方向認知為導向之手持裝置操作研究—以PDA手機主選單介面設計為例

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國立台中教育大學數位內容科技學系碩士班碩士論文

指導教授：郭政忠博士

方向認知為導向之手持裝置操作

研究—以PDA手機主選單介面設計為例

研究生：侯愷均撰

中華民國九十七年六月

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摘要

在資訊時代下，資訊的傳遞與溝通是人們主要的活動之一。其中，

資訊工具又以個人式的手持裝置最為普遍，如手機、個人數位助理

（PDA）、MP3 隨身聽等數位產品。隨著使用者的需求提升，手持裝置產

品整合了許多的功能，卻也增加了使用者在介面操作上的困難度。從人

們對於手持裝置的操作行為來看介面設計，在介面操作的學習上與功能

位置的記憶上亦感到挫折。本研究從使用者操作介面行為與方向認知概

念角度，分別探討人們操作手機的行為模式與使用者操作手持裝置功能

主選單的介面設計。研究方法採用實驗模擬的方式並配合情境式測試任

務，再利用滿意度問卷調查受測者操作模擬介面後的感受程度。實驗結

果發現，具方向認知操作概念的 PDA 主選單之介面設計，符合人們生活

中的方向行為模式，且在介面的操作效率提升上，用來檢測介面操作的

三個指標—操作性、學習性與記憶性，皆具有顯著。

本研究所使用的工具以符合方向認知的操作選單—「Pie Menu（圓

派式選單）

」為基礎選單介面架構，應用在 PDA 手機功能主選單介面上。

Pie Menu 在電腦介面視窗上的應用已經有一段歷史，其優勢在於操作過

程中是容易且直覺的。文獻指出 Pie Menu 在方位認知操作行為上有很好

的引導效果。因此，本研究延伸 Pie Menu 的應用範圍至手機功能主選單

介面上，並重新設計適合作為 PDA 手機主選單的模擬介面，經由三個階

段的使用者介面研究方法—「觀察記錄、實驗模擬與問卷調查」

，定義與

歸納新一代手持裝置的主選單介面架構與設計需求，作為日後手持裝置

介面設計的參考。

關鍵字：圓派式選單、人機介面、方向認知、介面設計、手持裝置

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Abstract

In the information age, information transmission and communication between people is one of the major activities. The personal-information tools are the most popular handheld devices such as cellular phones, personal digital assistants (PDA), MP3 players and other digital products. As the user's needs upgrading, handheld devices products integration of many functions, but also increase the user interface on the operation of the difficulties. People from the operation of the handset acts of interface design, the interface operation of learning the location and function of memory is also frustration. This study from the user interface with the direction of the concept of cognitive point of view, people were on the behavior patterns of mobile phone operators and handset features user interface design of the main menu. Research Methods use simulation of the way and scenario-based testing tasks, satisfaction surveys to test the operation of the feelings of analog interface level. The results found that awareness of the direction of the PDA concept of operation of the main menu interface design, in line with people's lives in the direction of behavior patterns, and the interface in the operating efficiency, the interface used to detect the operation of the three indicators - operability, Learning and memory, are significantly.

The Institute of the tools used to meet the operational direction of cognitive menu - "Pie Menu" menu-based interface architecture, applications in the PDA phone features on the main menu interface. Pie Menu in a computer interface on the application window has a history, its advantage lies in the process of operation is easy and intuitive. Pie Menu in the literature that cognitive position

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on the operation of a very good guide effect. Therefore, this study Pie Menu extension of the scope of application to the phone function on the main menu interface, and re-designed as a PDA phone for the simulation of the main menu interface, through the three stages of user interface research methods - "observed the experiment Simulation and a questionnaire survey, "with the definition of a new generation of handheld devices into the main menu interface architecture and design requirements for future handheld device interface design for reference.

Keyword: Pie Menu, Human Interface, The direction of cognitive 、 Interface Design、Handheld devices

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目錄

第 1 章緒論 ... 1 1.1 研究背景 ... 1 1.2 研究動機 ... 2 1.3 研究目的 ... 6 1.4 研究問題 ... 7 1.5 研究假設 ... 7 1.6 研究範圍 ... 8 1.7 研究架構與流程 ... 8 第 2 章文獻探討 ... 10 2.1 認知心理學 ... 11 2.2 軟體介面設計 ... 18 2.3 手持裝置產品設計現況 ... 25 2.4 介面的優使性（Usability） ... 28 2.5 手機的介面設計 ... 30 2.6 方位認知與手機操作行為 ... 36 2.7 小結 ... 39 第 3 章研究設計與流程 ... 41 3.1 研究設計方法與研究設計架構 ... 41 3.2 方向認知操作流程之可行性探討 ... 43 3.3 研究工具與流程 ... 48 3.4 實驗限制 ... 50 3.5 實驗對象 ... 51 3.6 小結 ... 51

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第 4 章實驗設計與過程 ... 53 4.1 手機介面之操作行為記錄設計說明 ... 53 4.2 介面研究與程式開發設計 ... 54 4.3 測試任務設計 ... 59 4.4 滿意度調查表設計 ... 62 第 5 章實驗結果與分析 ... 63 5.1 實驗結果 ... 63 5.2 實驗小結 ... 73 5.3 使用者滿意度調查 ... 75 5.4 使用者視覺瀏覽暨操作軌跡分析 ... 78 第 6 章結論與建議 ... 82 6.1 結論 ... 82 6.2 研究檢討與建議 ... 85 6.3 後續研究 ... 86 參考文獻 ... 87 附錄附錄 1 使用者之操作認知地圖測試表 ... 95 附錄 2 功能主選單介面之視覺瀏覽軌跡表問卷 ... 96

附錄 3 Microsoft Windows Mobile6 主功能選單介面圖 ... 97

附錄 4 Pie Menu of Phone(PMoP)選單介面畫面圖 ... 98

附錄 5 介面介紹說明表 ... 99

附錄 6 情境任務測試表 ... 100

附錄 7 使用者滿意度調查表 ... 102

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表次表 1-1 手持裝置的操作情況與瓶頸表 ... 5 表 2-1 介面之評估法則列表 ... 22 表 2-2 Pie Menu 的優點與其需求條件 ... 35 表 3-1 以方向認知為導向之介面設計準則與條件設定表 ... 47 表 3-2 實驗受測對象條件需求 ... 51

表 4-1 Pie Menu of Phone(PMoP)介面之使用者為中心設計準則表 ... 56

表 4-2 預設介面(WM6)與新設計介面(PMoP)之設計元素比較表 ... 58 表 5-1 實驗受測對象人數表 ... 63 表 5-2 靜態情境式任務操作時間表 ... 66 表 5-3 動態情境式任務操作時間表 ... 66 表 5-4 介面與情境任務的操作累積時間比較 ... 68 表 5-5 WM6 介面與 PMoP 介面不分情境環境下所操作時間之 T 檢定 ... 68 表 5-6 WM6 介面與 PMoP 介面在靜態情境式任務操作時間 T 檢定 ... 69 表 5-7 WM6 介面與 PMoP 介面在動態情境式任務操作時間 T 檢定 ... 69 表 5-8 花費較少時間所完成的任務個數表 ... 70 表 5-9 初學者對於 WM6 介面與 PMoP 介面在操作時間 T 檢定 ... 71 表 5-10 有觸控經驗者對於 WM6 介面與 PMoP 介面在操作時間 T 檢定 ... 71 表 5-11 初學者與有觸控經驗者於兩介面操作時間平均數差 ... 72 表 5-12 動靜態情境任務中重複任務操作時間 T 檢定-WM6 介面 ... 72 表 5-13 動靜態情境任務中重複任務操作時間 T 檢定-PMoP 介面 ... 73 表 5-14 使用者問卷信度統計量 ... 75 表 5-15 PMoP 介面之使用者滿意度分析表 ... 75 表 5-16 使用者滿意度 7 構面之相關係數分析表 ... 77 表 5-17 使用者操作自己手機介面的行為模式分析表 ... 78 表 5-18 情境式任務測試之介面操作行為記錄 ... 80

