手势交互是自然人机交互的研究热点，在很多领域都有着广泛的应用，例如虚拟/增强现实、普适计算、可穿戴计算、智能家居和游戏娱乐等。本文提出了一套卓有成效的 "以用户为中心的”手势设计方法，应用在双面屏智能手机、智能汽车信息系统、智能电视交互系统、沉浸式虚拟现实购物系统中，实践证明这套方法能够有效解决传统手势设计方法所面临的一系列问题，具有很强的理论价值和实际应用开发指导意义。

人机交互的一个主要研究目的是提供以人为中心的系统设计方法论，使系统和产品能够更好地满足用户功效性和情感性的需求，提高用户与计算机之间的交互质量和用户体验。 在智能时代背景下，新型的智能交互产品层出不穷，智能手机、智能汽车车载信息系统、智能可穿戴设备、虚拟现实、增强现实、智能家居等新型的智能终端蕴含着巨大的新兴产业应用潜力，迫切需要开展面向智能交互产品的智能交互设计与技术相关研究。然而，智能交互设计与技术并没有因为信息技术所取得的成就而得到同步发展。与此同时，智能时代下应用场景的变化又带来了一系列新的问题，传统交互设计和人机交互的理论体系无法很好地适应这些新需求，给交互设计和人机交互领域提出了巨大的挑战。 人机交互的最新进展是从图形人机交互到自然人机交互，手势是人们常用的交流手段，实现手势采集和识别的软硬件技术日趋成熟，手势交互成为自然人机交互的重要方式。手势设计是提高手势交互用户体验最重要的阶段。 用户参与式设计是实现以人为中心计算的重要技术。 本书概述了用户参与式设计的新思想和理论方法，基于作者在人机交互和交互设计领域积累多年的第一线教学经验与科研成果，融合了人机交互、交互设计、用户行为科学和统计学等相关学科的专业知识，总结得出了一套成熟有效的用户参与式设计方法，并将之应用在智能双屏手机、智能汽车、Web信息导航、沉浸式VR购物等几个典型的应用领域，同时本书还对设计师及用户之间的关系等问题进行了深入思考和讨论。 衷心希望本书所介绍的一些原创性研究工作和在智能产品设计领域中的探索创新，能够为交互设计的科研工作者和应用开发者提供重要的理论和方法支持，积极推动未来人机交互的发展。 戴国忠 北京，中国科学院软件研究所 2022年5月17日 近年来，用户参与式设计（Participatory Design，PD）得到了全世界的广泛关注并被应用到了很多智能产品设计领域。它作为一种新的设计思维方式，强调目标产品的使用者或者潜在的用户在产品设计流程中的全面参与性，使得用户的意见和偏好能够在他们最终使用的产品中得以体现，从而不断地提高产品的可用性和用户满意度。与此同时，尽管已经涌现出了很多参与式设计方法，但是目前尚没有形成统一的标准和设计规范。很多交互设计从业者在面对新产品或新技术设计时，却发现存在很多可用性问题而无法直接套用这些现有的方法，在很多情况下显得束手无策。因此，产学研界迫切需要一本指导用户参与式设计实践的教程和参考书，本书正是在这样的背景和需求之下应运而生的。 本书凝聚了作者在用户参与式设计和智能手势交互领域多年的项目实践经验和最新研究成果，融合了国际前沿的理论方法与设计体系，全面系统、深入浅出地介绍了用户参与式设计的思维和方法。重要的是，本书还提供了各种翔实而有趣的案例来说明用户参与式设计的最佳实践。本书对于那些想深入挖掘用户参与式设计领域知识及想了解特定参与式设计方法的学生、研究人员和业界设计师都具有吸引力，可以满足学术界和产业界不同读者的需求。 全书共7章，各部分内容之间既互相关联又自成体系。第1章作为全书的总领，系统地介绍了用户参与式设计的相关概念、理念与方法流程、赋能技术、评估方法和典型的应用领域等内容。第2章提出了一套通用性和实践性较强的基于框架的用户参与式设计方法，有助于智能交互设计领域的实践者全面把握整个用户参与式设计流程并有效评估各个阶段的产出结果。第3章讨论了用户参与式设计中的文化因素，包括文化差异和文化认同对设计方案的影响。第4～7章详细地介绍了作者在用户参与式设计领域的几个非常有代表性的项目实践案例，包括面向智能双屏手机、智能汽车、Web信息导航、沉浸式VR购物等领域的用户参与式设计。 