一种人机界面人因适合性测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种人机界面人因适合性测试方法，建立了一种测试方法对人机界面是否存在的人因适合性问题进行检测并使用眼动追踪技术保证结果的客观性。本发明建立的智能手机人机界面人因适合性测试方法，方便设计师发现人机界面存在的人因适合性问题，根据这些问题进行改进，为后续的产品开发和设计提供资料，从而设计出更加符合用户的人机界面，将眼动追踪技术应用于智能手机人机界面人因适合性测试，使结果更加客观可信。
【专利说明】
一种人机界面人因适合性测试方法
技术领域
[0001] 本发明属于软件工程领域，尤其涉及一种人机界面人因适合性测试方法。
【背景技术】
[0002] 现有研究者都聚焦于人机界面以人因工程学原理为理论基础的设计。如：Kim J.Vicente和Jens Rasmussen等人提出了复杂的人机界面设计的理论框架，即生态界面设 计，是基于技能，规则，认知控制的知识分类。生态界面设计的基本目标是双重的，首先，不 强迫达到一个比任务的需求要求更高的水平，其次，支持三个层次的认知控制。T Morineau，E Beuzet，A Rachinel等人评估了生态界面设计的方法是否能够应用于自然系 统。M Lan通过对学龄儿童智能手机用户特点的调查研究，总结了设计原则的理论基础，并 从信息结构、布局设计、图标设计三个方面提出了学龄儿童智能手机界面的设计思想，以满 足学龄儿童智能手机用户的身心需求。赵曦围绕构成交互媒体界面中视觉语言的构成要 素、内容进行阐述。探索适应于交互媒体界面设计美化、优化、人性化、规范化的研究，以人 机工程学原理为理论基础。利用人机工程学的方法研究界面中文字、界面色彩、界面布局以 及多媒体素材的运用的设计方案。
[0003] 但是现有的技术缺乏对智能手机人机界面人因适合性进行测试的方法，因为不能 很好的根据人们的需要对人机界面进行改进。
【发明内容】
[0004] 为解决上述问题，本发明提供了一种人机界面人因适合性测试方法。本发明建立 的智能手机人机界面人因适合性测试方法，方便设计师发现人机界面存在的人因适合性问 题，根据这些问题进行改进，为后续的产品开发和设计提供资料，从而设计出更加符合用户 的人机界面，将眼动追踪技术应用于智能手机人机界面人因适合性测试，使结果更加客观 可信。
[0005] 为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：
[0006] -种人机界面人因适合性测试方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤一、操作者未得知人机界面任务的正确操作路径时，进行第一次人机界面人 因适合性测试，使用检测设备记录第一次操作过程，测得人因适合性指标，计算得到第一次 人因适合性指数；
[0008] 其中，人因适合性指标包括操作出错次数〇、操作时间t，操作时间的计量单位为 秒、任务完成率m和总注视点数e;
[0009] 人因适合性指数的计算公式为：
[0011]其中，HF为人因适合性指数，Ci表示操作时间的影响系数，C2表示任务完成率的影 响系数，C3表示操作出错次数的影响系数，C4表示总注视点数的影响系数，a表示常数;当〇 = 0时，设定0为0.01-0.00000001之间的数字；
[0012]步骤二、操作者知道人机界面任务的正确操作路径后，隔TATI时间进行第二次人 机界面人因适合性测试，使用检测设备记录第二次操作过程，测得人因适合性指标，计算得 到第二次人因适合性指数；
[0013]步骤三、对第一次人因适合性指数和第二次人因适合性指数进行差异性检验;差 异显著则说明人机界面存在人因适合性问题，差异不显著则说明人机界面不存在人因适合 性问题；
[0014] 步骤四、差异显著时，观测第一次操作过程和第二次操作过程，找到人机界面存在 的人因适合性问题。
[0015] 进一步的改进，所述步骤一中，Ci = 182.965;C2 = 1.87;C3 = 0.743;C3 = 302.379;a =-3.112；〇 = 0.0000001〇
[0016]进一步的改进，所述步骤三中，差异性检验的方法为:使用SPSS软件对第一次人因 适合性指数和第二次人因适合性指数进行成对样本t检验。
[0017] 进一步的改进，所述步骤四中，人因适合性问题包括:外观表现、复杂性、辨别力、 一致性、透明性、导航性和反馈性；
