科研软件开发的UI设计探讨

1前言

当前，网络信息技术的飞速发展正在深刻地影响着人类社会的变革，计算机技术已经渗透至政治、经济、社会以及日常生活的方方面面。在科研工作中，使用计算机技术，以软件为载体将科研成果有形化是应用和推广科技成果的有效途径，但由于科研工作的固有特性，在软件开发中，对于用户体验、人机界面的投入较之软件功能、软件性能要少得多，这使得科研软件在开发完成后由于其较差的用户体验往往被束之高阁，本文探讨了科研项目中软件界面设计的常见问题，并对改善用户体验方面提出解决策略，从而达到更好地推广科研软件、应用新技术的目的。

2界面设计概述

用户界面（UserInterface，简称UI）是指人（使用者、用户）通过敲击键盘、滑动鼠标、触摸屏幕等方式向计算机输入指令，而计算机通过声音、图像或震动反馈信息，这样一种人和计算机相互交互的系统即为UI［1］。UI设计主要是指对软件的人机交互、操作逻辑、操作界面的整体设计。国际权威的人机交互专家Norman博士强调，一个完好开发的、有凝聚力的产品，应该看上去美观，用起来舒心，使用户能够愉悦的欣赏，快乐地使用，同时增强心灵和思想的感受［2］，良好的用户体验是用户界面设计的最终目标。

2.1UI设计与用户体验

用户体验（UserExperience）是指人机交互过程中建立起来的心理感受［2］。它要求以用户为中心进行组织设计和提供服务，通过创造性的工作来体现独特的个性和价值，是用户获得最大的成就和满足感。用户体验是艺术、交互和技术的统一［3］。对于设计师而言，用户体验应该贯穿UI设计的整个流程，UI设计的最终目标就是良好的用户体验，虽然用户体验是纯主观性的感受，但是对于一个界定明确的用户群体，可以通过把握用户体验的共性达到设计良好的效果［4］。

2.2UI设计流程

用户界面设计同时也遵循软件工程的基本思想，通过流程化、规范化实施将为软件界面的持续改进提供保障。用户界面设计主要分为以下步骤［5］：（1）需求整理及分析。作为一项软件产品，需求整理及分析是设计师获得产品设计目标的重要途径，通过需求分析确定软件界面需要具备的基本条件和必备元素，弄清楚用户人群特征、客户喜好、使用环境和使用方式。（2）方案制定及选型。在明确目标后，设计师着手设计几套不同风格的界面方案以供用户选择，可以通过目标人群的自然选择结果作为选型依据。然后收集用户反馈，比如对各设计方案的第一印象、综合印象等，对方案的结构、色彩搭配、文字排版、内容展示的满意程度等，选出用户认为最佳的排列。设计师通过不断改进和反复推敲最终交由用户确认最优方案。（3）产品开发及测试。方案选型结束后就进入产品开发阶段，软件界面设计是一个功能开发和测试交互的过程，通过不断调试和测试从而开发出功能完备的软件产品；（4）产品交付及跟踪。软件产品的交付并不意味着软件生命周期的终结，对于软件而言进入另一个生命周期，在这个周期中，设计师仍然需要对软件的用户体验进行跟踪，收集信息，为后续的升级和改版做好准备，具体流程见图1。

3UI设计常见问题

当前，以软件为载体将科研成果有形化已经成为科研工作的重要组成部分，软件往往成为科研项目推广和新技术应用的关键手段。但是由于科研项目的固有特性，在软件产品的UI设计中，经常出现以下共性问题，具体有：（1）科研过程的严肃性和不确定性，往往导致软件开发人员重视软件基本功能实现，忽略软件UI设计这一重要环节，有的甚至认为科研项目软件产品的UI设计无足轻重。（2）在软件产品UI上的投入远远小于软件功能实现方面，有的软件产品往往缺少UI设计师或专业设计人员，这就导致UI设计乏力，很难设计出具有专业水准的软件产品。（3）缺乏美观、大方的用户界面，不注重UI结构设计，文字排版粗糙，即使软件功能再强大，但是界面呆板、颜色单调、输入困难等导致用户难以上手，对特定用户来说甚至形成使用障碍，这样的软件产品在短时间内难以吸引用户形成凝聚力，从而阻碍了软件产品的进一步推广和应用。（4）功能复杂，UI设计晦涩难懂，用户需要专业培训方能掌握使用技巧，此类软件产品可能在UI的界面设计方面具有特点，但往往由于复杂的操作方法导致软件推广困难，这也属于不注重用户体验的产品类型。