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圖次圖 1-1 產品功能與複雜度 ... 3 圖 1-2 研究架構與研究流程圖 ... 9 圖 2-1 文獻架構圖 ... 10 圖 2-2 資訊處理模型 ... 16 圖 2-3 手機硬鍵與軟鍵之控制介面 ... 27 圖 2-4 選單結構種類 ... 31 圖 2-5 選單的深度與寬度 ... 33 圖 2-6 Pie Menu 的結構形式 ... 34 圖 2-7 六角型的 Pie Menu 結構 ... 34 圖 2-8 多選項功能的 Pie Menu 結構圖 ... 35 圖 2-9 觀察者中心框架關係 ... 37 圖 2-10 物體中心框架關係 ... 37 圖 2-11 環境中心框架關係 ... 38 圖 3-1 研究設計架構與流程圖 ... 41 圖 3-2 研究方法概念圖 ... 42 圖 3-3 方向認知可行性探討流程 ... 44 圖 3-4 使用者操作手機主選單行為側錄圖 ... 45 圖 3-5 介面操作軌跡圖 ... 45 圖 3-6 七種操作軌跡暨功能選單找尋軌跡概念圖 ... 46 圖 3-7 研究設計工具與流程圖 ... 48 圖 4-1 九種操作軌跡暨功能選單找尋軌跡概念圖 ... 53 圖 4-2 使用者操作自己手機介面 ... 54 圖 4-3 WM6 介面畫面 ... 55 圖 4-4 PMoP 主選單介面畫面 ... 55 圖 4-5 測試任務之流程圖 ... 60

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圖 4-6 實驗操作 WM6 介面畫面 ... 61 圖 4-7 實驗操作 PMoP 介面畫面 ... 61 圖 4-8 情境式任務兩種操作模式 ... 62 圖 5-1 情境任務受測流程圖 ... 64 圖 5-2 靜態與動態情境任務下各介面時間操作表現 ... 67 圖 5-3 視覺瀏覽暨操作軌跡統計表 ... 81 圖 6-1 以方向認知為導向之操作介面行為研究圖 ... 84

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第1章緒論

本研究主要針對手持裝置在操作行為上的相關議題做探討，以方向認知作為操作行為之理論架構。在手持裝置的軟體介面設計上，本研究試著強化方向性的操作引導，並從操作性、學習性與記憶性三方向測試。本章從研究背景與動機並根據研究目的擬出整體研究架構，做整體研究規劃之敘述。

1.1 研究背景

隨著科技的發展趨勢，資訊世代下的人們透過許多科技產品，個人化的資訊傳遞越來越便利，其中電子式手持裝置是消費者最常使用的隨身產品之一，如行動電話、個人數位助理（PDA）、MP3 隨身聽、可攜式多媒體播放器與電子翻譯機等。然而，這些電子裝置的功能彼此互相重疊，例如：通話功能、拍照功能、翻譯功能、音樂播放、多媒體功能等。以實用面來看，手持裝置上的功能分界已經越來越趨於模糊。而手持裝置又以行動電話最為普及，功能的整合最廣。智慧型手機顯然已經成為個人行動裝置中，最多功能的數位產品之一。傳豐玲、王復中、洪裕傑、翁懷嘉（2005）指出大部分行動裝置的基本功能大多相同，然而，在介面的設計與操作方式卻大不相同。因此，設計出讓人們容易操作的介面，將是產品未來受到青睞的關鍵成功因素之一。無論手持裝置的功能有多少種類，使用者都是透過軟體介面來操控裝置。軟體介面是使用者與電腦之間的溝通橋樑，意謂一個友善的介面設計，對於一般使用者而言是重要且必需的。使用者藉由介面來操作軟體，進一步使人們更容易驅動硬體。如何設計一個適合使用者的介面，在介面設計領域中是重要的議題之一。其中，手機是目前最普遍且便利的手持裝置之一，亦是現代人生活上必備的基礎行動裝置。一個好用的手機功能主選單介面，可以讓新手充分地了解整體的操作流程，且在不需要額外學習的情況，例如閱讀說明書。新手一樣可以快速上手，讓每一位使用者無障礙地操作下，即可輕鬆地使用手機每一項功能。

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隨著技術的突破與人們的更多需求下，手機功能也日漸複雜化、多樣化，除了基本的溝通功能，如通話、通訊錄儲存、簡訊發送等功能外，新一代的智慧型手機更包含了多媒體影音、文件管理與文書編輯等功能應用。多樣化的手機功能也讓消費者在挑選手機上眼花繚亂；相對地，多功能手機的介面複雜度亦增加許多，在操作上將造成一般使用者的困擾，也使得許多新使用者需花更多的時間在介面操作學習上（黃晟德，2003；Farrell & Miller, 2007）。電子產品擁有強大的功能，操作介面也因此複雜化，影響使用者在產品使用上的不方便外，也因難以適應而產生心理上對於新科技產品的畏懼（高世安、唐玄輝，2004）。為了使手持裝置支援更多的功能，在介面設計上加入了軟鍵（Soft key）的設計（劉明強，2003）。大量的功能按鍵被設計在固定的小螢幕中，使原本代表功能的按鈕用軟體方式做視覺上的呈現；而彈性的軟體介面設計也使得在操作上亦增添不少困難與複雜度。然而，大部分使用者並不會用到所有的功能，卻得面對多元且複雜的介面。因此，在操作的過程中屢遭挫折。一個友善的手機功能選單介面應是簡明易懂的，因應個人化的時代來臨，適合每一位使用者的手機功能選單介面是被重視的，友善的人機介面亦是使用者與介面設計師所關心的課題。

1.2 研究動機

介面設計在於改善人與機器之間的溝通，在手持裝置的操作行為與介面設計的改進，為本研究欲探討的議題。現階段的手持裝置系統以四家主要的系統軟體開發商為主，分別為 Linux System、Microsoft Windows Mobile、Palm OS 與 Symbian 等作業系統。其中在介面設計上皆有不同的資源支援與介面配置。隨著網路 2.0 的崛起風潮，以線上為主的相關數位服務，將成為未來手機功能的主流。例如， Google（Google Inc.）以開放式手機 Android 為平台，提供使用者自行設計與開發手機上的相關應用程式（科技產業資訊室，2007）。因此，手機原本的功能再加上網路應用程式後，勢必造成手機功能主選單介面的操作與功能列表更趨複雜

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化。目前，手機介面選單介面設計大多以「九宮格排列式架構」與「由上而下或是由左而右的線性序列式排列架構」為基礎設計架構。研究者認為還有更適合人們使用手持裝置的操作模式，來方便操作擁有多功能的手機介面。從日常生活觀察使用者在操作手機所遇到的挫折，手機在操作上仍有不方便的情況，例如使用者開啟了非預期的功能、誤撥電話名單、複雜的選單讓使用者迷失於功能選單中等情況。介面是人與機器之間溝通的橋樑，當使用者在操作介面上仍有所改進之處，為本研究欲探討的議題，是否有更好的操作介面來減少使用者在介面操作上的挫折，亦是當前在手持裝置介面設計上所需注重的重點。吳宏道（2002）指出新科技雖然帶來了生活便利，另一方面卻也遭受到科技所造成的困擾，尤其是電子產品因技術成熟及其強大的功能所帶來的複雜性；更多的功能整合於單一產品上，使消費者也必須花費更多時間來學習新的操作方式，其中不乏必須忍受更多的錯誤操作。功能與複雜度的關係，可從美國心理學家 Donald Norman（1988）指出產品複雜程度對操作的嚴重影響中說明，他提到：「因為電子產品晶片的使用使得產品功能強大，用途與產品面貌呈現多樣化，當產品的複雜度則愈變愈高，產品的用途加倍時其複雜程度相對地增加四倍；產品的用途增加十倍時其複雜程度甚至增加百倍以上」。如圖 1-1 所示。圖 1-1 產品功能與複雜度（Norman, 1988）

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電子通訊科技的進步為人類帶來了許多便利，但仍有許多使用者族群，如高齡族群等，在介面操作行為上卻難以學習與使用。相關研究亦顯示該使用族群的困難，除了生理退化帶來的不便外，更多起因於心理上的無法適應（傳豐玲， 2002）。因此，解決使用者操作不便的課題，不再只是使用者本身的操作先備知識不足，反而是手機開發廠商在設計介面上並沒有全面地考量使用者在操作行為上可能會遇到的挫折。例如，我們的父母、祖父母，對於手機的通訊錄、文字輸入等功能，大多無法順利的學習與使用。即使手機的功能再多，在使用電話簿時卻仍然使用手抄紙本的方式來記錄親友電話號碼；此外，當錯過來電時，卻不知道如何查看電話記錄。其實生活上的許多電子產品應用得當，不但可以輔助高齡者克服生理與心理衰退的障礙，更可以滿足生活上的使用需求。然而，大多數的電子產品無法直接給予高齡者幫助，主要歸因於複雜的介面操作，讓使用者產生操作新科技產品上的內心恐懼（林榮泰，2003；高世安、唐玄輝，2004；黃聖翔， 2007）。隨著知識經濟的快速發展下，人們接收資訊的需求相對提高，可儲存大量資訊之手持裝置數位產品成為市場的熱賣品，其中又以可呈現多資料的智慧型個人助理 PDA 為主；隨著資訊的需求度提高，意味著人們在資訊處理上更是依賴更多功能的手持裝置。目前國內手持裝置介面設計之相關文獻中，探討到在手持裝置的介面設計上，除了圖像設計與外觀造型受到使用者的挑選產品時的參考依據外（劉明強， 2002；何宗翰，2003；黃柏文，2004；蔡劼明，2005，黃啟峰，2005；傳豐玲等人，2005；江翹竹，2006；徐瑜卿，2006；賴佳宏，2006）。在人機介面設計議題上，提出更方便使用且容易學習的操作介面方式更是重要的設計需求，而介面的操作行為往往亦是產品受到使用者青睞的關鍵因素之一（劉明強，2002；傳豐玲等人，2005）。此外，行動裝置在行動時的通訊活動是一種非視覺性的操作需求，通訊活動主要著重在使用的操作行為上；因此，使用者對於裝置按鍵的熟悉感、學習操作與操作正確率上也需達到一定的程度。研究者認為人們在使用手機行為上，針對介面操作的記憶與學習層面上，介

