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IDETC/CIE 2016 ASME 2016
国际设计工程技术会议暨工程中的计算机与信息会议论文集
2016年8月21-24日
北卡罗来纳州夏洛特
DETC2016-59376
生态反馈设计：定量和定量之间的平衡
Qifang Bao
Department of Mechanical Engineering
Massachusetts Institute of Technology
Cambridge, MA
Asmaa Elantary
Interior Design Department
Jubail University College
Jubail Saudi Arabia
概要
生态反馈设计是一种通过让用户意识到他们所消耗的资源来鼓励可持续行为的策略。提醒用户他们的资源使用情况可以帮助他们理解他们的行为对环境的影响，并唤起他们对环境的同情或责任等情感。这项研究调查了在生态反馈设计中呈现资源使用信息的两个方面：信息的定量清晰度，以及设计所唤起的情感的强度。本文研究了生态反馈的这两个方面如何影响用户对设计的感知和偏好。四个具有不同程度的定量清晰度和情感的设计提示被用来产生16个设计。在两个国家的四所大学的学生中分发了一份包含这些设计的在线调查。来自216个有效答复的结果表明，定量和情感方面对生态反馈设计都很重要。该调查还收集了关于受访者对资源消耗的知识的数据。结果表明，技术专业的学生通常更善于估计资源消耗，并倾向于选择有更多定量数据的设计。相比之下，非技术专业的学生通常对资源消耗的估计不太准确，而且倾向于喜欢能唤起强烈情感的设计。这些发现可以让设计者了解如何做出更有效的生态反馈设计来促进可持续行为。
生态反馈作为一种设计方法已被广泛使用，通过告知用户他们对环境影响的相关信息来鼓励亲环境行为[1]。它起源于环境心理学，其中包括许多模型，认为知识是影响人们以环境友好方式行事的最重要工具之一[2-5]。反馈已经被证明在促进亲环境行为方面是有效的，比如减少家庭用电[6]。提供清晰而丰富的数据可以满足用户获得知识以指导其行为的需求，因此是一个普遍的生态反馈设计的策略。
Mian Mobeen Shaukat
Department of Mechanical Engineering
King Fahd University of Petroleum and Minerals
Dhahran Saudi Arabia
Maria C. Yang
Department of Mechanical Engineering
Massachusetts Institute of Technology
Cambridge, MA
然而，行为经济学研究表明，仅有知识并不总是能使人们以可预测的方式行事[7]。Kollmuss和Agyeman指出，即使有了环境知识，人们有时也不能采取亲环境的行为[5]。另一方面，一些相对定性的因素可以有力地促进可持续行为，例如在采用绿色技术时的同伴效应[8]。
生态反馈设计的多个维度已经被确认。Froehlich等人提出数据颗粒度、时间颗粒度、比较和测量单位是生态反馈显示的维度[9]。Fang和Hsu建议将环境、审美、情感参与和隐喻作为反馈系统的四个维度[10]。Froehlich的维度都与设计中的定量数据有关，而Fang和Hsu则强调视觉效果和用户对设计的情感反应。
一个典型的生态反馈设计策略是跟踪定量的资源使用信息并将其呈现给用户[1]。同时，对环境的同情和利他主义是亲环境行为的强烈动机[11]。因此，我们认为，设计的这两个方面，即信息的定量清晰度，以及设计所唤起的情感的强度，对于生态反馈设计的成功都很重要。然而，现有的文献很少直接比较这两者，或者同时考虑它们。
为了填补这一空白，我们的研究对生态反馈设计进行了调查，重点是上述两个方面。我们研究了鼓励可持续用户行为的设计的有效性，以及它们对用户偏好的影响。我们研究了用户对生态反馈设计的偏好与他们对资源消耗的了解之间的潜在联系。研究中探讨了两个问题：
