基于扎根理论和SEM 的老年人手机导识APP 设计与实现

胡珊，王凯华，王蒋煜，韩嘉林，余诗琪

（湖北工业大学，武汉 430068）

随着科技的发展，信息技术实现信息化养老新模式，数字产品和服务成为老年人接触的主要技术产物，虽然当前使用普通手机的老年人占比较大，但智能手机随着市场的扩大也逐步成为老年用户新的选择。引导老年用户使用智能手机的导识系统设计成为当务之急。一方面，现有的相关研究大都停留在界面设计理论层面，没有进行相应的开发验证，文献[1-7]在分析老年人认知特性的基础上提出老年人数字产品界面设计策略，从视觉层面进行改良设计，无法有效解决老年人在使用手机时遇到的一些操作问题；另一方面，目前市场上多是面向大众的手机助手，没有分步式引导老年人高效解决使用手机操作问题的产品，老年用户无法像青年人一样灵活地使用手机的各种功能，大部分情况需要在其他人指导下进行操作。本研究以老年用户为中心，基于老年人使用智能手机困难的影响因素精确获取老年人对于手机导识APP的用户需求，从而确定老年人手机导识系统的各个功能模块，通过Java 等软件进行编程以实现老年人手机导识系统的引导功能，使老年人既可以完成所需操作，又可以通过指引学习如何操作手机，最终更好地适应数字产品和服务，以应对未来数字养老新趋势。

1 研究方法

本研究首先通过扎根理论提炼出导致老年人使用智能手机困难的影响因素，以此为依据归纳出老年人手机导识系统需求要素，在此基础上得到老年人手机导识系统的功能模块要素和界面设计要素，通过Java、XML、MySQL 等技术进行了老年人手机导识APP 的开发，在老年人认知特性的基础上结合老年人手机导识APP 界面设计要素进行界面设计，最终完成了老年人手机导识APP 的设计与实现，研究思路见图1。

图1 论文研究思路Fig.1 Research idea of the paper

1.1 扎根理论

扎根理论方法需要对原始资料进行深入分析，归纳出隐藏其中的内在规律和联系，要求选取的受访对象具有一定的代表性且不受干扰[8]。本研究共访谈了46 名具有使用智能手机经历的老年人，其中男性、女性各占一半且采用半结构式一对一开放式访谈形式，半结构式访谈提纲见表1。

表1 半结构式访谈提纲Tab.1 Semi-structured interview outline

在访谈过程中进行记录，例如以下几种情况会让老年人认为使用手机糟心，见表2，在访谈过程中观察老年人使用手机行为并进行记录，随机让老年人进行一些常用手机操作，例如手机支付、打开防疫健康码，微信聊天，手机听书等，这些操作都能明显反映出老年人手机操作问题，见表3，随机挑选40 份访谈记录进行译码分析，剩下的6 份访谈记录留作理论饱和度检验之用。

表2 部分访谈记录Tab.2 Part of interview record

表3 受访者的手机操作行为Tab.3 Mobile phone operation behavior of respondents

1.1.1 开放性译码

本研究在整理了40 名受访者所汇集的数据后最终形成19 个初级类属，初级类属是通过整理访谈资料，由相关设计人员和专家共同拟定得来，具有较好的代表性，分别是不敢盲目使用和操作、处理异常情况较弱、内心恐惧、抗拒、社会观念、对新事物的接受能力降低、记忆力差、容易误触、看不清、点不准、触碰式界面设计反馈差、不知道目标任务是否已完成、智能设备操作复杂、信息检索能力弱、缺乏必要的学习机会和场所、家人不能实时陪伴、错误操作没有提示、个人偏好、教育经历、无法自主管理手机上的信息。开放性译码过程见表4。

