图形用户界面设计中的认知研究

伍婧劲　胡瑞芳

摘要：通过研究认知心理学基本理论，分析了图形用户界面认知的过程，并结合用户需求提出了两种典型的用户认知模式。在此基础上，结合典型产品案例分析，对不同用户认知模式中的认知过程进行研究，得出了两种典型用户认知模式下的图形用户界面设计特征和规律，为设计出真正好用的图形用户界面以及在设计中发现问题、规避风险提供了有力依据。

关键词：图形用户界面;认知过程;信息加工;认知模式

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）07-0095-03

信息时代，图形用户界面作为一种友好的人机交互方式，已经渗透到我们日常生活的方方面面：从早上唤醒你的手机闹铃，到出门骑共享单车，到中午外卖平台点餐，再到买东西移动支付。用户在使用图形用户界面的过程中不断进行着认知活动，其认知活动进行的顺利度、体验感，直接反映出界面是否能够满足用户需求、是否好用。研究图形用户界面的认知过程和用户认知模式，可以深刻理解人在使用图形用户界面时的心理活动和大脑活动。

1 图形用户界面

界面是指人与机器之间信息交互和操作交互的桥梁与纽带[1]。界面有硬界面和软件界面两种形式。硬界面指人操作机器所接触的实体按键、旋钮和手柄等，软界面指通过软件和显示设备呈现的以视觉信息为主的非实体界面。

图形用户界面，即通过图形方式视觉化计算机操作环境的用户界面。在图形用户界面中，计算机画面上显示图标、按钮、窗口、菜单等图形，表示不同含义，用户通过鼠标指针设备等对其进行操作，实现与机器的交流。

图形用户界面出现后，用户无须关注计算机内部复杂的信息处理和存储过程，也不再需要记忆复杂难懂的命令行，对计算机系统的状态和运行过程的理解和操作都通过用户界面实现。易于理解和操作的图形用户界面降低了计算机的使用门槛，让计算机的使用普及起来，而不再仅限于极少数专业人员。这个过程中，图形用户界面的易于认知起着至关重要的作用。

2 图形用户界面中的认知过程分析

认知心理学研究客观事物的信息由人体接收后的信息加工过程，它将人类的认知心理比作计算机对数字信息的加工过程，包括对外界刺激的接收、编码、分类、储存、提取等。

认知是一种信息加工过程，是感官对外界信息进行提取后，通过一系列的加工，最后在大脑中得以解释的过程。该过程包括了感觉、知觉、记忆、判断、思维、推理、学习、想象、概念形成和语言等在内的广泛的脑功能。认知功能是人体大脑高级机能的重要功能之一，认知活动是非常复杂的脑活动过程。

图形用户界面是信息的载体，人对图形用户界面的认知过程可看作人对文字和图形的信息加工过程。图形用户界面设计中用户认知是用户在图形用户界面使用过程中的信息加工过程，研究围绕用户对界面信息的获取、加工、输出过程中的基本要素和规律展开。

图形用户界面得到用户注意后，认知过程就开始了。用户通过注意获取界面信息，继而形成感觉;感觉持续输出，结合过往的知识经验深化和组织形成知觉;知觉形成后，进一步通过想象将当前信息进行延伸、扩展;想象结合记忆将以往的旧场景加上新获取的信息加工完善形成新场景;记忆将当前信息进行存储，供大脑需要时检索使用;思维根据已有的知识结构和独特的个体特征进行判断、解决问题，指挥行为;行为与图形用户界面产生交互，图形用户界面发生视觉改变向用户反馈行为的有效性及结果。此时，完成一次图形用户界面的认知循环，如图 1所示。用户在对图形用户界面的使用中，会不断地重复这个认知过程，最终满足用户的使用需求。

注意具有指向性、局部性和移动性，用户完成一次图形用户界面的交互操作通常需要注意在多个目标之间移动数次。感觉具备普适性但也有个体差异，人人都有感觉，但人人的感觉都不同。知觉受到个体知识经验经历影响，具有较大的差异性和独特性;知识越广泛、经验越丰富，知觉就越完善。记忆是以往的知识经历在头脑中的累积与存储，在提取时进行恢复和使用;记忆包括长期记忆与短期记忆;记忆通常与现实有一定偏离，并且会在回忆中不断地被大脑加工。思维是大脑的创造性活动，主要表现在形成概念以及解决问题中，思维结合内外部信息，做出判断、指挥行为。

优秀的图形用户界面设计应当遵循视觉系统对外界物体的感知规律，优化视觉思维过程，从而达到最优的认知结果。

3 图形用户界面设计中的用户认知模式及案例分析

用户是指图形用户界面的使用者。图形用户界面中的用户认知是用户在使用过程中的信息加工过程：用户对图形用户界面信息获取后，基于已有的知识经验对信息进行加工和输出。認知活动和操作图形用户界面的行为动作相结合，以此达到用户使用图形用户界面的需求和目的，同时在使用过程中沉淀下来对于该用户界面的印象、态度和情感，形成用户体验，直接反映出界面是否能够满足需求、是否好用。