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面的操作應該有更佳的方式作為操作基礎理論，改善目前操作手機所遇到的瓶頸。而研究者亦認為當操作手機介面時加強記憶與學習兩個層面上的程度，可以改善人們操作手機介面不易的情況。當我們從生活中使用手持裝置的經驗可以觀察出，人們對於手持裝置的操作方式仍有許多待解決的情況，本研究也將操作手持裝置介面大致可能遭遇到的事件做一整理，如表 1-1：表 1-1 手持裝置的操作情況與瓶頸表（本研究整理）操作行為狀態遇到瓶頸邊行動邊通話視覺無法離開操作介面。功能過多介面趨向複雜，增加更多的選單項目讓使用者眼花撩亂。功能選擇錯誤介面複雜加上操作不當，使得功能點選錯誤。介面不友善新使用者必須花較多的時間來學習與回憶介面的操作。介面的資訊回饋不夠使用者得一再地確認是否已經點選功能成功。音量功能標示不清或是難以操作當手持裝置之音量因不適當之場合大響時，使用者不容易第一時間調整音量。使用者誤觸其他功能按鈕功能按鍵過於緊密排列，導致操作不容易。功能轉換過於複雜，導致介面上的功能選單速度過慢功能選單的轉場動畫太複雜，使的介面的操作上不流暢或是需花較多的時間。關於手機不符合人因工程的相關議題，林榮泰（2003）也指出至少有四個缺點，分別為隱誨難懂的說明、多樣複雜的功能、操作不易的按鍵、使用不便的配件；對於手持裝置的介面設計，Lango（1999）指出資訊產品的介面趨勢已由以往的類比式控制介面轉換到主要的數位顯示介面上。因為手持裝置功能的多樣化與需求性，例如 PDA 之大螢幕設計已經逐漸成為主流。加上蘋果公司（Apple Inc.）的 iPhone 與樂金（LG Inc.）的 KE850 手機都是屬於大螢幕且以軟體按鍵為主的

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與彈性式軟體按鍵介面作一整合，甚至有大量採用軟體按鍵的方式來取代硬體按鍵的趨勢。（吳宏道，2002；劉明強，2002）

1.3 研究目的

由上述手持裝置的操作與介面設計趨勢的說明可知，手持裝置的設計是為了使用者滿足日常生活上的需要而使用。所以它應符合一般大眾能直覺操作且容易學習操作為原則，故本研究鎖定手持裝置的操作行研究為主要探討議題，其中又以探討手機主選單介面為主，討論如何適用於一般大眾使用習慣的介面設計。手持裝置產品的多功能整合可以帶來單一消費而有多重功能享受的時代，但是手機有太多的功能反而在操作上卻變的複雜。多功能整合為單一操作介面，將成為軟體介面設計上的複雜問題，手機業者的大量提供手機上功能服務遠超過人類所能操作負荷的程度。在操作介面上的議題，國內研究多半以視覺圖像為多數（黃啟峰，2005；江翹竹，2006；蔡劼明，2005；賴佳宏，2006；黃柏文，2004；何宗翰，2003）；其次為介面的配置與按鈕的相對關係（徐瑜卿，2006；劉明強 2002）。然而，國內對於手持裝置的操作方式的探討並不多見，但是對於手持裝置的操控上卻是值得研究之重點議題（何玫玉，2004）。因此，介面設計上的操作行為仍有待建立與探討，尤其是行動裝置的操作上，對於以手指直覺性的操作方式以及動靜環境下的操作行為更是值得研究。本研究試著探討操作介面的同時，若強化以方向性為主的操作概念，來讓使用者操作手機功能主選單介面，在操作性、學習性與記憶性三個層面上，是否得以改善目前的操作模式。因此，本研究從方向認知為主軸的介面設計相關議題探討起，輔以學習面與記憶面探討新介面的操作模式。以認知心理學的角度探討方向認知在手機介面上的可行性，再實際模擬出手機介面並透過使用者滿意度調查新介面的可行性。

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研究目的有兩大主要探討的方向與兩個子議題：（一）探討方向認知基礎理論於操作手機介面上的可行性 1. 了解使用者在操作手機介面上的行為模式。 2. 找出方向認知為概念之手機介面設計上的優使性（Usability）。（二）以 Pie Menu 模型為基礎架構模擬手機的介面設計 1. 釐清人性化的手機介面設計之原則。 2. 以 Pie menu 模型為概念之手機主選單介面設計實做並於動靜狀態下進行任務測試。

1.4 研究問題

在充滿電子手持裝置的時代裡，唯有更簡易操作且易學習的介面得以獲使用者的青睞，否則功能再強大的電子系統也難以讓每一位使用者在操作上感到舒適。以操作手機介面基礎研究下，欲達到上述研究目的目標，本研究將探討以下研究問題： 1. 容易操作且易學習的手機介面需具有的條件為何？ 2. 以方向認知做為介面設計之基礎架構，其設計的條件為何？ 3. 以使用者為中心之手機介面設計原則有哪些？ 4. 以方向認知作為基礎理論的操作方式在動靜情況下使用手機是否帶來更為便利的操作行為？

1.5 研究假設

本研究預計經由文獻分析、問卷調查與實驗模擬實測後，假設以方向認知為操作導向的介面設計，對於初學者而言是適合新手操作且容易學習的。並且提出利用方向認知作為操作介面之行為模式，對於使用手機功能選單介面的操作性、學習性與記憶性層面上，使用者在操作接受度上可以獲得一定的水準；即當使用者

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第一次接觸以方向性為主的選單介面時，使用者可以在操作性上快速地接受，並且在短時間內的練習操作下可以記憶常用功能。因此，假設使用了方向性為導向的介面操作後，使用者在操作性、學習性與記憶性上都可以得到肯定。

1.6 研究範圍

本研究探討手持裝置的介面設計為重點，以手持裝置中的手機為主要研究對象，其中又以大螢幕可觸控式面版 PDA 手機為研究載體。以市場面來看，手機輸入裝置介面的發展趨勢逐漸往大螢幕且採用軟鍵為主要設計。本研究以觸控式螢幕的 PDA 手機為主要研究目標，且使用具有方向導向的 Pie Menu 作為介面設計架構。另外，針對使用族群的實驗目標，以 18 至 45 歲之間有接觸過手機的青年族群與上班族為主要測試範圍。因為在此年紀之間的使用族群在使用新科技產品的經驗上較為具足，在接受新式介面也比其他使用者族群快速上手，將有助於此研究的測試與資料收集，針對高齡使用者族群此研究將不作為探討對象。

1.7 研究架構與流程

本節在於說明本研究之架構與研究流程，首先從研究背景與動機來定義研究目的與待解決的研究問題，並說明研究之範圍。透過第二章的文獻收集與文獻分析對方向認知進行操作上的釐清。從認知心理學的角度探討方向認知的定義，與使用者介面操作行為的關係，深入了解手持裝置與介面呈現的設計原則與研究方向認知在手機上的操作可行性模式。第三章說明研究規劃與欲進行的研究方法與實驗步驟。第四章以實驗模擬進行以方向認知為操作概念之介面設計，利用軌跡操作實驗來了解使用者對於方向感操作介面的行為，再模擬設計以方向為基礎操作的手機介面。第五章進行新介面的使用者滿意度調查，與討論新介面所帶來的操作模式概念。第六章說明方向認知介面設計的效益與未來延伸研究之議題。研

