根据国家统计局公布的数据,截止到2019年初,1960年以前出生的人口(60岁以上人口)已接近2.5亿人,占总人口的17.9%,中国逐步迈进老龄化社会^[1]。随着老年人的物质生活水平不断提高,老年人手机不再是大按键、高音量、款式陈旧、功能单一等手机的代名词^[2],智能手机以其强大丰富的功能成为老年人丰富生活的重要方式之一^[3]。部分地区调查结果^[4]显示,已有近10.6%的老年人使用智能手机,且人数呈上升趋势。智能手机为老年人沟通交流和实现自我价值提供帮助,促进老年人积极参与社交活动,减少孤独感^[5]。而如何关爱老年人,从他们的视角出发设计合适的手机移动应用则是设计的难点^[6]。李永锋等^[7]的调查结果显示,健康、知识、费用、环境等问题是影响老年人使用手机的重要因素。邢婧宇等^[8]的社会调查结果显示,80%以上的老年人需要30天甚至更长的时间才能熟悉手机操作,自我摸索是老年人掌握手机使用方法的主要方式。而当前手机移动市场“银色产业”发展缓慢,无法满足老年人使用智能手机的需求。通过移动应用设计可以简化各项手机操作,提升老年人对智能手机交互性、智能性等的体验^[9]。良好的界面设计和方便的语音助手是解决老年人操作智能手机困难的有效途径。因此,本研究以老年人的需求为主,以人机交互为重点,设计开发了老年人手机生活助手移动应用。

移动应用通过将互联网等信息技术应用到老年人的日常生活中,可以有效地整合和拓展家庭和社区的养老服务资源。同时,针对老年人的人机交互特点,开发与推广简约、便捷的老年人手机生活助手移动应用,对关爱老年人、减轻其子女压力和促进社会发展具有积极意义。老年人手机生活助手移动应用可以帮助老年人建立互联网社区,丰富他们的精神文化生活,扩大他们的社交范围; 它提供的信息服务满足了老年人对健康、娱乐知识的需求; 同时它还可以帮助老人的子女及时了解老人的日常活动和身体状况。

针对老年人群使用手机等移动设备有难度的问题,课题组对老年人的生活需求、生理特征、老年人手机行业发展现状进行调查研究,以此为基础来设计老年人手机生活助手移动应用,以引导的方式来帮助他们便捷地使用手机。

老年人手机生活助手移动应用使用模块化设计,由基本模块和拓展模块两部分组成,如图1所示。基本模块侧重引导老年人使用手机的基本功能,拓展模块侧重老年人的人机交互,两个模块优势互补。

图1 老年人手机生活助手移动应用设计流程图
Fig.1 Flow chart of mobile application design of mobile life assistant for elderly

基本模块主要由即时通信、语音助手、用户信息3个子模块组成,引导老年人使用手机中的电话、短信、移动应用等功能,同时收集老年人使用手机的需求信息,为拓展模块推送资讯提供信息基础,为老年人手机生活助手移动应用迭代提供第一手资料。

即时通信是老年人使用手机的主要原因,故方便老年人使用手机中的电话、短信等即时通信功能是设计老年人手机生活助手移动应用的首要目标。

老年人可以通过语音助手简化使用移动应用的操作,便捷地使用手机的相关功能。此外,该模块还能为部分不了解手机性能、不会拼音的老年人更好地使用手机中的即时通信、移动应用提供帮助。

老年人需在用户信息模块登记姓名、电话、家庭住址等信息。同时,老年人需设置紧急联系人,以便在特殊情况下使用。该模块将结合老年人自己设置的个人喜好、娱乐、健康等信息和在拓展模块中对健康、娱乐等信息的浏览情况自动生成个人喜好的标签,最终形成他们的用户画像,为拓展模块精准推送提供信息基础。

拓展模块主要由备忘录、健康、娱乐3个子模块组成,满足老年人日益增长的对社交文化、养生健康等知识的需求,提升他们的生活体验感。

备忘录模块根据中国老年人身体状况和生活习惯,帮助他们根据自己的需求设置备忘录,如提醒按时吃药、参加预定好的活动等。

健康模块为老年人提供健康饮食、健康运动、睡眠助手等健康服务。老年人身体机能逐渐下降,通过饮食可以更好地调理身体。通过该模块,他们可在健康饮食的推荐中查询食材的基本信息,并根据自身身体状况选择推荐的饮食建议。大多数老年人为了保持良好的身体状况有晨练或饭后散步的习惯,该模块向老年人推荐合适的运动路程和路线。为帮助老年人获得良好的睡眠,通过睡眠助手播放舒缓的音乐或大自然的声音可以帮助老年人入睡。

