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1、 车载人机交互界面的适老化设计研究 李君华，沈柯宇，徐源，周应斌车载人机交互界面的适老化设计研究李君华，沈柯宇，徐源，周应斌（武汉工程大学，武汉 430205）研究车载界面的适老化设计方案，提升老年用户车载人机交互界面的使用体验与安全性通过对老年用户群体的研究，总结出影响老年人使用车载界面的主要因素与使用障碍；通过用户访谈、问卷通过访谈调研获取老年用户对车载界面的设计需求，然后利用Kano模型对需求进行分类，并对设计需求的用户满意度进行计算，从而获得关键设计需求；根据计算结果，从视觉设计、交互设计两个方面提出车载人机交互界面的适老化设计方案，并采用HMI动态评价法对实践成果进行可用性测试。对设
2、计方案的可用性测试结果表明，通过研究老年人身体机能退化与社会认知障碍而进行的车载界面适老化设计，可以有效提升老年用户驾驶时使用车载界面的安全性与使用体验。车载界面；适老化；关键设计需求；可用性测试根据公安部2021年6月公布的数据显示，中国机动车驾驶人总量达4.31亿，其中60岁以上的驾驶人1 657万，同比增加233万人。由此可见，未来几年，我国60岁以上老年人驾驶出行的数量会越来越高。然而，与日益增长的需求相比，车载人机交互界面设计却没有针对老年人进行相应适配。而且，车载人机交互界面还随着技术与功能的进步变得更加复杂，进一步提高了老年驾驶者使用车载人机交互界面的难度，增加了驾驶时停留在车载
3、人机交互界面上的时间，存在一定的事故风险。因此，需要通过合理的适老化方法来提升老年驾驶人的使用车载人机交互界面的易用性，从而提升用户满意度与降低事故发生率。在信息技术领域，适老化设计的主要方法是通过对老年人的生理与心理因素、社会认知水平等各方面的因素特点进行综合考虑，为老年用户群体满足其所需的功能需求与应用服务。适老化的最终目的是希望通过各类技术手段来让老年用户群体可以平等、高效、安全地使用智能技术产品，为他们提供方便。基于此，本文将研究老年用户群体使用时的障碍并结合用户访谈与问卷调查，综合考虑老年人对车载人机交互界面的需求，并使用Kano模型确认车载人机交互界面适老化设计需求的优先级，从而抓
4、住用户的主要需求，提出相应的车载人机交互界面适老化设计方案1，包括传统的横置触屏及目前较为流行的竖置触屏等两套方案。1 老年用户群体研究1.1 身体机能退化1.1.1 感觉器官大约从40岁开始，人的晶状体会开始硬化，角膜、瞳孔括约肌、视网膜等生理条件也随着下降，导致一系列的眼部问题，例如：1）晶状体黄斑变性，眼球会吸收更多的蓝色光，致使老年人的颜色识别功能水平会比年轻人平均衰退33%，会更难分辨车载界面中的蓝色与黄色。2）老年人适应环境明、暗环境变化的能力降低，在强光或暗光环境下使用车载人机交互界面时需要更长的适应期，适应速度也明显更变慢。3）老年人由于视觉注意的分配功能衰弱，导致视觉信息搜索
5、能力下降，很难关注到车载人机交互界面中的细节信息。4）老年人的视觉细胞减少及视觉功能衰弱，导致老年人的视线范围收窄与观察距离变短，使得老年人在操作车载人机交互界面时，更难观察整个屏幕的信息。1.1.2 肢体退化人类的肌肉会随着年龄增长而萎缩，导致老年人出现不同程度的力量与协调性下降，身体的活动幅度也受到局限，使用大屏的车载人机交互界面时，会比年轻人更难触碰到边缘部分的功能。1.2 脑部老化外部的生理变化会直接影响我们的生活状态，而那些不容易直观感知的生理变化，比如脑部老化引起的认知功能变化，也在无形的影响老年人使用车载人机交互界面。人类的脑部状态与认知功能密切，我们的认知水平会随着脑部功能的弱
