2025年大學(xué)認知科學(xué)與技術(shù)專業(yè)題庫——認知科學(xué)與技術(shù)的創(chuàng)新設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡答題（每題8分，共32分）1.根據(jù)情境認知理論，簡述物理環(huán)境、社會互動和個體經(jīng)驗如何共同塑造認知過程。請結(jié)合一個具體的產(chǎn)品設(shè)計實例說明如何應(yīng)用該理論。2.解釋“認知負荷理論”的核心概念及其在用戶界面設(shè)計中的應(yīng)用原則。請列舉至少三種基于該理論的設(shè)計實踐。3.“具身認知”認為認知過程與身體感知和行動緊密相關(guān)。請簡述具身認知的其中一個關(guān)鍵觀點，并說明這一觀點如何啟發(fā)智能穿戴設(shè)備的產(chǎn)品功能設(shè)計。4.在設(shè)計旨在輔助老年人記憶的移動應(yīng)用時，需要特別考慮老年人的認知特點和可用性需求。請列舉至少四個關(guān)鍵的設(shè)計考量因素，并簡要說明理由。二、論述題（每題14分，共42分）5.選擇一個你熟悉的認知科技產(chǎn)品（例如：智能個人助理、在線學(xué)習(xí)平臺、專注力訓(xùn)練應(yīng)用、腦機接口設(shè)備等），分析其設(shè)計中體現(xiàn)的至少三種不同的認知科學(xué)原理。對于其中一種原理，評價其在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用效果，并提出具體的改進建議。6.考慮一個潛在的產(chǎn)品需求：“幫助城市通勤者減少日常決策疲勞，提升出行效率”。請基于認知科學(xué)與技術(shù)，構(gòu)思一個創(chuàng)新的產(chǎn)品概念。請清晰闡述該產(chǎn)品的目標(biāo)用戶群體、核心理念、旨在解決的核心認知問題、關(guān)鍵功能設(shè)想以及其潛在的創(chuàng)新點。要求說明該產(chǎn)品設(shè)計中可能涉及的關(guān)鍵認知科學(xué)原理或技術(shù)。7.討論將腦機接口（BCI）技術(shù)應(yīng)用于日常產(chǎn)品設(shè)計所面臨的重大挑戰(zhàn)（至少從技術(shù)、倫理、用戶接受度三個方面）。你認為在什么場景下，BCI產(chǎn)品的設(shè)計才可能是可行且負責(zé)任的？請闡述你的理由。三、設(shè)計實踐題（共26分）8.假設(shè)你要為一個專注于提升兒童閱讀理解能力的教育APP進行可用性測試方案設(shè)計。該APP采用語音交互和個性化故事生成技術(shù)。請描述你的測試方案設(shè)計思路，包括：*明確的測試目標(biāo)。*選擇合適的可用性測試方法（如出聲思考法、任務(wù)完成法等）并說明理由。*描述測試對象的選擇標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)量。*設(shè)計核心的任務(wù)流程。*說明將如何收集和分析測試數(shù)據(jù)，以評估APP的認知易用性并提出改進方向。試卷答案一、簡答題1.情境認知理論認為，認知不是在抽象的心智中進行的，而是發(fā)生在特定的情境中，受到物理環(huán)境、社會互動和個體經(jīng)驗的深刻影響。物理環(huán)境提供信息和支持，社會互動（如指導(dǎo)、協(xié)作）傳遞知識并塑造活動，個體經(jīng)驗則影響個體如何利用環(huán)境和互動來理解世界。應(yīng)用實例：設(shè)計一個基于增強現(xiàn)實（AR）的導(dǎo)航應(yīng)用，它不僅提供數(shù)字路徑，還能將路徑信息疊加到真實環(huán)境上（物理環(huán)境），利用箭頭、距離等視覺提示幫助用戶理解空間關(guān)系（認知）；同時，可以加入語音提示引導(dǎo)用戶與特定地點互動（社會互動元素）；用戶通過不斷實踐和修正自己的導(dǎo)航行為，積累經(jīng)驗，提升應(yīng)用的有效性（個體經(jīng)驗）。2.認知負荷理論認為，工作記憶容量有限，信息加工過程存在內(nèi)在負荷和外在負荷。內(nèi)在負荷是信息本身固有的復(fù)雜性，外在負荷是設(shè)計呈現(xiàn)方式帶來的額外負荷。應(yīng)用原則包括：減少信息呈現(xiàn)的復(fù)雜性（如簡化界面、分組信息）；使用有效的呈現(xiàn)方式（如視覺組織、空間排布）；提供清晰的操作指引。