GOMS模型在Android手机应用程序中的应用研究

樊丽华，王晓英，张磊，祁俊

0 引言

Android在英文中本义是指“机器人”，它是Google公司于2007年11月宣布的基于Linux

平台的开源手机操作系统。2008年10月21日，Open Handset Alliance公开了全部Android的源代码，至此，一个完全开放的手机平台向开发者敞开了大门[1]。随着 Android的广泛应用，在Android操作系统行业也出现了一些热门就业岗位及主要应用方向，如Android手机软件研发工程师，Android手机游戏开发工程师等[2]。Android手机应用程序的开发已成为软件开发领域中重要方向。

此外，随着人机交互界面领域的迅速发展，好的软件产品不仅仅只是实现功能，诺曼指出：“产品具有好的功能是重要的；产品让人易学会用也是重要的；但更重要的是，这个产品要能够使人感到愉悦”[3]。在软件的开发过程中，软件可用性的测试可以从人的角度来看软件系统是否易用、高效、使人满意。目前测试软件可用性的方法分为4类：用户模型法、用户调查法、专家评审法和用户测试法[4]。用户模型法在人机交互领域中最著名的预测模型是GOMS模型。

李炯[5]等人使用 GOMS模型对考试登分系统的用户界面进行了定量分析，并且根据定量分析的结果提出了改进考试系统的方法。袁新芳[6]利用 GOMS模型对图书馆网站的界面进行了定量分析。考试登分系统和图书馆网站的界面都是大屏幕的电脑，已有研究对手机小屏幕的界面研究较少。基于上述事实，本文将首先对GOMS模型进行概要介绍，接下来在Android平台上设计和实现一个温度转换器，并使用GOMS模型对此温度转换器的界面进行定量分析，最后改进温度转换器的界面，重新对GOMS模型进行定量分析。

1 GOMS模型理论

1983年Card，Moran和Newall在《人机交互心理学》书中提出了GOMS模型，是早期人机交互领域应用十分广泛的用户模型。与基于定性与定量研究的用户模型不同的是，GOMS是一种数学模型。它将用户行为拆分成行为单元，一旦建模成功，无需真实用户介入就能预测行为序列以及完成行为序列所需要的时间。GOMS模型能帮助设计师与工程师精确分析、描述用户使用系统的过程，从而评估不同解决方案在实效上的相对有效性。

GOMS方法中的击键模型是一种关于行为层的量化方法，这种模型的好处在于可操作性更强，设计师可以短时间内独立完成度量。

击键模型中用户的交互行为被分解为几个元动作，每个元动作都通过大量的测试得到一个平均时长，如表1所示：

通过这些元动作的累加得出界面设计方案需要的操作时间，来验证和对比各种方案的优劣。

表1 GOMS模型基本操作

通常做GOMS分析时，击健K、指向P 和归位H都容易分析，难点在于用户何时会停下来做无意识的心理活动，也就是心理准备时间 M。GOMS模型提供如下几条规则用于列出用户定位心理活动，如表2所示：

表2 定位心理活动

有了上面所述的 GOMS基本操作和心理活动规则, 可以定量地分析出用户界面的操作时间。下面以Android手机应用程序“温度转换器”为例：

2 Android手机应用程序界面的GOMS分析

2.1 Android手机应用程序

1）“温度转换器”的设计与实现

设计和实现一个手机应用程序“温度转换器”，能进行摄氏温度与华氏温度之间的转换。简单的需求分析如下：显示内容，同时显示华氏温度和摄氏温度；显示方式，只显示表示温度的字符；用户输入内容，摄氏温度和华氏温度；使用平台，Android模拟器。

功能演示如图1所示：

图1 温度转换器功能演示

在图 1（a）华氏温度后的空白处输入华氏温度 12.5，在摄氏温度后的空白输出54.4，点击清除按钮后，在图1（b）摄氏温度后输入12.5，显示华氏温度-10.8。

如果两个温度都存在时，点击“转换”按钮，会出现提示信息，如图2（a）所示：

如果两个温度都没有输入，会自动变为0并出现提示信息，如图2（b）所示：

图2 温度转换的提示信息

2） GOMS分析

用户操作过程如下：

（1）把手移动到界面下：H

（2）指向需要的文本框：HP

（3）把手指向输入字符的键盘：HPH

（4）输入4个字符：HPHKKKK

（5）把手移到鼠标：HPHKKKKH

（6）单击按钮：HPHKKKKHK

（7）单击另一个按钮：HPHKKKKHKK

根据规则0：HMPMHMKMKMKMKMHMKMKM

根据规则1，2，4：HMPHMKKKKHMKK

用户操作所用的时间之和为：

如果用户进行第二次操作，操作过程如下：

MKKKKHMKK

所用时间：∑=35+4*(0.2)+0.4+1.35+0.2+0.2=4.3秒

用户操作的平均时间：(7.55+4.3)/2=5.93秒

3 改进的Android手机应用程序界面的GOMS分析

3.1 改进的“温度转换器”的设计与实现

功能演示如下图3所示：

图3 功能演示

在图3（a）中第一个文本区输入字符12.5C，表示输入的是摄氏温度，当输入完成后在第二个文本区输出华氏温度54.4F，转换过程在输入字符“C”或“F”后自动完成。同理，图3（b）中输入12.5F后输出-10.8C。

3.2 GOMS分析

用户操作过程如下：

（1）把手移动到界面下：H

（2）指向需要的文本框：HP

（3）把手指向输入字符的键盘：HPH

（4）输入5个字符：HPHKKKKK

根据规则0：HMPMHMKMKMKMKMK

根据规则1，2，4：HMPHMKKKKK

用户操作所用的时间之和为：∑=0.4+1.35+1.1+0.4+1.35+5＊(0.2) =5.6秒

如果用户进行第二次操作，操作过程如下：

所用时间：∑=1.35+5*(0.2) =2.35

用户操作的平均时间：(5.6+2.35)/2=3.98秒

根据计算结果得出，改进后的温度转换器界面用户操作的平均时间降低近2秒，用户界面的效率得到一定程度地提高。

4 总结

使用Goms模型对温度转换器的界面进行分析，结果表明，改进后的界面减少了用户操作的时间，对开发手机功能，提高人们的生活质量有很大的益处。

[1]高彩丽等，Android应用程序开发范例精解，清华大学出版社，第一版（2012年1月1日）

[2]杨功元等，“Android应用程序开发”课程建设探索，计算机教育，2012年8月25日，第16期

[3]诺曼，情感化设计，电子工业出版社，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模型在考试登分系统中的应用研究，计算机科学，2005，卷32

[6]袁新芳，基于GOMS的图书馆界面定量分析及效率测量，河南图书馆学刊，2012，第32卷第2期