4改进策略及应用实例

4.1改进策略

针对以上常见问题，结合笔者所参与科研项目中软件开发的实际经验，提出以下解决办法，主要有：（1）树立UI意识，重视用户体验对于软件产品的作用，对于科研类软件产品开发，除满足基本功能需求外，必须考虑到特定用户群体的使用喜好和体验感受，对UI设计进行整体规划，根据软件产品特点分析UI设计具体需求，并制定设计方案，以目标人群的选择结果作为改进的方向。（2）加大UI设计的投入力度，通过配备专业设计师或者设计团队在软件产品开发初期通盘考虑UI设计，优秀的UI设计将为软件产品的推广起到事半功倍的作用。（3）软件产品交付后，软件进入新的生命周期，这个阶段的主要工作就是密切跟踪用户反馈，收集用户使用信息，通过不断改版和升级完成软件产品的更新换代，从而保证软件的可持续发展和用户体验的不断提高。

4.2实例分析

以下根据笔者所参与的“标准编写软件”开发项目进行实例分析。“标准编写软件”用于辅助标准起草人编写符合标准规范（标准化工作导则最新版）要求、结构要素完整的标准文档，主要包括：文档模块、要素编写模块、段落样式设置模块和综合应用模块。该软件化繁为简，通过减少重复编辑和繁琐的样式设置，提高标准编写的质量和效率。本项目在软件开发前对需求进行了分析，主要UI设计要点如下：（1）目标群体及运行环境。软件的目标用户群体为标准起草和制修订人员，用户主要特征有：具备良好的标准制修订从业背景，具有一定的英语读写能力，能熟练操作计算机和常用的办公软件等，该软件运行于WindowsXp／Vista／7（32位、64位）等系统，使用MSOffice文字处理软件进行标准编写。（2）软件风格。软件需要具备的基本风格要素有：简洁、工整、实用，具体就是用户界面简洁大方，结构排版工整规范，功能布局实用美观。（3）配色方案。在UI设计中，颜色是最重要的设计元素，而配色方案的选取直接决定了软件风格和用户感受。目前，很多在线网站提供配色方案选型，主要方法有单色、类比、互补色、复合等色彩衍生方法，在本软件中采用Adobe公司的kuler网站实现以下颜色搭配方案，配色板见图2，配色板RGB值见表1。（4）UI框架。根据软件功能类别划分，设计出本软件菜单栏、工具栏结构，如图3所示。在新建标准文档模块时，文献分类号选择的用户界面中根据配色板对不同文字颜色进行了重点显示，如图4所示。该软件后，通过不断跟踪用户的使用反馈对相关功能进行了删减和重新排列，目前已经从V1．0发展到V2．3，并成为相关专业标准起草人员日常工作的必备软件。

5结语

本文对科研软件开发的UI设计中常见问题进行了归纳整理，提出了改进UI设计的方法和策略，将其应用于“标准编写软件”的开发中收到了较好的效果。目前，随着信息技术的不断完善，新技术的不断发展为良好的UI设计提供了技术上的保证，如Ajax、Silverlight的出现为用户体验的进一步提高提供了可能，同时，加强UI设计对于改善用户体验的作用越来越明显，软件的UI设计也应遵循循序渐进的策略，不断收集用户反馈，通过改版和升级做到软件产品功能和UI设计从数量到质量的转变。

作者：杨扬 李晨 贾君君 单位：中国石油集团石油管工程技术研究院 石油管工程重点实验室