工業(yè)心理學(xué)在軟件分析與設(shè)計課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

劉建芳, 鄭浩, 呂海蓮, 李培然

(平頂山學(xué)院 計算機學(xué)院， 平頂山 467000)

0 引言

2017年2月14日，教育部、人力資源和社會保障部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)了《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》，引起社會各界對于工科教育的關(guān)注。“新工科”更強調(diào)科學(xué)、人文、工程的交融，成就復(fù)合型、綜合性人才，學(xué)生要具有整合能力、全球視野、領(lǐng)導(dǎo)能力、實踐能力，成為一個具有一定人文科學(xué)知識的工程領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。新經(jīng)濟的發(fā)展對傳統(tǒng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了挑戰(zhàn)。相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的是工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才[1-3]。也就是說新工科的人才培養(yǎng)，既需要培養(yǎng)學(xué)生具備理工科的知識技能，同時還需要培養(yǎng)學(xué)生具有學(xué)習(xí)更加廣泛的交叉融合學(xué)科知識的能力。

在目前的軟件人才培養(yǎng)中，對前沿技術(shù)的進展研究不足，課程和內(nèi)容跟不上科技發(fā)展速度，同時也較少融合交叉學(xué)科的相關(guān)知識，導(dǎo)致培養(yǎng)的學(xué)生在探索前沿技術(shù)的能力上表現(xiàn)欠缺，無法結(jié)合其他文理科知識而只將計算機軟件技術(shù)的應(yīng)用進行延伸交叉，同時也難以在新工科專業(yè)中擔(dān)任重要角色?！败浖治雠c設(shè)計”課程在軟件開發(fā)生命周期中起著舉足輕重的作用，我院開設(shè)《軟件分析與設(shè)計》課程，要求學(xué)生熟練地利用UML(統(tǒng)一建模語言)表達設(shè)計思想，運用對象技術(shù)的原則和方法完成應(yīng)用系統(tǒng)的分析和設(shè)計過程，并對面向?qū)ο笏枷牒屠碚撚羞M一步的理解。筆者以該課程為載體，研究新工科人才培養(yǎng)在軟件工程專業(yè)相關(guān)課程的數(shù)學(xué)方法。

2 工業(yè)心理學(xué)

工業(yè)心理學(xué)是應(yīng)用于工業(yè)范疇的心理學(xué)分支。它主要研究包括管理心理學(xué)、勞動心理學(xué)、工程心理學(xué)、人事心理學(xué)、消費心理學(xué)、設(shè)計心理學(xué)等工作中人的行為規(guī)律及其心理學(xué)基礎(chǔ)[4,5]?！靶鹿た啤北尘跋拢I(yè)心理學(xué)交叉融合其他學(xué)科的發(fā)展將會有很大的前景。

李苑[4]等人在第十八屆全國心理學(xué)學(xué)術(shù)會議中提到在計算機領(lǐng)域，工業(yè)心理學(xué)可以在計算機算法研發(fā)過程中，更好地應(yīng)用人類認知學(xué)習(xí)的經(jīng)驗，在虛擬現(xiàn)實、人工智能與機器人、大數(shù)據(jù)與云計算、人機交互設(shè)計和用戶體驗等方面都會有帶來更多發(fā)展和創(chuàng)新。

美國學(xué)者尼爾.埃亞爾和瑞安.胡佛在《上癮》一書中分析了消費者心理學(xué)的相關(guān)理論知識及應(yīng)用、行為經(jīng)濟學(xué)在產(chǎn)品營銷中的應(yīng)用，以及軟件項目中人機交互體現(xiàn)的心理學(xué)現(xiàn)象等學(xué)術(shù)問題，提出一套“上癮模型”，并將該模型分為觸發(fā)、行動、多變的籌賞和投入四個階段[6]。上癮模型有助于產(chǎn)品設(shè)計者為習(xí)慣養(yǎng)成類技術(shù)制定一個初始標(biāo)準(zhǔn)，還有助于從現(xiàn)有產(chǎn)品的習(xí)慣養(yǎng)成潛能中發(fā)現(xiàn)隱形的弱點。