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究架構與研究流程整理於圖 1-2。

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第2章文獻探討

本研究從「認知心理學」中的方向認知概念出發，結合「軟體介面設計」與「手持裝置現況」三個文獻主軸，探討以方向認知為操作概念的手持裝置介面設計之操作行為研究。其中，三個領域所重疊部分延伸另三個相關研究議題，分別為「介面優使性」、「手機的介面設計」與「方向認知和手持裝置」。研究之文獻架構將依照圖 2-1 來進行文獻探討，以認知心理學、軟體介面設計與手持裝置的現況為三大主軸，最後整理出方向認知如何在手持裝置操作介面上的應用與設計，以作為第三章的研究設計、第四章實驗模擬的依據。圖 2-1 文獻架構圖 軟體介面設計 手持裝置產品現況 認知心理學 方向認知與手持裝置操作的關係介面優使性手機的介面設計

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2.1 認知心理學

認知心理學（Cognitive Psychology）濫觴於 1970 年代，成形於 1980、90 年代，主要在研究人類的認知與心智，並致力於人腦智慧與知識的開發。至目前，認知心理學在心理學領域中，已成為一個獨立且重要的學術領域。從人類的歷史看來，人類認知與心智的運作都影響著文化的發展、文明的設計與科學的推動。推展至未來，「腦力」與「科技」之間的探討更是一個嶄新的時代（鄭昭明，1993）。李玉琇與蔣文祁（2003/2005）更指出，認知心理學所關心的是人們對訊息如何知覺、學習、記憶和思考。認知心理學家針對人們對各種形狀的知覺與認知、記憶的歷程、學習語言與解決方法上的思考，與內在思維邏輯上進行有系統的研究作業。在認知心理學領域中，「認知過程」和「表徵」是兩個最重要的概念，認知過程是指訊息加工的過程及信息怎樣經由輸入、編碼、加工、儲存而轉化為輸出的過程。表徵則是指知識在頭腦中是如何儲存的（彭聃齡、張必隱，2000）。洪蘭（1986/1995）將認知心理學分成六個部分來討論： 1. 學習（Learning） 2. 感覺處理過程（Sense Processing） 3. 知覺（Perception） 4. 記憶（Memory） 5. 思考（Think） 6. 語言（Language）本研究探討以方向認知為基礎操作概念的手持裝置之介面設計，欲探討人們在操作手機的同時，心理會建構出怎樣的認知地圖作為操作上的參考模式。因此，從認知心理學的探討「方向認知」角度延伸至「記憶」等相關議題，文獻分析分為「認知地圖」、「方向認知」與「記憶」。

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2.1.1 認知模式與認知地圖

Norman（1988）指出當人們接觸到一件物品時，會先在腦海中建立一個想像的模型，稱之為概念模式（Conceptual Model）。意指人們藉由平常所累積的知識或對此物品操作後的感受，在內心產生一套屬於自我的操作該物品之想法。藉由腦海中的模擬此物品操作方式，預估操作後的結果。此外，這些概念模式似乎提供了模擬我們外在環境之特定空間屬性的一種內在表徵。因此，概念模式的形成可以幫助我們了解人機介面設計對使用者的影響，亦成為人機介面評估和設計的輔助工具。當使用者操作手持裝置時，在內心建立一個想像的概念模式，該模式引導使用者操作以及指示每一個步驟的順序、過程與結果。然而，當人們在操作物品之前，認知模式會依照我們生活上的經驗，而逐漸累積為專屬個人的模式。操作手持裝置介面的時候，認知模式便會啟動，引導人們正確地操控物品。對於空間的概念作為探討，人們處於空間中生活，對物理環境所形成的這些內在表徵特別強調空間關係，我們通常稱之為認知地圖（Cognitive Maps）。認知地圖是一種心靈架構，為實體環境中的空間佈局之圖像（聶筱秋、胡中凡、唐筱雯與葉冠伶，1996/2003）。李玉琇與蔣文祁（2003/2005）指出我們可以根據對物理環境的身體互動，以及在所處的環境空間中行動之經驗形成認知地圖。即使我們不用像鳥一樣俯瞰大地也能擁有「看見整個地圖」的能力。此外，不只操作物品會使用到認知地圖，人們在尋路過程中，除地圖、地標等外在的輔助工具，最主要的還是利用儲存於腦中的認知模式，並且透過最初在全新的環境中探索與瀏覽，以此逐漸建立出身處此環境的認知地圖。透過認知地圖的協助，我們才得以在尋路過程中進行決策與執行階段，使得人們決定要往那個方向與路線前進（張天鳳，2006）。李玉琇與蔣文祁（2003/2005）進一步對於認知地圖的說明，其模式可以增進人類對環境的適應力。為了生活需求，人們在環境中來回移動地行進，從一個地點到另一個地點，我們需要知道自己在居住環境中所在的位置以及相對位置之間

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的關係。當我們操作手機時，也會有個內在的操作路線在我們內心深處被建立，這樣的認知地圖在手機介面上的應用，研究者稱之為操作認知地圖（Operation of Cognitive Maps）。經由操作認知地圖的路線軌跡，介面使用者可以依據此模式的操作路線，達到正確地操作手機介面；換句話說，人們透過介面操作手機時，內心會產生操作此介面過程中所產生的認知地圖。認知地圖也將連結外在手機功能事件與自我內在模式之預期結果，例如，當我們要準備撥打電話前，內心會先產生尋找通訊錄功能的操作路線，並循著主功能選單介面上的功能圖示或是文字提示，進行操作方式並開啟預期功能。然而，有可能眾多的功能參雜且複雜排列方式，加上使用者本身的操作認知地圖模式與介面設計也不盡相同，就會造成使用者在操作時的混淆與挫折感（劉明強，2002）。葉政鑫（2002）提到心智模式（Mental Model）是指使用者經由操作產品而累積知識和經驗及其自身的想法。心智模式似 Norman 所提的概念模式，是一種有因果關係循環的模式，一種促發操作原因與操作結果的相互關係。因此，建立心智模式乃是由動作和目的之間的相互作用下所形成，而且心智模式不只是產品本身內部結構的蘊含知識，更包含了由產品外部延伸的行為之觀察。在操作產品時，可以藉由下列四種方式來建立心智模式：

1. 使用系統（Use of The System）。

2. 觀察他人的使用（Observation of Other User At Work）。 3. 訓練（Training）。 4. 閱讀說明書（Reading Documentation）。人們生活中常有使用系統的需求，系統意味著資料輸入與結果輸出的過程。人們藉由使用系統的過程中去探索如何操作以及可能的預期成果；其次為觀察他人的使用歷程中間接了解與認識系統的操作方法，是屬於間接形式的心智建構。另外，經由有系統且一系列的訓練方式亦可增強人們操作系統的心智模式，在記憶與學習層面上皆有所輔助；最後是透過閱讀產品的使用說明書進而了解更深入與全盤的功能操作方式，是屬於比較全面性、完整性的心智建構歷程。

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無論是概念模式（人們操作物品的想法）、認知地圖（環境中的空間佈局之圖像）或是心智模式（操作原因與操作結果的相互關係），研究者認為當使用者在操作手持裝置之行為所產生的操作認知地圖，比較屬於個人的操作習慣，其過程就像人們的手指行走於手持裝置的介面之上。因此，稱為屬於個人模式的操作認知地圖。在第四章之實驗過程研究者將試著記錄使用者的操作認知地圖，並將普遍的行為模式結果整理於第五章的實驗結果。

2.1.2 方向認知

方向感是人們在類比生活中重要的空間引導，無論人們行住坐臥都會使用方向，尤其是在移動個人的空間位置，或是向他人指示方位等相關行為。例如，我們搭車時，會指示司機往左或是往右轉；當請他人遞東西時，會說：「請將左前方的杯子給我」；當買票排隊，會聽到：「請後方的人不要推擠」等。前、後、左、右是我們生活中習慣的方向用語，「方向」是指物體在空間中其面對方向所顯現出來的特點（齊滬揚，1998）。而有關於人們使用方向對於物品的操作之相關行為，研究者進一步稱之為方向認知（The Direction of Cognitive）。鍾葉儀（2004）也指出，當人們在操作產品時，若無法對於正確方向做出認知行為，將產生操作物品上的困擾。因此，當使用者第一次握取產品時，能在第一時間辨識出產品的前方位置，使用者在操作物品時能夠更快速上手。然而，當人們正確地以方向感握取產品後，接下來我們便要關心產品本身的操作方向認知。即使大多數的手持裝置操作介面是以四個基本方向，即上、下、左、右；或稱為前、後、左、右為操作行為，但是當使用者在操作功能介面時，仍有可能誤選所要的功能，或是對於不熟悉的介面而不斷地往返操作，尋找介面大海中的功能一島，勢必造成使用者在操作行為上耗費不少時間。人們除了在生活中使用方向之外，在虛擬的電子世界中也使用方向感來標示自我的位置。例如，在許多的虛擬環境中總是需要使用者進行導覽，但是無論在

