虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的用戶心智模型構(gòu)建研究

任英麗　王丹丹　姜楠

摘? 要：目的 快速構(gòu)建虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的用戶心智模型，從根本上提高用戶在虛擬康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中的有效性和愉悅性。方法 先將用戶需求與虛擬康復(fù)訓(xùn)練的行為流程相結(jié)合，構(gòu)建通用的用戶心智模型，然后運(yùn)用Kano模型對(duì)目標(biāo)用戶的需求進(jìn)行需求分類和重要度排序，將其映射到通用用戶心智模型中，以此分析與梳理出目標(biāo)用戶在虛擬康復(fù)訓(xùn)練中的重點(diǎn)設(shè)計(jì)要求，最后根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。結(jié)論 以構(gòu)建青少年使用虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的心智模型為例，驗(yàn)證了此方法的可行性和高效性，有效提高了不同用戶群體對(duì)虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的需求獲取效率，為虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的規(guī)劃與展開(kāi)提供了設(shè)計(jì)指導(dǎo)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng);用戶心智模型;Kano模型

中圖分類號(hào)：TB47? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）06-0070-03

Abstract： The work aims to quickly construct the user mental model of the virtual rehabilitation training system， and fundamentally improve the effectiveness and pleasure of the user in the virtual rehabilitation training process. Firstly， combine user needs with the behavioral processes of virtual rehabilitation training to build a common user mental model. Then the Kano model is used to classify and classify the needs of the target users， and map them to the common user mental model to analyze and sort out the key design requirements of the target users in the virtual rehabilitation training. Finally， the system design is based on the design requirements. Taking the mental behavior affinity graph model of adolescents using virtual rehabilitation system as an example， the feasibility and efficiency of this method are verified. Provides a design guidance basis for the planning and deployment of virtual rehabilitation training system design.

Keywords： virtual rehabilitation training system; user mental model; Kano model

隨著康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被大量引進(jìn)到了康復(fù)訓(xùn)練領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)其沉浸交互式的體驗(yàn)可以使患者主動(dòng)參與到訓(xùn)練中，提高用戶康復(fù)訓(xùn)練的積極性，擺脫枯燥機(jī)械化的康復(fù)訓(xùn)練任務(wù)。但以往對(duì)于虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在其可用性、技術(shù)實(shí)現(xiàn)、功能設(shè)計(jì)、使用流程等層面，其以產(chǎn)品為中心的設(shè)計(jì)思想雖然滿足了用戶對(duì)于虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)功能性的需求，但卻缺乏對(duì)用戶情感層面的需求研究[1]。將用戶心智模型引入到虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)領(lǐng)域，有利于了解不同目標(biāo)用戶內(nèi)心真實(shí)的需求，為設(shè)計(jì)出使用戶訓(xùn)練高效愉悅的虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)提供有效支撐。

1 研究基礎(chǔ)

1.1 傳統(tǒng)的虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

對(duì)于虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要從軟件和硬件兩部分來(lái)進(jìn)行研究，軟件部分構(gòu)建的模塊主要為信息管理模塊、虛擬康復(fù)訓(xùn)練模塊、訓(xùn)練評(píng)估模塊、反饋調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、網(wǎng)絡(luò)交流模塊等等[2]。但其主要從功能角度設(shè)計(jì)的虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，并不能滿足用戶情感層面的需求。如何準(zhǔn)確獲取用戶核心需求，促進(jìn)用戶積極主動(dòng)愉悅的進(jìn)行訓(xùn)練，是設(shè)計(jì)虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的關(guān)鍵目標(biāo)。

1.2 用戶心智模型的概念

心智模型本質(zhì)上是人內(nèi)在認(rèn)知的外在表征，用戶心智模型的構(gòu)建過(guò)程也是用戶隱性需求的一種外顯性表達(dá)，構(gòu)建用戶心智模型可以幫助設(shè)計(jì)師深入了解用戶思維過(guò)程與行為習(xí)慣，縮短設(shè)計(jì)師與用戶之間的隔閡[3]。在其中人們可以對(duì)系統(tǒng)存在的目的和形式進(jìn)行描述，對(duì)系統(tǒng)的功能和展示的狀態(tài)進(jìn)行解釋，還可以對(duì)未來(lái)的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并通過(guò)產(chǎn)生的行為對(duì)原有的心智模型檢驗(yàn)進(jìn)行強(qiáng)化與再構(gòu)[4]。

將用戶心智模型應(yīng)用到虛擬康復(fù)訓(xùn)練領(lǐng)域，能夠幫助更深入地了解使用虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的用戶內(nèi)在的心理機(jī)制，構(gòu)建出關(guān)于虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的用戶心智模型，比較精確完善的獲取用戶的需求，有效地提高用戶訓(xùn)練過(guò)程中的愉悅性。