福格博士認為[7，8]，充分的動機(M)、實現(xiàn)這一行為的能力(A)和推動人們付諸行動的觸發(fā)(T)是3個使人們行動(M)起來不可或缺的要素，即B=MAT。

心理學(xué)家艾伯特·班杜拉的“社會學(xué)習(xí)理論”為社交網(wǎng)站的風(fēng)靡提供了理論上的詮釋。班杜拉認為，我們之所以會在社會生活中模仿別人，究其原因是我們具備向別人學(xué)習(xí)的能力。當(dāng)看到他人因某種行為而得到酬賞時，我們效仿跟風(fēng)的可能性就更大[6]。

3 教學(xué)現(xiàn)狀

《軟件分析與設(shè)計》課程是計算機學(xué)院(軟件學(xué)院)軟件工程專業(yè)移動互聯(lián)網(wǎng)方向的專業(yè)核心課程，主要講授軟件分析與設(shè)計的方法和技術(shù)。目前在授課過程當(dāng)中主要講授的教學(xué)內(nèi)容囊括8個部分的內(nèi)容，如業(yè)務(wù)建模、用例建模、用例分析、面向?qū)ο蠓治鲈瓌t、面向?qū)ο笤O(shè)計模式、架構(gòu)設(shè)計、構(gòu)件設(shè)計、從模型到代碼等內(nèi)容。為了培養(yǎng)學(xué)生注重實踐、鼓勵創(chuàng)新和素質(zhì)培養(yǎng)的能力，課程考核采用課程作業(yè)的形式展開。要求學(xué)生以團隊的形式，以應(yīng)用軟件系統(tǒng)、服務(wù)平臺、移動終端軟件或嵌入式軟件及智能化設(shè)備等為載體，使用面向?qū)ο笾R和技術(shù)完成分析與設(shè)計。

由于現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容課程圍繞計算機軟件建模過程展開，主要涉及學(xué)科專業(yè)知識，專業(yè)性、技術(shù)性較強，沒有涉及心理學(xué)等交叉學(xué)科相關(guān)知識，較少引導(dǎo)學(xué)生涉足其他學(xué)科知識，留給學(xué)生探索思考交叉學(xué)科的機會少，不利于學(xué)生培養(yǎng)發(fā)散思維能力、提高分析解決問題能力。在指導(dǎo)學(xué)生完成課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動時發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生作品對工程技術(shù)使用較好，但是普遍存在選題缺乏創(chuàng)意，或者軟件作品沒有針對客戶群，不夠吸引用戶的現(xiàn)象。究其原因，主要是由于學(xué)生在項目選題及設(shè)計過程中，缺乏與用戶之間的有效溝通，對用戶動機和心理方面掌握不足，容易陷入“技術(shù)為本”的價值觀念中，遇到問題首先考慮的是“用什么計算機技術(shù)來解決問題”，而忽略用戶對產(chǎn)品的需求，這樣做出來的產(chǎn)品往往和用戶的期望存在一定的差距。故在軟件需求分析中，可以以心理學(xué)為基礎(chǔ)，進行用戶調(diào)查，分析用戶，建立理性的用戶模型，從而最大可能的理解用戶的想法，寫出用戶需要的軟件需求分析。

筆者在調(diào)研如何開展創(chuàng)新設(shè)計的過程中，調(diào)查影響創(chuàng)新設(shè)計的因素以及提高個體創(chuàng)新能力的工具。在閱讀文獻時發(fā)現(xiàn)，有不少研究人員分別從思維方式、智力水平、專業(yè)知識和工程技術(shù)等方面展開，開展了諸如基于知識的創(chuàng)新設(shè)計研究、基于心理學(xué)的創(chuàng)造性思維研究以及以工程技術(shù)發(fā)展規(guī)律為對象的研究等等。

