人機交互期末複習

人機交互期末複習

交互設計【交互設計簡介】

交互設計的中心問題：

按照需要支持或擴充的用戶活動，選擇適當的方法和技術，以優化用戶和系統、環境或產品之間的交互。

什麼是交互設計：

設計支持人們日常工作和生活的交互式產品

人類通信和交互空間的設計，尋求支持人類的方法

• 創新式的用戶體驗，旨在增強和擴充人們的工作、通信和交互的方式

原型

關於原型：原型設計不僅是技術問題，且主要取決於使用上下文

原型

對產品概念的形象化和具體化，是設計師構思的體現

不是產品，是產品的一種近似或者受限的表示

作用：用戶可以通過與之交互來探索其使用（有用性、可用性）

原型的形式

• 草圖/線框圖
• 故事串聯圖版，一系列類似卡通的場景
• 紙板原型
• ppt
• 一段模擬用戶如何使用系統的video
• 木製模型
• 有限功能模擬軟件

爲什麼要建立原型

答：評估設計，發現問題

因爲：

1. 與文檔相比，更容易觀察和與原型進行交互
2. 有效的交流
3. 設計思想

界面隱喻

使用一件事情來描述另一件事情(WIMP，窗口、圖標、菜單、指示器)，利用存在領域的知識來描述新領域的現象

是以現實世界存在的事物爲藍本，對界面組織和交互方式進行比擬，將人們對這些事物的知識運用到人機界面中來，從而減少用戶的認知學習過程，是用戶界面設計的基本思想/指導思想。

隱喻的主要使用方式：

• 概念化正在做的事的方式（對界面使用流程的隱喻）【例如，打電話的使用流程】
• 在界面上實例化概念模型（對界面內容的隱喻）【例如，電話的圖標以現實中的電話爲藍本】
• 可視化操作的方式（對界面交互動作的隱喻）【例如，在在線購物網站上，把希望購買的商品放入購物車的圖標中】

人機交互的目標

用戶界面的有效使用和使用效果，以及用戶對系統的反映是人機交互研究的中心內容。

基於活動的交互方式

交互設計的4個基本活動

• 識別用戶需要並建立需求(設計需理解Who、What、Where，但因爲各種限制，用戶的需要不一定能完全實現)
• 設計候選方案（概念設計、物理設計）
• 建立設計的交互式版本（開發系統原型）
• 評估設計（評估設計或者產品是否滿足某些預定義的評估標準）

整個過程是一個螺旋上升的迭代式

交互泛型？？

交互泛型(metaphor)可提供概念建模的具體化指導

• 交互泛型(可用性泛型、界面泛型)，即是實踐中成功的開發實例，被認爲增強了應用的可用性

如果說隱喻是物理實例，那麼交互泛型是成功的設計實例

• 是先進交互技術的典範，可用來具體化概念模型

多年來，交互設計研究主要集中於基於PC的桌面應用

PC代表了孤獨的、不自然的交互方式

• 創建了一個虛擬環境將人類與自然界相隔離
• 用戶與虛擬環境的交互方式僅是貌似與自然界的交互，實際相差甚遠
• 無法對用戶的現實世界活動提供直接的支持

爲什麼PC的I/O設備必須是鼠標、鍵盤和屏幕？

如何使交互走出桌面成爲當前泛型研究的一個重要趨勢

• 硬件須能感知物理刺激，並與實際物理對象或工具相結合
• 軟件須能處理感知信息(感知計算)，並能實現轉換

無處不在的計算(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.

無處不在的計算並非指到處都有計算機，可隨時使用，而是指計算技術與物理環境之間的無縫對接

• 使用無需任何學習和準備——編織入生活的纖維
• 使用不再引起認知上的注意——消失了的技術

普適計算

無處不在的計算在家用電器和移動設備上的應用或拓展

最新的研究進展是如何感知上下文信息來支持用戶的活動

可穿戴計算(wearable computing)

一種移動計算類型，將各種顯示、通信等設備嵌入衣着

實物用戶界面(Tangible User Interface)

通過結合信息與物理對象，允許用戶「捉取和操作」信息

旨在填補數字空間和物理空間的鴻溝，集中於利用物理對象表示輸入操作

增強現實(augmented reality)

