創新觸覺回饋觸碰鍵盤設計與使用效益研究

國立臺中教育大學數位內容科技學系碩士在職專班

碩士論文

指導教授：王曉璿 博士

創新觸覺回饋觸碰鍵盤設計與使用

效益研究

研 究 生：林碩盈 撰

中 華 民 國 一 百 零 一 年 六 月

創新觸覺回饋觸碰鍵盤設計

與使用效益研究

摘要

觸碰科技的應用，近幾年明顯的改變了人們的生活，各式各樣不同的個人觸碰式 電子產品幾乎充斥在我們的生活中，觸碰行動裝置中的「平板電腦」更以驚人的成長 速度佔據個人行動裝置市場，然而平板電腦的虛擬鍵盤改變了長久以來實體鍵盤所提 供的視覺與觸覺回饋機制，這種改變卻造成使用者在操作平板電腦進行打字輸入時的 不適應。 因此本研究之目的欲探討在相同打字輸入的任務中，以不同回饋機制的輸入裝置 進行英文打字輸入測驗時，使用者的打字成效與心理感受。本研究即製作一款創新觸 覺回饋觸碰鍵盤，連接平板電腦進行打字輸入成效實驗，並透過實驗與統計的過程加 以分析研究，旨在透過探討使用者在英文打字輸入使用績效。 由實驗結果得出以下結論： 一、 受測者在操作「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」的英文打字成效優於操作「單一視 覺回饋鍵盤」的打字成效。 二、 經由分析結果發現，操作創新觸覺回饋鍵盤能有效提升的受測者英文打字速 度。 三、 經由疲勞問卷分析結果發先操作「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」的受測者比起操 作「單一視覺觸碰鍵盤」在操作感受上較不容易產生肩膀疲勞情形。 四、 在鍵盤介面配置上若有產生改變，容易造成使用者需要花費較多的使用時 間。 關鍵字：平板電腦、觸覺回饋、使用者介面設計

Haptic feedback factors influence the typing performance of

touch keyboard

Abstract

Touch technology applications have recently created obvious changes to human life. Various personal touch electronics products have emerged in the market. Touch devices, such as

smartphones, tablet personal computers (PCs), and touch screens are common in daily life. Tablet PCs used as a touch mobile device have occupied the personal mobile device market at an amazing growth rate. Moreover, people have used tablet PCs as electronic backpacks or briefcases and replacements for laptop computers. However, the virtual keyboards of tablets have changed the visual and haptic feedback mechanisms of tangible keyboards. Users are not adaptive to this change in typing when using tablets. Therefore, the purpose of this study was to explore users’ use

performance and psychological burdens while using typing devices with different feedback mechanisms for English typing. This study created an innovative haptic feedback touch keyboard and connected the keyboard to a tablet PC to conduct effectiveness experiments of typing input. We further analyzed results through experimental and statistical processes to explore users’ use

performance when typing in English. The results of a one-way analysis of variance (ANOVA) indicated the following: (1) The participants’ English typing performance when using the

innovative haptic feedback touch keyboard was superior to that of using the single visual feedback keyboard. (2) The analysis of results showed that participants using the innovative haptic feedback keyboard demonstrated slightly improved English typing performance. (3) The fatigue

questionnaire analysis result showed that participants using the innovative haptic feedback touch keyboard were less likely to feel shoulder fatigue, as compared to those using a single visual touch keyboard. (4) Any changes in the keyboard interface layouts tended to result in longer use time

謝 辭

在系上兩年的時間讓我感到十分的珍惜，難以相信能在兩年的時間內畢業，猶記 得一開始近來系上對於研究的一知半解，一路上跟著系上安排的課程，進入了碩士論 文的研究，感謝炬名同學一年多來的情義相挺，讓我在進修的路上能夠順利。另外要 感謝班上一同努力的同學們，在修課過程中的互相幫忙。此外，感謝王曉璿教授對於 我論文研究方向的指導，也感謝您諄諄的教誨，讓我能更清楚自己研究上需要修整的 地方。另外感謝羅日生老師在設計方面的細心指導，讓我在設計實現時，能夠更貼近 人性化的設計。最需要感謝的是一路把家裡打點好的老婆雅婷，讓我能專心將課程與 研究完成，也在我需要支持的時候給予我力量，感謝您對於家裡的貢獻，讓我這兩年 進修的日子能夠順利。最後要感謝父母對於我的養育之恩，自從大學求學開始就離開 家裡生活，僅有少少的假日時間可以回去陪伴您們，但你們始終告訴我不需要擔心， 讓我能夠專心朝向自己的方向去努力。

目次

第一章 緒論 ... 1 第一節 研究背景與動機 ... 1 第二節 研究目的 ... 3 第三節 研究範圍 ... 3 第四節 研究範圍 ... 4 第五節 名詞解釋 ... 7 第二章 文獻探討 ... 9 第一節 平板電腦發展趨勢 ... 9 第二節 觸覺回饋 ... 13 第三節 以使用者為中心的設計原則 ... 19 第四節 總結 ... 25 第三章 研究方法 ... 29 第一節 研究步驟 ... 29 第二節 研究對象 ... 32 第三節 研究對象與施測方式 ... 33 第四節 資料處理與分析 ... 44 第四章 研究結果與討論 ... 45 第一節 設計實現結果 ... 45 第二節 實驗結果與討論 ... 49 第三節 綜合討論 ... 60 第五章 結論與建議 ... 63 第一節 結論 ... 63

參考文獻 ... 69 附錄 ... 83

表次

表 2- 1 平板電腦虛擬鍵盤與一般鍵盤人因工程分析 ... 22 表 3- 1 研究設計表 ... 30 表 3- 2 實驗設計對照表 ... 31 表 3- 3 英文打字合格表 ... 33 表 3- 4 問卷信度檢定 ... 34 表 3- 5 問卷信度項目整體統計量 ... 35 表 3- 6 使用者介面操作感受問卷專家資料 ... 35 表 3- 7 鍵盤開發設計專家 ... 36 表 4- 1 受測者工作性質與年齡分布 ... 49 表 4- 2 受測者年齡與平板電腦使用經驗分布 ... 50 表 4- 3 分組中受測者虛擬鍵盤打字使用經驗分布情形 ... 50 表 4- 4 兩組受測者英文基本打字能力測驗平均數與標準差 ... 51 表 4- 5 兩組受測者英文基本打字能力 t 檢定 ... 51 表 4- 6 兩組受測者英文文章打字成效測驗分數的平均數與標準差 ... 52 表 4- 7 兩組受測者英文文章打字成效測驗的組內迴歸係數同質性考驗 ... 53 表 4- 8 兩組受測者英文文章打字成效測驗單因子共變數分析摘要表 ... 53 表 4- 9 兩組受測者英文打字輸入成效檢測分數的前後平均數一覽表 ... 54 表 4- 10 測驗後受測者感覺身體疲勞部位 ... 55 表 4- 11 受測者是否習慣所操作的鍵盤介面配置 ... 56 表 4- 12 受測者是否喜歡所操作的鍵盤大小配置 ... 56 表 4- 13 受測者是否喜歡所操作的使用角度分析 ... 57 表 4- 14 受測者適應打字輸入裝置所需要的時間 ... 58

表 4- 16 受測者施測後對測試裝置滿意度分析 ... 59 表 4- 17 受測者施測後對測試裝置滿意度顯著性 t 檢定... 59

圖次

圖 1- 1 研究架構流程圖 ... 6 圖 2- 1 全球 2011 平板電腦出貨量預估 ... 9 圖 2- 2 平板電腦之觸碰螢幕出貨量預估 ... 10 圖 2- 3 觸碰功能概念 ... 11 圖 2- 4 iPad 化身為電子菜單 ... 12 圖 2- 5 虛擬鍵盤介面 ... 13 圖 2- 6 觸碰看板運用 ... 14 圖 2- 7 回饋的認知反應歷程 ... 15 圖 2- 8 平板電腦的觸碰式介面 ... 17 圖 2- 9 光誘導形狀記憶聚合顯示螢幕 ... 18 圖 2- 10 以使用者為中心的設計原則 ... 19 圖 2- 11 筆記型電腦常見按鍵鍵盤配置 ... 20 圖 2- 12 傳統打字機 ... 25 圖 2- 13 QWERTY 鍵盤配置 ... 26 圖 2- 14 鍵盤剪刀腳結構 ... 26 圖 2- 15 剪刀腳動作行程 ... 27 圖 3- 1 現有針對平板電腦開發鍵盤 ... 36 圖 3- 2 傳統實體鍵盤動作行程 ... 37 圖 3- 3 觸覺回饋行程的概念想法 ... 37 圖 3- 4 三款概念設計 ... 38 圖 3- 5 第一款概念發想(以 X 為前衛造型發展) ... 39 圖 3- 6 第二款概念發想(柔性線條設計) ... 39

圖 3- 8 設計確認的款式 ... 41 圖 3- 9 3D 機構設計 ... 42 圖 3- 10 外觀材質模擬 ... 42 圖 3- 11 使用情境模擬圖 ... 43 圖 4- 1 第一次模型製作 ... 45 圖 4- 2 3D 重新結構修整 ... 46 圖 4- 3 第二次模型製作零件 ... 46 圖 4- 4 組裝觸覺回饋觸碰鍵盤區 ... 47 圖 4- 5 組裝排線與上蓋部分 ... 47 圖 4- 6 樣品組裝成品 ... 48 圖 4- 7 兩組受測後疲勞部位分布長條圖 ... 55

