手機APP交互界面人因適合性測試程序的設計與實現(xiàn)

林創(chuàng)　張力　方小勇

摘要：近年來多樣化的APP極大豐富了手機應用，給用戶帶來很大便利，然而APP種類和功能增加的同時，其規(guī)模和架構也越來越復雜，質(zhì)量也得不到保證，APP測試開始逐漸得到重視。但以往的研究更注重對APP功能的測試，未從用戶角度出發(fā)，考慮APP交互界面的人因適合性。作者基于用戶立場，通過問卷調(diào)查收集用戶體驗數(shù)據(jù)，在SQLite中建立APP交互界面人因特性數(shù)據(jù)庫。利用Matlab GUIDE設計一款針對APP交互界面人因適合性的測試程序，程序通過Matlab的回調(diào)函數(shù)調(diào)用人因數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，能夠快捷高效地檢測出APP交互界面存在的人因適合性問題，從而避免獲取用戶體驗數(shù)據(jù)的大量調(diào)查訪談，提高APP交互界面人因適合性測試的效率。

關鍵詞：APP交互界面；人因適合性；人因特性數(shù)據(jù)庫；測試程序

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）05-0057-04

Abstract： Diverse APP enriched mobile application greatly in recent years， which is very convenient to the user. But with the increase of the types and functions of the APP， Its size and architecture is becoming more and more complex， and its quality is not assured. So more attention is beginning to pay on APP test. But previous studies focused more on the function of APP testing， without considering the APP interfaces suitability from a users perspective. The author collect the data of user experience through the questionnaire survey based on the user's position establish the human factor database in the SQLite. A test program with respect to the suitability of APP interface is designed by using Matlab GUIDE. It can quickly and efficiently detect the human suitability of APP interface by transferring the data in the database with callback function， which can avoid to make a large number of investigation and interview to obtain the data of user experience.

Key words： Interface of APP； human suitability； database of human； test program

移動通信信息技術的快速發(fā)展和智能手機的普及使得開發(fā)和測試人員越來越注重APP原產(chǎn)品的用戶體驗。以用戶為中心，考慮用戶在與APP交互時產(chǎn)生的心理和生理的反映成為了APP開發(fā)商們競爭的焦點。人因?qū)W是一門綜合性的應用基礎學科，它研究與生產(chǎn)活動有關的人的生理的、心理的特性。人因適合性是指將人因?qū)W有關人的科學知識運用于改善和優(yōu)化人機系統(tǒng)的設計，使系統(tǒng)對人的作業(yè)要求盡可能地適合操作者，以達到安全、舒適、高效生產(chǎn)的目的[1]。2015年底艾媒咨詢和問卷網(wǎng)發(fā)布了中國APP市場的相關調(diào)查數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示，大部分被下載的APP的使用率和留存率都相對較低，“用一次即拋”逐漸成為用戶的行為趨勢?！按蜷_次數(shù)為1次”的用戶占比35%，“打開次數(shù)為10次”的比例僅有17.6%。另外，APP的生命周期平均只有10個月，85%的用戶會在1個月內(nèi)刪除已下載的應用。社交類APP競爭最為殘酷，死亡率達35%。這些數(shù)據(jù)反應出APP市場的現(xiàn)狀：APP在吸引用戶長期使用和關注方面面臨著巨大考驗。盡管數(shù)據(jù)顯示，截止到2015年第三季度，中國手機網(wǎng)民規(guī)模達到6.68億人，智能手機用戶規(guī)模為6.09億人，中國手機網(wǎng)民規(guī)模和智能手機用戶規(guī)模整體上呈現(xiàn)增長趨勢。但不可忽略的事實是，增長率卻是呈明顯下降趨勢的。這說明，中國的智能手機保有量和規(guī)模已經(jīng)接近飽和狀態(tài)，開始趨于穩(wěn)定，未來的增長空間會不斷縮小。同時也說明，在相對穩(wěn)定的移動空間里，隨著APP的繼續(xù)涌入，原本就十分擁擠的APP市場將會更加擁擠，廝殺也會更加激烈。這一方面會帶來APP產(chǎn)品的競爭和同質(zhì)化加重，另一方面也會讓APP產(chǎn)品的創(chuàng)新變得困難，但這也逼迫更加垂直化和細分化的APP產(chǎn)品不斷出現(xiàn)[2]。APP產(chǎn)品存活的關鍵在于用戶存留率，而APP用戶存留率的主要因素是APP交互界面的人因適合性。

