虚拟康复训练系统的用户心智模型构建研究
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摘 要：目的 快速构建虚拟康复训练系统的用户心智模型，从根本上提高用户在虚拟康复训练过程中的有效性和愉悦性。方法 先将用户需求与虚拟康复训练的行为流程相结合，构建通用的用户心智模型，然后运用Kano模型对目标用户的需求进行需求分类和重要度排序，将其映射到通用用户心智模型中，以此分析与梳理出目标用户在虚拟康复训练中的重点设计要求，最后根据设计要求进行系统设计。结论 以构建青少年使用虚拟康复训练系统的心智模型为例，验证了此方法的可行性和高效性，有效提高了不同用户群体对虚拟康复训练系统的需求获取效率，为虚拟康复训练系统设计方案的规划与展开提供了设计指导基础。
关键词：虚拟康复训练系统;用户心智模型;Kano模型
中图分类号：TB47 文献标志码：A 文章编号：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
隨着康复医学的发展，虚拟现实技术被大量引进到了康复训练领域，虚拟现实技术其沉浸交互式的体验可以使患者主动参与到训练中，提高用户康复训练的积极性，摆脱枯燥机械化的康复训练任务。但以往对于虚拟康复训练系统的设计主要体现在其可用性、技术实现、功能设计、使用流程等层面，其以产品为中心的设计思想虽然满足了用户对于虚拟康复训练系统功能性的需求，但却缺乏对用户情感层面的需求研究[1]。将用户心智模型引入到虚拟康复训练系统领域，有利于了解不同目标用户内心真实的需求，为设计出使用户训练高效愉悦的虚拟康复训练系统提供有效支撑。
1 研究基础
1.1 传统的虚拟康复训练系统的设计现状
对于虚拟康复训练系统的设计主要从软件和硬件两部分来进行研究，软件部分构建的模块主要为信息管理模块、虚拟康复训练模块、训练评估模块、反馈调节模块、数据处理模块、网络交流模块等等[2]。但其主要从功能角度设计的虚拟康复训练系统，并不能满足用户情感层面的需求。如何准确获取用户核心需求，促进用户积极主动愉悦的进行训练，是设计虚拟康复训练系统的关键目标。
1.2 用户心智模型的概念
心智模型本质上是人内在认知的外在表征，用户心智模型的构建过程也是用户隐性需求的一种外显性表达，构建用户心智模型可以帮助设计师深入了解用户思维过程与行为习惯，缩短设计师与用户之间的隔阂[3]。在其中人们可以对系统存在的目的和形式进行描述，对系统的功能和展示的状态进行解释，还可以对未来的系统状态进行预测，并通过产生的行为对原有的心智模型检验进行强化与再构[4]。
将用户心智模型应用到虚拟康复训练领域，能够帮助更深入地了解使用虚拟康复训练系统的用户内在的心理机制，构建出关于虚拟康复训练系统的用户心智模型，比较精确完善的获取用户的需求，有效地提高用户训练过程中的愉悦性。
2 虚拟康复训练系统用户心智的构建
2.1 虚拟康复训练系统的用户需求获取
对现有的虚拟康复训练系统进行模块划分，从用户信息管理模块、虚拟康复训练模块、康复训练评估模块、训练反馈调节模块四个功能模块进行用户调研，通过问卷调研、焦点小组和用户访谈等方式确定用户的显性需求和隐性需求。对于虚拟康复训练系统来说，显性需求是一种可以客观观察到，符合一定逻辑的功能性需求;隐性需求是用户对系统的期望和感受，以及系统内在的视觉机制、游戏机制、信息架构等[5]。 根据用户的认知功能结构探索用户的需求，用户显性需求包含身份确认、数据监测、康复任务确定、训练模式选择、成绩评估、数据存儲、建议反馈等等;用户隐形需求包含字体尺寸大小、虚拟场景与人物匹配、虚拟界面布局合理、虚拟游戏类型、训练引导方式、训练反馈形式、操作内容显示、训练建议反馈显示等等。
2.2 虚拟康复训练系统的用户心智模型构建
通过对用户显性需求与隐性需求的分析，可以得出用户在使用虚拟康复训练系统中的需求痛点主要为训练的安全性、结果的有效性、使用的沉浸感、操作的简便性、训练的趣味性等，医生的需求痛点主要为患者信息的调取与查看、效果的及时反馈、问题及时调整、训练任务及时发布等。
结合用户需求痛点与专家医师的意见，对现有的虚拟康复训练系统的用户需求进行评估筛选，通过分析用户需求，建构用户心智模型，以用户心智模型的行为亲和图[6]来对系统功能进行呈现，以便分析用户预期的心智模型，如图1。
从用户信息确认-开始虚拟康复训练-训练效果评估-训练反馈依次进行需求分析，“亲和图”的上半部分为用户的心智信息转化为目标群体的需求与愿望，下半部分为对应的设计内容要素，通过直观对比，可以帮助设计者构建整个用户体验的流程。