[0018] 所述外观表现至少包括:按钮大小是否相近;界面布局是否合理;按钮的大小与界 面的大小及空间是否协调；空旷的界面上是否放置有大的按钮;前景色和背景色搭配是否 协调;主色是否柔和;使用频繁的按钮和重要的命令按钮是否设计在界面上醒目的位置；
[0019] 复杂性至少包括:完成一个典型任务是否要经过复杂的操作，该复杂操作是否有 必要;用户是否很难理解将要进行的任务;一个操作行为是否有复杂的副作用；
[0020] 辨别力至少包括:不同的控件看起来或感受起来是否一样;不同控件的操作是否 在视觉上能够区分；
[0021] -致性至少包括:应用程序是否与其早期的版本一致;界面的色彩和风格是否与 系统界面统一;类似的任务是否以相同的方式进行;文本是否使用统一的风格形式；同样的 图标是否表示同样的意思;在不同的场景下执行相同的操作，最后的结果是否符合用户的 预期；
[0022] 透明性至少包括:控件按钮的功能和方法是否容易从按钮的外形判断出来；
[0023] 导航性至少包括:是否有导航可以使用户返回到应用程序起始页；用户是否可以 快速返回到自己想要到的页面；
[0024] 反馈性至少包括:对有可能造成数据无法恢复的操作是否给用户提供确认信息， 给用户放弃操作的机会;对于非法的操作是否有提示信息给予说明，让用户能够清楚明白； 对应用程序运行过程中因为出现问题而引起错误的地方是否有信息提示，让用户明白错误 的出处;对于提示、警告或错误的说明信息是否明了和恰当。
[0025] 进一步的改进，所述检测设备为眼镜式眼动仪。
[0026] 进一步的改进，所述人机界面为智能手机的人机界面。
[0027]名词解释：
[0028]人因适合性(指数）（HF):将人因工程学有关人的科学知识运用于改善和优化人机 系统的设计，使系统对人的作业的要求尽可能地适合操作者，以达到安全、舒适、高效生产、 方便使用的目的。
[0029] (2)人因界面特性:指符合人因适合性的界面特性。
[0030] (3)TATI:平均时间间隔TATI (The average time interval )，即用户第一次使用 应用程序之后，再一次使用该应用程序的平均时间间隔。
[0031] (4)操作时间：指用户操作任务开始到操作任务完成中间的时间长度。
[0032 ] (5)任务完成率:指在所有的典型任务中，操作成功的任务占的比例。
[0033] (6)操作出错：指与完成任务的正确路径不一样的操作，记做出错一次，并且同一 任务中，同一出错只记作一次。
[0034] (7)总注视点数:总注视点数越多，说明被试对搜索目标越不确定，搜索效率越低。
[0035] 在应用程序开发后期及应用程序投入到市场后，根据本发明方法的计算模型可以 方便且客观的得到应用程序界面存在的人因适合性问题，这样设计师可以根据存在的问题 对该应用程序界面进行改进，从而为用户提供更加舒适、人性化的服务;同时设计师可以总 结这些存在的问题及解决方案，在以后进行软件开发时全面考虑。
【附图说明】
[0036] 图1为智能手机人机界面人因适合性评价体系图。
【具体实施方式】
[0037]以下通过【具体实施方式】并且结合附图对本发明的技术方案作具体说明。
[0038] (1)人因界面特性是指符合人因适合性的界面特性，首先归纳得到智能手机人机 界面应该考虑的七点人因界面特性(人因适合性问题）：
[0039] 表1智能手机人机界面人因特性
[0043] 将依据上述7条智能手机人机界面人因特性来判断智能手机人机交互界面的人因 适合性优劣。如果有一条不符合，就说明该交互界面存在着人因适合性问题，需要设计者进 行修改。
[0044] (2)然后从人因适合性维度、指标和知识等三个层面构建人因适合性评价体系。其 中，人因适合性维度层是该体系的最高层次，包括人因工程学研究的三个目的，即高效性、 安全性、舒适性三个维度。指标层指的是可以用以直接测量的人因适合性指标，而且这些人 因适合性指标与上一层中某个人因适合性维度相对应。知识层是该体系的第三个层面，由 界面特征、用户模型以及任务特征这三种知识组成。知识层会影响人因适合性维度层，例如 界面特征会影响用户的操作行为，从而影响用户对人机界面的评价，即人机界面是否达到 了高效性、安全性、舒适性这三个维度。
[0045] 人因适合性维度层中安全、舒适、高效需要通过可测试的指标来反映。人因适合性 指标的分析如下：
