本篇論文目錄導航：

【題目】手持移動設備界面設計中設計模式思想的應用
【第一章】移動設備界面設計問題研究緒論
【第二章】界面設計框架的理論基礎
【第三章】手持移動設備界面設計框架
【4.1 4.2】模式的編目方式與格式規范研究
【4.3】界面設計模式的建立
【4.4 - 4.6】模式的檢索流程與模式的修改
【第五章】水下數碼相機界面設計實踐
【總結/參考文獻】手持設備界面優化設計研究總結與參考文獻

第 1 章 緒論

1.1 手持移動設備界面設計的新需求

“手持移動設備”是一個寬泛的概念，在大眾認知中，通常指移動電話（下文稱手機）、便攜式音樂播放器、掌上電腦等便攜式電子設備。目前，手持移動設備已在大眾中廣泛普及。以手機為例，根據國際電信聯盟（ITU）的統計，移動蜂窩網絡訂戶占總人口的比例從2001 年的 15.5%迅速增長至 2013 年的 93.1%[1],其訂戶數量已接近全球人口數[2].

手持移動設備的迅速普及帶來了大量的界面設計需求，同時其界面形態也隨著數字技術的發展而不斷發生變革：近年來，大尺寸觸摸屏逐漸成為手機的主流配件；便攜音樂播放器的存儲方式從磁帶變成了數字格式，用戶可從海量的音樂庫中選取歌曲；傳統的底片式相機也逐漸被電子顯示屏取景的數碼相機取代……這種變革帶來了產品界面數字化的新需求，而這種新需求的復雜性又通過以下兩個趨勢被進一步加強：

（1） 系統智能化趨勢。相對于傳統的手持移動設備操作系統，智能操作系統具有更強大的擴展性，允許用戶安裝豐富多樣的應用軟件。美國蘋果公司于 2007 年推出的 iOS 操作系統及美國 Google 公司于 2008 年推出的 Android 操作系統在手持移動設備領域取得了巨大的市場成功，推動了手持移動設備的智能化。2012 年，全球智能手機用戶數量突破 10億[3].2013 年，65%的美國人擁有智能手機[4].

（2） 功能多樣化趨勢。得益于制造工藝的進步和數字技術的發展，一些流行的手持移動設備將多種功能集成到同一設備上。例如，大多數智能手機和平板電腦都集成了傳統照相設備、音樂播放設備、游戲設備及掌上電腦等設備的功能。又如，傳統上只具有單一游戲功能的掌上游戲設備亦在其新一代產品中添加了網頁瀏覽、音樂播放等功能（如日本任天堂公司推出的 3DS 掌上游戲機）。這種功能上的重合使不同種類設備之間的界限變得更加模糊，單臺設備的功能呈現多樣化趨勢。

系統的智能化強化了軟件界面的地位，要求設計師在小尺寸顯示屏上設計大量交互界面；功能的多樣化則要求用戶更加頻繁地通過軟件/硬件界面與設備交互，增加了用戶的認知負擔。這些變化為設計師提出了新的挑戰。為了營造良好的用戶體驗，滿足用戶目標，設計師必須思考如何通過界面設計幫助用戶使用設備。界面設計的相關研究亟需跟上手持移動設備的高速發展需求，設計研究者需要持續探索符合時代要求的界面設計理論和方法。

1.2 用設計模式來支持手持移動設備界面設計

1.2.1 設計模式思想簡介

設計模式思想的主旨是針對常見的設計問題提供已被驗證為有效的解決方案，從而充分利用前人經驗和成果解決設計問題，避免無意義的重復勞動。該思想由建筑師、加州大學伯克利分校建筑學教授 ChristopherAlexander 在 20 世紀 70 年代提出。Alexander 如此論述建筑設計模式的價值：“每一模式描述我們周圍環境中一再反復發生的某個問題，接著敘述解決這一問題的關鍵所在，這樣，你就能千百次地重復利用這種解決問題的辦法而又不會有老調重彈之感[5]3.”

