感知和认知基础.pptx

内容摘要n n认知的多个过程，包括感知、关注、记忆、学习、识别、阅读、说话和聆听、规划、推理和决策n n认知特点对交互界面设计的影响n n认知的概念框架n n人机工程学与人机界面设计 第1页/共114页认知心理学n n认知心理学研究人们如何获得外部世界信息，信息在人脑内如何表示并转化为知识，知识怎样存储又如何用来指导人们的注意和行为 n n认知心理学涉及心理活动的全部过程从感觉到知觉、识别、注意、学习、记忆、概念的形成、思维、表象、回忆、语言、情绪和发展过程。第2页/共114页感知和认知n n人的感知人的感知:通过人体器官和组织进行人与外部世界通过人体器官和组织进行人与外部世界的信息的交流和传递的信息的交流和传递n n认知认知:人们在进行日常活动时发生于头脑中的事情，人们在进行日常活动时发生于头脑中的事情，它涉及思维、记忆、学习、幻想、决策、看、读、它涉及思维、记忆、学习、幻想、决策、看、读、写和交谈等写和交谈等 n n人的感知是认知的基础，认知是将感知获取的信人的感知是认知的基础，认知是将感知获取的信息综合运用息综合运用n n认知分为经验认知和思维认知认知分为经验认知和思维认知n n认知过程是相互联系的，单纯的一个认知过程是认知过程是相互联系的，单纯的一个认知过程是非常少见的非常少见的第3页/共114页视觉感知n n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。第4页/共114页视觉感知n n视觉感知可以分为两个阶段：受到外部刺激受到外部刺激接收信息接收信息阶段和阶段和解释信息解释信息阶段阶段n n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；n n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n n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。第5页/共114页眼睛的构造第6页/共114页视干细胞和视锥细胞的功能区别视干细胞视锥细胞在低水平照明时（如夜间）起作用在高水平照明时（如白天）起作用区别黑白区别彩色对光谱中绿色最敏感，在远离视网膜中心处最多对光谱中黄色部分最敏感，在视网膜中部最多对极弱的刺激敏感主要在识别空间位置和要求敏锐地看物体时起作用第7页/共114页视角和视敏度n n视角第8页/共114页视角和视敏度n n一般人能够在2m分辨2mm-20mm的细节，为我们设计界面时字符大小和间距提供了依据。n n视敏度：指人眼对细节的感知能力，通常用被辨别物体最小间距所对应的视角的倒数表示。第9页/共114页感知物体大小、相对距离和深度n n利用视觉影像中的线索：覆盖关系：被覆盖的物体相对较远；大小比例：一般来讲，较大的物体距离较近；对物体的熟悉度：对非常熟悉物体，人们对物体的大小在头脑中事先有一个期望和预测，因此在判断物体距离时很容易和他看到的物体的大小联系起来 第10页/共114页 感知亮度n n亮度是光线明亮程度的主观反映 n n增强亮度可以提高视敏度 n n随着亮度的增加，闪烁感也会增强。在高亮度时，光线变化低于50Hz，视觉系统就会感到闪烁n n在设计交互界面时，要考虑使用者对亮度和闪烁的感知，尽量避免使人疲劳的因素，创造一个舒适的交互环境。第11页/共114页感知色彩n n人能感觉到不同的颜色，这是眼睛接受不同波长的光的结果。n n颜色通常用三种属性表示：色度、强度和饱和度。色度是由光的波长决定的，正常的眼睛可感受到的光谱波长为400m-700m。第12页/共114页视错觉视错觉 n n莱亚错觉n n物体的组合方式将影响观察者的感知方式：人们总会夸大水平线而缩短垂直线。人们总会夸大水平线而缩短垂直线。视错觉同样会影响到显示页面的对称性。人们经视错觉同样会影响到显示页面的对称性。人们经常把对称页面的中心看得稍微偏上些，如果页面常把对称页面的中心看得稍微偏上些，如果页面以实际中心为基准排版设计，人们就会感到页面以实际中心为基准排版设计，人们就会感到页面上部比下部分要短，影响视觉效果。在实际设计上部比下部分要短，影响视觉效果。在实际设计过程中，设计者就会以视觉中心为基准设计图形过程中，设计者就会以视觉中心为基准设计图形界面。