基于情境意识的人机交互界面可用性测试研究

第一章绪论

1.1研究背景
1.1.1研究的时代背景
我们的生活早已进入数字化时代，各类数码产品更新换代速度极快，仅仅在数年前我们还难以想象尺寸仅有一本杂志大小的数字终端就可以做到让我们无论在路上还是在家里，都可以享受到清晰的影像，或在网上冲浪，但如今，有了平板电脑和各类智能手机的出现，这件事不仅早已成为了现实，还在以超出我们想象的速度发展地更加多姿多彩。
交互界面的出现，使得我们可以以前所未有的直观方式来操控我们身边的一切物品。不仅智能手机、平板电脑需要界面，就连几十年没有进行过革新的家用电器系列产品也开始加入这些高科技的结晶，旨在为了人们更好的服务。
进入二十一世纪以来，随着生活节奏的加快和科技的迅猛发展，家电产品早已成为现代家庭中的常见消费品。同时，由于科学技术和材料的发展，家电产品呈现出了体积越来越小、外观越来越多样化、功能越来越完善的一系列特点。与此同时，家电产品上的显控界面也随着功能的增加而频繁更新换代，呈现出了高科技化、自然化和人性化的特点如洗衣机从最早的物理旋钮和按键式操作界面，逐渐演变成了如今的触摸式液晶操作界面。这样的优化与进步不仅在外观上使得家电产品显得愈发智能和未来，同时也从本质上提高了用户的作业效率。触摸屏技术早在上世纪年代就被应用于商业之中了，但直到21世纪初的普及开始，才有了更广泛意义上的腾飞，这要归功于手机技术的发展。触控已经在广大消费者的想象中站稳了脚跟，现在是用户的理想和点播功能。此外，远程操控和半自动化智能操控等操控方式也都是近几年家电产品显控界面发展的热点。

1.2研究目的与方法
1.2.1研究目的
在实际生产过程中，企业受限于成本，不能对每一款产品都进行改进升级，因此需要在不同的产品发展线中做出决策而此时不同产品间的可用性差异就成为了一个重要的决策指标。可用性研宄已经存在很长一段时间，也有较为成熟的研究结果，近年来作为在人机交互环境系统中的典型交互场景，家电类产品也开始有了可用性相关方面的研宄及成果。但大部分相关研究也仅限于理论和浅层应用阶段，并未涉及同类不同款产品之间可用性程度的比较，无法帮助企业做出生产参考或决策。本课题的第三章通过对同一品牌旗下三款不同家用电冰箱的可用性测试，提出了一种基于客观数据的较为简便的比较不同产品之间可用性程度的方法，为以后的家电行业中显控界面的可用性比较研究提供了参考。同时，本文对家电界面的研究基于情境意识的角度出发，设计了基于情境意识的可用性测试任务，将被试更好地与测试环境融入为一体，尽可能地还原了真实使用场景。
1.2.2研究方法
本研究所涉及的主要研究方法有以下几种：
（1）文献调研：本研宄调研了大量关于情境意识、交互界面可用性的文献，并翻译了一些高质量外文文献，用于本研究的实验指导。
（2）用户调研：为了挖掘电冰箱目标用户群的日常使用需求，首先通过设计了两份问卷进行了问卷调研，将结果应用到未来的冰箱设计原则指导中，并为测试任务的设计进行了参考；其次，通过设计深访大纲，进行了用户家庭入户深访，得到了最为有效的用户行为观察记录。
（3）观察法：在可用性测试阶段，需要通过大量观察、不同角度的观察，得到用户的行为数据。
（4）比较分析法：本研宄在第三章的可用性比较研究中，应用了比较分析法，通过对比三款界面的操作数据差异，从而得出哪一款的可用性更好，其设计更适宜可持续发展。
（5）跨学科研宄方法：本研究所涉及的内容包括情境意识、认知心理学、人体工程学、用户体验、人机交互等，通过跨学科研究的方法可以将不同领域内的理论、方法、知识进行综合运用，从而得到具有创新性的研究结论。


第二章背景知识

2.1情境意识及其概念
2.1.1情境意识的定义
情境意识这一术语最早来源于航空航天相关领域，用于描述飞行员对作战飞行操纵的理解水平。科技信息和自动化技术的进步使得飞行员和航空领域工作人员的工作方式得到了优化，他们在工作过程中需要承担的体力负荷虽说不再像从前那样繁重，但对新型装备和计算机的学习操作能力的高要求，反而使得他们在信息认知上的负荷加重了。尤其在一些特殊情况下，多重信息和复杂操作步骤成倍地增加了航空系统人机界面的控制难度，甚至超越了人类能够处理的能力层面，导致工作人员在信息丰富的动态环境中失去了操作能力，既不能确定当前系统状态，也无法预知系统未来的发展，这就是情境意识的丧失。
简单来说，情境意识即是指操作者（在航空领域中一般指飞行员和作战机飞行员）对当前系统环境的知觉和理解，以及对未来系统情境变化的预测。在这个过程中涉及到了认知、学习、负荷等内容，这些心理学方面的知识尚处于发展中，因此情境意识的定义也是丰富多样的，相关领域目前对情境意识还没有一个统一严格的定义，由于学者们所持的研宄态度和领域的不同，许多研究者所认可的定义也不完全一致。

