儿童人机交互界面色相差异运用方法研究

蒋雨妤 饶锦锋 史忠超

摘 要：基于儿童认知特征的交互界面设计是当前界面设计的主流。本文通过色相差异认知实验，探究8～12岁儿童对人机交互界面中色相差异的辨别认知情况，总结出正确运用色相差异进行儿童人机交互界面色彩设计的方法。

关键词：儿童认知;色相差异;人机交互界面

目前有研究者提出以儿童认知特征为中心的设计能帮助界面达到更高的交互效率，满足用户的需求。[1]色彩是儿童人机界面一项重要的组成元素，在进行儿童人机交互界面色彩设计时，应以儿童认知特征为基础。在色彩的三要素中，儿童对色相的认知比对明度与饱和度更加深刻。在儿童界面色彩设计时常用色相差异的对比原理，使界面更加具有视觉冲击力、重点更加突出。因此探究儿童相关色相差异认知特征，为界面色彩设计提供参考，具有重要的意义。

1 儿童的色相差异认知

色相由光的波长决定，是色彩三要素中最主要的特征，是一种色彩区别于另一种色彩的最主要的因素。把红、橙、黄、绿、蓝、紫等色相以环状形式排列，形成一个封闭的环状循环，从而构成色相环，亦称色轮。[2]在色相环中色相取值范围是0°到360°，每个角度代表一种色相。色相差异是指至少两个不同色相的色彩存在于同一视野中而形成的视觉效果。各色相之间在色相环上相距的角度决定了色相差异效果的强弱程度，角度越大，差异效果越强，反之则差异效果越弱。[3]

在儿童认知发展阶段中，其对色彩的认知主要从色相开始。据心理学家研究表明，学龄前儿童普遍喜爱艳丽明快的颜色，尤其是对比明显的颜色。因此，为这一年龄段的儿童做设计时，应更多地使用明度高与纯度高的色彩。8～12岁儿童随智力水平的不断提高，对色彩的认知程度不断增加，所认识色彩的数量增加，对色彩词汇的掌握数量增加。[4]在8～12岁儿童的认知中，色相更易于区分，但目前缺少8～12岁儿童对人机交互界面中色彩的认知能力的相关研究，使得设计师在进行此方面设计时没有参考，使用过于花哨或过于单一的色彩。

2 儿童色相差异辨别实验

2.1 实验目的

探索儿童辨别认知色彩色相差异的反应时间、正确率与差异角度、干扰项的关系。

2.2 实验方法与材料

研究采用被试内实验设计方法，将干扰色相值和色相差异角度这两个参数作为自变量，干扰色相值有0°、120°、240°这3个水平，色相差异角度有5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°这8个水平。以干扰色相值各个水平为起点，以色相差异角度各个水平为夹角，分别从正方向（逆时针）与负方向（顺时针）取得两个色相值为目标色相值，共计48种测试条件，具体色彩值如表1所示。使用9个大小为38×38像素的色块作为实验材料，其中一个目标项与8个干扰项位置随机，如图1所示。

2.3 被试与实验程序

实验共选取30名（男15名，女15名）8～12岁儿童作为被试，所有被试视力或矫正视力正常，均无色盲色弱。实验设备是显示器分辨率为1366×768的华硕计算机一台。实验程序由心理学实验操作平台E-Prime控制实现。如图1所示，实验开始之前呈现指导语，为被试讲解实验操作方法，并让被试进行一次或多次练习实验，直至确定能够正确进行实验操作之后开始正式实验。实验开始呈现某一种测试条件下的9个色块，要求被试根据色彩差异在其中分辨出与干扰项色彩不同的目标项，并点击。若认为色彩均相同则点击灰色的背景部分，即完成一次测试，随即重复测试步骤，直到被试完成所有測试任务。实验过程中记录被试的反应时间和正确率。其中，反应时间为9个色块呈现到被试点击目标色块或背景部分之间的时长;正确率为在某种测试条件下反应正确被试数量与总被试数量的百分比。

