33、以用户需求为导向的软件设计指南

以用户需求为导向的软件设计指南

1. 用户中心设计(UCD)简介

在当今快节奏且竞争激烈的软件领域,打造满足用户需求的产品已成为必然要求。用户中心设计(User - Centered Design,UCD)是一种将用户置于设计与开发过程核心的方法。它强调在每个阶段都优先考虑用户需求,通过深入了解用户的需求、行为和痛点,确保最终产品不仅功能良好,还能提供无缝且令人满意的用户体验。

  • 定义 :UCD 是一种在设计和开发各阶段都优先考虑用户需求的方法论。它注重迭代反馈循环、可用性测试,并在用户期望与业务和技术限制之间寻求平衡。其本质是一种设计理念,确保最终产品符合目标受众的需求和期望。
  • 重要性 :在软件竞争中,用户体验往往是产品成败的关键。设计不佳的产品,即便技术能力出色,若让用户感到沮丧或困惑,也会很快失去市场。UCD 通过在每个开发阶段考虑用户意见,降低了这种风险,有助于开发者交付有实际价值、减少用户流失并促进长期用户参与的产品。
  • 历史与演变 :UCD 的根源可追溯到 20 世纪 80 年代的人机交互(HCI)和人体工程学设计原则。最初,这些原则应用于航空和制造业等对用户安全和性能要求极高的行业。随着软件融入日常生活,设计用户友好型产品的需求日益凸显。如今,UCD 已成为各行业确保数字产品直观、实用和可访问的关键方法。
  • 关键原则
    • 关注用户 :用户的需求、行为和目标应驱动每一个设计决策。设计师需尽早且频繁地与用户互动,收集反馈并了解他们与产品的交互方式。
    • 迭代设计 :UCD 不是一次性过程,而是一个迭代循环。创建原型,与用户进行测试,并根据反馈进行改进,确保最终产品不断满足用户需求。
    • 协作 :UCD 鼓励设计师、开发者和利益相关者之间的协作。它需要多方面的意见来全面理解问题并开发最佳解决方案。
    • 解决问题 :UCD 专注于解决用户面临的实际问题,而非仅仅追求技术上的可能性或美观性,旨在让用户体验尽可能轻松高效。
2. 理解用户需求

深入了解将与产品交互的用户是 UCD 的关键环节。这不仅要知道用户是谁,更要识别他们的痛点、目标、行为和偏好。当设计时心中有清晰的用户画像,产品更有可能满足用户期望、解决问题并提供无缝体验。
- 进行用户研究
- 调查 :可从大量用户处收集定量数据,结构良好的调查有助于了解广泛的用户偏好、行为和人口统计信息,为早期设计决策提供指导并揭示需要深入探索的领域。
- 访谈 :一对一访谈能提供关于用户想法、行为和情感的定性见解。通过与用户进行详细对话,可挖掘出调查无法发现的具体需求、挑战和期望。
- 观察 :观察用户与产品(或类似产品)的交互,能揭示用户自身可能无法表达的见解,突出用户如何导航产品、在哪里遇到困难以及本能采取的行动。
- 创建用户角色 :在收集足够的用户研究数据后,创建用户角色。角色是基于数据的虚构代表,代表关键用户细分群体。
- 定义角色 :每个角色应代表一个典型用户,包括人口统计信息、目标、行为、挫折和动机等细节。精心设计的角色能让开发团队清楚知道为谁设计,确保产品符合真实用户的需求。
- 使用角色 :在讨论设计功能、用户流程和解决问题时,角色能让用户视角始终处于中心位置。通过经常参考角色,团队可确保设计决策以真实用户为出发点。
- 绘制用户旅程 :用户旅程描述了用户与产品交互时采取的步骤。绘制这些旅程有助于识别用户与产品互动的关键接触点、每个步骤的目标以及可能遇到摩擦的地方。
- 接触点 :是用户与产品的交互,如点击按钮、填写表单或完成购买。识别这些接触点对于确保用户能高效实现目标至关重要。
- 痛点 :是用户旅程中出现摩擦、困惑或沮丧的时刻。了解痛点位置有助于设计团队确定需要改进或重新设计的区域。
- 目标 :在用户旅程的每个步骤中,用户都有试图实现的目标。绘制这些目标可确保产品的每个功能都符合用户期望,引导用户实现预期结果。
- 识别痛点和用户目标 :识别和解决用户痛点是 UCD 最关键的方面之一。痛点是用户与产品交互时遇到的具体挫折或挑战,如导航不佳、说明不清或响应时间慢等。
- 识别痛点 :可通过用户反馈(来自调查、访谈或支持渠道)、用户测试或观察用户行为来识别。这些痛点通常代表产品显著改进的机会。
- 定义用户目标 :用户使用产品时有特定目标,如完成任务、解决问题或获取信息。明确这些目标可确保产品促进用户成功和满意,使设计与目标一致,带来更直观和有价值的用户体验。
- 理解用户需求中的同理心 :同理心是理解用户需求的关键组成部分,即设身处地从用户角度看待产品。同理心帮助设计师预测用户与产品交互时的感受,减少不必要的复杂性,使用清晰的视觉层次结构,简化决策过程,预测用户挑战并设计满足实际需求的解决方案。通过用户研究和互动建立同理心,确保产品是为实际用户体验而非假设场景设计。
- 同理心映射 :是一种通过关注用户所说、所想、所感和所做来总结用户研究见解的工具。它帮助团队可视化用户的情感体验,做出提高用户满意度的设计决策。

