手机APP交互界面人因适合性测试程序的设计与实现

摘要：近年来多样化的APP极大丰富了手机应用，给用户带来很大便利，然而APP种类和功能增加的同时，其规模和架构也越来越复杂，质量也得不到保证，APP测试开始逐渐得到重视。但以往的研究更注重对APP功能的测试，未从用户角度出发，考虑APP交互界面的人因适合性。作者基于用户立场，通过问卷调查收集用户体验数据，在SQLite中建立APP交互界面人因特性数据库。利用Matlab GUIDE设计一款针对APP交互界面人因适合性的测试程序，程序通^Matlab的回调函数调用人因数据库中的数据，能够快捷高效地检测出APP交互界面存在的人因适合性问题，从而避免获取用户体验数据的大量调查访谈，提高APP交互界面人因适合性测试的效率。

关键词：APP交互界面；人因适合性；人因特性数据库；测试程序

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：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 interface’s suitability from a user’s 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

移动通信信息技术的快速发展和智能手机的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适合操作者，以达到安全、舒适、高效生产的目的[1]。2015年底艾媒咨询和问卷网了中国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，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[2]。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是APP交互界面的人因适合性。

近几年已经有学者对手机界面人因工程学方面进行了相应的研究。段天宏总结了现行手机设计在人因工程方面存在的问题，但是并没有说明用何种方法进行测试得出了存在的问题[3]。何春俐、张连军，邓颖星，郁亚男等人分别在其期刊论文中研究了基于人因工程学的手机交互界面设计[4-6]，而没有提出对已有的手机APP交互界面测试评估的方法。Amal-fitanoD团队应用GUI（图形用户界面）生成测试用例的方法，对手机应用程序的测试展开了探究[7]，也没有着力于手机APP交互界面的人因适合性测试。张力，郭庆钦等人基于眼动追踪技术，用实验研究的方法，提出了一种用于手机APP交互界面人因适合性评价的数学模型[8]，但是没有在应用程序上得以实现。HK Conner、DG Petersen等人基于用户界面建立了任务对象关系数据库，探究用户与界面交互时搜索查询任务对象的效率[9]，K Phillips、M Galer对人机交互界面作了大量研究，建立了人因数据库，为设计满足用户需求的用户界面提供了很大便利[10]，但都没有在移动设备上作深入研究。

本文通过用户调查、用户测试的方法收集APP交互界面用户体验数据，制定星级评价标准，运用SQL Server建立APP交互界面人因适合性数据库，结合Matlab GUIDE设计并实现一款针对APP交互界面人因适合性的测试程序。程序能够直观反应用户评价习惯的测试结果，使开发商能够快速便捷的测试APP产品界面的人因适合性，从用户的角度出发，改进APP交互界面的人因适合性，提高APP的用户存留率，确保APP长期有效\营。

1 手机APP交互界面人因适合性数据库设计

1.1 APP交互界面人因适合性因素指标的确定

由于德尔斐法[11]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。同时根据测试程序中的人因适合性数据库的需求功能，查阅相关文献及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交户界面人因适合性相关因素指标具体描述如表1所示：

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[12]。中国ASO（APP store optimization）平台提供了关于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：

1.2 APP交互界面人因适合性数据库的建立

文献[9]和[10]通过研究人机交互时用户与界面所反应出的适应（如用户操作习惯与界面信息布局相适应、用户认知与界面信息描述相适应等）与不适应（如界面信息显示拥挤给用户造成视觉疲劳、图文字符所表述的含义超出了用户认知范围等）问题，总结归纳用户界面的人因特性，并建立用户界面人因数据库。虽然文献[9]旨在提升用户在进行人机交互作业时的操作效率，而文献[10]注重用户界面开发设计与优化，但是文献的思想与方法对本文APP交互界面人因适合性数据库的建立具有指导意义。

SQL Server 数据库，作为保存数据的仓库，主要的功能，包括三个方面：1）信息的统计、汇总；2）信息的修改、添加和删除；3）信息浏览和查询[13]。本文依据上文确定的APP交互界面人因适合性相关因素指标对常用APP交互界面（美团、微信、微博、酷狗等）设置典型界面操作任务，通过用户调查与测试的方法收集用户体验数据，并用表2星级评价标准处理数据。将所得用户数据统计汇总，利用SQL Server建立APP交互界面人因适合性数据库。datable表用于存放人因适合性数据库，结构见表3。