[0046] 1)安全指标
[0047] 安全在智能手机人机交互界面操作上来讲，指用户操作出错时不会出现经济/身 体上的损失/损伤，一般是根据操作出错这个指标来衡量的。
[0048] ①操作出错
[0049] 这是指与完成任务的正确路径不一样的操作，记做出错一次，并且同一任务中，同 一出错只记作一次。
[0050] 2)尚效指标
[0051] 高效是指用户可以快速且以高完成率完成任务，一般是根据操作时间和任务完成 率这两个主要指标来衡量。
[0052] ①操作时间
[0053]这是指用户操作任务开始到操作任务完成中间的时间长度。如果操作时间达到 120s，则用户停止操作，此时设定用户操作本次典型任务的操作时间为120s。
[0054]②任务完成率
[0055]这是指在所有的典型任务中，操作成功的任务占的比例。如果操作时间达到120s 时，用户还未完成任务，则表示该典型任务操作失败;如果用户在规定时间内完成任务，则 表明该典型任务操作成功。
[0056] ③总注视点数
[0057] 总注视点数越多，说明被试对搜索目标越不确定，搜索效率越低。
[0058] 3)舒适指标
[0059] 舒适是指用户使用智能手机时对该人机交互界面的主观满意程度，它会在很大程 度上影响用户使用产品的动机。一般根据用户的评价来衡量。
[0060] 如图1所示，本发明从人因适合性维度、指标和知识等三个层面构建人因适合性评 价体系。其中，人因适合性维度层是该体系的最高层次，包括人因工程学研究的三个目的， 即高效性、安全性、舒适性三个维度。指标层指的是可以用以直接测量的人因适合性指标， 而且这些人因适合性指标与上一层中某个人因适合性维度相对应。知识层是该体系的第三 个层面，由界面特征、用户模型以及任务特征这三种知识组成。知识层会影响人因适合性维 度层，例如界面特征会影响用户的操作行为，从而影响用户对人机界面的评价，即人机界面 是否达到了高效性、安全性、舒适性这三个维度。
[0061] 如果知识层中用户特征和任务特征不变，则如果界面设计的特别好，即人因特性 好，则用户操作会很舒服，操作出错少，操作任务的时间少，任务完成率高，总注视点数少， 同时用户评价会高。即界面人因适合性的好坏是和操作时间、操作出错和总注视点数成反 比的，而和任务完成率是成正比的。所以可以通过这些指标层的指标的测试，来反映知识层 中的界面特征，即上文中总结得到的7条界面人因特性，从而最终反映界面人因适合性的优 劣。
[0062] 建立智能手机人机界面人因适合性优劣的公式：
(1)
[0064]其中t表示操作时间，m表示任务完成率，〇表示操作出错，(^表示操作时间的影响 系数，(：2表示任务完成率的影响系数，C3表示操作出错的影响系数，e表示总注视点数，C 4表 示总注视点数的影响系数，a表示常数。HF表示人因适合性(指数）。其中如果〇 = 0,因为分母 不能等于〇，则设定〇取〇. 01-0.00000001之间的数字。
[0065]根据大量的用户真实实验数据计算分析得到公式（1)的具体表达形式，如公式 ⑵。
(2)
[0067] 即Ci = 182.965 ;C2 = 1.87 ;C3 = 0.743 ;C3 = 302.379;a = -3.112;〇 = 0.0000001。
[0068] (3)运用实验法和观测法对智能手机人机界面人因适合性进行测试，具体方法步 骤如下所示：
[0069] 1)向被试说明要完成的典型任务，规定每个典型任务操作时间上限为2分钟，如果 超过此上限，则被试停止该典型任务的操作，听从主试的进一步安排。
[0070] 2)准备好后，主试一说开始，被试开始操作第一个典型任务，同时主试一操作便携 式眼动仪记录数据，主试二在一旁计时并安静的记录被试遇到的问题和所说的话，但不能 出声。
[0071 ] 3)当被试完成任务或操作时间超过上限后，主试一停止记录，主试二停止计时，就 任务的操作情况与被试进行交流，了解被试的感受。
[0072] 4)重复上面1)_3)的试验流程，完成剩下的典型任务
[0073] 5)换被试，接着进行1)_4)的试验流程，直到所有的被试都完成试验。
[0074] 6)测试完成后，告诉被试任务的正确操作路径。
[0075] 7)过TATI时间对相同的被试再次进行上述1)_6)的试验流程。
[0076] 经过上述实验得到操作时间、任务完成率、操作出错和总注视点数(根据和眼动仪 配套的软件分析得到）。并将其带入公式(7)中。
