CN106569956A - 一种人机交互界面人因适合性的检测系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人机交互界面人因适合性的检测系统和方法，包括数据库，用于存储人机交互界面的问卷调查结果；测试单元，所述测试单元包括检测模块、输入模块和计算模块；所述检测模块用于检测客观评价指标；输入模块用于选择检测模块；计算模块用于计算主观人因适合性评价值、客观人因适合性评价值和两者的函数关系，根据待检测交互界面的客观人因适合性评价值得出待检测交互界面的主观人因适合性评价值。本发明对主观人因适合性评价值的方法和客观人因适合性评价值建立函数关系，使得人们可以直接通过客观评价人机交互界面人因适合性的方法得到待测交互界面的主观人因适合性评价值，从而克服了传统方法中进行大量，繁琐的人工试卷调查的麻烦。
Description
技术领域
本发明属于软件检测领域，尤其涉及一种人机交互界面人因适合性的检测系统和方法。
背景技术
移动通信信息技术的快速发展和智能手机的广泛普及使得开发和测试人员越来越注重APP原产品的用户体验。以用户为中心，考虑用户在与APP交互时产生的心理和生理的反映成为了APP开发商们竞争的焦点。人因学是一门综合性的应用基础学科，它研究与生产活动有关的人的生理的、心理的特性。人因适合性是指将人因学有关人的科学知识运用于改善和优化人机系统的设计，使系统对人的作业要求尽可能地是和操作者，已达到安全、舒适、高效生产的目的。2015年底艾媒咨询和问卷网发布了中国APP市场的相关调查数据，数据显示，大部分被下载的APP的使用率和留存率都相对较低，“用一次即抛”逐渐成为用户的行为趋势。“打开次数为1次”的用户占比35％，“打开次数为10次”的比例仅有17.6％。另外，移动应用APP的生命周期平均只有10个月，85％的用户会在1个月内删除已下载的应用。社交类APP竞争最为残酷，死亡率达35％。这些数据的确反应出APP市场的现状：APP在吸引用户长期使用和关注方面面临着巨大考验。尽管数据显示，截止到2015年第三季度，中国手机网民规模达到6.68亿人，智能手机用户规模为6.09亿人，中国手机网民规模和智能手机用户规模整体上呈现增长趋势。但不可忽略的事实是，增长率却是呈明显下降趋势的。这说明，中国的智能手机保有量和规模已经接近饱和状态，开始趋于稳定，未来的增长空间会不断缩小。同时也说明，在相对稳定的移动空间里，随着APP的继续涌入，原本就十分拥挤的APP市场将会更加拥挤，厮杀也会更加激烈。这一方面会带来APP产品的竞争和同质化加重，另一方面也会让APP产品的创新变得困难，但这也逼迫更加垂直化和细分化的APP产品不断出现。APP产品存活的关键在于用户存留率，而APP用户存留率的主要因素之一是APP交互界面的人因适合性。
现有对手机交互界面是否合理进行评价，通常是采用试卷调查，然后将调查结果数值化(主观人因适合性评价值)的方式进行。当数值低于设定阈值时，一般会对交互界面进行改进，当达到或超过设定阈值时，一般认为设置合理。在软件开发过程中，部分公司会采取一些客观评价指标对交互界面进行测试并数值化得到客观人因适合性评价值，但是由于不清楚客观人因适合性评价值与主观人因适合性评价值的内在关系，因此软件设计完成后，还需要找人试用，采用试卷调查的方式，确定交互界面是否达到了规定的阈值。而由于手机APP中会出现多个，乃至数十上百个的交互界面，对此一一进行问卷调查。此外问卷调查往往会由于各自的习惯而带有偏差，因此往往需要确定调查某种特定的人群，最后为了得到较为准确的结果，消除主观误差，常常需要较大的样本容量，所耗用的时间和人工成本非常高昂。
为解决上述问题，本专利提出了一种新的方法与检测装置，通过SQL Server建立APP界面人因适合性数据库，结合Matlab GUIDE设计并实现一款针对APP界面人因适合性的测试系统，使开发商能够快速便捷客观的测试APP产品的界面人因适合性，从而从用户的角度出发，改进APP界面的人因适合性，提高APP的用户存留率，确保APP的长期有效运营。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种人机交互界面人因适合性的检测系统和方法。本发明通过对主观人因适合性评价值的方法和客观人因适合性评价值建立函数关系，使得人们可以直接通过客观评价人机交互界面人因适合性的方法得到待测交互界面的主观人因适合性评价值，从而省去了进行大量，繁琐的人工试卷调查的麻烦。
