基于模糊信息公理與格式塔原理的老年人APP界面評價

梅志成 李永鋒

（江蘇師范大學機電工程學院，江蘇 徐州 221116）

根據國家統計局研究，預計在2021到2025年期間，我國社會人口結構將經歷從輕度老齡化到中度老齡化轉變的過程。隨著1960年之后出生的群體逐漸達到退休年齡，老年人人口增長的速率會明顯加速。預計到2030年，我國老年人口將占總人口的25%左右[1]。然而，有許多公共服務類網站及移動應用程序（APP）無法實現無障礙化及老年模式普及，大多數網站和應用存在復雜的界面交互、混亂的主頁布局和不友好的操作等問題，這使得老年人在如今的信息化社會中遇到各種障礙，面臨“數字鴻溝”[2]。

格式塔原理被廣泛運用于設計領域中。20世紀初，德國科學家提出了“格式塔”這個概念，意為“形式”或“結構”，并定義為一個整體的結構性特征大于其組成部分之和的現象。通過對格式塔的研究，可以更好地理解大腦工作的機制和認知特征，不論是產品設計或是界面設計，都可以從中得到啟發。許多研究人員已經成功地將格式塔原理運用到設計工作之中。例如，高洋等[3]使用格式塔原理來研究文創產品的造型，并將格式塔結合感性意象，探索及優化系列文創產品設計流程；楊梅等[4]以格式塔原理為指導，探尋最符合用戶心理預期的界面設計風格。

用戶對于設計作品的評價是模糊的、難以量化的，為了解決這一問題，Chou[5]把信息熵、信息公理和模糊數學理論融合起來，通過量化評估產品設計方案來篩選出最佳設計方案。相較于產品設計，界面設計的本質就是解決虛擬世界的信息傳遞問題，是設計者將信息通過有序的整合來傳達給用戶；Hsiao等[6]通過模糊熵來測量網頁設計的知覺度，以此來選取最優的設計；還有研究人員認為可以使用熵權和灰關聯的方法來評估老年人界面設計，以優化現有界面設計[7]。

綜上所述，盡管格式塔原理在界面設計領域已被廣泛應用，并且模糊信息公理為設計提供了量化評估手段，但在老年人APP界面設計中，很少有研究將兩者結合起來。相對于應用于設計領域的格式塔原理，引入模糊信息公理，可以為設計評價提供量化手段，解決用戶對設計作品評價模糊、難以量化的問題。同時，模糊信息公理和格式塔原理結合，強調對老年人認知和心理特點的關注，為評價提供了更具針對性和全面性的框架。本文提出一種基于模糊信息公理與格式塔原理的界面設計評價方法，先根據格式塔原理在界面設計中的作用來構建格式塔評價體系，再通過模糊信息公理來計算各界面信息量,進而根據信息量來進行決策。本文以老年人銀行APP首頁界面為案例進行研究，并對其方法進行驗證。

1 理論背景

1.1 模糊信息公理

公理設計的主要內容是將設計的過程抽象為域、層次結構、映射等概念以及獨立公理和信息公理。獨立公理強調在保持功能需求獨立性的前提下進行設計；信息公理則在獨立性公理的基礎上，認為最優秀的設計方案是包含信息量最少的方案[8]。信息量的多少則是由它所滿足的功能需求的成功概率來決定的[9]，也就是若滿足指定功能要求的成功概率為P，那么其對應的信息量I是：

在針對老年人APP界面設計實施中，成功概率P可通過系統范圍與建議的設計方案的完整性來衡量，即P為系統范圍S與公共范圍C的比值[10]，則信息量I可以由公式（2）表示：

信息公理雖然為設計者提供了一個可量化的設計評價準則,然而需要事先知道評價對象指標的確切數值,才能進行信息量的計算。老年人APP界面設計中的眾多因素具有讓人難以確定數值的隨機性和模糊性，往往通過類似于“較好”“好”“一般”“較差”等模糊的評價詞語而非準確的數字來描述[11]。模糊信息公理就是使用模糊數學的方法與定性的文字描述指標集相結合，將模糊的評價詞語進行數值化處理，再運用信息公理計算來計算信息量，以進行綜合評價的一種方法。

1.2 格式塔原理

格式塔原理的基礎理論認為，人類視覺系統具有自動輸入和構建結構的能力，能夠將形狀、圖形和物體等視覺元素進行整體組織，而不是對單個元素進行分析[12]。共有 7 個格式塔原理，分別是接近性（Proximity）、相似性（Similarity）、封閉性(Closure)、連續性（Continuity）、對稱性（Symmetry）、主體與背景(Figure and Ground)以及共同命運（Common Fate）。