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2D 或是 3D 的虛擬環境中，方向導覽的動作卻不容易進行，加上使用者可能產生方向迷失感，因此在操作行為上，容易使人感到沮喪且放棄（Vinson, 1999）。

方向感指的是對於方向、方位的概念以及空間配置知識。過去的相關研究亦發現方向感好的人在尋找路線表現上也較佳（陳麗玲，2004；Kato & Takeuchi, 2003）。方向的表示也可以分成絕對方向（Absolute direction）和相對方向（Relative or relational direction）兩種。絕對方向根據天地間的東西南北等自然系統運作產生之座標，例如地球南北兩極；相對方向則是融合文化色彩，因此因地而異，因民族風情與地域而定。例如歐洲人分別用「遠東」和「近東」來稱呼東亞和西亞；而一般國家針對自己所屬之地的地理位置「北上」、「南下」之概念乃是因為一般的地圖將北方置於上方的關係（陳冠嘉，2006）。對於人們使用手持裝置並無一固定地點與位置，故使用者操作手持裝置介面行為屬於「相對方向」，本研究亦認為使用者在操作手持裝置時，是以一種「使用者為方位中心」的操作概念，2.6.1 章節將深入探討此部分。

2.1.3 關於記憶

人們藉由記憶來保存及提取過往的經驗，以供目前來使用（Tulving ＆ Craik, 2000）。Baddeley 與 Craik（2000）認知心理學家指出記憶有收錄（Encoding）、儲存（Storage）和提取（Retrieval）三個基本運作階段。在收錄階段，我們在內心進行訊息的轉換過程，類似資訊領域中的轉譯程序；在儲存的階段中，便會將轉譯後的訊息予以保留下來，存在記憶區塊中，好比是將數位資料儲存於電腦硬碟中，只是數位資料可以永久的被保存，但是人們使用的記憶會隨著時間而消逝；最後的提取階段，就像應用程式取出之前保留於磁區中的訊息，以供人們的使用。記憶的存取經由以上階段來實現，但是，記憶過程就像經驗的累積，是需要靠使用者來進一步透過腦袋來處理資料的過程。可以說是內心的經驗建構，而當

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使用者操作產品過程時即為心智模式的建立歷程。然而，使用者也並非完全對於產品的操作可以非常熟悉，對於產品操作的使用負荷，以 Wickens（1984）對於使用者的資訊處理模型來瞭解其人類於生理認知上對於產品使用性的影響，首先看其人員資訊處理模型如圖 2-2 所示，圖中對於產品的使用上的感知及反應歷程包括其如：知覺（Perception）、記憶（Memory）、決策（Decision Making）、注意（Attention）、反應執行（Response Execution）及回饋（Feedback）等則影響著使用者的操作表現及使用性，以下為資訊處理之模型：圖 2-2 資訊處理模型（Wickens, 1984）由上述之資訊處理模型可以瞭解，使用者對於產品操作的使用性與人員處理模型有其相當的關聯。從模型中可看出其知覺受著感覺、記憶、注意等因素影響，其中知覺、記憶、注意等區塊則亦受其個人生理認知上的差異影響。知覺則影響其決定，其決定則影響著反應執行。但是，反應執行亦受其生理上的條件限制而會有其不同之結果產生，其中亦會因為產品介面所給予的操作方式、介面的不同差異而亦有不同的差異。使用者操作介面的記憶層次一開始比較屬於短期記憶儲存，一旦操作習慣了常用的介面後，才會將操作認知地圖行為轉為長期記憶區；然而，無論是短期記憶或是長期記憶，都得經過大腦決策，進行下個動作的指示。知覺決策和反應的反應的_執行短期記憶長期記憶注意資源短期記憶儲存刺激

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在記憶的認知過程中，有學者指出一種非陳述性記憶儲存機制，記憶的儲存來自於神經元的改變，這些神經元是反應神經通路的一部份，人們生活中的習慣行為便是屬於此種記憶歷程。例如當人們學會了騎腳踏車後，運動神經元便自動記憶了腳踏的方式，因此人們熟悉騎車的方式後，便無須總是將注意力放在腳的運動方式，因為習慣化已經將運動神經元強化，減少了運動神經元與大腦之間的訊息傳遞速率，稱之為自動化的歷程。自動化的歷程屬於反射行為而非反思，當人們在學習時，若可以減少與大腦之間的訊息傳遞動作，便可以讓人們在行為操作上更加有效率。也就是說，當習慣化改變了我們的神經元細胞彼此的通訊能力，這些改變持續不變時，就是記憶了（洪蘭，1999/2001）。在生理狀態方面，心理學家們也提出了所謂肌肉記憶（Muscle memory）的記憶概念。當人們經由不斷地操作與練習單一行為動作後，存在於大腦中的運動神經元將會強化反射動作。因此，原本的操作行為是需經由「目視」、「思考」與「動作」三個階段，經由強化後只剩「目視」與「動作」；以某個層次來說，肌肉記憶屬於非語意記憶（Non-Semantic Memory），其意味著不需透過大腦深層皮質層的迴路訊息存取過程，便可以經由運動神經元的而快速地反射動作。若記憶存取的歷程不需每次都透過大腦的深思而運行，對於介面的操作之記憶行為勢必有所幫助，俗稱「熟能生巧」，學習任何事物，若能把簡單的基本動作練紮實，就能為日後更困難、高深的學習打下一個很好的基礎。研究認為每次的操作介面大多是手指的動作，若能在介面設計階段納入肌肉記憶的操作方式，對於使用者而言，亦是一種學習介面操作的新方式（Freedman & Keffer, n. d.）。

記憶是認知過程中最後的環節，視覺器官注意到環境中的訊息，傳達到腦中供形態辨認，而辨識訊息的基礎必須配合腦中原有的記憶，以供辨識圖像的基礎。在記憶領域中，針對記憶項目的多寡，Miller（1956）指出常人的短期記憶量是 7 個項目加減 2 個項目。也就是說多數人的短時記憶容量最多將達到 7 至 9 個項目，超過了 7 個記憶項目，就容易發生遺忘。也因如此，若介面設計的架構上，要讓人們容易記得操作的流程與功能選單項目，同一個階層的項目不可過多，尤

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其是超過 9 個項目的記憶量之設計架構。研究者認為操作介面的過程中也是一種記憶、經驗累積的歷程，設計師應當將記憶項目列為介面設計的重要考量因素之一。

2.2 軟體介面設計

有別於硬體介面設計，軟體介面以高階程式作為設計基礎，介面為使用者與機器之間的溝通媒介，目前介面設計趨勢為圖型式介面設計為主，此章節分述「介面介紹」、「介面設計」、「人機互動設計」與「介面評估」。

2.2.1 何謂介面

介面（Interface）從字面上來看是指兩方的溝通方式或是橋接處。在資訊領域又有硬體與軟體介面之分，此研究所指之介面以使用者之軟體介面為主，泛指各種電子儀器之使用者與軟體之間溝通的虛擬橋樑。孫式文（2005）指出介面在生活中充滿，其重要不可忽視。例如操作電腦、網路瀏覽、操作手機等，皆是透過游標、指標甚至其他輸入裝置，點選象徵特定功能的符號，在介面上完成階段式任務的溝通和傳播行為。介面也成為我們使用、經驗數位媒體的主要操作途徑，使用者只管操作的行為，不需了解機器本身的運作方式，便可以透過介面來達成目標。因此，介面已經充分融合於資訊時代，使用與操作介面的經驗也逐漸構成人們對於資訊產品的操作認知，也因為介面的整合，媒體與應用程式被大眾輕易地傳輸與使用。介面沿革至今已從早期的文字輸入介面發展至今的圖形使用者介面（Graphical User Interface, GUI）。圖形使用者介面最早應用在全錄公司（Xerox Inc.）於一九八一年發展出來的 Xerox Star 8010 商用機種上，其介面操作首度使用滑鼠來控制，開啟圖形介面的設計濫觴。到一九八四年蘋果電腦（Apple Inc.）推出麥金塔電腦系列，圖形使用者介面始為流行，介面的沿革直到一九九○年微軟公司推出視窗 3.0，圖形使用者介面才真正普及，並大眾開始習慣於視窗介面