第一章 緒論

本研究旨在探討創新觸覺回饋觸碰鍵盤設計與使用效益研究，本章共分三節，第 一節闡述研究背景與動機，第二節條列出研究的目的與待解答問題，第三節說明本研 究的範圍。

第一節 研究背景與動機

現今觸碰科技的進步發展，明顯的改變了人們的生活習慣，各式各樣不同的個人 觸碰式電子產品在市場上的崛起，無論是智慧型手機、平板電腦和觸碰螢幕，其中「平 板電腦」以驚人的速度拓展個人行動電子產品市場。然而目前市面上的平板電腦為了 因應龐大市場需求而不斷推陳出新，因此未來使用者在生活中接觸智慧型手機、平板 電腦、電子觸碰螢幕等觸碰裝置會越來越廣泛。嚴樺佑（2010）指出『觸碰面板出現 在所有想像得到、以及想像不到的各個角落』。 近年來許多研究者投入觸碰螢幕的生活運用研究中，如 Lauren（2011）虛擬電子 樂器創作運用，Nishino（2010）電子投票系統，Astell (2010)病患與看護人員的溝通載 具，Mainard（2008）智慧型家用電力管理系統，Suter（2007）工廠吊掛機具操控系統 等。而另一方面也有許多研究者開始投入使用者操作平板電腦使用介面相關議題，如 軟體按鍵形狀（Breinholt & Krueger, 1996），軟體按鍵大小與配置設計（Kwon, Lee, & Chung, 2009; Park & Han, 2010），觸控圖像設計（Huang & Lai, 2008），觸碰手勢（Bach,

Jager, Mauney, Howarth, Wirtanen,;et al., 2008; Villamor, Willis, & Wroblewski, 2010），行 動裝置之觸碰模式（Karlson & Bederson, 2008; Perry & Hourcade, 2008; Ashbrook, Lyons, & Starner,2008; Parhi, Karlson, & Bederson,2006），不同視覺區的點選操作績效（Po, Fisher, & Booth, 2004），及不同年齡層的操作績效（Rogers, Fisk, McLaughlin & Collins, 2005）等研究，探討使用者對於新的輸入裝置的適應性與心理感受。 目前平板電腦的直覺式操作介面，在簡單操作開關與遊戲具有優勢，但在需要使 用平板電腦在打字輸入的行為，卻僅透過螢幕字體顯示讓使用者判斷是否正確輸入， 造成使用者在操作上的不適。毛仲懷(2010)研究中指出使用平板電腦進行文字作業的 使用者，不論是視覺疲勞度與心理負荷都比實體鍵盤要大，主要是因為平板電腦採用 單一視覺回饋所導致。Buxton 早在 1985 已經提出平板電腦主要是以視覺搜尋資訊， 因此觸碰螢幕上的虛擬按鍵，無法提供相同於實體按鍵所給予的觸覺回饋感受，這些 研究均指出單一視覺回饋，在打字動作行為容易造成使用者不適應的情形。 觸覺回饋( Haptic Feedback )具有提示使用者已接觸到物體的特性，在醫療、科學、 電子及教育等方面相當受到重視，主要是因為觸覺回饋可以提示使用者已經正確按壓 而模擬觸感真實效果。因此了解平板電腦發展趨勢、觸覺回饋與以使用者為中心的設 計原則，作為後續進行創新觸覺回饋應用融入觸碰鍵盤設計的參考依據，本研究透過 實驗研究法探討創新觸覺回饋觸碰鍵盤使用成效，與使用者心理感受問卷瞭解受測者 對此創新輸入裝置的心理感受。

第二節 研究目的

本研究主要探究平板電腦輕薄短小趨勢下捨棄了傳統機械式鍵盤的動作行程，取 而代之的是單一視覺回饋的虛擬鍵盤，卻造成使用者視覺疲勞與心理負荷。因此本研 究首先探討平板電腦發展趨勢相關研究切入，接續探討觸覺回饋與以使用者為中心的 設計原則進行創新觸覺回饋融入觸碰輸入裝置設計，並透過實驗研究法探討使用成效 與使用者心理感受，故研究目的如下： (一) 探討創新觸覺回饋觸碰鍵盤的打字輸入成效。 (二) 探討創新觸覺回饋觸碰鍵盤對於使用者視覺負擔是否降低。 (三) 探討創新觸覺回饋觸碰鍵盤實際操作的心理感受。 依據本研究的研究目的，延伸出以下問題: (一) 如何產生觸覺回饋機制，提示使用者以正確按壓按鍵 ? (二) 探討使用者在操作僅提供視覺回饋的虛擬鍵盤，受測者的心理感受? (三) 探討「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」與「單一視覺回饋觸碰鍵盤」兩種不同的輸 入裝置打字成效差異? (四) 探討受測者對於「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」的回饋機制適應狀況?

第三節 研究範圍

本研究主要探討應用觸覺回饋增加打字輸入成效與使用者心裡感受。因為時間與 財力的限制下，無法將觸覺回饋加入平板電腦中進行探討，僅能藉由創新觸覺回饋觸 碰鍵盤的創作，探討增加觸覺回饋的打字效益，因此本研究做出以下研究限制：

(一) 主要研究對象： 本研究調查之受訪對象，因時間、能力與經費的限制，僅選 定 25-45 歲年齡族群，需要長時間使用鍵盤打字功能的上班族做為研究調查 對象。 (二) 設計實現限制： 由於未來平板電腦的成長趨勢，為解決使用者在操作單一視 覺回饋虛擬鍵盤所產生的不適感，因此藉由創新觸覺回饋融入觸碰鍵盤的設 計實現，以期增加使用者的打字效益與降低使用者視覺負擔。

第四節 研究範圍

本研究之流程如圖 1-1 所示。首先進行相關文獻的蒐集與閱讀，透過文獻分析法 進行探討後，產生關鍵性因素，進一步進行設計實現與實驗法完成探討創新觸覺回饋 融入觸碰鍵盤設計的實際效益： (一) 文獻探討：筆者在 2011 前期研究，探討平板電腦虛擬鍵盤與機械式實體鍵盤 其打字成效中發現，目前平板電腦的虛擬鍵盤僅具有視覺回饋，因此針對觸 覺回饋相關文獻資料進行探究，期待能了解關於觸覺回饋因子目前的研究與 技術實現之可能性，同時，探討相關介面設計原則，以期能設計出具有使用 者為中心的創新產品設計。 (二) 研究方法：透過文獻探討分析法整理出創作設計的關鍵因子，透過實驗法進 行探討「單一視覺回饋觸碰鍵盤」與「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」不同的回饋 機制，給予受測者心裡的感受與成效。其實驗方法將於第三章節做詳細說明。 (1) 前測階段: 本研究前測工具採用「單一視覺回饋觸碰鍵盤」進行測驗，了解實驗組與控制組 兩組受測對象在使用視覺回饋的鍵盤打字上是否有差異。另外運用質性的問卷方式，

(2) 設計實現階段： 綜合文獻分析法探究的關鍵性觸覺回饋機制，作為創新觸碰鍵盤的設計的主要功 能。同時必須考量使用者過去習慣的按鍵編排方式與方便攜帶性的設計特點。 (3) 後測階段: 控制組測驗工具為「單一視覺回饋觸碰鍵盤」，實驗組測驗工具為「創新觸覺回饋 觸碰鍵盤」進行打字成效測驗，並且於實驗後以質性「使用者介面操作感受」問卷了 解受測者心理感受。 (三) 實驗結果與分析: 將實驗結果透過 SPSS 12 軟體進行分析，以探討實驗前測 的使用者差異，另外也將後測數據，透過分析以了解受測者使用「創新觸覺 回饋觸碰鍵盤」的打字成效與心理感受。

圖 1- 1 研究架構流程圖 原樣模型製作 第一章 研究背景與動機 研究目的與範圍限制 研究架構與規劃 平板電腦發展趨勢 觸覺回饋 平板電腦虛擬鍵盤打字初測 設計發想展開 打字成效實驗 使用者操作介面感受問卷 資料統計與分析 結果與討論 建議 第 三 章 第 四 章 第 五 章 第 二 章 文獻探討 研究方法 實驗結果 與分析 結論與建 議 緒論 以使用者為中心設計原則

第五節 名詞解釋

一、 創新觸覺回饋觸碰鍵盤 本研究所指的「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」是指運用類似手機震動原理的創新觸覺 回饋技術結合觸碰鍵盤，所開發出的創新輸入裝置。而目前平板電腦品牌琳瑯滿目， 因此本研究設定一款目前市場占有率較高的平板電腦 i-pad，作為創新觸覺回饋觸碰鍵 盤開發的目標對象。 二、 單一視覺回饋觸碰鍵盤 本研究所指的「單一視覺回饋觸碰鍵盤」是指目前市面上已量產的平板電腦(i-pad 2)內建的鍵盤裝置，由於其鍵盤僅利用視覺上變色作為其回饋方式，所以稱之為「單 一視覺回饋觸碰鍵盤」。

