量、任务用时和注视频率等方面对新旧界面进行实验，以定量实验方法评估新旧界面的优劣[5]。眼动仪的主要参数有热点图(反映了用户的关注点及关注时长，颜色越红表示关注的时间越长)、轨迹图、注视次数、总的注视时间等。总之，在完成指定任务的过程中，注视次数少、注视时间短、扫描路径和时间短则表明界面设计合理，用户容易使用且出错率较低。本研究采用TobiiX2-60C眼动仪对格力柜式空调操作界面进行可用性评估。

2 实验设计

首先，为避免传统的界面研发设计过程中以设计人员为主导而出现的主观随意的倾向，也为了更加充分地了解使用者对于柜式空调的操作界面的实际认知情况，采用了问卷法进行了调查[6]。本研究共发放问卷85份，有效回收问卷82份。

其次，结合眼动仪对格力柜式空调操作界面改良前、后进行了基于任务模型的可用性评估实验及两独立样本的对比实验。首先请6名未使用过此款空调且视力正常的被试者按要求寻找并确定仿真界面中的最为重要的开关键位置，并将调试好的眼动仪放置在被试者与仿真界面之间以获取被试的眼动轨迹图。然后，在细致分析用户真实使用操作界面时常见的操作行为的基础上，提炼了5个典型任务，分别为“打开空调开关”、“温度调至25度”、“模式调至制冷”、“定时1个小时”、“关闭空调开关”。以原始操作界面及改进后的仿真操作界面为对象，征召男女各半、视力正常且未使用过该型号空调的24名实验对象进行上述5个指定任务的模拟操作，录屏记录被试完成各任务的动作、操作时间、是否出错等信息，实验结束后进行深度访谈。

另选男女各15名试验者(为了避免实验误差及干扰，这30名被试者未参与用户模拟实物操作及眼动实验)进行心理模型研究实验，即让其参与界面设计[7]，将结果进行数据叠加后提取公共因素，用户的心理模型可据此确定。具体方式是将原界面中的相关元素等比例打印(为了避免色彩对布局结果产生影响，元素为黑白打印，打印出来后把每个元素单独裁剪出来，并把界面中的元素打乱)，让30名被试者对界面中的元素按照各自的理解确定其在界面中的位置，即进行界面的布局设计，对30份布局设计的数据进行图形化处理，重叠最多的位置体现了用户心理模型下的优化布局设计方案。

3 实验结果分析

3.1 问卷分析

统计发现，在中国南部城市，更多的用户使用空调的时间是夏季，秋冬季节对于空调的使用频率较低，制冷模式使用频率最高，占比90.2%。约75.6%的被调查者表示没有使用过空调的除制热、制冷以外的其他特殊功能；在使用过空调的其他特殊功能的用户中，60%的用户使用了“换气”功能，35%的用户使用了“干燥”功能，20%的用户使用了“辅热”功能，5%的用户使用了“其他”功能；占比65.8%的用户没有使用过空调的“环境”模式，甚至有近三分之一的用户对环境功能毫不知情；在使用过空调的环境模式的用户中，60.7%的用户使用的环境模式是节能，其次是客厅模式，占17.9%。

文章来源：《农村科学实验》 网址: http://www.nckxsyzz.cn/qikandaodu/2020/1216/650.html

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