图形用户界面设计中的用户认知根据需求与目的的不同可分为目标导向型认知与情感获取型认知两个大类。

目标导向型认知以完成某一相对明确的任务为目标。用户使用界面时通过获取界面信息，经过认知加工，筛选出任务相关信息并进行交互操作，直到顺利完成任务。整个认知过程目的明确、相对高效，对信息的加工过程中倾向于只关注与完成任务有关的部分，侧重于理性思维。该类型的图形用户界面应简洁、高效、易用，具备较强的容错性和一致性，流程清晰易懂，突出关键信息和交互操作的部分。用户体验很大程度上由使用过程是否顺畅决定。

情感获取型认知以获得某一心理价值为导向。用户使用界面时并不一定具有特别明确的目标和任务，通常处于“随便看看”“打发时间”、感觉有点无聊或孤独这样的心理状态，来获取某一类的感兴趣的信息。在获取与加工信息的过程中，更加侧重于感受自身的情绪、情感状态。整个认知过程中通常思维处于发散状态，强调主观感受。该类型的图形用户界面应美观、丰富、情感化，以呈现内容为主，交互简单明了。用户的使用体验很大程度上由使用过程中获取到的情感价值决定。

结合认知理论研究对典型案例中的视觉元素和操作流程进行分析，可以总结出指导图形用户界面设计的一些原则和规律。

以用户量数亿的微博和微信为例进行分析。微博和微信都是社交类应用程序。微博基于用户关系进行信息分享、传播以及获取通过关注机制分享简短实时信息，具备广播式的特点。微信是向特定用户发送语音短信、视频、图片和文字等形式内容的即时通讯工具，具备点对点、私密性的特点。

微博的使用过程中，绝大多数用户以浏览感兴趣的内容为主，典型认知为情感获取型认知。用户进入应用后，界面上的色彩、图形、布局和字符等获取用户注意，用户形成感觉，继而结合知识经验形成知觉：当前内容是白花绿叶的花卉图片;记忆与想象结合对当前信息进行加工：看到过类似的景物？觉得美？同时对当前场景进行存储;思维根据个体特征进行判断：是否感兴趣？查看详情或者跳过？如果感兴趣则点击图片进一步查看，界面也会反馈以放大的图片给用户;不感兴趣则上滑页面，页面则呈现下一条内容作为反馈。

结合以上微博使用过程中初步基础的一个认知过程分析，我们可以看出：在情感获取型认知中，图形用户界面设计的重点在于如何更好地展示内容以及如何向用户提供他感兴趣的内容。用户如果在浏览中不断地获取到想要的信息，情感得到满足，就会增加使用时间和频率。相反，如果用户在使用过程中无法获取到想要的内容，需求得不到满足，就会放弃使用。

微信的使用过程中，最重要的功能在于通讯，有目标地查看消息或者发出消息，因此典型认知为目标导向型认知。用户进入应用后，界面上的色彩、图形、布局和字符等获取用户注意（首先获取用户注意的是未读消息的红色提示），用户形成感觉，继而结合知识经验形成知觉：当前有未读消息;记忆与想象结合对当前信息进行加工：未读消息来自朋友、公众号或者系统等，同时对当前场景进行存储;思维根据个体特征进行判断：是否要处理未读消息。行为根据判断结果点击某条未读消息进行查看，页面则反馈以该条聊天页面;或者上滑页面浏览更多对话。

结合以上微信使用过程中初步基础的一个认知过程分析，可以看出：在目标导向型认知中，图形用户界面设计的重点在于突出关键信息并以高效的方式引导用户完成目标任务。用户的关注重点在于能否顺利、快速地完成目标任务。

4 结束语

通过分析用户在图形用户使用中的认知过程，可以将每个看似平淡无奇的使用动作分解成数个认知过程，其中的细节可以帮助我们探究用户行为的深层次原因;再结合用户认识模式的分析，准确定位用户需求，继而找到不同类型的图形用户界面设计中需关注的不同侧重点，为设计人员研究提供理论依据与设计支撑，帮助他们设计出更加好用的图形用户界面。

参考文献：

[1] 袁修干，庄达民.人机工程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002.

[2] 柳沙.设计心理学[M].2版.上海：上海人民美术出版社，2012.

[3] 宫勇.图形符号设计认知研究[D].杭州：浙江大学，2013.

[4] （美）Robert J.Sternberg著.杨炳钧，陳燕，邹枝玲译.认知心理学[M].北京：中国轻工业出版社，2006.

[5] （美）唐纳德·A.诺曼（Donald A.Norman）著.梅琼译.设计心理学[M].北京：中信出版社，2003.

[6] （美）Jeff Johnson著.张一宁译.认知与设计：理解UI设计准则[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[7] 张婷婷.图形用户界面中影响用户认知的图标设计因素研究[D].上海：上海交通大学，2011.

[8] 郭建晓.基于认知心理学的公交车驾驶室人机交互界面设计研究[D].济南：山东大学，2020.

【通联编辑：李雅琪】

收稿日期：2021-11-20

作者简介：伍婧劲（1986—），女，四川眉山人，硕士，工程师，研究方向为航空电子设备的人机界面设计。