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随着计算环境与交互设备的发展，笔式用户界面以其自然的交互特征和便携轻巧的物理特性迅速成为了新一代用户界面研究的热点。然而基于笔交互的软件系统是一个用户个性化需求突出的应用领域。如何满足用户的可用性要求并保证软件系统开发的灵活性和可扩展性成为了笔式交互系统开发的关键问题。
人机交互的研究表明将用户引入设计开发过程以及开发过程的快速迭代是保证软件可用性的有效方法。但仅仅将小量用户引入设计和评估过程，仍然无法满足笔式交互系统中普遍的用户个性化需求。最终用户开发为笔式交互系统的开发提供了新的思路。面向最终用户的开发方法能够利用用户的自主开发，将笔式交互系统中的用户意图及个性化需求直接反映到系统设计和实现中。另一方面，最终用户开发由用户主导设计，系统工具自动生成原型，极大加快了软件设计、开发与评估的迭代速度。
本文的研究目标在于：从最终用户对笔式交互系统的个性化需求出发，依据用户对工作活动的认知过程以及对笔式交互系统领域与笔交互特征的分析，提出了面向最终用户的笔式交互系统开发方法。
针对这一目标，本文开展了对笔式交互系统的理论和方法研究，并研发了相应的开发工具，其中主要的创新点包括：
1.总结并给出了一种面向最终用户的笔式交互系统开发方法
由于纸笔交互的自然性与个性化，在笔式交互系统的开发中，对用户可用性需求的满足被放到了系统设计与实现的中心。笔式交互系统中普遍的个性化用户需求使传统的软件开发方法无法满足笔式交互系统的开发要求。从用户出发进行界面设计和系统实现是保证软件可用性的必要条件。最终用户开发方法能够将用户意图和个性化需求快速正确地反映到系统实现中。
最终用户开发方法的选取与应用领域相关，笔式交互系统开发的核心是满足用户的交互任务。本文通过对交互式系统开发方法的分析以及笔式交互系统在用户认知和用户需求方面的特征，描述了一种面向最终用户，以任务为中心的笔式交互系统开发方法。该方法通过以任务模型为核心的交叉模型结构，进行面向最终用户的设计和基于模型的软件开发，从而在满足软件可用性要求的同时保证了系统开发的灵活性与可扩展性。最终用户的设计和系统原型的自动生成加快了系统开发的迭代速度，快速地迭代开发有效地保证了最终系统的可用性。
2.建立了面向用户任务需求与系统服务的笔式交互系统领域模型
在最终用户开发过程中，用户任务表现为系统提供的功能支持，而抽象的用户概念无法直接转化为具体的系统实现。因此从系统功能开发的角度，需要一个连接问题域和方法域的中间层次。
本文从笔式交互任务出发通过领域建模进行笔式交互系统框架抽象，并利用领域模型对用户需求任务及其组织方式、领域内可复用信息以及软件体系结构进行抽象描述。笔式交互系统领域模型PUIDM为笔式交互系统的开发提供了一个基于文档的交流平台和软件描述。该模型能够有效地建立系统实现与用户概念模型的映射，并提供了笔式交互系统的框架结构。
3.建立了以交互为中心的笔式用户界面模型
相对稳定的用户任务结构使笔式交互系统中的个性化需求集中表现在最终用户对界面的偏好及完成任务的交互方式上。对于相同的任务可以存在许多不同的交互方式完成，交互方式的多样性不仅体现为交互设备，交互组件的差异，在软件使用过程中，用户更关注交互行为本身。
本文提出了一个以交互为中心的分层界面模型。该模型充分考虑了笔式用户界面的交互特征，将交互设备、交互组件和交互行为分离，将交互行为视为一个独立的对象，使最终用户和设计者在设计过程中不必关心设备实体与交互行为的连接实现，能够灵活地进行对象选择，进行快速原型构建，并进行不同设计方案的可用性评估。
4.面向最终用户的笔式交互系统开发工具
良好的开发工具是刺激最终用户主动进行软件开发的关键。本文描述了一个基于笔交互的任务建模工具PenTaM Builder，能使最终用户自然地对软件进行快速建模。与传统的建模工具相比，PenTaM Builder从用户对活动的认知结构出发，使建模过程更加符合用户的认知习惯。同时基于纸笔隐喻的界面能够提供自然的交互方式，快速地捕捉用户的设计意图，并保持了用户思维的连续性。对用户设计状态的可视化提示能够使用户准确地把握设计的进度，了解设计的整体结构。
以软件描述文档为桥梁，代码自动生成工具能够自动将用户的设计在界面模型和领域模型的支持下转化为系统原型，极大地提高了开发的迭代速度，并保证了开发的可扩展性。