2.3 基于Kano模型的用户需求重要度分类计算方法
运用Kano模型对用户需求类型进行分析，寻求影响用户愉悦度的因素，帮助设计师把握后续虚拟康复训练系统的设计关键点，根据Kano调查将用户需求分为基本需求M、期望需求O、魅力需求A和无关需求I。统计出每类需求出现的频率，并计算出每个需求指标的需求概率TA=、TO=、TM=、TI=，比较大小确定用户需求分类属性，结合获取的用户需求属性分类的数据，可得到用户需求满意度影响系数SI=TA+TO和用户需求不满意度影响系数DI=-（TO+TM）。
调整后的改进率ARi，其计算公式为：
式中：Soik为第k位用户对第i项用户需求当前满意度的评分，Srik为第k位用户对第i项用户需求目标满意度的评分，f=max（|SI||DI|），j为用户需求属性参数，最终将用户的基本需求、期望需求、魅力需求、无关需求分别赋值0.5，1，1.5，0。得到每一项需求的改进率，确定出用户需求的重要度排序。
3 青少年虚拟康复训练系统设计验证
3.1 青少年虚拟康复训练系统心智模型的构建
对50名膝关节损伤的16-25岁的青少年进行调研，获取青少年对虚拟康复训练系统的需求喜好，然后制作Kano正反问卷，最终获取有效问卷为48份，根据Kano模型的分类计算公式（1）计算出改进后的用户需求重要度，将用户需求分为基本需求、期望需求、魅力需求和无关需求，然后根据青少年需求重要度进行排序。
在通用心智模型的基础上，结合青少年对虚拟康复训练系统的需求分类，构建青少年虚拟康复训练心智模型行为亲和图，需求重要度用不同类型不同样式的框线进行标注，其中虚线代表基本需求，实线代表期望需求，加粗的实线代表魅力需求，见图1。D7新奇的虚拟训练场景、D15多人训练模式、D21训练反馈建议、D8训练时间/动作/次数的显示、D6虚拟人物动态引导训练流程、D22训练任务自动更新是青少年用户重点关注的需求。并且可以清晰地看出重点用户需求和与其相对应的关键设计要素。
3.2 青少年虚拟康复训练系统界面设计呈现
通过青少年虚拟康复训练用户心智模型行为亲和图的用户需求与设计要素的对应关系，进一步对虚拟康复训练系统的布局、色彩、游戏、界面、功能等方面归纳总结，并展开详细地设计要求分析，如表1。
专家先对现有的风格类型方式进行筛选（适合进行康复训练），然后运用李克特量表对50名青少年用户进行问卷调查，将每一项从很不喜欢、不喜欢、一般、喜欢、很喜欢分成5个等级 ，分数由低到高列为1-5分，进行测试评价。通过从图2中可以清楚得看出青少年对风格类型方式的倾向，并结合具体设计要求分析，设计效果见图2。
同理，根据不同年龄阶段的用户对于虚拟康复训练系统的需求进行分析，并结合通用的用户心智模型进行调整，然后将重点用户需求和关键设计要素一一映射，进一步得出设计具体需求，根据此方法可以快速设计出符合用户心理的虚拟康复训练系统，从整体上提升用户对虚拟康复训练系统的满意度与愉悦度。
4 结束语
将用户心智模型引入到虚拟康复领域，根据用户需求构建关于虚拟康复训练系统的通用心智模型，不仅可以指导设计师快速准确获取不同用户群体的需求，构建出相应的用户心智模型行为亲和图，更可以直观的将用户需求与设计要素相对应，得出符合用户心理的设计关键点，全面提升虚拟康复训练系统设计要求的获取效率。以青少年虚拟康复训练系统为例进行验证研究，表明虚拟康复训练系统的用户心智模型建构研究，可有效获取用户核心需求和关键设计点，从整体上提升虚拟康复训练系统的可用性和用户训练的愉悦性。
参考文献：
[1]李晋，谢晓添，姬庆庆，等.基于虚拟现实技术的手功能康复训练系统设计与实现[J].电脑与信息技术，2017，25（01）：35-37.
[2]高栋.虚拟互动运动康复训练系统的设计与实现[D].华东师范大学，2015.
[3]柳杨，唐智川.基于心智模型的运动健康管理APP设计方法研究[J].包装工程，2017，38（22）：20-24.
[4]高萌，胡伟峰.基于心智模型的智能POS用户界面设计方法研究[J].设计，2017（11）：122-123.
[5]罗仕鉴，龚蓉蓉，朱上上.面向用户体验的手持移动设备软件界面设计[J].计算机辅助设计与图形学学报，2010，22（06）：1033-1041.
[6]INDI YOUNG.Mental Models：Aligning Design Strategy with Human Behavior[M].New York：Rosenfeld Media， 2008.
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