老年用户产品界面设计中认知负荷调节方法与实践研究

摘要：为降低老年用户产品界面的认知负荷水平，文章研究老年用户产品界面设计中认知负荷调节方法，从而优化老年用户产品界面用户体验。以认知负荷理论为基础，认知负荷要素为线索，针对老年用户认知加工过程特征，通过文献研读进一步提出优化老年用户产品界面设计中认知负荷调节方法，并结合老年用户家用理疗仪界面设计实践，应用老年用户产品界面设计中认知负荷调节方法。通过设计实践构建认知负荷度量体系，提出认知负荷成因分析的维度和类型，明确认知负荷调节策略和路径，进行老年用户家用理疗仪界面优化设计和度量实验，验证认知负荷调节方法的可行性和有效性。老年用户产品界面设计中认知负荷调节方法对认知负荷理论在产品界面设计中的应用、指导老年用户产品界面设计创新，具有理论和实践的指导意义。

关键词：认知负荷调节;老年用户产品;界面设计

中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2022）04-0-03

信息时代，用户通过界面与产品实现有效交互。老年用户认知能力下降，面对界面信息数量不断增加、界面信息逻辑日益复杂的智能产品，极易产生认知负荷过载现象，不仅会使用户体验满意度降低，甚至导致老年用户无法正确使用产品。基于认知负荷理论对老年用户产品界面设计中认知负荷调节方法进行研究，为老年用户产品界面设计提供了一种新思路。

1 认知负荷与老年用户产品界面设计

1.1 认知负荷及其构成要素

认知负荷源于“脑力负荷”一词。澳大利亚认知心理学家Sweller（史威勒）[1]提出目前被广泛认可的定义，即认知负荷是“在一个特定的作业时间内施加于个体认知系统的心理活动总量”。

认知负荷构成要素包括信息负载、资源分配和认知匹配。信息负载和资源分配与资源有限理论相关，前者为资源有限性中“量”的限制，与工作记忆容量密切相关;后者为资源有限性中“质”的限制，与注意分配密切相关。认知匹配与图式理论相关，图式是经验知识的存储形式，存储于长时记忆中[2]。认知负荷构成要素是此次研究的主要变量和核心线索。

1.2 老年用户产品界面设计

老年用户的认知能力逐渐弱化，对老年用户产品界面设计提出了更高的要求。从认知负荷构成要素视角出发，可将老年用户认知能力变化总结为三个方面：第一，工作记忆能力下降，认知加工过程中信息数量逐步减少;第二，注意分配能力下降，搜索、筛选和组织有效信息完成认知过程的困难不断增加;第三，认知匹配能力下降，多习惯于运用原有图式，而生成与运用新的图式进行认知匹配的难度持续增加，且动力不足。

2 老年用户产品界面設计中认知负荷调节方法

老年用户产品界面设计区别于一般产品界面设计，更需要注重老年用户认知过程特征，最大限度地降低产品界面设计中的用户认知负荷要求，提升产品可用性和用户满意度。以认知负荷要素为核心线索，以有效调节产品界面设计的老年用户认知负荷为目标，本次研究提出了包括认知负荷“度量、分析、优化、评价”四个阶段的老年用户产品界面设计认知负荷调节方法。

2.1 认知负荷度量

发现认知负荷过载问题是调节认知负荷的前提，该阶段为问题发现过程，主要任务包括三个方面：第一，从认知负荷构成要素出发，结合老年用户和目标产品界面特征，构建由认知负荷度量指标、数据获取和数据分析三部分构成的度量体系，明确产品界面度量的思路和方法。第二，运用构建的度量体系，从目标老年用户需求出发，对原型产品界面进行度量，发现原型产品界面设计中认知负荷问题。第三，量化原型产品界面设计中认知负荷指标和用户满意度水平，为后期设计评价提供评价依据。

2.2 认知负荷分析

该阶段为问题分析阶段，主要任务包括两个方面：第一，从认知负荷构成要素出发，结合老年用户和目标产品界面特征，明确认知负荷成因分析维度和类型，提供分析依据。第二，对认知负荷度量发现的认知负荷问题，进行认知负荷问题成因分析和聚类，明确设计定位。