接近性指的是人們在視覺上會自動將靠得近的元素歸為一組或一類；相似性指的是人們在視覺上會把具有明顯共同特征（形狀、大小、共同運動、方向、色彩等）的物象作為一個整體歸為一類；封閉性指的是人們在視覺上會把不完全封閉的物象當成一個統一的整體；連續性指的是人們傾向于在一系列點或線條中看到連續的流動路徑；對稱性指的是人們傾向于圍繞中心點或軸線感知對稱的形狀為整體；主體與背景指的是用戶焦點所在的元素稱為主體，其余元素則構成了背景，在主體和背景重疊的情況下，人類視覺系統會傾向于將較小的物體識別為主體，而將較大的物體視為背景；共同命運指的是當一組對象以相同的方式或同步移動時，觀察者會認為它們是一個整體或屬于同一個組，人們傾向于把以相同方式移動的物體群組化在一起。格式塔原理常以多個組合的形式運用在界面設計之中，可以讓信息傳遞更有效率、更精確，實現高效的信息傳達[13]。

2 研究方法

基于模糊信息公理與格式塔原理的老年人APP界面評價研究的過程包括：構建格式塔評價體系；隸屬函數類型及系統范圍確立；進行界面評價實驗；選擇最優設計方案。具體研究過程，如圖1所示。

圖1 研究框架。

2.1 格式塔評價體系構建

根據老年人APP界面設計的特點，格式塔原理中的親密性、相似性、封閉性、主體與背景和共同命運這5個原則在APP界面設計中起重要作用[14]。所以在本研究中，根據格式塔原理在界面設計的作用，構成格式塔評價體系，具體評價指標如下：

（1）接近性。在實際的界面設計中，可以合理利用信息之間的間距差異來達到信息分組歸類的作用，有利于用戶更好地理解和分辨界面信息。同時，可以合理利用留白，使信息組之間被留白區分開來，從而使頁面更加整潔有序。相較于年輕人，老年人的記憶能力大幅衰退，在菜單設計中，同類功能可以放在一起，可以幫助老年人更好地理解和記住功能布局，減少認知負荷[15]。

（2）相似性。在界面設計及布局的時候將同等級的元素在大小、風格、色彩上保持一致，從而有利于用戶對于信息的理解[16]。老年人的信息處理能力相對較弱，利用相似性原則進行設計，可以降低認知負荷，使信息處理過程更加順暢。例如，所有的相關功能都可以使用相同的顏色或圖標，這樣老年人可以更容易地識別功能區域。

（3）封閉性。封閉性原則可以幫助設計師在APP界面設計中控制應用程序中顯示的信息和元素數量，提高用戶體驗和可用性，使應用程序更易于使用、更加簡單明了。對于老年人來說，封閉性可以幫助更好地理解和使用界面，減少了需要處理的視覺復雜性[17]。例如，使用明顯的邊框或背景色來區分不同的功能區域。

（4）主體與背景?？梢酝ㄟ^大小和與背景的關系來突出希望傳達的內容[18]。對于老年人來說，主體與背景可以幫助更容易地關注到最重要的信息或功能。例如，將最常用的功能設計成主體元素，將輔助功能設計成背景元素。

（5）共同命運。在APP界面中，滾動、動畫或其他界面元素的移動中，統一的、同步的動作可以減少界面的復雜性，使用共同命運原則可以幫助老年人更容易區分和識別信息，減輕老年人的混淆和焦慮[19]。

2.2 隸屬函數類型及系統范圍的確立

各指標屬性值量化的方法根據不同的指標類型而不同，通?？梢哉須w納為三類：效益型、成本型和目標型。效益型指標要求其屬性值越大越好；成本型指標要求其屬性值為越小越好；目標型指標要求其屬性值要接近一個特定的值。

模糊評價不是用確切的數值，而是用等級概念（如優、良、中、差）來評價隸屬度的高低。對于模糊評價指標需要通過使用介于0和1之間的實數來證實其程度，這個實數就是隸屬度。描述模糊概念的準確度可以表示為不相同情況下隸屬度的不同的變化規律，這種描述其變化規律的函數被稱為隸屬函數。選擇合適的隸屬函數是描述模糊概念的關鍵。一般而言，隸屬函數可以表示為三角形、梯形、鐘形、嶺形、矩形等。三角形隸屬函數的形狀非常簡潔，而且它們的計算過程也相對容易[20]，因此本研究采用三角形隸屬函數。

