人机交互期末复习

人机交互期末复习

交互设计【交互设计简介】

交互设计的中心问题：

按照需要支持或扩充的用户活动，选择适当的方法和技术，以优化用户和系统、环境或产品之间的交互。

什么是交互设计：

设计支持人们日常工作和生活的交互式产品

人类通信和交互空间的设计，寻求支持人类的方法

• 创新式的用户体验，旨在增强和扩充人们的工作、通信和交互的方式

原型

关于原型：原型设计不仅是技术问题，且主要取决于使用上下文

原型

对产品概念的形象化和具体化，是设计师构思的体现

不是产品，是产品的一种近似或者受限的表示

作用：用户可以通过与之交互来探索其使用（有用性、可用性）

原型的形式

• 草图/线框图
• 故事串联图版，一系列类似卡通的场景
• 纸板原型
• ppt
• 一段模拟用户如何使用系统的video
• 木制模型
• 有限功能模拟软件

为什么要建立原型

答：评估设计，发现问题

因为：

1. 与文档相比，更容易观察和与原型进行交互
2. 有效的交流
3. 设计思想

界面隐喻

使用一件事情来描述另一件事情(WIMP，窗口、图标、菜单、指示器)，利用存在领域的知识来描述新领域的现象

是以现实世界存在的事物为蓝本，对界面组织和交互方式进行比拟，将人们对这些事物的知识运用到人机界面中来，从而减少用户的认知学习过程，是用户界面设计的基本思想/指导思想。

隐喻的主要使用方式：

• 概念化正在做的事的方式（对界面使用流程的隐喻）【例如，打电话的使用流程】
• 在界面上实例化概念模型（对界面内容的隐喻）【例如，电话的图标以现实中的电话为蓝本】
• 可视化操作的方式（对界面交互动作的隐喻）【例如，在在线购物网站上，把希望购买的商品放入购物车的图标中】

人机交互的目标

用户界面的有效使用和使用效果，以及用户对系统的反映是人机交互研究的中心内容。

基于活动的交互方式

交互设计的4个基本活动

• 识别用户需要并建立需求(设计需理解Who、What、Where，但因为各种限制，用户的需要不一定能完全实现)
• 设计候选方案（概念设计、物理设计）
• 建立设计的交互式版本（开发系统原型）
• 评估设计（评估设计或者产品是否满足某些预定义的评估标准）

整个过程是一个螺旋上升的迭代式

交互泛型？？

交互泛型(metaphor)可提供概念建模的具体化指导

• 交互泛型(可用性泛型、界面泛型)，即是实践中成功的开发实例，被认为增强了应用的可用性

如果说隐喻是物理实例，那么交互泛型是成功的设计实例

• 是先进交互技术的典范，可用来具体化概念模型

多年来，交互设计研究主要集中于基于PC的桌面应用

PC代表了孤独的、不自然的交互方式

• 创建了一个虚拟环境将人类与自然界相隔离
• 用户与虚拟环境的交互方式仅是貌似与自然界的交互，实际相差甚远
• 无法对用户的现实世界活动提供直接的支持

为什么PC的I/O设备必须是鼠标、键盘和屏幕？

如何使交互走出桌面成为当前泛型研究的一个重要趋势

• 硬件须能感知物理刺激，并与实际物理对象或工具相结合
• 软件须能处理感知信息(感知计算)，并能实现转换

无处不在的计算(ubiquitous computing)

The most profound technologies are those that disappear. Thy weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it.

无处不在的计算并非指到处都有计算机，可随时使用，而是指计算技术与物理环境之间的无缝对接

• 使用无需任何学习和准备——编织入生活的纤维
• 使用不再引起认知上的注意——消失了的技术

普适计算

无处不在的计算在家用电器和移动设备上的应用或拓展

最新的研究进展是如何感知上下文信息来支持用户的活动

可穿戴计算(wearable computing)

一种移动计算类型，将各种显示、通信等设备嵌入衣着

实物用户界面(Tangible User Interface)

通过结合信息与物理对象，允许用户“捉取和操作”信息

旨在填补数字空间和物理空间的鸿沟，集中于利用物理对象表示输入操作

增强现实(augmented reality)