界面。第13页/共114页阅读n n进行交互界面设计时，文字符号的处理，特别是文字的排版和显示，也要根据人们的视觉感知特点，找出其中一些规律。n n阅读分为几个阶段：页面上文字的形状被人眼感知，文字被编码成相关的内部语言表示，语言在人脑中被解释成有语法和语义的单词或句子第14页/共114页阅读n n成年人阅读是通过字的特征（如字的形状）加以识别。改变字的显示方式（如用大写字母，改变字体等），会影响到阅读的速度和准确性。n n912号的标准字体（英文）更易于识别，页面的宽度在58132mm之间阅读效果最佳。在明亮的背景下显示灰暗的文字比在灰暗的背景下显示明亮的文字更能提高人的视敏度，增强文字的可读性。第15页/共114页听觉听觉n n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。n n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。第16页/共114页 耳朵的构造耳朵的构造 第17页/共114页声音的处理n n声波在空气中的振动传播的特性音调音调与声波的频率有关，低频能产生低调的声与声波的频率有关，低频能产生低调的声音，高频能产生高调的声音。音，高频能产生高调的声音。响度响度指在频率一定的情况下声波的指在频率一定的情况下声波的振幅振幅。音色音色与发声的与发声的材料材料有关，不同的乐器可以产生有关，不同的乐器可以产生相同频率和振幅的声波，但音色不同。相同频率和振幅的声波，但音色不同。第18页/共114页声音的处理n n人类能够听到频率在20Hz20kHz之间的声音，其中在1000Hz4000Hz范围内听觉的感受性最高。500Hz以下和5000Hz以上的声音，强度很大时才能被听到。n n音频超过140dB时，所引起的不再是听觉而是痛觉。n n人可以辨认的语音频率语音频率范围是2605600Hz。第19页/共114页 声音的解释n n听觉系统把输入分为三类：噪声和可以忽略的不重要的声音；赋予意义的非语言声音，如动物叫声；用来组成语言的有意义的声音。n n听觉系统就像视觉系统一样，利用以前的经验来解释输入。第20页/共114页声音的解释n nLindsay PH和Norman DA 的“材料-驱动”和“概念-驱动”n n“材料-驱动”（Data-Driven）材料-驱动指的是对言语材料在感知水平上进行的加工过程，它是由下而上的分析过程。n n“概念-驱动”（Conceptually-Driven）过程。概念-驱动则是在理解水平上进行的加工过程，它是由上而下（从最高的结构概念开始）的分析过程。第21页/共114页 触觉n n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n n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温度感受器-冷热冷热伤害感受器伤害感受器-疼痛疼痛机械刺激感受器机械刺激感受器-压力压力第22页/共114页触觉n n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。对人身体各部位触觉敏感程度的了解有助于基于触觉的交互设备的设计。n n动觉的概念：对人的躯干和四肢的位置的感觉第23页/共114页 认知过程与交互原则n n认知涉及到多个特定类型的过程，包括：关注关注感知和识别感知和识别记忆记忆学习学习阅读阅读说话和聆听说话和聆听解题、规划、推理和决策解题、规划、推理和决策第24页/共114页认知过程与交互原则n n许多认知过程是相互依赖的，一个活动可同时涉及多个不同的过程，只涉及一个过程的情况非常罕见，例如人们在选购商品时就涉及关注、感知、识别、说话、思考、决策等过程。第25页/共114页经验认知n n经验认知指的是有效、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，操作机床加工零件，阅读，驾驶汽车等。第26页/共114页思维认知n n思维认知则有所不同，它涉及思考、比较和决策，是发明创造的来源，如设计、学习、写作等。这两个模式在日常生活中都是必不可少的，只是二者需要不同类型的技术支持。