近幾年已經(jīng)有學者對手機界面人因工程學方面進行了相應的研究。段天宏總結了現(xiàn)行手機設計在人因工程方面存在的問題，但是并沒有說明用何種方法進行測試得出了存在的問題[3]。何春俐、張連軍，鄧穎星，郁亞男等人分別在其期刊論文中研究了基于人因工程學的手機交互界面設計[4-6]，而沒有提出對已有的手機APP交互界面測試評估的方法。Amal-fitanoD團隊應用GUI（圖形用戶界面）生成測試用例的方法，對手機應用程序的測試展開了探究[7]，也沒有著力于手機APP交互界面的人因適合性測試。張力，郭慶欽等人基于眼動追蹤技術，用實驗研究的方法，提出了一種用于手機APP交互界面人因適合性評價的數(shù)學模型[8]，但是沒有在應用程序上得以實現(xiàn)。HK Conner、DG Petersen等人基于用戶界面建立了任務對象關系數(shù)據(jù)庫，探究用戶與界面交互時搜索查詢?nèi)蝿諏ο蟮男蔥9]，K Phillips、M Galer對人機交互界面作了大量研究，建立了人因數(shù)據(jù)庫，為設計滿足用戶需求的用戶界面提供了很大便利[10]，但都沒有在移動設備上作深入研究。

本文通過用戶調(diào)查、用戶測試的方法收集APP交互界面用戶體驗數(shù)據(jù)，制定星級評價標準，運用SQL Server建立APP交互界面人因適合性數(shù)據(jù)庫，結合Matlab GUIDE設計并實現(xiàn)一款針對APP交互界面人因適合性的測試程序。程序能夠直觀反應用戶評價習慣的測試結果，使開發(fā)商能夠快速便捷的測試APP產(chǎn)品界面的人因適合性，從用戶的角度出發(fā)，改進APP交互界面的人因適合性，提高APP的用戶存留率，確保APP長期有效運營。

1 手機APP交互界面人因適合性數(shù)據(jù)庫設計

1.1 APP交互界面人因適合性因素指標的確定

由于德爾斐法[11]可以獲得具有很高準確率的集體判斷結果，所以筆者首先使用德爾斐法確定初步的因素指標。為了使指標更有代表性，還采用了問卷調(diào)查的方式對指標進一步的完善。通過問卷星網(wǎng)站發(fā)布問卷200份，其中回收問卷168份，有效問卷155份，回收問卷和回收的有效問卷比例分別是84%和77.5%。選取的問卷調(diào)查對象主要為在校學生、青年上班族、專業(yè)的APP開發(fā)人員。通過對問卷的統(tǒng)計分析，最終采用填寫問卷年齡為16～30的群體，因為該群體平均每周使用APP達到30次以上具有高度代表性。同時根據(jù)測試程序中的人因適合性數(shù)據(jù)庫的需求功能，查閱相關文獻及UI中國提出的用戶界面設計準則對不重要的指標進行刪除修改，對遺漏的指標進行添加，得到比較完備的表征APP交互界面人因適合性的因素指標。APP交戶界面人因適合性相關因素指標具體描述如表1所示：

李克特式量表（Likert scale）設計是以等距的明確數(shù)值表示，以5點量表為例，受訪者只能從5個語言措辭“非常不滿意”、“不滿意”、“稍微滿意”、“滿意”、“非常滿意”中，勾選適合其心理感受的選項作為答案，而量化的方式則是將勾選的語言措辭轉(zhuǎn)換為等距數(shù)值，分別以“1，2，3，4，5”的數(shù)值量化[12]。中國ASO（APP store optimization）平臺提供了關于APP總體評分算法，筆者結合回收的有效問卷對APP交互界面人因適合性各指標的星級評價標準制定了量化公式：

1.2 APP交互界面人因適合性數(shù)據(jù)庫的建立

文獻[9]和[10]通過研究人機交互時用戶與界面所反應出的適應（如用戶操作習慣與界面信息布局相適應、用戶認知與界面信息描述相適應等）與不適應（如界面信息顯示擁擠給用戶造成視覺疲勞、圖文字符所表述的含義超出了用戶認知范圍等）問題，總結歸納用戶界面的人因特性，并建立用戶界面人因數(shù)據(jù)庫。雖然文獻[9]旨在提升用戶在進行人機交互作業(yè)時的操作效率，而文獻[10]注重用戶界面開發(fā)設計與優(yōu)化，但是文獻的思想與方法對本文APP交互界面人因適合性數(shù)據(jù)庫的建立具有指導意義。

SQL Server 數(shù)據(jù)庫，作為保存數(shù)據(jù)的倉庫，主要的功能，包括三個方面：1）信息的統(tǒng)計、匯總；2）信息的修改、添加和刪除；3）信息瀏覽和查詢[13]。本文依據(jù)上文確定的APP交互界面人因適合性相關因素指標對常用APP交互界面（美團、微信、微博、酷狗等）設置典型界面操作任務，通過用戶調(diào)查與測試的方法收集用戶體驗數(shù)據(jù)，并用表2星級評價標準處理數(shù)據(jù)。將所得用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)計匯總，利用SQL Server建立APP交互界面人因適合性數(shù)據(jù)庫。datable表用于存放人因適合性數(shù)據(jù)庫，結構見表3。

2 測試程序的結構

Matlab為用戶提供了功能強大的集成圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境（GUIDE），通過GUIDE，用戶可方便、快捷地設計圖形用戶界面，開發(fā)自己的應用程序。應用GUIDE設計一個完整的GUI基本過程；1）設計GUI的功能，運用面向?qū)ο蟮姆椒?，確定該GUI所需使用的對象，并添加到GUI中；2）利用GUIDE提供的布局工具，完成GUI中各個對象的布局，布局時應充分考慮用戶需求，力求界面美觀、使用方便；3）打開各對象的屬性查看器，設置GUI中對象的相應屬性；4）為GUI對象編寫必要的回調(diào)函數(shù)（callback），以保證所設計GUI能正確響應用戶的操作；5）進行MCC編譯，生成EXE獨立運行文件[14]。