从第4章起，每一章都是一个独立的设计案例，但是每一章却又针对和解决了用户参与式设计实践过程中的不同难题，这些问题在目前已有的以用户为中心的设计和用户参与式设计领域中很少或根本没有被提及和讨论过，但是却又对当前的用户参与式设计理论、方法以及应用实践产生了深远的影响。 秉承从实践中来到实践中去的宗旨，本书一方面通过实际的项目践行了用户参与式设计的先进理论和方法，另一方面又在实践中发现了新的可用性问题并针对这些问题提出了有效的解决方法，可以作为对已有的用户参与式设计体系和理论框架的有益补充和扩展。 本书的完成要感谢我的博士生导师中国科学院软件研究所的戴国忠研究员和美国宾夕法尼亚州立大学信息科学与技术学院的张小龙副教授，他们在本书的选题、研究内容和方法以及写作等诸多方面给出了非常专业的指导意见。感谢电子工业出版社的编辑，本书的顺利出版得益于他们的辛苦付出。 特别感谢我的爱人王宇。本书中的很多内容和创新设计方法都是在跟她不断讨论之中逐渐完善的。同时感谢所有家人一直以来的支持和陪伴！ 本书的出版得到了国家自然科学基金面上项目（No.62272500）和广东省自然科学基金面上项目（No.2021A1515011990）资助，在此对国家自然科学基金委员会和广东省基础与应用基础研究基金委员会表示衷心的感谢。 尽管作者已竭尽全力，但仍恐书中有所疏漏和不足。本人非常诚恳地接受广大读者的批评和建议，争取不断完善本书的内容，并进一步提高质量以飨读者。 武汇岳 广州，中山大学 2022年10月9日

CHAPTER 用户参与式设计 1.1　相关概念与术语 1 1.2　用户参与式设计方法与流程 3 1.2.1　最大化猜想 3 1.2.2　启发式设计 4 1.2.3　基于人机功效学的设计方法 4 1.3　用户参与式设计赋能技术 5 1.3.1　指示物的设计 5 1.3.2　出声思维法 6 1.3.3　绿野仙踪法 6 1.4　用户参与式设计方案的评估 7 1.4.1　评估方法 7 1.4.2　数据分析和度量指标 8 1.5　用户参与式设计方法的局限性 10 1.5.1　词汇分歧问题 10 1.5.2　遗留偏见问题 11 1.6　应用领域 13 1.7　总结与讨论 15 1.7.1　被试：人口统计学要素 15 1.7.2　用户参与式设计流程 16 1.7.3　用户参与式设计的技术成熟度 17 CHAPTER 基于框架的用户参与式设计方法 2.1 设计动机 19 2.2 设计调研 20 2.2.1 基于手势的VR购物应用 21 2.2.2 最大化猜想 21 2.2.3 遗留偏见 22 2.2.4 消除遗留偏见效应的方法 22 2.2.5 基于场景的交互设计方法 24 2.3 设计框架 26 2.4 参与式观察 27 2.4.1 面向用户线下购物的参与式观察 27 2.4.2 面向用户线上购物的参与式观察 28 2.4.3 事后访谈 28 2.4.4 小结 29 2.5 头脑风暴 30 2.5.1 头脑风暴过程 30 2.5.2 小结 32 2.6 用户参与式设计 33 2.6.1 实验设计 33 2.6.2　被试 35 2.6.3　实验设备 35 2.6.4 实验过程 35 2.6.5 实验结果 36 2.6.6 小结 40 2.7 可用性评估 42 2.7.1 被试和实验设备 43 2.7.2 实验过程 44 2.7.3 实验结果 44 2.7.4 小结 46 2.8 设计启发 48 2.8.1 启动刺激对遗留偏见的调节作用 48 2.8.2 用户偏好度分析 49 2.8.3 框架约束对用户参与式设计的作用和影响 49 2.9 本章总结 50 CHAPTER 用户参与式设计中的文化因素考察 3.1　研究动机 52 3.2　设计调研 53 3.3　需求分析 55 3.4　用户参与式设计 57 3.4.1　被试 57 3.4.2　实验设备 57 3.4.3　实验过程 59 3.4.4　实验结果 59 3.4.5　小结 64 3.5　可用性评估 64 3.5.1　被试与实验设备 65 3.5.2　实验过程 65 3.5.3　实验结果 65 3.5.4　小结 68 3.6　文化差异与文化认同 69 3.6.1　被试和实验设备 71 3.6.2　实验过程 71 3.6.3　实验结果 72 3.6.4　小结 75 3.7　设计启发 