人机交互教案第6章_人机交互界面的表示模型If
第6章 人机界面
触摸屏（POD） 第一节 触摸屏（POD）的应用
图20-3 电机循环方式控制画面
触摸屏（POD） 第一节 触摸屏（POD）的应用
（4）变频器驱动任意电机模式 在触摸屏上控制变频器驱动任意电机于任意转速运行 （无PID反馈调节）。 控制系统通过POD显示压力流量历史曲线画面如图204所示。 触摸屏出现在中国市场上至今只有短短的几年时间， 这个新的多媒体设备还没有为许多人接触和了解 ，从发 达国家触摸屏应用于工业控制的普及历程来看，变频器结 合触摸屏现在越来越广泛地应用于工业控制的各种现场， 例如汽车制造、水电站、供水、污水处理、冶金、食品包 装等行业，未来几年是触摸屏在工控领域迅速发展、普及 的时期。
触摸屏（POD） 第一节 触摸屏（POD）的应用
在工业控制上POD作为PLC的前端设备在用户和机器 （例如变频器）之间架设了一条桥梁，可以用一种简单明 了而又灵活的方式来取代传统设备大量的触控按钮、指示 灯、选择开关等。它可以工作在各种工业环境中，它的控 制面板可以很经济的取代大量的触控设备并保证了工作的 高可靠性。POD还具有完善易用的通信功能。利用其软件 可编辑制作生产现场所需的基本画面、自动画面、模拟画 面、设定画面、手动画面、报警画面等各种画面，其便捷 的操作性能受到了现场操作人员的好评。本项目以富士变 频器为例进行说明。
触摸屏（POD） 第一节 触摸屏（POD）的应用
图20-4 压力流量历史曲线画面
触摸屏（POD） 第一节 触摸屏（POD）的应用
3、系统运行模式 系统具有以下4种操作模式，通过一个四位置转换开 关进行转换。 （1）变频器驱动电机固定模式 变频器始终固定驱动一台水泵，压力变送器的实际水 压信号与给定压力进行比较，通过变频器内置的PID调节 器自动调节变频器的输出频率．从而控制马达转速。当变 频器的输出频率达到50Hz，而系统压力还未达到给定压力 时，系统依次自动增加工频泵运转，直至实际水压达到给 定压力为止（此模式最多可带动4台马电机于工频运转）。 反之系统自动减少工频泵运转，直至压力稳定。此模式 POD画面如图20-2所示。
人机交互界面设计实践教案
人机交互界面设计实践教案课程名称：人机交互界面设计实践课程目标：1.使学生掌握人机交互界面设计的基本概念和设计原则。
2.训练学生设计和评估实际人机交互界面的能力。
3.提高学生对于用户体验和可用性的理解和重视。
课程大纲：第一部分：人机交互界面设计基础（20%）1.人机交互界面的定义和重要性。
2.人机交互界面的历史和发展。
3.基本的人机交互界面设计原则。
4.用户体验设计和可用性的概念。
第二部分：人机交互界面设计实践（40%）5.设计实际人机交互界面的步骤和方法。
6.界面元素的规划和布局。
7.色彩、字体和图片的使用。
8.图标、按钮和链接的设计。
9.输入和输出的优化。
10.设计原型和用户测试。
第三部分：评估和改进人机交互界面（20%）11.评估人机交互界面的方法和工具。
12.根据用户反馈改进设计。
13.对比分析和竞争分析。
14.设计案例分析和讨论。
第四部分：特殊人机交互界面设计（10%）15.移动设备界面设计。
16.网页界面设计。
17.桌面应用程序界面设计。
18.游戏界面设计。
第五部分：实践项目（10%）19.学生分组进行人机交互界面设计项目。
20.项目汇报和评估。
教学方法：1.课堂讲解：教师讲解人机交互界面设计的基本概念、原则和方法。
2.案例分析：分析实际的人机交互界面设计案例，理解其优点和不足。
3.小组讨论：学生分组进行讨论，分析设计问题，提出解决方案。
4.实践操作：学生动手进行人机交互界面设计，体验设计的实际过程。
5.项目评估：对学生的实践项目进行评估，提供反馈和建议。
人机交互课程设计
人机交互课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解人机交互的基本概念，掌握人机交互技术的发展历程及其在现实生活中的应用。
2. 学习并掌握常见的人机交互设备及其工作原理。
3. 掌握人机交互界面设计的基本原则，能够分析并评价交互界面的优劣。
技能目标：1. 培养学生运用人机交互技术进行创意设计的实践能力，学会使用相关软件工具进行交互界面设计。
