人机交互复习

主要复习内容提要

人机交互的基本概念、人机交互的设计方法

人机交互的实现技术、人机交互设计的实例

一、基本概念

1、什么是人机交互？

是指关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，并围绕相关的主要对象进行研究的学科。

2、人机交互与其他学科的关系

人机交互是一门综合学科，它与认知心理学、人机工程学、多媒体技术、虚拟现实技术等密切相关。其中，认知心理学与人机工程学是人机交互技术的理论基础，而多媒体技术、虚拟现实技术与人机交互是相互交叉和渗透的。

（一）认知心理学与人机工程学

1、人的感知

视觉、听觉、触觉

2、认知过程与交互设计原则

（1）认知模式：经验认知、思维认知

（2）常见认知过程：感官和识别、注意、记忆、问题解决、语言处理

（3）影响认知的因素：情感、人的个性差异

3、概念模型及对概念模型的认知

概念模型指的是一种用户能够理解的关于系统的描述，它使用一组集成的构思和概念，描述系统做什么、如何运作、外观如何等。

1）设计模型——设计师设想的模型，描述系统如何运行。

2）系统印象——系统实际如何运行。

3）用户模型——用户如何理解系统的运行。

（1）思维模型（2）信息处理模型（3）外部认知模型

（二）人机交互技术

1、人机交互技术概述

人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信息交换，它主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。

设计模型

设计师用户模型用户

系统

系统印象

（图）概念模型

2、图形用户界面的主要思想

桌面隐喻、所见即所得、直接操纵

3、设计图形用户界面的原则

（1）界面要具有一致性

（2）常用操作要有快捷方式

（3）提供必要的错误处理功能

（4）提供信息反馈

（5）允许操作可逆

（6）设计良好的联机帮助

（7）合理划分并高效地使用显示屏幕

4、多通道用户界面

基于视线跟踪、语音识别、手势输入、感觉反馈等新的交互技术，允许用户利用自身的内在感觉和认知技能，使用多个交互通道，以并行、非精确方式与计算机系统进行交互，旨在提高人机交互的自然性和高效性。

5、多通道用户界面的基本特点

使用多个感觉和效应通道、允许非精确交互、三维和直接操纵、交互的双向性、交互的隐含性等。

6、多媒体技术

多媒体技术是指通过计算机对文字、数据、图形、图像、动画、声音等多种媒体信息进行综合处理和管理，使用户可以通过多种感官与计算机进行实时信息交互的技术，又称为计算机多媒体技术。