2 测试程序的结构

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；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[14]。

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。测试程序由界面信息布局、图文显示、帮助与纠错、可用性、舒适与流畅性及增值体验6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，测试程序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，测试程序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、基本模块界面等模块构成。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

主界面由标题、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，界面右边框设置完成指标对应任务的时间t，任务完成率m，出错率o及总注视点数e。测试人员只需要输入这些测量因子，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显示该因素的测试结果，如图5所示。下方还设置有“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、可用性舒适与流畅性以及增值体验六个维度对APP交互界面的人因适合性做出评价。

3.3 子模块功能实现原理

文献[8]指出任务完成时间t、任务完成率m、出错率o及总注视点数e等测量指标在用户进行人机交互操作时能客观反映APP交互界面的人因适合性，并构建出一个表征APP交互界面人因适合性的数学模型：

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，即S与f（x）的关系模型是正确有效的。

以上函数关系均在MATLAB GUIDE创建GUI时自动生成的M文件中，通过编写代码，嵌入测试程序中，并作为程序内部运算过程响应GUI操作指令。

4 结束语

本文建立了手机APP交互界面人因适合性数据库，设计并实现了手机APP交互界面人因适合性测试程序，通过主客观关系模型连接测试程序与数据库，从而以客观的测量结果准确有效地预测APP交互界面人因适合性用户体验结果，提高了APP交互界面人因适合性测试效率，避免了大量的用户调查。然而，本文对APP交互界面人因适合性影响因素的维度设置略显不足，指标不够全面，所以后期在影响APP交互界面人因适合性的维度上需要更加深入的研究；人因适合性数据库也只存储了用户对界面指标的总体评价数据，而没有细分比较取到最优值（如界面选择哪种背景颜色用户才不易疲劳），后期需要注重人因适合性数据库的扩充和完善。

参考文献：

[1] Mccormick E J， Sanders M S.Human Factors in Engineering and Design[J]. Human Factors in Engineering and Design， 1998， 25（2）： 174-182.

[2] 李颖. 大数据时代App市场探析[J]. 消费导刊， 2016， 1（3）： 92-93.

[3] 段天宏， 徐靖. 基于人因工程学的手机分析与改进[J].包装工程， 2008， 6（29）： 154-156.

[4] 何春俐， 张连军. 人性化设计中的人机工程学[J]. 机械管理开发， 2010， 25（1）： 46-47.

[5] 邓颖星， 手机界面的人性化设计[D]. 无锡： 江南大学硕士学位论文， 2005.

[6] 郁亚男， 基于Android平台的人机交互的研究与实现[D]. 北京： 北京邮电大学硕士学位论文， 2011.

[7] AmalfitanoD，FasolinoAR，TramontanaP.Aguicrawling-basedtec hniqueforandroidmobileAPPlicationtesting[C]//SoftwareTesting，VerificationandValidationWorkshops（ICSTW），2011IEEEFourthInternationalConferenceon. IEEE， 2011： 252-261

[8] 郭庆钦， 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[D]. 衡阳： 南华大学， 2015.

[9] Conner H K， Petersen D G， Wang J S， et al. User interface for a relational database using a task object for defining search queries in response to a profile object which describes user proficiency： US， US5263167[P]. 1993.

[10] Phillips K， Galer M.Chapter 6CThe Computer Human Factors Database[J]. Human Factors in Information Technology， 1992， 1（9）： 177-200

[11] 李建霞， 陈福蓉. 国内图书馆绩效评价指标体系研究[J]. 图书与情报， 2013， 1（1）： 65-69

[12] ， O林岩. 李克特式量表与模糊语言量表计分的差异比较――以梯形模糊数仿真为例[J]. 运筹与管理， 2008， 17（1）： 48-52

[13] 闫旭. 浅谈 数据库的特点和基本功能[J]. 价值工程， 2012， 31（22）： 229-231.

[14] 罗华飞.MATLAB GUI设计学习手记[M]. 2版.北京： 北京航空航天大学出版社， 2011.