为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：
一种人机交互界面人因适合性的检测系统，
包括数据库，用于存储人机交互界面的问卷调查结果；
测试单元，所述测试单元包括检测模块、输入模块和计算模块；所述检测模块用于检测客观评价指标；输入模块用于选择检测模块；
计算模块用于根据问卷调查结果的计算主观人因适合性评价值，根据客观评价指标的检测结果计算客观人因适合性评价值，建立客观人因适合性评价值与主观人因适合性评价值的函数关系，根据待检测人机交互界面的客观人因适合性评价值得出待检测人机交互界面的主观人因适合性评价值。
进一步的改进，所述检测模块包括界面信息布局模块、图文显示模块、帮助与纠错模块、可用性模块和流畅与舒适性模块。
进一步的改进，所述客观评价指标包括任务完成时间t，任务完成率m，出错率o及总注视点数e。
进一步的改进，所述测试单元通过Matlab GUIDE设计并实现；所述数据库通过SQLServer建立。
一种人机交互界面人因适合性的检测方法，包括如下步骤：
建立人机交互界面客观人因适合性评价值与主观人因适合性评价值的函数关系；
根据客观评价指标得出待测试人机交互界面的客观人因适合性评价值，根据所述函数关系得出待测试人机交互界面的主观人因适合性评价值；根据主观人因适合性评价值确定待测试人机交互界面是否需要改进。
进一步的改进，所述客观人因适合性评价值与主观人因适合性评价值的函数关系得到的方法如下：
对多幅人机交互界面分别进行问卷调查，对问卷调查结果进行数值化处理，分别得出各幅人机交互界面的主观人因适合性评价值；
对所述多幅人机交互界面分别采用客观评价指标进行评价并进行数值化处理，分别得出各幅人机交互界面的客观人因适合性评价值；
对主观人因适合性评价值与客观人因适合性评价值进行回归分析，得到客观人因适合性评价值与主观人因适合性评价值的函数关系。
进一步的改进，所述主观人因适合性评价值得到的方法如下：
确定调查的人机交互界面人因适合性的因素指标，建立李克特式量表，设置“非常不满意”、“不满意”、“稍微满意”、“满意”、“非常满意”五级评价标准，并分别以“1，2，3，4，5”的数值量化进行问卷调查；
主观人因适合性评价值S＝(5*非常满意数+4*满意数+3*稍微满意数+2*不满意数+1*非常不满意数)/有效问卷数。
进一步的改进，所述客观人因适合性评价值的确定方法如下：
在人机交互界面完成交互任务，记录任务完成的时间t，任务完成率m，出错率o及总注视点数e；
则客观人因适合性评价值f(x)＝c1/t+c2*m+c3/o+c4/e+a
其中，c1表示任务完成的时间的修正系数，c2表示任务完成率的修正系数，c3表示出错率的修正系数，c4表示总注视点数的修正系数；a为常数。
进一步的改进，
f(x)＝28.425/t+0.844*m+1.013/o-1.106/e+0.052。
进一步的改进，所述函数关系式如下：S＝0.701f(x)+2.860；其中S表示主观人因适合性评价值；f(x)表示客观人因适合性评价值。
本发明通过对主观人因适合性评价值的方法和客观人因适合性评价值建立函数关系，使得人们可以直接通过客观评价人机交互界面人因适合性的方法得到待测交互界面的主观人因适合性评价值，从而省去了进行大量，繁琐的人工试卷调查的麻烦。
附图说明：
图1为手机app交互界面人因适合性测试系统结构图。
图2为界面信息布局模块组成框图。
图3为主界面设计图。
图4为界面信息布局模块界面图。
图5为测试结果显示图。
具体实施方式：
实施例
手机App交互界面人因适合性数据库设计
数据库建立前，先确定影响手机app交互界面人因适合性的初步因素指标。由于德尔斐法可以获得具有很高准确率的集体判断结果，所以笔者首先使用德尔斐法确定初步的因素指标。为了使指标更有代表性，还采用了问卷调查的方式对指标进一步的完善。通过问卷星网站发布问卷200份，其中回收问卷168份，有效问卷155份，回收问卷和回收的有效问卷比例分别是84％和77.5％。选取的问卷调查对象主要为在校学生、青年上班族、专业的app开发人员。通过对问卷的统计分析，最终采用填写问卷年龄为16～30的群体，因为该群体平均每周使用app达到30次以上具有高度代表性。同时根据测试软件中的人因适合性数据库的需求功能参照相关文献及UI中国提出的用户界面设计准则对不重要的指标进行删除修改，对遗漏的指标进行添加，得到比较完备的表征app交互界面人因适合性的因素指标。APP用户界面人因适合性具体描述如表1所示：