7、虚拟现实技术

虚拟现实技术即虚拟现实，是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

（三）可用性分析与评估

1、可用性与可用性工程

（1）可用性的定义：

特定的用户在特定环境下使用产品并达到特定目标的效力、效率和满意的程度。

（2）可用性工程：

所谓可用性工程就是改善系统可用性的迭代过程，贯穿于产品设计之前的准备、设计实现、一直到投入使用，其目的就是保证最终产品具有完善的用户界面。

2、支持可用性的设计原则

（1）可学习性：新用户能否很容易地学会交互和达到最佳交互性能。

支持原则：可预见性、同步性、熟悉性、通用性、一致性

（2）灵活性：用户和系统之间信息交流的方式是否灵活多样。

支持原则：可定制性、对话主动性、多线程、可互换性、可替换性

（3）鲁棒性：用户能不能成功达到交互目标，能否对达到的目标进行评估。

支持原则：可观察性、可恢复性、响应性、任务规范性

3、可用性评估

可用性评估是检验软件系统的可用性是否达到了用户的要求。

常用的方法包括：用户模型法、启发式评估、认知性遍历、用户测试和问卷调查。最常用的方法是：用户测试和问卷调查。

（1）用户模型法

用户模型法是用数学模型来模拟人机交互的过程。

（2）启发式评估

启发式可用性原则共有十条：

1）系统状态可见性

2）系统与用户现实世界相互匹配

3）用户控制与自由

4）一致性与标准

5）错误预防

6）识别而不是回忆

7）使用的灵活性与效率

8）美观而精炼的设计

9）帮助用户认识、诊断和修正错误

10）帮助和文档

（3）认知性遍历

在认知性遍历中，专家测评者从一个说明书或早期的原型出发构建任务场景，然后让用户使用此界面来完成任务，即“遍历”界面。

（4）用户测试

用户测试就是让用户真正去使用软件系统，由试验人员对实验过程进行观察、记录和测量。

用户测试分为实验室测试和现场测试。

（5）问卷调查

使用可用性问卷调查来收集用户的实际使用情况，了解用户的满意程度和遇到的问题，并利用收集到的信息不断改进和提高软件的质量和可用性。

二、设计方法

1、人机交互界面表示模型

（1）行为模型

常见的行为模型：

1）GOMS——目标操作方法和选择行为模型

2）LOTOS——时序关系说明语言

3）UAN——用户行为标注

4）CTT——任务模型

（2）结构模型

（3）行为模型和结构模型的转换

包括整体框架、转换算法

（4）表现模型

表现模型描述了用户界面的表现形式，由层次性的交互对象组成。

交互对象由抽象交互对象和具体交互对象组成。

2、以用户为中心的界面设计

（1）对象建模分析

是将系统和用户任务分析的结果转化为用户界面设计的第一步；

建模是将系统任务的某些概念及其关系用图的方式直观综合地表达出来；

分析则是将系统的对象抽象为类，列出对象或类的属性、行为以及对象间的关系。

（2）视图抽象设计

视图抽象设计通过组合概念模型中的对象和对象操作，提供系统运行的方法和方式，为具体的设计提供指导，并要为系统的不同实施方案提供灵活的界面选择。

（3）概要设计

针对特定的操作系统或交互方式，对抽象的视图设计做进一步的具体设计，产生视图的概要设计。

（4）视图的关联设计

很多交互任务需要从一个状态转化为另一个状态，这就要考虑用户完成任务所需的信息和功能，并将不同交互视图之间的联系和状态转换关系整理清楚。（5）视图的全面设计

确定各个视图的具体内容和大致布局，并在每个视图上明确体现与其他视图的关系，保证系统的整体性和和谐性。

三、实现技术

1、窗口系统

（1）窗口系统结构（2）设计交互应用程序（3）交互系统开发软件包

（4）交互系统的软件结构

1）Seeheim模型；2）MVC模型及Struts结构；3）EO模型；4）智能体模型

2、用户界面管理系统UIMS

（1）对话的独立性

对话独立性的优点：可移植性、可重用性、界面的多样性、定制界面

（2）UIMS的表示方法

UIMS的表示方法主要包含人机界面的规格说明和它与人的因素、应用程序及其数据结构的联系等。

1）表现层的表示方法；2）对话控制的表示方法；3）应用层的表示方法（一）Web界面的实现

1、超文本与超媒体

超文本是一种用户接口范式，用以显示文本与文本相关的内容。

超媒体是超文本和多媒体在信息浏览环境下的结合，不仅可以包含文字而且还可以包含图形、图像、动画、声音和视频等。

2、Web界面设计问题的提出

从人机交互界面的角度，可以将Web理解为一个用户和其他用户之间通过internet进行信息交流的抽象界面，Web界面设计的好坏将会影响用户的使用兴趣和效率。

3、Web界面设计基本原则

（1）以用户为中心（2）一致性（3）简洁与明确

（4）体现特色（5）兼顾不同的浏览器（6）明确的导航设计

4、Web界面设计要素

（1）Web界面规划（2）语言与文化（3）内容、风格与布局、色彩设计

（4）文本设计（5）多媒体元素设计

5、Web界面设计技术与工具

（1）常用Web界面设计工具

1）HTML；2）JavaScript；3)JavaApplet；

4）服务器端脚本语言：ASP、PHP、JSP；5）AJAX技术

（2）Web界面设计新技术

Web3D设计技术：VRML技术、XML技术、Java技术、动画脚本语言、流式传输技术

（二）移动界面的实现

1、移动界面的输入方式

（1）键盘输入（2）笔输入（3）语音识别

2、移动界面的输出方式

（1）显示技术（2）声音输出

3、移动界面设计的新问题

（1）资源相对匮乏（2）移动设备的种类繁多（3）连接方式复杂

4、移动界面的设计原则

（1）简单直观（2）个性化设计（3）易于检索（4）界面风格一致

（5）避免不必要的文本输入（6）根据用户的要求使服务个性化

（7）最大限度地避免用户出错（8）文本信息应当本地化

5、移动界面设计要素

（1）菜单（2）按钮（3）多选列表（4）文字显示（5）数据输入

（6）图标与图像（7）报警提示（8）多媒体展示（9）导航设计

6、移动界面实现

（1）移动应用开发技术

1）.NET精简框架；2）J2ME架构；3）无线二进制运行时环境BREW

（2）移动浏览标准协议

1）WAP；2）WML与WMLScript；3）XHTML Basic与XHTML MP

（3）移动设备操作系统

1）Palm OS；2）Windows Mobile系列移动操作系统；

3）嵌入式LINUX；4）Symbian OS/EPOC OS

（4）移动界面开发工具

四、应用实例

1、Web界面实例分析

2、移动界面实例分析