人机交互地概念

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中间用户特点：需要工具；知道如何使用参考资料；能够区分经常使用和很少使用的功能；高级功能的存在让永久的中间用户放心。

人物角色：不是真实的人；是基于观察到的那些真实人的行为和动机，并且在整个设计过程中代表真实的人；是在人口统计学调查收集到的实际用户的行为数据的基础上形成的综合原型；概念简单，但使用起来相当复杂

需求定义步骤：创建问题和前景综述、头脑风暴、确定人物角色的期望、构建情境场景剧本、确立需求 第四章 交互式系统设计

设计策略的分类：删除、组织、隐藏、转移 （1） 删除：最明显的简化设计方法

好处：可以让设计师专注于把有限的重要问题解决好；有助于用户心无旁骛地完成自己的目标

（2） 组织：最快捷的简化设计方式

组织的方法：1、分块；2、围绕行为进行组织；3、确定清晰的分类标准；4、字母表与格式、时间和空间；5、利用不可见的网格来对齐界面元素；6、大小和位置；7、感知分层的实现方式；8、期望路径

（3） 隐藏：

一种低成本的简化方案：用户不会因不常用的功能分散注意力；可作为删除不必要功能的开始；必须仔细权衡要隐藏哪些功能

需要隐藏的元素：主流用户很少使用，但自身需要更新的功能；事关细节（对服务器进行配置或设计邮件签名）；选项和偏好（修改绘图应用的单位）；特定于地区的信息（如时间和日期需频繁自动更新的信息） 隐藏的方法：1、自定义：一般来说，不应该让用户去自定义他们的软件）2、渐进展示3、适时出现

让功能易于发现：1、怎样介绍被隐藏在幕后的附件项？ 2、用户关注点

（4） 总结：删除不必要的，组织要提供的，隐藏非核心的 对话框：典型的辅助性窗口

分类：1、按照与应用窗口的关系：模态对话框、非模态对话框；2、按照用途：属性对话框、功能对话框、进度对话框、公告对话框

模态对话框：冻结了它属于的应用，禁止用户做其他操作，直到处理了对话框中出现的问题；可以切换到其他程序进行操作；用户最容易理解，操作非常清晰 应用模态”：只停止其所属的应用程序“系统模态”：使系统中的所有程序都停止；大多数情况下，应用程序不应该有系统模态对话框

非模态对话框：打开后无须停止进度，应用程序也不会冻结；由于其操作范围不确定而难以使用和理解。存在的问题：缺乏一致的终止命令，如取消、应用、关闭等

对话框的设计原则：把主要的交互操作放在主窗口中（对话框适合主交互流之外的功能）；视觉上区分模态与非模态对话框（为非模态对话框提供一致的终止命令）；不要用临时对话框作为错误信息框或确认信息框（保证用户能够阅读） GOMS模型：GOMS方法步骤：

1、 选出最高层的用户目标；2、写出具体的完成目标的方法（即激

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活子目标）； 3、写出子目标的方法（递归过程，一直分解到最底层操作时停止）；4、子目标的关系有顺序关系和选择关系（以select：引导） GOMS分析：

1、 优点：能够容易地对不同的界面或系统进行比较分析；GOMS有助于确定新产品的有效性 2、 局限性：假设用户完全按一种正确的方式进行人机交互，没有清楚地描述错误处理的过程；只针对那些不犯任何错误的专家用户，很难预测普通用户执行方式的有效性；任务之间的关系描述过于简单，只有顺序和选择关系；把所有任务都看作是面向目标的，忽略了用户间的个体差异

四种GOMS模型：击键层次模型（简化的假设）；CMN GOMS (Card Moran Newell，伪码描述，结构严格)；NGOMSL (Natural GOMS Language，程序形式，结构泛化；仅能够预测性能和学习次数)；CPM GOMS (Cognitive Perceptual Motor GOMS，基于Model-Human Processor；允许操作符的并行操作)

（1） 击键层次模型：对用户执行情况进行量化预测（仅涉及任务性能的一

个方面：时间） 用途：预测无错误情况下专家用户在下列输入前提下完成任务的时间；便于比较不同系统；确定何种方案能最有效地支持特定任务 操作符：

使用：执行时间预测方法（列出操作次序，累加每一项操作的预计时间）

如何确定是否需要在具体操作之前引入一个思维过程： 以编码所有的物理操作和响应操作为开端。接着使用规则0放置所有的候选M操作符，然后循环执行规则1到4，并对每一个M操作判断是否应该删除 规则0 在所有K操作符前插入M操作符，要求K操作的值不能是参数字符串（如数字或文本）的一部分。在所有的对应于选择命令（非参数）的P操作符前放置M操作 规则1 如果某个操作符前的M操作完全可以由M之前的操作符预测，则删除M 规则2 如果一串MK组成的字符串是一个认知单元（如一个命令的名字），则删除除第一个M以外的所有M 规则3 如果K是一个冗余的终结符（如紧跟在命令参数终结符后面的命令终结符），则删除K之前的。 规则4 如果K是常量字符串（如一个命令名）的终结符，则删除K之前的M。如果K是变量字符串（如参数字符串）的终结符，则保留K之前的M。 KLM分析：建模可以给出执行标准任务的时间，但没有考虑下面的问题：