表1 APP用户界面人因适合性相关因素指标
建立datable表用于存放人因适合性数据库，结构见表2
表2 datable表
人因适合性数据库datable表部分记录如下：
表3人因适合性部分数据表
1.1星级评价标准制定
李克特式量表(Likert scale)设计是以等距的明确数值表示，以5点量表为例，受访者只能从5个语言措辞“非常不满意”、“不满意”、“稍微满意”、“满意”、“非常满意”中，勾选适合其心理感受的选项作为答案，而量化的方式则是将勾选的语言措辞转换为等距数值，分别以“1，2，3，4，5”的数值量化。又借鉴中国ASO(app store optimization)平台提供的关于app总体评分算法，笔者结合回收的有效问卷对app交互界面人因适合性各指标的星级评价标准制定了量化公式：
各指标的星级评价标准S＝(5*非常满意数+4*满意数+3*稍微满意数+2*不满意数+1*非常不满意数)/有效问卷数
0<S<＝1时为一级得分；1<S<＝2时为二级得分；2<S<＝3时为三级得分；3<S<＝4时为四级得分；4<S<＝5时为五级得分。
2测试软件的结构
2.1Matlab图形用户界面
Matlab具有强大的数值计算、可视化功能和系统建模仿真能力，在高校和科研机构使用极为广泛。图形用户界面(graphical user interface，GUI)是由选单(菜单)、工具栏、命令按钮、光标、按键等构成一个用户界面，用户通过鼠标、键盘操作激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，进行计算、绘图等。图形用户界面是目前计算机应用程序界面的主要形式。Matlab为用户提供了功能强大的集成图形用户界面开发环境(GUIDE)，通过GUIDE，用户可方便、快捷地设计图形用户界面，开发自己的应用程序。应用GUIDE设计一个完整的GUI基本过程如下：
(1)设计GUI的功能，运用面向对象的方法，确定该GUI所需使用的对象，并添加到GUI中；
(2)利用GUIDE提供的布局工具，完成GUI中各个对象的布局，布局时应充分考虑用户需求，力求界面美观、使用方便；
(3)打开各对象的属性查看器，设置GUI中对象的相应属性；
(4)为GUI对象编写必要的回调函数(callback)，以保证所设计GUI能正确响应用户的操作。
(5)进行MCC编译，生成EXE独立运行文件。
2.2测试软件的具体构架
在进行GUI设计之前，首先要确定整个应用程序的结构。由于设计该应用程序的目标是为了方便快捷地测试手机app交互界面的人因适合性，而上文已经对影响手机app交互界面人因适合性的因素指标做了全面深入的分析，因此确定整个应用程序的系统结构图如图1。测试软件由界面信息布局、图文显示、帮助与纠错、可用性及流畅与舒适性5个基本模块构成，基本上包含了测试一款手机app交互界面是否拥有良好人因适合性的所有方面。随着人因适合性数据库的不断更新，测试软件上也可以添加相应的模块，所以，程序具有一定的可扩展性。
为简化每个模块的设计，测试软件可以采用了层次化设计方法，以上述因素与指标的映射关系为依据，将每个基本模块分解为若干个子模块。图2给出了界面信息布局的组成框图(限于篇幅，其他模块不再列出)。
3测试程序的GUI设计
以图1与图2为依据，利用GUIDE进行各个模块的图形用户界面设计，添加对象时，编写GUI对象的回调函数来响应测试人员的操作。程序的GUI设计由主界面、基本模块界面等2部分构成。测试人员从主界面进入各基本模块界面后，在每个基本模块界面对相应的影响app交互界面人因适合性的指标进行测试。
3.1主界面设计
由标题、测试因素选择列表、程序设计说明及“退出程序”按钮组成，如图3所示。其中，测试因素选择列表中有5个按钮，分别对应程序的5个基本模块。测试人员点击其中任意一个按钮，即可对影响手机app交互界面人因适合性的相应因素进行测试。例如，当测试人员点击“界面信息布局L”按钮时，将启动该模块的界面，如图4所示，通过该界面测试人员可以测试它所包含的指标，也可以返回主界面，对其他模块进行测试。右下角的“退出程序”按钮用来推出并关闭程序运行。
3.2子模块GUI设计