2.3 认知负荷优化

该阶段为问题求解阶段，主要任务包括两个方面：第一，根据认知负荷分析输出的成因分析和设计定位，明确认知负荷调节策略和路径。第二，根据认知负荷调节策略与路径，明确设计思路和设计机会点，创新产品界面设计，并输出设计成果。

2.4 认知负荷评价

该阶段为求解评价阶段，主要任务是运用确定的认知负荷度量体系，由老年用户对完成认知负荷调节的产品界面设计成果进行评估，得到认知负荷用户满意度和各指标提升情况，以验证认知负荷调节的有效性。

3 老年用户家用理疗仪界面设计中认知负荷调节方法应用实践

研究选择2021年理疗仪品牌综合排名第一[3]的“康民人”老年用户家用理疗仪作为界面设计认知负荷调节的实践载体，验证老年用户产品界面设计中认知负荷调节方法的可行性和有效性。

3.1 老年用户家用理疗仪界面设计认知负荷度量

首先，以用户认知负荷构成要素为基础，构建由信息负载度、资源分配度和认知匹配度构成的要素分项一级指标，以认知负荷水平作为总体评价一级指标。其次，在一级指标的基础上运用文献研究法和专家访谈法设定12个二级指标，信息负载度中有相关度、识别度、简洁度，资源分配度中有统一度、集中度、平衡度、合理度，认知匹配度中有迁移度、愉悦度、容错度。最后，针对用户及产品特征，进一步细化二级指标度量内容（见表1中的度量内容），进而明确运用访谈法、观察法、Liket量表法、PAAS量表法四个主观方法和眼动实验法、任务绩效法两个客观方法作为数据获取方法，运用对比分析法和指标分析法作为数据分析方法，构建老年用户家用理疗仪界面设计认知负荷度量体系。

研究选取10名典型老年用户作为被试，运用数据获取方法，对“康民人”老年用户家用理疗仪产品界面进行认知负荷度量实验，发现24个认知负荷问题。

识别度中过载问题有功能模式寻找困难、左右双输出导致信息混乱、AB界面同时开始时识别困难、按钮含义不清如强度等、信息闪烁影响用户判断。相关度中过载问题有缺乏“开始”“暂停”按键、缺乏温度和模式解释等详细信息、温度非必要信息（某些模式不需要）。简洁度中过载问题有界面信息多、模式选择过多。合理度中过载问题有模式、档位只能单项选择、界面信息与按钮不对应、语音功能位置不合适。统一度中过载问题有界面风格统一，但单调（统一为蓝色）。集中度中过载问题有操作与信息界面分散，按键位置分散。平衡度中过载问题有12个功能模式信息过多。容错度中过载问题有缺少返回项，出错即重新开始、操作顺序出现偏差、产品无法正常工作。愉悦度中过载问题有缺乏信息导致不安、操作有压力。迁移度中过载问题有A的含义被误认为是开始、用户倾向于先选择功能与界面设定不符、用户倾向于触屏与界面按键方式不符。

统计量表得分（见表1中的原有界面数据均值），可见要素分项指标（见表1中的一级指标信息负载度、资源分配度、认知匹配度）与总体评价指标（见表1中的一级指标认知负荷水平）原有界面数据均值各项得分均较低，要素分项与总体评价度量结论一致。

