基于工作记忆模型的老年康复类产品界面层级设计研究

王创 杨爱慧

（天津工业大学机械工程学院，天津 300387）

老年康复类产品是指能辅助老年人进行主被动运动训练和日常活动训练，缓解疾病症状并促进身心康复的产品，它的界面多数以综合性功能康复评估及训练系统为主，少数针对特定肢体部位的康复训练系统而设计。但对于老年群体来说，伴随年龄的增长，他们的记忆力呈现逐渐减退的趋势，易出现认知老化以及一系列焦虑、低落的情绪反应[1]。这导致老年群体在操作康复类产品界面时，面临着对于界面信息理解不到位，难以熟悉并记忆康复类产品界面的操作流程等问题。因此，文章以工作记忆模型为依据，针对老年康复类产品界面层级进行设计研究，希望能够加强老年群体对老年康复类产品界面的记忆认知，改善老年群体在康复类产品界面交互过程中的用户体验。

1 工作记忆模型概述

工作记忆理论指出当人体感知外界信息时，人的记忆系统在对信息加工处理的过程中会经历四个主要环节，即中枢执行系统、视觉空间模板、语音回路和情景缓冲器，由此形成一条规律可循的工作记忆。这四个环节也是Baddeley 等人构建出的晚期工作记忆模型主要组成部分[2]，如图1。

图1 Baddeley 等人提出的四成分工作记忆模型[2]

目前，针对工作记忆的研究展现出工作记忆对深层次研究人体记忆认知规律的巨大潜力与参考价值。如靳慧斌等研究雷达管制系统界面飞机标牌信息的排列结构、信息色和管制界面背景色对管制员工作记忆的影响，为管制界面设计提供依据[3]；傅亚强等通过模拟复杂人机系统的监控作业，考察了长时工作记忆与短时工作记忆在情境意识保持中的作用[4]；潘东旎等基于情绪认知控制与工作记忆之间的密切关联，设计出了一种新型情绪性双维n-back 训练，探究了工作记忆训练的训练获益[5]。由此可见，工作记忆对产品界面的信息排布、色彩方案以及人机系统的情境认知等方面的研究颇有帮助，对它进行深入研究在改善用户体验与探索产品界面设计上具有较为重要意义。

2 老年群体记忆特点分析

经研究发现，高龄者的记忆大多来源于长时记忆，工作记忆随着年龄的增长而逐渐衰退，因此高龄者难以熟练运用工作记忆去完成诸如界面交互类的高难度记忆操作任务[6]。与年轻人相对比，具体表现为老年群体最初感受或接触的“初级记忆”无显著差异，但经其他方式二次加工后，尤其是老年群体从未涉及的全新编码的界面信息，此类“次级记忆”经老人短时间记忆而存储于他们的记忆库中，因遗存的陌生感导致老人对这些界面信息接受程度仍然较低，大脑记忆数据库的存储效率下降。而对于记忆中已存在或熟悉的事物，则可帮助他们联想起对应使用场景中的记忆操作与理解。

3 界面层级设计思路

由于语音回路模块主要用于存储和复述语音信息[7]，与界面元素信息关联度不高，因此研究基于工作记忆加工系统的中枢执行系统、视觉空间模板和情景缓冲器三部分提出界面层级设计思路。

3.1 基于中枢执行系统的层级规划

中枢执行系统在工作记忆中负责控制大脑的最高认知，对有限的注意力资源进行分配与控制，也包括对其他记忆环节的领导协调。老年人的注意力是受限的，因此以最小的视觉处理代价，获得尽可能多的有价值信息，是信息传达的基本原则，映射到界面设计上则表现为功能界面每一层级的统筹规划。根据Miller 等认知心理学家对短时记忆容量及工作记忆有限容量规律[8]的研究，若想在短时记忆中获得有效刺激，在工作记忆有限容量规律周期内的信息容量约为7 个项目，记忆广度上下波动范围为7±2 个组块。由此可得出，老年康复类产品界面的层级规律，即第一功能层级的界面信息组块需严格保持在7±2个数量内，首先给予用户轻松畅快的识别体验；随后展现的界面信息组块量需呈现逐级递减的规律，即第一层级＞第二层级＞第三层级，往下每一层级主要体现关键训练信息，尽可能使视觉处理代价减至最小。