表4 开放性译码过程Tab.4 Open decoding process

1.1.2 主轴性译码

通过19 个初级类属整合出具有内在逻辑关系的5 个主题类属，分别是心理因素、生理因素、技术问题、资源平台、个人禀性。主轴式译码过程见表5，对事先预留的6 份访谈数据按照上述三级译码的步骤进行译码分析，分析结果未产生新的概念和范畴，由此可知理论达到饱和。

表5 主轴性译码过程Tab.5 Principal axis decoding process

1.2 基于扎根理论的结构方程模型构建

根据扎根理论将得到的老年人使用智能手机困难的19 个因素初步归纳为心理因素、生理因素、技术问题、资源平台、个人禀性5 个维度，为检验扎根理论得出的影响因素的合理性，并进一步研究这些要素对于影响老年用户正常使用智能手机的程度，精确获取老年人手机导识APP 的用户需求，本研究引入结构方程模型（SEM）[9]。

以心理因素、生理因素、技术问题、资源平台、个人禀性五个维度作为外生潜在变量，以其各自对应的影响因素作为观测变量，定义老年人使用智能手机困难度为Y，以此建立SEM 调查量表，见表6，研究选取AMOS 作为创建模型工具，建立SEM 调查量表并使用李克特7 级量表进行评定，7 分代表非常影响，1 分代表基本不影响，调查量表共发放400 份。调研对象为：有一定智能手机使用经历的老年人群，问卷时间为2021 年2 月至4 月，最终得到有效问卷359份，运用SPSS 软件对数据进行信效度分析，结果显示克朗巴哈系数为0.807，KMO 为0.957，表明问卷有效度很高，将数据导入AMOS 软件并利用极大似然法进行验证性因素分析，图2 为标准化路径系数图，已有研究指出，如果模型拟合程度不够，将会导致错误的结论，因此需要对模型适配度进行检验。

表6 模型变量解释Tab.6 Model variable interpretation

图2 标准化路径系数图Fig.2 Normalized path coefficient graph

由表7 可知，所有模型适配度检验指标均符合标准，表明模型适配度较好。

表7 模型适配度检验指标Tab.7 Model fitness test index

由表8 可知，显示的指标间5 条回归系数为正，表示5 个维度对老年使用智能手机困难均有正向影响，同时5 条回归系数对满意度的P值均小于0.050，表示达到显著性水平，各因素指标的标准载荷系数，见表9。

根据表8 和表9 可知，各因素维度对老年人使用智能手机困难度的影响程度大小分别为：D（资源平台）、C（技术问题）、B（生理因素）、A（心理因素）、E（个人禀赋），资源平台具体表现为：家人不能实时陪伴（0.944）、无法自主管理手机上的信息（0.924）、缺乏必要的学习机会和场所（0.882）；技术问题具体表现为：不知道目标任务是否已完成（0.920）、触碰式界面设计反馈差（0.907）、智能设备操作复杂（0.883）、错误操作没有提示（0.882）；生理因素表现为：记忆力差（0.959）、看不清（0.911）、点不准（0.885）；心理因素表现为：内心恐惧、抗拒（0.925）、处理异常情况较弱（0.896）、对新事物的接受能力降低（0.867）、个人偏好（0.865）、不敢盲目使用和操作（0.862）；个人禀赋表现为：教育经历（0.944）、社会观念（0.931）、容易误触（0.901）、信息检索能力弱（0.832）。后期进行老年人手机导识APP 的开发设计应致力于提供有效的资源平台，具体为：提供实时引导功能和教学引导功能，其次解决现有技术问题，主要是目标功能操作完成反馈和点击反馈，针对老年人生理和心理因素进行功能和界面设计。基于各维度影响因素归纳整理得到老年人手机导识APP 设计要素见表10，包含交互方式、功能需求、界面设计、拓展体验四个方面。

表8 标准化回归系数及显著性检验Tab.8 Standardized regression coefficient and significance test

表9 各指标的标准载荷系数Tab.9 Standard load coefficient of each index

表10 老年人手机导识APP 设计要素Tab.10 Design elements of mobile phone guidance APP for the elderly