3.2 老年用户家用理疗仪界面设计认知负荷分析

研究基于认知负荷构成要素分析，针对用户和产品特征，将老年用户家用理疗仪界面认知负荷成因细分为三个维度和六个类型，为认知负荷问题聚类提供依据。

将上述问题归类至成因分析，进一步明确问题类型，为明确设计定位提供依据。问题功能模式寻找困难、左右双输出导致信息混乱、AB界面同時开始时识别困难、温度非必要信息（某些模式不需要）、界面信息多、模式选择过多是信息超载负荷引起的认知负荷过载问题;问题缺乏“开始”“暂停”按键、缺乏温度和模式解释等详细信息、缺乏信息导致不安是信息缺乏负荷引起的认知负荷过载问题;问题模式、档位只能单项选择、功能模式有12个，是信息过多层级分配负荷引起的认知负荷过载问题;问题界面信息与按钮不对应、语音功能位置不合适、操作与信息界面分散、按键位置分散是布局分配负荷引起的认知负荷过载问题;问题按钮含义不清如强度等，信息闪烁影响用户判断，没有返回项、出错即重新开始，操作顺序出现偏差，产品无法正常工作，A的含义被误认为是开始，用户倾向于先选择功能、与界面设定不符，用户倾向于触屏、与界面按键方式不符是图式匹配负荷引起的认知负荷过载问题;问题界面风格统一但单调（统一为蓝色）、操作有压力为动机是情感匹配负荷引起的认知负荷过载问题。

3.3 老年用户家用理疗仪界面设计认知负荷优化

研究从认知负荷要素出发，针对老年用户家用理疗仪界面认知负荷特征，在成因分析的基础上，提出精简、组织和容错三个调节策略。

策略一，精简策略解决信息“量”的问题，包括调节信息超载负荷这一成因类型的删除冗余信息路径和调节信息超载负荷、无效信息负荷两个成因类型的重点信息路径。策略二，组织策略解决信息“质”的问题，包括调节信息超载负荷、无效信息负荷、层级分配负荷三个成因类型的规范信息框架路径，调节信息超载负荷、无效信息负荷、布局分配负荷三个成因类型的规范信息布局路径，以及调节层级分配负荷、布局分配负荷两个成因类型的规范信息呈现路径。策略三，容错策略解决图式匹配的问题，包括调节图式匹配负荷这一成因类型的遵循用户图式路径，调节图式匹配负荷、动机匹配负荷两个成因类型的引导产品图式路径，以及调节图式匹配负荷这一成因类型的包容用户错误路径。

以调节策略为依据，从界面设计用户体验五要素出发，对老年用户家用理疗仪界面战略层、范围层、结构层、框架层和表现层进行认知负荷调节，输出设计方案。

4 老年用户家用理疗仪界面设计认知负荷评价

对优化后的界面，采用与原界面相同的度量体系进行度量实验，获取度量数据。并对获取的数据均值进行比较（见表1），可见优化后的老年用户家用理疗仪界面，认知负荷要素分项指标与总体评价的各项数据均有较大幅度提高，要素分项与总体评价度量数据提升趋势与幅度一致，认知负荷调节效果明显。

5 结语

老年用户产品界面设计中认知负荷调节方法研究对驱动智能产品界面设计创新，提升老年用户智能产品可用性和用户满意度，推动老年用户共享智能化发展成果、融入智慧社会具有重要的现实意义。

本研究提出了包括认知负荷“度量、分析、优化、评价”4个阶段、10个步骤的老年用户产品界面设计中认知负荷调节方法，并通过老年用户家用理疗仪界面设计认知负荷调节实践进一步细化方法，构建了由度量指标、数据获取、数据分析构成的认知负荷度量体系，提出了认知负荷成因分析的3个维度和6种类型，明确了认知负荷调节的3个创新策略和6个创新路径，验证了认知负荷调节方法的可行性和有效性，对进一步完善认知负荷应用理论，拓展产品界面设计创新方法，指导老年用户产品界面设计创新实践，有积极的推动作用。

参考文献：

[1] 约翰·斯威勒.问题解决过程中的认知负荷：对学习的影响[J].认知科学，1988（12）：257-285.

[2] 张慧，张定文，黄荣怀.智能教育时代认知负荷理论发展、应用与展望：“第十一届国际认知负荷理论大会”综述[J].现代远程教育研究，2018（6）：37-44.

[3] 2021理疗仪品牌排行榜[EB/OL].牌子网，https：//www.paizi.com/p7766.html，2021-03-19.

作者简介：高宇（1996—），女，山东滨州人，硕士在读，研究方向：产品界面设计与理论、方法。