1、第 28 卷 第 1 期2023 年 2 月工业工程与管理Industrial Engineering and ManagementVol.28 No.1Feb.2023基于功能性近红外光谱技术的移动地图APP用户体验评价研究任增根1，郭伏1*，李明明1，姜钧译2（1.东北大学 工商管理学院，辽宁 沈阳 110169；2.国家自然科学基金委员会 科学传播与成果转化中心，北京 100085）摘要:通过对比用户使用不同体验水平的移动地图APP时功能性近红外光谱（fNIRS）各项指标的差异，探索fNIRS技术评价移动地图APP用户体验水平的可能。首先，选取用户体验水平高低不同的两款移动地图APP作为
2、实验材料，设定实验任务；之后，招募31名健康被试进行实验，记录被试者使用APP时血红蛋白浓度的变化情况。研究结果表明，被试在使用移动地图APP进行实验任务时，被试大脑前额叶皮层被激活。相较于高体验水平的移动地图APP，被试在使用低体验水平低的移动地图APP时，大脑右侧前额叶神经元激活，含氧血红蛋白（HbO）浓度会显著提升，对右脑背外侧前额叶皮层HbO浓度的检测有助于客观评价移动地图APP的用户体验水平。关键词:移动地图APP；用户体验；fNIRS中图分类号:TB 18 文献标识码:AEvaluate the User Experience Level of Mobile Map APP Usi
3、ng Functional Near-infrared SpectroscopyREN Zenggen1，GUO Fu1*，LI Mingming1，JIANG Junyi2（1.School of Business Administration，Northeastern University，Shenyang，Liaoning 110169，China；2.Center for Science Communication and Achievement Transformation，National Natural Science Foundation of China，Beijing 11
4、0169，China）Abstract:An experiment was conducted to investigate the feasibility of using functional near-infrared spectroscopy（fNIRS）to explore the association between the brain activity and user experience level of mobile map APP.First，two mobile map APPs with different levels of user experience wer
5、e selected as experimental materials and 31 healthy subjects were recruited for the experiment.Then，the fNIRS and scales were used to record the changes of hemoglobin concentration and evaluation data of the subjects respectively.The results show that when the subjects use mobile map APP for the exp
6、erimental task，some channels located in the prefrontal lobe of the brain are activated.Compared with the high experience level mobile map APP，when the subjects use the mobile map APP with low experience level，the concentration of oxyhemoglobin（HbO）in the right dorsolateral prefrontal cortex increase
7、 significantly.Monitoring of the concentration of oxyhemoglobin 文章编号：1007-5429（2023）01-0193-06DOI：10.19495/ki.1007-5429.2023.01.020收稿日期：2021-03-11基金项目：国家自然科学基金资助项目（72071035，71771045）作者简介：任增根（1995），河南周口人，博士研究生，主要研究方向为用户体验。E-mail：。*通信作者：郭伏，教授，博士，主要研究方向为人因工程。E-mail：。-193第 28 卷 任增根，等：基于功能性近红外光谱技术的移动地图AP
8、P用户体验评价研究in the region is useful for objectively evaluating the user experience level of mobile map APP.Key words:mobile map APP;user experience;fNIRS1 引言 进入移动互联时代，人们的生活方式随着通信技术的迅猛发展发生了巨大改变1。移动地图APP逐渐成为人们出行的必备工具之一，渗透在生活的方方面面。移动地图APP不仅能提供导航定位功能，还能帮助人们规划出行路线、规避交通堵塞以及进行周边搜索（酒店、餐厅或景点等）等，给人们出行带来了巨大的便捷2。截