2. 培养学生团队协作能力，能够在小组项目中发挥个人特长，共同完成人机交互项目。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对人机交互技术的兴趣，激发学生创新意识，提高学生对科技进步的关注度。
2. 增强学生的信息意识，培养学生对信息安全、隐私保护等方面的责任感。
3. 培养学生尊重他人观点，学会倾听、沟通、表达，形成良好的人际交往能力。
课程性质分析：本课程为人机交互领域的入门课程，旨在让学生了解并掌握人机交互的基本知识和技能，培养学生对该领域的兴趣和创新能力。
学生特点分析：本课程针对初中年级学生，该年龄段学生对新鲜事物充满好奇心，具备一定的信息技术基础，但需进一步培养实践操作能力和团队协作能力。
教学要求：1. 结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实践操作能力。
2. 采用项目式教学，引导学生主动参与，培养学生的团队协作能力和创新意识。
3. 关注学生个体差异，实施差异化教学，使每个学生都能在课程中取得进步。
二、教学内容1. 人机交互基本概念：介绍人机交互的定义、发展历程及分类，分析人机交互技术在生活中的应用实例。
教材章节：第一章 人机交互概述2. 人机交互设备：学习鼠标、键盘、触摸屏等常见交互设备的工作原理及其在交互过程中的作用。
教材章节：第二章 人机交互设备3. 交互界面设计原则：讲解交互界面设计的基本原则，如一致性、简洁性、易用性等，并通过案例进行分析。
教材章节：第三章 交互界面设计4. 交互界面设计实践：运用相关软件工具（如Axure、Sketch等），进行交互界面设计实践，培养学生实际操作能力。
第六章人机的信息界面设计
生产、交通等方面使用色彩的含义如下： （1）红
（2）橙 （3）黄
a.停止：交通工具要求停车，设备要求紧急刹车； b.禁止：表示不准操作，不准乱动，不准通行； c.高度危险：如高压电、下水道口、剧毒物、交叉路口等； d.防火：消防车和消防用具都以红色为主色。
用于危险标志，涂于转换开关的盖子、机器罩盖的内表面、齿 轮的侧面等。橙色还用于航空、船舶的保安措施。 明视性好，能唤起注意，多用于警告信号。如铁路维护工穿黄 衣服。
（4）绿
a.安全：引导人们行走安全出口标志用色； b.卫生：救护所、保护用具箱采用此色； c.表示设备安全运行
（5）蓝
警惕色。如开关盒外表涂色，修理中的机器、升降设备、炉子、 地窖、活门、梯子等的标志色。
（6）紫红 （7）白 （8）黑
表示放射性危险的颜色
表示通道、整洁、准备运行的标志色。白色还用来标志文字、 符号、箭头，以及作为红、绿、蓝的辅助色。 用于标志文字、符号、箭头，以及作为白、橙的辅助色。
6.2视觉信息显示设计
视觉显示装置设计要求： 正确显示信息、观察认读准确、迅速、不 易疲劳 。
6.2.1仪表显示设计
按结构形式可分为：模拟式显示仪表（指针 活动仪表、指针固定式仪表）和数字式仪表， 其特点参阅表6-2。 1. 模拟式显示仪表 用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关 参数和状态。 特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量
长刻度线、中刻度线、短刻度线三级，见图T1。
称为刻度。刻度大小对读数误差的影响见图T2。 尺寸是依据视距确定的，参见表6-3。
刻度：刻度盘上两最小刻度标记间的距离和刻度标记统
刻度线的高度：表盘上的刻度线高度、文字和数字
小刻度的最小间距为L/600；大刻度的最小间距为L/50。对于人 眼直接判读的仪表刻度最小尺寸不宜小于0.6~1mm，最大可取 4~8mm，而一般情况取1~2.5mm。
人机交互知识点归纳
第1 章绪论*人机交互（Hu man-C omput er In terac tion，HCI）是关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且围绕这些方面的主要现象进行研究的科学*人机交互研究的内容：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W eb 设计移动界面设计*发展史语言命令交互阶段图形用户界面（G UI）交互阶段自然和谐的人机交互阶段第 2 章感知和认知基础*人的感知视觉视觉是人与周围世界发生联系的最重要的感觉通道。