1. 在生态反馈设计中，更清晰、更多的定量信息是否比更多的定性、情感唤起的信息更受欢迎
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我们所说的定量信息是指使用数字或图表来传达资源使用数据。唤起情感的信息是为了引起用户的内脏感受，如同情心。
2. 用户对资源消耗的定量知识是否影响他或她对上述生态反馈设计的两个属性的偏好？
对问题2的期望是，对可持续发展有更多量化的技术知识的人，会更喜欢具有更多量化信息的设计。
为了解决这些问题，我们从文献中产生或收集了一系列鼓励用户节约用电或用水的生态反馈设计。通过对两个不同国家的四所大学的学生的调查，收集了对这些设计的评价。学生们还被问及他们对电力和水的消耗的认识。
相关的工作
可持续行为设计是连接可持续产品设计和人类行为干预的桥梁。传统的可持续发展设计关注产品本身，并考虑材料的使用和制造过程中产生的废物，以及产品的退役。技术和方法包括生命周期评估和环境影响评估，等等[12]。社会心理学和环境心理学的另一个策略是从最终用户或其他利益相关者的角度来处理问题，例如，研究人类在亲环境行为中的决策背后的机制[13-15]。
可持续行为设计考虑的是采取可持续行为的动机和障碍，并将产品作为一种机制来促进这些行为。MacDonald和She总结了成功的可持续设计的七个认知概念，包括责任、复杂的决策、决策启发式、利他主义-牺牲的联系、信任、认知失调和动机，以努力建立行为和设计之间的联系[16]。Oehlberg等人从研究生水平的设计课程中收集了用户研究，以确定可持续性对用户意味着什么，并探讨了如何将用户需求与产品的可持续性结合起来[17]。Lilley开发了三类为可持续行为而设计的策略：生态反馈，通过告知用户资源的使用情况来引导行为的改变；行为引导，鼓励用户以设计本身所包含的方式进行行为；以及说服性技术，采用说服性方法来改变人们在不知情或不同意的情况下所做的事情[18]。
研究人员已经探索了一些方法和技术来促进可持续产品的创意产生。Srivastava和Shu开发了一个基于承受力的方法来支持环境意识的行为[19]。该方法在研究生设计师中进行了测试，并被证明能够提高设计概念的质量。她和MacDonald开发了一种心理暗示技术，以帮助设计师产生能够传达可持续发展概念的产品特征[20]。uPont和Wisthoff开发了一个在线问卷（GREEn Quiz）来教工程系学生可持续设计的原则[21]。这个工具被证明在促进学生做出更多的可持续设计决定方面是有效的。
此外，丰富的文献还在于评估用户对现有设计的反应。MacDonald和She进行了一个模拟现实购买场景的实验室实验，以揭示用户对烤面包机的可持续触发功能的偏好[22]。Cor和Zwolinski测试了四种咖啡机设计在鼓励节能和节水行为以及用户接受方面的有效性[23]。Sohn等人测试了用户对促进亲环境行为的产品设计属性的直接反应[24]。Wever等人研究了能源表的家庭使用情况，并应用以用户为中心的设计策略来提高其可用性[25]。Montazeri等人在设计一个餐巾纸分配器时使用了隐喻策略，并评估了它在食堂的使用情况，发现它成功地减少了餐巾纸的消耗[26]。在另一项研究中，他们使用了在线调查和实验室内的实验来证明回收箱的颜色在鼓励回收行为的有效性方面起着重要作用[27]。 上述研究要么只测试单一产品的设计，要么测试各种具有不同策略的设计来鼓励亲环境行为。具体来说，我们的研究系统地比较了四种不同产品的两种不同类型的生态反馈设计。
用户之间存在着异质性，因此对设计的偏好总是多样化的。有限的文献将用户的背景与他或她的可持续产品的偏好联系起来。Srivastava和Shu确定了可持续行为的不同动机，包括社会文化、以自我为中心和利他主义[11]。Cor和Zwolinski确定了两种类型的用户：生态敏感型用户，他们的环境意识较强，环境知识较多；非生态敏感型用户，他们的意识较弱，知识较少。他们发现，对于生态敏感用户来说，书面信息是一种有效的生态反馈提示。然而，对于非生态敏感用户来说，它并不那么有效。劝说性技术被证明在非生态敏感用户中具有较高的接受度，尽管它在生态敏感用户中接受度不高[28]。在我们的研究中，我们也试图将用户偏好与用户档案联系起来。