第27页/共114页什么是关注n n关注就是在某个时刻，从众多可能的事物中选择一个，并把精力集中在这个事物上。n n关注涉及到听觉和视觉。例如，彩民对彩票中奖号码的关注，如果通过收听广播来获得号码，这就是一个“听觉关注”；如果通过查找报刊来获得号码，这就是一个“视觉关注”。n n从这里也可以看出，关注这一过程主要与两个方面有关：目标和信息表示。第28页/共114页 关注n n关注的不同类型视觉关注：视觉关注：查找报刊来获得号码查找报刊来获得号码 听觉关注：听觉关注：收听广播来获得号码收听广播来获得号码 n n关注相关的因素目标：目标：确切知道需要找什么，人们就可以把确切知道需要找什么，人们就可以把获得的信息与目标相比较获得的信息与目标相比较。信息的表示形式：信息的表示形式：信息的显示方式对于人们信息的显示方式对于人们能否快速捕捉到所需的信息片断有很大影响。能否快速捕捉到所需的信息片断有很大影响。第29页/共114页信息表示方法：分类表示n n分类显示的信息就比较便于人们查找。n n如图是Windows XP 系统中的一个文件列表。由于对文件按字母顺序进行了排序，且对信息进行了分栏，并对各栏进行了分割，因此按文件名查找一个文件是非常容易的。第30页/共114页信息表示方法：分类表示第31页/共114页关注特点对界面设计的要求n n由人的关注特点，在设计人机交互界面时应做到。信息的显示应信息的显示应醒目醒目，以便执行任务时使用，可使，以便执行任务时使用，可使用动画图形、彩色、下划线，对条目及不同的信用动画图形、彩色、下划线，对条目及不同的信息进行排序，在条目之间使用间隔符等。息进行排序，在条目之间使用间隔符等。避免避免在界面上安排过多的信息。尤其要在界面上安排过多的信息。尤其要谨慎谨慎使用使用色彩、声音和图像色彩、声音和图像，人们倾向于使用过多的这类，人们倾向于使用过多的这类表示，而导致界面混杂，分散用户的注意力，让表示，而导致界面混杂，分散用户的注意力，让用户反感。用户反感。朴实朴实的界面更容易使用。的界面更容易使用。第32页/共114页 感知和识别n n在结合不同的媒体时，确保用户能够理解它们表示的复合信息。n n在结合使用声音和动画时，需要仔细协调，合理安排它们的调用次序。第33页/共114页 感知和识别n n设计虚拟人物时，就应该使其唇形与所说的话同步，两者之间的微小延迟都会使人难以忍受，这类似于给外文电影配音。第34页/共114页 感知和识别n n用户应能不费力地区别图标或其他图形表示的不同含义。n n声音应足够响亮而且可辨识，以便用户理解它们的含义。用户应能够理解输出的语音及其含义。第35页/共114页感知和识别n n文字应清晰易读，且不受背景干扰如可以在黑色或蓝色背景上使用黄色文字，但不能在白色或绿色背景上使用黄色文字。第36页/共114页感知和识别n n在虚拟环境中使用触觉反馈时，用户应能识别各种触觉表示的含义。例如“紧握”的触感与“按下”的触感不同。第37页/共114页记忆n n记忆就是回忆各种知识以便采取适当的行动。记忆过程中有三个环节：识记：识记：保持：保持：再认和回忆：再认和回忆：第38页/共114页记忆n n记忆就是回忆各种知识以便采取适当的行动。记忆过程中有三个环节：识记识记：相当于信息的输入和编码过程，也就是使不同感官输入的信息，经过编码而成为头脑可接受的形式；第39页/共114页记忆n n记忆就是回忆各种知识以便采取适当的行动。记忆过程中有三个环节：保持保持：相当于信息的贮存，即信息在头脑中被再加工整理，使其成为有序地组织结构，以便贮存；第40页/共114页记忆n n记忆就是回忆各种知识以便采取适当的行动。记忆过程中有三个环节：再认和回忆再认和回忆：再认和回忆相当于信息的提取，编码越完善、组织越有序，提取也就越容易，反之，提取越困难。第41页/共114页减轻记忆负担n n人的识别能力大于回忆能力图文界面替代命令界面图文界面替代命令界面安装过程的安装过程的wizardwizardn n回忆提示密码的提示语句密码的提示语句n n信息检索的两大过程：定向回忆：定向回忆：记忆的信息尽可能贴切地描述所记忆的信息尽可能贴切地描述所需检索的信息需检索的信息,并在界面显示检索空间并在界面显示检索空间 ;扫描识别：扫描识别：即浏览各个文件目录即浏览各个文件目录 ;第42页/共114页Windowxp搜索界面第43页/共114页交互设计原则综上所述，考虑人的记忆特点，进行交互设计时应该注意的问题有：n n应考虑用户的记忆能力，勿使用过于复杂的任务执行步骤。