第二章 文獻探討

1741 年 QWERT 鍵盤發明以來，不論是作者在創作文章，或者是科技人才在紀錄 創新設計提案，甚至是研究人員在記錄自己的實驗數據，均需要透過鍵盤打字輸入資 料。平板電腦上市後改變以往實體鍵盤給予使用者的回饋機制，進一步了解主要是因 為攜帶方便的訴求，改變為透過單一視覺回饋的觸碰鍵盤介面。因為回饋機制的改變， 對於使用者操作與心理感受存在著值得探討的問題。因此本研究首先探討平板電腦發 展趨勢相關研究，接續探討觸覺回饋與以使用者為中心的設計原則作為創新觸覺回饋 應用融入觸碰輸入裝置設計依據。以下分別針對平板電腦發展趨勢、觸覺回饋與使用 者為中心的設計原則三個方面分別進行探討。

第一節 平板電腦發展趨勢

根據市場研究機構 IHS iSuppli(2011)預估整體平板電腦 2011 年出貨量預估約 6 千 萬台，HS iSuppli 進一步預估，平板電腦於 2015 年的出貨量預估可達 2.5 億台。(如圖 2-1) 圖 2- 1 全球 2011 平板電腦出貨量預估 資料來源: IHS iSuppli 市場預估報告(2011 年 8 月)

而根據市場研究機構 Display Search(2011)研究分析指出，2011 年用於平板電腦上 之觸碰式螢幕出貨量將可達到 6 千萬片。根據 Display Search 進一步估計，2012 年平 板電腦上的觸碰式螢幕出貨量有機會接近到 1 億片左右，而於 2016 年預估將可達 2.6 億片的出貨量，比起 2011 年還有高達 4.33 倍左右之成長空間。(如圖 2-2) 圖 2- 2 平板電腦之觸碰螢幕出貨量預估 資料來源: DisplaySearch 市場預估報告(2011 年 3 月) 踏入二十一世紀開始，科技發展的速度日新月異，觸碰螢幕商品近年來快速發展， 如智慧型手機、平板電腦、電子觸碰面板等，嚴樺佑（2010）指出『觸碰面板出現在 所有想像得到、以及想像不到的各個角落』， Ankit (2012) Windows 8 使用界面透過重 新設計，已經改變過去的操作方式，主要是為了讓使用者透過觸碰進行操作平板電腦。 它具有透過美麗多色的矩形方框組成觸碰介面，而這些矩行方框能即時顯示新聞網 站、社交網絡、天氣等即時訊息。

圖 2- 3 觸碰功能概念 資料來源: Microsoft Window 8 官方網站 (2011 年 11 月) 在最常見的銀行 ATM、車站自動售票機、數位攝影機、個人電腦、3G 手機以及 令大人與小孩為之瘋狂的 Nintendo 的 NDS 掌上型遊戲機等，均陸續採用觸碰功 能，可見觸碰功能已逐漸成為資訊時代必要的媒介工具。San（2009）提到觸碰螢幕技 術之所以如此風行，是因本身具備多項優點，甚可以「小螢幕，大世界」來形容之。 觸碰功能，不只是點、寫、按這麼簡單而已，它將徹底改變使用者與電子產品互動的 方式。基本上，多點觸碰系統是一種能夠運用多個手指進行觸碰的操控方式，廣泛的 支援多種系統，就像 3 G 手機應用程式，可以搖身一變成為各種樂器，或者在餐廳上 iPad 可以讓業者提供電子菜單的功能（如圖 2-4），使用者可以更直接地運用觸碰功能 成為生活中的一部分。

圖 2- 4 iPad 化身為電子菜單

資料來源: Sakae Sushi launches iPad ordering system (2011 年 8 月)

由於平板電腦易於攜帶與直覺觸碰的操作優點，國內已有許多研究者透入相關的 運用的探討。如平板電腦簡易醫療應用（蔡崇煌, 2011），電子書閱讀裝置 (馬汶 汶,2011)，新型爵士鼓靈感紀錄應用(曹筱玥,2011)，兒童合作學習應用(沈蔚諭,2011)， 醫學美容模擬(陽禮安,2011)，而國外也有許多研究者運用觸碰螢幕特性的進行相關研 究，如車用導航系統（Chiang et al., 2004），電子投票系統（Nishino,2010）工廠吊掛機 具操控系統（Suter, 2007），智慧型家用電力管理系統（Mainardi, 2008），虛擬電子樂 器創作（Lauren, 2011），病患與看護人員的溝通載具（Astell et al., 2010）等。

然而平板電腦許多的研究中研究者曾探討使用者是否會適應輸入介面的改變，毛 仲懷(2010)研究中指出使用平板電腦進行文字作業的使用者，不論是視覺疲勞度與心 理負荷都比實體鍵盤要大，主要是平板電腦將傳統實體鍵盤轉變為單一視覺回饋觸碰 鍵盤。Eve（2008）研究中指出電子產品使用觸碰面板來當作輸入介面，仍缺少機械按

礙於初期成本較高的限制，但隨著平板電腦(Tablet PC)、智慧型手機(Smart Phone)、行 動網路裝置等觸碰面板市場持續加大，系統整合虛擬鍵盤(圖 2-5)的應用比例逐漸提升 後，觸覺回饋的應用需求會逐步浮現。 圖 2- 5 虛擬鍵盤介面 資料來源: 蘋果官方網站 (2010 年 8 月) 透過探討平板電腦相關文獻，可以了解平板電腦未來市場仍是持續成長，而觸碰 相關產品也充斥在我們的生活中，但目前平板電腦內建虛擬鍵盤，在使用者操作上仍 然不適應，是否因為缺少以往觸覺回饋機制，故接續探討觸覺回饋相關之研究。

第二節 觸覺回饋

Banter(2010) 研究中指出觸覺可以比視覺或聽覺和使用者產生豐富互動性，而鍵 盤打字行為中，同時具有視覺回饋、聽覺回饋與觸覺回饋等機制，若缺少其中一項機 制勢必會降低打字效益。根據毛仲懷(2010)研究，使用者操作平板電腦時視覺負擔與

心理負荷比傳統鍵盤大。因此透過觸覺回饋相關研究了解操作單一視覺回饋觸碰鍵盤 存在的問題，以下就觸覺理論發展、回饋機制優點以及觸碰科技觸覺回饋相關研究分 述之。

一、觸覺理論發展

Haptic 一詞源自於希臘文 Haptikos，原意指的是透過接觸以及觸摸而產生感覺的 過程。 Haptic 技術是在傳遞實體的觸感或模擬伴隨虛擬實境而來的觸感 (例如：傾 斜、震動、壓力、軟、硬、粗糙、細緻、平滑等等)。林寶蓮 (2002) 認為，人體經由 皮膚所得到的感覺經驗非常豐富，而觸覺是皮膚感覺中最主要的一種機能，卻也是最 少被了解的部分（Prytherch, 2002）。Hinckley 於 1999 年提到，我們的知覺會回應正在 觸摸的事物，而我們的雙手猶如溝通的工具般，能夠結合某些動作或手勢去衍生更多 的想法（Bolt & Herranz, 1992; Sturman & Zeltzer 1993;Hinckley et al., 1999）。Pentland (2008)指出「手」是人與人在互動時的自然動作，也是一種自然表達方式肢體訊息。 過去十年手指也是觸碰介面的重要媒介，因此各種觸碰式看板(圖 2-6)與互動科技越來 越重視人類觸覺回饋的感受(Haptic feeback)的感受。

二、回饋機制重要性

認知心理學者 Mayer(1987)認為回饋(feedback)對於學習具有提供訊息的作用。例 如人在投籃時，練習者會從投中與否來決定是否調整他出手的角度及所用的力道。 Locke (1981)綜合了許多學者在回饋機制與工作表現之間的關係研究中，得到以下結 論： (1) 在困難目標的情形下，有回饋比沒有回饋的工作表現要好。 (2) 在有回饋時，有困難目標組別比起沒有目標那組的表現要好。 (3) 在沒有設定目標時，不管有無回饋，工作表現都沒有差異。 (4) 在沒有提供回饋的情形下，困難目標組和沒有目標組的表現沒有差異。因此 回饋對於工作表現上是十分重要的要因。

回饋的類型可區分為結果回饋（outcome feedback）與過程回饋（process feedback） 兩大類。Ilgen（1979）提出一個模型來描述回饋對個人的影響過程，他們將這個過程 分為五個階段（圖 2-7）： (1) 個人依據實際回饋訊息跟對於回饋來源的信念（如信賴感）形成他們對於回 饋的知覺 (2) 回饋知覺又影響個人對於回饋接受程度 (3) 接受程度決定個人是否想要予以回應 (4) 回應的慾望會使個人產生相關行為意圖的反應 (5) 行為意圖再加上外在環境的限制，最後會影響實際的反應（如行為的改變）。 圖 2- 7 回饋的認知反應歷程 資料來源: Feeback Loop 回饋 刺激 行為 反應 知覺 回饋 接受 回饋 回應 意願

O’Reilly(1980)提出「回饋」之所以能夠影響行為，主要是因為它具有指引功能。 在探究回饋理論中，可以發現使用者在操作鍵盤的行為中，也是依靠視覺或觸覺的回 饋增強使用者接受到的訊息，透過使用者對於訊號正確度的解釋與判斷，進一步執行 下一個字元輸入或修正輸入的錯誤。