3. UCD 中的原型制作和线框设计

在 UCD 中,创建原型和线框对于将抽象概念转化为可测试和迭代的实际设计至关重要。这些工具帮助设计师可视化用户与产品的交互方式,在全面开发开始前获得早期反馈并进行调整。
- 什么是线框设计 :线框是产品布局和结构的低保真表示。它是静态的视觉结构,勾勒出产品的布局,而低保真原型增加了有限的交互性以模拟用户流程。线框作为产品组织方式的蓝图,展示按钮、导航菜单和内容区域等元素的位置,而不涉及具体的设计细节,如配色方案、字体或图像。
- 线框的目的 :线框使团队能够专注于用户界面(UI)的整体结构,确保关键功能和元素逻辑放置,便于在投入高保真设计或开发之前解决可用性问题。
- 低保真与高保真线框 :低保真线框是用于勾勒大致布局的简单草图或图表,而高保真线框包含更详细的组件,开始类似于最终设计。通常,低保真线框在早期创建以验证整体流程和结构,高保真版本在设计完善时出现。
- 原型制作:让线框活起来 :原型通过添加交互性和模拟实际用户体验,超越了静态线框。它允许用户和利益相关者与产品的可点击版本进行互动,即使最终的视觉设计或功能尚未完全实现。
- 原型的目的 :原型使团队能够在设计过程早期测试设计概念、验证假设并收集用户反馈,确保在投入大量资源进行开发之前,产品设计符合用户期望。
- 低保真与高保真原型 :低保真原型通常基于线框创建,专注于基本交互和导航;高保真原型看起来和行为更像最终产品,提供近乎完整的用户体验模拟。
- 线框设计和原型制作工具
- Figma :是流行的协作设计、线框和原型制作工具,允许团队实时协作并与利益相关者共享设计以获取反馈,内置交互功能,可用于低保真和高保真原型制作。
- Sketch :广泛用于 UI 和 UX 设计,提供强大的线框和原型制作功能。虽然主要是设计工具,但与各种插件的集成可创建交互式原型。
- Adobe XD :是支持线框和原型制作的综合工具,能从低保真线框平滑过渡到具有动画和交互的完全交互式原型。
- Balsamiq :专门用于创建低保真线框,其简单的拖放界面可快速创建草图式线框,适合早期头脑风暴和概念化。
- 基于用户反馈迭代设计
- 使用原型进行用户测试 :用原型进行可用性测试,可观察真实用户与设计的交互。通过跟踪用户行为并听取反馈,设计师可识别用户遇到困难的区域并进行必要调整。
- 纳入反馈 :根据用户测试的反馈,团队可完善线框或原型。这种迭代过程确保最终设计不仅功能实用,还符合用户需求和期望。
- 快速原型制作 :在 UCD 中,快速原型制作概念至关重要。它指在全面开发之前创建快速迭代版本的产品以测试不同想法,提供灵活性并降低后期开发中昂贵重新设计的风险。
- UCD 中原型制作和线框设计的好处
- 早期验证 :这些工具允许团队在全面开发前通过收集真实用户反馈来验证设计决策,避免项目后期的昂贵更改。
- 改进协作 :线框和原型使设计师、开发者和利益相关者更容易协作并就产品方向达成一致。它们为讨论和决策提供视觉框架,确保各方保持一致。
- 减少开发时间 :在原型制作阶段解决可用性问题并确定设计决策,可简化开发过程。清晰的线框和原型为开发者提供详细指导,减少歧义并避免返工。
- 增强用户体验 :原型制作可测试用户交互和工作流程,确保最终产品直观且用户友好。迭代过程确保在影响用户体验之前发现并解决设计问题。