本次教改將從學(xué)術(shù)角度切入，將工業(yè)心理學(xué)中的消費者心理學(xué)、工程心理學(xué)的研究成果應(yīng)用到《軟件分析與設(shè)計》的教學(xué)過程中。通過將工業(yè)心理學(xué)的相關(guān)內(nèi)容融合到課程的教育教學(xué)過程中，旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，開發(fā)出具有創(chuàng)意、市場、吸引客戶的軟件作品，從而邁出創(chuàng)業(yè)成功的關(guān)鍵一步。

4 教學(xué)改革

針對學(xué)生創(chuàng)意難的問題，計劃將工業(yè)心理學(xué)融合到軟件工程專業(yè)的《軟件分析與設(shè)計》課程教學(xué)過程中，構(gòu)建適合《軟件分析與設(shè)計》課程的工業(yè)心理學(xué)內(nèi)容，并將其用于指導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中，解決創(chuàng)意難的問題。筆者通過閱讀整理相關(guān)工業(yè)心理學(xué)知識，將工業(yè)心理學(xué)知識融合到軟件項目開發(fā)中，如軟件界面設(shè)計、業(yè)務(wù)功能分析等過程中。通過分析現(xiàn)有流行軟件的特點，引導(dǎo)學(xué)生將心理學(xué)相關(guān)知識應(yīng)用到自己的軟件分析與設(shè)計過程中。具體包括以下三個步驟：分析工業(yè)心理學(xué)相關(guān)分支涉及的內(nèi)容；分析軟件工程專業(yè)項目特點，確定相關(guān)應(yīng)用點；針對項目特點，構(gòu)建適合軟件設(shè)計開發(fā)的心理學(xué)知識，指導(dǎo)學(xué)生完成課程設(shè)計。

4.1 選取工業(yè)心理學(xué)知識

工業(yè)心理學(xué)涉及的范圍非常的廣，筆者在閱讀資料的過程中，結(jié)合目前流行軟件產(chǎn)品的應(yīng)用，選取行為模型、多變性、稀缺效應(yīng)等心理學(xué)知識進行研究，分析其在軟件開發(fā)中的應(yīng)用。

1．行為模型

筆者通過調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，推動網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新一步步走到今天的原動力，就是將行為簡單化。正是因為行為的簡化，才使得繁瑣的網(wǎng)絡(luò)操作演變成如今的全民狂歡。心福格提出的行為模式很好地歸納了簡潔性蘊含的6個元素[8]，即：

(1) 時間：完成此項活動所需的時間;

(2) 金錢：開展此項活動的經(jīng)濟成本;

(3) 體力：實現(xiàn)此項活動損耗的體力成本;

(4) 腦力：從事此項活動的腦力成本;

(5) 社會偏差：其他人對此項活動的認可程度;

(6) 非常規(guī)性：與常規(guī)活動相比，開展此項活動存在的匹配程度或沖突程度。

2．多變性

心理學(xué)家斯金納在20世紀(jì)50年代針對多變性對動物行為的影響開展過一項研究，通過鴿子實驗形象解釋了驅(qū)動人類行為的原因。證實了多變性會使大腦中的伏隔核更為活躍，同時神經(jīng)傳遞素多巴胺的含量也會增多，從而驅(qū)使動物因急切地渴望得到酬賞而采取進一步的行動[9]。

3．稀缺效應(yīng)

1979年，沃切爾、李、阿德沃勒等幾位研究人員開展了一次餅干實驗，通過受試者對餅干的價值判斷，得出稀缺性對人們判斷標(biāo)準(zhǔn)的影響。在消費心理學(xué)中，人們把“物以稀為貴”而引起的購買行為提高的變化現(xiàn)象，稱之為“稀缺效應(yīng)”[9]。

