情绪调节视角下的智能屏适老化设计研究.pdf

项目基金:国家社科基金一般项目():感知受限和负面情绪对老年人融入数字社会的影响机理及对策研究作者简介:薛艳敏()女河南孟县人教授博士研究方向:人机工程学理论与应用、工业产品造型设计(电 话)(电 子 信 箱).通信作者:许梦婷()女陕西西安人硕士研究生研究方向:人机界面交互设计(电话)(电子信箱).情绪调节视角下的智能屏适老化设计研究薛艳敏许梦婷徐宝鑫葛畅余隋怀(.西安理工大学 艺术与设计学院西安.西北工业大学 工业设计研究所西安)【摘要】目的 为提升老人用户体验及缓解其因体验不加造成的负向情绪通过人机实验获取老年人情绪状态与交互界面设计要素之间的映射关系构建以情绪调节为导入的界面适老化设计方法 方法首先利用半结构访谈获取老年用户使用智能产品中存在的问题重点挖掘用户情绪对操作界面使用的影响完成对界面设计要素的分析提取其次利用中国情绪图片系统()建立负向情绪诱发样本数据库利用可穿戴设备与眼动设备监测老年人在不同情绪下对交互界面设计元素的视觉特征获取老年人情绪状态与交互界面设计要素之间的映射关系 结果基于实验结果分析确定产品优化方向提出以情绪调节为导入的设计方法 结论智能屏适老化设计研究旨在缓解老年人存在的负向情绪问题为老年用户提供更便捷且舒适的生活同时为其他适老化产品设计提供参考【关键词】工业设计用户体验智能穿戴情绪调节交互界面适老化智能屏用户需求老年化社会中图分类号:文献标识码:文章编号:():./.引言国务院在“十四五”数字经济发展规划中提出要引导智能家居产品互联互通促进家居产品与家居环境的智慧互动打造智慧共享的新型数字生活目标 现今智能屏作为综合性交互平台为用户带来了更舒适、便捷的居家生活成为未来家庭智慧中心的主要终端形式也是智慧养老终端最可行的形式 但目前此类产品的设计大多依据青年群体的使用习惯和偏好且侧重于使用功能而忽略了老年群体心理需求及情绪状态变化导致老年用户信息认知障碍及情绪体验不佳对产品手足无措的同时也会产生大量负向情绪 研究表明老人的情绪状况是影响其身体健康的重要衡量标准之一若焦虑、失落等负向情绪不能及时得到调节和疏导很容易引发各种心理及生理疾病 因此以情绪调节为视角智能屏设备为载体通过实验找到老年人情绪状态与界面设计要素之间的映射关系基于结果分析确定产品优化方向从而提升老年用户的操作体验和情绪状态对相关交互界面适老化的设计研究有着重要意义情绪调节是个体根据内外环境的要求在对情绪进行监控和评估基础上采用一定行为策略进行影响和控制的过程是个体为保持内外适应的机能反应 情绪的变化一般是由外界环境因素引起同时伴随个体表征和生理反应所以采用情绪识别方法来测量人们的情绪变化获得客观情绪数据 调节的过程首先是通过行为层面的语音、动作、面部表情和生理层面的生理数据识别用户情绪得到用户的情绪是正向还是负向对于负向情绪尤其是特殊群体则需融入主动式情绪调节在现有研究中吕宝粮团队所建立的 数据集致力于安全驾驶研究 .等人基于面部情绪识别原理为自闭症儿童研发了一款面部情绪表达训练系统以增强自闭症孩子早期的情绪输出能力 产品对用户产生的情绪能够加以识别并予以回应起到良好的主动式调节情绪作用 本文研究中需获取情绪对用户产生的影响差异这就要采取情绪诱发的方式来获得用户数据 情绪诱发是指运用心理学的方法以及通过一系列程序来诱发个体特定目标情绪状态的过程分为材料诱发、情境诱发两种 常见的是材料诱发分别为语句、图片、视频、音乐、气味 标准情绪材料库的建立在用户人类工效学 年 月第 卷第 期 .情绪研究中有着重要意义 其中图片诱发是最常用的情绪诱发方法通过视觉刺激能够呈现浓厚情绪色彩的图片及文字产生实验目标所需要的情绪状态现已形成较为完善标准的材料刺激库因此本文选择图片情绪诱发的方法进行老年人不同情绪下的交互实验 将情绪调节融入交互界面设计和交互形式中去有助于实现现有产品的突破和创新若功能性的产品能够识别并作出相应的反馈使之情绪化从被动情绪疏导向主动情绪交流转变从而达到主动式情感交互的目的 智能屏老年用户使用需求分析及界面设计要素提取.