76 3.7.1　文化偏见对用户参与式设计的影响 76 3.7.2　目标任务与文化偏见的相关性 77 3.8　本章总结 78 CHAPTER 面向智能双屏手机的用户参与式设计 4.1　设计动机 80 4.2　设计调研 81 4.2.1　手势分类方法学 81 4.2.2　面向智能背面屏手机的手势交互设计 82 4.2.3　面向智能双屏手机的手势交互设计 82 4.2.4　面向智能手机的启发式设计方法 83 4.3　需求分析 84 4.3.1　被试 84 4.3.2　实验设备 85 4.3.3　实验过程 85 4.3.4　实验结果 86 4.4　用户参与式设计 88 4.4.1　被试 88 4.4.2　实验设备和过程 88 4.4.3　实验结果 89 4.5　可用性评估 96 4.5.1　实验设计 96 4.5.2　被试与实验设备 96 4.5.3　实验过程 97 4.5.4　实验结果 97 4.5.5　小结 101 4.6　设计启发 102 4.6.1　简化用户心智模型 102 4.6.2　解决手眼协调问题 102 4.6.3　消除遗留偏见影响 103 4.7　本章总结 103 CHAPTER 面向智能汽车的用户参与式设计 5.1　设计动机 105 5.2　设计调研 106 5.2.1　面向智能汽车的手势交互设计 106 5.2.2　面向智能汽车的启发式设计方法 107 5.2.3　传统启发式方法的局限性及研究假设 109 5.3　需求分析 110 5.4　用户参与式设计 113 5.4.1　被试 113 5.4.2　实验设备 113 5.4.3　实验过程 114 5.4.4　实验结果 114 5.4.5　小结 116 5.5　可用性评估 116 5.5.1　被试和实验设备 117 5.5.2　实验过程 117 5.5.3　实验结果 118 5.5.4　小结 122 5.6　用户心智模型分析 124 5.6.1　手的位置和数量 124 5.6.2　手势的舒适活动区与社会接受度 124 5.6.3　简化的用户心理模型 124 5.6.4　设备上下文依赖性与手势复用 124 5.7　设计启发 125 5.7.1　消除遗留偏见影响 125 5.7.2　关注手势分歧问题 125 5.7.3　手势与功能的映射 126 5.8　本章总结 127 CHAPTER 面向Web信息导航的用户参与式设计 6.1　设计动机 128 6.2　设计调研 129 6.2.1　基于鼠标手势的交互应用 130 6.2.2　产生单一方案的用户参与式设计 130 6.2.3　产生多种方案的用户参与式设计 131 6.3　需求分析 132 6.4　用户参与式设计 134 6.4.1　第一阶段设计 134 6.4.2　第二阶段设计 138 6.4.3　第三阶段设计 141 6.5　可用性评估 143 6.6　设计启发 146 6.6.1　重视手势分歧问题 146 6.6.2　关注量少而质优的手势 146 6.6.3　事后诸葛亮效应 147 6.6.4　面向Web信息导航的手势设计指导 147 6.6.5　用户参与式设计中的求同存异设计法则 148 6.7　本章总结 148 CHAPTER 面向沉浸式VR购物的用户参与式设计 7.1　设计动机 151 7.2　设计调研 152 7.2.1　面向沉浸式VR购物的手势交互系统 152 7.2.2　面向沉浸式VR购物的手势设计方法 153 7.3　需求分析 154 7.4　用户参与式设计 155 7.4.1　被试 155 7.4.2　实验设备 156 7.4.3　实验过程 156 7.4.4　实验结果 157 7.4.5　小结 164 7.5　可用性评估 164 7.5.1　实验设计 165 7.5.2　被试 165 7.5.3　实验设备 167 7.5.4　任务场景和实验过程 167 7.5.5　实验结果 168 7.5.6　小结 173 7.6　设计启发 174 7.6.1　用户参与式设计实践中存在的问题 174 7.6.2　设计师与用户的协同设计 174 7.6.3　对手势设计空间的理解 175 7.6.4　各取所长各补所短 175 7.7　本章总结 176 参考文献 177