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的操作模式。圖形使用者介面以圖形的呈現感，顯示使用者在螢幕上看見的所有資訊，包含圖像、視窗、下拉式選單和指向裝置等，而互動方式則允許使用者藉由敲擊圖像、拖拉圖像到螢幕上的適當位置等方式來控制電腦中的應用軟體。在統一的操作環境下，使用者在學習操作邏輯上快速地進步。而圖形使用者介面更具有二項特點，分別為直接操縱與隱喻互動。藉由直接操縱螢幕上可視物件，操作意像就像人類直覺地的肢體動作，例如以滑鼠點選拖曳；隱喻式互動則是使用者根據過去的經驗，與目前系統狀況類比，進行新事物的學習。隱喻式通常運用熟悉的事物來傳遞抽象概念，例如如今電腦作業系統的「桌面」、「資源回收桶」等圖形概念（唐國豪，2003）。

2.2.2 介面設計

人機介面或稱為人機互動（Human Computer Interaction, HCI）就是專注於研發理想的使用者介面設計的學科。人機介面是一個跨領域的學科，也是電腦相關領域中較為新興的學科之一。它是電腦科學和認知工程（ Cognitive Engineering）兩大學門互相結合的產物；人機介面亦涉及當前許多熱門的電腦技術，如人工智慧、自然語言處理、多媒體系統等，同時也包含人因工程、語言學、社會學等研究成果的運用。一個優秀的人機介面設計至少得符合以下三個層次： “一個設計優良的產品，其人機介面設計至少須包括以下三個層次：第一，使用者能否看到就有所知覺，也就是「外形知覺」的層次；第二，使用者能否認知並了解其意義，也就是「語意認知」的層次；第三，使用者能否按照語意認知正確操作，也就是「預期效果」的層次。＂(林榮泰，2003) 因此，介面設計應是以「使用者」為中心設計，考量人們在操作機器的過程與可能遇到的困難而視為設計重點，不再只是單純地只針對物品的機能性或是設計性而創作。人機介面設計顧名思義即是作為人與機器之間的溝通媒介，必須同時兼顧使用者適度操作與機器功能展現，才能減少操作機器的錯誤機率與挫折感。

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2.2.3 人機互動設計

唐國豪（2003）在人機互動相關議題提到人機介面的趨勢，終將從電腦為中心轉變為以人為中心。目前人機互動系統中，人被稱為使用者（User），與機器進行對話時，沒有主動控制系統反應的能力。而在未來系統中，人才是主動的參與者，電腦將對人的各種動作做出反應。本研究針對產品的操作角度來探討，針對「使用性」一詞，小松原明哲（1992）提出容易使用的人機互動系統必須具備的條件如：效率好、不必學習或容易學習、學習之後不會忘記、使用者不會有不愉快的感覺等原則，始能達到使用者一定程度上的滿意度。 “科技始終來自於人性＂要設計一個好的使用者介面，主要的就是要讓使用者覺得很有親和性、人性化且容易上手。在設計使用者介面時，便可以使用者經驗（User Experience）為考量，以使用者的角度評估使用者的需求來設計一個使用者介面。瞭解使用者需求以及進行實際的工作評量是建立人性因素目標的基礎。Shneiderman（1998）在人機互動軟體中提出，有 5 項使用者介面的評量因素：（一）學習時間（Time to Learn）對於使用者在操作介面上而言，需要花費多少時間來學習如何操作、使用與工作相關的指令。人機互動的目的之一在於增加使用者學習的效果，使互動在於提昇使用者學習時的興致，以便減少使用者完成工作所需要的時間，而不是讓使用者的學習能力降低，只是為了改變使用者學習的方式而已。本研究所提出的以方向作為學習歷程，可加強肌肉記憶上的操作效率，在操作上是新的觀念也是一種學習上的概念。（二）績效速度（Speed of Performance）使用者操作行為並完成系統測試所需要的時間。操作時間過長績效速度較低；反之，能在短時間內所完成的操作，則有高績效表現。（三）使用者發生錯誤的比率（Rate of Errors by Users）

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使用者在進行系統測試時，會發生多少的錯誤。發生錯誤以及更正錯誤所花費的時間也是積效速度的一部分，對於錯誤的更正與處理亦是使用系統上重要的組成要素之一。本研究認為優良的介面在引導操作時，介面設計的架構會影響錯誤率的高低。

（四）記憶延續時間（Retention Over Time）

使用者在介面操作之後，對於操作方法的記憶可以維持之時效性。學習時間與使用頻率是使用者的記憶延續程度的重要的元素。由於使用者的成長、學習與生活的背景經驗不盡相同，因此有必要時需考慮各層面以便分析設計。例如，使用者年齡、使用經驗等層級。（五）主觀的滿意度（Subjective Satisfaction）根據訪談或是問卷調查的滿意度量表與意見欄來瞭解使用者對於使用系統的過程中，對於系統各部分的滿意度為何。主要是了解使用者在行為上的真正需要，設計不只是創新，而是利用隱藏在功能主義背後的環境議題，創造出互動的新習性。專注在使用者的操作行為上，是本研究主要探討目標之一。在設計的過程中，有時候我們會發現，依循以上設計的因素時，可能產生衝突。想要使得某一項做最適當的調整，不過可能因此而使得增加另一項的難度。在依據這 5 項因素設計時，我們仍然可以在畫面顯示的好壞，試著找到一個平衝點。在一些應用程式中，使用者主觀的滿意度是使用者介面設計成功的決定性因素；而在另一些應用程式中，短時間的學習與積效的迅速性才是重要的因素。使用者在於使用小型設備時，往往是因為覺得方便操作才會願意使用。因此，在小型設備的操作使用上，例如手持裝置等數位產品。使用者總是希望可以在短時間內就可以學會如何使用，否則使用者將選擇放棄使用。

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2.2.4 介面評估

以往的使用者介面設計，大多強調於資料顯示方面的重要性，即是資訊呈現的配置與排列方法。然而，清楚且容易讓人們了解的介面有時才是設計的主要首則。針對介面的評估方式專家學者舉出許多方向可供參考，本研究整理於下表作為設計參考指標。

表 2-1 介面之評估法則列表（Nielson, 1993；Shneiderman, 1998；Mosier & Smith, 1986）

人名（年代）評估介面方法

Shneiderman（1998）力求一致性（Strive for Consistency）

運用捷徑（ Enable Frequent User to Use Shortcut）

提供資訊回饋（Offer Informative Feedback）設計對話視窗（Design Dialogs to Yield Closure）錯誤防範與處理（Offer Error Prevention and Simple Error Handling）

提供回復功能（Permit Easy Reversal of Actions）支援進階操作（ Support Internal Locus of Control）

降低短期記憶（Reduce Short-term Memory Load） Nielsen（1993）實用性（Utility╱Usefulness）

使用性（Usability）滿意度（Likeability）

Mosier and Smith（1986）介面設計應該達到資料顯示一致性（Consistency of Data Display）

資訊的有效吸收（ Efficient Information Assimilation by the User）

最小記憶原則（Minimal Memory Load on the User）資料輸入的相容性（ Compatibility of Data Display with Data Entry）

使用者控制的彈性（ Flexibility for User Control of Data Display）

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使用性工程（Usability Engineering）是以使用者為中心評估系統或使用介面之使用性測試的方法（Nielsen，1993）。主要在探討如何與使用者溝通、觀察使用者的工作環境、情境分析等，以找出產品使用性的問題，甚至提出其設計之準則，供介面設計師使用。另外，Nielsen（1993）針對介面使用性提出 5 點設計標準：（一）可學習性（Learnability）：系統應該被設計為易於學習且讓使用者能很快使用此系統工作與指令。（二）效率性（Efficiency）：系統應該能有效的使用，讓使用者一旦學會了便可很快得到最高效能表現。（三）可記憶性（Memorability）：系統操作應該易於記憶操作步驟，讓使用者在離開此系統一段時間後，再回到這個系統時，可以快速回憶先前的工作操作行為。（四）錯誤率（Errors）：系統應該有較低的錯誤率，讓使用者使用系統時不會犯許多錯誤，即使犯錯也能容易回復先前的步驟。（五）滿意度（Satisfaction）：系統應該使用起來令人滿意、充滿愉悅性的，在使用時能主觀滿意這個系統，使他們接受與滿意這個系統。此外針對使用者與電腦介面之間的運作，以及使用者態度的資料呈現。評估的方式可以大致分為 5 種方法（徐瑜卿，2006）：（一）分析式（Analytic）：運用正式或半正式的使用者介面描述法去預測使用者的績效。（二）專家式（Expert）：經由專家的經驗來評估使用者介面。（三）觀察式（Observation）：實際讓使用者操作系統介面時對其行為進行觀察追蹤與整理。（四）調查式（Survey）：利用問卷式設計求得使用者對使用者介面的主觀滿意度。