6、化而大幅下降，其中对老年人使用车载人机交互界面影响最大的是注意力和记忆力。1.2.1 注意力下降在使用车载人机交互界面时，老年人往往可以在一段较长时间的时间内，集中注意力去完成单项任务。而老年人出现操作障碍的主要情况通常是需要灵活控制注意力的多任务，当需要操作两个及以上的功能或多个信息同时出现时，老年人的注意力很难在这之间进行快速分配，即使出现优先级更高的任务时，老年人也很难进行合理的资源分配。这就说明，老年人进行多任务存在障碍的主要原因并非因为选择性注意力缺失，而是由于老年人的脑部功能退化，导致信息处理速度下降，即老年人会更难进行需要不断分配或转换注意力的多任务操作，而车载人机交互界面往往功
7、能复杂、信息量庞大，使得老年人在驾驶时更容易被分散注意力。1.2.2 记忆力下降老年人在操作车载人机交互界面时，通常要面对任务决策、任务解决、任务目标规划等许多复杂的任务，这些任务都需要接收与理解大量来自车载人机交互界面的信息。但老年人由于脑部功能退化，造成注意力和信息理解与处理功能减弱，使老年人在进行车载人机交互界面交互时，会在界面信息的重组或整合等任务出现障碍，即界面信息理解障碍。1.3 社会认知障碍社会认知是指人类从在社会中习得的社会性技能，通过适应社会环境来满足自身的需要。例如，年轻人需要某样物品时，下意识地会使用淘宝、京东等应用购买物品，这是成长于互联网时代的人形成的使用习惯，但老年
8、用户则很难建立这种对购物与使用手机的认知联系。同样，目前智能车机系统的使用习惯也会给老年用户造成认知上的困惑，无法有效建立界面与操作、功能之间的联系。社会认知障碍是人在社会化进程的后期，由于已经适应并且固化了自身对社会的认知，而这种社会认知层面的落后，使得老年人无法很快理解已经成为社会共识的新模式。这种社会认知障碍不同于随着时间必然产生并且无法逆转的生理或记忆、注意力问题，新的社会认知是可以通过社会化训练习得的2。综上所述，通过对老年用户群体的车载人机交互界面使用障碍研究分析可见，随着年龄的增长，老年人的生理与心理相比年轻人有巨大的改变，其中影响老年人使用车机时的安全与体验的障碍主要包括：由于
9、感觉器官退化影响了老年人在驾驶时的各类信息获取；身体四肢弱化，导致行动障碍与迟缓，操作车载人机交互界面存在障碍；同时由于脑部老化，造成记忆力、注意力下降，导致对车载界面存在操作与理解上的障碍；各类新的信息技术与信息产品的不断出现，冲击着老年人的认知，致使老年人很难在这种认知快速迭代的环境中迅速掌握新的产品规范，老年用户也因此对车载人机交互界面存在理解障碍；最终由于以上问题的综合影响，引发了老年人心理上的挫败感，不仅使得老年人拒绝或惧怕使用智能车机系统，同时还容易造成使用时分心而带来的车祸风险。下面将以此为调研依据，对老年用户使用车载交互过程中的需求展开研究3。2 老年用户群体需求分析2.1 适
10、老化用户群体需求提取为获得适老化车载人机交互界面的设计需求，对武汉、成都，共计20名60岁及以上并拥有3年驾龄的用户进行了深入访谈，通过访谈来深层次挖掘用户需求，了解用户在使用车载人机交互界面时的使用需求与体验，结合前文对老年用户群体的研究与分析，对用户需求进行整合与分类，最终设置了感官体验与交互体验2个需求类型、5个体验类型和18个设计需求及其说明，并按照类型进行序号排列，见表1。表1 车载界面适老化设计需求Tab.1 Elderly-oriented design requirements of on-board interface2.2 问卷调查研究与验证本次车载人机交互界面的适老化设计
11、研究共发放问卷110份，回收有效问卷103份。参与调研的用户男性89名，女性21名，研究用户均为60岁及以上并拥有3年及以上驾龄，符合研究中的目标群体，为了保证问卷调研的有效性，通过SPSS25.0数据统计软件对问卷信度进行分析，其中积极问题的Cronbachs alpha值为0.919，消极问题的Cronbachs alpha值为0.905，均大于0.85，证明结果内部一致性良好，数据具备相当的可信度。2.3 适老化用户群体需求的重要性确认将问卷调查结果进行统计并结合Kano模型，并对设计需求进行归类分析，得出基于Kano模型的适老化车载人机交互界面需求属性分类，见表2。通过对表2中对车载人