將虛擬信息與現實重合，允許用戶感知實際世界

對現實世界的補充或增強(數字特異功能)，而非取代它

一個AR系統一般具有三個特徵：

1. 真實對象和虛擬對象在真實環境中的結合
2. 交互並實時的運行
3. 真實對象和虛擬對象相互之間準確重合(對位)

旨在增強用戶的感知能力並對實際世界任務提供支持

上下文感知計算(context-aware computing)

通過感知用戶和環境的狀態，自動支持用戶的行爲

各種傳感器可捕獲用戶的手勢、表情等，據此預測用戶的需要，並作出相應的反應

如，眼球追蹤設備通過檢測用戶的視線活動實現自動導航

計算機支持的協同工作(computer-suppored cooperation work, CSCW)

傳統HCI研究和實踐集中於單用戶、單機

網絡、交互技術、多媒體的發展導致個人之間協作的出現

允許多個用戶通過計算機進行合作

認知的類型

認知分爲兩種模式

1. 經驗式認知(experiential cognition mode)
   • 可以有效並毫不費力的感知到周圍發生的事情，並對其作出反應
   • 表示了一種熟練的行爲模式，依賴於過程式知識和訓練
2. 思考式認知(reflective cognition mode)
   • 比較、對比、思考和決策時的思維方式
   • 表示了創新思維的來源，依賴於說明式知識

兩種模式都是人類行爲不可或缺的，但具有不同的特徵

如果產品要對人類活動提供支持，則需要不同類型的技術

認知的概念框架

對交互設計具有指導作用的理論模型

• 心理模型【將認知看成是在世紀世界的抽象模型上的計算或者規劃過程】
• 信息處理【面向過程的建模方法】
• 外部認知【環境中的信息和結構】

這些模型從不同的角度，描述人機交互過程中用戶的心理學特徵或活動

可用性設計的原理、作用

Nielsen, et al提出的10個主要的可用性原理：

1. 系統狀態的可視性，在適當的時候應提供適當的反饋，以便用戶隨時掌握系統的運行狀態
2. 系統應與真實世界相符合，使用用戶的語言，也就是使用用戶熟悉的詞彙、慣用語和概念，而不是面向系統的術語
3. 用戶的控制和自主權，提供標記醒目的緊急出口，便於用戶退出異常狀態
4. 一致性和標準化，避免用戶無法確定不同的詞彙(或情景、動作)是否具有相同含義的情形
5. 幫助用戶識別和診斷錯誤，使用簡明的語言，描述問題的本質並推薦解決方法
6. 預防出錯，應儘可能預防錯誤的發生
7. 依賴識別而非記憶，使得對象、動作和選擇項清晰可見
8. 使用的靈活性和有效性，提供一些用戶不可見的快捷鍵，以便有經驗的用戶快速執行任務
9. 最小化設計，避免使用無關或極少使用的信息
10. 幫助及文檔，提供易於檢索、便於用戶逐步學習的幫助信息

設計原理和可用性原理均可表示爲更明確的限制，即規定，也就是設計時應遵循到的指導原則

可用性即交互式產品易於人類用戶使用

• 傳統的設計通常只考慮瞭如何實現系統的功能而忽略了最終用戶如何使用，導致難以使用的問題
• 交互設計旨在從用戶角度出發，將可用性引入設計過程：本質上是如何開發易用、有效和令人滿意的產品

可用性目標

可用性指易於使用並令人滿意，具體可分爲：

• 有效使用(effective to use)，系統需要滿足的一般目標，系統對用戶任務的支持程度
• 高效使用(efficient to use)，熟練用戶的使用效率，即完成的任務和所使用的資源(時間、步驟等)之間的比率，熟練用戶能否維持高效率？
• 安全使用(safe to use)，避免在危險場合使用(人體工程學相關問題)，儘量避免用戶出錯，減少出錯率並易於恢復，系統能否避免用戶出錯、出錯以後能否易於恢復？
• 良好的實用性(have good utility)，系統提供的功能和用戶的需要之間的匹配程度
• 易於學習(easy to use)，系統允許初學者在短時間內達到有效使用和最大效率
• 易於記憶如何使用(easy to remember how to use)，系統允許用戶回憶(recall)其使用方法

