從可供性視角看新能源汽車HMI設計的符號學運用

曹天碩 許桂蘋

摘要：目的：在生態挑戰日趨嚴峻的時代背景下，節能環保的新能源交通工具成為國家支持和鼓勵的新型交通工具，以純電車為代表的新能源交通工具在我國更是發展迅速。隨著新能源汽車市場規模的擴大，優化用戶與駕駛系統間的信息交互媒介即HMI（Human Machine Interface）之間的交互顯得更加重要，設計出更加經濟有效的人機交互方案，是幫助用戶提升決策準確性、作出更優決策的關鍵。方法：文章基于可供性理論，結合符號學在設計中的語義分析，論述在新能源汽車HMI系統中運用可供性符號學理論的可能性，并提出形式導向和交互導向兩種方式，旨在加深用戶對新能源汽車中HMI可供性信息的理解，優化用戶在新能源汽車中智能駕駛的體驗，進而構建更加有效的智能移動空間。結果：環境問題日益嚴峻，新能源汽車成為更多人的選擇。利用可供性理論，同時使用符號學相關理論進行輔助，能夠更好地打造我國新能源汽車品牌，提高新能源汽車與用戶的交互效能。結論：將可供性和符號學理論相結合引入新能源汽車HMI系統設計研究中，能為后續相關研究提供新的思路。

關鍵詞：可供性；符號學；新能源汽車；汽車設計；HMI

中圖分類號：U469.7；F426.471 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2024）07-0-03

面對嚴峻的生態挑戰，人們不得不尋找新的生活方式。交通工具作為人們日常生活中出行的必備工具，亟須迭代更新。新能源汽車作為應對環境問題的一種解決方案，逐漸得到廣泛應用。在設計領域，符號學一直占據很高的理論地位，并且在與不同理論交匯融合的過程中，產生了許多新的概念?？晒┬岳碚撛咀鳛樯鷳B心理學中的一種現象存在，近年來也不斷與符號學結合應用在設計領域中。從可供性視角分析新能源汽車中與用戶關系密切的HMI設計，是設計人員為新能源汽車打造自身品牌優勢的突破口之一，也是打造智能移動生活空間的重要基礎。

1 新能源汽車概述

1.1 新能源汽車的概念

新能源汽車的動力來源主要是非常規的汽車燃料，其中以電能為主要選擇。按照能源結構不同，主要分為純電動汽車、增程式混合動力汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池電動汽車幾種［1］。其中，純電動汽車以車載電源為動力，以電動機為單一驅動源，具有環保無污染、后期保養便捷等明顯優勢［2］。從技術層面上講，純電動汽車是相對來說最簡單的新能源汽車，本文也以純電動汽車為對象展開研究。

1.2 新能源汽車的發展

新能源汽車的發展經過幾個時期，不同學者按照不同依據劃分，陳令華［3］按政策與環境的變化，將微小型新能源汽車市場發展分為試點萌芽期（2011—2014年）、對私政策拉動期（2015—2018年）、個人市場接受期（2019年至今）三個時期；陳力維則將新能源汽車的發展按照具體政策的施行時期分為技術儲備與小規模示范考核期（2003—2008年）、主要以混合動力作為主陣地的“十城千輛”試點期（2009—2012年）、朝向純電驅動技術轉型的大規模推廣期（2013—2015年）、完全競爭的新能源汽車商業運轉期（2016—2020年）、充分競爭的新能源汽車商業運轉期（2020年至今）。不同劃分標準下，新能源汽車的發展呈現出不同的時期階段劃分。但整體來看，新能源汽車在國內市場大致經歷起步、上升、平穩、發展幾個階段。

中國多地推行關于新能源汽車的購買補貼政策，極大地促進了中國新能源汽車市場的開拓與發展［4］。在相關政策的大力支持下，許多企業及資本進入新能源汽車研發領域，注入了新的活力。在國際市場上，受疫情影響，全球新能源汽車市場快速發展。2020年，上海新能源汽車出口量同比增長4倍［5］。但需要注意的是，在新能源技術方面，中國因起點略低于國外，在鋰電池、動力控制系統等方面，仍落后于許多發達國家［6］。

在純電動汽車領域，因其續航優異，品牌認知度逐漸上升，隨著公戶運營購買純電動汽車作為網約車的數量趨近飽和，個人用戶慢慢成為純電動汽車的消費主體［7］。并且，純電動汽車的銷售市場逐漸呈現出明顯的兩極化，即以特斯拉、蔚來為代表的高端品牌和以五菱宏光mini為代表的低端品牌占據市場前列，中部品牌市場暫時存在空白。頭部品牌車型也逐漸淘汰續航能力較低的“油改電”車型，主營續航里程更高的純電動汽車品牌，搭載更高水平的智能座艙設計，構建超出傳統意義的“第三移動生活空間”。