3.2 基于视觉空间模板的界面要素识别模式

在中枢执行系统接受到信息资源并进行有选择性地筛检分配后，视觉空间模板与语音回路分别从视觉、听觉两方面相互结合着开展视觉图像与言语声波的编码翻译工作。根据视觉认知功能因年龄老化而逐渐衰退的神经机制，老年人视觉刺激有效程度的要求往往比成年人高。而系列位置效应指出，在自由回忆时，人们对系列位置靠前的项目记忆效果较好（首因效应），对排列最后的几个项目的记忆效果也较好（近因效应），而对中间大多数项目的记忆较差[9]。因此，当界面刺激项目过多时，要注意结合老年人的操作与阅读习惯，可采取重要信息首尾分布，核心环节推前设置的方式，加深老年人对康复类产品界面信息的记忆理解。在与用户界面交互时，人类的第一认知就是色彩搭配展现出的视觉效果，这种效果具有很强的视觉显著性。因此，可以运用色彩对比突变，让重要界面元素从视觉网格中跳脱出来，划分视觉显著性层级。但需注意应尽量采用简洁的色彩。同时，对于训练时老年用户易疲惫阶段的界面信息，可采用元素加粗增大和增加标识框等处理方式，为疲软的记忆阶段带来一段跌宕起伏的记忆波动。而对首因和近因效应区域之外记忆效果较差的渐近部分，例如，整个训练模块中多元素、多色彩集合的游戏选择界面，可选择添加高明度、高亮度的鲜明色块来加大局部关键信息与整体多重信息的差值对比，给予老年人可接受的视觉冲击力，同时强调主体项目，提高记忆存储效率。

3.3 基于情景缓冲器的层级重力链接形式

情景缓冲器作为工作记忆广度三成分的补充，在中枢执行系统的控制下，与视觉空间模板、语音回落并行工作，为来自各子系统的多通道信息提供一个暂时存储和整合的平台，保留有限量信息的完整度，并将不同种信息拼接成连贯畅通的记忆情景[10]。正如记忆情景中信息组合自然流畅的特性，康复类产品界面也需要做到信息连贯、认知流畅。在浏览特定网格布局的界面时，人的视线存在阅读习惯性，常见习惯性的视觉模式包括古腾堡图表、Z 字形模式、F 字形模式等。古腾堡图表将媒介区域分为四等份，划分出了每个区域的视觉重视度。古腾堡模式指出，人在扫视页面时，视觉会以一种叫做“轴方向”的水平方式移动[11]，使得视线从主要视觉区漫游至终端区，形成阅读重力轨迹，因此重要的视觉信息应排布在阅读重力路径上。根据阅读重力与视觉工作区的特点，界面层级的链接形式设计应减少用户在界面上的视觉停留时间、增加信息获取率、提升信息执行速度[12]。但对于老年康复群体，需多增加视觉停留时间，给予他们适当的理解缓冲片段。因此，通过具有古腾堡图表规律的界面层级重力链接形式，一方面，可以保证老年群体捕获的视觉信息串联成一条完整的记忆线索；另一方面，这种形式与老年康复群体阅读记忆习惯相匹配，贴合视觉流动规律，让老年人在训练中快速、准确并愉快地接收信息[13]。

综合以上，研究总结出设计思路，如表1。

表1 界面层级设计思路

4 界面层级框架构建

文章利用信息编码进行界面层级框架构建，信息编码作为通信领域信息处理的常用手段，通过信息与载体的特殊关联，以特定的方式（常以代码的形式），结合成简洁精炼的寓意基本模块，便于接受、储存、处理、提取和转移。在信息加工处理过程中，界面信息首先经过视觉编码进入认知处理，然后进入决策[14]。由此可见信息编码一直存在于工作记忆的运作机理当中，同样在设计领域也作为一种搭建设计要素间联系的方法。因此，结合设计思路，利用信息编码，分别构建基于建中枢执行系统、视觉空间模板、情景缓冲器三大工作记忆模块的界面层级框架，进而规划出老年康复类产品界面层级联合框架。