半结构访谈获取需求及问题前期调研选取 位西安地区(岁)智能屏老年用户进行半结构访谈获悉其使用产品中存在的问题和使用需求见表 所示 对访谈结果进行分析受访者在对智能屏界面的需求上主要表现在:希望操作起来更简单减少干扰信息在操作错误时界面能有及时有效的引导和反馈界面色彩不要太多、常用功能集中且放置于视线容易捕获的位置表 用户需求及存在的问题使用问题使用需求功能太多、太复杂去掉不必要功能符合老年人的认知及兴趣爱好界面色彩丰富易造成视觉疲劳色彩简单易识别避免注意干扰操作不熟练没有指导降低操作难度最好有详细操作步骤引导信息太多有时无法正确分辨添加督促提醒功能例如天气提醒、吃药提醒等.智能屏界面设计要素分析与提取界面设计要素涵盖了结构要素、交互要素和视觉要素在智能屏界面交互设计中与之对应的是界面布局、信息架构和色彩偏好因此从这三方面进行分析与提取.界面布局产品的界面布局是结合使用者需求所设计整体架构按照内容与形式来划分结构与模块使得用户能在界面中快速找到有效信息 同时考虑到用户的认知方式、使用习惯和思维逻辑等要突出主要功能精确传达界面信息以降低用户使用门槛提升用户体验本文调研了小度智能屏、小米智能屏等近 种智能屏产品对其界面布局进行分析主要的布局元素包括工具栏、状态栏及排布形式常见的布局有以下 种分别为:卡片式布局(上导航栏)、(下导航栏)、(左导航栏)宫格式布局(上导航栏)、(下导航栏)、(左导航栏)用于后期实验如图 所示图 界面布局样本.信息架构“浅”和“深”表示信息层级的多少层级越多层次越深用户需要记住的层级关联越多浅则反之“广”和“窄”表示每层中子层级选择量多少层次越宽就代表子选项数量越多用户可查询信息也越丰富相应也会对用户记忆造成压力 因此设计契合用户认知能力的层级关系以此来提高用户体验感使用户能够高效、迅速在操作界面达成目标愿望.色彩偏好老人随年龄的增长视觉会有所退化对于不同的色彩感知也不同 按照 提出的色彩对立学说中的“反色通道”基本原理选取红、绿、蓝、黄、黑五种纯色作为典型色彩样本 在典型色彩样本的基础上进行明度和纯度的变化来进行后续实验 通过颜色搭配带来不同视觉和心理效应增加实验结果准确性 负向情绪诱发对智能屏交互界面元素的影响关系实验研究.实验仪器采用 可穿戴皮电、脉搏波记录模块和 眼动仪进行数据采集如图 所示 通过 .人机环境测试云平台对已采集数据进行处理使用相机对实验流程进行记录人类工效学 年 月第 卷第 期 .图 皮电、脉搏波、眼动仪.实验目的老年人在使用智能屏设备过程中因情绪的不同会出现搜索困难、操作失误等问题 因此本实验目的是通过情绪诱发素材库构建实验、负性情绪诱发与界面设计要素影响关系实验以生理数据佐证情绪诱发的有效性及眼动数据来分析不同情绪状态下老年人视觉特性变化探究情绪与界面设计要素之间的映射关系.实验被试实验一选取 名青年被试 名年龄在 岁老年被试 实验二选取 名年龄在 岁之间的教职员工作为实验被试男女各 人 青年被试及老年被试均具有不同程度计算机操作经验 以上被试视力正常无斜视、色弱或色盲身体健康且实验当天无剧烈运动.实验刺激材料实验一情绪诱导环节实验素材为中国情绪图片系统()中负向图片 张如图 所示 实验二界面设计要素测试部分实验素材为图 提取的界面布局、颜色感知、信息层级(三层)图片、负向情绪诱发样本为实验一所筛选结果图 部分 负向图片.实验流程实验流程分为两部分分别为情绪诱发素材库的构建实验及负性情绪诱发与界面设计要素影响关系实验 为避免实验误差实验人员为被试介绍实验流程及注意事项整个实验流程见图、所示图 实验一流程图 实验一:由年轻被试对中国情绪图片系统()张负向图片进行分类筛选并建立样本库再通过老年被试对样本库进行合理性检验综合分析选取 张负性情绪较为强烈的图片作为实验中老年人负性情绪诱发素材 为后期实验二进行铺垫确保能够有效诱发被试情绪状态图 实验二流程图实验二:()佩戴生理设备根据被试视力等情况调整座位和电脑位置 校准采样数值确保设备能精准捕捉生理数据()实验开始被试只需静坐根据电脑上的提示进行操作 实验负责人员在右侧观察两者间距至少 米避免实验过程中对被试造成干扰()实验结束后主试停止设备记录为被试取下生理设备 请被试完成主观问卷询问被试实验过程中感受、实人类工效学 年 月第 卷第 期 .