n n由于用户长于“识别”而短于“回忆”，所以在设计界面时，应使用菜单、图标，且它们的位置应保持一致。n n为用户提供多种电子信息（如文件、邮件、图像）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。第44页/共114页学习n n学习包括两个方面：学习使用某个学习使用某个计算机应用程序计算机应用程序借助于计算机应用程序，学习借助于计算机应用程序，学习特定内容特定内容。第45页/共114页学习n n人们不喜欢采用的按部就班式的学习方式，而更喜欢“边学习边实践”的方式。n nGUI和直接操作界面就能很好地支持这种方式，它们不但能提供交互式讲解，还允许用户“撤销”自己的操作第46页/共114页学习n nCarrollCarroll提出了另一种帮助学习者的方法：在提出了另一种帮助学习者的方法：在开始时开始时，只允许初学者执行基本功能，随着他，只允许初学者执行基本功能，随着他们经验的积累，在逐步增加可执行的功能。这们经验的积累，在逐步增加可执行的功能。这个方法的基本思想是：使最初的学习过程尽可个方法的基本思想是：使最初的学习过程尽可能简单，让学习者先专注于能简单，让学习者先专注于简单操作简单操作，再接触，再接触更更复杂的操作复杂的操作。第47页/共114页学习n n在交互式设计中，人们利用动态链接来学习难学的事物，动态链接能够明确地表示内容之间的关系，对问题加以解释。第48页/共114页学习n n为了有利于学习，应有以下设计原则：界面设计应能激发对用户界面使用的探索。界面设计应能激发对用户界面使用的探索。设设计计界界面面应应限限制制可可选选项项，并并引引导导用用户户选选择择合合适适的动作。的动作。n n使用动态链接把具体表示与待学习的抽象表示相联系。第49页/共114页阅读、说话和聆听n n许多人认为聆听要比阅读容易得多，但学习外语时，阅读要比聆听容易。以下是三种形式的不同之处：书面语言是永久性的，而聆听是暂时性的。书面语言是永久性的，而聆听是暂时性的。若第一次阅读不理解，可以再读一遍，但对若第一次阅读不理解，可以再读一遍，但对于广播消息，人们则无法做到这一点。于广播消息，人们则无法做到这一点。第50页/共114页阅读、说话和聆听阅读比听、说更快。人们可以快速扫描书面阅读比听、说更快。人们可以快速扫描书面文字，但只能逐一听取其他人所说的词语。文字，但只能逐一听取其他人所说的词语。从从认知的角度来看，听要比读和说更容易认知的角度来看，听要比读和说更容易。儿童尤其喜欢观看基于多媒体或儿童尤其喜欢观看基于多媒体或WebWeb的叙述的叙述性学习材料，而不喜欢阅读在线文字材料。性学习材料，而不喜欢阅读在线文字材料。书面语言往往是合乎语法的，而口头语言常书面语言往往是合乎语法的，而口头语言常常不符合语法。常不符合语法。第51页/共114页阅读、说话和聆听n n为了弥补人在某些方面的不足，开发了易于使用的系统。语音输出系统，如适合盲人使用的文语转换系统，可输出人工合成的语音。认知辅助系统，用于帮助有阅读、书写和语言障碍的人。研究人员已开发了许多特殊的界面以帮助这些人员。第52页/共114页阅读、说话和聆听n n为了弥补人在某些方面的不足，开发了易于使用的系统。接受用户语音指令的接受用户语音指令的语音识别系统语音识别系统，如听写式，如听写式字处理系统、声控家电产品等；字处理系统、声控家电产品等；帮助人们学习外语的帮助人们学习外语的交互式课本交互式课本和和基于基于WebWeb的的材料；材料；各种输入、输出设备各种输入、输出设备，用于协助残疾人士浏览，用于协助残疾人士浏览互联网、使用文字处理器和其他软件包。互联网、使用文字处理器和其他软件包。第53页/共114页阅读、说话和聆听n n从方便用户阅读、说话和聆听的角度，在人机界面设计时应注意：尽量尽量减少语音菜单、命令的数目减少语音菜单、命令的数目。研究表明：。研究表明：人们很难掌握超过三四个语音选项的菜单的使人们很难掌握超过三四个语音选项的菜单的使用方法，人们也很难记住含有多个部分的语音用方法，人们也很难记住含有多个部分的语音指令。