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信息技术和互联网的迅速发展,使得技术创新形态正在逐步发生转变,以用户为中心、以人为本的思想进一步受到重视。界面作为信息产品的窗口,其设计从之前追求满足用户的功能需求和审美需求,逐渐关注更加人性化和更容易被用户接受的体验需求。心智模型原本是关于认知的理论,对于人类认知模型的挖掘和用户体验设计中对于用户体验需求的挖掘都是一个研究用户认知和使用习惯的过程,具有高度的一致性。随着手持移动设备越来越广泛地被人们所使用,关于其用户体验的研究也逐渐升温。由于其便携性和使用环境得多样性,手持移动设备必须具有易用性、易学性等特性,要求其界面在使用过程中不给用户的认知带来额外的负担,以避免占用用户过多的注意力。本文以用户体验设计为基石,首先分析研究了基于心智模型的界面设计,把用户认知中心智模型的表现分为宏观与微观两种形式。通过对用户体验设计进行分析,提出界面提供者与界面接受者之间的映射模型;将界面分为显性要素和隐性要素,构建了界面隐性要素的显性化设计模型。然后,本文通过实验的方法捕获用户心智模型,用以作为设计参考。同时,根据用户体验的设计理论,探索知识在需求分析、开发设计和设计测试之间的传递与转化,构建了基于心智模型的用户体验设计过程模型,阐述了产品开发流程中各个阶段常见的设计方法和文档输出要求。最后,本文选取手持移动设备作为设计载体,以"SmartAngel"手机系统软件开发为例。从用户调研和心智模型构建开始,通过访谈和问卷调查进行用户研究,让用户参与设计的全过程中。分析用户需求,建立了系统原型并在此基础上进行了界面设计。在本文的最后进行了基于心智模型的原型设计测试,完成了可用性测试评估,验证了用户体验中基于心智模型的界面设计理论体系。