三、觸碰科技觸覺回饋相關研究

在工業技術研究院(IEK)賴彥中(2008)產業趨勢發展報告中指出，現在觸碰螢幕會 產生強光，需要使用者一直盯著螢幕進行打字輸入，而造成使用者的視覺負擔。前述 狀況的解決之道自然是合理的觸碰回饋技術，觸碰回饋技術的發展，歷經視覺、聽覺、 觸覺三個回饋階段。視覺回饋階段在觸碰技術落實後即被採用，因此許多研究者投入 使用者是否適應目前的回饋機制，主要包含軟體按鍵形狀（Breinholt & Krueger, 1996），軟體按鍵大小與配置設計（Kwon, Lee, & Chung, 2009; Park & Han, 2010），觸 碰圖像設計（Huang & Lai, 2008），觸碰手勢（Bach, Jæger, Mauney, Howarth, Wirtanen,;et al., 2008; Villamor, Willis, & Wroblewski, 2010），行動裝置之觸碰模式（Karlson & Bederson, 2008; Perry & Hourcade, 2008; Ashbrook, Lyons, & Starner,2008; Karlson, Bederson, & Contreras-Vidal, 2008; Parhi, Karlson, & Bederson,2006），不同視覺區的點選 操作績效（Po, Fisher, & Booth, 2004），及不同年齡層的操作績效（Rogers, Fisk,

McLaughlin & Collins, 2005）等研究。視覺回饋機制導致使用者必須更專心注視螢幕， 因此很快被聽覺回饋系統取代，聲音回饋乍看之下解決了前述的問題，但是卻又製造 了新的問題，因為聲音可能會對不相干的旁人造成干擾，或是讓使用者洩漏本身的隱 私，在吵雜的環境聽不清楚或誤聽等問題，因此最新的研究發展強調觸覺回饋相關技 術運用（Rantala et al., 2009）。 觸覺回饋還可以細分為震動回饋與力回饋兩種，但通常合併討論，根據工研院 IEK 賴彥中(2008)的研究指出未來觸覺回饋可依下列四個方向進行發展：

(1) 可量化的訊號：藉由軟硬體的配合偵測而提供量化的觸覺回饋程度。 (2) 類比機械按鍵的操作手感：機械按鍵允許使用者可以藉由指尖的觸感來確認 操作是否正確，然而普通觸碰面板無法提供同樣觸感。 (3) 更多樣式的使用者回饋機制：除了影像回饋及聲音回饋之外，觸感回饋亦能 補足使用者的使用體驗。 (4) 降低視覺負荷：讓使用者在視野受限的情況之下依然可以操作。 因此在觸碰時代的來臨，觸覺回饋確實十分重要，Hachet( 2009）指出若妥善建置 好控制與回饋系統，能讓使用者更方便的操作觸碰式介面，並且降低視覺負擔 (Jerome,2011)。詹力韋 (2011)針對於平面式觸碰介面研究中，發現缺乏觸覺回饋會造 成使用者無法有效地在顯示幕上執行操作，而平板電腦的觸碰式介面(如圖 2-8)相關產 品越來越廣泛使用，因此使用者觸覺回饋的感受相對性變得十分重要。 圖 2- 8 平板電腦的觸碰式介面 資料來源: APPLE 官方網站 (2011 年 7 月) Banter(2010) 研究中指出觸覺回饋產生的互動性較視覺與聽覺回饋好，而增加觸

覺回饋具有許多優點（Martin, Parikh, Weapons & Syst,2011）因此許多研究者在現有觸 碰介面中加入觸覺回饋機制的研究。如增加觸覺回饋的車用導航系統（Banter,

B,2010），增加使用者感受的觸覺回饋電腦螢幕系統（Levin, M. & Woo, A., 2009），手 機回饋系統（Brewster, S., Chohan, F. and Brown, L.,2007），虛擬按鈕增加回饋系統 （Tashiro, Shiokawa, Aono, & Maeno, 2009.），增加觸覺回饋手寫輸入系統（Forlines, C. and Balakrishnan, R. 2008），觸覺回饋行動電話（Koskinen, Kaaresoja, &Laitinen,

2008），觸覺回饋汽車轉向系統（Jensen,;et al.,2011）等。

近年來有更多的研究人員，利用其觸覺回饋特性並結合多媒體數位內容，成功地 提升了作曲家運用虛擬電子樂器創作的案例（Lauren, 2011） 及協助醫生進行腹腔鏡 訓練增加觸覺回饋，提升其成功率（Zhou ,; et al.,2007），而在 Microsoft 在 2010 最新 技術『光誘導形狀記憶聚合顯示螢幕』（Light-induced Shape-memory Polymer Display Screen）主要是利用紅外線來偵測觸碰，同時改變表面凹凸狀態的裝置，也就是說系 統可以在預設為按鍵處，投射某波長的光，那該處就會顯示突起，一旦人手跟表面接 觸後，系統偵測到該投射光被干擾或遮蔽，就會自動讓表面進行平坦、凹下等變化(如 圖 2-9 )。

圖 2- 9 光誘導形狀記憶聚合顯示螢幕

Zhou(2007)指出觸覺回饋能有效的提高執行任務的準確性和速度，因此未來的觸 覺回饋相關技術開發確實十分重要(Brewster ,2007)。綜合觸覺回饋相關文獻探討發現 觸覺回饋可以增加使用者在操作平板電腦時的準確性與降低使用者心理負荷，而在產 品創新階段時必須考量使用者操作介面與人因工程，讓產品更具有人性化考量，因此 接續探討使用者為中心的設計原則。

第三節 以使用者為中心的設計原則

IDEO 執行長 Brown(2009)提出設計思維(Design thinking)觀點，主要希望設計師在 執行設計案時必須以人為中心，而非以科技為中心，透過以人為本的設計觀點才能真 正激發創新。而 Brown(2009)在《設計思考改造世界》書中提出以使用者為中心的設 計原則必須具備需求性、存續性與可行性三大準則。(如圖 2-10)

圖 2- 10 以使用者為中心的設計原則 資料來源: 設計思考改造世界

Brown (2009)進一步指出設計師必須了解使用者需求，在以使用者為中心的設計 原則基礎下，可透過同理心（empathy）和觀察使用者的體驗感受，創造讓使用者實用 與驚奇的商品。因此必須進一步了解鍵盤人因工程要求與使用者介面。

一、鍵盤人因工程

鍵盤為目前使用最廣泛的輸入設備之一，但電腦鍵盤必須經由學習訓練才能純熟 地被使用，而設計上常會因使用地區語言的不同，而有不同的鍵盤佈置(layout)。依據 採用的字鍵開關不同，鍵盤可分為機械式、薄膜式、導電橡皮式、及電容式等數種， 而鍵盤上鍵數，會依廠商需求不同而有所不同，一般以筆記型電腦常見的 101 按鍵鍵 盤最為普遍。(如圖 2-11) 圖 2- 11 筆記型電腦常見按鍵鍵盤配置 資料來源:華碩電腦官方網站(2011 年 10 月) 李正隆(1998)提出影響鍵入績效的鍵盤特性包括有鍵盤的整體設計、鍵的佈置、 及各個鍵回饋性等，因此鍵盤應著眼於能讓操作人員在既定的工作上獲得滿意的鍵入 績效（keying performance），同時亦能維持舒適的滿意程度。以下僅針對電腦鍵盤的人 因工程要求擇要說明如下： (1) 鍵盤外表尺寸：電腦鍵盤的外表尺寸應盡可能最小化，主要是為了讓鍵盤的

使用空間減小，而使得其他輸入裝置如滑鼠等能在其他的有限空間中使用， 但仍應保持手臂及手部在自然位置。這外表尺寸取決於需用鍵的數目、鍵間 空間(key spacing)、及鍵群區域等的要求。 (2) 鍵盤區域：鍵盤的各個主要區域應有知覺上的區別，亦即在區域間應有至少 半個鍵大小的寬度或者以顏色來區分。 (3) 鍵盤高度：鍵盤高度是指在本位列(即一般鍵盤計有五橫列，中間的那一橫列 稱之)未向下壓時從該列鍵的鍵頂中心到桌面的距離，ISO 9241 建議不超過 35 ㎜，而以 30 ㎜為適當。對於連續打字鍵入者保持手及手臂在自然位置， 鍵盤高度是很重要的一項參數。 (4) 鍵盤傾斜度：是指鍵盤面相對於桌面的傾斜角度，ISO 9241 建議值是 5°至 12°，但不超過 15°；然而依據美國 NIOSH 報告建議採取負值傾斜度，較能 保持手腕部的水平狀態。基本上傾斜度應能調整，但調整機構不能影響鍵盤 的穩定性及定位，應不需藉助任何工具即可調整，但不能因非意識性碰觸而 調整。 (5) 鍵盤表面及其材料特性：鍵盤外殼不應有尖銳邊角，鍵盤表面的材質不應有 熱導特性。 (6) 鍵盤的定位：設計上鍵盤應能容易移位且再重新置放於桌面上，使用時鍵盤 本身應能保持平穩而不致滑動或搖動。