4.2 分析軟件專業(yè)項目特點

筆者分析現(xiàn)有流行軟件的發(fā)展，通過注冊賬號、Twitter首頁、瀏覽網(wǎng)頁方式等的演變過程，剖析行為模型、多變性和稀缺效應(yīng)在軟件開發(fā)界面設(shè)計、功能設(shè)計以及項目管理中的應(yīng)用。

1.行為模型

接下來通過注冊賬號、Twitter首頁及瀏覽網(wǎng)頁方式三方面的演變，分析行為模型中提到的簡單化行為在軟件項目設(shè)計中的應(yīng)用。

(1) 注冊賬號的演變

注冊成為某軟件或者網(wǎng)絡(luò)用戶的步驟日益簡化。手機應(yīng)用還未普及時，注冊需要提供用戶名、密碼、郵箱等各種相關(guān)個人信息，整個注冊步驟繁瑣。隨著移動設(shè)備的普及，由于設(shè)備屏幕小，用戶輸入字符的速度慢，繁瑣的注冊步驟給用戶帶來的麻煩更為明顯，部分用戶可能因為繁瑣的步驟而放棄注冊。如今，很多軟件和網(wǎng)站放棄了繁瑣的注冊方式，用戶只需輸入手機號碼和驗證碼，或者采用注冊即分享模式，直接使用QQ、微信等已有賬戶授權(quán)即可注冊登錄。大大簡化的注冊步驟，積極推動了用戶對軟件的使用。要贏得人心，首先讓自己的產(chǎn)品便捷易操作，讓用戶輕松駕馭，使其快速在用戶社交群中擴散。

(2) Twitter首頁的演變

2009年，Twitter主頁是雜亂無章的一堆文本和鏈接，其倡導(dǎo)的價值是“與朋友和家人分享你此刻的體驗”。而部分用戶并不認同這種價值觀，他們質(zhì)疑“為什么我要像個小喇叭一樣四處宣告自己的活動”。2010年，Twitter對該主頁進行重新設(shè)計，將其價值定位為“分享和發(fā)現(xiàn)正在發(fā)生的一切”。在價值理念上，這一次的設(shè)計將行動作為關(guān)注點，但同時用戶對Twitter的使用更多的放在搜索信息上，這違背了公司的初衷。隨后，Twitter主頁進行大幅度改觀，界面清晰而簡單，使用“發(fā)現(xiàn)正在發(fā)生的一切，從現(xiàn)在開始，從你關(guān)心的人和事開始”作為體現(xiàn)其價值主張的廣告語。主頁上醒目的給出登錄或注冊功能進行“行為召喚”，暗示用戶采取下一步行動。隨著移動設(shè)備的無孔不入，Twitter主頁再保留登錄注冊功能的基礎(chǔ)上，醒目的給出移動端下載的提示，鼓勵用戶在移動端上下載應(yīng)用程序。Twitter主頁的演變向我們展示了該公司逐步發(fā)現(xiàn)用戶需求的整個過程，也體現(xiàn)了用戶需求在軟件需求、界面設(shè)計方面的作用。Twitter通過分析用戶的情感需求，適時調(diào)整界面及宣傳用語，從而增強用戶的使用動機，觸發(fā)用戶對產(chǎn)品的使用。

(3) 瀏覽網(wǎng)頁方式的演變

目前，很多的“文本”社交網(wǎng)站仍采用分頁的方式展示各種信息，人們?yōu)g覽網(wǎng)頁時需要點擊翻頁，而且通常還需要稍許等待內(nèi)容加載。在移動互聯(lián)網(wǎng)時代，網(wǎng)民在移動設(shè)備上瀏覽網(wǎng)站的動作更加傾向于滑動手機屏幕。Pinterest選用瀑布流的方式呈現(xiàn)圖片內(nèi)容，用戶無需翻頁，當(dāng)瀏覽到頁面底端的時候，下一頁的新內(nèi)容便會不斷自動加載在頁面，讓用戶連續(xù)的發(fā)現(xiàn)新的圖片，從而使人們更輕松地瀏覽網(wǎng)頁，進而“鎖”住用戶。Pinterest正是通過強制簡化的互動、視覺體驗上沖擊和用戶的獵酷心理，為用戶提供更直觀的體驗界面，并從用戶行為的角度上，彌補人的原始需要，滿足用戶的“收集癖”，創(chuàng)造舒適的體驗。

