基于ACT-R理论的家用制氧机界面设计研究

李玉菁

（南京理工大学 设计艺术与传媒学院，江苏 南京 210000）

0 引言

随着科技水平和人们生活条件的提升，氧疗保健越来越受到人们的关注。对于中老年人、高压工以及心脑血管等慢性病患者来说，家庭氧疗为此提供了一种操作简易的缓解病痛的方法。家用制氧机在市场上的占有率越来越高[1]。目前，在对心脑血管疾病和呼吸系统疾病的治疗中，家用制氧机均起到了辅助治疗的作用，并广泛应用于家庭、社区诊所、养老机构、疗养院、医院等场所；氧疗对处于亚健康状态、妊娠状态、患有一种或多种慢性疾病的人群的记忆衰退、易疲劳、易烦躁等症状都具有积极的治疗意义。

推理思维自适应控制（Adaptive Control of Thought-Rationgal，Act-R）理论模型是一种目前来说可以比较完全地解释人类认知系统的逻辑构架的假设模型，并且已经广泛应用于教学、辅助治疗阿尔茨海默病、驾驶、复杂系统界面操作等诸多方面，但其在家用制氧机操作界面中的实际运用还比较的缺乏。因此，本文从ACT-R模型的角度出发，对鱼跃Yu300和Decakj（德迩杰）1sw进行了对比研究分析，通过分析用户在使用家用制氧机过程中的认知习惯和行为习惯，对家用电动制氧机的操作界面进行研究[2]。

1 理论基础

ACT-R模型认为认知过程由四种模块组成：基于目标性的知识假设模块、基于视觉性的知识假设模块、基于动作性的知识假设模块和程序型以及描述型知识假设模块。这四个模块互相作用，最终形成人类的认知过程。这四个知识模块由一个独立的中央产生式系统负责自动调节其在工作中产生的知识管理行为，并独自地负责进行其知识管理工作。

2 基于ACT-R的家用制氧机操作界面分析

家用制氧机主要采用分子筛制氧机制，通过分子筛筒处理空气中的氮气、二氧化碳等杂质，得到较为纯净的氧气。根据目标模块、视觉模块、动作模块和描述型知识模块的不同的特性，对制氧机的多种交互操作模式进行分类和研究[3]。

2.1 目标模块

氧疗过程中，制氧机的操作界面设计需对用户进行互动和激励，使用户学习理解操作过程。目标模块需具备吸氧功能、设备异常警告和操作舒适度，因此具体功能包括开机、吸氧、氧量、流量、报警等。

2.2 视觉模块

根据用户视觉注意方式和医疗设备的特殊性，操作界面的设计应简明清晰，使用户可以直接、简单地完成任务。操作过程中，界面上字体大小、颜色等也是直接影响交互的重要因素。视觉模块需要满足字体尺寸、配色合理的要求，同时通过视觉对比突出重要信息。

2.3 动作模块

从效用的角度出发，当用户已经具有预期的目标时才开始执行相应的动作。根据ACT-R模型，完成任务的成功率大同时支出量小的方式最容易被用户所选取。因此，动作缓存特点需要满足动作流程顺畅、目标层级明确，操作直接便于达成用户主要目的[4]。

2.4 描述性知识模块

增加从记忆缓存信息模块中的描述性信息需要提高用户的记忆和缓存信息的激活和缓存量。根据ACT-R模型，信息的激活量只有和其信息存储时的编码形式一致时认知效率才是最大的。因此，在进行家用制氧机的操作界面的设计时，需要加入用户的日常操作习惯和生活行为习惯。描述性知识缓存特点需要方便用户查找重要信息，并对重要功能信息进行明确的导航指引，便于提取信息。

3 实证分析

本文将根据笔者前文研究得出的家用多功能制氧机的用户界面交互设计模式对两种家用制氧机的性能进行对比和分析，具体分析如表1所示。

表1 两种家用制氧机对比分析

在目标模块配置方面，鱼跃与德迩杰的可视化设置在功能上差别不大，德迩杰增加了语音识别功能作为辅助。在视觉模块方面，鱼跃制氧机在设计上缺乏夜间低亮度下的操作模式，且各操作模块的划分不完全符合用户的视觉认知系统的特征和对可视化设计的需求。在动作模块设计方面，鱼跃制氧可视化达成的效率低于德迩杰。在描述性知识模块设计方面，鱼跃制氧机的描述知识编码和可视化形式不完全贴合用户的视觉习惯，使用户难以理解和记忆。从ACT-R模型的四个知识模块对两种鱼跃制氧发动机的分析结果可以看出，德迩杰制氧机的界面和可用性优于鱼跃[5]。

4 界面设计

家用制氧机的交互界面的设计需要充分考虑操易用性、安全性和高效性，减轻用户的视觉负荷和工作记忆负荷，降低误操作。如图1所示的设计，（1）功能设置方面：主操作界面包括吸氧开关，含氧浓度及流量的检测、温度控制、定时控制和设备异常状态监控；（2）布局设置方面：用户主要操作模块位于主界面的右下部，以便于用户进行右手操作；设备信息显示模块则位于主界面的左上部，符合用户视觉搜索特征，且避免在操作时造成视野盲区；（3）色彩和外观方面：色彩主体是蓝色系，重要数据使用绿色表示（例如流量和含氧量），颜色搭配比较简单，整体外观简洁清新，界面中的操作模块和信息模块的设计均以用户的操作习惯和视觉搜索习惯为中心进行设计[6]。

图1 家用制氧机交互界面

5 讨论和结论

本文在ACT-R认知模型的架构下对鱼跃和德迩杰两款家用制氧机操作界面进行了分析，提出了家用制氧机操作界面的基本设计框架。结合对ACT-R模型的目标性知识模块、视觉性知识模块、动作性知识模块和相应的描述性知识模块四个知识模块，在研究家用制氧机操作界面时，可以得出各模块中比较符合人类认知习惯和行为习惯的交互模式和组织方法。最终可以得出家用制氧机的操作互界面的结构和组织设计方法，为中小型家用医疗制氧机设备的交互界面设计和应用提供一定的依据和指导。