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（五）實驗式（Experiment）：使用科學的實驗方法印證使用者介面設計的假設。本研究在使用者態度上的資料收集將採用上述的觀察式、調查式與實驗式。然而針對介面的操作面來看介面的評估法則，MacKenzie（1995）說明費茲定律（Fitts＇law）能夠預測運用指標裝置到達目標時間。費茲定律原本運用在人因工程的研究上，用以評估在螢幕上向目標移動的速度與精確度之間關係的模式。而在互動設計裡，費茲定律已經用來描述基於物件的大小和距離以指向一個目標的時間。特別是主要用在建構當使用滑鼠和其他類似指標性輸入裝置（如觸控筆、手指）在螢幕上按壓物件的操作模式。其主要優點之一，是它能幫助設計者決定按鍵該設計於何處？按鈕與按鈕之間的尺寸應該為何？並且探討如何在一個螢幕上將按鈕與操作介面排列在一起的最佳方案。其定律公式如下： T ＝ Klog2 ( D / S + 0.5 ) 其中 T ＝手或是指標移動到目標的時間，搜尋時間（Seek Time） K ＝固定常態因子，端視裝置 D ＝介面螢幕的像素距離 S ＝目標之尺寸，功能按鈕大小尺寸單位為像素（Pixels）由公式可推導，越大的按鈕目標（S）越容易點選，以及到達目標所花的時間（T）也越短，亦指出點按目標所需花費的精力與距離成正比。因此，數量適宜且擁有大面積與相互之間短距離的按鈕之介面設計，比起數量多又排列緊密的按鈕配置介面，在操作效率上較具優勢。費茲定律作為介面設計之參考是非常實用的，尤其探討操作者與被操作目標和其他目標之間的位置擺放關係時。例如，電腦螢幕上的滑鼠指標和按鈕與按鈕之間的位置關係；或是行動裝置螢幕上圖像按鈕之間的空間配置。

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2.3 手持裝置產品設計現況

消費性電子產業在九○年代產生了重大的變革，首先是產品數位化；其次為產品網路化，電子產品也逐漸與通訊技術結合。而消費者由資訊的接收者轉為資訊的創造與傳播者，其中的行為模式成了與產品互動的趨勢，沿此趨勢發展的產品更是同時結合了電腦與通訊二者的技術。未來的數位式消費性電子產品將是結合消費者（Consumer）、計算器（Computer）及通訊器材（Communication）的3C 模式的整合性產品（曾錦賢，1996）。前幾個章節提及科技的進步帶來了便利，也使得產品功能上的複雜度增加不少。產品設計師追求電子產品功能上效率的同時，也對產品的多功能性與攜帶性逐漸重視，尤其是小型化消費性電子產品。人們對於簡單操作產品越顯地重視，其功能卻越加越多，審視工業設計產品的製作過程，電子產品控制按鍵也有越作越小，但是力求簡單操作的趨勢，甚至出現了有所謂的一指鍵控制（One Touch）的操作概念產生（馮景青，2007）。但是，產品的功能沒有因為按鍵變少而單純化，反是日益複雜化。欲在有限的空間裡，將所有功能的操作介面安排於其中，最好的作法是將所有功能操作安排於單鍵功能或是少按鍵設計的情況；然而卻又產生另一個需要解決的問題，那就是少按鍵的設計會增加操作上的負擔，操作模式也因此與過去不同。設計師為了配合電子產品的可攜式與小型化的設計主軸，將原本硬鍵（硬體按鍵）以虛體的形式隱藏於軟體程式中，使硬鍵的減少配置，轉而由軟鍵（軟體按鍵）的形式所取代。使用者也因此必須花更多的時間去學習與尋找控制的指令，使得操作複雜化情況發生。在輕薄短小的造型與多功能的發展下，雖帶來消費者利益，相對也必須面對產品的介面設計應如何作有效的安排，才能在介面的操作上帶給使用者便利與舒適的感受。此一情況亦然成為設計手持裝置的介面設計師與程式設計師所重視的議題之一（吳宏道，2002）。

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2.3.1 手持裝置的種類與用途

近年來手持裝置日漸普遍，體積小且具備高運算能力的裝置，已成為 3C 消費性電子產品之潮流。為了滿足大眾對於多媒體應用需求的增加，除了運算速度不斷提升外，手持裝置的記憶體資料存取容量需求亦隨之增加許多，成為多媒體應用程式的最佳運行載體。因此，使用者對於手持裝置的需求也隨著個人化的應用媒介而高漲，例如，智慧型手機、隨身聽、個人多媒體播放器、PDA 等手持裝置。然而，產品中又以手機最為流行，也隨著硬體設備的不斷提升，讓手機功能進化不少，使得手機也逐漸智慧化、多媒體化，進而有智慧型手機的產生，甚至 PDA 本身的高運算能力之外也因應通訊的需求而轉型為 PDA 通訊手機。

2.3.2 手持裝置的介面設計

在探討電子介面時，一般電子產品的控制介面廣義地可分為兩部份，一為藉由螢幕顯示的軟體介面，另為操作按鍵之實體介面，如圖 2-3 所示。控制介面「虛」部份是指由軟鍵所構成的功能介面，此種介面大多以螢幕來顯示其介面功能，並可依不同的操作需求變換不同的功能介面形式，其存在形式並不固定於螢幕的表層，其藉由聲音或顯示方式產生之互動效果，並經由實體介面完成該命令或動作。由圖 2-3 可知第一層的實體表層，其表層下的軟體功能則是可以無限的發展，此部分因其無限發展，故常深藏於內部。吳宏道（2002）定義為功能隱藏層，此部分如圖所示可以無限衍生功能，恰與冰山論相呼應其應重視的部份。其顯示介面雖然只有小小的一面螢幕，但卻輔助隱藏著比實體介面還要多的功能，而這些看不見的功能皆以「虛」形式隱於內部不可見的部分，但又以其它各種操作形式來啟動操作並控制產品其他功能。

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圖 2-3 手機硬鍵與軟鍵之控制介面（吳宏道，2002）近來電子產品的介面操作功能已趨於實體操作介面與軟體操作介面的搭配方式，但目前軟體操作介面所運用的功能，已多於實體操作介面，其原因應在於軟體操作介面只須一個顯示的介面，即可大幅地縮小實體操作控制的面積，使其產品的功能可再加強並靈活運用相關。使用者介面最簡單的操作概念為只有一種使用者介面邏輯，只要了解其中邏輯，功能再多也不需擔心。如果是單一用途，五種功能設備上，要學習五種介面邏輯，每種又不盡相同，要如何學的清楚。甚至尚未習慣介面操作，又得換一台機器重新學習了！因此，介面在於「整合設計」的意義，在於瞭解單一介面的操作邏輯後，即使再多的軟體加入行動裝置，使用者也可以輕易地操作每一個功能。目前介面設計形式逐漸由以往的硬體介面改為軟體介面，在輸入方式則逐漸成為觸控式介面為主，而觸控式介面主要來自於消費電子產業，特別是行動電話、可攜式電子產品、個人數位助理以及衛星定位導航系統等（張恩薄，2008）。隨著市場需求上升與感測技術的成熟，手持裝置介面操作也從早期的觸控筆操作進步為使用者手指直接輸入的方式，消費者得以用更直覺以及更人性化的方式來操作軟體介面為主的觸控是介面。

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2.4 介面的優使性（Usability）

電子產品的操作介面其使用性的操作效率應該是易學、易記、少錯等因素，並應要符合於不同的使用者反應及需求，方能達到最終的滿意度及最佳的使用性（吳宏道，2002）。設計師也應要了解使用者的操作意象，了解其心智模式，進而將可能會造成使用者困擾的情況排除最低，讓每一位操作介面的初學者以及專家級操作者接能容易上手且感到舒適，而所有的一切原則將鎖定於以「人」為中心的設計出發點。

2.4.1 使用者介面設計

吳宏道（2002）指出在工業設計的領域中，最常聽到的一句話即是「以使用者為中心」的設計，這的確是為產品的生產帶來不少為使用者為考量的設計；而在其它領域中，也常聽到「顧客至上」、「以消費者為導向」、「以市場面為導向」，而這些相同觀念其實就是以「人」為中心所作的一種共同服務。在介面設計領域中，美國優使性大師 Nielsen（1993）認為網站的優使性應該包含下列五種面向：學習度、使用效率、記憶度、錯誤率、滿意度。本研究將應用 Pie Menu 在手機操作選單上並進行優使性測試與評估調查，因此我們將評估使用的問題設計亦分為五個面向：學習度、使用效率、記憶度、錯誤率、滿意度。藉由上述的研究方法，進行測試後，將得到的數據記錄進行統計與分析，以作為後續改進的依據參考。