12、机交互界面的适老化设计需求进行属性分类，计算出各个设计需求的用户满意度系数。利用USI（User Satisfaction Index，用户满意度系数）中用的SII系数（Satisfaction In-crement Index，满意度增加系数）和DDI系数（Dissatisfaction Decrement Index，不满意度降低系数），来计算车载人机交互界面的适老化设计对用户满意度的影响4，计算公式为：=(+)/(+)(1)=|+)|/(+)1(2)其中，A5、A6为无差异需求，此类需求不会对用户满意度产生影响，因此不做满意度计算，对其余适老化用户群体的车载人机交互界面需求属性进行计算，
13、结果见表3。为确认设计需求重要度，根据表3的计算结果，以16种需求的SII平均值为纵轴临界线，数值0.573；以16种需求的DDI平均值为横轴临界线，数值0.608，见图1。表2 车载界面适老化设计需求Kano属性分类Tab.2 Kano attribute classification for elderly-oriented design requirements of on-board interface表3 车载界面适老化设计需求满意度系数计算结果Tab.3 Calculation results of elderly-oriented design requirement satis
14、faction index of on-board interface由图可知，第一象限为期望型需求，包括A1、B1、B4、C1、C2、C4，即当满足无衬线字体、尽量使用单击、尽量使用单击、降低操作难精度、有效反馈提示、明确的行为指引、缩短操作链路等需求时，会提升老年用户群体在使用车载人机交互界面时的满意。位于第二象限的是魅力型需求，包括A7、C3、D1、E1，即提升拟物化图标、提供昼、夜模式、内容可理解、界面清晰简洁、语音交互，当这类用户意料之外的需求得到满足时，可以使用户产生惊喜感，加强产品与用户的情感联系。第三象限为无差异需求，包括B2，即加长交互时间，这类需求不会显著影响用户对产品的满
15、意度。第四象限为必备型需求，包括A2、A3、A4、A8、B3，即加大字号、提高字重、中性色彩、增大操作区域、提供昼、夜两种不同模式的操作界面等需求是车载人机交互界面适老化设计需求的基础，这些需求与老年人视觉功能退化明显相关，也是用户在使用时能最直接感受到的部分，在设计中需要优先满足，避免用户满意度大幅降低。基于以上分析，第四象限的设计需求是满足老年用户对车载人机交互界面的重要部分，第一、二象限的设计需求，则可以有效提升用户的使用满意度，因此将这些象限的需求，作为后续设计的依据5。图1 车载界面适老化设计需求四象限3 设计输出基于对老年用户群体的研究与设计需求分析的结果，本次适老化车载人机交互界
16、面应当采用简洁、符合老年人认知和适应环境变化的界面设计；简单的操作方式；高效的功能等重要程度高的需求进行相应的设计，以降低老年用户在操作时的危险性和提升操作的体验感。本次车载人机交互界面的适老化设计将围绕以上研究结果，对横置界面与竖置界面进行视觉与交互设计，并通过可用性测试对适老化设计后的车载人机交互界面的使用安全性与用户体验进行验证6。3.1 车载人机交互界面设计3.1.1 视觉设计车载人机交互界面作为人与车机系统进行交互的终端设备，根据前期的分析与研究，并结合老年用户的车机使用场景、功能和方式等方面特点，对车载人机交互界面进行了适老化的横版与竖版视觉设计，见图23。本次研究从三个方面提出车载人机交互界面的适老化视觉设计。图2 横置车载界面适老化设计夜模式图3 横置车载界面适老化设计