将虚拟信息与现实重合，允许用户感知实际世界

对现实世界的补充或增强(数字特异功能)，而非取代它

一个AR系统一般具有三个特征：

1. 真实对象和虚拟对象在真实环境中的结合
2. 交互并实时的运行
3. 真实对象和虚拟对象相互之间准确重合(对位)

旨在增强用户的感知能力并对实际世界任务提供支持

上下文感知计算(context-aware computing)

通过感知用户和环境的状态，自动支持用户的行为

各种传感器可捕获用户的手势、表情等，据此预测用户的需要，并作出相应的反应

如，眼球追踪设备通过检测用户的视线活动实现自动导航

计算机支持的协同工作(computer-suppored cooperation work, CSCW)

传统HCI研究和实践集中于单用户、单机

网络、交互技术、多媒体的发展导致个人之间协作的出现

允许多个用户通过计算机进行合作

认知的类型

认知分为两种模式

1. 经验式认知(experiential cognition mode)
   • 可以有效并毫不费力的感知到周围发生的事情，并对其作出反应
   • 表示了一种熟练的行为模式，依赖于过程式知识和训练
2. 思考式认知(reflective cognition mode)
   • 比较、对比、思考和决策时的思维方式
   • 表示了创新思维的来源，依赖于说明式知识

两种模式都是人类行为不可或缺的，但具有不同的特征

如果产品要对人类活动提供支持，则需要不同类型的技术

认知的概念框架

对交互设计具有指导作用的理论模型

• 心理模型【将认知看成是在世纪世界的抽象模型上的计算或者规划过程】
• 信息处理【面向过程的建模方法】
• 外部认知【环境中的信息和结构】

这些模型从不同的角度，描述人机交互过程中用户的心理学特征或活动

可用性设计的原理、作用

Nielsen, et al提出的10个主要的可用性原理：

1. 系统状态的可视性，在适当的时候应提供适当的反馈，以便用户随时掌握系统的运行状态
2. 系统应与真实世界相符合，使用用户的语言，也就是使用用户熟悉的词汇、惯用语和概念，而不是面向系统的术语
3. 用户的控制和自主权，提供标记醒目的紧急出口，便于用户退出异常状态
4. 一致性和标准化，避免用户无法确定不同的词汇(或情景、动作)是否具有相同含义的情形
5. 帮助用户识别和诊断错误，使用简明的语言，描述问题的本质并推荐解决方法
6. 预防出错，应尽可能预防错误的发生
7. 依赖识别而非记忆，使得对象、动作和选择项清晰可见
8. 使用的灵活性和有效性，提供一些用户不可见的快捷键，以便有经验的用户快速执行任务
9. 最小化设计，避免使用无关或极少使用的信息
10. 帮助及文档，提供易于检索、便于用户逐步学习的帮助信息

设计原理和可用性原理均可表示为更明确的限制，即规定，也就是设计时应遵循到的指导原则

可用性即交互式产品易于人类用户使用

• 传统的设计通常只考虑了如何实现系统的功能而忽略了最终用户如何使用，导致难以使用的问题
• 交互设计旨在从用户角度出发，将可用性引入设计过程：本质上是如何开发易用、有效和令人满意的产品

可用性目标

可用性指易于使用并令人满意，具体可分为：

• 有效使用(effective to use)，系统需要满足的一般目标，系统对用户任务的支持程度
• 高效使用(efficient to use)，熟练用户的使用效率，即完成的任务和所使用的资源(时间、步骤等)之间的比率，熟练用户能否维持高效率？
• 安全使用(safe to use)，避免在危险场合使用(人体工程学相关问题)，尽量避免用户出错，减少出错率并易于恢复，系统能否避免用户出错、出错以后能否易于恢复？
• 良好的实用性(have good utility)，系统提供的功能和用户的需要之间的匹配程度
• 易于学习(easy to use)，系统允许初学者在短时间内达到有效使用和最大效率
• 易于记忆如何使用(easy to remember how to use)，系统允许用户回忆(recall)其使用方法