指令。第54页/共114页阅读、说话和聆听n n从方便用户阅读、说话和聆听的角度，在人机界面设计时应注意：应应重视人工合成语音的语调重视人工合成语音的语调，因为合成语音要，因为合成语音要比自然语音难以理解。比自然语音难以理解。应允许使用和应允许使用和自由放大文字自由放大文字，同时不影响格式，同时不影响格式，以方便难以阅读小字体的用户以方便难以阅读小字体的用户。第55页/共114页解题、规划、推理和决策n n这些认知过程是要考虑做什么、有哪些选择、执行某个活动会有什么结果等。它们都属于“思维认知”过程，通常涉及有意识的处理（知道自己在思考什么），与他人（或自己）讨论以及使用各种制品（如地图、书本、笔和纸）。第56页/共114页解题、规划、推理和决策n n在实际决策中，往往包含多种可能的行动方案，需要分析比较，择优选用。例如，人们在例如，人们在互联网上查找信息互联网上查找信息时，往往会比较时，往往会比较不同的信息来源。正如人们不同的信息来源。正如人们买东西买东西时会多方询问时会多方询问价格，也可以使用不同的搜索引擎，找出最价格价格，也可以使用不同的搜索引擎，找出最价格最合适或提供了最佳信息的网站。最合适或提供了最佳信息的网站。第57页/共114页解题、规划、推理和决策n n人的思维认知能力取决于在相关行业的经验以及对应用和技能的掌握程度。新手往往只具备有限的知识，在一开始他们可能会频频犯错、操作效率低，也可能因为直觉错误，或者由于缺乏预见能力而采取一些不合理的方法。第58页/共114页解题、规划、推理和决策n n相比之下，专家们则具备更丰富的知识和经验，且能够选择最优的策略来完成任务。他们也具备预见能力，能够预见某个举动或解决方案会有什么样的结果。n n设计时应考虑在界面中隐藏着一些附加信息，专门供那些希望学习如何更有效地执行任务的用户访问。第59页/共114页情感的影响n n情感因素会影响人的感知和认知能力积极的情感会使人的思考更有创造性、解决积极的情感会使人的思考更有创造性、解决复杂问题的能力更强复杂问题的能力更强;而消极的情感使人的思考更加片面，还会影而消极的情感使人的思考更加片面，还会影响其他方面的感知和认知能力；响其他方面的感知和认知能力；第60页/共114页情感的影响n n情感因素会影响人的感知和认知能力当一个人处于当一个人处于积极的情感状态积极的情感状态时，对系统中时，对系统中的交互设计缺陷可能不会太在意，但这决不的交互设计缺陷可能不会太在意，但这决不能成为可以设计一个较差的交互系统的理由。能成为可以设计一个较差的交互系统的理由。第61页/共114页情感的影响n n情感因素会影响人的感知和认知能力一个好的交互系统，应该能够充分考虑人在一个好的交互系统，应该能够充分考虑人在各种情感状态下的认知特点，有针对性地进各种情感状态下的认知特点，有针对性地进行交互的设计。行交互的设计。一个差的交互系统，会反过来影响一个人的一个差的交互系统，会反过来影响一个人的情绪，从而影响他解决问题的能力。情绪，从而影响他解决问题的能力。第62页/共114页情感计算n n计算机系统的设计应当像人类一样能够识别和表达感情，这被称为“情感计算”。第63页/共114页情感计算n n情感计算主要研究通过各种情感计算主要研究通过各种传感器传感器获取由人的获取由人的情感所引起的生理及行为情感所引起的生理及行为特征信号特征信号，建立建立“情情感模型感模型”，从而训练感知、识别和理解人类情，从而训练感知、识别和理解人类情感的能力，并能针对用户的情感感的能力，并能针对用户的情感做出智能、灵做出智能、灵敏、友好反应敏、友好反应的个人计算系统，的个人计算系统，缩短人机之间缩短人机之间的距离，营造真正和谐的人机环境的距离，营造真正和谐的人机环境。第64页/共114页个体的差异n n进行交互系统设计时还是不应该忘记人是存在个性差异的，如：长期的，如性别、体力和智力水平。长期的，如性别、体力和智力水平。短期的，如压力和情感因素对人的影响。短期的，如压力和情感因素对人的影响。随时间变化的，如人的年龄等。随时间变化的，如人的年龄等。第65页/共114页个体的差异n n人机交互设计应充分考虑个体的差异当进行任何一种交互形式设计时，应该考虑我当进行任何一种交互形式设计时，应该考虑我们的决定是否会们的决定是否会对目标用户中的一部分带来不对目标用户中的一部分带来不方便方便。