方法
概述：我们首先使用多种设计提示生成了四个生态反馈产品的设计。为了能够在相对较短的时间内收集大量的数据，我们选择了一项调查来测试这些设计。在完成调查设计之前，我们与四名设计专业的研究生进行了一组试验性的、面对面的访谈和调查草稿，以形成调查的总体内容并完善调查问题。调查本身收集的信息包括
1. 对具有不同类型的生态反馈提示的设计的评价，从定量到情感上的唤起。
2. 可持续发展知识--受访者对普通日常活动中使用的资源的估计能力
1. 生态反馈提示
我们制作了两套类似的调查，一套侧重于用电，一套侧重于用水。受访者被随机分配到其中一个。每份调查包括两种鼓励节电或节水的产品。这些产品是在确认后专门选择的
学生受访者将熟悉它们，并能以某种程度的信心作出回应。
以电力为重点的设计包括。
- 电表，监测家庭用电情况。
- 电灯开关，提醒人们在离开房间时要关灯。
以水为重点的设计有
- 水龙头，监测一天的累计用水量。
- 具有节水模式的洗衣机，可选择该模式作为正常洗涤模式的替代。
上述每种产品的四个版本都被设计为包括以下每种生态反馈提示。
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- 文字或图表，有清晰的、关于资源使用的量化信息。
- 颜色强调，结合明亮的颜色来吸引用户的注意力。
- 使用物体的隐喻，包括与环境或资源消耗有关的物体。
- 使用生物的隐喻，涉及动物或植物作为环境的提醒。
这些设计提示是根据本文引用的现有生态反馈设计文献[23,24,26]选择的。创建这些提示的目的是为了显示不同层次的数据定量和情感唤起。图1显示了这些设计提示的连续性。我们预计，包含光谱左端提示的设计会呈现出更清晰的信息，而用右边的提示产生的设计会唤起更强烈的情感。
图1 设计提示及其预期效果
由此产生的16个设计在表1中列出。其中一些设计的灵感来自于文献中的生态反馈设计和工业设计案例[24,29]。
文献和工业设计案例中获得灵感[24,29]。
这些设计都是故意用手绘的，而不是由专业的工业设计师以数字方式进行渲染或建模，以保持一致的视觉风格。
研究表明，在不同的保真度下表现设计会不适当地影响用户的反应[30]。这样一来，潜在的评价偏差可以被最小化，这种影响已经在[30]中被观察到，并在[31]中以类似的方式被缓解。在[31]中以类似的方式减轻了这种影响。
2.设计评估
每个受访者都被随机分配到电力或水的调查中。或以水为重点的调查，并被要求评估两种不同产品的八种设计。设计呈现的顺序是随机的。受访者用1~5分的Likert量表来评价四个标准。
- 清晰度EDITOR:设计如何清晰地展示了资源的使用？设计是如何清楚地传达鼓励可持续行为的理念的？
鼓励可持续的行为？
- 情感。该设计唤起了多大的情感反应？
- 有效性。该设计在鼓励受访者以更环保的方式行事方面的效果如何？
- 偏好。受访者对该设计的喜欢程度如何？
明确性和情感直接评估了我们所感兴趣的生态反馈设计的两个方面。有效性评估了设计对用户与产品的长期互动行为的潜在影响，而偏好则估计了用户的潜在购买意愿。我们为受访者提供了可选的评论区来解释他们的评分。图2是评价问题的一个例子。
图2 电表的设计评级问题样本
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表1 电力调查和水调查中的设计。设计包括四种不同的生态反馈提示，以鼓励节约资源的行为。
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在对设计进行评分后，每个受访者都被问及她/他最喜欢哪一个。我们提供了可选的评论区，让受访者解释他们的回答。最喜欢的 '显示了用户最喜欢的设计，并将被用来检查每个受访者的设计评级的一致性。
3. 可持续性知识
被调查者被要求估计几种设备在日常活动中的用电量或用水量，例如一台笔记本电脑在一小时内的用电量[32
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