娱乐模块下有听故事、时事新闻、社区活动3个子模块。听故事模块是将电子书以朗读形式展示文字内容,使故事更加生动,也易于老年人接受。时事新闻模块是根据用户信息模块提供的用户喜好信息将摘选的时事新闻内容推送给老年用户,并在移动应用界面中放大字体,以方便他们阅读。社区活动是结合老年人当前生活的环境,通过信息推送激发他们参与公益和社交活动的热情,使他们的生活更加丰富。

老年人对明暗、颜色的感知能力相对于年轻人有不同程度的衰退,因此,课题组着重对他们的字体和颜色识别度进行探讨。参考程海彧^[10]的研究方法,课题组调查浙江宁波凤山社区60岁以上不同教育背景的老年人后发现,在接受调查的老年人中,80%以上具有阅读习惯且经常使用手机; 受纸质媒介阅读习惯的影响,他们对8磅的字号辨识错误率较高,辨识错误率会随着字号大小呈正态分布; 若在移动设备阅读中使用14～16磅的字号(word中介于小三号与四号之间)、1.5倍行距的文本,则他们的辨识错误率较低; 阅读较大字号文字时老年人注视时间缩短,阅读体验显著改善。调查还发现,老年人视觉能力虽衰退,但仍能适应一般的字符样式,例如1.2倍行间距、宽为26像素(1.04 cm)的左右边距、宋体与黑体字等。比较老年人对黑体、宋体、楷体3种字体的视觉体验,他们在阅读字体为黑体的文本时更为舒适。在移动应用界面的左右边距与行距上,调查老年人对较窄的16像素(0.64 cm)、正常的26像素(1.04 cm)与较宽的36像素(1.44 cm)的喜好,发现他们更偏爱16像素(0.64 cm)的窄边框,对于行距没有特殊的需求。对于色彩,曾舒婷^[11]指出鲜艳的颜色不一定能提升老年人的视觉体验,识别率较高的红绿色彩(红色背景,绿色字体)对他们的视觉压力较大。调查发现老年人对蓝底白字识别率最高,米色背景结合黑色字体的搭配具有较高的舒适度。因此,我们使用饱和度与明度相差大的背景文字颜色组合,例如黑底白字、蓝底黑字。根据老年人对光线的感应程度,在设计中减少文字颜色的多样性,选取18～24磅的字号(word中介于小二号与小一号之间)和加粗黑体的字体,使用较窄的边距避免文字的密集布局,同时保证手机屏幕拥有适宜的亮度,使他们对信息的获取处在较为舒适的视觉状态。

老年人因为记忆力和接受新事物的能力下降,在使用逻辑结构与交互行为较复杂的移动应用时,容易出现错误多、使用困难等不佳的用户体验,从而产生挫败感以致选择放弃。因此,针对老年人的特殊性,移动应用设计应当充分考虑他们对界面设计和人机交互的接受能力,设计应遵循以下3个设计原则:界面简单大方,视觉表达直观; 规范字体和色彩,增加视觉的统一性; 逻辑结构清晰,简化交互行为,通过引导的方式帮助他们使用手机。

图2 用户使用流程图
Fig.2 Use flow chart for users

智能手机功能丰富、交互模式多样,满足了年轻群体对手机的需求,但繁复的操作和功能对老年群体造成了使用上的难度; 因此,移动应用设计采用以简单视觉交互为主,触控、语音交互为辅的人机交互模式。结合使用过程与反馈形成本移动应用的用户使用流程图如图2所示。

目前移动应用界面有一套固定的交互方案和已被广泛认知的图形图标,例如“文件袋”图形代表“信息”,“人像”图形代表“个人”。老年人记忆能力下降,面对新事物容易产生焦虑情绪,因此,移动应用的设计要尽可能使用已有设计原则。我们以操作界面一致性、可识别性、简易性为原则,在已有的交互方案上针对老年人进行图形图标的再设计^[12]。视觉交互界面如图3所示,老年人手机生活助手移动应用在主页上集成显示各项功能,以方便老年人浏览。功能接入按键的图形图标使用文字标题为主、图片辅助的形式进行设计。移动应用中,引导式的交互设计有助于老年人顺畅地使用手机。

触控交互作为移动应用的主流交互形式,具有交互方式自然、效率高、交互动作丰富等优势^[13]。触控交互界面如图4所示,在页面信息交互方式上采用局部页面可以横滑或竖滑的交互方式,实现功能集成与信息显示最大化。

图3 视觉交互界面
Fig.3 Visual interaction interface

图4 触控交互界面
Fig.4 Touch interaction interface

语音交互具备引导老年人使用手机、阅读信息并辅助他们记录信息3种交互功能。老年人手机生活助手移动应用能对他们的语音进行识别,并对其语音提取关键词信息,最后通过关键词信息引导老年人使用手机,具有快捷和高效的特点。在老年人眼睛疲劳时,语音交互以朗诵文本文字的方式在一定程度上保证了老年人对文本文字信息的获取。在需要大量输入文字的任务中,语音交互还可帮助老年人解放双手,通过语音识别辅助他们输入文字。语音交互界面如图5所示。