现有的强调图形界面的交互设计实际上排除了现有的强调图形界面的交互设计实际上排除了那些有那些有视力缺陷视力缺陷的人，因此系统应考虑提供其的人，因此系统应考虑提供其他的感知通道。他的感知通道。第66页/共114页个体的差异n n人机交互设计还应考虑到用户的情感还应该考虑到正在承受巨大压力的、感觉沮丧还应该考虑到正在承受巨大压力的、感觉沮丧的或心烦意乱的用户。的或心烦意乱的用户。考虑当他们的感知和认知能力不能达到正常水考虑当他们的感知和认知能力不能达到正常水平时需要的交互方式。平时需要的交互方式。第67页/共114页概念模型及对概念模型的认知n n交互系统设计中最重要的就是要建立一个关于交互的概念模型n n设计的首要任务就是开发明确、具体的概念模型。n n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。第68页/共114页概念模型及对概念模型的认知n n一个概念模型的优劣直接影响到交互系统对用户的友好程度。n n对一个概念模型的评价主要看是否满足用户的需要，是否容易为用户所理解。第69页/共114页概念模型及对概念模型的认知n n设计开发一个概念模型的关键过程应包括两个阶段：了解用户任务需求，来选择交互方式，决定采了解用户任务需求，来选择交互方式，决定采用何种交互形式（菜单、语音、命令）用何种交互形式（菜单、语音、命令）交互方式交互方式是对系统交互更高层次的描述，关心是对系统交互更高层次的描述，关心如何支持用户的交互活动如何支持用户的交互活动交互形式交互形式是较低层次的描述，关心以哪种界面是较低层次的描述，关心以哪种界面类型来实现交互（键盘输入、语音输入）类型来实现交互（键盘输入、语音输入）第70页/共114页概念模型及对概念模型的认知n n例如一个旅游公司想要构建一个无线信息系统，目的是帮助游客在陌生的城市寻找目的地。设计这个系统要做的第一步就是考虑系统与游客交互的概念模型。首先，搞清楚游客们想要知道什么？通常，游首先，搞清楚游客们想要知道什么？通常，游客想要了解的信息五花八门，例如，如何从客想要了解的信息五花八门，例如，如何从A A到达到达B B？邮局在哪里？哪里有好的餐馆等等。？邮局在哪里？哪里有好的餐馆等等。第71页/共114页概念模型及对概念模型的认知然后考虑如何支持游客的这种“问讯”活动n n例如，让游客例如，让游客直接向系统提问直接向系统提问，就像通常的，就像通常的向人问路一般，这是不是一个好方法？向人问路一般，这是不是一个好方法？n n或者，游客是否习惯于或者，游客是否习惯于向机器输入指令向机器输入指令询问询问问题的方式？问题的方式？n n又或者，游客会不会又或者，游客会不会更喜欢提供了各种表格、更喜欢提供了各种表格、地图和办事指南等信息地图和办事指南等信息且允许用户从容自由且允许用户从容自由地检索的系统？地检索的系统？第72页/共114页概念模型的迭代开发过程n n一个完整的概念模型也是一步步充实起来的，可以使用各种方法，包括草拟构思草拟构思情节串联法情节串联法描述可能的场景描述可能的场景设计原型系统设计原型系统n n通过不断的与用户交流，逐步完善交互系统的概念模型。第73页/共114页对概念模型的认知n n一个系统能够做到让用户感到满意，除了在设计开始阶段建立一个好的概念模型以外，还应该考虑如何根据人的认知特点，提供多种手段，使用户能尽快理解关于系统外观及行为即概念模型的构思，这是一个非常关键的问题。第74页/共114页对概念模型的认知n nNorman提出了一个用于说明“设计概念模型”与“用户理解模型”之间关系的框图。第75页/共114页对概念模型的认知n1.设计模型设计师设想的模型，说明系统如何运作。n2.系统映像系统实际上如何运作。n3.用户模型用户如何理解系统的运作。第76页/共114页对概念模型的认知n理想情况下，这三个模型能互相映射，用户通过与系统映像交互，就应该能按照设计师的意图去执行任务n若系统映像不能明确向用户展示设计模型，用户很可能无法正确理解系统，因此使用系统时不但效率低，而且易出错。