以下是用户研究方法的对比表格:
| 研究方法 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
| — | — | — | — |
| 调查 | 可收集大量定量数据,了解广泛用户信息 | 缺乏深度,可能存在回答不认真情况 | 了解用户整体偏好、行为和人口统计信息 |
| 访谈 | 提供深入的定性见解,挖掘具体需求 | 样本量有限,耗时较长 | 了解用户独特需求、挑战和期望 |
| 观察 | 揭示用户自身难以表达的见解 | 受观察环境和用户行为影响 | 发现用户与产品交互的实际痛点 |

下面是 UCD 中用户研究到原型制作的流程图:

graph LR
    A[进行用户研究] --> B[创建用户角色]
    B --> C[绘制用户旅程]
    C --> D[识别痛点和目标]
    D --> E[创建线框]
    E --> F[制作原型]
    F --> G[用户测试]
    G --> H{是否满足需求?}
    H -- 是 --> I[产品开发]
    H -- 否 --> E
4. 将用户反馈融入开发

用户反馈是用户中心设计(UCD)的基石,在塑造符合用户需求、偏好和期望的产品方面发挥着关键作用。通过在开发过程中系统地收集、分析和融入用户反馈,团队能够打造出更直观、更友好且更能解决实际问题的产品。
- 收集用户反馈的方法
- Beta 测试 :向一组真实用户发布接近最终版本的产品,开发者可以收集关于整体用户体验的反馈,识别漏洞,并评估产品满足用户需求的程度。Beta 测试能在真实环境中获取有价值的见解,帮助团队在正式发布前完善产品。
- 可用性测试 :观察用户与原型或实际产品的交互,以识别可用性问题。这种亲身体验的方法能让团队了解用户如何操作产品、遇到哪些困难以及需要哪些改进。通过观察用户的实际操作,设计师可以发现痛点并进行调整,确保用户体验更加顺畅。
- A/B 测试 :比较一个功能或设计元素的两个版本,看哪个在用户参与度、满意度或转化率方面表现更好。这种方法特别适用于优化产品的特定方面,如布局、行动呼吁按钮或导航流程。A/B 测试的数据能帮助团队做出基于数据的设计决策。
- 用户调查和访谈 :调查和访谈可以直接从用户那里收集定性和定量的反馈。调查能快速从大量用户中收集数据,而访谈则能深入了解用户的想法、行为和挑战。这些方法对于收集关于整体满意度、期望功能和潜在痛点的反馈非常有效。