Alexander 闡述了設計模式的基本構成要素，他認為，每個模式都是一個規則，由三部分組成，表達了一個特定情境、一個問題和一個解決方案之間的關系[6]194.其中，“情境”表示該模式在解決問題時的周圍環境和狀況，“問題”表示該模式的目的或預期目標，“解決方案”表示解決該問題的方法的核心。

然而，設計模式思想影響最為深遠的領域并非建筑設計，而是軟件工程。20 世紀 90 年代， Erich Gamma 等人將設計模式思想推廣到了軟件工程領域。在 Alexander 的理論基礎上，Gamma 等人制定了軟件設計模式的格式規范。他們認為一個模式有四個基本要素：模式名稱、問題、解決方案、模式效果[7]2.

Alexander 和 Gamma 等人并沒有發明新的解決方案，而只是分別對建筑和軟件設計中現存的“無名”（即存在于設計實踐中，但尚未被人明確命名并提出）的優秀解決方案進行了系統化的總結和歸納，并以設計模式的形式表述出來。盡管并不涉及到如何創造全新的解決方案，但設計模式有效地指導了設計師如何利用前人經驗解決問題，其價值得到了普遍認可。在軟件工程領域，設計模式已成為十分重要的程序設計指導思想。此外，還出現了一些嘗試將模式思想推廣到其他設計領域的努力，如 Ernest Adams 和 Joris Dormans 嘗試將設計模式思想應用于游戲設計之中[8]141-161.近年來，設計模式思想在界面設計領域也逐漸受到重視。

1.2.2 設計模式在界面設計領域中的價值

一些有影響力的交互設計和界面設計著作肯定了設計模式的價值。例如，Alan Cooper等人在《About Face 3》一書中將設計模式定義為一種方法學工具，認為“交互設計模式對先前分析過的不同類別的問題，給出了通用的解決方案……它們用已經被證明的設計知識來解決問題，經常為設計帶來便利，而并沒有限制設計者的創造力[9]15.”

盡管設計模式在界面設計領域中的研究和應用時間不長，但已經體現出了一定的理論和實踐價值，其理論意義主要在于[10]:

（1） 設計模式包含了問題的相關信息，使得解決方案能夠確實地發揮作用。

（2） 設計模式詳細闡述了解決方案是如何受上下文（即情境）限制的。

（3） 設計模式闡述了解決方案的基本原理，其中包括了前人積累下來的經驗性知識。

（4） 設計模式具有一種潛力：多個模式可以組織成一種模式語言，使設計師能夠以一種積極活躍的方式來解決不同細節層次上的設計問題。

Cooper 等人認為，交互設計模式有助于實現以下目標[9]100:

（1） 節省新項目的設計時間和精力。

（2） 提高設計方案的質量。

（3） 促進設計師與程序員的溝通。

（4） 幫助設計師成長。

設計模式也已通過一些案例證明了其實踐價值。例如，德國西門子公司成功運用設計模式提高了其軟件開發效率。該公司從 2000 年起就持續對界面設計模式進行探索，并建立起了一個內部界面設計模式庫，其模式的應用范圍覆蓋了桌面、網頁應用和移動設備等不同平臺；通過運用設計模式方法，該公司解決了高可用性需求和較少可用性人員的問題，提高了軟件的可用性和一致性，將可用性知識傳播給了開發人員，并通過設計經驗的復用成功削減了開支[11]174-197.

