GOMS模型在Android手機(jī)應(yīng)用程序中的應(yīng)用研究

樊麗華，王曉英，張磊，祁俊

0 引言

Android在英文中本義是指“機(jī)器人”，它是Google公司于2007年11月宣布的基于Linux

平臺(tái)的開(kāi)源手機(jī)操作系統(tǒng)。2008年10月21日，Open Handset Alliance公開(kāi)了全部Android的源代碼，至此，一個(gè)完全開(kāi)放的手機(jī)平臺(tái)向開(kāi)發(fā)者敞開(kāi)了大門(mén)[1]。隨著 Android的廣泛應(yīng)用，在Android操作系統(tǒng)行業(yè)也出現(xiàn)了一些熱門(mén)就業(yè)崗位及主要應(yīng)用方向，如Android手機(jī)軟件研發(fā)工程師，Android手機(jī)游戲開(kāi)發(fā)工程師等[2]。Android手機(jī)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)已成為軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中重要方向。

此外，隨著人機(jī)交互界面領(lǐng)域的迅速發(fā)展，好的軟件產(chǎn)品不僅僅只是實(shí)現(xiàn)功能，諾曼指出：“產(chǎn)品具有好的功能是重要的；產(chǎn)品讓人易學(xué)會(huì)用也是重要的；但更重要的是，這個(gè)產(chǎn)品要能夠使人感到愉悅”[3]。在軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，軟件可用性的測(cè)試可以從人的角度來(lái)看軟件系統(tǒng)是否易用、高效、使人滿意。目前測(cè)試軟件可用性的方法分為4類(lèi)：用戶模型法、用戶調(diào)查法、專家評(píng)審法和用戶測(cè)試法[4]。用戶模型法在人機(jī)交互領(lǐng)域中最著名的預(yù)測(cè)模型是GOMS模型。

李炯[5]等人使用 GOMS模型對(duì)考試登分系統(tǒng)的用戶界面進(jìn)行了定量分析，并且根據(jù)定量分析的結(jié)果提出了改進(jìn)考試系統(tǒng)的方法。袁新芳[6]利用 GOMS模型對(duì)圖書(shū)館網(wǎng)站的界面進(jìn)行了定量分析。考試登分系統(tǒng)和圖書(shū)館網(wǎng)站的界面都是大屏幕的電腦，已有研究對(duì)手機(jī)小屏幕的界面研究較少。基于上述事實(shí)，本文將首先對(duì)GOMS模型進(jìn)行概要介紹，接下來(lái)在Android平臺(tái)上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)溫度轉(zhuǎn)換器，并使用GOMS模型對(duì)此溫度轉(zhuǎn)換器的界面進(jìn)行定量分析，最后改進(jìn)溫度轉(zhuǎn)換器的界面，重新對(duì)GOMS模型進(jìn)行定量分析。

1 GOMS模型理論

1983年Card，Moran和Newall在《人機(jī)交互心理學(xué)》書(shū)中提出了GOMS模型，是早期人機(jī)交互領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛的用戶模型。與基于定性與定量研究的用戶模型不同的是，GOMS是一種數(shù)學(xué)模型。它將用戶行為拆分成行為單元，一旦建模成功，無(wú)需真實(shí)用戶介入就能預(yù)測(cè)行為序列以及完成行為序列所需要的時(shí)間。GOMS模型能幫助設(shè)計(jì)師與工程師精確分析、描述用戶使用系統(tǒng)的過(guò)程，從而評(píng)估不同解決方案在實(shí)效上的相對(duì)有效性。

GOMS方法中的擊鍵模型是一種關(guān)于行為層的量化方法，這種模型的好處在于可操作性更強(qiáng)，設(shè)計(jì)師可以短時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成度量。

擊鍵模型中用戶的交互行為被分解為幾個(gè)元?jiǎng)幼鳎總€(gè)元?jiǎng)幼鞫纪ㄟ^(guò)大量的測(cè)試得到一個(gè)平均時(shí)長(zhǎng)，如表1所示：

通過(guò)這些元?jiǎng)幼鞯睦奂拥贸鼋缑嬖O(shè)計(jì)方案需要的操作時(shí)間，來(lái)驗(yàn)證和對(duì)比各種方案的優(yōu)劣。

表1 GOMS模型基本操作

通常做GOMS分析時(shí)，擊健K、指向P 和歸位H都容易分析，難點(diǎn)在于用戶何時(shí)會(huì)停下來(lái)做無(wú)意識(shí)的心理活動(dòng)，也就是心理準(zhǔn)備時(shí)間 M。GOMS模型提供如下幾條規(guī)則用于列出用戶定位心理活動(dòng)，如表2所示：

表2 定位心理活動(dòng)

有了上面所述的 GOMS基本操作和心理活動(dòng)規(guī)則, 可以定量地分析出用戶界面的操作時(shí)間。下面以Android手機(jī)應(yīng)用程序“溫度轉(zhuǎn)換器”為例：

