面向老年人的医院智能终端可用性

夏婷， 张宜静，2， 郑奇锋， 周佳*

(1.北京建筑大学机电与车辆工程学院， 北京 102616； 2.清华大学工业工程系， 北京 100084； 3.重庆大学管理科学与房地产学院， 重庆 400044)

医院智能终端是设置在医院中，用于优化医院流程的自助服务终端，它可提供就诊卡发放、自助挂号、取号、检查报告打印等多种功能[1]。它设置的目的是解决医院排长队的问题，提高患者就医体验等。但实际却存在以下两个问题。一是医院智能终端各自不同，没有统一的设计。用户在使用不同医院智能终端时会面临重新学习的问题，而这点对于老年人而言，学习新事物的成本效益比更大，导致老年人的交互效率更低[2],用户体验不佳。二是老年人对医院智能终端的使用率很低。这是由于老年人身体和认知能力的下降[3]。会给智能产品的使用带来困难，而当前智能产品设计人员并没有关注老年人群体[4]，使得老年人使用智能产品时遇到障碍而不愿意使用[5]。

信息架构的深度和宽度一直是许多实证研究的主题，被一些研究人员认为是在设计信息架构系统时必须考虑的最重要的方面。Parkinson等[6]、Snowberry等[7]的研究认为，搜索时间随着深度的减少而缩短。Seppålå等[8]的研究发现，深度影响参试者的操作错误率。Showberry等[9]的研究指出，菜单深度增加，用户的认知负荷会加重，在菜单中搜索时会失去方向感，从而增加搜索时间。现有的关于信息架构的研究主要是基于电脑网页[10]、手机菜单[11]。对于公共场所的智能终端研究较少,尤其是医院智能终端[12]。智能产品的老年用户越来越多，这就需要在信息架构的设计中考虑老年人的心理需求和认知特点。

因此，现针对医院智能终端的可用性问题，探讨信息架构深度对老年人操作绩效和过程的影响。设计以信息架构深度为自变量的单因素组内实验，研发实验原型任务平台，招募11名老年人开展实验研究，并对任务完成时间、错误率、方向迷失等结果进行分析。研究结果可为医院智能终端信息架构设计提供理论参考。

1 研究方法

1.1 问题提出

研究首先对6家医院的智能终端进行了使用现状调查，发现不同医院的智能终端的界面设计、信息架构、操作流程均不相同。对66名老年人进行了医院智能终端使用情况问卷调查，结果发现，老年人使用医院智能终端常用的前4项功能是自助挂号、自助缴费、预约取号、打印报告。老年人使用这些功能时会出现操作问题，主要是操作逻辑不清楚导致错误操作、操作步骤烦琐导致放弃使用等；这些操作问题与信息架构深度过深或是界导航难理解优化。另外，老年人在使用智能终端时会出现方向迷失。Zaphiris[13]在信息架构的深宽比例研究中发现，架构过深或者过宽，会使老年人更容易在操作过程中迷失。此外，终端界面还存在字体太小、功能布局不合理等问题。大多数可用性问题都与信息架构有关。因此，从医院智能终端的信息架构进行分析，探究信息架构深度对老年人操作绩效和过程的影响。

1.2 实验设计

本研究共招募了11名参试者，年龄范围在60～69岁。实验采用线下操作智能平板方式进行，以便采集参试者操作过程的全部数据。

1.3 实验平台及任务

不同医院的智能终端所具有的功能均不相同，但都具有自助挂号、预约取号、自助缴费、打印报告、信息查询、综合服务6项主要功能，而且不同医院智能终端的6项功能的信息架构、操作流程、交互界面不相同。因此对不同医院信息架构进行了总结提炼，设计出了一个可反映大多数医院智能终端操作步骤的信息架构，如图1所示。

根据对医院智能终端信息架构的分析，参考了Zaphiris[13]、Jacko等[14]和Larson等[11]的研究中关于信息架构的深度设计，设计了架构深度分别为2、4、6、8的4个实验任务，分别是自助挂号、自助缴费、预约取号、浏览医生信息。实验的架构深度即为操作任务的页面数量，每个页面中完成一次点击任务，具体的实验任务及操作步骤如表1所示。

表1 实验任务列表Table 1 List of experimental tasks

1.4 实验材料和设备

实验共包含2个实验原型，分别为1个培训原型、1个任务原型。2个原型在Axure RP 8软件上完成设计，并被安装在智能平板的主屏幕上作为2个独立的图标。培训原型用于在实验正式开始前进行培训，挂号、取号、缴费、信息浏览各一次，共4次任务培训，让老年人熟悉设备的操作和实验流程。在正式实验前，进行了两次预实验，参试者为23岁的年轻人，以检验实验原型是否存在问题。根据预实验的结果对实验原型的字体和界面背景色进行了调整，最终得到满足正式实验需求的原型。