错误；学习性；功能性；回忆；专注程度；疲劳；可接受

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性

KLM的应用：在交互设计早期阶段为用户性能提供有效、准确的模型 1、 鼠标驱动的文本编辑（Xerox Star研发过程）

2、 查号工作站（贝尔实验室，探讨操作员流程的效率）

（2） Fitts定律：能够预测使用某种定位设备指向某个目标的时间（用户

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访问屏幕组件的时间对于系统的使用效率是至关重要的）；人机交互中，根据目标大小及至目标的距离，计算指向该目标的时间（可指导设计人员设计按钮的位置、大小和密集程度）；对图形用户界面设计有明显的意义；“最健壮并被广泛采用的人类运动模型之一”

“轮流轻拍”实验：尽可能准确而不是快速的轮流轻拍两个薄板；记录拍中和失误的情况；以实验数据为依据，得到困难指数如下：ID = log2(2A/W)

其中，A为振幅（与目标的距离）；W为目标宽度 改写之后的形式：ID = log2(A/W+1)；运动时间（MT）计算：MT=a+b* log2(A/W+1)

Fitts定律的三个部分：

1、 困难指数ID (Index of Difficulty) = log2(A/W+1) (bits)：对任务困难程度的量化；与宽度和距离有关

2、 运动时间MT (Movement Time) = a + b*ID (secs)：在ID基础上将完成任务的时间量化

3、 性能指数IP (Index of Performance) = ID/MT (bits/sec)：基于MT和ID的关系；也称吞吐量 MacKenzie改写为：ID = log2(A/W+1)

1、更好地符合观察数据；2、精确地模拟了支撑Fitts定律的信息论；3、计算出的任务困难指数总是整数 a,b的确定：

1、 设计一系列任务，A和W分别取不同的值

2、 对每一种条件下的任务：尝试多次；记录每次执行时间；进行统计分析

3、 记录准确性：记录选择的x,y坐标，或错误率，即鼠标落在目标区域外的百分比

说明：1、如果MT的计算单位是秒，则a的测量单位是秒，b的测量单位是秒/比特(ID的测量单位是比特)；2、系数a(截距)和b(斜率)由经验数据确定，且与设备相关；3、对于一般性计算，可使用a=50,b=150(单位是毫秒)；4、A和W在距离测量单位上必须一致，但是不需要说明使用的具体单位 Fitts定律建议：

1、 大目标、小距离具有优势（对选择任务而言，其移动时间随到目标距离的增加而增加，随目标的大小减小而增加）； 2、 屏幕元素应该尽可能多的占据屏幕空间 3、 最好的像素是光标所处的像素

4、 屏幕元素应尽可能利用屏幕边缘的优势

5、 大菜单，如饼型菜单，比其他类型的菜单使用简单 Fitts定律应用：

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1、 首先被Card等人应用在HCI领域：鼠标的定位时间和错误率都优于其他设备；鼠标速率接近最快速率；使用鼠标完成运动任务比使用其他设备更加协调，这在交互设计中非常重要

2、 策略一：缩短当前位置到目标区域的距离（如右键菜单技术） 3、 策略二：增大目标大小以缩短定位时间（Windows操作系统和Macintosh操作系统中的应用程序菜单区域位置的设计）

Mac OS的菜单是沿着屏幕边缘排列的（用户往往在距离屏幕边缘50毫米处停下来，50毫米作为Mac OS的菜单宽度） Windows OS的菜单位于标题栏下面 Mac OS “dock”：

工具栏组件大小可以动态改变：1、为用户提供了一个放大的目标区域；2、可显示更多图标；3、新版Mac操作系统中都实现了扩展工具栏

1、 动态特性建模：

（1） 状态转移网络：

用途：用于描述用户和系统之间的对话；可被用于探讨菜单、图标和工具条等屏幕元素，还可以展示对外围设备的操作；适合表达顺序操作和循环操作

性质：最常用的状态转移网的形式；有向图；图中的结点表示系统的各种状态；图中的边表示状态之间可能的转移；状态之间通过转移（用带方向箭头的线段表示）互相连接；转移被事件（转移线段上的标记）触发；伪状态——初始状态和终止状态（是STNs的起始和终止；可以与系统的其他部分相连接）

2、 语言模型：BNF, Backus-Naur Form

用途：用户和计算机的交互通常是通过一种语言进行考察的；BNF语法常用于说明对话；目的在于理解用户的行为和分析认知界面的难度 名称类型：1、非终止型：小写字母；2、终止型：大写字母 符号：“::=”读作“定义为” 操作符：“+”（序列）和“|”（选择） 界面分析：

方法一：计算规则的数目 规则越多，界面就越复杂

缺点：对于描述界面的确切方式是相当敏感的 方法二：计算“+”和“|”操作符的数目 更健壮

缺点：使较复杂的单个规则处于不利地位，可能存在错误判断 3、 系统模型：

Z (Zed) 标记法：

1、 基于集合和函数：最简单的集合对应于编程语言中的标准类型；如实数R、整数Z和自然数N等

2、 非标准类型定义方式1：显式列出集合中有限的可能值就可以定义新集合

Shape_type ::= Line | Ellipse | Rectangle

Keystroke ::= a | b |…| z | A | … | 9 | Cursor_left

非标准类型定义方式2：用方括号括起集合符号，如[Keystroke]；可表

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