系統范圍表達了設計者的意圖和對各評價指標重要性的判斷，同時反映出用戶需求這一核心因素。在確定隸屬函數類型后，根據構建的評價體系，按各指標的相對重要程度規定系統范圍。

2.3 老年人界面評價實驗

老年人界面評價實驗分為兩步進行，分別是：

（1）實驗樣本生成。本研究以老年人的實際需求為基礎，分析APP首頁界面的功能，結合基本用例模型和通用設計原則，以當下老年人最常使用的APP為依據，選取部分已有的適老化界面，隱去影響老年人客觀判斷的信息來生成實驗樣本。

（2）老年人界面評價實驗。實驗樣本制作完成后，本研究邀請老年人在實驗樣本上執行使用頻率較高的任務，根據構建的格式塔評價體系，采用問卷形式對其中的主觀指標進行評價，其中“好”表示該樣本完全符合格式塔評價要求，“差”表示該樣本完全不符合格式塔評價要求。

2.4 界面評價模糊信息量計算

將收集到的評價指標集合與評價指標集合進行整合：

模糊設計范圍和模糊系統范圍的交集為模糊公共范圍，該部分可以滿足功能要求，如圖2所示。每個格式塔評價體系的模糊信息量計算公式為[21]：

圖2 系統范圍與設計范圍的隸屬函數曲線。

每個樣本的界面評價模糊信息總量計算公式為，其中m表示格式塔評價指標的數量：

2.5 確定最優方案

模糊信息量越小，代表著樣本接近最優方案的可能性就越大。根據界面評價模糊信息量的計算，確定模糊信息量最小的樣本為最優方案。這個評估過程可以幫助評估界面設計的優劣，并為設計者提供有價值的反饋信息，以進一步改進設計方案。

3 案例研究

金融服務類是首批針對老年人用戶體驗進行改造的APP類別之一，同時老年人也越來越傾向于在線上辦理業務，所以銀行APP的改造顯得更加重要。并且銀行APP所包含的功能眾多，老年人用戶對于各樣本界面各功能布局與交互設計提出了更高的要求，因此選擇了目前蘋果手機應用商店下載量最大的6家銀行的APP老年模式界面作為案例。

3.1 銀行APP界面格式塔評價體系構建

根據老年人銀行APP界面設計的特點結合格式塔原理構建格式塔評價體系，對各項格式塔的評價標準進行釋義以便于老年人理解，具體如表1所示。

表1 格式塔評價體系各評價指標釋義

3.2 銀行APP界面隸屬函數類型及系統范圍的確立

三角形隸屬函數的形狀非常簡潔，其計算過程也相對容易，所以在計算老年人移動應用界面時的計算精度要高于其他更加復雜的隸屬函數，因此本研究采用三角形隸屬函數。研究人員用模糊詞語評價等級集合B={好、較好、一般、較差、差}來評價設計方案是否與某個格式塔原理要求相符合的程度，其隸屬函數的分布曲線見圖3。邀請6名界面設計專家，以焦點小組的形式，根據老年人銀行APP界面設計的特點以及格式塔原理在老年人銀行APP界面設計中的運用，討論出一個確定的銀行APP界面系統范圍。

圖3 三角形隸屬函數。

3.3 老年人界面評價實驗

3.3.1 實驗樣本生成

在APP界面中，主頁是用戶了解應用信息的重要入口，也是用戶觸達各功能的最主要入口。因此，一個優秀的老年人主頁設計應該注重用戶的理解和認知。為了避免品牌影響到本次實驗，在最大限度地保持界面原本設計特點的原則下，隱去了界面所有品牌有關的信息，最終生成了銀行APP首頁樣本，見圖4。

圖4 銀行 APP 樣本。

3.3.2 銀行APP老年人界面評價實驗

本研究邀請52名老年人，其中26名男性、26名女性，平均年齡63.5歲，矯正后視力為0.8以上，無色盲、色弱問題，被邀請的老年被試者都有著1年以上的智能手機使用經驗。在日常居家使用手機的情景下，根據各功能的使用頻率，選擇老年人使用次數較高的三個任務作為測試任務，分別是余額查詢、轉賬以及生活繳費。每位被試者以自己最為舒服的姿勢對APP界面進行操作體驗，同時，實驗樣本被隨機化處理，以此平衡實驗過程中產生的練習效應，來確保評價內容真實且準確。最后，被試者對APP界面設計根據格式塔評價體系進行主觀評價，由研究人員對被試主觀評價進行匯總結果統計，第1位被試的統計結果如表2。