2. 多變性

下面通過分析Facebook、英雄聯(lián)盟、Pinterest、Mailbox和Codecademy等軟件項目在功能的設(shè)計上是如何利用籌賞的多變性來贏得用戶的。

(1) Facebook

用戶在注冊Facebook成功后，可以在該網(wǎng)站上不斷的分享內(nèi)容，查看評價，關(guān)注眾人稱贊的內(nèi)容，同時由于網(wǎng)站內(nèi)容的不斷更新，用戶在每次瀏覽前都無法預(yù)知這一次訪問時會看到些什么，這種不確定性推動著用戶一次又一次的重新登錄。對于用戶而言那些變化不定的新鮮內(nèi)容，以及對于內(nèi)容提供者而言來自別人的點贊和評論，都是對他們行為的最好酬賞，這種多變的酬賞激勵他們繼續(xù)使用該軟件。

(2) 英雄聯(lián)盟

另一款流行的游戲軟件“英雄聯(lián)盟”的開發(fā)商從班杜拉的“社會學(xué)習(xí)理論”中獲得啟發(fā)，通過給游戲設(shè)計一個獎勵機制“榮譽值”，玩家可以給他們認為光明正大的游戲行為獎勵榮譽值，倡導(dǎo)人們在網(wǎng)游中保持積極陽光的心態(tài)，表現(xiàn)最好的、最具合作精神的玩家將因此受到大家的尊敬，而榮譽值只能從其他玩家那里獲得，所以也具有極大的不確定性。

(3) Pinterest

Pinterest網(wǎng)站上的圖片由用戶群負責(zé)選取和把關(guān)，內(nèi)容隨時更新，用戶在翻頁時，下一頁的圖片會被截成兩半，以此來保持用戶的好奇心，吸引用戶往下瀏覽。

(4) Mailbox

電子郵件應(yīng)用程序Mailbox智能地將郵件分門別類放在不同的文件夾里，提高用戶實現(xiàn)“未讀郵件為零”的可能性，同時系統(tǒng)自動的將低優(yōu)先級別的郵件延后顯示，讓用戶體驗到了把握全局并終結(jié)任務(wù)的快樂。

(5) Codecademy

Codecademy網(wǎng)站以交互模式開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)為學(xué)員編程學(xué)習(xí)的每一步驟提供及時的反饋，未解的難題就像是游戲中的關(guān)卡，吸引用戶迎接挑戰(zhàn)從而贏得犒賞。在難題面前輸贏未定體現(xiàn)酬賞的多變性。

以上案例中， Facebook和英雄聯(lián)盟體現(xiàn)的社交酬賞，Pinterest體現(xiàn)了獵物酬賞，而Mailbox和Codecademy則詮釋了自我酬賞。

3．稀缺效應(yīng)

亞馬遜公司是美國最大的一家網(wǎng)絡(luò)電子商務(wù)公司，其營銷活動在其網(wǎng)頁中體現(xiàn)得相當(dāng)充分，主要包括產(chǎn)品策略、定價策略、促銷策略等。在該網(wǎng)站搜索產(chǎn)品光碟收納盒時，看到該產(chǎn)品庫存僅剩4件，并提供給買家更多其他選擇。該網(wǎng)站運用稀缺效應(yīng)引導(dǎo)用戶購買該產(chǎn)品。