对于支持工作实践的商用系统，满足可用性尤为重要

建立可用性目标的目的是对系统的可用性进行度量

• 可用性准则(criteria)：是可用性目标的一种度量表示形式

内部表示、外部表示（对人类有什么启示、作用）

评估可能会发现两个方面的问题：

• 设计问题：原型与指定概念模型不一致（内部的不一致）
• 建模问题：概念模型与用户需要不一致（内部和外部的不一致）

社会机制

交互设计需要考虑几种类型的意义（存在疑惑）

自己的回答：

交互设计是个复杂的问题，通常不存在最佳的解：

• 因此，解决方案没有绝对的好、坏之分，需要利弊权衡
• 唯一的方法是让用户测试设计原型，对设计决策的可用性做出评估

任务描述

提供面向任务的解释（面向用户）

• 早期：用作验收测试的评估标准（基准任务）
• 应用于整个开发过程

不同的任务描述方法：

• 情节（一种非线性的叙事性描述【又称用户故事】）
• 用例（描述用户和系统的交互）
• 基本用例（仅是描述业务信息，描述中不会出现System，Click Button等字眼）

迭代设计（原因、类型、概念）

交互设计是一个迭代的过程

每一遍的迭代都是对上一遍的求精或者细化，直到满足用户需要为止

评估可能会发现两个方面的问题：

• 设计问题：原型与指定概念模型不一致（内部的不一致）
• 建模问题：概念模型与用户需要不一致（内部和外部的不一致）

无论哪种类型的设计问题，均需要进行迭代设计：

• 对于设计问题，需要按照概念模型改进界面和交互设计
• 对于建模问题，需要进一步提取用户信息，求精假设或者提出新的用户需要假设，并据此改进概念模型

概念模型是用户需要和原型设计之间的桥梁

1.一方面，必须满足支持用户任务的需要

2.另一方面，又必须满足技术应用的需要

演化式设计

表示一种演化式(evolutionary)原型开发方法。迭代所产生的原型形成了下次迭代的基础，实际产品被看成是从有限的初始版本到最终产品的演化，迭代的遍数受限于可利用的资源(时间、人员、经费等)

该模型也表示了交互设计的3个基本特征

• 用户为中心的设计
• 迭代
• 评估依赖于可用性目标，过程的结束取决于原型是否满足预定的可用性准则

至此唯一未说明的是如何建立原型的交互式版本。界面(软/硬件)原型构造和系统功能仿真(代码实现)

交互设计的适用周期、基本活动

交互设计原则上包括4项活动：

1. 标识需要并建立需求
2. 开发满足需求的一些候选设计方案(现实问题就是有多解的，对不同约束的侧重，就产生了多个候选方案)
3. 构建交互式原型(prototype)，以便进行通信测试和评估
4. 评估整个过程的设计结果

这些活动通常相互之间具有联系，且本身是迭代过程

交互设计的目标

目标：期望一个活动或过程执行后达到的状态

交互设计的目标：(设计的产品在交互设计方面应满足的性质)

• 理解用户需要的同时，应明确设计的目标
• 设计目标形成了对设计进行评估

交互设计的目标可以分为两类：

• 可用性目标：与特定可用性标准相关的性质，有效性、一致性等
• 用户体验目标：与用户的主观感受相关的性质，挑战性、艺术性等

记事本开发过程中有哪几种数据收集技术、以及用户如何使用……

数据收集的方法和技术：来自社会科学的各个领域。包括：

• 问卷调查
• 访谈
• 专题组或者研讨会
• 自然观察
• 研究文档

此过程中也可以借助各种道具，如模拟场景、原型等

技术	适用情形	数据类型	优点	缺点
问卷调查	回答特定问题	定量及定性数据	使用资源少，调查人数多	问卷设计很关键，回答率可能不高，也可能答非所问
访谈	深入研究问题	有一些定量数据，主要是定性数据	必要时可引导访问者，可促进开发者和用户沟通	耗时，人为环境可使被访问者感觉不自在
专题组和研讨会	收集多方观点	有一些定量数据，主要是定性数据	可突出一致和不一致的观点，可促进开发者和用户沟通	讨论可能由少数人主导
自然观察	理解用户活动的环境	定性数据	观察实际工作能够提供细节，其他技术无法做到	非常耗时，数据量巨大
研究文档	了解过程、规则和标准	定性数据	不占用用户时间	实际工作可与文档不符

