用戶心智模型在交互設計中的應用研究

摘要：為了明確用戶心智模型在交互設計中的應用熱點和應用趨勢，形成用戶心智模型在交互設計中的一般應用程序，文章通過文獻研究法厘清用戶心智模型的相關概念，提取交互設計中用戶心智模型的研究熱點，總結其研究趨勢和應用方法，為用戶心智模型在交互設計中的應用研究提供方向參考。

關鍵詞：用戶心智模型;交互設計;應用研究;研究趨勢;研究綜述

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2022）04-0-03

隨著產品的交互化趨勢愈發(fā)明顯，產品的交互步驟和交互邏輯變得更加復雜，用戶心智模型理論逐漸在交互設計研究過程中發(fā)揮重要作用。由于理論發(fā)展時間較長，包含的應用方法繁多，容易混淆，不利于設計過程的推進。文章研讀用戶心智模型在交互設計中應用的相關研究論文，試圖梳理用戶心智模型在交互設計中的應用熱點、應用趨勢。

1 用戶心智模型理論溯源

心理學家Kenneth Craik（肯尼斯·克雷克）（1943）首次定義了心智模型，認為心智模型是用于解釋個體對現實世界中的事情的內在認知歷程。Johnson Laird（約翰遜·萊爾德）（1983）認為心智模型是結合人們對客觀世界的認識，在腦海中形成的一個簡單的世界。Donald Norman（唐納德·諾曼）（1983）在應用理論研究的基礎上總結出了心智模型具有主觀性、學習遷移性、動態(tài)性、功能性、相似性等特征。Indi Young（茵迪·揚）（2008）將人的目的、思維過程以及行動中的情緒和思維變化定義為心智模型。張丙香（2013）提出了與學習者心智模型相對應的科學家心智模型[1]。目前在交互設計領域中，一般認為產品和用戶心智模型越接近，越能給用戶帶來較好的交互體驗，其本身是一種特殊的“信息構架”，具備“信息構架”的特性。

通過文獻研讀可以得出，用戶心智模型在交互設計領域的應用始于Indi Young在《心智模型》一書中的研究。文章以Indi Young關于用戶心智模型的研究為理論基礎展開研究，即用戶心智模型的構成要素有原子任務、任務層、任務塔、心智空間，原子任務是用戶心智模型構建的基礎，任務層、任務塔、心智空間是對前一個要素的歸納概括。

原子任務是用戶與產品交互過程中所利用的最少的資源完成的不可再分的任務，通常包括原子性和任務性，即該項任務粒度足夠小，無法再繼續(xù)拆分成更加微小的任務;任務層是由多個相似的原子任務整理歸納得出，保留了與研究密切相關的核心內容，將原子任務梳理成只描述一個事件的相對獨立任務;任務塔是指在本質上密切相關但不完全相同的任務層堆疊而成的塔狀集合，應按照親和度對任務進行分類，描述用戶不同的思維或行為過程;心智空間是指擁有共同目標或者時間上緊密相連的任務塔聚集在一起形成的一個獨立的空間，在用戶心智模型搭建過程中區(qū)分心智空間意味著用戶心智模型的搭建完成。

2 用戶心智模型在交互設計中的應用熱點

在中國知網CNKI進行關鍵詞為“用戶心智模型+交互設計”的檢索，結合檢索論文的研究主題，共篩選獲得自2010年到2022年的24篇相關研究論文。進行關鍵詞共現圖譜分析，結果表明除了“用戶心智模型”和“交互設計”，研究關鍵詞頻次從高到低依次為“用戶體驗”“信息架構”“可用性研究”“界面”“匹配度”“計量”“設計分析”。結合交互設計的具體程序通讀文獻，研究認為用戶心智模型在交互設計中的應用主要有“用戶心智模型構建”“用戶心智模型分析”“用戶心智模型評價”三個方面的熱點內容。

2.1 用戶心智模型構建

Davidson（戴維森）在《用戶心智模型和可用性》一文中系統地講述了用戶心智模型的一般獲取方法，以用戶訪談法、觀察法、問卷與調查法、出聲思考法、焦點小組法、卡片分類法為主。平正強（2017）在此研究基礎上，將用戶心智信息獲取的方法總結為心理信息的獲取路徑和生理信息的獲取路徑[2]。其中心理信息獲取路徑指的是傳統的心智信息獲取方法;生理信息獲取路徑是能夠通過技術手段測量的交互行為導致生理信息變化的方法，其中包括血壓、瞳孔反應、面部表情、腦電波、心電圖等。行為親和圖是用戶心智模型的主要表現形式，也有學者采用行為流程圖、數據連接表、信息架構圖以及“手段—目的鏈”理論、關聯矩陣法等方式表現心智模型的內容。不論采用何種方法，學者都是為了對心智信息進行可視化和秩序化演進。