(7) 替換性鍵盤：使用傳統性鍵盤時，操作者必須轉動前臂使手掌面向鍵盤，同 時手部會有尺骨側偏或背屈等現象，有時手肘會偏離身體軀幹，尤其在鍵盤 擺置過高時。替換性鍵盤的設計構想即在於協助操作者保持腕部於正直位 置，並解決前述不良現象，例如：分離式、帳篷式，文數字區域鍵盤分為二 且相對向上(如帳篷般)等鍵盤。 (8) 鍵入回饋：手指在完成腦部下達的動作同時，將鍵入的訊息送回腦部，這是 一種「回饋」動作。鍵入回饋包括有觸覺、聽覺、及視覺等型式。觸覺式回 饋是最好的回饋型式，利用鍵入後一種鬆弛彈性或類似停頓的感覺告訴操作 者這個鍵已經敲擊完成。聽覺式回饋來自鍵盤產生「卡搭」聲或其他聲音， 讓操作者瞭解鍵入狀況。視覺式回饋在於指示某些特殊鍵長期所處的狀況， 例如：Num Lock 的狀況顯示。 因此研究者在 2011 年前期研究中，依據李正隆(1998)提出鍵盤人因工程原則進行 分析彙整(如表 2-1)： 表 2- 1 平板電腦虛擬鍵盤與一般鍵盤人因工程分析 平板電腦虛擬鍵盤 一般鍵盤 鍵盤外表尺寸 無 有 鍵盤區域 有 有 鍵盤高度 無 有 鍵盤傾斜度 無 有 鍵盤表面及其材料特性 無 有 鍵盤的定位 無 有 替換性鍵盤 無 有 鍵入回饋 有 有 資料來源: TANET(2011)作者前期研究

增加使用者疲累感。毛仲懷(2010)研究結果顯示，操作平板電腦進行文字輸入作業時， 特別是頭肩頸部位容易產生不舒服。上述探討發現平板電腦存在操作舒適性與缺乏鍵 入回饋的問題( Paek, 2011)，本研究應用創新觸覺回饋融入觸碰鍵盤應可以解決鍵入回 饋的問題，而操作舒適度仍需接續探究使用者介面相關研究。

二、使用者介面

在數位科技發展快速的時代，直覺或自然的使用者介面（natural user interface）是 人機介面研究的一個重要議題，亦被視為未來介面設計的方向之一（Jaimes &Sebe, 2007）。隨著科技不斷推陳出新，滿足人機互動需求的介面往往有許多不同的解決方案 （Karray,Alemzadeh, Saleh, & Arab, 2008）。Norman（1990）從認知心理學的角度，來 看介面與使用者的操作，對於物體的承擔性定義指出:「物體的承擔性指的是為人所認 知，該物足以承擔的作用」，因此，在觸碰螢幕面前，使用者應會依其過往經驗主動採 取觸摸、點選螢幕、在空間中移動手部。此外 Noman (1998)在《The Design of everyday thing》書中，也曾提出自然配對（natural mapping）的功能，是可以減少使用者對於 資訊的記憶，進而提昇使用績效。Nielsen (1992)亦指出許多有關親和性使用者介面的 設計原則，並提出了五項特性，即易學性、功效性、易記性、容錯性與涵蓋性。David, Phil &Turner(2005)於《Design Interactive Systems》一書中，統合作者以及其他一些學 者所提出以使用者為中心之介面設計原則，本研究將其整理如下： (1) 易視性（Visibility ) ：確保物件能夠讓人們看到，以便於瞭解有何種功能。 (2) 一致性（Consistency ) ：使用上之設計特徵要保有一致性，運用相似的系統 和標準化的方式來操作運行，維持概念上與實體上之一致性是同樣重要的。 (3) 熟悉性（Familiarity ) ：採用目標使用者所熟悉之語言與符號，然而人們心中 所瞭解之概念與觀點往往是大不相同，要提供適當的隱喻來幫助目標使用者

從較為熟悉之領域，轉換出相似與相關的知識來使用之。 (4) 提示性（Affordance）：設計物件需清楚地表達其用途，例如：使按鈕看起來 像是按鈕的樣子，讓人們主動去按壓它們。提示性指出物件所具有之特性以 及讓人們能藉由關聯性瞭解到該如何使用該物件，提示性是文化上的指陳。 (5) 導航性（Navigation）：提供協助讓人們能夠於系統的部件中移動，例如：地 圖、方向符號標示與資訊符號標示。 (6) 控制性（Control）：清楚呈現在控制之狀態且允許人們去控制系統，此外若於 控制與作用之間有清楚的、邏輯的相互對應關係，其制控制性是被加強的， 並且對於系統所做的與系統之外會發生的事件應有著清楚地關聯性。 (7) 回饋性（Feedback）：迅速地將系統資訊傳達給使用者，讓人們明白其動作所 造成之影響與作用，持續且一致性的回饋將會強化人們控制之感受。 (8) 復原性（Recovery）：能夠快速且有效地從動作與特定的錯誤中回覆過來。 (9) 限制性（Constraints）：提供限制使得人們能避免嘗試做不適當的事，特別是 必須要透過適當的限制以避免人們犯下嚴重的錯誤，以及應限制危險性的操 作。 (10) 彈性（Flexibility）：允許運用多重的方式來操作物件，使不同程度操作經驗、 不同程度興趣之使用者都能夠適應系統。且讓使用者能夠改變物件外觀與操 作模式將系統個人化。 (11) 風格性（Style）：設計應該要有風格性與吸引力。 (12) 愉悅性（Conviviality）：互動系統應是溫和有禮的、友善的且愉悅的，別讓具 攻擊性的訊息或唐突的打斷，來破壞互動系統使用之經驗。 Don Norman(2010)提到設計研究是偉大的，當它來改善現有的產品類別，卻需要 去考量到現有的科技，透過一個概念上的突破，慢慢等到科技成熟時再實際運用到生

需求。因此本研究希望透過創新觸覺回饋觸碰鍵盤的設計實踐，為需要長時間進行打 字的使用者，開發出一款具有觸覺回饋輸入裝置，減少使用者操作單一視覺回饋觸碰 鍵盤打字介面的不適應感受。因此本研究希望藉由創新觸覺回饋技術融入觸碰鍵盤的 創新應用，針對使用者打字行為需要的回饋機制，發展創新觸覺回饋技術融入創新觸 碰鍵盤設計，以探究使用者實際操作效益。

第四節 總結

鍵盤，最古老的 PC 輸入設備，在沒有滑鼠的時候它就已經存在，可以說鍵盤是 陪伴 PC 發展最久的外設產品之一。其實在電腦運用的更早之前，歐美不少文字工作 這就已經開始使用打字機(如圖 2-12)，這就是鍵盤的原型。 圖 2- 12 傳統打字機 資料來源: 維基百科(2011 年 11 月)

圖 2- 13 QWERTY 鍵盤配置

資料來源: 維基百科(2011 年 10 月)

如今的鍵盤大部分是延續了打字機後期的配置，鍵盤的歷史可以追溯到 1741 年， 英、美、法、意、瑞士等國家發明各式各樣的打字機，克里斯托夫•拉森•肖爾斯 （Christopher Latham Sholes）打字機之父，規劃 QWERTY 鍵盤佈局而統一了標準(如 圖 2-13)，此配置由 1741 年開始，讓人透過此介面輸入文字，至今已經兩百多年的歷 史，隨著產品發展至筆記型電腦，出現了剪刀腳的鍵盤(如圖 2-14)，因為筆記型電腦 輕薄訴求的發展下，發展了低動作行程的剪刀腳結構(如圖 2-15)。

圖 2- 14 鍵盤剪刀腳結構

圖 2- 15 剪刀腳動作行程 資料來源:Engadaget 網站(2011 年 9 月) 直到了平板電腦的推出鍵盤改變為虛擬介面，給予使用者的回饋方式變成透過視 覺回饋的顏色改變，卻沒有觸覺回饋(Paek ,2011;Eva ,2008)，原研哉(2005)在《 設計 中的設計 Design of Design 》提到透過觸摸重新認定過去所遺留的記憶經驗，因此適 當觸覺回饋可幫助使用者喚起操作鍵盤的觸覺記憶。不論科技如何進步，打字的介面 或許會因為科技而改變，但記錄人類發展與當下創新研究的需求卻不會改變。 綜合文獻探討平板電腦的發展趨勢、觸覺回饋與以使用者為中心的設計原則，均 指出目前使用者在操作平板電腦虛擬鍵盤仍存在許多問題，因此本研究希望為平板電 腦設計一款攜帶式觸覺回饋鍵盤，幫助使用者需要長時間打字的情形，降低使用平板 電腦內建虛擬鍵盤所產生的不適感。進而實際產出一款應用觸碰回饋技術融入創新觸 碰鍵盤設計，藉由實驗研究探究使用者在操作「單一視覺回饋鍵盤」與加入「觸覺回 饋鍵盤」的打字成效差異與使用者心理感受，也希望未來此研究結果，可以做為觸碰 式虛擬鍵盤開發相關觸覺回饋的參考依據。

第三章 研究方法

本研究的主要運用創新觸覺回饋技術融入觸碰鍵盤設計，期能增加觸覺回饋提示 功能幫助使用者打字成效，並希望藉由本實驗了解使用者操作創新觸覺回饋觸碰鍵盤 的心理感受。本章分為研究設計及程序、研究對象、研究工具、資料處理與分析。