2 虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)用戶心智的構(gòu)建

2.1 虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的用戶需求獲取

對(duì)現(xiàn)有的虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分，從用戶信息管理模塊、虛擬康復(fù)訓(xùn)練模塊、康復(fù)訓(xùn)練評(píng)估模塊、訓(xùn)練反饋調(diào)節(jié)模塊四個(gè)功能模塊進(jìn)行用戶調(diào)研，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)研、焦點(diǎn)小組和用戶訪談等方式確定用戶的顯性需求和隱性需求。對(duì)于虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，顯性需求是一種可以客觀觀察到，符合一定邏輯的功能性需求;隱性需求是用戶對(duì)系統(tǒng)的期望和感受，以及系統(tǒng)內(nèi)在的視覺(jué)機(jī)制、游戲機(jī)制、信息架構(gòu)等[5]。

根據(jù)用戶的認(rèn)知功能結(jié)構(gòu)探索用戶的需求，用戶顯性需求包含身份確認(rèn)、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、康復(fù)任務(wù)確定、訓(xùn)練模式選擇、成績(jī)?cè)u(píng)估、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、建議反饋等等;用戶隱形需求包含字體尺寸大小、虛擬場(chǎng)景與人物匹配、虛擬界面布局合理、虛擬游戲類型、訓(xùn)練引導(dǎo)方式、訓(xùn)練反饋形式、操作內(nèi)容顯示、訓(xùn)練建議反饋顯示等等。

2.2 虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的用戶心智模型構(gòu)建

通過(guò)對(duì)用戶顯性需求與隱性需求的分析，可以得出用戶在使用虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)中的需求痛點(diǎn)主要為訓(xùn)練的安全性、結(jié)果的有效性、使用的沉浸感、操作的簡(jiǎn)便性、訓(xùn)練的趣味性等，醫(yī)生的需求痛點(diǎn)主要為患者信息的調(diào)取與查看、效果的及時(shí)反饋、問(wèn)題及時(shí)調(diào)整、訓(xùn)練任務(wù)及時(shí)發(fā)布等。

結(jié)合用戶需求痛點(diǎn)與專家醫(yī)師的意見(jiàn)，對(duì)現(xiàn)有的虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的用戶需求進(jìn)行評(píng)估篩選，通過(guò)分析用戶需求，建構(gòu)用戶心智模型，以用戶心智模型的行為親和圖[6]來(lái)對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行呈現(xiàn)，以便分析用戶預(yù)期的心智模型，如圖1。

從用戶信息確認(rèn)-開(kāi)始虛擬康復(fù)訓(xùn)練-訓(xùn)練效果評(píng)估-訓(xùn)練反饋依次進(jìn)行需求分析，“親和圖”的上半部分為用戶的心智信息轉(zhuǎn)化為目標(biāo)群體的需求與愿望，下半部分為對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容要素，通過(guò)直觀對(duì)比，可以幫助設(shè)計(jì)者構(gòu)建整個(gè)用戶體驗(yàn)的流程。

2.3 基于Kano模型的用戶需求重要度分類計(jì)算方法

運(yùn)用Kano模型對(duì)用戶需求類型進(jìn)行分析，尋求影響用戶愉悅度的因素，幫助設(shè)計(jì)師把握后續(xù)虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)，根據(jù)Kano調(diào)查將用戶需求分為基本需求M、期望需求O、魅力需求A和無(wú)關(guān)需求I。統(tǒng)計(jì)出每類需求出現(xiàn)的頻率，并計(jì)算出每個(gè)需求指標(biāo)的需求概率TA=、TO=、TM=、TI=，比較大小確定用戶需求分類屬性，結(jié)合獲取的用戶需求屬性分類的數(shù)據(jù)，可得到用戶需求滿意度影響系數(shù)SI=TA+TO和用戶需求不滿意度影響系數(shù)DI=-（TO+TM）。

調(diào)整后的改進(jìn)率ARi，其計(jì)算公式為：

式中：Soik為第k位用戶對(duì)第i項(xiàng)用戶需求當(dāng)前滿意度的評(píng)分，Srik為第k位用戶對(duì)第i項(xiàng)用戶需求目標(biāo)滿意度的評(píng)分，f=max（|SI||DI|），j為用戶需求屬性參數(shù)，最終將用戶的基本需求、期望需求、魅力需求、無(wú)關(guān)需求分別賦值0.5，1，1.5，0。得到每一項(xiàng)需求的改進(jìn)率，確定出用戶需求的重要度排序。