2 老年手机导识APP 功能模块

老年人手机导识APP 主要通过交互导识的方式一步步引导老年人操作手机，帮助老年人群更简单、更方便地学习使用手机的各种功能。基于实际应用调研，老年人手机导识APP 的主要功能应包括分步式引导，以及语音导识、远程协助、教学指导等，对老年人群来说，这些功能是最为迫切的。根据系统的设计目标和实际需求，老年人手机导识APP 主要包括语音助手、远程协助、教学指导、设置四大功能模块，见图3。

图3 APP 功能模块Fig.3 APP function module

2.1 语音助手

语音助手为该应用程序的主要功能，通过简化操作步骤，让老年用户能够通过语音快速完成与手机的交互。通过在硬件设备植入人机对话程序，通过语音交互方式辅助老年用户使用程序或设备上的功能，机器对语音信息进行识别和处理，搜索相关信息对问题进行回答，再将答案文本转化为声音信号并通过设备发出，从而形成一段完整的人机语音交互流程，见图4。因此，在语音交互过程中，包括了唤醒、输入、理解、输出四个基本流程。

图4 语音助手逻辑图Fig.4 Logic diagram of voice assistant

2.2 远程协助

由于老年人很难完全学会正确使用智能手机，很多时候都需要子女反复教老人才能熟悉操作，但由于子女很难长时间陪伴在老人身边，通过远程操作的方式帮助老人解决一些手机导识系统内部无法完全解决的问题，并最大限度地帮助老人知道如何操作和使用智能手机。

2.3 教学指导

由于生理机能的退化，大多数老年人无法一遍学会单个功能，通过系统一遍一遍的教学，能够加深老年人操作手机的印象。通过系统整体介绍，并依次介绍各个功能模块，帮助老年用户建立界面功能逻辑和语意认知。

2.4 设置

为了帮助老年人尽可能熟悉各种功能的使用，根据老年人对于手机各方面功能使用情况的调研，见表11，添加各种功能的引导程序，同时可以添加子女端联系信息。

表11 老年人手机常用功能的使用情况Tab.11 Usage of common functions in mobile phone for the elderly

2.5 服务流程图

APP 的服务流程见图5，用户登录APP 后，根据关键词唤醒语音助手，然后说出需要引导的功能关键词，系统内部通过识别功能关键词，一步一步引导老年用户解决使用问题，若未能识别关键词，用户可以选择远程求助子女，在子女的帮助下解决操作困难，或者继续借助系统进行引导。

图5 APP 服务流程图Fig.5 APP service flow chart

3 老年手机导识APP 开发

老年人手机导识APP 开发模式见图6，手机导识APP 的核心是对老年用户需要引导的功能根据数据库中存储的关键词进行识别，然后进行分步式引导，引导功能的关键技术是语音唤醒、语音识别、语音合成和分步式引导，开发逻辑见图7。

图6 APP 开发模式Fig.6 APP development mode

图7 关键技术开发逻辑Fig.7 Key technology development logic

3.1 安卓端设计

安卓端基于Android 开发模式，使用第三方平台的SDK，通过Java、XML、MySQL 等技术对老年人手机导识APP 进行开发，进而成为能在手机移动端运行的APP，具体如图8 所示。

图8 安卓端设计Fig.8 Android terminal design

3.2 语音唤醒技术的编程

老年人手机导识APP 引导功能的关键技术采用Java 进行编程，语音唤醒通过以下编程实现，首先定义语音唤醒对象mIv, 然后调用Startwake 函数设置语音唤醒所需要的参数，如是否进行持续唤醒，是否是在线或离线唤醒等。最后再调用语音唤醒监听器mWakeuperListener，用于识别用户讲话内容是否与唤醒词匹配。