4.3 構(gòu)建融合心理學(xué)的課程教學(xué)內(nèi)容

本階段重點需要突破的問題是，在哪些技術(shù)講解環(huán)節(jié)引入心理學(xué)的相關(guān)內(nèi)容。在整個軟件分析與設(shè)計的生命周期中，需要與用戶進行溝通的階段主要處于需求分析階段與客戶的溝通，以及產(chǎn)品研發(fā)后的用戶體驗兩個環(huán)節(jié)上。分析課程特點，需求分析階段主要涉及的是用例建模環(huán)節(jié)，用戶體驗主要體現(xiàn)在界面設(shè)計環(huán)節(jié)。用例建模環(huán)節(jié)軟件開發(fā)人員需要結(jié)合業(yè)務(wù)特點和用戶對系統(tǒng)的愿景挖掘系統(tǒng)需求，考慮哪些功能應(yīng)該改進，哪些不需要改進。在完成此部分的教學(xué)過程中，可以充分融合心理學(xué)知識開展教學(xué)活動。

結(jié)合課程內(nèi)容用例建模過程中完成需求分析確定項目愿景時，可以先介紹福格博士建立的行為模型并給出延伸閱讀資料。然后以注冊賬號、Twitter首頁、瀏覽網(wǎng)頁方式等的演變?yōu)槔?，說明用戶對于軟件需求分析和界面設(shè)計的作用。在指導(dǎo)學(xué)生在完成軟件設(shè)計時，要求學(xué)生在充分考慮所掌握技術(shù)的基礎(chǔ)上，盡可能的使用戶在期待驚喜的同時以直截了當(dāng)?shù)姆绞綄嵤┊?dāng)前步驟，流程越簡單，用戶實施并采取下一步行動的可能性才會越大。

以Facebook、英雄聯(lián)盟、Pinterest、Mailbox、Codecademy為例，說明軟件開發(fā)中的功能界面設(shè)計等是如何應(yīng)用這些心理知識保持用戶黏性的，分析講解有關(guān)多變性的心理學(xué)研究同時給出相關(guān)延伸閱讀材料。

以亞馬遜為例，結(jié)合該公司運用稀缺效應(yīng)引導(dǎo)客戶購買產(chǎn)品的方式，分析稀缺效應(yīng)的心理學(xué)知識，從而引導(dǎo)學(xué)生在軟件功能設(shè)計、界面設(shè)計以及后續(xù)的軟件產(chǎn)品營銷中合理使用相關(guān)心理學(xué)研究成果。

對于優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容，教師主要起引導(dǎo)和啟發(fā)的作用，喚起同學(xué)們在專業(yè)知識學(xué)習(xí)的同時探索其他學(xué)科知識的熱情。教學(xué)方法上可以采用對分課程的形式展開，將具體的教學(xué)過程分為四個階段。第一階段，教師可以給出相關(guān)心理學(xué)名詞和相關(guān)現(xiàn)象，同時給出相關(guān)延伸學(xué)習(xí)的資料，由學(xué)生課下查閱資料對其發(fā)展和應(yīng)用展開學(xué)習(xí)。第二階段，由學(xué)生對所理解的知識進行討論，結(jié)合自己所用的軟件分析其中涉及到的心理學(xué)知識。第三階段，全班一起就課下學(xué)習(xí)到的心理學(xué)知識進行討論，由教師進行歸納總結(jié)。第四階段，教師布置課程設(shè)計任務(wù)，要求學(xué)生課下結(jié)合所學(xué)技術(shù)知識和心理學(xué)知識完成某一軟件產(chǎn)品的創(chuàng)意設(shè)計工作，并指導(dǎo)學(xué)生參加各類相關(guān)學(xué)科競賽，以賽促學(xué)。

5 總結(jié)

本文以新工科為背景，針對學(xué)生軟件分析設(shè)計過程中創(chuàng)意難的問題，將工業(yè)心理學(xué)知識融合到“軟件分析與設(shè)計”的課程教學(xué)過程中，構(gòu)建適合該課程的工業(yè)心理學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品創(chuàng)新能力，進而培養(yǎng)具有較強工程實踐能力、創(chuàng)新能力和國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。