外界80%的信息都是通过视觉得到的，因此视觉显示是人机交互系统中用的最多的人机界面。
视觉感知可以分为两个阶段：受到外部刺激接收信息阶段和解释信息阶段。
视觉感知特点：一方面，眼睛和视觉系统的物理特性决定了人类无法看到某些事物；另一方面，视觉系统进行解释处理信息时可对不完全信息发挥一定的想象力。
进行人机交互设计需要清楚这两个阶段及其影响，了解人类真正能够看到的信息。
听觉听觉感知传递的信息仅次于视觉，可人们一般都低估了这些信息。
人的听觉可以感知大量的信息，但被视觉关注掩盖了许多。
听觉所涉及的问题和视觉一样，即接受刺激，把它的特性转化为神经兴奋，并对信息进行加工，然后传递到大脑。
人类听觉系统对声音的解释可帮助设计人机交互界面中的语音界面。
触觉T ouch或者 Ha pticperce ption触觉在交互中的作用是不可低估的，尤其对有能力缺陷的人，如盲人，是至关重要的触觉的感知机理与视觉和听觉的最大不同在于它的非局部性温度感受器-冷热伤害感受器-疼痛机械刺激感受器-压力实验表明，人的手指的触觉敏感度是前臂的触觉敏感度的 10 倍。
人机交互—复习资料
《人机交互》单选10 * 2 分填空10 * 2 分简答6 * 5分综合3 * 10 分绪论1、什么是人机交互，主要研究内容，经历的阶段（P1）人机交互技术（HCI）：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，并围绕相关的主要现象进行研究的学科。
狭义的讲，它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。
研究内容：（P2）人机交互界面表示模型与设计方法2)可用性分析与评估3)多通道交互技术4)认知与智能用户界面5)群件6)WEB设计7)移动界面设计经历的阶段：（P3）命令行界面交互阶段2)图形用户界面交互阶段3)自然和谐的人机交互阶段认知和认知基础1、视觉感知（P5）视觉感知可分为两个阶段：1）受到外部刺激接受信息阶段2）解释信息阶段人机交互设计时需要清楚这两个阶段及其影响，需要注意的是，一方面，眼睛和视觉系统的物理特性决定了人类无法看到某些事物；另一方面，视觉系统解释处理信息时对不完全信息发挥一定的想象力。
人的感知：视觉，听觉和触觉感知。
（P9）3、认知过程有哪些？对界面设计的原则（p18-22）1）感知和识别（根据人的关注特点，在设计人机交互界面时具体应注意的问题有：A. 用户应能不费力地区别图标或其他图形表示的不同含义；B.文字应清晰易读，且不受背景干扰C. 声音应足够响亮而且可辨识，应使用户能够容易理解输出的语言及其含义；D. 在使用触觉反馈时，反馈应可辨识，以便用户能识别各种触觉标的的含义等。
）2）注意（根据人的注意特点，在设计人机交互界面时应做到：A. 信息的显示应醒目，如使用彩色，下划线等进行强调；B. 避免在界面上安排过多的信息，尤其要谨慎使用色彩，声音和图像，过多的使用这类表示易导致界面混杂，分散用户的注意力；C. 界面要朴实，朴实的界面更容易使用。
）3）记忆（考虑人的记忆特点，进行交互设计时应该注意的问题有：应考虑用户的记忆能力，勿使用过于复杂的任务执行步骤；由于用户长于“识别”而短于“回忆”，所在设计界面时，应使用菜单、图标，且它们的位置应保持一致；为用户提供多种电子信息的编码方式，并且通过颜色、标志、时间戳、图标等，帮助用户记住它们的存放位置。
人机交互界面的设计ppt课件
(1) 只显示与当前工作内容有关的信息。用户在获得有关系统的特定功 能的信息时，不必看到与之无关的数据、菜单和图形。
(2) 不要用数据淹没用户，应该用便于用户迅速吸取信息的方式来表示 数据。例如，可以用图形或图表来取代庞大的表格。
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第6章 详细设计 (3) 使用一致的标记、标准的缩写和可预知的颜色。显示的含义应该非 常明确，用户无须参照其他信息源就能理解。
(9) 提供对用户工作内容敏感的帮助设施。 (10) 用简单动词或动词短语作为命令名。过长的命令名难于识别和记 忆，也会占用过多的菜单空间。