表2 第1位被試各樣本界面主觀評價表

3.4 界面評價模糊信息量計算

根據公式（3）（4），將收集到的52名被試的評價結果進行評價整合，結果如表3所示。

表3 各樣本界面主觀評價整合表

以樣本1為例，計算其信息量。如圖5所示，圖中填充為深灰色的區域就是評價等級為“一般”時的模糊公共范圍；箭頭所指淺灰色區域就是模糊系統范圍。根據公式（5）計算樣本1的接近性信息量為1.778 8。以此類推，計算樣本1其他4個格式塔評價指標信息量，并最后根據公式（6）得出樣本1的總信息量為8.513 0。同理，所有樣本的信息量計算結果如表4所示。

表4 各樣本界面信息量計算結果

圖5 格式塔隸屬函數曲線。

3.5 銀行APP界面確定最優設計方案

由表3可知，樣本4模糊信息量最小，屬于最優方案；其次是樣本3和樣本5其設計也獲得了較高的評價；樣本6和1號樣本的評價則居中，它們的設計沒有明顯的優勢；而樣本2的評價最低，其在老年人首頁界面設計方面的表現欠佳。

4 討論

在上述方案中，樣本4以其簡潔明了的設計在老年人界面設計中表現最佳，采用淡黃色背景的功能圖標和3×3排列的布局，使得主要功能在首頁約占60%的空間，大型元素和鮮明色彩的運用易于吸引老年用戶的注意，便于快速識別和操作。樣本5通過巧妙布局減少了首頁信息密度，盡管功能間分隔不夠明顯，但將最常用功能固定在顯眼位置，其他功能則巧妙折疊，有效降低了認知負擔。相比之下，樣本3雖功能數量少，但因功能間視覺相似性高，實際增加了老年用戶的識別難度。樣本6因功能區域視覺差異不明顯而顯得平庸，而樣本1的復雜圖標設計可能對老年用戶造成過大認知負荷。樣本2因主體與背景區分不清、圖標線條不清晰及色彩對比度不足，在信息量和用戶評價上表現最差。

為了設計出更加符合老年人認知規律的界面，在過程中應該遵守以下設計原則：

（1）簡單明了的主體設計。接近性和封閉性原則可以幫助信息和功能的有效組織。每個頁面應只顯示與當前任務直接相關的信息和選項，減少界面的信息量，避免信息過載。

（2）明顯的主體與背景區分。主體與背景原則強調區分重要元素和次要元素。常用和重要的功能應該在界面上有明顯的提示，可以通過顏色、大小、形狀或明度來區分主體和背景。

（3）視覺效果的差異性。相似性原則指導通過不同的視覺效果區分各個功能。設計時應盡可能使各功能的視覺效果有所區分。

（4）功能區分與布局。接近性和共同命運原則指導組織和布局功能。常用的功能圖標固定在顯眼位置；次常用的功能降低展示面積；其他功能則折疊至全部的二級菜單。

（5）色彩和對比度。相似性和接近性原則指導界面上的不同部分之間的關聯性。在設計中應使用明快且對比度強的色彩，凸出重要功能信息，減少不必要的信息量，以便于老年人更好地認知界面。

5 結語

本研究構建了一種APP界面設計評價方法，它將模糊信息公理與格式塔原理有機結合，從而為用戶提供了一種具有可衡量性的設計評價標準，有效地解決了在老年人信息終端界面設計中存在的主觀性和模糊性問題，進一步提升了設計評價的質量。案例研究表明該評價方法可以有效地辨別出更適合老年人使用的APP界面，從而為老年人在使用界面時的用戶體驗提供了理論支持。本研究提出的評價方法不僅適用于老年人APP界面，同樣適用于其他類型的界面設計，可在智能交通、工業界面、社交媒體、醫療信息系統、游戲設計和教育技術等多個領域發揮作用。通過關注用戶認知和體驗，該評價方法為提高產品和服務的用戶體驗及用戶滿意度提供了廣泛的潛在價值，使得其能夠為不同領域的設計問題提供解決方案。為了提供更具體和深入的設計洞見，后續研究將綜合考慮用戶的更多背景信息，如教育背景、生活環境以及使用場景等，深入分析這些因素對用戶體驗的具體影響，以期進一步提升老年人的使用體驗。