实验中使用了Microsoft surface go智能平板电脑，屏幕分辨率为1 800像素×1 200像素,屏幕尺寸为10 in(1 in=2.54 cm)。智能平板电脑主要用于模拟医院智能终端的操作界面，运行实验程序，执行实验任务。并使用自带的录屏工具，录制参试者在平板电脑上执行实验任务的时间、操作路径等反应数据。

1.5 测试指标

实验有3个测试指标，分别为任务完成时间、错误率和方向迷失，同时还观察了参试者操作过程中无效点击情况。任务完成时间是从参试者点击界面中的“开始”按钮的时刻开始计时，到完成所有操作步骤结束计时，由录屏工具进行记录。方向迷失通过页面迷失度和迷失问题两部分统计。页面迷失度通过式(1)进行测量[15]，迷失问题指参试者在执行任务时的操作询问和错误返回。错误是指参试者在操作时发生的任何无效点击、出错和返回，错误率是参试者总错误操作次数与总操作次数的比值。

L=sqrt[(N/S-1)2+(R/N-1)2]

(1)

式(1)中：N为操作任务时所访问的不同的页面数目；S为操作任务时访问的总的页面数目，其中重复访问的页面记为相同的页面；R为完成任务时必须访问的最小的(最优的)页面数目。

1.6 实验流程

正式实验开始前，实验人员向参试者介绍实验的目的、流程、需完成的实验任务等。然后参试者填写知情同意书和基本资料问卷。最后参试者进行简单的触屏操作练习。

在熟悉实验流程和设备的操作后进入正式实验，每个实验任务需1～5 min，全部实验完成需要10～20 min。参试者按照实验任务的顺序依次进行实验。每个任务制作成一张任务卡。任务卡上写有任务的操作具体步骤及任务目标，参试者阅读并理解任务内容后点击“开始”按钮，屏幕会呈现所需任务的操作界面，参试者根据任务内容执行操作。一个任务完成后需拿取下一张任务卡，直到4个任务全部完成。任务的操作没有时间限制，每个任务间可自己安排休息时间。

任务全部完成后对参试者进行简短的访谈，询问在操作中遇到的困难，了解老年人的想法。

2 数据分析

使用SPSS 24.0软件对收集的数据进行统计分析。采用有Kruskal-Wallis非参数检验对数据进行分析。

2.1 任务完成时间

首先进行了描述性统计，如表2所示，结果显示：任务1完成时间11.80 s,任务2完成时间21.73 s，任务3完成时间34.45 s，任务4完成时间78.45 s，分别对应医生信息浏览、预约取号、自助缴费、自助挂号。深度为2浏览医生信息任务完成时间最少，深度为8挂号任务完成时间最多。总任务完成时间为146.43 s。

表2 任务完成时间描述统计Table 2 Descriptive statistics of task completion time

进而对数据进行了正态性和方差齐次性检验，采用SW检验(Shapiro-Wilk test)检验数据的正态性，结果显示只有任务1、任务2和任务3通过了正态性检验。采用Levene检验测量数据的方差齐性，结果显示在显著性水平为0.05的水平下方差非齐性。因此，不能采用方差分析方法进行数据分析，采用了非参数分析方法(Kruskal-Wallis检验)，检验结果显示，4种不同深度的任务完成时间存在差异(H=35.691,P=0.000)。结果表明信息架构深度显著影响任务完成时间。

2.2 错误率

首先进行了描述性统计，如表3所示，结果显示：错误主要集中在任务2、任务3、任务4，分别对应深度4、6、8。深度为2的任务出错率最低(0)，深度为8的出错率最高(11.4%)。总操作错误率为7.27%。

表3 不同任务错误率对比统计Table 3 Comparison statistics of error rates of different tasks

进而对数据进行了正态性和方差齐次性检验，采用SW检验检验数据的正态性，结果显示任务2、任务3和任务4均没有通过正态性检验。采用Levene检验测量数据的方差齐性，结果显示在显著性水平为0.05的水平下方差齐性。因此，不能采用方差分析方法进行数据分析，采用了非参数分析方法(Kruskal-Wallis检验)，检验结果显示，4种不同深度的任务完成时间不存在差异(H=3.000,P=0.392)。