2.2 用戶心智模型分析

對心智模型的分析是交互設計過程中最重要的核心環(huán)節(jié)，但由于心智模型的主觀性和動態(tài)性，學者較難完全區(qū)分心智模型構建方法和心智模型分析方法。比如，魏帥麗（2015）采用卡片分類法、映射關系圖等方法分析用戶心智模型。但是，學者更青睞于將對應層次分析的方法作為心智模型分析的主要方法，從各種角度對心智模型進行層次劃分，分別對應交互設計的不同階段。主要代表有張雪（2020）將用戶心智模型劃分為認知層、行為層和情感層[3]，分別對應Norman（諾曼）提出的交互體驗中的本能層、行為層和反思層。在用戶心智模型量化研究方面，學者也進行了一些探索，如姜霖（2018）以鏈接表的形式重新解構人機交互的思維活動，引入特征向量的典型算法進行回歸分析以識別關鍵節(jié)點[4]。徐愷（2013）采用“手段—目的鏈”方法構建關聯矩陣，對用戶心智模型進行直觀的呈現，以關聯矩陣中的數據表達交互界面各層級間的因果關系[5]。

2.3 用戶心智模型評價

在交互設計領域，用戶心智模型的評價一般圍繞交互界面的可用性測試和用戶體驗評估，主要是以用戶心智模型理論為基礎構建評價體系，再針對交互界面進行評價。此階段的研究能夠較好地驗證在用戶心智模型研究結論的指導下進行的交互設計優(yōu)化是否有效。也有學者以迷失度測試為線索，迷失度越低說明該研究的有效性越高。此外，在用戶心智模型與界面匹配度研究中，也突出了心智模型評價的重要性，馬婧（2018）通過構建心智模型動作合集來進行數字界面交互模式與用戶心智模型匹配度研究。

3 用戶心智模型在交互設計中的應用趨勢

基于文獻研究提取的用戶心智模型在交互設計中的研究熱點，結合文獻研究的具體內容與發(fā)表年份可以推斷用戶心智模型在交互設計中的應用研究趨勢。

3.1 用戶心智模型構建

用戶心智信息獲取途徑多元化。隨著技術的進步，用戶心智信息的獲取已經不僅僅局限于觀察法等主觀方法，也逐漸加入可被測量的、因交互行為而產生的生理信息的提取，確保獲得的用戶心智信息更加全面。從主觀心智信息的獲取到客觀心智信息的獲取，用戶心智信息的獲取方式從訪談法、因果分析法等被動獲取方式，向聲音表現測量、腦電波測量等主動報告式獲取方式發(fā)展。

用戶心智模型構建思路創(chuàng)設化。用戶心智模型作為用戶研究的方法，一般用于指導設計創(chuàng)新，但隨著新的設計理念的發(fā)展，逐漸發(fā)展為由設計師通過產品對用戶心智模型進行干預，加入優(yōu)化策略，引導用戶與產品進行交互。

3.2 用戶心智模型分析

用戶心智模型結構分析層次化。學者關于用戶心智模型在交互設計中的研究脈絡顯示，對用戶心智模型進行分層處理能夠更加高效地對應交互設計的不同階段。關于用戶心智模型結構分析的層次化視角選擇可以根據具體的研究目的進行。

用戶心智模型數據分析定量化。在交互設計領域，用戶心智模型的研究在初始階段多為定量研究，只能進行簡單的評價研究，缺乏客觀性。隨著其他學科的不斷加入，越來越多的學者采用特征向量等定量方式來表示用戶心智模型，能夠更加準確直觀地呈現各心智空間的關系。

3.3 用戶心智模型評價

用戶心智模型評價方法多元化。用戶心智模型評價結合主觀分析和客觀數據計算，融合了心理學知識、計算機圖形技術、數據算法等方面的知識。其中匹配度分析、迷失度測試和設計指標重要性計算在用戶心智模型評價階段的出現也體現了學者對用戶心智模型的研究不再局限于交互設計結果的好壞，而是圍繞具體的設計目的進行邏輯驗證，呈現多元評價的趨勢。

用戶心智模型評價工具體系化。用戶心智模型的評價任務不再拘泥于傳統的可用性測試，逐漸發(fā)展為根據具體的設計對象構建基于用戶心智模型理論的評價體系，確保評價工具的精準性，提高評價結果的準確性。

4 用戶心智模型在交互設計中的應用程序

結合上文研究可知，用戶心智模型作為用戶研究的工具在交互設計領域不斷發(fā)展與完善，不但不會變成“巨無霸”式冗雜的設計工具，相反能夠成為一個理論明確、功能豐富的“工具庫”，設計團隊根據不同研究目的搭配不同的研究方案，最終完成設計優(yōu)化。

文章根據用戶心智模型的相關理論和構建方法，結合交互設計程序，總結了基于用戶心智模型的交互設計程序。宏觀上可以分為“基于用戶研究的用戶心智模型構建”“基于用戶心智模型的現有交互設計評價”“基于用戶心智模型的設計師模型構建”“基于設計師模型的交互設計優(yōu)化”“基于用戶心智模型的交互設計優(yōu)化評價”五個階段。