由于整个程序包含的模块较多，而它们实现的过程类似，所以，这里仅以界面信息布局模块的GUI设计为例进行说明。如图4所示的界面信息布局模块，以单选的形式设置界面信息布局所对应的指标，每个指标又对应一个app交互任务，界面的右边框中就设置了完成指标对应的任务完成的时间t(s)，任务完成率m，出错率o及总注视点数e。这些测量因子能够客观的反映出app交互界面的人因适合性。从而构建出一个表征app交互界面人因适合性的数学模型：
f(x)＝c1/t+c2*m+c3/o+c4/e+a
其中，c1、c2、c3、c4分别为各测量因子的修正系数，a为常数。测试人员在编辑框中输入对应的测量值，通过上述表达式的运算输出结果，得到一个表征人因适合性的值f(x)。基于眼动追踪技术的智能手机人机界面人因适合性测试方法研究，通过实验获取数据，并利用SPSS数据处理软件对数据进行回归分析，确定了各测量因子的修正系数，最终得到如下模型：
f(x)＝28.425/t+0.844*m+1.013/o-1.106/e+0.052
又在上文的人因适合性数据库中设置了相关因素的评价标准S，为了探究S与f(x)的相关关系，本文以美团app交互界面为例，根据数据库中相关因素指标设置界面操作任务，如表4所示。重复文献[8]实验得到如表5所示的f(x)值，针对界面操作任务设置相关问题设计李克特量表，依据上文的评分标准模型，得到各任务评分S。通过观察表5的数据提出f(x)与S满足线性关系，即：
S＝k*f(x)+b
表4美团app界面操作任务
表5界面操作任务客观评价f(x)与主观评分S
将f(x)作为自变量，S为因变量，利用SPSS对数据作回归分析，结果如下：
表6模型拟合度分析
a.预测值：(常数)，f(x)
表7显著性分析
a.应变数:S
b.预测值：(常数)，f(x)
表8模型系数分析
a.应变数\:S
由表6可知，模型具有较高的拟合度88.7％，可以满足主管评分标准S与客观评价f(x)的线性关系；表7Sig＝0.002<0.005，模型显著，可信；表8得到了模型的常数即自变量系数。则可确定S与f(x)的线性关系如下：
S＝0.701f(x)+2.860
为验证上述关系的有效性，对新浪微博app设置相应的界面操作任务，如表9所示。将得到的f(x)代入上述关系式，所得结果S1与问卷调查所得主观评价值S作比较。
表9新浪微博app界面操作任务
试验测试结果如表10所示
表10新浪微博界面操作任务客观测量结果
| 任务 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| f(x) | 1.7243 | 1.7269 | 1.5128 | 1.6014 | 1.7697 | 1.7037 | 1.7408 |
| S1 | 4.0687 | 4.0705 | 3.9205 | 3.9826 | 4.1006 | 4.0543 | 4.0803 |
基于新浪微博界面操作任务设置调查问卷，收集问卷并处理数据得出最终主观评价值S，如表11所示
表11新浪微博界面操作任务主观评价结果
| 任务 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| S | 4.04 | 4.07 | 3.93 | 4.00 | 4.12 | 4.05 | 4.08 |
对表10得S1与表11的S进行t检验，可得表12
表12成对样本相关性
a.除非另行说明，否则重复取样結果会以1000重复取样样本为基础
由表12可知S与S1相关性达到96.8％，说明用实验客观测量的结果能够对主观评价做出预测。
以上函数关系均在MATLAB GUIDE创建GUI时自动生成的M文件中，通过编写程序，作为测试程序的内部运算过程。而测试人员只需要输入相应的指标测量因子，输入完成后点击“完成并显示星级”按钮，程序就会以弹出对话框的形式对该因素得出测试结果，如图5所示。
再下方设置有“退出程序”和“返回主界面”按钮，分别用来完成退出和返回首页的指令。
其他子模块的界面设置与界面信息布局的模块GUI类似，各因素对应的指标测试完成后都显示出该因素的星级评价。最终从界面信息布局、图文显示、帮助与纠错信息、可用性以及流畅与舒适性五个维度对app交互界面的人因适合性作出评价。
本专利建立了针对手机app交互界面人因适合性数据库，并利用Matlab GUIDE设计实现了手机app交互界面人因适合性测试程序。基于Matlab的测试程序通过回调函数调用已建立的人因数据库，能够方便快捷地测试app交互界面的人因适合性。在本专利的基础上，可以进行增加检测指标；优化程序界面等改进，通过增加数据库的数据，增加检测指标和客观评价指标等，进一步增加评价结果的科学性和准确性。本专利可以通过一次大容量的数据库样本来提高定S与f(x)的线性关系的准确性，从而得到更准确的对应关系，省去以后待测软件需要的大量的样本测试。