在人機介面設計中，Stonesd, Jarrett, Woodroffe & Minocha（2005）指出可以利用模型製作（Prototyping）方式作為介面基礎設計，主要分為兩種設計類型，分別為：

（一）低精確度原型設計（Low-Fidelity Prototypes）（二）高精確度原型設計（High-Fidelity Prototypes）

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含三個方式分別為素描（Sketching）、螢幕原型（Screen Mockups）與故事腳本（Storyboards）。低精確度原型設計在使用者需求的資料收集上非常實用且快速，透過低成本的模型設計可以快速地讓對方或是使用者了解介面的形式、操作步驟與內涵，為初期介面設計可以採行的方式之一；此外，高精確度原型設計是採行較為精密的介面模型，模型可以使用軟體工具去測試使用者的想法與經驗法則。本研究為了讓受測者在情境式環境下接受任務測試，因此在實驗設計階段，是採用高精確原型設計，將介面設計於 PDA 載體上，並讓受測者直覺式地體驗介面操作方式，在實驗階段的資料收集也更接近高效度指標。

2.4.2 使用者介面設計原則

對於使用者介面的心智模式方面，根據 Norman（1988）提到關於設計師在設計介面時，有四項基本原則需加以注意： ﹙一﹚提供良好的概念模式（Conceptual Model）好的概念模式，是應該讓使用者清楚認知到對於使用介面所引起的動作結果，也就是前因後果的機制。概念模式在設計上較重要的另一部分概念是心智模式，由於人們對於自己、他人、環境和一些所接觸到的事物，經由經驗、訓練和教導而產生了心智模型。設計模式是表現設計師的心智模式，而使用者的心智模式是透過和系統間的互動關係來發展心智模式。良好的概念模型應結合設計者與使用者兩者觀點，以降低使用者產生錯誤的心智模式，在物品的操作上也減少錯誤率的發生。 ﹙二﹚易識性（Visibility）對於介面所產生的控制，必須符合操作的高易識性，控制和被控制之間要有良好的對應和自然關係。如果介面的資訊回饋良好，整個操作系統就會很容易瞭解。整體而言，只要使用者對於介面易識性的接受度高時，使用者所想達成的目標、所需的動作和所得的結果三者之間的關係，將會十分的清楚。

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﹙三﹚對應關係（Mapping）在介面設計上對應關係是指控制項和可能引起的結果之間的關係。在資訊量日趨增長的環境背景下，更需適切地構思介面互動設計操控方面上，達到資訊與介面之間的良好互動，提供使用者立即且正確的資訊回饋。 ﹙四﹚回饋原則（Feedback）回饋在設計上是一個重要的考慮因素之一，回饋代表回傳資訊給使用者以告知動作，已做完或是回報已完成的工作訊息。系統需要提供一個有意義且一個易於表達與理解形式的回饋機制，以便回傳資訊給使用者。然而，以使用者為中心的原則就是介面設計師能夠先了解使用者操作介面的心理歷程進而設計適合使用者心智模式的操作介面。由上述現象可看出人們直覺地使用科技產品的皆是來自生活中的經驗歷程，人們總是以「應該是這樣操作」、「大概是這樣使用吧」的自我來自生活中的操作模式來進行新科技產品的使用。然而，在生活中新科技產品將是不斷地被生產，每一次的更新都是針對過去的產品的缺失進行改革；但是，人們的生活模式卻永遠無法趕上科技的革新速度，人類的生活習慣是緩慢進行的。因此，每次新科技產品的產出，人們對於新產品的操作模式又得重新學習一次。唯有針對人的生活操作模式與心智模式中去設計新產品的操作方式，才能使得新產品的推出獲得大部分的使用者青睞。

2.5 手機的介面設計

手機（或稱行動電話）為電子產品手持裝置的一種，人們在溝通上藉由手機將更方便與更具機動力，隨著技術的發展與消費者需求，手機不再只是溝通的工具，更可以是行動商務化的個人行動裝置，手機上的功能也因此更加複雜與多功能化。此研究之介面操作議題，係以手機的主功能選單介面操作為主，藉由導入方向認知的操作概念，使操作手機主選單功能介面的方式有另一解決方案。

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2.5.1 功能選單的介面

徐瑜卿（2006）指出以選單架構為基礎的使用者介面，基本的原則就是在使用狀態下只提供使用者有意義的功能選項，這防止了使用者不適當的操作或無效用控制的問題。另外，需要給予選單適當的名稱。而就介面之功能選單而言，大致有分為六種結構形式：單一選單（Single Menu）、連續線性選單（Sequential Linear Menu）、同時性選單（Simultaneous Menu）、階層式選單（Hierarchical Menu）、互連式選單（Connected Menu）及系統功能式選單（Event-trapping Menu），前五種架構如圖 2-4 所示：圖 2-4 選單結構種類（徐瑜卿，2006）（一）單一選單：由上而下直列式的結構，優點為使用者明瞭所選擇的項目，選擇操作方式簡單。缺點是若太多功能會導致介面過於複雜且造成視覺上的干擾，此類型選單類似本研究之後所提及的「條列式」手機介面選單，早期的手機介面設計，亦採用類似此架構為設計基礎。（二）連續線性選單：此介面優點是選單在不完全展開的情況下出現次選單，視覺上有清楚的階層關係。缺點是使用者在選擇時是必須按照次序，但易容易遺忘先前的點選功能是哪一個，因此在在次序上不容易掌控其他選單的選項。市面上手機介面較少以此類形式作為介面設計。

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（三）同時性選單：優點是同時有多個選單顯示，缺點是當選單數目很多則無法在小面積上呈現。一般來說手機的介面形式亦不採取此類型。（四）階層式選單：選單功能之間有著密切關係與階段性或次序性時，用階段式選單是最適當的選擇。缺點在於對不熟悉各階層式選單涵義的使用者來說，無法預測選單下之選項，導致操作時較為費時。（五）互連式選單：優點在於使用者可選單間遊走，缺點是對於缺乏經驗的使用者而言沒有依循的方向而怯步不前，此類比較類似本研究所提到「九宮格式」與「十二宮格式」的介面排列方式選單。（六）系統功能選單：此選單不限於前景工作的限制，而可以持續呈現，如工具列的下拉選項功能，或是格線、尺規及導引線的功能都屬於此類。其中，手持裝置中的手機介面目前大多採用種「單一選單」與「互連式選單」的結構設計，後者也就是市面手機介面上常見的條列式、九宮格與十二宮格排列式的介面配置。

2.5.2 功能選單的介面設計

方裕民（2003）指出選單在結構上應是趨向簡單設計為主，讓使用者於使用上得以清楚的操作概念模式，其架構形式中主選單在結構上是最高的階級層次。為了縮短使用者的學習時間，選單之間的關係將依照使用性的高低或屬性的類別來排列最為適合，如圖 2-5 所示。一般而言，選單的深度（階層數）與選單的寬度（選項數）之間的關係密切，使用者尋找功能時所花費的時間與造成的錯誤將隨選單深度而增加，另一方面，選單的寬度不可太大，以免分類太細導致使用者迷失。

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圖 2-5 選單的深度與寬度（方裕民，2003）因此，在手機介面上的選單設計應不宜設計過於多層次的選單，以免導致使用者的介面操作中導覽迷失，影響使用者在介面操作上的困擾與耗時。尤其是小型裝置的螢幕功能介面，許多介面設計將眾多的功能皆設計在小螢幕上，便會形成多階層次的功能選單於其中，不僅觀看螢幕不方便之外，對於操作行為而言亦是一大困擾。

2.5.3 Pie Menu 介紹

Pie Menu 在 1991 年由介面設計師 Don Hopkins（1991）所設計，他指出 Pie Menu 在操作介面應用上是讓使用者最容易且直覺式的功能選單介面設計，對於初學者而言 Pie Menu 適合作為入門的使用者進行選單操作；對於進階專家使用者而言，習慣 Pie Menu 介面模式後，可以進一步善用肌肉記憶的操作原則，甚至可以不用注視螢幕介面亦可以輕鬆操作。其架構形式是一個類圓形選單，選擇功能項目取決於方向性，並由數個「扇型」幾何作為選項呈現，圍繞成一個圓形。圓心有選項作為離開或是回至上一層主功能選單的功能。Pie Menu 適合作為指尖式的點選操作行為，這類裝置例如滑鼠的游標、觸控筆的筆尖、手指的點選等。標準的 Pie Menu 的形式，是由 4 至 8 個項目（扇型）所組成一個整體的圓形狀；在操

方向認知為導向之手持裝置操作研究—以PDA手機主選單介面設計為例

國立台中教育大學數位內容科技學系碩士班碩士論文

指導教授：郭政忠 博士