對於支持工作實踐的商用系統，滿足可用性尤爲重要

建立可用性目標的目的是對系統的可用性進行度量

• 可用性準則(criteria)：是可用性目標的一種度量表示形式

內部表示、外部表示（對人類有什麼啓示、作用）

評估可能會發現兩個方面的問題：

• 設計問題：原型與指定概念模型不一致（內部的不一致）
• 建模問題：概念模型與用戶需要不一致（內部和外部的不一致）

社會機制

交互設計需要考慮幾種類型的意義（存在疑惑）

自己的回答：

交互設計是個複雜的問題，通常不存在最佳的解：

• 因此，解決方案沒有絕對的好、壞之分，需要利弊權衡
• 唯一的方法是讓用戶測試設計原型，對設計決策的可用性做出評估

任務描述

提供面向任務的解釋（面向用戶）

• 早期：用作驗收測試的評估標準（基準任務）
• 應用於整個開發過程

不同的任務描述方法：

• 情節（一種非線性的敘事性描述【又稱用戶故事】）
• 用例（描述用戶和系統的交互）
• 基本用例（僅是描述業務信息，描述中不會出現System，Click Button等字眼）

迭代設計（原因、類型、概念）

交互設計是一個迭代的過程

每一遍的迭代都是對上一遍的求精或者細化，直到滿足用戶需要爲止

評估可能會發現兩個方面的問題：

• 設計問題：原型與指定概念模型不一致（內部的不一致）
• 建模問題：概念模型與用戶需要不一致（內部和外部的不一致）

無論哪種類型的設計問題，均需要進行迭代設計：

• 對於設計問題，需要按照概念模型改進界面和交互設計
• 對於建模問題，需要進一步提取用戶信息，求精假設或者提出新的用戶需要假設，並據此改進概念模型

概念模型是用戶需要和原型設計之間的橋樑

1.一方面，必須滿足支持用戶任務的需要

2.另一方面，又必須滿足技術應用的需要

演化式設計

表示一種演化式(evolutionary)原型開發方法。迭代所產生的原型形成了下次迭代的基礎，實際產品被看成是從有限的初始版本到最終產品的演化，迭代的遍數受限於可利用的資源(時間、人員、經費等)

該模型也表示了交互設計的3個基本特徵

• 用戶爲中心的設計
• 迭代
• 評估依賴於可用性目標，過程的結束取決於原型是否滿足預定的可用性準則

至此唯一未說明的是如何建立原型的交互式版本。界面(軟/硬件)原型構造和系統功能仿真(代碼實現)

交互設計的適用週期、基本活動

交互設計原則上包括4項活動：

1. 標識需要並建立需求
2. 開發滿足需求的一些候選設計方案(現實問題就是有多解的，對不同約束的側重，就產生了多個候選方案)
3. 構建交互式原型(prototype)，以便進行通信測試和評估
4. 評估整個過程的設計結果

這些活動通常相互之間具有聯繫，且本身是迭代過程

交互設計的目標

目標：期望一個活動或過程執行後達到的狀態

交互設計的目標：(設計的產品在交互設計方面應滿足的性質)

• 理解用戶需要的同時，應明確設計的目標
• 設計目標形成了對設計進行評估

交互設計的目標可以分爲兩類：

• 可用性目標：與特定可用性標準相關的性質，有效性、一致性等
• 用戶體驗目標：與用戶的主觀感受相關的性質，挑戰性、藝術性等

記事本開發過程中有哪幾種數據收集技術、以及用戶如何使用……

數據收集的方法和技術：來自社會科學的各個領域。包括：

• 問卷調查
• 訪談
• 專題組或者研討會
• 自然觀察
• 研究文檔

此過程中也可以藉助各種道具，如模擬場景、原型等

技術	適用情形	數據類型	優點	缺點
問卷調查	回答特定問題	定量及定性數據	使用資源少，調查人數多	問卷設計很關鍵，回答率可能不高，也可能答非所問
訪談	深入研究問題	有一些定量數據，主要是定性數據	必要時可引導訪問者，可促進開發者和用戶溝通	耗時，人爲環境可使被訪問者感覺不自在
專題組和研討會	收集多方觀點	有一些定量數據，主要是定性數據	可突出一致和不一致的觀點，可促進開發者和用戶溝通	討論可能由少數人主導
自然觀察	理解用戶活動的環境	定性數據	觀察實際工作能夠提供細節，其他技術無法做到	非常耗時，數據量巨大
研究文檔	瞭解過程、規則和標準	定性數據	不佔用用戶時間	實際工作可與文檔不符