上下文（什么是情节）的概念

用户上下文：用户、任务、环境

理解用户(即使用上下文)的重要性：

• 用户、任务和使用环境都具有特殊的性质
• 可用的设计必须满足这些特性

用户体验

可用性和用户体验目标：可用性目标是交互设计的核心，它采用的是明确的衡量标准。图的外圈代表用户体验目标，其定义并不是那么明确

用户过程

交互设计应采用以用户为中心的设计思想：

• 可用的设计可减少学习、培训和支持的时间和代价
• 可用的设计使得用户集中在他的任务执行上，而不至于分心
• 可用的设计可提高工作有效性，减少出错几率，并让人满意

用户做什么的信息来源于使用上下文：

• 用户，直接/间接用户，他们的特征和能力，关系和结构等
• 任务，简单/复杂任务，任务的特征、结构、目标等
• 环境，物理/社会/技术环境，组织目标和结构，软/硬件设施等

使用上下文决定为什么需要技术，以及技术需要支持什么

以用户为中心设计的基本特征：

• 用户参与设计并深入理解使用上下文的需求

  用户参与有助于帮助他们理解我们的技术能为他们做什么

  有助于我们理解用户的目标和任务

• 任务在用户和系统之间的合理分配

  多数任务无法由系统自动化完成，需要一个合理分配

  任务分配不仅是物理上的，更是心理任务的分配

• 以评估为基础的迭代设计

  需求是潜在的，需要在用户评估的基础上探索和发现

  用户通过使用系统原型来完成实际任务

  从实验中得到的反馈信息用于下一遍迭代

一个交互设计过程模型：

什么是产品的功能性

即产品必须完成的工作

设计一个产品需要哪几种交互方式

选择何种交互方式

• 交互方式：用户与系统交互时如何触发系统的动作
• 取决于用户的活动，即如何使用产品来完成任务(建立需求的过程)
• 交互方式类型：
  • 基于活动的模式：指令、会话、操作与导航、探索与浏览
  • 基于对象的模式

用户任务的多样性：需要提供不同交互方式

需要为交互的不同部分采用不同的交互方式

基于对象的交互模式：信息和操作表示的视角

• 通常是有关物理(或虚拟)对象及厝的屏幕模拟
• 选择何种对象作为建模的基础与相应的界面隐喻相关

思维模型

def：是人凭借外部活动逐步建立起来并不断完善着的基本的概念框架、概念网络。是思维活动特征的总和或者整体。它体现了主体能动地反映客体的一种符号性能力，是主体改造客体的某种规则。

基本用例、用例

用例(Use Case)

对情节进行抽象

用例：描述用户和系统的交互

• 描述待开发系统的用法，不包括非技术的活动
• 采用用户的观点

定义：按照UML，用例是一个系统执行的动作序列(包括替换序列)集合，对行为者产生可观察的结果。行为者就是人类扮演的角色或其他系统。

用例图：在UML中，用例图用于表示行为者和用例之间的关联

具体用例的描述：使用事件流(或动作序列)来指定用例的行为

• 正常事件流
• 异常事件流

用例的争论

基本用例

低保真 高保真model

低保真原型

def：与最终产品不太相似的原型

• 草图、纸板等
• 优点：简单、廉价、易做、易改、适用于不同方案
• 作用：设计初期，探索设计思想

高保真原型

def：更接近于最终产品，使用了相同的材料

存在着一些问题：（改动成本高）

• 所需时间长
• 评估者易于集中在表面问题，忽略问题本质
• 一个错误就可能中断整个测试过程
• 开发者不愿意修改花很多时间建立的模型
• 作用：后期与其他人交流设计和测试技术问题

类型	优点	缺点
低保真原型	•开发成本低 •可评估多个设计概念 •是有用的交流设施 •可解决屏幕布局问题 •适用于识别市场需求 •可证明设计概念	•可捕获的错误有限 •不能作为详细规范用于指导编程 •受制作介质的影响 •对可用性测试的作用有限 •不便于说明过程流
高保真原型	•包含完整功能 •完全可交互 •用户驱动的 •明确定义了过程流 •适用于详细设计和测试 •可获得最终产品的使用体验 •可作为详细规范 •可作为销售的支持工具	•开发成本高 •制作耗时 •不能有效证明设计概念 •不适合于收集需求