验操作情况等相关问题辅助后续进行实验结果分析()更换被试重复实验流程图 为实验中老年被试的多个实验场景.实验结果.情绪诱发素材库构建结果由于中国情绪图片系统的图片量巨大且有部分照片内容会给老人带来不适所以请青年被试进行初步筛选共筛选 张图片构建负性情绪图片样本库 依据青年被试分类结果由老年被试对图片情绪的认知以及参考每张图片自身愉悦度来对负性情绪图片样本库中的 张照片进行合理性检验 通过综合分析得到孤独感、焦虑感、失去感和不安全感的 张照片作为后续实验二中负向情绪诱发素材如图 所示 根据实验二结果验证了该素材库构建的合理性能够有效的诱发被试的情绪状态图 被试操作场景图图 负向情绪诱发素材.生理信号实验结果实验结束后导出生理信号数据对其进行数据筛选和滤波处理 因设备原因其中 组数据数据采集失败被剔除得到 组实验前后的皮电信号()和脉搏波()数据采用 软件分别对其进行描述性统计分析得到如图 所示的前后对比分析图(为实验前 数据是实验后数据)图 描述性统计分析对实验前后(、)(、)两组成对数据利用 进行相关性检验输出结果如表 所示 两组样本相关系数为.和 说明 和、和 相关性极高根据相关系数和显著性概率说明.置信水平上差异是显著的被试者在 上数值区别是显著的.的被试者 的数值上是显著的达到配对样本 检验的前提条件如表 所示 显著性概率为.的显著性概率为.(显著性水平为 )说明情绪诱发实验前后人的皮电信号和脉搏波都有显著的差异情绪诱发后老年被试各项生理指标降低对界面的操作明显受到干扰验证了负向情绪对老人的影响是极为严重的表 成对样本相关系数相关系数.对.对().表 成对样本 检验成对差分均值标准差均值的标准误差分的 置信区间下限上限.(双侧)对.对().眼动轨迹图和热点图()对 名被试的轨迹图和热点图进行数据叠加处理得到如图、所示情绪诱发前后的部分界面注视轨迹图及热点图 从图中直观的看人类工效学 年 月第 卷第 期 .出在给定目标的情况下被试的眼动轨迹因被试的视觉习惯基本呈现从上到下从左到右的顺序图 宫格式布局情绪诱发轨迹图及热点图其次从图 中也可看出关注点均集中在重点信息区域宫格列表的注意力路径分布较分散、跳跃老年用户需要通过完整的过滤界面信息才能找到所需内容增加视觉负荷尤其在多项作业中较易产生注意力分散通过被试完成任务的时间进行比较可以对比出相应功能操作设计的优劣 如图 中卡片式布局呈水平分布注视轨道有一定的规律注意力的转移和分配很少能有效避免注意分散由此可见无论在任何情绪状态下横向卡片式布局的注视轨迹更集中的形式都更符合老人视觉特征可以有效提升老年用户的视觉搜索效率降低老年用户的注意分散和注意负荷图 卡片式布局情绪诱发轨迹图及热点图()按照色彩特征划分眼动兴趣区 将 种颜色变化图片 个对应兴趣区如图 所示为红色 、绿色 、蓝色 、黄色、黑色 通过 处理数据得到 名被试者在划分的 个 兴趣区中 个眼动指标均值见表 选取首个注视点的注视时间和注视时长百分比作为研究老年用户界面色彩偏好的指标 从首个注视点的注视时间均值可以得出的用户最先关注区域首个注视点多集中于黄色 、红色 区域黄、红色系更能引起老年用户的视觉注意所以在对重要信息进行设计时如提示、反馈等可以选用红色和黄色来起到突出作用 从注视时长总百分比可以得出用户最感兴趣的依次是 、由此可以推断出蓝色是老年人最感兴趣的颜色与颜色喜爱偏好选择中的结果接近一致 通过前后热点图对比得出情绪的诱发对老年人色彩偏好基本无影响表 眼动指标均值眼动指标 首个注视点的注视时间/.注视时长总和/.注 视时长百分比/.图 眼动兴趣区域热点图 ()为探索情绪对界面操作的影响被试情绪诱发前后针对信息层级部分的实验时间对比表见表 从表格上可以直观的看出在负向情绪诱发后老年被试在信息层级部分操作时间普遍增加 通过降级方式明显看出老年被试操作时人类工效学 年 月第 卷第 期 .