設(shè)計實踐：界面設(shè)計采用卡片式布局，將相關(guān)功能分組；使用圖標(biāo)和顏色進行信息分層和區(qū)分，降低視覺搜索負荷；提供逐步引導(dǎo)教程，減少學(xué)習(xí)負荷；允許用戶自定義界面元素排布，適應(yīng)個體偏好。3.具身認知的一個關(guān)鍵觀點是，身體的感覺運動系統(tǒng)在認知過程中扮演著核心角色，認知與身體的姿態(tài)、運動和感知緊密相連。啟發(fā)智能穿戴設(shè)備設(shè)計：可設(shè)計能根據(jù)用戶步態(tài)或姿態(tài)提供實時反饋的健身追蹤器，通過震動或聲音提示用戶調(diào)整姿勢以減少跌倒風(fēng)險（結(jié)合運動與平衡認知）；開發(fā)能監(jiān)測心率變異性等生理信號，并據(jù)此提供壓力管理建議或放松引導(dǎo)的應(yīng)用（結(jié)合感知與情緒調(diào)節(jié)認知）；設(shè)計能通過可穿戴設(shè)備間的無線通信，促進用戶間身體協(xié)調(diào)的互動游戲或協(xié)作工具（結(jié)合身體與社交互動認知）。4.設(shè)計輔助老年人記憶的移動應(yīng)用時，關(guān)鍵的設(shè)計考量因素包括：①大字體和高對比度界面：確保視力下降的用戶能輕松閱讀和操作；②簡潔直觀的導(dǎo)航：減少層級，使用清晰標(biāo)簽和視覺引導(dǎo)，降低認知負荷；③沉默式提醒與自然交互：避免打擾用戶，利用震動或語音播報提醒，提供易用的語音輸入或手勢識別；④故事化或情境化呈現(xiàn)：將記憶內(nèi)容融入熟悉或有趣的情境中，利用語義記憶優(yōu)勢；⑤明確的反饋機制：操作成功或失敗時提供清晰、及時、易懂的反饋；⑥易于同步和共享：方便用戶與家人共享信息，利用社會支持輔助記憶。二、論述題5.（示例產(chǎn)品：專注力訓(xùn)練應(yīng)用Calm）Calm中體現(xiàn)了多種認知科學(xué)原理。其一，注意力控制訓(xùn)練，其核心原理是基于注意力資源有限性和可訓(xùn)練性。應(yīng)用通過引導(dǎo)用戶進行正念冥想、聽覺注意力游戲等，幫助用戶學(xué)習(xí)主動分配和維持注意力，減少無關(guān)干擾。應(yīng)用效果體現(xiàn)在用戶反饋的焦慮減輕和專注度提升上。改進建議：增加更多基于認知心理學(xué)實驗驗證的注意力訓(xùn)練模塊（如雙任務(wù)干擾實驗變式）；提供個性化的訓(xùn)練難度調(diào)整和進度反饋，更精準(zhǔn)地適應(yīng)不同用戶的注意力水平；結(jié)合生物反饋（如心率變異性）實時調(diào)整訓(xùn)練強度和內(nèi)容。6.產(chǎn)品概念：“情境感知助手”（Context-AwareCompanion,CAC）。目標(biāo)用戶群體：生活節(jié)奏快、需要處理多任務(wù)的城市通勤者（如上班族、學(xué)生）。核心理念：利用AI和傳感器技術(shù)，主動理解用戶所處的通勤情境（時間、地點、活動、狀態(tài)），智能預(yù)測需求并提供服務(wù)，減少用戶的認知負荷和決策負擔(dān)。旨在解決的核心認知問題：通勤途中的信息過載、多任務(wù)切換困難、時間管理壓力、出行決策猶豫（如選擇路線、決定何時出發(fā)）。關(guān)鍵功能設(shè)想：①智能行程規(guī)劃與提醒：結(jié)合實時交通、用戶習(xí)慣和情緒狀態(tài)，推薦最優(yōu)路線并提供緩沖時間提醒；②優(yōu)先信息推送：根據(jù)通勤階段（如堵車時）過濾非緊急信息，推送與當(dāng)前活動相關(guān)的內(nèi)容（如公司郵件、日程）；③狀態(tài)感知與調(diào)節(jié)建議：通過可穿戴設(shè)備監(jiān)測用戶壓力水平，適時推薦放松音樂、呼吸練習(xí)或調(diào)整行程建議；④輕量化任務(wù)處理：支持語音快速完成簡單任務(wù)（如預(yù)訂咖啡、設(shè)置導(dǎo)航）。潛在創(chuàng)新點：深度融合個性化情境理解與預(yù)測性服務(wù)，超越傳統(tǒng)被動式工具，成為用戶的“通勤大腦外腦”，顯著提升通勤效率和體驗。設(shè)計中可能涉及的關(guān)鍵認知科學(xué)原理：情境認知、注意力管理、心智模型、預(yù)測性認知、自動化認知。