第一節 研究步驟

本研究採用實驗研究法，打字成效實驗分為實驗組和控制組，實驗組以自製「創 新觸覺回饋觸碰鍵盤」進行英文打字成效，控制組則採用平板電腦內建的「單一視覺 回饋虛擬鍵盤」進行打字成效測驗，期間以質性「使用者介面操作感受」前、後測問 卷以及「英文打字成效測驗」，對受測者分別進行使用者介面操作感受與英文打字成效 測驗。 因此在正式進行打字成效測驗前，兩組各接受虛擬鍵盤操作簡介(5 分鐘)，然後透 過平板電腦虛擬鍵盤進行企業人才認證標準(TQC)「英文打字能力檢測」前測，了解 受測者英文打字輸入能力，並透過質性「使用者介面操作感受」了解目前受測者在操 作「單一視覺回饋虛擬鍵盤」是否對於眼睛容易產生疲勞感，另一方面探討平板電腦 虛擬鍵盤的使用介面配置，受測者是否習慣，並且了解受測者操作平板電腦虛擬鍵盤 的心理負荷。

接續透過工業設計發展法，將創新觸覺回饋融入觸碰輸入裝置實際產出功能模 型，再對於受測者進行「英文打字成效測驗」後測以及「使用者介面操作感受」問卷 後測，實驗組使用工具為「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」，控制組使用工具為「單一視覺回 饋虛擬鍵盤」，並以檢測所得的數據分別探討兩組受測者的打字成效差異，以及實驗組 中受測者操作「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」後的心理感受。

一、研究設計

本研究設計如下表 3-1 所示 表 3- 1 研究設計表 組別 前測 實驗處理 後測 實驗組 O1, O2 X1 O3, O4 控制組 O5, O6 X2 O7, O8 表 3-1 代號說明如下: X1 : 表示實驗組以「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」作為測驗載具的實驗處理。 X2 : 表示控制組以「單一視覺回饋觸碰鍵盤」作為測驗載具的實驗處理。 O1、O5: 表示實驗組與控制組的「英文打字能力檢測」成績，用以檢驗兩組之間 的成績是否有差異。 O2、O6: 表示實驗組與控制組的「使用者介面操作感受」問卷，用以檢驗兩組之 間受測者的心理感受是否有差異。 O3、O7: 表示實驗組與控制組的受測者「英文文章打字成效測驗」，主要在檢測 實驗組與控制組的受測者，在後測實驗的打字成效差異。 O4、O8: 表示實驗組與控制組的「使用者介面操作感受」問卷，主要在檢測實驗 組的受測者，其使用創新觸覺回饋觸碰鍵盤心理負擔是否降低。

表 3- 2 實驗設計對照表 組別 實驗組 控制組 受測者 15位 15位 前測 英文打字能力檢測心理感受問卷差異 實驗處理 (不同回饋工具) 創新觸覺回饋觸碰鍵盤 單一視覺回饋觸碰鍵盤 後測 英文文章打字成效測驗 使用者介面操作感受問卷

二、研究變項

(一) 自變項 本研究之自變項在不同的實驗中是兩組分組所使用的不同感受回饋鍵盤，控制組 使用是單一視覺回饋觸碰鍵盤，而實驗組使用的則是創新觸覺回饋觸碰鍵盤，兩組均 測驗英文輸入介面。 (二) 依變項 本研究依變項為英文文章打字成效測驗的後測成績。在進行創新觸覺回饋觸碰鍵 盤操作簡介後，對受測者進行英文文章打字成效後測測驗，檢測受測者在實驗後英文 打字文章成效的測驗成績。而使用者介面操作感受問卷則是調查使用者操作後的心理 感受，主要分為視覺負擔、觸覺回饋感受、觸覺回饋接受程度進行探討。 (1) 英文文章打字成效測驗: 此測驗是指受測者在接受不同的回饋方式的實驗工 具，研究者參考英文打字成效測驗參考 TQC 認證標準進行實驗測驗，測得數 據用以判斷兩組間打字輸入成效差異。 (2) 使用者介面操作感受問卷: 此測驗主要依據毛仲懷(2010)的研究中利用平板

電腦打字產生的使用者不適應問題為主設計問卷題目，用以檢驗受測者前、 後次的使用心理感受。 (三) 共變項 由於本實驗並未接受隨機分派，故以研究樣本前測的「英文打字能力檢測」為共 變項，進行研究樣本在英文文章打字成效測驗的單因子共變數分析。 (四) 控制變項 為了避免自變項以外因素的影響，本研究進行的控制變項如下: (1) 實驗時間: 英文打字成效測驗十分鐘，填寫使用者介面操作感受問卷十五分 鐘，每人共計二十五分鐘。 (2) 實驗環境: 實驗組與控制組於同一個會議室內進行觸覺回饋觸碰鍵盤的操 作。

第二節 研究對象

本研究以台中地區某公司上班族為對象，選取對象為該公司需要利用鍵盤打字進 行各項專案計畫與報表撰寫的間接人員，實驗組受測者 15 人，以創新觸覺回饋觸碰 鍵盤進行測驗，控制組受測者 15 人，以一般平板電腦視覺回饋觸碰鍵盤進行測驗， 全部參與的受測者共有 30 人。

第三節 研究對象與施測方式

本研究為了解創新觸覺回饋觸碰鍵盤與單一視覺回饋鍵盤在打字輸入上的成效差 異、使用者心理感受、實驗組受測者操作創新觸覺回饋融入觸碰輸入裝置打字輸入效 益與心理感受，將採用下列研究工具: 一、 「英文文章打字成效測驗」 二、 「使用者介面操作感受」問卷 三、 「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」

一、「英文打字成效測驗」

本研究英文打字成效測驗參考 TQC 認證標準進行實驗測驗。 表 3- 3 英文打字合格表 軟體版本 等級 代號 應考時間 測 內容 合格成績 CSF 英文輸入 專業級 A 10 分鐘 整篇文章輸入 30 字/分 (一) 英文測驗方式 提供受測者前、後測驗題目，測驗時間為 10 分鐘，依據 TQC 測驗成績計算方式， 每分鐘輸入達 30 字（含）者為合格，以作為後續統計。 (二) 成績計算方式 每分鐘平均字數＝(總輸入字數－錯誤字數×50)÷5÷測驗時間(分鐘)

二、「使用者介面操作感受」問卷

本研究根據毛仲懷(2010)的研究中利用平板電腦打字產生的使用者不適應問題為 主，發展相關擬定前測問卷(如附件二)與後測問卷(如附件三)，分別為： (一) 操作時視覺負擔的心理感受。 (二) 操作時手部是否感覺疲勞。 (三) 操作時鍵盤配置是否習慣。 (四) 操作時鍵盤回饋機制是否滿意。 「使用者介面操作感受」問卷的題目由以上四種使用者操作心理感受為主，並參 考 Eve(2008)的研究，編訂並發展新的測驗題目共 9 題，並透過專家之檢視題目的用 詞、語意是否有不恰當之處修訂及預試進行修正，由表 3-4 可以知道本操作感受問卷 的信度檢定Cronbach's α 為 0.844，雖然如表 3-5 信度可以再調整為 0.857，但由於問卷 題目與探討受測者感受度有關，而在信度部份一般建議問卷信度應大於 0.7，而本研究 問卷信度亦均高於 0.7，之後制定成正式問卷，進行問卷施測。 表 3- 4 問卷信度檢定 Cronbach's Alpha 值 項目的個數 844 9

表 3- 5 問卷信度項目整體統計量 項目刪除時 的尺度平均 數 項目刪除時的 尺度變異數 修正的項目總相 關 項目刪除時的 Cronbach's Alpha 值 平板電腦使用經驗 11.87 .533 .000 .857 虛擬鍵盤打字經驗 11.87 .533 .000 .857 是否喜歡觸覺回饋鍵盤的回 饋方式 11.87 .533 .000 .857 是否習慣鍵盤配置介面 11.87 .533 .000 .857 測驗結束後感覺疲勞部位 10.90 .300 1.000 .762 適應實驗所使用打字輸入裝 置所需時間 10.90 .300 1.000 .762 是否喜歡實驗工具使用角度 10.90 .300 1.000 .762 實驗工具按鍵大小是否適中 10.90 .300 1.000 .762 創新觸覺回饋鍵盤對於打字 輸入是否有幫助 11.87 .533 .000 .857 表 3- 6 使用者介面操作感受問卷專家資料 專長領域 學經歷 人機介面專長 數位內容科技所教授 數位內容 數位內容科技所教授 鍵盤開發專長 某鍵盤開發公司協理

三、「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」設計

本研究中的創新觸覺回饋觸碰鍵盤是由研究者自行設計開發，設計流程分為產品 型態資料收集、觸覺回饋設計概念、外觀概念設計、設計風格確立、3D 模型繪製與模 型製作六個階段。而本設計依據文獻分析法推論出，增加觸感回饋可以降低使用者操

作觸碰介面的視覺負荷，因此應用創新觸覺回饋融入觸碰鍵盤設計中，實際產出創新 觸覺回饋觸碰鍵盤的功能模型，以探討使用者實際打字輸入成效與使用者操作後的心 理感受。 而創新觸覺回饋觸碰鍵盤完成後，再請三位專家進行檢視，分別是一位鍵盤開發 上市公司的董事長，一位資深鍵盤通路通路商，一位資深工業設計專家，其相關資料 如下: 表 3- 7 鍵盤開發設計專家 專長領域 學經歷 鍵盤開發專長 某鍵盤上市公司董事長30年 市場行銷專長 某通路行銷企劃經理10年 工業設計專長 某工業設計協會資深經理 以下將分為四個部分說明「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」的產品設計流程以及功能實 現: (一) 產品型態資料收集 圖 3- 1 現有針對平板電腦開發鍵盤 資料來源: 研究者自行整理(2011 年 7 月)