长减少 由此在交互界面适老化设计中应尽量避免过多的层级操作造成老人认知记忆负担同时也可防止老人在操作系统中迷失因此在交互界面设计中融入情绪和情感化设计是很必要的不仅可以增加老人自信心还能帮助老人融入智能时代享受智能生活带来便利对图 中情绪诱发后老年人热点图(饱和度、明度)进行分析老年人眼动热点居中在饱和度和明度中间位置 同时过高饱和度的色彩使用时长太长会引发心理上的焦虑和不适所以进行界面色彩配置设计时应采用饱和度、明度适中的色彩图 情绪诱发后饱和度、明度热点图表 情绪诱发前后信息层级部分实验时间被试性别年龄(岁)情绪诱发前 级情绪诱发后 级情绪诱发后 级汤老师男杨老师女董叔叔男吉老师男张阿姨女黄阿姨女王叔叔男郑老师男王老师女白老师女受生理设备监测干扰眼动数据获取失败 讨论由上述实验结果与分析得知 显著性概率为.的显著性概率为.均低于显著性水平(.)说明情绪诱发实验前后人的皮电信号和脉搏波都有显著的差异情绪诱发后老年被试各项生理指标明显降低对后期界面的操作明显受到干扰验证了负向情绪对老年人的影响是极为严重的因此以情绪调节为研究视角利用生理采集设备获取老年人情绪状态与界面设计要素之间的映射关系来提升老年用户的操作体验和情绪状态这一方法的可行性情绪不仅影响其他类型的心理活动并且会随着心理活动的变化而波动情绪调节的核心是情感和认知的互动过程 传统的交互界面设计是从大多依据青年群体的使用习惯和偏好且侧重于使用功能而忽略了老年群体心理需求及情绪状态变化 近年来研究者从实用、美观两个角度出发希望通过情感化研究找寻能够提升用户体验的交互界面设计但研究较为主观缺乏客观数据的支撑和验证 作为交互界面适老化设计研究不仅要考虑老年用户的操作体验同时也应该融入情绪体验的研究提升交互界面的可用性避免因老年用户信息认知障碍及情绪体验不佳等问题对智能交互界面产生排斥抵触的心理甚至加剧老年人与现有社会之间的数字鸿沟问题综上分析本文提出以情绪调节为研究视角的智能屏交互界面适老化设计流程如图 所示 首先通过用户需求分析和界面设计要素提取建立实验界面设计要素素材库 其次基于实验探究情绪与设计要素之间的影响以生理数据佐证情绪诱发实验的有效性以眼动数据来分析不同情绪状态下老年人视觉特性变化 最后确定产品改进方向依据影响关系模型和老年用户认知、视觉特性和使用习惯进行界面设计构建情感交互界面设计提升老年用户的操作体验和情绪状态 本文实验结论基于情绪诱发与情绪界面映射两个实验获得实验数据及设计流程可为相关交互界面适老化设计提供方法参考图 情绪调节视角下的智能屏适老化设计流程图(下转第 页)人类工效学 年 月第 卷第 期 .陈聪.光缆应用过程中的问题探讨.中国设备工程():.:():.():./.电力系统通信光缆安装工艺规范.陈春潮.电力通信光缆的线路架设设计及其施工方法探究.科技与创新():.展思杰朱国朋王立君等.光缆引下及接地施工工艺综述.国网技术学院学报():.史雪涛.电力 通信光缆线路跨越施工新工艺应用.中国电机工程学会:.金晨.通信光缆线路日常维护、故障判断及抢修方法讨论.中国新通信():.祝视谭彪龙伟等.电力通信光缆故障现场处置方案探讨.电力信息与通信技术():.():.收稿日期 修回日期 (上接第 页)结论文中以智能屏交互界面为研究案例对老年用户的需求和使用情况进行分析从界面布局、信息架构、色彩偏好三个方面分析提取界面设计要素 其次利用中国情绪图片系统()的负向图片进行筛选分类构建情绪诱发实验素材库通过生理设备获取实验中老年人生理及眼动数据分析情绪变化与界面设计要素之间的映射关系验证了负向情绪对人的影响是极为严重的从老年用户的情绪变化、视觉特性和认知特性的角度提出相应的设计方法旨在缓解老年人存在的负向情绪问题为老年用户提供更便捷且舒适的生活同时为未来交互界面适老化设计提供了参考参考文献 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