7.BCI技術(shù)在日常產(chǎn)品設(shè)計中面臨重大挑戰(zhàn)：①技術(shù)挑戰(zhàn)：信號采集精度和穩(wěn)定性不足，易受噪聲干擾；解碼算法的魯棒性和實時性有待提高，難以完全理解復(fù)雜意圖；BCI設(shè)備通常體積較大、佩戴不便、功耗較高，影響日常使用體驗。②倫理挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)隱私和安全風(fēng)險巨大，腦電等生物信息高度敏感；可能引發(fā)對個人自由意志、思想和情緒的干預(yù)或監(jiān)控的擔(dān)憂；存在算法偏見導(dǎo)致不同用戶體驗差異甚至歧視的風(fēng)險；BCI技術(shù)的應(yīng)用可能加劇社會不平等（成本、可及性）。③用戶接受度挑戰(zhàn)：用戶對腦機接口的原理、安全性、長期影響可能存在疑慮；需要較長的訓(xùn)練時間才能熟練控制BCI設(shè)備；用戶可能感到設(shè)備像“監(jiān)控器”一樣，侵犯隱私感；對于非醫(yī)療應(yīng)用，用戶可能難以找到穩(wěn)定且持續(xù)的內(nèi)在動機來使用?？尚星邑撠?zé)任的場景：在嚴重肢體殘疾用戶恢復(fù)基本交互能力（如控制輪椅、開關(guān)燈）的醫(yī)療輔助領(lǐng)域；在需要極高專注度或特殊交互的特定職業(yè)場景（如飛行員、宇航員、精密操作員）中，作為輔助工具；在研究目的的探索性應(yīng)用中，在嚴格的倫理審查和知情同意下進行。理由：在這些場景下，BCI技術(shù)帶來的益處可能遠超風(fēng)險，且用戶需求強烈；或者是在可控環(huán)境下的有限應(yīng)用，便于評估和管理潛在影響。三、設(shè)計實踐題8.測試方案設(shè)計思路：*測試目標(biāo)：評估教育APP在提升兒童閱讀理解能力方面的有效性、界面的易用性（特別是語音交互和個性化故事生成功能的可用性）、以及兒童在完成任務(wù)過程中的認知負荷和滿意度。*測試方法：采用出聲思考法（Think-AloudProtocol）結(jié)合任務(wù)完成法。出聲思考法能捕捉兒童在操作過程中的真實想法、困惑點和決策過程，深入了解其認知狀態(tài)；任務(wù)完成法則通過記錄任務(wù)成功率、完成時間和錯誤類型，量化評估APP的可用性。結(jié)合使用可以兼顧過程性理解和結(jié)果性度量。*測試對象選擇標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)量：選擇3-5名目標(biāo)年齡段（如8-10歲）的兒童用戶，確保其具備基本的讀寫能力和語音交互能力。兒童應(yīng)具有不同的認知水平和行為風(fēng)格，以獲取更全面的反饋。需獲得家長知情同意。*核心任務(wù)流程設(shè)計：1.熟悉任務(wù)：告知兒童本次測試的目的，讓其自由探索APP的部分界面。2.正式測試：*任務(wù)一（語音交互）：要求兒童使用語音命令嘗試啟動一個新故事、更改故事背景或角色、以及通過語音回答APP提出的問題。記錄其嘗試次數(shù)、成功/失敗情況、語音指令清晰度、APP響應(yīng)時間及準(zhǔn)確性。*任務(wù)二（個性化故事生成）：要求兒童按照提示，通過語音輸入一個故事開端，觀察APP生成的故事內(nèi)容是否符合要求，并嘗試進行后續(xù)的語音交互調(diào)整。*任務(wù)三（閱讀理解）：讓兒童獨立閱讀一個由APP生成的短故事，并回答幾個理解性問題（如故事情節(jié)、人物關(guān)系等），記錄其回答準(zhǔn)確率、閱讀時間、是否需要APP輔助。3.出聲思考引導(dǎo)：在整個任務(wù)過程中，引導(dǎo)兒童說出他們的想法、感受和遇到的問題（“你現(xiàn)在想做什么？”“這個按鈕是做什么用的？”“你為什么覺得這個不好玩？”）。4.總結(jié)訪談：任務(wù)結(jié)束后，與兒童進行簡短訪談，詢問他們對APP的整體印象、最喜歡的部分、覺得困難的地方以及改進建議。*數(shù)據(jù)收集和分析：*收集：記錄任務(wù)完成情況（成功/失敗次數(shù)、時間、錯誤類型）、兒童出聲思考的語音轉(zhuǎn)錄文本、總結(jié)訪談的筆記、觀察記錄（如兒童的表情、注意力狀態(tài)）。*分析：*量化分析：統(tǒng)計任務(wù)成功率、平均完成時間、不同類型錯誤分布，分析APP的可用性瓶頸。