初期先進行資料收集與整理，透過整理中發現目前仍有許多針對平板電腦開發的 鍵盤，而在整理後發現目前市售的鍵盤與平板電腦的搭配性仍不高，因此在後續外型 設計階段可以由此作為切入點。 (二) 創新觸覺回饋觸碰鍵盤設計概念 本研究中的觸覺回饋概念發展為，以往的實體鍵盤具有動作行程觸覺回饋(如圖 3-2)，而平板電腦內建的虛擬鍵盤沒有動作行程的觸覺回饋，因此本研究嘗試運用手 機震動的提示功能，作為按壓按鍵的回饋機制(如圖 3-3)，應用震動產生的創新觸覺回 饋融入觸碰鍵盤設計中。 圖 3- 2 傳統實體鍵盤動作行程 資料來源:Engadaget 網站(2010) 圖 3- 3 觸覺回饋行程的概念想法

(三) 外觀概念設計 本研究以平板電腦攜帶性進行開發本裝置，並選擇不同的外型風格如：前衛風格、 柔性風格與科技風格進行規劃與設計，因為目標族群為上班族與研究生，因此希望外 型風格能夠為符合他們喜好的風格。依據市場研究機構 IHS iSuppli 預估平板電腦在未 來幾年會持續成長，因此必須具有容易攜帶、尺寸輕薄與保護平板電腦的特點，研究 者初步發展三款概念設計(如圖 3-4)，第一款偏向前衛感進行設計(如圖 3-5)，第二款偏 向柔性線條進行設計(如圖 3-6)，第三款以科技的符號傳遞作為設計概念(如圖 3-7)，另 外必須接續構思使用情境與操作模式，因此在細節當中必須運用 CorelDraw 軟體進行 概念繪製。 圖 3- 4 三款概念設計 研究者接續展開設計操作模式，使用者先打開此鍵盤，接續將支架拉開，最後放 上平板電腦，即可以使用。

圖 3- 5 第一款概念發想(以 X 為前衛造型發展)

圖 3- 7 第三款概念發想(以科技感進行設計)

(四) 設計風格確立

研究者依據 Norman (2004)於《emotional design》一書中曾提及，設計者必須掌握 設計物呈現在使用者眼前的驚奇效果，而創新觸覺回饋技術融入觸碰鍵盤具有其創新 價值，在與鍵盤專家討論後認為造型設計應該具有科技感，才能讓使用者具有驚奇效 果，因此選定第三款進行設計進行後續設計實現的模型(如圖 3-8)。

圖 3- 8 設計確認的款式 (五) 3D 模型繪製 本研究進行立體模擬，主要是以 SOLIDWORK 進行內部機構設計 (如圖 3-9)，並 且將觸覺回饋的概念放置於內部結構模擬，以確認各項電子零件可以放置於內部空 間，並且完成各項轉軸結構設計，進一步利用 PHOTOVIEW 360 軟體進行模擬外觀材 質 (如圖 3-10) ，以了解外觀細節是否有與當初設計概念圖的造型風格一致，最後將 最終模擬圖面，透過 Corel Draw 軟體進行模擬使用者攜帶時的使用情境(如圖 3-11)。

圖 3- 9 3D 機構設計

第四節 資料處理與分析

透過實驗結果所得的「英文文章打字成效測驗」前、後測成績與「使用者介面操 作感受」問卷結果，利用 SPSS 12 版統計軟體作為分析工具，進行後續分析與統計。

一、描述性統計

將統計實驗組、控制組兩組填寫的「使用者介面操作感受」問卷，以描述性統計 了解受測者的相關基本資料。

二、單因子共變數分析

以「兩種不同感受回饋」為自變項，以英文文章打字成效測驗成績為依變項，前 測成績作為共變項，進行單因子共變數分析，檢測兩組受測者透過「單一視覺回饋觸 碰鍵盤」與「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」兩種測驗工具，在英文文章打字成效是否有顯 著差異。

三、獨立樣本 t 檢定(t-test)

(一) 針對前測問卷，進行 2 組受測人員基本能力差異比較。 (二) 以操作不同感受回饋的兩組受測者為自變項，以使用者介面操作感受問卷為 依變項，探討兩組受測者視覺負擔、手部疲勞與心理負擔的心理感受。

第四章 研究結果與討論

本章共分為三個部分，首先第一節主要呈現創新觸覺回饋觸碰鍵盤的設計實現結 果。第二節實驗結果與討論主要將前測成績、後測成績與感受問卷結果透過 SPSS 進 行分析探討，在第三節將實驗結果進行綜合分析。

第一節 設計實現結果

一、 模型製作過程

如圖 4-1 所示，第一次模型製作時，在卡溝部分因為尺寸上的誤差，導致固定平 板電腦的位置失效，在檢討後重新修整 3D 檔案，重新製作。 圖 4- 1 第一次模型製作 重新用 SOLIDWORK 檢視 3D 檔案，重新模擬與修改卡點的深度，將卡溝位置加

大並且將卡溝深度加深 2mm，讓平板電腦可以固定在預設的卡點，接續再重新製作模 型進行設計驗證。 圖 4- 2 3D 重新結構修整 接續將 3D 檔案轉為 Obj 格式，用 RP 快速 3D 模型機堆疊零件後，請模型廠依照 色彩計畫進行表面塗裝塗裝後零件，如圖 4-3 所示，在量測各項零件尺寸後，接續展 開組裝階段。

如圖 4-4 將觸覺觸碰鍵盤區進行組裝，接續裝入按壓區上蓋，固定觸覺回饋鍵盤區域。

圖 4- 4 組裝觸覺回饋觸碰鍵盤區

如圖 4-5 接續裝入排線，以及其他電路板，並且檢查各項尺寸是否與 3D 模擬時相 同，已完成模型組裝階段。

如圖 4-6 為最後模型完成成品，接續檢查各項功能是否與當初預設相同，以防功 能失效情況發生。

第二節 實驗結果與討論

本節共分為四個部份，依實驗所得的打字成效檢測分數，以及使用者介面操作感 受問卷檢測前、後測成績進行資料分析。其中包含使用「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」與 「單一視覺回饋觸碰鍵盤」進行輸入裝置的受測者在打字輸入的使用成效分析、兩組 受測者操作「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」與「單一視覺回饋觸碰鍵盤」進行輸入的使用 者介面操作感受分析、操作「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」的實驗組受測者的打字成效與 使用者心理感受的增進情形。

一、 樣本背景資料分析

本研究設定對象族群為常需要利用鍵盤打字進行各項專案計畫與報表撰寫的上班 族，由表 4-1 可以了解本次實驗對象職業分佈以設計師 15 位與業務 12 位為最高，分 別占採樣數的 50%與 30%，而年齡層大部分集中在 31-35 歲之間，占 80%。 表 4- 1 受測者工作性質與年齡分布 年齡 總和 26-30歲 31-35歲 36-40歲 職業 工程師 個數 1 1 0 2 整體的 % 3.3% 3.3% .0% 6.7% 設計師 個數 0 12 3 15 整體的 % .0% 40.0% 10.0% 50.0% 專案經理 個數 0 0 1 1 整體的 % .0% .0% 3.3% 3.3% 業務 個數 0 11 1 12 整體的 % .0% 36.7% 3.3% 40.0% 總和 個數 1 24 5 30 整體的 % 3.3% 80.0% 16.7% 100.0% 接續透過隨機分配的方式，區分實驗組與控制組各 15 位。進一步分析兩組受測者 在平板電腦的經驗的分布，由表 4-2 可以了解本實驗對象控制組有 12 位，而實驗組有

14 位受測者使用平板電腦的使用經驗。 表 4- 2 受測者組別與平板電腦使用經驗分布 平板電腦使用經驗 總和 有 無 組別 控制組 個數 12 3 15 整體的 % 40.0% 10.0% 50.0% 實驗組 個數 14 1 15 整體的 % 46.7% 3.3% 50.0% 總和 個數 26 4 30 整體的 % 86.7% 13.3% 100.0% 進一步探討受測者使用虛擬鍵盤打字經驗的分布，由表 4-3 可以了解本實驗對象 有 23 位受測者，曾經使用平板電腦虛擬鍵盤打字經驗，占 76.7%，其中實驗組有 11 位，控制組有 12 位。 表 4- 3 分組中受測者虛擬鍵盤打字使用經驗分布情形 虛擬鍵盤打字經驗 總和 有 無 組別 實驗組 個數 11 4 15 整體的 % 36.7% 13.3% 50.0% 控制組 個數 12 3 15 整體的 % 40.0% 10.0% 50.0% 總和 個數 23 7 30 整體的 % 76.7% 23.3% 100.0% 由上述分析結果可以了解本採樣對象大部分有使用過平板電腦，僅有 4 位受測者 沒有使用經驗，但卻有 7 位受測者沒有使用過平板電腦虛擬鍵盤打字的經驗，可以發 現使用過平板電腦的受測者仍有人尚未使用過虛擬鍵盤打字的經驗。