反馈收集方法 特点 适用阶段
Beta 测试 接近真实使用场景,可发现整体体验问题 产品接近完成时
可用性测试 专注于用户操作困难,提供具体改进方向 原型或产品开发中
A/B 测试 对比不同设计效果,优化特定元素 设计有多种方案时
用户调查和访谈 全面了解用户想法和需求 各个阶段
  • 解读和优先处理用户反馈的最佳实践
    • 识别共同主题 :分析反馈时,寻找多个用户提及的共同主题或反复出现的问题。如果多个用户报告相同的问题或请求相同的功能,这显然是需要优先处理的。这些模式有助于团队关注最有影响力的更改。
    • 基于用户影响进行优先级排序 :有些反馈可能解决的是次要的可用性问题,而有些反馈可能突出了严重影响用户体验的关键问题。根据反馈对用户满意度和产品成功的潜在影响来进行优先级排序,优先处理能解决主要痛点的高影响更改。
    • 使反馈与业务目标保持一致 :虽然用户反馈非常宝贵,但应始终在产品的整体业务目标背景下考虑。有些反馈可能建议的功能或更改与产品的愿景或策略不符。在这种情况下,重要的是权衡反馈的价值与产品的更广泛目标。
    • 平衡用户需求和技术可行性 :有些用户请求从技术角度来看可能难以实现。在对反馈进行优先级排序时,要考虑在项目的时间和资源限制内进行更改的可行性。必须在用户需求和团队的技术能力及资源之间取得平衡。
  • 处理冲突反馈和不同用户需求 :在融入用户反馈时,有时会遇到不同用户提供冲突反馈,或者一个更改对一个用户群体有益但对另一个用户群体产生负面影响的情况。
    • 按需求对用户进行细分 :不同的用户细分群体可能有不同的优先级、目标和工作流程。例如,新手用户可能需要更简单的界面,而高级用户可能请求更多的功能和定制选项。通过根据用户的需求和专业知识进行细分,你可以使产品适应不同的群体,或提供满足每个细分群体独特需求的定制功能。
    • 优先考虑核心用户的反馈 :当面临冲突反馈时,优先考虑产品核心用户的反馈,即产品主要针对的用户群体。通过关注最重要用户的需求,你可以确保产品为目标受众提供最大价值。
    • 对多个用户群体进行更改测试 :在可能的情况下,对多个用户群体进行更改测试,以了解他们的反应。这有助于在不同需求之间取得平衡,找到适用于广泛用户的解决方案。
  • 将反馈融入敏捷开发周期 :用户反馈在融入迭代开发过程(如敏捷开发)时最为有效。敏捷开发强调产品更新的持续交付,使团队能够快速融入反馈并进行持续改进。
    • 将反馈融入冲刺阶段 :在敏捷开发中,反馈应被视为持续输入,用于为任务待办事项提供信息。在收集和分析反馈后,团队可以将必要的更改分解为可操作的任务,并将其优先级排序后纳入即将到来的冲刺阶段。这确保反馈得到及时处理,产品根据真实用户输入不断发展。
    • 反馈循环 :敏捷开发依赖于短反馈循环,在这个循环中,更改被实施、测试,并根据额外的反馈进行改进。通过持续收集和处理用户反馈,团队可以更有效地进行迭代,并在每次发布时提供更好的功能。
    • 快速迭代和原型制作 :原型制作和快速迭代使团队能够快速与用户测试更改,并在完全投入新功能或设计之前进行调整。这种敏捷、以反馈为驱动的方法确保在进行大量开发工作之前,改进得到用户的验证。
  • 衡量更改的成功 :在融入用户反馈并实施更改后,必须衡量这些更改的成功程度。这包括收集额外的反馈、分析用户行为和跟踪关键指标,以确保修改达到了预期效果。
    • 用户满意度调查 :在实施更改后进行后续调查,可以了解用户是否认为改进解决了他们的问题。

下面是将用户反馈融入开发的流程图:

graph LR
    A[收集用户反馈] --> B[分析反馈]
    B --> C{是否有高优先级反馈?}
    C -- 是 --> D[确定可操作任务]
    C -- 否 --> A
    D --> E[纳入敏捷开发冲刺]
    E --> F[开发与测试]
    F --> G[实施更改]
    G --> H[衡量更改效果]
    H --> I{是否达到预期?}
    I -- 是 --> J[持续优化]
    I -- 否 --> A

总结

以用户需求为导向的软件设计是一个全面且迭代的过程。从理解 UCD 的基本概念和原则,到深入了解用户需求、进行原型制作和线框设计,再到将用户反馈融入开发并衡量更改的成功,每个环节都紧密相连,共同致力于打造满足用户需求、提供优质体验的软件产品。通过遵循这些方法和最佳实践,开发者能够提高产品的竞争力,赢得用户的长期信任和忠诚度。在未来的软件设计中,持续关注用户需求、不断优化设计和开发流程,将是取得成功的关键。

内容概要:本文介绍了基于贝叶斯优化的CNN-LSTM混合神经网络在时间序列预测中的应用,并提供了完整的Matlab代码实现。该模型结合了卷积神经网络(CNN)在特征提取方面的优势与长短期记忆网络(LSTM)在处理时序依赖问题上的强大能力,形成一种高效的混合预测架构。通过贝叶斯优化算法自动调参,提升了模型的预测精度与泛化能力,适用于风电、光伏、负荷、交通流等多种复杂非线性系统的预测任务。文中还展示了模型训练流程、参数优化机制及实际预测效果分析,突出其在科研与工程应用中的实用性。; 适合人群:具备一定机器学习基基于贝叶斯优化CNN-LSTM混合神经网络预测(Matlab代码实现)础和Matlab编程经验的高校研究生、科研人员及从事预测建模的工程技术人员,尤其适合关注深度学习与智能优化算法结合应用的研究者。; 使用场景及目标:①解决各类时间序列预测问题,如能源出力预测、电力负荷预测、环境数据预测等;②学习如何将CNN-LSTM模型与贝叶斯优化相结合,提升模型性能;③掌握Matlab环境下深度学习模型搭建与超参数自动优化的技术路线。; 阅读建议:建议读者结合提供的Matlab代码进行实践操作,重点关注贝叶斯优化模块与混合神经网络结构的设计逻辑,通过调整数据集和参数加深对模型工作机制的理解,同时可将其框架迁移至其他预测场景中验证效果。
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