4.1 基于用戶研究的用戶心智模型構建

目前，越來越多的學者認可用戶心智模型可以是一種用戶研究的方法，研究人員以用戶心智模型的構建過程為手段，逐漸探析用戶在與產品進行交互時的心智信息，并通過行為親和圖進行視覺化呈現，極大地提高了用戶研究的效率，幫助研究人員更加清楚地挖掘設計機會點。在這個階段，研究人員需要采用訪談法、觀察法、問卷研究法等被動式獲取方法和眼動實驗、生物電測量等主動式報告等方法來全面地了解用戶的心智信息，然后再以一定的秩序化方式展示心智信息構建用戶心智模型。以Indi Young關于用戶心智模型的研究為理論基礎，需要逐步提取原子任務、任務層，搭建任務塔和心智空間，最終形成完整的用戶心智模型。

4.2 基于用戶心智模型的現有交互設計評價

通過文獻研究可知，現階段用戶心智模型在交互設計中的應用多為交互界面設計的優(yōu)化，主要目的是通過分析用戶心智模型發(fā)現交互界面設計中的不足之初，并進行針對性的完善。此時，研究人員應當以用戶心智模型為理論基礎，構建評價體系。為了保證評價結果的科學性，該評價體系應當包括評價指標的提取、評價指標權重的設定、評價實驗和評價結果分析四個部分。通過分析各心智空間的評價結果，結合用戶心智信息提取時的研究方法，進行歸因分析。研究人員根據評價指標的具體數據挖掘交互界面中的缺陷，總結設計優(yōu)化機會點。

4.3 基于用戶心智模型的設計師模型構建

張丙香（2013）在學習者心智模型和科學家心智模型的相關研究中，提出學習者心智模型與科學家心智模型之間可以通過一定過程實現轉換，研究基于該理論認為，用戶心智模型與設計師模型亦可以實現一定程度的轉換。即在交互設計中，設計師模型可以通過用戶心智模型的優(yōu)化獲得。研究人員可以在用戶心智模型的基礎上主動干預，通過用戶心智模型內部原子任務、任務層、任務塔，甚至是心智空間中不合理的部分，進行“刪除”“合并”“拆分”“轉化”，從而形成一個能夠直接指導設計優(yōu)化的設計師模型。此外，研究人員還應當基于設計師模型完成用戶畫像確認、產品功能設定、交互邏輯設定等內容的研究。

4.4 基于設計師模型的交互設計優(yōu)化

交互設計優(yōu)化需要在設計師模型的指導下，根據交互邏輯和界面設計的標準進行交互界面的具體設計，包括界面布局的設計、主題配色的選擇、字體字號的設定、圖表控件的設計完善等。隨著技術的發(fā)展，技術的適配性不可忽視，特別是應當關注智能產品的交互設計優(yōu)化。在這個研究階段應當形成與優(yōu)化設計前設計完整度相當的交互設計方案。

4.5 基于用戶心智模型的交互設計優(yōu)化評價

完成交互設計優(yōu)化后，需要對其進行測試評價。這個階段的評價與行為分析階段的基于用戶心智模型交互設計的評價方法相同，研究人員將評價測試的結果進行對比，以驗證優(yōu)化設計工作的有效性。此外，研究人員也能夠通過數據發(fā)現優(yōu)化方案仍然存在的不足，應當重復以上步驟進行迭代設計。

5 結語

文章對用戶心智模型進行概念梳理，厘清了設計學領域中用戶心智模型的定義;通過文獻研究明確了用戶心智模型在交互設計中應用的“用戶心智模型構建”“用戶心智模型分析”“用戶心智模型評價”三個研究熱點，總結了“用戶心智信息獲取途徑多元化”等六個應用趨勢;形成了用戶心智模型在交互設計中應用的一般程序。本研究能夠幫助研究團隊根據研究具體需要，在交互設計的不同階段選擇恰當方法進行用戶心智模型研究，能夠提高交互設計研究效率，為用戶心智模型在交互設計中的應用研究提供一定參考。

參考文獻：

[1] 張丙香.高中生化學反應三重表征心智模型的研究[D].濟南：山東師范大學，2013.

[2] 平正強.基于用戶心智模型的移動終端界面交互設計研究與應用[D].貴陽：貴州大學，2017.

[3] 張雪.面向智能音箱的語音交互用戶心智模型探究與設計應用[D].杭州：浙江大學，2020.

[4] 姜霖.交互設計用戶心智模型建模方法：以老年人互聯網約車出行APP為例[J].南京藝術學院學報（美術與設計），2018（6）：165-170.

[5] 徐愷.基于用戶心智模型的智能廚電操作界面可用性研究[D].杭州：浙江工業(yè)大學，2013.

作者簡介：徐樂（1996—），男，江蘇宿遷人，碩士在讀，研究方向：產品交互設計與理論、方法。