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2.பைடு நூலகம்信息显示指南
第6章 详细设计
如果人机界面显示的信息是不完整的、含糊的或难于理解的，则该应用 系统显然不能满足用户的需求。可以用多种不同方式“显示”信息：用 文字、图形和声音；按位置、移动和大小；使用颜色、分辨率和省略。 下面是关于信息显示的设计指南。
易变性指系统响应时间相对于平均响应时间的偏差，在许多情况下，这是系统 响应时间的更重要的属性。即使系统响应时间较长，响应时间易变性低也有助 于用户建立起稳定的工作节奏。例如，稳定在1秒的响应时间比从0.1秒到2.5秒 变化的响应时间要好。用户往往比较敏感，他们总是担心响应时间变化暗示系 统工作出现了异常。
3
1. 系统响应时间 系统响应时间是许多交互式系统用户经常抱怨的问题。一般说来，系统响应时 间指从用户完成某个控制动作(例如，按回车键或点击鼠标)，到软件给出预期 的响应(输出信息或做动作)之间的这段时间。
系统响应时间有两个重要属性，分别是长度和易变性。如果系统响应时间过长， 用户就会不耐烦。但是，当用户工作速度是由人机界面决定的时候，系统响应 时间过短也不好，这会迫使用户加快操作节奏，从而可能会犯错误。
人机交互技术教学课件-第6章 直接操纵与虚拟环境
❖ · 语法检查器给用户提供单词和书写风格方面潜在问题的评论。 ❖ · 文档编辑器允许用户使用标准段落来编写复杂文档，诸如合同。
6.2.2 VisiCalc电子制表软件及其后续产品
6.2.1 文字处理软件的历史与现状
❖ · 标签图标使常用动作快速。大多数文字处理软件在工具栏中都有常用动作的标签 图标。这些按钮充当永久的菜单选择显示，用于提醒用户其特性并使快速选择成为 可能。
❖ · 立即显示动作结果。当用户按下按钮来移动光标或使文本居中时，其结果会立即 在屏幕上显示。删除动作是立即显现的：字符、字或行被擦除，剩余文本重新排序。 同样，插入或文本移动动作在每次击键或按功能键后显示。
❖ 到20世纪90年代早期，全屏幕编辑器被描述为“所见即所得（WYSIWYG）”。微 软的Word（见图6-1）目前在Apple和Windows平台上处于主导地位，同时大多 数与其竞争的文字处理软件逐渐成为往事。
图6-1 WYSIWYG编辑器的例子： 微软Word 2013
6.2.1 文字处理软件的历史与现状
6.1 直接操纵和WIMP界面
❖ Shneiderman认为直接操纵应具有以下特点： ❖ · 该系统展现了真实世界的一种扩展。它假定用户对于他或她兴趣范围内的对象和
操作非常熟悉。系统简单地将其复制并呈现在另一种媒介——屏幕上。人们有权访 问修改这些分布在窗口中的对象。人们可以在一个熟悉的环境中以熟悉的方式进行 工作，关注于数据本身，而非应用程序或工具。而往往不太熟悉的系统物理构造从 视图中隐藏了起来，不会打扰用户。
人机交互技术
（第6章 直接操纵与虚拟环境）
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计算机科学与技术系
目的
在界面设计的早期阶段，研究建立一种用户界面表 示模型
利用形式化的设计语言来分析和表达用户任务以及用户和 系统之间的交互情况；
使界面表示模型能方便地映射到实际的设计实现。
2
界面模型分类
任务分解和分析
能力模型（competence model）
then hide(iconA)
27
UAN总结
表示等待，可以等待一个条件满足，也可以等待任务 中的一个操作执行。
24
UAN实例-单通道交互
任务：把文件拖入垃圾箱
用户行为
界面反馈
mouse_down(x,y)
drag_icon(x,y) mouse_up(x,y)
then highlight(icon) show_outline(icon) then highlight(bin)
then hide(icon) show_bin_full()
界面状态
if intersect(icon,x,y) icon=selected if intersect(bin,x,y) if intersect(bin,x,y)
25
UAN实例-多通道