2 Android手機(jī)應(yīng)用程序界面的GOMS分析

2.1 Android手機(jī)應(yīng)用程序

1）“溫度轉(zhuǎn)換器”的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)手機(jī)應(yīng)用程序“溫度轉(zhuǎn)換器”，能進(jìn)行攝氏溫度與華氏溫度之間的轉(zhuǎn)換。簡(jiǎn)單的需求分析如下：顯示內(nèi)容，同時(shí)顯示華氏溫度和攝氏溫度；顯示方式，只顯示表示溫度的字符；用戶輸入內(nèi)容，攝氏溫度和華氏溫度；使用平臺(tái)，Android模擬器。

功能演示如圖1所示：

圖1 溫度轉(zhuǎn)換器功能演示

在圖 1（a）華氏溫度后的空白處輸入華氏溫度 12.5，在攝氏溫度后的空白輸出54.4，點(diǎn)擊清除按鈕后，在圖1（b）攝氏溫度后輸入12.5，顯示華氏溫度-10.8。

如果兩個(gè)溫度都存在時(shí)，點(diǎn)擊“轉(zhuǎn)換”按鈕，會(huì)出現(xiàn)提示信息，如圖2（a）所示：

如果兩個(gè)溫度都沒(méi)有輸入，會(huì)自動(dòng)變?yōu)?并出現(xiàn)提示信息，如圖2（b）所示：

圖2 溫度轉(zhuǎn)換的提示信息

2） GOMS分析

用戶操作過(guò)程如下：

（1）把手移動(dòng)到界面下：H

（2）指向需要的文本框：HP

（3）把手指向輸入字符的鍵盤(pán)：HPH

（4）輸入4個(gè)字符：HPHKKKK

（5）把手移到鼠標(biāo)：HPHKKKKH

（6）單擊按鈕：HPHKKKKHK

（7）單擊另一個(gè)按鈕：HPHKKKKHKK

根據(jù)規(guī)則0：HMPMHMKMKMKMKMHMKMKM

根據(jù)規(guī)則1，2，4：HMPHMKKKKHMKK

用戶操作所用的時(shí)間之和為：

如果用戶進(jìn)行第二次操作，操作過(guò)程如下：

MKKKKHMKK

所用時(shí)間：∑=35+4*(0.2)+0.4+1.35+0.2+0.2=4.3秒

用戶操作的平均時(shí)間：(7.55+4.3)/2=5.93秒

3 改進(jìn)的Android手機(jī)應(yīng)用程序界面的GOMS分析

3.1 改進(jìn)的“溫度轉(zhuǎn)換器”的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

功能演示如下圖3所示：

圖3 功能演示

在圖3（a）中第一個(gè)文本區(qū)輸入字符12.5C，表示輸入的是攝氏溫度，當(dāng)輸入完成后在第二個(gè)文本區(qū)輸出華氏溫度54.4F，轉(zhuǎn)換過(guò)程在輸入字符“C”或“F”后自動(dòng)完成。同理，圖3（b）中輸入12.5F后輸出-10.8C。

3.2 GOMS分析

用戶操作過(guò)程如下：

（1）把手移動(dòng)到界面下：H

（2）指向需要的文本框：HP

（3）把手指向輸入字符的鍵盤(pán)：HPH

（4）輸入5個(gè)字符：HPHKKKKK

根據(jù)規(guī)則0：HMPMHMKMKMKMKMK

根據(jù)規(guī)則1，2，4：HMPHMKKKKK

用戶操作所用的時(shí)間之和為：∑=0.4+1.35+1.1+0.4+1.35+5＊(0.2) =5.6秒

如果用戶進(jìn)行第二次操作，操作過(guò)程如下：

所用時(shí)間：∑=1.35+5*(0.2) =2.35

用戶操作的平均時(shí)間：(5.6+2.35)/2=3.98秒

根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出，改進(jìn)后的溫度轉(zhuǎn)換器界面用戶操作的平均時(shí)間降低近2秒，用戶界面的效率得到一定程度地提高。

4 總結(jié)

使用Goms模型對(duì)溫度轉(zhuǎn)換器的界面進(jìn)行分析，結(jié)果表明，改進(jìn)后的界面減少了用戶操作的時(shí)間，對(duì)開(kāi)發(fā)手機(jī)功能，提高人們的生活質(zhì)量有很大的益處。

[1]高彩麗等，Android應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)范例精解，清華大學(xué)出版社，第一版（2012年1月1日）

[2]楊功元等，“Android應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)”課程建設(shè)探索，計(jì)算機(jī)教育，2012年8月25日，第16期

[3]諾曼，情感化設(shè)計(jì)，電子工業(yè)出版社，2005

[4]Sa nd hu R S , Bhamidipati V.et al.The ARBAC97 model for role -based administration of ro les .TISSEC , 1999,2 (l ) : 105 ～ 135

[5]李炯等，GOMS模型在考試登分系統(tǒng)中的應(yīng)用研究，計(jì)算機(jī)科學(xué)，2005，卷32

[6]袁新芳，基于GOMS的圖書(shū)館界面定量分析及效率測(cè)量，河南圖書(shū)館學(xué)刊，2012，第32卷第2期