人机交互课程复习要点

一、基本概念

概述

人机交互学科的定义

研究人与计算机系统之间通信的技术，通过改进计算机的输入输出，让人在使用计算机的时候更便捷有效。

人机交互学科与认知心理学等的关系特点

人机交互的主体包括计算机和计算机用户。人类信息处理模型认为人在接受刺激信息后通过感知系统、认知系统和反应系统进行信息处理并做出行动。研究认知心理学能够更好的评估如何改进计算机的输入输出。

人的因素

认知心理学：认知过程

1. 感觉HCI界面（视觉、触觉、听觉）
2. 注意
3. 短时记忆
4. 回忆与识别
5. 长时记忆（概念的结构化）

格式塔知觉组织原理

1. 完形性。把最简单和最稳定特征的结构知觉为一个目标的倾向。

2. 接近性。空间中距离相近的元素有被看作一体的倾向。

3. 相似性。把彼此相像的元素视为同属于一个群组的倾向。

4. 连续性。把经历最小变化或最少阻断的直线/曲线知觉为一个整体的倾向。

5. 封闭性。把不完全图形补充为一个完全图形的倾向。

6. 协变性。以某一整体而运动的目标有被知觉为一个整体的倾向。

7. 背景关系。与背景区分度大的图形有被知觉为一个整体的倾向。

交互设备

最新的人机交互相关设备技术

Apple pencil、Google glasses、iPhone GUI、智能音箱、VR游戏设备

交互技术

交互模型（唐纳德诺曼模型）

1. 用户建立目标
2. 任务规划
3. 定义界面操作
4. 执行操作
5. 感知系统状态
6. 解释系统状态
7. 面向目标评估系统状态

交互范式

范式是一种处于支配地位的理论框架或世界观，学习HCI的发展过程，就是去理解一系列的范式演化，HCI发展过程将最终决定多数专家所公认的范式。交互范式的发展轨迹如下所示：

1. 批处理
2. 分时处理
3. 网络处理
4. 图形显示
5. 微处理器
6. 互联网
7. 物联网+AI …

交互技术

分为以下4种：

1. 输入模式。较底层，串行输入/并行输入
2. 基本技术。较高层，定位、笔划、定值、选择
3. 图形与三维交互。几何约束、拖动、操作柄
4. 自然交互、AI+。语音识别、姿态识别

二、原型创意与软件工程视角

设计基础准则

预设功能/自解释功能

事物所带有的可以被特定人感知的实际可操作性。如旋钮——转、球——弹跳、椅子——坐

用户概念模型

1. 先入为主，相信自己的已有知识
2. 格式塔整体思维模式

设计概念模型

也就是设计师工程经验模型。良好设计4原则如下：

1. 让控制可见。简单化、立体化。
2. 自然匹配。自解释角度出发。
3. 提供反馈。给用户以信心。
4. 提供限制因素。简单化，防止交互操作多选项的难以判定。

两种概念模型之间的关系

如果设计概念模型与用户概念模型匹配得当，能够得到较好的系统表现。

认知心理特点对概念模型的融合有重要作用，其中HCI关于感知决策化繁为简的7原则:

1. 应用存储于外部世界和头脑中的知识，简化人脑模式识别
2. 简化任务的结构，简化决策
3. 注重可视化，消除执行阶段和评估期间的人机不匹配，简化感知
4. 建立正确的匹配关系，减少潜在判断错误
5. 利用自然和人为的限制性因素
6. 考虑可能出现的人为差错
7. 最后选择采用标准化

可用性评估

有如下几种评估范式：

1. 快速评估。定性的非正式描述，如认知走查、启发式评估
2. 可用性测试。定量数据，采用问卷调查、走访等形式
3. 现场研究。现场观察设计是否满足用户需求
4. 预测性评估。专家使用启发式评估的原型测试，用户不参与

可用性评估有时也作为一个广义的评估，包括快速评估、可用性测试等。

快速评估

认知走查

界面设计的初期，通过分析用户的心理加工过程来评估用户界面，是快速评估的一种方式。

认知走查的目标问题

找到用户在完成任务的过程中什么地方出现以下问题：

1. 不知道下一步该做什么
2. 找不到解决问题的操作序列
3. 能发现操作的控制方式却不知道如何使用
4. 得不到合适的反馈，不知道被访问者的操作能够顺利完成任务

认知走查的步骤

1. 用户对界面的详细描述或评价
2. 分析者选择任务或正确的操作序列
3. 分析者用故事引导用户了解并自己决定完成任务所需要做的操作
4. 记录界面上通过特征或反馈所引导的用户行为是否正常
5. 记录问题分析的结果（界面对用户每一步操作支持的好坏），找出原因