上下文（什麼是情節）的概念

用戶上下文：用戶、任務、環境

理解用戶(即使用上下文)的重要性：

• 用戶、任務和使用環境都具有特殊的性質
• 可用的設計必須滿足這些特性

用戶體驗

可用性和用戶體驗目標：可用性目標是交互設計的核心，它採用的是明確的衡量標準。圖的外圈代表用戶體驗目標，其定義並不是那麼明確

用戶過程

交互設計應採用以用戶爲中心的設計思想：

• 可用的設計可減少學習、培訓和支持的時間和代價
• 可用的設計使得用戶集中在他的任務執行上，而不至於分心
• 可用的設計可提高工作有效性，減少出錯機率，並讓人滿意

用戶做什麼的信息來源於使用上下文：

• 用戶，直接/間接用戶，他們的特徵和能力，關係和結構等
• 任務，簡單/複雜任務，任務的特徵、結構、目標等
• 環境，物理/社會/技術環境，組織目標和結構，軟/硬件設施等

使用上下文決定爲什麼需要技術，以及技術需要支持什麼

以用戶爲中心設計的基本特徵：

• 用戶參與設計並深入理解使用上下文的需求

  用戶參與有助於幫助他們理解我們的技術能爲他們做什麼

  有助於我們理解用戶的目標和任務

• 任務在用戶和系統之間的合理分配

  多數任務無法由系統自動化完成，需要一個合理分配

  任務分配不僅是物理上的，更是心理任務的分配

• 以評估爲基礎的迭代設計

  需求是潛在的，需要在用戶評估的基礎上探索和發現

  用戶通過使用系統原型來完成實際任務

  從實驗中得到的反饋信息用於下一遍迭代

一個交互設計過程模型：

什麼是產品的功能性

即產品必須完成的工作

設計一個產品需要哪幾種交互方式

選擇何種交互方式

• 交互方式：用戶與系統交互時如何觸發系統的動作
• 取決於用戶的活動，即如何使用產品來完成任務(建立需求的過程)
• 交互方式類型：
  • 基於活動的模式：指令、會話、操作與導航、探索與瀏覽
  • 基於對象的模式

用戶任務的多樣性：需要提供不同交互方式

需要爲交互的不同部分採用不同的交互方式

基於對象的交互模式：信息和操作表示的視角

• 通常是有關物理(或虛擬)對象及厝的屏幕模擬
• 選擇何種對象作爲建模的基礎與相應的界面隱喻相關

思維模型

def：是人憑藉外部活動逐步建立起來並不斷完善着的基本的概念框架、概念網絡。是思維活動特徵的總和或者整體。它體現了主體能動地反映客體的一種符號性能力，是主體改造客體的某種規則。

基本用例、用例

用例(Use Case)

對情節進行抽象

用例：描述用戶和系統的交互

• 描述待開發系統的用法，不包括非技術的活動
• 採用用戶的觀點

定義：按照UML，用例是一個系統執行的動作序列(包括替換序列)集合，對行爲者產生可觀察的結果。行爲者就是人類扮演的角色或其他系統。

用例圖：在UML中，用例圖用於表示行爲者和用例之間的關聯

具體用例的描述：使用事件流(或動作序列)來指定用例的行爲

• 正常事件流
• 異常事件流

用例的爭論

基本用例

低保真 高保真model

低保真原型

def：與最終產品不太相似的原型

• 草圖、紙板等
• 優點：簡單、廉價、易做、易改、適用於不同方案
• 作用：設計初期，探索設計思想

高保真原型

def：更接近於最終產品，使用了相同的材料

存在着一些問題：（改動成本高）

• 所需時間長
• 評估者易於集中在表面問題，忽略問題本質
• 一個錯誤就可能中斷整個測試過程
• 開發者不願意修改花很多時間建立的模型
• 作用：後期與其他人交流設計和測試技術問題

類型	優點	缺點
低保真原型	•開發成本低 •可評估多個設計概念 •是有用的交流設施 •可解決屏幕布局問題 •適用於識別市場需求 •可證明設計概念	•可捕獲的錯誤有限 •不能作爲詳細規範用於指導編程 •受制作介質的影響 •對可用性測試的作用有限 •不便於說明過程流
高保真原型	•包含完整功能 •完全可交互 •用戶驅動的 •明確定義了過程流 •適用於詳細設計和測試 •可獲得最終產品的使用體驗 •可作爲詳細規範 •可作爲銷售的支持工具	•開發成本高 •製作耗時 •不能有效證明設計概念 •不適合於收集需求