概念设计几个问题

将需求转换为一个概念模型

概念模型的定义

• 既可表示用户对系统的理解，也可是设计者对系统的设计
• 即从用户角度，采用他们的概念描述系统/界面的设计

概念模型描述 what，而非机制 how

概念设计的输入为需求集合，输出为概念模型

• 不存在一个良定义的方法能将需求转换为 the best 或 good enough 的概念模型
• 可行的方法：研究收集的数据，建立原型，反复迭代

以下是一些指导性策略

• 除需求外，需考虑与使用上下文相关的数据
• 与其他参与者讨论设计思想和概念

1. 开发概念模型的三个方面

概念建模的三个方面：

• 交互方式，对用户的活动提供支持
• 界面隐喻，使用户易于理解产品的使用
• 交互范型，为具体化概念模型提供了指导

选择何种交互方式

• 交互方式：用户与系统交互时如何触发系统的动作
• 取决于用户的活动，即如何使用产品来完成任务(建立需求的过程)
• 交互方式类型：
  • 基于活动的模式：指令、会话、操作与导航、探索与浏览
  • 基于对象的模式

用户任务的多样性：需要提供不同交互方式

需要为交互的不同部分采用不同的交互方式

基于对象的交互模式：信息和操作表示的视角

• 通常是有关物理(或虚拟)对象及厝的屏幕模拟
• 选择何种对象作为建模的基础与相应的界面隐喻相关

选择合适的界面隐喻

界面隐喻：结合用户熟悉的只是和新只是邦族用户理解产品

选择界面隐喻的三个步骤：

1. 理解系统的功能性
2. 识别系统的那些方面会给用户带来问题
3. 发现用户所熟悉的对象并建立相应的界面隐喻

评估界面隐喻：

• 是否具有结构？
• 与问题的相关程度？
• 是否易于表示？
• 是否容易被理解？
• 是否具有可扩充性？

选择交互范型

交互范型：技术在交互设计中的成功应用

采用 WIMP 界面的桌面范型、无处不在计算、普适计算、可穿戴计算、实物界面、增强现实等。

环境需求是选择交互范型的一个重要因素。

2. 充实概念模型

选择交互方式、隐喻和范型后，获得一个概念模型框架

建立原型并让用户测试前，框架需要充实或扩展。例如，确定合适的交互技术以及适当的输入/输出设备

决策依赖于系统的需求和限制，主要依赖于用户需求和环境需求的影响。

在此基础上，需要确定交互的内容：

• 用户和产品之间需要交换什么概念
• 这些概念之间存在什么关系
• 如何结构化表示这些概念

具体而言，需要确定的内容包括：

1. 产品将执行什么功能
   • 明确产品将支持的用户任务
   • 需要将任务在用户和产品之间进行分配，确定产品和用户分别应当做什么
2. 任务分配：复杂，在需求和限制之间进行权衡
3. 如何分配也需要考虑用户的认知能力和协作需求
4. 情节、用例和层次任务分析有助于解决任务分配问题
5. 另一问题：功能如何在软件和硬件之间分配

功能之间如何相互关联

• 执行的顺序关系：串行和并行
• 串行：一个动作的完成限制或依赖另一个动作的完成
• 并行：相同或类似的动作
• 层次任务分析有助于解决此类问题

3. 在概念设计中使用情节

4. 在概念设计中使用原型

建立原型旨在评估设计思想。原型应能让用户体验到产品将如何支持他们的任务

在原型中：包括了某些初步的吴丽丽设计信息

• 操作和信息表示的具体内容 (菜单、按钮、消息框)
• 旨在给用户提供信息，使得他们可以和原型交互

使用这些卡片对潜在的用户做非正式的测试

？？通信的方式有几种

按照所交换信息的性质，通信可以是

• 交流思想、传达消息、联络感情、下达命令

按照个体之间的协调方式，通信可以采用

• 同步方式：交流思想，联络感情
• 异步方式：传达消息，下达命令

人类通信基于三方面的要素

• 语法：言语或手势等的结构
• 语义：语法结构所表达的含义
• 语用：通信对参与者形成的效果