基于WolframAlphaAPI的科学计算器原型设计
个人参与的工作及贡献
- 与同伴进行产品设计理念的讨论
- 进行相关用户调研
- 产品整体结构的构建和架构分析
- 构思并实现产品的布局排版和原型
- 对交互效果以及功能进行了反复调试
- 制作界面介绍图片和整理项目文案
一、简介与平台选择
Wolfram Alpha
Wolfram Alpha是由Wolfram Research开发的计算搜索引擎。该在线服务提供了有关事实性问题的答案，而不是通常的搜索引擎所提供的链接列表。Wolfram Alpha于2009年5月18日发布，基于以前的产品Mathematica，该计算平台集成了代数，数值，符号，统计计算功能以及图形显示功能
Wolfram Alpha提供的答案不包含链接，而是包含图形，图表，表格和图形。它不仅会提供确切的答案，还会显示一个有序的页面，其中包含来自经过验证的来源的其他信息。
这种基于数学模型和算法的搜索引擎可能是语义网中的理想选择。
原型设计理念
经过短时间的讨论，并结合我们团队的开发经历，最终决定选择计算器题目进行设计。和普通的计算器一样，主界面包含基础按键[1]和算式输入框[2-1]和结果输出框[2-2]，方便普通用户在日常生活中，可以快速的使用本产品进行简单的计算。
其次我们加入了一个扩展界面[4]，用于显示从WolframAlpha获取的科学计算过程与计算结果、函数图形等，用于满足专业用户的科学计算需求。
（组件标号请参考附件-模块介绍图）
理想支持平台
初期界面设计风格简谱，计划用于Web端和Windows、Linux、MacOS、Android9.0+、IOS等主流系统。其中对于屏幕尺寸狭小的移动端，计划使用滑动方式来拉出扩展界面。
二、原型设计工具的选择
理念及思路
我们在设计原型的时候一是要提升原型设计的合理性，二是要减少原型设计所占用的时间。因此，我们队伍在明确了产品需求之后各司其职分工合作。
对目前常用的原型设计工具进行横向对比
我们分别依次尝试了墨刀,Axure,Mockplus等软件，从他们的特色功能、性价比、学习曲线等多个角度进行了分析。
Axure
AxureAxure RP是美国AxureSoftware Solution公司旗舰产品，是一款快速的产品原型设计工具，让负责定义需求和规格、设计功能和界面的专家能够快速创建应用软件或Web网站的线框图、流程图、原型和规格说明文档。作为专业的APP原型设计工具，它比一般创建静态的原型设计工具要快速、高效。它具有强大的交互效果,同时方便多人协作,有着便利的版本控制管理和动态面板,此外还有丰富的控件元素。
但相较而言,Axure的学习成本较高,熟练掌握所需要的时间更长,它的价格也是劝退我们的一个理由。
墨刀
墨刀的定位是主要用于设计移动APP原型，其控件的拖拉、大小的调整，都会自然去匹配相应的母版大小，非常人性化。再者，墨刀提供了强大的共享创建功能，方便用户的手机上预览原型。
但我们认为缺点在于对交互效果、控件组合、操作面板的选择都不如Axure灵活，内置交互效果包括点击、滑动、滚动等，做高保真原型的时候不够用；另外，效果切换因为是采用连线的方式，有时会让用户产生错乱的感觉。
Mockplus
Mockplus是一款简洁快速的原型设计工具。适合软件团队、个人在软件开发的设计阶段使用。其低保真、无需学习、快速上手的特点简直是为我们这样的初学者量身打造，而且它的功能够用并能够很好地表达自己的设计，满足众多的工作需求。有别于Axure的繁复，Mockplus致力于快速构建和迭代原型，为设计者提供简洁高效的设计方式。相较于Axure的厚重，Mockplus更显轻盈。而且它的学习成本较低，学习曲线平滑，方便我们快速上手完成任务，同时它的价格也是十分亲民，假如日后有需求的话我们购买起来负担会小很多。