1.3 HMI

用戶與駕駛系統之間的信息交互存在一個交流媒介，一般將其稱為HMI（Human Machine Interface）。工業化進程逐漸加速，新能源汽車作為新興的移動交通工具，人機交互設備在內飾空間中的占比逐漸提高，因此新能源汽車除了滿足基本的出行要求外，更多是作為用戶的移動智能生活空間。新能源汽車的HMI作為智能空間的搭建載體，是用戶與汽車交互的主要媒介，具有十分重要的地位。設計人員要轉換身份，模擬駕駛情景，綜合考量交互細節與邏輯順序以及可實現性，根據技術難度和開發成本的綜合限制，設計經濟有效的人機交互方案。在設計人機交互方案的過程中，可供性理論的符號學運用可以增強決策準確性，幫助設計人員作出更加優質的決策。

2 理論基礎

2.1 可供性理論

20世紀70年代，美國心理學家詹姆斯·吉布森提出可供性理論，這是由人或動物與環境產生互動而出現的一種生態心理學現象。其本意是指人或動物在與環境接觸的過程中，獲取東西信息的屬性，即環境可以為人或動物提供多種行動可能?？晒┬岳碚撝饕ㄊ褂谜?、環境以及使用者與環境中物品產生的互動關系三個組成元素。比如自然界中的石頭可以當作供人坐下歇息的凳子，但當無人去坐這塊石頭時，石頭作為休憩之地的功能并沒有消失。這個概念最初多應用于人或動物與環境的互動行為關系中，隨著時代的發展，可供性理論開始進入不同領域［8］。

1988年，美國認知心理學家唐納德·諾曼對可供性理論作出新的解釋，并將可供性理論創造性地引入設計領域。在《設計心理學》中，他認為可供性理論為用戶提供了清晰的物品使用說明的線索及獲取途徑，由于用戶自身經驗及文化背景的差異，以及受認知能力限制，用戶對產品功能及操作方式的理解可能會有所不同。他提倡設計作品應當盡可能與用戶的心理預期匹配，并將可供性理論的部分概念在交互設計領域進行初步的實踐探索。

基于唐納德·諾曼的研究成果，雷克斯·哈特森進一步分類研究可供性理論。他將可供性理論大致分為認知可供性、行為可供性、感知可供性和功能可供性等幾類。在現在的解釋中，在設計中利用形狀、顏色等促進用戶理解產品設計特征，提示使用線索的特質稱為認知可供性；在設計中使用符號、材料等引導用戶在交互界面中進行動作的特質稱為行為可供性；設計中能被用戶感知到的視覺、聽覺等感覺方面的設計元素稱為感知可供性；設計中有目的地幫助用戶完成行為的特質則被稱為功能可供性?？晒┬岳碚摪l展到今天，在工業設計、視覺傳達等設計領域中的應用已經十分廣泛。

2.2 符號學理論

符號學是研究在各種傳播模式下的符號語義學，最初由瑞士語言學家索緒爾提出，后來逐漸被引入設計領域。設計人員作為信息的傳達者，利用設計符號語義將信息編碼并傳遞。在使用產品的過程中，用戶對設計人員給出的設計符號進行解碼，接收信息后作出行為反應。而在設計過程中，設計符號一般具有普遍性和局限性，只有符合特定文化背景的設計符號才能被用戶正確解讀。為了使編碼信息與用戶解碼信息保持一致，設計人員在設計作品時使用的設計符號需要被用戶廣泛理解認知。

任何產品的符號系統都是由若干產品符號元素組成的，也稱其為產品的語義特征。設計符號在產品語義中的表現大致分為功能性、指示性、象征性三類。功能性是指設計符號的語義表達應該符合多數用戶對產品功能的認知理解；指示性是指設計符號的語義表達能夠明確引導用戶理解產品的操作方法；象征性是指設計符號的語義表達具備文化價值、情感價值等主觀價值。

當今社會，設計人員有責任利用設計符號表現更符合用戶期待的產品語義，滿足更多不同的設計需求。在新能源汽車領域，由于動力提供裝置的革新，汽車內部空間布置相較傳統汽車更加靈活，并在人車交互過程中具備智能化、一體化等特征，用戶也開始期待更符合現代智能生活使用習慣的產品符號語義的應用。

2.3 可供性理論與符號學理論的聯系

以可供性中的功能可供性為例，功能可供性強調產品自身價值信息在用戶解碼規則之外仍能夠被用戶識別解碼并使用。例如，汽車后備廂不僅可以儲物，還可以作為露天汽車影院的座椅?？晒┬岳碚撌钱a品自身能夠提供給用戶常用功能和在用戶需要時自行挖掘的其他功能的信息載體。所以說，可供性理論實際上是產品本身的價值信息的固有合集。而在解碼階段，以符號學為基礎所傳遞出的各種編碼信息被用戶根據自身經驗及產品自身語義對產品進行解讀，符號學在其中充當信息傳遞媒介，使用戶能夠充分挖掘產品的可供性。因此，可供性與符號學在人與產品的交互過程中起到互補作用，二者相輔相成。