2.2人机界面
2.2.1人机界面的定义
人机界面通常被称为用户界面，即人与机器进行交互的媒介。在这个交互过程中，界面承载的信息包含了输入与输出，实现了系统内部信息、机器语言与人类自然语言和一般认知形式之间的传递与交流。随着科学技术的迅猛发展，人机界面广泛存在于一切涉及人机环境的系统中，其中典型场景有载人航空航天、电子信息、移动互联网等。由于应用环境与领域不同，人机界面的特性也会有所差别，但本质却都是一致的，那就是致力于操作者与机器的信息沟通，提升作业效率，提升使用体验，从而对我们的工作和生活产生巨大的帮助。
2.2.2人机界面的分类
人机界面可以按不同的性质划分成多个种类：
（1）广义人机界面与狭义人机界面
广义的人机界面将人机环境视为一个整体，在这个系统中，但凡人需要与机进行交互操作则认为产生了一个人机界面，这个界面包括但不限于显控界面、图形界面，还包括人在操作或作业过程中与机器进行接触的媒介，例如在车床上进行生产时，操作者需要手动调校刀头，这里就发生了一个交互行为，从而生成了一个人机界面，在这个场景中，作业者、车床、附近环境组成了一个系统。作业者观察环境中的状态变化从而做出决策，根据决策进行对机器或系统的操作、调校、控制，机器通过相应作业者的操作来完成这个行为，作业者再根据机器的完成情况得到反馈，从而形成一个完整的流程。在这个流程中，作业者与机器的信息交流都发生在广义的人机界面上。
狭义的人机界面指作业者与计算机系统进行交互时使用的界面计算机是由硬件与软件组成的及其系统，作业者与计算机共同构成一个人机系统。人机界面以人类自然语言为模板为作业者翻译、呈现机器内部的信息，作业者通过输入参数、编写代码等方式向计算机输入指令，计算机在内部处理后再通过人机界面提交给作业者，响应作业者的操作，提供操作反馈。在这个过程中，人机界面即是计算机系统的界面与键盘等设备，整个信息循环都发生在这个狭义的人机界面上。
如今的家电产品行业中，越来越多的重心和关注点被放到了用户体验上，家电企业与设计师越来越多地从用户的角度出发考虑产品形态和功能，而不像从前主要从产品外观和用户接受程度的角度出发。一方面设计师通过以用户为中心的设计方式来进行产品设计，另一方面随着信息技术与计算机技术的发展，智能化的显示控制界面已经成为了现在与未来电器人机界面的发展趋势和潮流，这两方面因素加快了家用电器人机显控界面智能化的进程，也相应地推进了人机界面的发展。随着智能控制、电子芯片技术的发展，越来越多的家用电器上开始使用新型显控界面。例如洗衣机已经从上世纪九十年代的旋钮按键操作界面升级换代成如今的带液晶显示屏和纯平按钮甚至可触摸式界面的操作区域，不仅是外观发生了变化，其内在的控制程序和逻辑也变得更为精准和自动化，更加地顺应了人们在生活中多种多样的需求。

第三章电冰箱显控界面可用性研究.............20
3.1研究方案...............20
3.2实验一：用户需求访谈.............20
第四章电冰箱交互界面可用性测试.............38
4.1研究方案............38
4.2实验一：用户问卷调研............38
第五章总结与展望..............62
5.1研究总结..........62


第四章电冰箱交互界面可用性测试

4.1研究方案
与电冰箱显控界面不同，交互界面指在人冰箱——环境整个系统中，从人感受到外界变化，观察获得信息，输入进冰箱，由冰箱输出并给出反馈，这整个过程都可以称之为在冰箱人机交互界面上发生的用户行为。根据情境意识的定义，用户在日常生活中的需求是呈现丰富动态化效果的，根据即时的需求，用户需要做出不同的反应、决策和预测，从而将操作和任务完成。
本部分实验依然由用户访谈和可用性测试组成。旨在通过基于情境意识设计的任务，发现人与冰箱交互过程中存在的可用性问题，从而改进冰箱设计，优化未来健康生活。

第五章总结与展望

51研究总结
本文主要研究了基于情境意识的人机交互界面的可用性测试的相关内容，通过对家电的广义人机交互界面和狭义显控界面的可用性测试，为情境意识在用户级别产品上的发展和应用做了一定的探索，具体来说包括以下内容：
（1）通过问卷调查和用户深访，对使用电冰箱的人群进行了详细的需求调研，从显控界面到日常存储习惯（交互界面）都有了深入的了解；
（2）通过电冰箱显控界面测试，利用低成本的客观数据得到了验证同类型产品可用性好坏的一般性办法并且根据用户给出的主观难易程度评分和满意度评分分别进行了验证，为未来家电产品显控界面可用性测试的客观评价方法提出了更加简便、低成本的评价方法；
（3）通过电冰箱人机界面可用性测试，得到了极具针对性的可用性问题列表，用以改进未来的冰箱广义交互界面的结构和产品设计，也为未来进行冰箱设计标准化的工作做好了准备。
情境意识与家电产品设计的结合是一个完全新兴的课题，在国外也鲜有研宄问津，本研究中情境意识与人机交互界面的可用性的结合点也不够深入，略显单薄，仅仅在任务设计、量表设计和显控界面实验中有所涉及。在未来的研究中，希望能够通过生理测量手段来考察用户日常生活中的情境意识水平如何，从而得到更有说服力的结论。
另外，在可用性测试的结果中，还有可以进一步挖掘的用户需求，用于后续的产品改进中，例如有用户希望冰箱自带可以隔开门搁架空间的隔板，此类需求即可在未来的产品设计中进行应用，为用户的生活带来更多的便利。
最后，在后续研究中，需要将本研宄的个体问题上升、抽象成标准化设计原则，生成可以指导家电企业进行冰箱设计活动的设计手册，为家用电冰箱在用户体验上的成绩做出进一步贡献。
参考文献（略）