3 青少年虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證

3.1 青少年虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)心智模型的構(gòu)建

對(duì)50名膝關(guān)節(jié)損傷的16-25歲的青少年進(jìn)行調(diào)研，獲取青少年對(duì)虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的需求喜好，然后制作Kano正反問(wèn)卷，最終獲取有效問(wèn)卷為48份，根據(jù)Kano模型的分類計(jì)算公式（1）計(jì)算出改進(jìn)后的用戶需求重要度，將用戶需求分為基本需求、期望需求、魅力需求和無(wú)關(guān)需求，然后根據(jù)青少年需求重要度進(jìn)行排序。

在通用心智模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合青少年對(duì)虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的需求分類，構(gòu)建青少年虛擬康復(fù)訓(xùn)練心智模型行為親和圖，需求重要度用不同類型不同樣式的框線進(jìn)行標(biāo)注，其中虛線代表基本需求，實(shí)線代表期望需求，加粗的實(shí)線代表魅力需求，見(jiàn)圖1。D7新奇的虛擬訓(xùn)練場(chǎng)景、D15多人訓(xùn)練模式、D21訓(xùn)練反饋建議、D8訓(xùn)練時(shí)間/動(dòng)作/次數(shù)的顯示、D6虛擬人物動(dòng)態(tài)引導(dǎo)訓(xùn)練流程、D22訓(xùn)練任務(wù)自動(dòng)更新是青少年用戶重點(diǎn)關(guān)注的需求。并且可以清晰地看出重點(diǎn)用戶需求和與其相對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素。

3.2 青少年虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)呈現(xiàn)

通過(guò)青少年虛擬康復(fù)訓(xùn)練用戶心智模型行為親和圖的用戶需求與設(shè)計(jì)要素的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)一步對(duì)虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的布局、色彩、游戲、界面、功能等方面歸納總結(jié)，并展開(kāi)詳細(xì)地設(shè)計(jì)要求分析，如表1。

專家先對(duì)現(xiàn)有的風(fēng)格類型方式進(jìn)行篩選（適合進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練），然后運(yùn)用李克特量表對(duì)50名青少年用戶進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，將每一項(xiàng)從很不喜歡、不喜歡、一般、喜歡、很喜歡分成5個(gè)等級(jí) ，分?jǐn)?shù)由低到高列為1-5分，進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)。通過(guò)從圖2中可以清楚得看出青少年對(duì)風(fēng)格類型方式的傾向，并結(jié)合具體設(shè)計(jì)要求分析，設(shè)計(jì)效果見(jiàn)圖2。

同理，根據(jù)不同年齡階段的用戶對(duì)于虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析，并結(jié)合通用的用戶心智模型進(jìn)行調(diào)整，然后將重點(diǎn)用戶需求和關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素一一映射，進(jìn)一步得出設(shè)計(jì)具體需求，根據(jù)此方法可以快速設(shè)計(jì)出符合用戶心理的虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，從整體上提升用戶對(duì)虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的滿意度與愉悅度。

4 結(jié)束語(yǔ)

將用戶心智模型引入到虛擬康復(fù)領(lǐng)域，根據(jù)用戶需求構(gòu)建關(guān)于虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的通用心智模型，不僅可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)師快速準(zhǔn)確獲取不同用戶群體的需求，構(gòu)建出相應(yīng)的用戶心智模型行為親和圖，更可以直觀的將用戶需求與設(shè)計(jì)要素相對(duì)應(yīng)，得出符合用戶心理的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)，全面提升虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的獲取效率。以青少年虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)為例進(jìn)行驗(yàn)證研究，表明虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的用戶心智模型建構(gòu)研究，可有效獲取用戶核心需求和關(guān)鍵設(shè)計(jì)點(diǎn)，從整體上提升虛擬康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的可用性和用戶訓(xùn)練的愉悅性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李晉，謝曉添，姬慶慶，等.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的手功能康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦與信息技術(shù)，2017，25（01）：35-37.

[2]高棟.虛擬互動(dòng)運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華東師范大學(xué)，2015.

[3]柳楊，唐智川.基于心智模型的運(yùn)動(dòng)健康管理APP設(shè)計(jì)方法研究[J].包裝工程，2017，38（22）：20-24.

[4]高萌，胡偉峰.基于心智模型的智能POS用戶界面設(shè)計(jì)方法研究[J].設(shè)計(jì)，2017（11）：122-123.

[5]羅仕鑒，龔蓉蓉，朱上上.面向用戶體驗(yàn)的手持移動(dòng)設(shè)備軟件界面設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2010，22（06）：1033-1041.

[6]INDI YOUNG.Mental Models：Aligning Design Strategy with Human Behavior[M].New York：Rosenfeld Media， 2008.