3 结果与分析

在各干扰项水平上，不同的色相差异角度下，被试反应正确率的变化情况如图2所示。色相差异范围在5°到25°之间，被试反应正确率随色相差异角度增大而增大，在25°以后达到100%并保持不变。其中在干扰项为红色时，被试反应正确率增大速度比蓝色和绿色更快，在15°时反应正确率就达到了98%，而干扰项为蓝色和绿色时，被试反应正确率增大速度大致相同。由此可得出结论：在色彩明度与饱和度保持不变，色相差异角度为25°时，儿童可以正确分辨两个颜色为不同颜色。

筛选回答正确的被试反应时间并按照拉依达准则[5]剔除极端数据。在各干扰项水平上，不同色相差异角度下，被试平均正确反应时间的变化情况如图3所示。被试平均正确反应时间随色相差异角度的增加而减少，后逐渐趋于稳定。其中在干扰项为红色时，被试平均正确反应时间减少速度略快于蓝色和绿色。由此可得出结论：在数字界面中，相比绿色与蓝色，儿童更能分辨红色与其相近的颜色之间的差异。这与高秀娟总结相关研究后得出的结论——儿童辨认色彩正确率顺序依次为红色、白色、黄色、蓝色、绿色等，棕色、深蓝等色相不是特别明确的颜色不是很容易被认出，[6]具有一致性。

使用统计学软件SPSS分别对红、绿、蓝这3个干扰项水平下的色相差异角度与被试的正确反应时间进行Pearson相关性分析，结果为：在红色色块为干扰项时，色相差异角度与被试的正确反应时间之间的Pearson相关系数r=-0.494<0，显著性值P=0.000<0.05;在以绿色色块为干扰项时，色相差异角度与被试的正确反应时间之间的Pearson相关系数r=-0.330<0，显著性值P=0.000<0.05;在以蓝色色块为干扰项时，色相差异角度与被试的正确反应时间之间的Pearson相关系数r=-0.357<0，显著性值P=0.000<0.05。这表明在干扰项的各个水平下色相差异角度与被试的正确反应时间之间具有显著的负相关关系，被试的正确反应时间随色块间色相差异角度的增大而减小。

4 结语

本文主要通过一项色彩辨别实验，得出以下结论：在色彩明度与饱和度保持不变时，干扰项的各个水平下色相差异角度与儿童的正确反应时间之间具有显著的负相关关系，被试的正确反应时间随色块间色相差异角度的增大而减小;在色彩明度与饱和度保持不变，色相差异角度为25°后，儿童可以正确分辨两个颜色为不同颜色;在数字界面中，相比绿色与蓝色，儿童更能分辨红色与其相近的颜色之间的差异。该结论为以儿童认知特征为中心的人机界面色彩设计提供了理论基础。在考虑使用色彩数量时，不同色彩色相之间角度必须超过25°才能被儿童识别出，否则在儿童的视觉下此界面显得过于单调。若要通过色相差异使儿童的识别效率增加，可以考虑使用红色，效果最佳。

参考文献：

[1] 姚善良，张钰唯.儿童数字产品界面色彩设计研究[J].艺术与设计（理论），2018，2（5）：95-96.

[2] 吴振韩.色彩设计色彩构成的原理与设计[M].南京师范大学出版社，2009.

[3] 周新明.色彩对比与调和在广告设计中的应用[J].数码设计（下），2018（8）：226.

[4] 孙颖.针对6～12岁儿童的色彩游戏产品设计研究与开发[D].北京工业大学，2016.

[5] 杨婧，辛明勇，欧家祥，等.基于拉依达准则的计量自动化系统数据准确性判断方法[J].电力大数据，2017，20（11）：74-78.

[6] 高秀娟.基于符号学的学龄前儿童应用软件界面设计研究[D].西安建筑科技大学，2014.

作者简介：蒋雨妤（1995—），女，四川宜宾人，西南科技大学制造科学与工程学院硕士研究生，主要研究方向：人机交互、产品设计方法等。

饶锦锋（1979—），男，西南科技大学制造科学与工程学院讲师，通讯作者，主要研究方向：工业设计、反求工程与快速制造等。

史忠超（1995—），女，河北唐山人，西南科技大学制造科学与工程学院硕士研究生，主要研究方向：工业设计、服务设计等。