人机交互期末PPT复习(GXNU李智老师)
第一章人机交互基础
1、人机交互（HCI）的概念：指关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，
并围绕相关的主要现象进行研究的学科
狭义地讲，人机交互技术主要研究人与计算机之间的信息交换，包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。
2、人机交互的研究内容：
人机交互界面表示模型与设计方法
可用性分析与评估
多通道交互技术
认知与智能用户界面
群件
Web设计
移动界面设计
3、人机交互的发展历史：命令行界面交互阶段，图形用户界面交互阶段、自然和谐的人机
交互阶段
4、人机交互的应用：虚拟仿真平台、动作捕捉设备、iPhone手机中文输入、人脸识别技术第二章感知和认知基础
1、人的感知：视觉、视觉、触觉
2、认知过程与交互设计原则
（1）Norman把认知划分为两个模式：
经验认知：有效、轻松地观察、操作和响应周围的事件，它要求具备某些专门知识并达到一定的熟练程度，如使用Word字处理系统编辑文档等。
思维认知：涉及思考、比较和决策，是发明创造的来源，如设计创作等。
（2）常见认知过程：感知和识别、注意、记忆、问题解决、语言处理、情感、人的个性差异
3、概念模型及对概念模型的认知
（1）概念模型：指的是一种用户能够理解的系统描述，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。
（2）设计概念模型的关键过程：
①解用户任务需求；②选择交互方式，并决定使用何种交互方式
（3）对概念模型的认知
设计模型——设计师设想的模型，说明系统如何运作。
系统映像——系统实际上如何运作。
用户模型——用户如何理解系统的运作。
（4）几种认知概念框架：
从人们不同的认知特点，讨论用户如何理解系统概念模型，它们是：
思维模型
?用户思维模型：人们在学习和使用系统的过程中，积累了有关如何使用系统的知识，而且在一定程度上，也积累了有关系统如何工作的知识。
?在认知心理学中，思维模型被认为是外部世界的某些因素在人脑中的反映，掌握和运用思维模型使得人们能够进行推测和推理。思维模型牵涉到两个过程—“构建”和“运用”
过程，人们既可能进行有意识的思维处理，也可能进行无意识的思维处理。
信息处理模型
人们把大脑视为一个信息处理机，信息通过一系列有序的处理阶段进、出大脑。在这些阶段中，大脑需要对思维表示（包括映像、思维模式、规则和其他形式的知识）进行各种处理（如比较和匹配）
?主要目标是分析环境中的结构如何帮助人类认知，并减轻认知负担。
外部认知模型
?外部认知是要解释人们在与不同外部表示相交互时涉及的认知过程。其主要目的是要详细说明在不同的认知活动、认知过程中使用不同表示的好处，主要包括：
?将信息、知识表面化以减轻记忆负担；
?设计有利于人的信息表示及处理工具，减轻计算负担；
?标注和认知追踪。
基于外部认知特点的交互式界面设计原则
?使用基于外部认知的方法进行交互设计时，总体原则是要在界面上提供外部表示，以减轻用户的记忆和计算负担。为此，设计人员需要开发不同类型的可视化信息，以便用户解决某个问题，扩充和增强认知能力。
?信息和可视化技术，可用于表示大量的数据，同时允许用户从不同的角度进行交叉比较。?设计良好的GUI也能大大减轻用户的记忆负担，用户能够依赖外部表示提供的线索，与系统进行交互。
4、分布式认知
分布式认知法描述的是认知系统中发生了什么，它通常描述人员之间的交互，人们使用的物品及工作环境。
分布式认知的主要目的是要从信息传播媒介的角度来描述交互。也就是说，它考虑的是信息如何表示，信息在流经不同个人以及使用不同物体时是如何重新表示的。这类信息的转变
也称为“表示状态的转变”。
分布式认知的应用：电子商务系统
分布式认知被认为是连接计算机支持的协同工作和人机交互的桥梁中的重要组件
第三章交互设备
1、输入设备
2、输出设备
3、虚拟现实交互设备
（1）三维空间定位设备：空间跟踪定位器、数据手套、触觉和力反馈器
（2）三维显示设备：立体视觉、头盔式显示器、CAVE、裸眼立体显示器、真三维显示器
课后练习：对虚拟现实交互设备进行分类归纳总结，并进行优缺点比较。