3 HMI中可供性的符號學運用

3.1 形式導向

形式作為功能實現的載體，通常由設計人員對其進行預先的功能性設定。此外，實體本身固有的存在性功能，由于未經過符號學編碼規則進行約束，通常會被用戶忽略。因此設計人員需要對存在性功能進行預先設定，并篩選與編碼關鍵信息，促使用戶主動解碼可能會忽略的信息，加深對解碼規則的認知與了解。例如，現階段交互系統中主要的操控方式包括物理、觸屏、語音、手勢等四種，物理操控是指通過實體按鍵和實體旋鈕等實現對車輛的控制；觸屏操控是指仿照手機觸控操作模式，將中控顯示屏設置為可觸控的屏幕，用戶通過點、拉、拖等觸控操作來設置車輛有關信息；語音操控是指在駕駛系統中安裝語言錄入和分析設備，對用戶的語音指令進行收集、識別、轉譯、輸出等操作；手勢操控則是通過駕駛系統中搭載的感應模塊收集分析用戶的特定手勢，并將其轉化為相應的指令輸出。在新能源汽車HMI設計的實際應用中，往往是多種操控方式組合，使用戶能在集成式的中控臺上獲得智能化的駕駛體驗。

3.2 交互導向

交互是功能實現的媒介和手段，用戶與新能源汽車之間的信息傳達、解碼反饋都依靠交互行為實現。在新能源汽車HMI中，用戶獲取操作提示，按照自身使用目的進行相應操作，輸入需求信息，經由HMI接收信息，并對其進行反饋運行，最終表現為功能運作的狀態和結果，由用戶最后確定操作結果。在這個過程中，操作提示與操作結果相互干涉，不同的操作結果將導致用戶對同一個操作提示產生不同的交互聯系。所以在進行HMI的相關設計時，設計人員會盡量考慮到用戶對反饋信息產生的交互聯系，避免產生誤讀。

此外，象征手法在交互導向中也起到非常重要的作用。由于用戶自身經驗與文化背景的不同，不同用戶可能會對同一個象征符號產生不同的解讀。通過恰當的干涉交互，使外在系統表現結果盡可能準確呈現操作狀態及結果，盡量減少用戶對交互結果的錯誤總結，從而促進交互系統信息的順利傳達。

4 結語

環境問題的日益嚴峻使人們將目光更多地轉向新能源汽車，隨著新能源汽車技術的漸漸成熟，純電動汽車也逐漸成為汽車消費市場的主流選擇。利用可供性理論，同時使用符號學相關理論進行輔助，能為打造我國新能源汽車的市場優勢提供助力?？晒┬缘姆柣\用有利于設計師在傳遞設計語義的同時，幫助用戶進行信息解碼，優化新能源汽車的智能駕駛體驗。新能源汽車的HMI設計作為用戶與汽車交互的主要媒介，可供性理論的符號學運用能夠加強用戶與汽車的使用聯系，提高新能源汽車與用戶的交互效能?？梢灶A見，在未來，新能源汽車領域中可供性的符號學運用將引起人們的廣泛關注。

參考文獻：

［1］ 劉欣，李春.新能源汽車技術現狀及發展趨勢淺析［J］.汽車零部件，2021（8）：108-111.

［2］ 陳力維，高潤澤.我國新能源汽車技術發展現狀分析［J］.交通節能與環保，2021，17（6）：14-19.

［3］ 陳令華.微小型新能源汽車市場發展現狀及趨勢分析［J］.汽車與駕駛維修（維修版），2021（12）：34-37，40.

［4］ 周浩營.低碳經濟視角下我國新能源汽車的發展［J］.時代汽車，2021（20）：90-91.

［5］ 高運勝，金添陽.新形勢下中國新能源汽車國際競爭力分析［J］.國際經濟合作，2021（4）：65-76.

［6］ 周鑫.電子技術在新能源汽車領域中的應用［J］.科技創新與應用，2021，11（12）：164-166.

［7］ 史雅楠.后疫情時代國內純電動乘用車市場發展現狀［J］.時代汽車，2022（2）：97-99.

［8］ 盧迪，王軍鋒.基于可供性與無意識記憶的日用產品設計方法［J］.設計，2021，34（3）：70-74.

作者簡介：曹天碩（1999—），女，山東臨沂人，碩士在讀，研究方向：產品設計。

許桂蘋（1979—），女，河南新鄉人，博士，副教授，研究方向：產品系統設計與管理。