9、至2020年第二季度，手机地图 APP 市场整体活跃用户为 8.93 亿人3。移动地图APP日渐成为人们出门必备的手机应用程序，市场需求巨大。而目前市面上的移动地图APP的用户体验水平高低不一，设计不合理的移动地图APP极大削弱用户的使用意愿。因此，对移动地图APP的用户体验进行研究，客观评价移动地图APP的用户体验水平是十分必要的。传统评价手机APP用户体验水平的方法多使用访谈、问卷等主观评价方法4-6。用户体验具有较强的主观性、动态性等特点，极易受体验环境的影响。问卷调查或访谈过程中有被试隐藏信息的风险以及调查的片面性，问卷测量结果往往缺乏客观数据的支撑7。随着认知科学研究的发展，许多生理
10、测量技术日渐成熟，如眼动追踪技术、脑成像技术等。一些研究者借助传感器等测量仪器对人体生理数据进行客观测量，获得用户使用产品时眼球运动8-11、脑电信号12-16等生理指标的变化情况，从而评价产品的用户体验水平，并取得了显著的成果。虽然眼动技术能较为有效地探究用户对于视觉信息刺激的认知加工过程，但是却无法探究其内在的加工机制，仅仅从眼动数据来推测用户心理活动状态缺少科学依据性。脑电测量系统对实验条件的要求较高，数据容易污染，分析相对困难，实验过程较为烦琐，对被试不友好。相较之下，功能性近红外光谱技术（functional near-infrared spectroscopy，fNIRS）使用近红
11、外光来测量大脑中血液氧合的变化，间接评估大脑活动，具有空间分辨率高、受运动的干扰有限、对被试友好度高等优点17，被广泛应用于大脑认知功能研究，用于揭示人脑的认知机制18-24，但却很少有学者将其用于APP用户体验研究中。就评价移动地图 APP 用户体验水平来说，APP的使用过程是用户与APP的交互过程，用户需要进行操作，fNIRS受被试运动的影响较低，抗干扰能力强，适用于评估用户在与APP交互过程中的大脑活动。基于此，本文尝试通过对比用户使用不同水平的移动地图 APP 时 fNIRS 各项指标的差异，探索fNIRS技术评价移动地图APP用户体验水平的可能。一方面，从生理测量角度出发，可以更加客
12、观地评价移动地图APP的用户体验水平；另一方面，借助fNIRS技术探索APP使用过程中的大脑认知加工过程。研究结果不仅是对APP用户体验研究的补充与完善，也有助于改进移动地图 APP 的设计。2 研究方法 2.1实验素材与实验任务首先从华为应用商城、小米商城、豌豆荚等各大应用商店下载各样手机移动地图APP，初步筛选出15个移动地图APP。为保证被试对实验材料相同的熟悉度水平，剔除高德地图、百度地图两个用户最常用移动地图APP，然后邀请东北大学10名学生对剩余13个移动地图APP进行体验，采用李克特量表对用户体验过程进行调查。为保证实验材料的差异性，汇总各种移动地图APP得分后，挑选用户体验水平
13、最高和最低的移动地图APP作为实验素材。调查结果表明，用户体验水平最高移动地图APP是腾讯地图，最低的是北斗卫星地图。配对样本T检验结果显著（T=3.525，P=0.006），因此选取腾讯地图和北斗卫星地图作为本研究的实验素材。实验任务设置为查找指定地点，查看所在位置至指定地点的规划路线，然后选择最短时间路线，进入导航界面，浏览之后退出应用。以上功能是移动地图APP的基本功能，是人们使用移动地图APP的主要驱动力。-194第 1期工 业 工 程 与 管 理2.2被试选择重新招募32名东北大学在校生作为被试参与本次fINIRS实验，男性16人，女性16人。所招募的被试从未使用过腾讯地图以及北斗卫
14、星地图两款移动地图APP。实验过程中，1人因通道校准异常，数据予以舍弃，共收集得到31份有效数据。被试年龄在2029岁，平均年龄为23.65岁。在了解本次实验和fNIRS设备对人身心健康无害的情况下，所有被试自愿参与此次实验。所有被试为右利手，无神经或精神上的疾病史。被试均有移动地图APP使用经验。正式实验结束后，给予被试价值20元的礼品作为参与实验的奖励。2.3实验设备（1）主观评价问卷主观评价问卷以七级李克特量表的形式来衡量用户对题项所陈述语句的同意程度，分值由17分别代表非常不同意到非常同意，4分代表中立，题项来源于已有评价量表的题项25。问卷内容如表1所示。（2）fNIRS设备本实验使
15、用日本岛津公司生产的研究用便携式脑成像装置 LIGHTNIRS 系统记录被试含氧血红蛋白（HbO）和脱氧血红蛋白（HbR）的浓度变化情况，使用FASTRAK跟踪系统确定各通道的脑区定位。设置设备的采样频率约为13.33 Hz，即探针每75 ms记录一点。探针包括8个发射光极和8个接收光极，发射光极与接收光极按照固定顺序配对放置，光间隔为3 cm。已有研究表明大脑前额叶与认知加工、情绪有关22，故探针布置覆盖前额叶皮质。探针放置位置如图1所示。2.4实验过程（1）由主试向被试介绍实验内容、注意事项以及问卷题项。（2）连接近红外设备，将探针按照选定位置布置于被试脑区。拨开光极与头皮接触位置的头发，
16、让光极接触到头皮，保证实验数据有效性；然后进行校准，校准合格后进行实验。（3）为了避免APP体验顺序造成的头皮通道血红浓度差异，被试被随机分配到两款APP体验顺序相反的两组进行实验。首先休息30秒左右，然后按照实验任务，开始体验第一款APP；体验结束后，完成调查问卷，休息30秒后开始体验下一款APP。（4）实验任务完成后，使用FASTRAK跟踪系统采集各光极点位置信息。（5）实验结束后进行简单的访谈，询问被试的感受以及关于实验的建议，作为后期分析和改善的参考。整个实验每人耗时约30分钟，图2为实验过程图。3 实验结果 3.1行为绩效主观评价结果（1）行为绩效指标为实验任务完成时间。用户表1主观评价问卷问卷题项该APP总体体验让我感到非常满意该APP总体体验让我感到非常愉快该APP总体体验让我感到非常沮丧该APP总体体验让我感到非常糟糕分值（完全不同意）17分（完全同意）（完全不同意）17分（完全同意）（完全不同意）17分（完全同意）（完全不同意）17分（完全同意）图1探针位置示意图图2实验过程图-195第 28 卷 任增根，等：基于功能性近红外光谱技术的移动地图APP用户体验评价研究在