老年人偏好明亮、宽敞、朴素等感性意象的界面设计^[14],因此我们的设计要点为:1)色彩选用对比分明的黑白为主,蓝色(#5588a3)为辅。一般文字使用黑色,强调性文字选用蓝色; 按键选用明度较高的粉色、橙色与黄色。2)字号主要选择24磅(小一)的标准黑体,其余字号为18、22、26、30磅。页面选用较窄的边距,以增加有效内容面积。3)采用较为自然的视觉界面,去除边框棱角,圆角半径在不同的分级界面中采用12像素或18像素。4)风格简洁明了,突出显示关注点,二级界面如图6所示,滑动菜单栏通过增大字号、加粗字体等来突出显示。5)交互手势上取消长按与拖拽等较复杂的交互形式,采用提示框文字引导与点击或滑动相结合的简单交互形式。

图5 语音交互界面
Fig.5 Voice interaction interface

图6 二级界面健康饮食
Fig.6 Secondary interface healthy diet

图7 前后端分离的开发模式
Fig.7 Development mode of front-end separation

老年人手机生活助手移动应用采用前后端分离的开发模式,将系统分为安卓端和服务端,如图7所示。在安卓端开发完成后,用户下载安装应用到安卓系统手机中作为客户端,服务端则运行在公网的阿里云服务器中为客户端提供服务支持。安卓端和服务端通过HTTP协议进行通信以实现数据交互,即安卓端向服务端发起请求,服务端响应请求。前后端分离的开发模式将客户端和服务端有效地分离开来,安卓端和服务端开发同时进行,安卓端力求应用的流畅性、兼容性、用户良好的体验感,服务端实现高并发、高可用、高性能,从而最大限度地提高团队的开发效率。

安卓端使用Android Studio进行开发,使用Gradle进行项目构建,网络通信应用了OkHttp的网络通信框架,具体如图8所示。开发模式采用MVC的模式。M为模型层,用于处理数据的业务逻辑; V为视图层,以标记语言展示视图; C为控制层,用来控制视图层和模型层的同步,保证模型层数据改变时视图层视图能够同步变化。安卓端的视图层主要使用了Android SDK提供的控件和高拓展性的自定义课件,通过XML语言来实现应用的界面描述。模型层在安卓中以Java实现,并使用SQLite数据库和SharedPreferences本地轻量级缓存实现本地应用数据的持久化。控制层为实现视图层和模型层同步的控制,利用适配器将数据适配到视图上,通过监听器来监视用户在视图层中的操作,再利用Activity或Fragment对事件进行处理,最终在视图层中做出反馈,展示给用户。

图8 安卓端设计
Fig.8 Android design

服务端(图9)采用了Spring Boot+MyBatis框架,利用IntelliJ IDEA开发工具和Maven进行项目管理,应用了MySQL关系型设计库和Redis缓存设计库进行数据存储。

图9 服务端系统构架
Fig.9 Server system architecture

服务器在收到网络请求时,网络请求首先经过Spring AOP技术实现的拦截器和日志统一管理器,再通过拦截器的合法请求被控制层接口接收,然后服务器根据请求的业务在服务层中进行业务逻辑处理,数据业务利用MyBatis框架将数据访问层接口映射到描述SQL的XML文件中,通过执行SQL脚本来完成数据库的创建、更新、读取和删除操作。

为实现用户的单点登录,后端采用了JWT(JSON web token)加密身份令牌技术。用户登录通过验证后,服务端将用户名、密码和时间戳用服务器密钥进行加密,生成一个身份令牌,并将其存入Redis缓存,最后把身份令牌传向安卓端。而安卓端接收到服务端传入的身份令牌后,把它存入SharedPreferences(安卓本地轻量级缓存)中。安卓端登录之后把身份令牌放入HTTP header中向服务端发起网络请求。为验证身份令牌,服务端应用Spring AOP技术,将身份验证拦截器以切片的方式作用到请求的控制层中,进行身份验证。该技术方案高效地实现了用户安全登录,有效地避免了恶意篡改用户请求身份信息,提高了系统的安全性,技术应用的实现如图 10所示。

图 10 技术应用的实现
Fig.10 Implementation of technology application

老年人作为移动应用的用户群体,他们对移动应用的需求是移动应用设计与开发的动力。基于此,我们设计运营的老年人手机生活助手移动应用以老年人为服务对象,对他们使用移动应用难、获取信息难等问题进行用户体验研究和人机交互设计,引导他们使用手机的各项功能并提供各类信息服务,使他们能享受便捷的生活服务。本移动应用已在社区老年人活动中心进行试运行测试,受到他们的一致肯定。随着老年人口的不断增长,他们的需求和身体状况也在不断变化,我们将对移动应用界面设计进一步优化,以期得到推广。