1.3 界面設計模式研究現狀

1.3.1 總體研究現狀

Alexander 的設計模式思想很早就已進入交互設計研究者的視線。早在 1988 年，DonaldA. Norman 就在他影響深遠的著作《The Psychology of Everyday Things》（后更名為《TheDesign of Everyday Things》）中提到了 Alexander 的研究成果[12]229.但設計模式在該領域的發展總體較為緩慢，直到 2000 年前后，國外的交互設計和界面設計研究者對設計模式的關注才開始逐漸加深，逐漸出現了一些重要的研究成果。其中，JeniferTidwell 和 MartijnvanWelie 的研究開展較早，且具有一定影響力。Tidwell 于 20 世紀 90 年代提出了“CommonGround”界面設計模式庫，之后她又在《界面設計模式》一書中更加系統、詳盡地以模式庫的形式總結了界面設計的法則，給出了常見問題的解決方法及實踐案例。Welie 亦深入研究和歸納了界面設計模式，提出了一套較為系統的設計模式庫。Tidwell 和 Welie 建立的上述模式庫詳情如表 1 所示。

此外，Welie 還與 Gerrit C.VanDerVeer、AntonEli?ns 等人借鑒了軟件工程中的設計模式形式，論述了如何將設計模式作為一種有效的工具運用到軟件界面的設計之中[13] ,并和Gerrit C. van der Veer 探討了交互設計中設計模式的結構，以及如何將設計模式組織成系統化的設計語言[14].

其他也有一些研究者和機構對界面設計模式進行了探索，例如：

Christian Crumlish 和 Erin Malone 在《社交網站界面設計》一書中提出了 100 多種設計模式和原則，針對社交網站的界面設計常見問題給出了明確建議[15].

Eelke Folmer 等人從軟件工程的角度對一般意義上的交互設計模式進行了擴展，建立了一種跨越軟件工程領域和交互設計領域的“橋接型”設計模式，試圖讓該模式成為軟件工程師和交互設計師的共同語言，彌補兩者之間的交流代溝，提高軟件設計和開發效率[16].

Stefan L. Pauwels 等人建立了一系列交互設計模式，并以此為基礎總結出了一套較為系統的模式語言，以指導非專業人士進行人機交互程序的設計。他們在建立設計模式的過程中使用了多種定性和定量方法，包括用戶訪談、受控實驗和數據分析等[10].

Jan O. Borchers 通過對一種交互式音樂演奏設備的研究，歸納總結出了一種設計模式語言，并提出了運用該設計模式語言來指導軟件開發和人機界面交互設計的方法[17].

Erik G. Nilsson 針對手機等移動設備上的應用程序界面進行了歸納研究，提出了一種適合手機設備的界面設計模式結構。他主張，該設計模式更適用于有經驗的設計師，而非設計新手，這是與一般設計模式概念的不同之處[18].

Thomas Grill 等人同樣針對移動設備程序的界面進行了研究，提出了一套模式框架。他主張，設計師可根據項目的實際情況，運用該框架指導界面設計[19].

除了上述研究者之外，一些公司和機構也提出了自己的界面設計模式規范和模式庫，其中較著名和有影響力的是雅虎公司的網頁界面設計模式庫。該模式庫向大眾公開提供，并且接受相關開發者的反饋和修改建議。截至 2014 年 5 月，該模式庫包含了 59 個雅虎公司認為比較成熟和完備的界面設計模式。

表 1 列出了一些主流的界面設計模式庫。

1.3.2 手持移動設備領域的研究現狀

目前，主流的界面設計模式庫的涵蓋范圍主要為網頁界面設計、桌面軟件界面設計等，針對手持移動設備的專門模式庫則相對匱乏。盡管部分模式庫也包含了一些針對手持移動設備的界面設計模式，但相對于手持移動設備的高速發展，其研究力度仍顯不足。如表 1所示，目前的主流界面設計模式庫鮮少關注手持移動設備。

近年來，隨著手持移動設備的高速發展及智能手機的普及，針對該類設備的界面設計模式庫開始出現，例如 Google 公司在面向開發者的 Android 官方開發指南中提出了一個小型的設計模式庫，用于指導開發者進行 Android 設備的界面設計。然而，目前手持移動設備領域的專門模式庫數量仍然十分有限，研究范圍也較狹窄，主要關注智能手機（尤其是Android 設備）的軟件界面，對硬件界面則涉及甚少，如表 2 所示。