二、 樣本資料英文打字基本能力分析

前測階段主要透過 TQC 測驗成績計算方式了解兩組受測者在英文打字基本能力 是否有差異，均使用同一型式平板電腦的單一視覺回饋觸碰鍵盤的輸入工具，自變項 為實驗組與控制組，依變項為前測實驗英文基本打字能力測驗成績，並預設 H0:μ1＝ μ2 ; H1: μ1≠μ2 ;α:0.05 表 4- 4 兩組受測者英文基本打字能力測驗平均數與標準差 組別 個數 平均數 標準差 平均數的標準誤差 前測英文打 字能力成績 控制組 15 36.63 2.858 .738 實驗組 15 36.34 1.974 .510 表 4- 5 兩組受測者英文基本打字能力 t 檢定 變異數相等的 Levene 檢定 平均數相等的 t 檢定 F 檢 定 顯著 性 t 自由度 顯 著 性 (雙 尾) 平均 差異 標 準 誤 差 異 差異的 95% 信 賴區間 下界 上界 前測英 文打字 能力成 績 假設變異 數相等 2.126 .156 .324 28 .748 .291 .897 -1.54 6 2.128 不假設變 異數相等 .324 24.877 .749 .291 .897 -1.55 7 2.138 由表 4-4 與表 4-5 顯示出實驗組與控制組在「前測英文打字能力成績」的差異比 較而言，「變異數相等的 Levene 檢定」，之 F 值未達顯著差異(F=2.126,P=0.156>α =0.05)，表示二組樣本變異數同質。在假設「變異數相等」之下的 t 檢定已達 0.05 顯 著水準(t=0.324, p=0.784>0.05)。表示兩組受測者在前測英文基本打字能力上沒有顯著

差異。

三、 受測者使用「單一視覺回饋觸碰鍵盤」與「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」兩種

測驗工具，在英文文章打字成效分析

本研究在此部份主要是探究接受「單一視覺回饋觸碰鍵盤」與「創新觸覺回饋觸 碰鍵盤」兩種測驗工具的受測者在進行英文文章打字的成效差異。分析資料的有效樣 本數分別為實驗組（創新觸覺回饋觸碰鍵盤）15 人，控制組（單一視覺回饋觸碰鍵盤） 15 人。以兩組前測操作平板電腦進行英文打字的基本能力測驗成績為共變項對依變項 進行考驗，以英文文章打字成效測驗成績作為依變項，自變項則是兩種不同感受回饋 的輸入裝置，進行單因子共變數分析。 在進行單因子共變數分析考驗之前，必須先通過組內迴歸係數同質性考驗 （p>0.05）才能進行單因子共變數分析考驗，因此先進行組內迴歸係數同質性考驗。 下表 4-6 表示兩組受測樣本的個數統計量，表 4-7 為組內迴歸係數同質性考驗的結果 （英文基本打字能力成績），F 值為 2.79，顯著性 p =0.106，並未達 0.05 的顯著水準， 因此接受虛無假設，表示兩組迴歸係數並無不同，符合共變數分析中組內迴歸係數同 質性的假定，因此繼續進行單因子共變數分析。 表 4- 6 兩組受測者英文文章打字成效測驗分數的平均數與標準差 組別 平均數 標準差 個數 控制組 （單一視覺回饋觸碰鍵盤） 36.79 1.127 15 實驗組 （創新觸覺回饋觸碰鍵盤） 40.05 1.813 15

表 4- 7 兩組受測者英文文章打字成效測驗的組內迴歸係數同質性考驗 來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 校正後的模式 81.973a 2 40.986 18.127 .000 截距 234.225 1 234.225 103.590 .000 英文基本打字 能力成績 2.721 1 2.721 1.204 .282 組別 77.173 1 77.173 34.131 .000 交互作用 28 1 28 2.790 .106 誤差 61.049 27 2.261 總數 44425.914 30 校正後的總數 143.022 29 a. R 平方 = .573 (調過後的 R 平方 = .542) 由下表 4-8 可以得知共變項（英文基本打字能力成績）效果不顯著 F=1.204， p=0.282>0.05，表示共變項對依變項的影響不大，而使用不同回饋的輸入裝置對英文 文章打字成效測驗分數所造成的實驗處理效果達到顯著，p=0.00<0.05，其 F=34.131， 亦即後測分數的高低會因受試者所接受的實驗工具不同而有所顯著差異。說明創新觸 覺回饋觸碰鍵盤使實驗組和控制組學生在打字能力測驗上有顯著不同，顯示創新觸覺 回饋觸碰鍵盤能有效提升受測者打字效益。 表 4- 8 兩組受測者英文文章打字成效測驗單因子共變數分析摘要表 來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 英文基本打字 能力成績 2.721 1 2.721 1.204 .282 組別 77.173 1 77.173 34.131 .000

校正後的總數 143.022 29 表 4- 9 兩組受測者英文打字輸入成效檢測分數的前後平均數一覽表 組別 人數 前測成績 後測成績 平均數 平均數 標準差 控制組 （單一視覺回饋觸碰鍵盤） 15 36.63 2.858 36.79 實驗組 （創新觸覺回饋觸碰鍵盤） 15 36.34 1.974 40.05 由表 4-6、表 4-9 可以發現，操作創新觸覺回饋觸碰鍵盤的受測者在英文文章打 字成效測驗的平均輸入字數優於操作單一視覺回饋觸碰鍵盤的受測者（平均數 40.05>36.79），並且達到顯著的差異（p=0.00<0.05，其 F=34.131）。 綜合本節資料分析如下： 操作「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」輸入裝置的實驗組受測者在英文文章打字成效測 驗的輸入字數成績顯著優於操作「單一視覺回饋觸碰鍵盤」的受測者(平均數 40.05> 36.79)，因此創新的震動回饋機制應能幫助提升使用者打字輸入數。而 Forlines（2006） 的增加觸覺回饋手寫輸入系統研究結論中認為利用震動回饋有助於手機手寫輸入機 制，與本研究看法一致。

四、 操作「創新觸覺回饋觸碰鍵盤」與「單一視覺回饋觸碰鍵盤」的受測者介

面操作感受分析

由下表 4-10 可以了解在測驗結束後，使用不同輸入裝置的受測者「測驗結束後疲 勞部位」項目中，肩膀疲勞 8 人佔 26.7%，眼睛疲勞 7 人佔 23.3%，手部疲勞 3 人佔

(60.0%)，其中在英文打字成效測驗結束後大部分受測者在肩膀疲勞與眼睛疲勞產生身 體疲勞的感受。 表 4- 10 測驗後受測者感覺身體疲勞部位 測驗結束後您有哪裡感覺疲勞 總和 手部疲勞 眼睛疲勞 肩膀疲勞 無 組別 控制 組 個數 2 5 7 1 15 整體的 % 6.7% 16.7% 23.3% 3.3% 50.0% 實驗 組 個數 1 2 1 11 15 整體的 % 3.3% 6.7% 3.3% 36.7% 50.0% 總和 個數 3 7 8 12 30 整體的 % 10.0% 23.3% 26.7% 40.0% 100.0% 圖 4- 7 兩組受測後疲勞部位分布長條圖 透過圖 4-7 可以明顯顯示出，操作單一視覺回饋觸碰鍵盤的控制組有 7 人在在受 測結束後有肩膀疲勞的情形，而在操作創新觸覺回饋觸碰鍵盤的實驗組只有 1 人。由 上圖觀察中可以發現操作創新觸覺回饋鍵盤組的受測者，比起操作單一視覺回饋鍵盤 的受測者不容易有肩膀疲勞的情形。此部分與毛仲懷(2010)研究結果操作平板電腦進

行文字輸入作業時，特別是頭肩頸部位容易產生不舒服，有相同的結果。毛仲懷(2011) 提到平板電腦在操作上因為顯示螢幕與鍵盤在同一個平面上，因此必須長時間低頭， 導致容易產生肩膀疲勞的情形。 表 4- 11 受測者是否習慣所操作的鍵盤介面配置 是否習慣此種鍵盤配置介面 總和 習慣 不習慣 組 別 控制組 (單一視覺回饋觸碰鍵盤) 個數 7 8 15 整體的 % 23.3% 26.7% 50.0% 實驗組 （創新觸覺回饋觸碰鍵盤） 個數 10 5 15 整體的 % 33.3% 16.7% 50.0% 總和 個數 17 13 30 整體的 % 56.7% 43.3% 100.0% 由表 4-11 中針對受測者是否習慣測驗時所操作的鍵盤介面配置，在操作單一視覺 回饋觸碰鍵盤有 8 人不習慣操作介面佔 26.7%，而操作創新觸覺回饋觸碰鍵盤有 5 人 不習慣操作介面佔 16.7%，因此可以發現在目前虛擬鍵盤的介面上，與傳統的鍵盤介 面仍有不同，所以造成使用者的不習慣。 表 4- 12 受測者是否喜歡所操作的鍵盤大小配置 按鍵大小 總和 喜歡 不喜歡 組別 控制組 (單一視覺回饋觸碰鍵盤) 個數 12 3 15 整體的 % 40.0% 10.0% 50.0% 實驗組 （創新觸覺回饋觸碰鍵盤） 個數 7 8 15 整體的 % 23.3% 26.7% 50.0%