任务：drag and drop a file to the recycle bin
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 操作，进行数据交换、信息传递、协调同步等操作。
进程行为用“行为表达式”来描述，复杂的行为由简单的行 为表达式通过表示时序关系的LOTOS算符组合而成。
在将LOTOS思想用于人机交互的行为模型时，用进程之间的 约束关系来描述交互子任务之间的关系。
GOMS can save money!
美国电话公司NYNEX利用GOMS分析一套即将被采用的 新的计算机系统的应用效果，结果发现效果不理想，放弃 了使用新系统，为公司节约了数百万的资金。
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GOMS的局限性
GOMS没有清楚的描述错误处理的过程，假设用户完 全按一种正确的方式进行人机交互，因此只针对那 些不犯任何错误的专家用户。
用户行为
界面反馈
界面状态
界面被分解成一些类似层次结构的异步任务，每个任务的实 现都用表格来描述，用户动作的关联性和时序关系由表格的 行列对齐关系和从上到下、从左到右的阅读顺序来确定。
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UAN预定义的动作标志符（部分）
用户动作标志符：
move_mouse(x,y) 移动鼠 标至(x,y)
release_button(x,y)在(x,y) 位置释放鼠标按钮；
结构模型
主要从系统的角度来表示人机交互界面。重点介绍状态转换网 络（STN-State Transition Network）和产生式规则 ( Production Rule )。
事件-对象模型
是一种面向对象的表示模型，它将人机交互活动归结为事件与 对象的相互作用。
掌握如何由界面的行为表示模型转换到系统的结 构模型。
用户Sam: Rule 1: Use the CLOSE-METHOD unless another rule applies Rule 2: If the application is GAME, use L7-METHOD
9
任务Editing的GOMS描述实例
Task:Editing
GOAL:EDIT-MANUSCRIPT
界面状态
if intersect(icon, x,y) icon=selected
if intersect(bin,x,y)
if intersect(bin,x2,y2)
26
UAN实例-多通道
任务：在桌面上把文件A拖入文件B
用户行为
2D鼠标
mouse_down(x, y)
语音
界面反馈
界面状态
then highlight(iconA)
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总结
LOTOS与GOMS结合，可以清楚地了解整个目标层 次及各目标之间的约束关系。但与GOMS同样存 在无法描述目标异常结束的缺陷，同时当任务 进行选择时用什么规则进行选择并未涉及。
LOTOS最大的优越性在于可以构造一套现成的自 动化工具，利用这些工具，可自动进行错误检 测，但它过于形式化的记法比较晦涩难懂。
4
人机交互界面表示模型——
行为模型
GOMS简介
1983年由Card, Morgan和Newell 提出的。 通过目标 (Goal)、操作 (Operator)、方法 (Method)
以及选择规则 (Selection) 四个元素来描述用户的行 为。 GOMS是在交互系统中用来分析建立用户行为的模型 。它采用“分而治之”的思想，将一个任务进行多层 次的细化。
用户行为
2D鼠标
mouse_down(x, y)
语音
界面反馈
then highlight(icon)
drag_icon(x,y) mouse_up(x,y)
Pronounce show_outline(icon)
Move_to+rec ycle_bin
then highlight(bin)
then hide(icon) show_bin_full()
18
结合GOMS和LOTOS的中国象棋程序的行为描述
