Past, present, and future of form-based user interfaces : innovative design for evolving the 'form' user interface metaphor

Abstract

Formular-basierte Benutzerschnittstellen (User Interfaces, UIs) sind eine wichtige Design-Option fuer heutige Software-Anwendungen. Laufende Kritik bezueglich mangelnder Interaktivitaet, schlechter Usability, buerokratischer Konnotation und Langweiligkeit dieser UIs weist auf die Dringlichkeit der Aufgabe hin, die aktuelle Design-Praxis zu verbessern. Die diesbezueglichen Beitraege der vorliegenden Dissertation sind theoretisches Verstaendnis und praktische Verbesserungen. Der theoretische Teil dieser Arbeit praesentiert eine Untersuchung historischer Formulare, eine neue Definition von Formular-basierten UIs und eine systematische Analyse von Forschungszielen. Die Definition versteht Formular-basierte UIs mit Hilfe des Konzepts der User Interface Metaphor und hilft, kontingente Eigenschaften von konstitutiven klar zu unterscheiden. Die Definition basiert auf einer umfassenden Uebersicht verwandter Literatur und auf einer Untersuchung von historisch invarianten Eigenschaften von Formularen. Implikationen der Definition wurden mittels Theorie aus Semiotik ausgearbeitet. Das ermoeglichte eine systematische Analyse wichtiger Ziele für zukuenftige Forschung in Formular-Design. Zusammenfassend helfen die theoretischen Beitraege dieser Arbeit, Formular-basierte UIs besser zu verstehen, klar zu definieren und in Zukunft hinsichtlich vierzehn konkret beschriebenen Forschungszielen zu verbessern. Der praktische Teil dieser Arbeit traegt zu drei Forschungszielen in Formular-Design bei. In Bezug auf Navigation in langen Formular-basierten UIs schlaegt die vorliegende Arbeit erstens vor, das Fokus-und-Kontext Prinzip aus Informationsvisualisierung auf Formular-Design anzuwenden. Ein solches, neuartiges Design wurde auf stationaeren Desktop-Computern und mobilen Geraeten (Smartphones) evaluiert. Die Evaluationsergebnisse waren vielversprechend. Auch unerfahrene Benutzer konnten das neue Design ohne Probleme oder Performance-Einbussen verwenden. Eine zusaetzliche Erkenntnis war, dass Designer von mobilen Applikationen andere Designpatterns an Stelle von Scrolling verwenden sollten, die einen besseren Ueberblick gewaehren. Zweitens praesentiert die vorliegende Arbeit eine Designspace-Analyse hinsichtlich Kollaboration in Formular-basierten UIs und zeigt so die verfuegbaren Design-Optionen systematisch auf. Diese Analyse war Ausgangspunkt fuer das Erstellen eines Rapid-Prototyping Tools. Das Tool ermoeglicht Designern, viele Design-Optionen einfach und schnell zu konfigurieren, statt sie zeitaufwaendig zu implementieren. Auf diese Weise unterstuetzt das Tool iteratives Design, vergleichende Evaluationen und empirisch fundierte Design-Entscheidungen. Drittens adressiert diese Arbeit hedonische Qualitaeten von Formular-basierten UIs sowie deren viel-kritisierte Langweiligkeit. Es wird ein neuartiger Design-Prozess vorgeschlagen, mit welchem Online-Umfragen gamifiziert, d.h. mit Spielelementen umgestaltet werden koennen. Der Prozess wurde erfolgreich in zwei Fallstudien angewandt. Die resultierenden Designs haben die User Experience signifikant verbessert. Zusammenfassend traegt die vorliegende Dissertation zu einem tieferen theoretischen Verstaendnis von Formular-basierten UIs bei und praesentiert praktische Beitraege, um Formular-Design hinsichtlich Effizienz, Interaktivitaet und User Experience zu verbessern.

Form-based user interfaces are an important design option for today's software. Nonetheless, ongoing criticism regarding lack of interactive features, dullness, and bureaucracy indicates a need to improve the current design practice. The present dissertation addresses this need by providing theoretical and practical contributions for form design. The theoretical contributions of this work include an investigation of historical forms, a novel definition of today's form-based user interfaces (UIs), and a systematic analysis of research goals. The definition is based on the concept of UI metaphor. Its main practical advantage is that it allows one to clearly distinguish constitutive characteristics from contingent ones. The definition is firmly grounded in a comprehensive review of related work and an investigation of historically time-invariant characteristics of forms. Implications of the definition were elaborated using semiotic theory of UI metaphor. This allowed to analyze metaphorical entailments and derive a list of fourteen research goals for future form design. In summary, the theory provided in this work clears the current confusion over defining characteristics of form-based UIs and can inspire future research in innovative form design. The practical part of this work addresses three research goals related to navigation, collaboration, and gamification in the context of form-based UIs. Contributions made regarding these three goals include analyses of available design options, proposals for novel form designs, and empirical evaluations of these designs. First, regarding navigation in long form-based UIs, this work applied the Focus & Context principle from information visualization to form design. The novel design was evaluated on desktop and mobile devices with promising results. Even novice users could easily work with the new design. An additional insight gained from the evaluation is that Scrolling should be avoided on mobile devices in favor of other design patterns that provide a better overview. Second, regarding collaboration, this work presents a design space analysis of available design options for designing collaborative form-filling. The analysis provided a basis for developing and proposing a rapid prototyping tool. The tool allows for quick configuration (instead of time-consuming implementation) of various design options and thus supports iterative design, comparative evaluations, and empirically-grounded design decisions. Third, hedonic qualities of form-based UIs and their much criticized dullness were addressed through gamification. Specifically, this work proposed a novel design process for gamifiying online surveys. The process was successfully employed in case studies. The resulting gamified survey designs significantly improved the respondents- user experiences. In summary, the theoretical and practical contributions of this work helped to advance the understanding of form-based UIs and to evolve the current design practice towards more efficiency, interactivity, and towards a more pleasant user experience.