[0077]利用公式（7)得到被试两次实验的HF，然后利用SPSS软件对两次实验得到的HF进 行成对样本t检验(95%的置信区间）。对于检验结果，有两种分析：
[0078] 1)如果差异显著，且第二次实验的HF大于第一次实验的HF(因为个体的差异，出现 少许的被试第一次实验的HF大于第二次实验的HF也是允许的），则说明智能手机人机界面 存在着人因适合性问题。
[0079] 2)如果差异不显著，则说明智能手机人机界面不存在人因适合性问题。
[0080] 下一步用观测法对被试的操作过程进行分析。因为Tobii Glasse-tobii眼镜式眼 动仪可以采集视频，记录用户进行操作的过程。所以被试的操作过程可以被完整的记录下 来。根据观测法可以得到界面存在的人因适合性问题。
[0081 ] 实施例1 [0082] 美团网
[0083] 实验时选取的美团网8个典型任务如表2。
[0084] 表2美团网典型任务
[0086]经过实验得到用户操作美团网时的操作时间、任务完成率、操作出错和总注视点 数。将其带入公式(1)中得到两次实验的HF，如表3。
[0087] 表3两次实验的HF
[0089]~用SPSS软件对表进行成对样本t检验，得5表4。
[0090] 表4成对样本检验
[0092]由表4可知：sig = 0.000〈0.05，所以两次实验差异显著，因为第二次实验得到的HF 均大于第一次实验的HF，所以该界面存在着人因适合性问题，则用观测法对用户的操作过 程进行具体分析，可以得到智能手机上的美团网界面存在的人因适合性问题，具体如下： [0093] 1)外观表现，寻找重要的信息和控件困难。如收藏控件，没有任何信息显示"五角 星"图标是收藏控件;而且在删除商铺时没有找到"左滑可以删除商铺"信息。只有在用户不 经意间滑动商铺时才会显示出来，而一般用户不会滑动商铺。
[0094] 2)-致性，被试不能用他们自身的知识、经验和技能完成应用程序的过度，在首页 界面删除店铺时，左滑表示的是删除，而在其他应用程序以及本应用程序中，长按要删除的 商铺或信息，会出现删除的图标。
[0095] 3)反馈性不好，在被试点击收藏按钮之后，并没有提醒被试该商铺已经收藏。
[0096] 4)透明性，收藏图标功能很难从它的外形判断出来，没有在合适的时间让被试知 道它的功能。
[0097] 5)导航性，在被试进行操作时，需要返回主界面才能看到下方的导航条。当前操作 处于哪个导航缺乏明确的标示。
[0098] 6)复杂性，完成一个任务返回首页时要经过很复杂返回的操作，然而该复杂操作 没有必要。
[0099] 实施例2
[0100]新浪微博
[0101 ]实验时选取的新浪微博8个典型任务如表5。
[0102]表5新浪微博典型任务
[0104]经过实验得到用户操作美团网时的操作时间、任务完成率、操作出错和总注视点 数。将其带入公式(1)中得到两次实验的HF，如表6。
[0105] 表6两次实验的HF
[0107] 用SPSS软件对表进行成对样本t检验，得到表7。
[0108] 表7成对样本检验
[0110] 由表7可知：8丨8 = 0.002〈0.05，所以两次实验差异显著，因为第二次实验得到的冊 均大于第一次实验的HF，所以该界面存在着人因适合性问题，则用观测法对用户的操作过 程进行具体分析，可以得到智能手机上的新浪微博界面存在的人因适合性问题，具体如下：
[0111] 1)外观表现，寻找重要的信息和控件困难。用户寻找"微博热搜榜"困难。被试在寻 找微博热搜榜时，其需要点击"搜索栏"才会出现热搜榜的界面。
[0112] 2)透明性，"+"导航没有明确显示它的含义，用户并不知道它的功能。
[0113] 实施例3
[0114] 酷狗音乐
[0115] 实验时选取的酷狗音乐8个典型任务如表8。
[0116] 表8酷狗音乐典型任务
[0118] 经过实验得到用户操作美团网时的操作时间、任务完成率、操作出错和总注视点 数。将其带入公式(1)中得到两次实验的HF，如表9。
[0119] 表9两次实验的HF
[0121] 用SPSS软件对表进行成对样本t检验，得到表10。
[0122] 表10成对样本检验
[0124] 由表10可知：sig = 0.000〈0.05,所以两次实验差异显著，因为第二次实验得到的 HF均大于第一次实验的HF，所以该界面存在着人因适合性问题，则用观测法对用户的操作 过程进行具体分析，可以得到智能手机上的酷狗音乐界面存在的人因适合性问题，具体如 下：
