数字界面属性与交互元素对任务中断场景下用户绩效及认知负荷的影响机制研究

为解决频繁任务中断导致的效率下降和认知负荷增加问题，研究人员开展了一项关于界面复杂度、相似性及恢复引导对用户绩效（错误率、恢复滞后时间）和认知负荷影响的研究。通过2×2×2因子实验设计，发现高复杂度界面显著延长恢复滞后时间（χ2检验显著），而恢复引导能缩短滞后时间但未显著降低认知负荷。该研究为多任务界面优化提供了实证依据，推动了人因工程与交互设计的融合。

　　

在数字化时代，任务中断已成为常态——研究表明，人们平均每完成不到三分之一的任务就会被其他事务打断。这种频繁的中断不仅降低工作效率，还可能导致错误率上升甚至心理健康问题。从医疗手术到航空驾驶，从紧急救援到日常办公，中断带来的负面影响无处不在。特别是在复杂的人机交互场景中，用户需要在不同任务界面间频繁切换，而界面设计的优劣直接决定了用户能否快速恢复中断前的任务。

尽管已有研究从心理学角度探讨了中断对认知机制的影响，如记忆目标理论（Memory for Goals, MFG）提出的目标激活/暂停机制，但关于如何通过界面设计优化来缓解中断负面效应的实证研究仍存在明显空白。具体而言，界面复杂度（信息组件数量）和相似性（布局结构一致性）如何影响恢复性能？在任务恢复阶段提供上下文引导是否能缩短恢复时间？这些问题尚未得到系统解答。

北京理工大学的研究团队在《International Journal of Industrial Ergonomics》发表的研究，通过精巧的实验设计填补了这一空白。该研究采用2×2×2三因素被试内实验设计，25名参与者需在模拟中断场景中完成算术任务，同时记录其恢复滞后时间、错误率和认知负荷指标。实验通过控制界面组件数量（复杂度高低）、布局一致性（相似性高低）及恢复阶段视觉引导（有无）三个变量，量化分析了不同设计要素的影响机制。

关键实验技术
研究采用心理学经典的记忆目标理论（MFG）框架，结合人因工程学实验方法：1）使用Snellen视力筛查确保参与者视觉能力标准化；2）通过算术任务模拟真实中断场景；3）采用Friedman检验分析多变量组合下的恢复滞后时间差异（χ²值显著）；4）通过主观量表与客观绩效指标（错误率、完成时间）双重评估认知负荷。

研究结果

界面复杂度的决定性作用
高复杂度界面显著延长恢复滞后时间达42%，同时使错误率上升31%（p<0.01）。这与Simon等学者提出的"组件数量-认知负荷"正相关理论一致，证实复杂视觉信息会加重工作记忆（Working Memory）负担，导致目标信息提取延迟。

相似性与复杂度的交互效应
研究发现相似性对性能的影响存在"悖论"：高复杂度条件下，高相似性界面反而使恢复滞后时间增加23%；而在低复杂度条件下，高相似性可缩短时间19%。这一现象可通过MFG理论的认知冲突（Cognitive Conflict）机制解释——当界面元素高度相似但功能迥异时，会引发目标信息检索混淆。

恢复引导的实践价值
提供上下文引导使恢复滞后时间缩短35%，选择错误减少28%（p<0.05），但对主观认知负荷无显著改善。这一结果验证了Ratwani等提出的"标记点定位"假说，说明视觉线索能有效补偿中断导致的情境记忆（Situational Memory）损失。

讨论与意义
该研究首次将MFG理论从认知建模延伸至界面设计实践，揭示了三重设计法则：1）在必须使用高复杂度界面时（如医疗仪表盘），应降低相似性以避免认知冲突；2）简单任务场景（如移动端表单）可采用高相似性设计提升操作流畅度；3）恢复阶段的动态引导应作为中断敏感型系统（如航空管制界面）的标配功能。

这些发现不仅为复杂环境下的多任务界面设计提供了量化依据，更开创性地搭建了认知理论与交互设计的桥梁。后续研究可进一步探索时间压力、个体差异等因素的调节作用，推动形成更完备的中断应对设计体系。