在進行GUI設計之前，首先要確定整個應用程序的結構。由于設計該應用程序的目標是為了方便快捷地測試手機APP交互界面的人因適合性，而上文已經(jīng)對影響手機APP交互界面人因適合性的因素指標做了全面深入的分析，因此確定整個應用程序的系統(tǒng)結構圖如圖1。測試程序由界面信息布局、圖文顯示、幫助與糾錯、可用性、舒適與流暢性及增值體驗6個基本模塊構成，基本上包含了測試一款手機APP交互界面是否擁有良好人因適合性的所有方面。隨著人因適合性數(shù)據(jù)庫的不斷更新，測試程序上也可以添加相應的模塊，所以，程序具有一定的可擴展性。

為簡化每個模塊的設計，測試程序可以采用了層次化設計方法，以上述因素與指標的映射關系為依據(jù)，將每個基本模塊分解為若干個子模塊。圖2給出了界面信息布局的組成框圖（限于篇幅，其他模塊不再列出）。

3 測試程序的GUI設計

以圖1與圖2為依據(jù)，利用GUIDE進行各個模塊的圖形用戶界面設計，添加對象時，編寫GUI對象的回調(diào)函數(shù)來響應測試人員的操作。程序的GUI設計由主界面、基本模塊界面等模塊構成。測試人員從主界面進入各基本模塊界面后，在每個基本模塊界面對相應的影響APP交互界面人因適合性的指標進行測試。

3.1 主界面設計

主界面由標題、測試因素選擇列表、程序設計說明及“退出程序”按鈕組成，如圖3所示。其中，測試因素選擇列表中有5個按鈕，分別對應程序的5個基本模塊。測試人員點擊其中任意一個按鈕，即可對影響手機APP交互界面人因適合性的相應因素進行測試。例如，當測試人員點擊“界面信息布局L”按鈕時，將啟動該模塊的界面，如圖4所示，通過該界面測試人員可以測試它所包含的指標，也可以返回主界面，對其他模塊進行測試。右下角的“退出程序”按鈕用來推出并關閉程序運行。

3.2 子模塊GUI設計

由于整個程序包含的模塊較多，而它們實現(xiàn)的過程類似，所以，這里僅以界面信息布局模塊的GUI設計為例進行說明。如圖4所示的界面信息布局模塊，以單選的形式設置界面信息布局所對應的指標，每個指標又對應一個APP交互任務，界面右邊框設置完成指標對應任務的時間t，任務完成率m，出錯率o及總注視點數(shù)e。測試人員只需要輸入這些測量因子，輸入完成后點擊“完成并顯示星級”按鈕，程序就會以彈出對話框的形式顯示該因素的測試結果，如圖5所示。下方還設置有“退出程序”和“返回主界面”按鈕，分別用來完成退出和返回首頁的指令。

其他子模塊的界面設置與界面信息布局的模塊GUI類似，各因素對應的指標測試完成后都顯示出該因素的星級評價。最終從界面信息布局、圖文顯示、幫助與糾錯信息、可用性舒適與流暢性以及增值體驗六個維度對APP交互界面的人因適合性做出評價。

3.3 子模塊功能實現(xiàn)原理

文獻[8]指出任務完成時間t、任務完成率m、出錯率o及總注視點數(shù)e等測量指標在用戶進行人機交互操作時能客觀反映APP交互界面的人因適合性，并構建出一個表征APP交互界面人因適合性的數(shù)學模型：

由表12可知S與S1相關性達到96.8%，說明用實驗客觀測量的結果能夠?qū)χ饔^評價做出預測，即S與f（x）的關系模型是正確有效的。

以上函數(shù)關系均在MATLAB GUIDE創(chuàng)建GUI時自動生成的M文件中，通過編寫代碼，嵌入測試程序中，并作為程序內(nèi)部運算過程響應GUI操作指令。

4 結束語

本文建立了手機APP交互界面人因適合性數(shù)據(jù)庫，設計并實現(xiàn)了手機APP交互界面人因適合性測試程序，通過主客觀關系模型連接測試程序與數(shù)據(jù)庫，從而以客觀的測量結果準確有效地預測APP交互界面人因適合性用戶體驗結果，提高了APP交互界面人因適合性測試效率，避免了大量的用戶調(diào)查。然而，本文對APP交互界面人因適合性影響因素的維度設置略顯不足，指標不夠全面，所以后期在影響APP交互界面人因適合性的維度上需要更加深入的研究；人因適合性數(shù)據(jù)庫也只存儲了用戶對界面指標的總體評價數(shù)據(jù)，而沒有細分比較取到最優(yōu)值（如界面選擇哪種背景顏色用戶才不易疲勞），后期需要注重人因適合性數(shù)據(jù)庫的擴充和完善。

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