综合考虑，我们最终选择了Mockplus作为我们团队的开发工具。
三、界面模块与功能介绍
主界面
按钮组（对应模块介绍图模块1）
主界面上的最大的交互集成模块，由30个按钮组成，其中包括26个常用数学按钮和4个特殊按钮。按钮排列参考了一些人体工学文献，每一个按钮单独绑定了逻辑函数与动画效果，按钮个体之间相对独立，用户可以通过点击按钮操作程序。
常用数学按钮（26个）
用户可以通过点击，来对输入框的算式追加输入，起到和从键盘输入一样的效果。
这些按钮包括：
- 数字按钮 ([0-9],[.]) 和 ([00])；
- 特殊符号按钮 ([pi],[e])；
- 运算符号按钮 [^](,[\%],[(],[)],[!],[/],[*],[-],[+])；
- 三角函数按钮 ([sin],[cos],[tan])；
特殊按钮（4个）
特殊按键判定的并不是简单的输入，而是特殊的逻辑操作。
- 按钮 ([清空])（对应模块介绍图中组件[1-1] ）：
- 正如名字所述，按下后会清空输入区和输出区的内容。按钮配色为红色，用来区分于其他按键，并且红色可以让人引起注意，一定程度上防止误触。
- 按钮 ([退格])（对应模块介绍图中组件[1-2]）：
- 按下功能是使输入区中的算式退一格。配色为深灰色，同理区分其他的按键。
- 按钮 ([>])（对应模块介绍图中组件[1-3]）：
- 这个是扩展界面的展开按钮，点击一下后会在主窗口右侧展开一个扩展界面（如模块介绍图-展开所示），展开之后按钮变成 ([<]) 收回模式，再次按下可以收回扩展界面。
- 按钮 ([=])（对应模块介绍图中组件[1-4]）：
- 等于号按钮，在按下后程序将输入区中内容传入后端计算，并将计算结果显示在输入区下方的输出区。
文字框
这里是程序与用户的信息交互区域和主要显示模块，负责显示和记录用户的输入和简要计算结果的输出。由输入区和输出区两个文本区域组成，其中输入区是用户可以编辑的，用户可以通过按钮或者键盘在其中输入算式，而输出区是只读组件，用户只能复制其中内容。
- 输入区（对应模块介绍图中组件[2-1]）：
- 输入区是显示用户的输入和可以让用户直接编辑的区域，使用万用编码（UTF-8）。一般的计算器如果想成功得到计算结果，用户必须输入符合算式规则的语句。但是由于我们的计算器基于WolframAlphaAPI，所以理论上算式模糊或者自然语言描述依旧可以得到计算结果。
- 输出区（对应模块介绍图中组件[2-2]）：
- 输出区用于显示算式的最终结果，在按下等于号之后，将后端传来的输入区计算结果直接显示出来，同样适用万用编码。用户可以通过右键输出区快速复制计算结果。
作者信息
区域由一些指向外部链接的按钮组成，其中包括我们的各种联系方式。
扩展界面
扩展界面只包含一个模块——扩展模块（对应界面模块介绍_展开中模块[4]）。
扩展模块负责显示从WolframAlphaAPI获取的全部计算过程、科学计算结果等，采用响应式布局。
通过点击按钮 ([>]/[<]) 可以展开或者收回扩展模块。
四、参考文献
[1] 章曲，谷林.人体工程学[M].北京：北京理工大学出版社，2009：12-17.
[2] Manuel Mateo,Marc Tarral,Pedro M. Rodríguez,Asun Galera.Ergonomics as basis for a decision support system in the printing industry [J]. Central European Journal of Operations Research, 2020, Vol.28 (4), pp.685-706.
五、附件
1.模块介绍图
2.模块介绍图-展开
3.用户调研
4.原型演示1
5.原型演示1-展开
6.原型演示2
7.原型演示2-展开1
8.原型演示2-展开2