概念設計幾個問題

將需求轉換爲一個概念模型

概念模型的定義

• 既可表示用戶對系統的理解，也可是設計者對系統的設計
• 即從用戶角度，採用他們的概念描述系統/界面的設計

概念模型描述 what，而非機制 how

概念設計的輸入爲需求集合，輸出爲概念模型

• 不存在一個良定義的方法能將需求轉換爲 the best 或 good enough 的概念模型
• 可行的方法：研究收集的數據，建立原型，反覆迭代

以下是一些指導性策略

• 除需求外，需考慮與使用上下文相關的數據
• 與其他參與者討論設計思想和概念

1. 開發概念模型的三個方面

概念建模的三個方面：

• 交互方式，對用戶的活動提供支持
• 界面隱喻，使用戶易於理解產品的使用
• 交互範型，爲具體化概念模型提供了指導

選擇何種交互方式

• 交互方式：用戶與系統交互時如何觸發系統的動作
• 取決於用戶的活動，即如何使用產品來完成任務(建立需求的過程)
• 交互方式類型：
  • 基於活動的模式：指令、會話、操作與導航、探索與瀏覽
  • 基於對象的模式

用戶任務的多樣性：需要提供不同交互方式

需要爲交互的不同部分採用不同的交互方式

基於對象的交互模式：信息和操作表示的視角

• 通常是有關物理(或虛擬)對象及厝的屏幕模擬
• 選擇何種對象作爲建模的基礎與相應的界面隱喻相關

選擇合適的界面隱喻

界面隱喻：結合用戶熟悉的只是和新只是邦族用戶理解產品

選擇界面隱喻的三個步驟：

1. 理解系統的功能性
2. 識別系統的那些方面會給用戶帶來問題
3. 發現用戶所熟悉的對象並建立相應的界面隱喻

評估界面隱喻：

• 是否具有結構？
• 與問題的相關程度？
• 是否易於表示？
• 是否容易被理解？
• 是否具有可擴充性？

選擇交互範型

交互範型：技術在交互設計中的成功應用

採用 WIMP 界面的桌面範型、無處不在計算、普適計算、可穿戴計算、實物界面、增強現實等。

環境需求是選擇交互範型的一個重要因素。

2. 充實概念模型

選擇交互方式、隱喻和範型後，獲得一個概念模型框架

建立原型並讓用戶測試前，框架需要充實或擴展。例如，確定合適的交互技術以及適當的輸入/輸出設備

決策依賴於系統的需求和限制，主要依賴於用戶需求和環境需求的影響。

在此基礎上，需要確定交互的內容：

• 用戶和產品之間需要交換什麼概念
• 這些概念之間存在什麼關係
• 如何結構化表示這些概念

具體而言，需要確定的內容包括：

1. 產品將執行什麼功能
   • 明確產品將支持的用戶任務
   • 需要將任務在用戶和產品之間進行分配，確定產品和用戶分別應當做什麼
2. 任務分配：複雜，在需求和限制之間進行權衡
3. 如何分配也需要考慮用戶的認知能力和協作需求
4. 情節、用例和層次任務分析有助於解決任務分配問題
5. 另一問題：功能如何在軟件和硬件之間分配

功能之間如何相互關聯

• 執行的順序關係：串行和並行
• 串行：一個動作的完成限制或依賴另一個動作的完成
• 並行：相同或類似的動作
• 層次任務分析有助於解決此類問題

3. 在概念設計中使用情節

4. 在概念設計中使用原型

建立原型旨在評估設計思想。原型應能讓用戶體驗到產品將如何支持他們的任務

在原型中：包括了某些初步的吳麗麗設計信息

• 操作和信息表示的具體內容 (菜單、按鈕、消息框)
• 旨在給用戶提供信息，使得他們可以和原型交互

使用這些卡片對潛在的用戶做非正式的測試

？？通信的方式有幾種

按照所交換信息的性質，通信可以是

• 交流思想、傳達消息、聯絡感情、下達命令

按照個體之間的協調方式，通信可以採用

• 同步方式：交流思想，聯絡感情
• 異步方式：傳達消息，下達命令

人類通信基於三方面的要素

• 語法：言語或手勢等的結構
• 語義：語法結構所表達的含義
• 語用：通信對參與者形成的效果