GOAL:中国象棋 [>: GOAL:运行 |||: *GOAL:走棋 ACTION:自动记录棋谱 >>: GOAL:当前方走 >>: OPRATOR:拾取棋子 OPRATOR:放置棋子 GOAL:对弈方走
>> OPRATOR:拾取棋子 OPRATOR:放置棋子 *GOAL:打谱 []: OPRATOR:加速 OPRATOR:减速 OPRATOR:暂停 OPRATOR:恢复 GOAL:退出
[select:USE-QS-METHED USE-LF-METHOD]
GOAL:MODIFY-TEXT
子目标间关系： 顺序关系THOD
USE-M-METHOD]
VERIFY-EDIT
10
GOMS应用
GOMS是一种人机交互界面表示的理论模型，被称为 最成熟的工程典范，该模型在计算机系统的评估方 面也有广泛的应用。
14
LOTOS算符
LOTOS算符主要有以下几种： T1 ||| T2（交替Interleaving) T1 [] T2（选择Choice) T1 | [a1,...,an] | T2（同步Synchronization) T1 [> T2 （禁止Deactivation) T1 >> T2（允许Enabling)
GOAL: USE-L7-METHOD PRESS-L7-KEY]
8
GOMS
4．选择 Selection
选择是用户要遵守的判定规则，以确定在特定环境下所要 使用的方法。
当有多个方法可供选择时，GOMS中并不认为这是一个随机 的选择，而是尽量来预测会使用哪个方法,这需要根据特定 用户、系统的状态、目标的细节来预测要选择哪种方法。
7
GOMS
3. 方法 Methods 方法是描述如何完成目标的过程。一个方法本 质上来说是内部的算法，用来确定子目标序列及 完成目标所需要的操作。
关闭（最小化）窗口 GOAL: ICONSIZE-WINDOW [select
GOAL: USE-CLOSE-METHOD MOVE-MOUSE-TO-WINDOW-HEADER POP-UP-MENU CLICK-OVER-CLOSE-OPTION
6
GOMS
1.目标 Goals 目标就是用户执行任务最终想要得到的结果,它可 以在不同的层次中进行定义。
eg:“编辑一篇文章”-“编辑文章”（高层）； “删除字符”（低层）
2. 操作 Operators 操作是任务分析到最低层时的行为，是用户为了完
成任务所必须执行的基本动作。 操作不能被分解， 在GOMS模型中是原子动作。
GOAL:EDIT-UNIT-Task repeat until no more unit tasks
GOAL:ACQUIRE-UNIT-TASK
GET-NEXT-PAGE if at end of manuscript
GET-NEXT-TASK
GOAL:EXECUTE-UNIT-TASK
GOAL:LOCATE-LINE
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UAN预定义的条件标志符（部分）
while(condition) TASK
当条件condition为真时，循环执行任务TASK；
if(condition) then TASK
如果条件condition满足，则执行任务TASK；
iteration A* or A+
表示迭代操作；
waiting
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LOTOS简介
LOTOS -Language Of Temporal Ordering Specification， T.Bolognesi, H.Brinskma, "Introduction to the ISO Specification Language LOTOS”， 1987.
国际标准形式描述语言，无二义性，适于描述具有 并发、交互、反馈和不确定性等特点的并发（ concurrent）系统中的行为。
描述用户的目的
行为模型（performance model）
预测和描述用户合法的交互行为序列
结构模型 constructional model
系统组成模型
3
本章主要内容
掌握三种模型：
行为模型
主要从用户和任务的角度考虑如何来描述人机交互界面，将详 细介绍GOMS，UAN及LOTOS模型。
highlight(icon) 使icon高 亮显示；