2.3 方向迷失

Smith发现页面迷失度得分小于0.4时，参试者不会显示出任何可观察到的迷失方面的特征，页面迷失度得分大于0.5时，参试者就会出现迷失特征[14]。通过式(1)计算出所有参试者页面迷失度均小于0.4，即从定量分析的角度上，参试者不会显示出明显的迷失特征。但是在实际的操作中，有7名参试者出现了10次操作询问，平均每人1.43次操作询问，3名参试者出现了3次错误返回，平均每人1次错误返回。这表明，老年人在使用医院智能终端时，即使信息架构深度不深，也会存在方向迷失情况。

2.4 无效点击

在实验过程中发现，参试者在任务操作过程中出现多次无效点击的情况，即点击无交互效果的文字或导航、错误的操作按钮等。如表4所示，任务1操作较简单没有出现这种情况，但是预约取号、自助缴费、自助挂号3项任务共出现了11次无效点击。尤其是任务4，选择科室、选择日期、选择时间3个页面都出现了无效点击，这表明在挂号操作这一环节，还存在较多可用性问题，不便于老年人使用。并且参试者在选择科室、选择日期、选择时间3个页面停留时间较长。实验结束后对参试者进行访谈得知，老年人出现这些情况的原因是不知道哪些是可点击区域，希望有人指导。

表4 无效点击情况统计Table 4 Statistics of invalid clicks

3 结果讨论

结果表明：信息架构深度会显著影响老年人的操作绩效和过程，具体总结与讨论如下。

架构深度显著影响任务完成时间(H=35.691,P=0.000)。信息架构深度越深，老年人操作的完成时间越长，错误率越多。这与信息架构深度和老年人的短期记忆有关。当信息架构深度较浅时，页面上整合的信息较多[16]。减少了翻看页面搜索信息的时间，也避免了老年人采用短期记忆来记忆更多信息；当信息架构深度增加时，操作页面增多[17]，老年人需要去记忆的信息也增多[18]。但老年人的短期记忆和认知资源有限，导致了时间增多、错误率增加。因此，为了减少老年人的任务完成时间和错误率，除了降低信息架构深度以外，还可以通过提高界面元素的操作可识别性，使老年人在众多页面信息中，快速地识别目标信息。而且建议老年人最好避免单独操作页面多的任务，因为太多的操作页面会增加他们的认知负荷[19]；或是老年人使用智能终端时有医护人员在旁边指导操作。

老年人在使用医院智能终端时常出现方向迷失的情况，即会出现错误操作返回、不会操作多次询问等。究其原因，一是智能终端的信息架构与老年人的心智模型不一致[20]，影响了老年人的方向感。二是老年人对界面导航理解困难，导致操作时无法方便快捷地获取所需的信息[21]。因此，为了提高老年人的方向感，设计者在构建信息架构时，应该符合老年人的认知特点，如减少操作页面中的操作步骤数量等[22]；或是在界面中添加可以快速检索的标签，通过使用关键字搜索高效地达到目标。

参试者在任务操作过程中出现多次无效点击情况。这与界面中的按钮设计、文字等界面交互元素有关，导致了老年人无法准确判断出界面中的可点击元素。现有的智能终端终按钮的设计大多为扁平化设计，扁平化设计失去了交互元素的可点击信号，会使老年人群体产生认知障碍，导致使用时不能确定哪些是可以点击的，而哪些不可以点击[23]。可用性工程专家Nielsen[24]在 Windows8 系统的可用性测试中发现，扁平化元素让用户很难发现哪些元素可点击而哪些不可以。对交互元素添加渐变、阴影等拟物化设计效果，能够使用户对交互元素的识别效率和点击正确率有明显提高[25]。因此，为了减少无效点击的情况，提高老年人对按钮、文字等交互元素的辨识，可以适当地对界面元素进行拟物化设计，以提升产品的用户体验。

4 结论

探究了医院智能终端的信息架构深度对老年人操作绩效和过程的影响。通过实验数据分析和讨论，得出如下结论。

信息架构深度影响了老年人的操作绩效和过程。架构深度显著影响了任务完成时间。架构深度越高，操作错误率越高。由实验结果可知，最适合老年人的信息架构深度为2层。

界面交互设计会影响老年人对可点击元素的判断。因此，为了让老年人能快速且准确地找到按钮，可以对按钮的布局进行优化，置于操作页面的左侧。或是将文字设计为可点击的按钮，以便老年人能通过多个按钮完成相同的任务。

设计者可以对界面中的按钮、文字等交互元素进行优化设计。设计者在设计页面中的信息排布、信息架构的宽度时应该考虑老年人的认知特征，以降低老年人的认知负荷，提高操作绩效。