4、交互设备的整合应用：（1）山东大学考古数字博物馆应用
基于桌面的虚拟现实平台
（2）Michigan大学虚拟现实实验室：支持异地协同工作的虚拟现实环境
第四章交互技术
1、机交互输入模式
（1）请求模式(Request Mode)：在请求模式下，输入设备的启动是在应用程序中设置的。应用程序执行过程中需要输入数据时，暂停程序的执行，直到从输入设备接受到请求的输入数据后，才继续执行程序
（2）采样模式（Sample Mode）：输入设备和应用程序独立地工作。输入设备连续不断地把信息输入进来，信息的输入和应用程序中的输入命令无关。应用程序在处理其它数据的同时，输入设备也在工作，新的输入数据替换以前的输入数据。当应用程序遇到取样命令时，读取当前保存的输入设备数据。
优点：这种模式对连续的信息流输入比较方便，也可同时处理多个输入设备的输入信息。缺点：当应用程序的处理时间较长时，可能会失掉某些输入信息。
（3）事件模式（Event Mode）：输入设备和程序并行工作。输入设备把数据保存到一个输入队列，也称为事件队列，所有的输入数据都保存起来，不会遗失。应用程序随时可以检查这个事件队列，处理队列中的事件，或删除队列中的事件。
2、基本交互技术：定位、笔画、定值、选择、字符串输入
3、图形交互技术：几何约束、引力场、拖动、橡皮筋技术、操作柄技术、三维交互技术（采用六自由度输入设备）
4、语音交互技术：
语音识别是计算机通过识别和理解过程把语言信号转变为相应的文本文件或命令的技术
目前主流的语音识别技术是基于统计的模式识别的基本理论、
一个完整的语音识别系统大致分为：语音特征提取、发声机理与模式匹配、语音模型与语意理解
5、笔交互技术：手写识别技术、数字墨水技术
第五章界面设计
1、界面设计原则：
（1）图形用户界面的主要思想：桌面隐喻、所见即所得、直接操纵
（2）图形用户界面设计的一般原则：
（举例说明）
界面要具有一致性
常用操作要有快捷方式（文件的常用操作：打开、存盘、另存为等设置快捷键）
提供必要的错误处理功能
提供信息反馈
允许操作可逆
设计良好的联机帮助
合理划分并高效地使用显示屏幕
2、理解用户
用户是使用某种产品的人，其包含两层含义：1）用户是人类的一部分；2）用户是产品的使用者。产品的设计只有以用户为中心，才能得到更多用户的青睐。
衡量一个以用户为中心的设计的好坏，关键点是强调产品的最终使用者与产品之间的交互质量，它包括三方面特性：产品在特定使用环境下为特定用户用于特定用途时所具有的有效性（Effectiveness）、效率（Efficiency）和用户主观满意度（Satisfaction）。延伸开来，还包括
产品前后时的整体心理
3、设计流程：用户的观察和分析、设计、实施
4、任务分析
任务分析是交互设计至关重要的环节，在以用户为中心的设计中，关心的是如何从用户那里理解和获取用户的思维模式，进行充分、直观的表达，并用于交互设计。
请描述任务分析主要包括哪些内容？
（1）使用行为分析
使用行为分析就是要理解系统中每个参与者及其所需完成的任务，即分析系统所涉及的问题领域和系统运行的主要任务，分析使用该系统主要功能部分的是哪些人，谁将需要该系统的支持以完成其工作。
使用行为分析一般使用用例图描述，它从参与者的角度出发来描述一个系统的功能，主要目的是帮助开发团队以一种可视化的方式理解系统的功能需求
（2）顺序分析
（3）协作关系分析设计：协作图着重显示了某个用户行为中各个系统元素之间的关系，
而不再重点强调各个步骤的时间顺序。
（4）工序约束陈述
（5）用户任务一览表：当所有任务分析完毕，就可以用一览表的形式描述系统中的所有用户及其可能需要完成的所有任务。
（6）任务金字塔
（7）故事讲述和情节分析
5、以用户为中心的界面设计
Gould、Boies和Lewis于1991年提出了以用户为中心设计的四个重要原则。
及早以用户为中心：设计人员应当在设计过程的早期就致力于了解用户的需要。
综合设计：设计的所有方面应当齐头并进发展，而不是顺次发展，使产品的内部设计与用户界面的需要始终保持一致。
及早并持续性地进行测试：当前对软件测试的唯一可行的方法是根据经验总结出的方法，即若实际用户认为设计是可行的，它就是可行的。通过在开发的全过程引入可用性测试，可以使用户有机会在产品推出之前就设计提供反馈意见。