該領域的研究還存在其他一些不足之處：

（1） 模式組織方式研究不足。目前，界面設計模式相關研究主要集中于設計模式個體的研究和構建。雖然也涉及到不同設計模式之間的關系，但并未系統和深入地探討設計模式的組織方法，即如何將多個設計模式組織、統籌起來，以跳出單個設計模式的狹窄范圍，服務于更高層次的用戶目標。

（2） 實踐應用研究不足。盡管設計模式的相關方法論和模式庫已經較為系統，但對模式思想如何應用在實際設計案例中的相關研究尚顯不足。雖然有一些成功的企業應用案例（如西門子公司對設計模式的應用），但模式思想仍未在企業中得到普遍認知和推廣，缺乏對實踐案例的系統性研究。

（3） 國內相關研究匱乏。相對于國外研究的逐漸興起，國內對于數字產品界面設計模式的研究和應用成果則十分匱乏。在國內，研究設計模式的學術文獻仍集中在軟件工程領域和建筑設計領域。雖然近年來出現了少量涉及到界面設計模式的論文和著作，如《Web2.0 界面設計模式》[20],以及南京航空航天大學莊多多的碩士論文研究[21]、東華大學閆真的碩士論文研究[22]等，但這些文獻均未深入挖掘設計模式思想的方法論特點，也未能提出較為系統、規范和全面的設計模式庫，實用價值有限?？傮w而言，國內的相關研究和應用與國外相比有較大差距，相關文獻的數量較少，深度不足，缺乏理論化、系統化的中文研究資料。

本文對界面設計框架的研究可在一定程度上彌補上述第（1）點不足，且能夠對國內研究匱乏的現狀起到一定彌補作用。

1.4 本研究的內容、目的及意義

本文所研究的“界面”概念既包括視覺元素的外觀和形態，也包括體現在界面之中的交互機制。本研究以用戶目標為出發點，關注設備界面的交互特性而非物理形態，因此研究內容既包括屏幕顯示元素構成的軟件界面，也包括實體按鍵等元素構成的硬件界面。

本文主要選取近年來消費市場上的主流產品作為研究對象，以保證時效性，反映最新的技術發展趨勢。同時也選取一些較早的產品案例進行研究，以借鑒其經典有效的設計經驗。所涉及的手持移動設備包括手機、平板電腦、掌上游戲機、錄音筆、電子書等等。

本文的目的是提出一種構建手持移動設備界面設計模式和框架的系統化方法，并以此為基礎，建立一個系統、實用的框架模型，以及與其配套的界面設計模式庫，使手持移動設備的設計師能夠直接利用該框架和模式庫在前人優秀經驗的基礎上高效地解決反復重現的界面設計問題，避免低效且無意義的重復勞動。同時，設計師和研究者還可以運用本論文中的流程和方法來對框架模型進行修改和擴充，使框架模型動態發展，適應不斷變化的界面設計趨勢和需求。

本研究的主要理論意義包括：

（1） 建立一個以人為中心的界面設計框架模型，該模型強調以用戶目標為出發點來指導設計，從而提供一種與現有模式庫（常以設計師目標而非用戶目標來指導設計）不同的設計方法論視角。

（2） 提出一種動態構建框架的思想，使該框架模型易于修改和擴充，具有強大的生命力和適應性，從而符合不斷變化的手持移動設備界面設計需求。

（3） 提出一個針對手持移動設備的基本界面模式庫，以改善手持移動設備專用模式庫匱乏的現狀。

（4） 包含了對硬件界面模式的研究，以改善當前研究忽視硬件界面的現狀。

1.5 論文框架

本論文的研究思路和結構框架如圖 1 所示：

1.6 本章小結

本章闡述了課題研究的背景、目的和意義，重點對設計模式思想及其在手持移動設備界面設計領域的應用和研究現狀進行了介紹，為其后的研究工作進行了理論和背景鋪墊。

本章還闡述了論文的研究思路和結構框架，明確了研究的方法基礎。