3.3 语音识别技术的编程

语音识别通过以下编程实现，见图9。

图9 语音识别编程Fig.9 Voice recognition programming

首先定义语音识别对象mIat，然后调用Startrecognize函数设置语音识别所需要的参数，如清空上次语音识别设置参数、设置返回结果形式等。最后再调用语音识别监听器mRecognizeListener，用于实时识别用户讲话内容，并输出识别后的文字。

3.4 语音合成技术的编程

语音合成通过以下编程实现，见图10。

图10 语音合成编程Fig.10 Voice synthesis programming

首先定义语音合成对象mTts，然后调用Startrespeech函数设置语音合成所需要的参数，如设置发音人、语调、语速、音量等内容。最后再调用语音合成监听器mTtsListener，用于播放语音。

3.5 分步式引导技术的编程

以防疫健康码引导功能为例，分步式引导通过以下编程实现，见图11。

图11 分布式引导编程Fig.11 Distributed boot programming

系统唤醒功能识别到用户讲的唤醒词后，进入打开健康码步骤；系统通过startSpeech 播放提示音，指引用户操作；当用户完成此步骤的操作后，系统继续进行下一步操作的提示。

4 老年人手机导识系统界面设计

根据老年用户对手机导识APP 的需求结合老年人群认知特性进行了老年人手机导识系统界面设计，老年用户随着年龄的增长，身体机能逐渐衰退，使他们的视听器官与感知器官都逐渐衰退，对老年人而言，生理原因、病理原因和环境原因是影响老年人使用智能手机的主要因素。

1）生理层面：随着老年人身体机能的下降，手眼耳的灵敏度也受到影响，无法对一些色彩鲜艳、运转较快的画面进行快速识别；大脑的运转速度相较年轻人也较慢，因此对事物的反应速度也较为缓慢；这些生理机能的退化，都会导致老年人在使用智能产品时更容易陷入焦虑，无法完成相关操作。

2）病理层面：老年人随着年龄增长，身体上更容易出现一些疾病，如白内障、老花等病症的产生，进而导致他们对智能应用界面的识别度较差、反应较慢。因此，老年人在使用智能应用完成相关操作时的时间会明显久于年轻人。

3）环境层面：老年人在使用智能设备且遇到问题无法解决时，环境的影响和周遭人群的不体谅会给老年人带来巨大的压力，从而变得手忙脚乱导致极差的用户体验。

导识设计现在较多地运用于寻路产品及界面上，通过图形、文字、色彩、形态等视觉元素，有效地引导用户完成相应的目标搜索任务。导识系统在运用于智能终端产品上时，引入各种交互方式，将它们合理有效地融入导识设计中，为用户提供合理的视觉反馈，并使其符合用户使用的操作流程。一方面，老年人手机导识APP 可以通过语音交互补充对视觉导识的辅助，帮助老年用户从视觉、听觉等多角度获得操作引导，减少由于身体机能衰弱的影响；另一方面也能给予用户更完整的交互反馈，帮助使用者在较短时间内有效完成相关任务操作，形成更加完整的视觉和听觉的导识。

对老年人而言，拟物型的形象可以让老人更快地接受和适应，因此可以选择拟物化的视觉形象，有明确的手眼部分，更容易让老人明确形象的不同状态的意义表达。考虑到老年人在使用过程中的形象可能会出现在不同的位置，因此未将形象设计得过分具象化，仍然保留几何形状作为基础造型，对形象各个状态的细节（如手眼位置）进行了优化，最终绘制出设计方案的低保真初稿见图12，绘制了颜色较为丰富的彩色版，给形象内部添加了渐变的颜色填充（根据形象状态设计内部颜色，如高兴称赞以红色为主色调，不理解时以蓝色为主色调），并根据内部颜色调整了线框颜色，最终设计出的彩色版视觉效果见图13。