认知走查的特征

1. 由分析者操作的、反映的是分析者的判断，而不是用户测试
2. 分析特定的用户任务，而不是对整个界面特征做评价
3. 分析正确操作是否被用户次啊用，而不是进行用户行为的预测
4. 要找出原因，而不是仅仅发现界面中存在的问题
5. 追踪用户的心理加工过程来发现问题，而不是聚焦于界面本身

启发式评估

根据可用性的一些简化了的和不正确的特征、原则等进行的探索性评估，是快速评估的一种方式，也常常用在可用性测试中。

启发式评估流程

1. 为每一个用户界面设立评估小组（3-5人），并进行评估前相关知识培训
2. 每个评估者根据启发式原则独立地、依次地进行检查评估
3. 不同的评估者可能回发现不同的问题，评估者聚在一起，合并他们的发现
4. 共同估计问题的严重性
5. 基于头脑风暴撰写评估报告

启发式评估报告内容

1. 可用性问题的事实（关键事件的证据：用户的目标、用户行动的效果）
2. 对问题的解释
3. 问题的严重性描述，或优点描述
4. 问题可能的解决方案，进一步的优化方案

启发式评估技巧

出声思考

1. 看到了什么
2. 怎么想的
3. 在做什么
4. 为什么有问题

可用性测试/评估

包括启发式评估、认知走查、现场观察、问卷调查、访谈、可用性测试等

可用性评估和快速评估这两个概念应该是包含关系，一个定量，一个定性。都发生在原型设计的初期。

可用性自变量

1. 用户特征
2. 系统/界面特征
3. 任务特征

可用性因变量

1. 效率
2. 效果，包括易理解、易操作、容错等
3. 满意度

可用性评估指标

1. 效率方面。用户任务完成时间
2. 易学易记方面。用户学习事件、主要记忆难度、任务是否完成
3. 易理解方面。评估用户反应与系统的匹配度，阅读停顿是否多
4. 易操作方面。动作时间、犯错次数、一个任务的操作次数
5. 容错方面。错误恢复次数、错误信息理解
6. 满意度方面。总体评价、部分评价、用户情绪反应

HCI系统设计过程

不断迭代根据任务分析、场景分析、情节剧本的原型设计以及「测试和启发式评估」。

迭代设计的步骤

1. 接受任务
2. 分析
3. 定义
4. 构思
5. 选择想法
6. 实现
7. 评估
8. 测试报告
9. 再来一遍

头脑风暴对应“构思”，原型设计对应于“实现”，可用性评估对应“评估”。

迭代设计与瀑布设计的不同

瀑布模型一般没有反馈或例行的循环，修正错误工作开销大，而迭代设计有反馈或例行的循环，将会更早的发现问题

头脑风暴的准则

1. 明确焦点问题
2. 头脑风暴的相关规则具有可操作性或可参见性
3. 对创意进行计数
4. 不断创建和激发新创意
5. 充分利用房间部署各种提醒
6. 头脑的预热活动
7. 建立实物

HCI系统原型设计

迭代设计不同阶段（早中晚期）的多种可对比的成果，可以是不同简化程度的蓝图或实物图，通过头脑风暴、可用性评估来提高可用性。

原型设计的4要素

1. 表达手段。如选择文本/图表展示
2. 设计范围。如除了界面之外，是否需要一些计算组件
3. 运行方法。是否需要编码
4. 设计的成熟性。产品的不同阶段会有什么不同的设计

快速原型方法

1. 素描
2. 实物模型
3. 故事板
4. 剧本
5. 书册与教程

三、UI设计/实现

GUI的三个重要思想

1. 桌面隐喻。用图例表示计算机的功能

2. 所见即所得。如用typora写markdown，直接显示渲染后的结果

3. 直接操纵。用指点和选择代替键盘输入

GUI一般性原则

1. 界面具有一致性。风格、形状、布局等的一致性
2. 常用操作要有快捷方式。
3. 简单的错误处理。
4. 重要操作要有信息反馈。
5. 操作可逆。对用户出错宽容
6. 设计良好的联机帮助。简短的提示
7. 合理划分并高效地使用显示屏。只显示上下文有关的信息
8. 显示与输入方式一致。遵循所见即所得原则
9. 减少输入动作，隐藏不可用命令。
10. 可自选输入方式，能删除错误输入，允许用户控制交互过程

Web界面设计原则

1. 以用户为中心。区别不同目标用户类型，针对性设计
2. 一致性。风格、形状、布局等的一致性
3. 简洁与明确。醒目标题、有明确用途的界面元素
4. 体现特色。网站背景、图标
5. 兼容性。兼顾不同的浏览器
6. 明确的导航设计。便于决策

移动界面设计原则

1. 风格统一，易于检索，减少用户出错
2. 界面简单直观，避免不必要的本文输入
3. 文本信息本地化，网络连接多样化