反复式设计：大问题往往会掩盖小问题的存在。设计人员和开发人员应当在整个测试过程中反复对设计进行修改。
第六章人机交互界面表示模型与实现
1、人机交互界面表示模型
（1）行为模型：该模型主要从用户和任务的角度考虑如何来描叙人机交互界面
四种常见的行为模型：（重点——综合分析题）
①GOMS：目标操作方法和选择行为模型是在交互系统中用来分析用户复杂性的建模技术，用于建立用户行为模型。它采用“分而治之”的思想，将一个任务进行多层次的细化，通过目标(Goal)、操作(Operator)、方法(Method) 以及选择规则(Selection rule) 四个元素来描述用户行为。
②LOTOS：基本思想是用一套形式化和严格的表示法来刻画系统外部可见行为之间的时序关系，系统由一系列进程组成，两个以上的进程在执行同一个外部可见的行为时会发生交互，进行数据交换、信息传递、协调同步等操作。
③UAN：用户行为标注：着眼于用户和界面两个交互实体的描述，主要描述用户的行为序列以及在执行任务时所用的界面。
UAN模型的标识符主要有两种：用户动作标识符和条件选择标识符。
④CTT（单用户任务模型）：是一种基于图形符号的，采用层次的树状结构来组织并表示任务模型的方法。
（2）结构模型：该模型主要从系统的角度来表示人机交互界面。
（3）模型转换
（4）表现模型：表现模型(PM)描述了用户界面的表现形式，由层次性的交互对象组成。
2、界面描述语言：
分类：命令式语言和陈述式语言
命令式语言要求编程人员明确的指定如何执行任务，陈述性语言要求编程人员只需指定任务要做什么，陈述性语言要比命令式的语言更为抽象。
常见陈述性语言：用户界面标记语言(UIML)、扩展界面标记语言(XIML)
3、窗口系统
4、用户界面管理系统
第七章Web界面设计
1、Web界面及相关概念
（1）URL：统一资源定位符
（2）URI：统一资源标志符
（3）HTTP（HyperText Transfer Protocol）：超文本传输协议
2、Web界面设计原则：
（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
3、Web界面要素的设计
4、Web界面基本设计技术
5、Web3D界面设计技术
第八章移动界面设计
1、移动设备及交互方式
交互方式：输入方式、输出方式
2、移动界面设计原则：
简单直观
个性化设计
易于检索
界面风格一致
避免不必要的文本输入
根据用户要求使服务个性化
最大限度的避免用户出错
文本信息应当本地化
3、移动界面要素设计
4、移动界面设计技术与工具
5、移动界面设计实例
第九章可用性分析与评估
1、可用性与可用性工程
（1）可用性：是指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）五个“E”：有效性（Effective）、效率（Efficient）、吸引力（Engaging）、容错能力（Error Tolerant）、易于学习（Easy to Learn）
（3）可用性案例：福特公司的记账系统
（4）可用性工程：任何一个产品都不可能是故意设计成不可用的，但只有遵循系统的可用性设计方法，才能达到可用性。不管系统内部实现如何复杂，产品展现给用户的应该是一个易用、高效的使用界面，因为用户的最终需求在于使用产品以完成某种功能，而不是花费很大的气力去了解产品的工作原理。
（5）可用性工程就是改善系统可用性的迭代过程。其目的就是保证最终产品具有完善的用户界面。
（6）一个可用性工程的生命周期大体上分为下面几个部分：
1.了解用户
2.竞争性分析
3.设定可用目标
4.用户参与的设计
5.迭代设计
6.产品发布后工作
2、支持可用性的设计原则：可学习性、灵活性、鲁棒性
3、可用性评估
（1）软件可用性评估应该遵循以下原则：
1）最具有权威性的可用性测试和评估不应该针对专业技术人员，而应该针对产品的用户。对软件可用性的测试和评估，应主要由用户来完成。
2）软件的可用性测试和评估是一个过程，这个过程在产品开发的初期阶段就应该开始。3）软件的可用性测试必须是在用户的实际工作任务和操作环境下进行。
4）要选择有广泛代表性的用户。
（2）可用性评估方法：用户模型法、启发式评估、认知性遍历、用户测试、问卷调查、放声思考法
4、可用性评估案例：山东大学考古数字博物馆网站