[0125] 1)外观表现，寻找重要的信息和控件困难。用户在操作典型任务8时，并没有发现 修改歌曲名称界面在哪里。
[0126] 经过实验说明该模型方法可以得到智能手机人机界面存在的人因适合性问题，而 且该领域的普通技术人员也能够根据操作步骤获得其他应用程序界面存在的人因适合性 问题。
[0127] 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。
【主权项】
1. 一种人机界面人因适合性测试方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一、操作者未得知人机界面任务的正确操作路径时，进行第一次人机界面人因适 合性测试，使用检测设备记录第一次操作过程，测得人因适合性指标，计算得到第一次人因 适合性指数； 其中，人因适合性指标包括操作出错次数0、操作时间t，操作时间的计量单位为秒、任 务完成率m和总注视点数e; 人因适合性指数的计算公式为：其中，HF为人因适合性指数，&表示操作时间的影响系数，C2表示任务完成率的影响系 数，C3表示操作出错次数的影响系数，C4表示总注视点数的影响系数，a表示常数;当〇 = 0时， 设定〇为〇. 01-0.00000001之间的数字； 步骤二、操作者知道人机界面任务的正确操作路径后，隔TATI时间进行第二次人机界 面人因适合性测试，使用检测设备记录第二次操作过程，测得人因适合性指标，计算得到第 二次人因适合性指数； 步骤三、对第一次人因适合性指数和第二次人因适合性指数进行差异性检验；差异显 著则说明人机界面存在人因适合性问题，差异不显著则说明人机界面不存在人因适合性问 题； 步骤四、差异显著时，观测第一次操作过程和第二次操作过程，找到人机界面存在的人 因适合性问题。2. 如权利要求1所述的人机界面人因适合性测试方法，其特征在于，所述步骤一中，& = 182.965 ；C2=1.87 ；C3 = 0.743 ；C3 = 302.379 ；a = -3.112 ；〇 = 0.0000001 〇3. 如权利要求1所述的人机界面人因适合性测试方法，其特征在于，所述步骤三中，差 异性检验的方法为:使用SPSS软件对第一次人因适合性指数和第二次人因适合性指数进行 成对样本t检验。4. 如权利要求1所述的人机界面人因适合性测试方法，其特征在于，所述步骤四中，人 因适合性问题包括:外观表现、复杂性、辨别力、一致性、透明性、导航性、和反馈性； 所述外观表现至少包括:按钮大小是否相近;界面布局是否合理;按钮的大小与界面的 大小及空间是否协调；空旷的界面上是否放置有大的按钮;前景色和背景色搭配是否协调； 主色是否柔和;使用频繁的按钮和重要的命令按钮是否设计在界面上醒目的位置； 复杂性至少包括:完成一个典型任务是否要经过复杂的操作，该复杂操作是否有必要； 用户是否很难理解将要进行的任务;一个操作行为是否有复杂的副作用； 辨别力至少包括:不同的控件看起来或感受起来是否一样;不同控件的操作是否在视 觉上能够区分； 一致性至少包括:应用程序是否与其早期的版本一致;界面的色彩和风格是否与系统 界面统一;类似的任务是否以相同的方式进行;文本是否使用统一的风格形式；同样的图标 是否表示同样的意思;在不同的场景下执行相同的操作，最后的结果是否符合用户的预期； 透明性至少包括:控件按钮的功能和方法是否容易从按钮的外形判断出来； 导航性至少包括：是否有导航可以使用户返回到应用程序起始页；用户是否可以快速 返回到自己想要到的页面； 反馈性至少包括:对有可能造成数据无法恢复的操作是否给用户提供确认信息，给用 户放弃操作的机会;对于非法的操作是否有提示信息给予说明，让用户能够清楚明白；对应 用程序运行过程中因为出现问题而引起错误的地方是否有信息提示，让用户明白错误的出 处;对于提示、警告或错误的说明信息是否明了和恰当。5. 如权利要求1所述的人机界面人因适合性测试方法，其特征在于，所述检测设备为眼 镜式眼动仪。6. 如权利要求1所述的人机界面人因适合性测试方法，其特征在于，所述人机界面为智 能手机的人机界面。
【文档编号】G06F11/36GK105930263SQ201610210373
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】张力, 郭庆钦, 洪俊, 胡鸿
【申请人】湖南工学院