图12 语音助手形象初稿Fig.12 First draft of voice assistant image

图13 语音助手形象色彩版Fig.13 Colorful version of voice assistant image

根据已确认的形象设计了单个功能的不同问题界面的展示，设定用户指令为“打开健康码”，识别无误则由形象带领用户开始操作，用户跟随形象和指引进行操作即可正常打开健康码。若在识别上出现不确定，则会对用户的命令进行重复和询问，如无误则重复上一操作；若识别出现错误，用户可以再次重复命令，若仍然无法识别或无法找到解决方式，则应用会询问用户是否需要进行远程帮助，见图14（以防疫健康码功能导识为例）。

图14 功能流程低保真界面Fig.14 Low-fidelity interface of function flow

根据低保真模型，将形象与真实手机界面相结合，绘制高保真模型，由于该APP 的特性，需要根据现有手机应用界面进行更改和元素的添加。基于现有界面进行深色蒙版覆盖，凸显形象状态，在文字上字体适当放大，在字体上选择了黑体，并添加了频谱、点击标识和箭头等图形元素；圈出需要用户操作的区域范围，减弱其他不重要区域的视觉效果，制作了识别成功和引导界面，以及识别失败和求助界面，最终视觉效果见图15（以防疫健康码功能导识为例）。

图15 防疫健康码引导流程Fig.15 Epidemic prevention and health code guidance process

当老人手机进入求助状态后，子女手机端也会接收到求助信息，子女端在通过求助申请后，将选择协助对象的设备，老人确认后应用将通过短信发送协助密码，输入正确的协助密码后，子女将可以通过自己的手机远程对老人的设备进行操作，在老人设备上也可以看到子女的操作，同时老人也可以学习在遇到这种问题时如何解决，界面见图16。

图16 远程协助子女端界面Fig.16 Remote child assistance interface

5 系统测试

为了检测APP 的性能，通过实验的方式分别对APP 的可用性和有效性进行验证。

5.1 系统可用性验证

在华为手机上导入老年人手机导识APP，选取8个常用功能关键词对系统进行功能导识可用性测试，本次测试随机挑选之前访谈的46 名老年人群中的10名，完成功能操作，分别记录每个功能成功识别次数以及成功引导次数，分别计算成功率，实验结果见表12，实验结果表明，功能识别成功率达到96%，引导成功率达到93.8%，大部分功能都能被成功识别并引导，实验结果表明手机导识APP 具有很高的可用性。

表12 APP 可用性测试Tab.12 APP usability test

5.2 系统有效性验证

为验证老年手机导识APP 的有效性，随机选取2组无智能手机使用经验的老年人，每组10 名且男女混合，设计实验见图17。一组老年人使用老年人手机导识APP，另一组不使用老年人手机导识APP，选取8 个手机功能让两组老年人分别完成，记录每个老年人完成的功能数量及用时，实验结果见表13。由试验结果可知，使用老年人手机导识APP 的一组老年人完成手机功能的成功率大大高于不使用老年人手机导识APP 的一组老年人，且平均用时都明显少于不使用老年人手机导识APP 的一组老年人，由此可以得出，老年人手机导识APP 具有很好的有效性。

图17 实验场景示意图Fig.17 Diagram of experimental scene

表13 APP 有效性测试Tab.13 APP validity test

6 结语

本研究的背景是我国老龄化现象加剧且大数据与信息化对人们的生活影响增大，老年人不仅没有很好地从发达的科技中获得幸福感，反而遇到许多“数字鸿沟”的问题。通过语音交互与视觉交互技术相结合的老年人手机导识系统，基于视觉、听觉、触觉三种感官代偿帮助老人增强其认知能力。着力解决老年人在使用智能终端时产生的一系列问题，提升他们对科技产品的使用体验，帮助老年人安全、高效、快速、便捷地使用智能终端，同时促进老年群体积极外出活动，对老年人的身心健康有着积极的影响。通过系统测试得出结论，老年人手机导识APP 具有较好的可用性与有效性。为未来数字健康养老提供了部分参考。主要不足之处在于仅在武汉地区进行调研获取样本，具有局限性，后续需要继续深入研究得以完善。