4.1 基于中枢执行系统的层级规划框架

每一单独功能模块的界面层级数控制在3 层为最佳，从第一层级到第三层级（或大于三个层级）的项目数呈现逐渐递减态势，注意第一层级内的项目数量应控制在7±2 个以内，由此形成渐进而简化式的操作流程引导[15]。同时为了让老年人的中枢执行系统在短暂周期内获取更精准、有效的记忆信息，应减少与训练主体相关性较低的信息处理工作，界面上的视觉噪音必须得到有效减弱与控制。基于中枢执行系统的层级规划框架如图2。

图2 基于中枢执行系统的层级规划框架

4.2 基于视觉空间模板的视觉显著性布局框架

根据系列位置效应与部分报告法，对老年人记忆的首因效应与近因效应之间的渐进部分，在信息编码上可运用色彩对比突变、元素加标识以及增大加粗的方式，利用相同符号的不同表现形式给老年群体留下深刻印象。对于界面关键信息处，可采用提高局部与整体亮明度对比的方式，利用背景的衬托，使界面重点信息更加清晰明了。这些方式可在具体界面设计场景中进行叠加搭配使用，如此不仅使界面视觉显著性布局更加灵活多样，而且增加了界面有效视觉刺激，缩短了老年群体对界面重要信息的捕获时间，减轻阅览压力。基于视觉空间模板的视觉显著性布局框架如图3。

图3 基于视觉空间模板的视觉显著性布局框架

4.3 基于情景缓冲器的层级重力链接形式框架

合理运用情景缓冲器这一机能原理，将有限关键信息与记忆情景联系起来，建立与老年群体记忆痕迹契合度高的界面层级关系。同时对康复类产品界面信息逐级进行严密的逻辑编排。并遵循古腾堡视觉流程的阅读重力原理，构造出与情景缓冲器暂存缓冲机能相匹配的界面层级重力链接形式。这种形式既能加强功能层级间联系的紧密性与逻辑性，也能为老年群体提供适当的视觉休憩空间，便于老年群体厘清认知目标，形成一条条串联起来的可回顾式记忆线索。基于情景缓冲器的层级重力链接形式框架如图4。

图4 基于情景缓冲器的层级重力链接形式框架

4.4 界面层级联合框架构建

综合工作记忆模型三个关键阶段界面层级设计思路，将中枢执行系统的最小视觉处理代价原则、视觉空间模板的视觉显著性布局与情景缓冲器的层级重力链接形式三者有机结合，形成辅助老年群体理解的康复类产品界面的层级联合框架，如图5。根据此框架中，笔者对现有康复类产品中的一款上肢康复训练系统的交互界面进行了设计与优化，如图6、图7，此框架有利于界面层级设计的深入细化，精准定位老年用户需求，加深老年人记忆，避免认知超负荷，最终实现较佳的康复效果[16]，对老年康复类产品界面设计具有指导借鉴意义。

图5 老年康复类产品界面层级联合框架

图6 训练模块界面设计

图7 其他相关训练界面设计

5 结论

研究为老年康复类产品界面设计提供了较为重要的方法论依据，提出了提高老年群体康复训练效率的界面层级设计指导思路，为探索出更加适应老年群体记忆特点的界面层级设计方法奠定了基础。文章的创新点在于将工作记忆模型三个关键阶段与康复类产品界面相结合，把人体工作记忆运作机理融入到界面层级设计思维之中，解决了老年群体记忆痛点，拓宽了界面设计研究领域。同时，通过研究让老年群体使用康复类产品界面时减少因误操作和理解偏差带来的挫败感，增强人机交互流畅性，为老年康复类产品界面设计提供了具有实操性的参考思路和案例研究。后续的研究将通过界面实验的方法进行数据分析，并在定量的基础上进一步验证完善此理论框架，做到老年康复类产品界面与用户的有机结合。