上述仅为本发明的一个具体导向实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明的保护范围的行为。
Claims (10)
1.一种人机交互界面人因适合性的检测系统，其特征在于，
包括数据库，用于存储人机交互界面的问卷调查结果；
测试单元，所述测试单元包括检测模块、输入模块和计算模块；所述检测模块用于检测客观评价指标；输入模块用于选择检测模块；
计算模块用于根据问卷调查结果的计算主观人因适合性评价值，根据客观评价指标的检测结果计算客观人因适合性评价值，建立客观人因适合性评价值与主观人因适合性评价值的函数关系，根据待检测人机交互界面的客观人因适合性评价值得出待检测人机交互界面的主观人因适合性评价值。
2.如权利要求1所述的人机交互界面人因适合性的检测系统，其特征在于，所述检测模块包括界面信息布局模块、图文显示模块、帮助与纠错模块、可用性模块和流畅与舒适性模块。
3.如权利要求1所述的人机交互界面人因适合性的检测系统，其特征在于，所述客观评价指标包括任务完成时间t，任务完成率m，出错率o及总注视点数e。
4.如权利要求1所述的人机交互界面人因适合性的检测系统，其特征在于，所述测试单元通过Matlab GUIDE设计并实现；所述数据库通过SQL Server建立。
5.一种人机交互界面人因适合性的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
建立人机交互界面客观人因适合性评价值与主观人因适合性评价值的函数关系；
根据客观评价指标得出待测试人机交互界面的客观人因适合性评价值，根据所述函数关系得出待测试人机交互界面的主观人因适合性评价值；根据主观人因适合性评价值确定待测试人机交互界面是否需要改进。
6.如权利要求5所述的人机交互界面人因适合性的检测方法，其特征在于，所述客观人因适合性评价值与主观人因适合性评价值的函数关系得到的方法如下：
对多幅人机交互界面分别进行问卷调查，对问卷调查结果进行数值化处理，分别得出各幅人机交互界面的主观人因适合性评价值；
对所述多幅人机交互界面分别采用客观评价指标进行评价并进行数值化处理，分别得出各幅人机交互界面的客观人因适合性评价值；
对主观人因适合性评价值与客观人因适合性评价值进行回归分析，得到客观人因适合性评价值与主观人因适合性评价值的函数关系。
7.如权利要求6所述的人机交互界面人因适合性的检测方法，其特征在于，所述主观人因适合性评价值得到的方法如下：
确定调查的人机交互界面人因适合性的因素指标，建立李克特式量表，设置“非常不满意”、“不满意”、“稍微满意”、“满意”、“非常满意”五级评价标准，并分别以“1，2，3，4，5”的数值量化进行问卷调查；
主观人因适合性评价值S＝(5*非常满意数+4*满意数+3*稍微满意数+2*不满意数+1*非常不满意数)/有效问卷数。
8.如权利要求6所述的人机交互界面人因适合性的检测方法，其特征在于，所述客观人因适合性评价值的确定方法如下：
在人机交互界面完成交互任务，记录任务完成的时间t，任务完成率m，出错率o及总注视点数e；
则客观人因适合性评价值f(x)＝c1/t+c2*m+c3/o+c4/e+a
其中，c1表示任务完成的时间的修正系数，c2表示任务完成率的修正系数，c3表示出错率的修正系数，c4表示总注视点数的修正系数；a为常数。
9.如权利要求8所述的人机交互界面人因适合性的检测方法，其特征在于，f(x)＝28.425/t+0.844*m+1.013/o-1.106/e+0.052。
10.如权利要求5所述的人机交互界面人因适合性的检测方法，其特征在于，所述函数关系式如下：S＝0.701f(x)+2.860；
其中S表示主观人因适合性评价值；f(x)表示客观人因适合性评价值。
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| PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20170419 |
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