第77页/共114页几种认知概念框架n n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：思维模型思维模型信息处理模型信息处理模型外部认知模型外部认知模型分布式认知模型分布式认知模型 第78页/共114页思维模型n n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。第79页/共114页思维模型n n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。n n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。第80页/共114页思维模型若用户已经有了一个关于交互式系统的完整的思维模型，他们在使用交互式产品时，就会使用这个思维模型进行推理，找出如何执行任务的方法。当系统发生异常或者用户遇到不熟悉的系统时，用户也将使用这个思维模型来考虑如何解决问题。第81页/共114页思维模型人们对系统以及它如何工作了解的越多，他们的思维模型就越完善。如果用户拥有关于某个交互式系统的好的思维模型，他们就能更有效地执行任务，而且在系统故障时能应付自如。存在很多由于思维模式问题影响人们行动的事例。第82页/共114页思维模型用以指导交互的重要性n n错误的思维模型带来错误的思维模式：互联网网页浏览时的错误思维模式，用户总互联网网页浏览时的错误思维模式，用户总是认为按鼠标的次数越多，就越容易连通网是认为按鼠标的次数越多，就越容易连通网络，所以会不停地点鼠标或不停地刷新。络，所以会不停地点鼠标或不停地刷新。n n研究表明人们所具备的关于交互式系统如何工作的思维模式通常是不完善的、混乱的或者基于不恰当的类比，或不正确的直觉。第83页/共114页思维模型用以指导交互的重要性n n错误的思维模型带来错误的思维模式：互联网网页浏览时的错误思维模式，用户总互联网网页浏览时的错误思维模式，用户总是认为按鼠标的次数越多，就越容易连通网是认为按鼠标的次数越多，就越容易连通网络，所以会不停地点鼠标或不停地刷新。络，所以会不停地点鼠标或不停地刷新。n n研究表明人们所具备的关于交互式系统如何工作的思维模式通常是不完善的、混乱的或者基于不恰当的类比，或不正确的直觉。第84页/共114页正确的思维模型的建立n n在理想情况下，用户开发的思维模型应与设计人员开发的概念模型相符。如何帮助用户达到这个目标是一个非常关键的问题。第85页/共114页正确的思维模型的建立n n一个交互式系统在设计时，应该开发一个易于用户理解的系统映像，应该做到及时响应用户的输入并给出有用的反馈；提供易于理解的、直观的交互方式。第86页/共114页正确的思维模型的建立n n此外，一个好的交互系统还需要提供正确的信息类型以及正确的信息层次，以针对不同层次的用户，提供不同层次的系统透明度。这方面包括：有条理的、易于理解的有条理的、易于理解的说明说明 第87页/共114页正确的思维模型的建立合适的合适的在线帮助在线帮助和和自学教程自学教程 上下文相关的上下文相关的用户指南用户指南，即，针对不同层次的，即，针对不同层次的用户，提供在不同的任务阶段应如何处理各种用户，提供在不同的任务阶段应如何处理各种情况的解释说明情况的解释说明 第88页/共114页信息处理模型n n在认知心里学中，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）。第89页/共114页信息处理模型n n“信息处理模型”把认知概念化为一系列的处理阶段，其中，感知处理器、认知处理器和动作处理器是有机结合在一起的。第90页/共114页信息处理模型n n“信息处理”的方法就是建立各种思维活动的模型，且这些思维活动完全发生于人脑内。然而，在大多数的认知活动中，人们都需要同信息的外部表示（如书本、文档和计算机）进行交互更不用说同其他人的交互了。第91页/共114页信息处理模型的步骤响应执行响应选择比较编码输入或刺激输出或响应阶段1阶段2阶段3阶段4第92页/共114页信息处理模型的局限n n“信信息息处处理理模模型型”是是不不是是正正确确地地反反应应了了人人们们日日常常的的认认知知活活动动呢呢？它它能能否否解解释释真真实实世世界界中中的的认认知知现现象象，又又能能否否解解释释人人们们与与计计算算机机交交互互时时的的认认知知活动呢？活动呢？有有些些研研究究人人员员认认为为，“信信息息处处理理”方方法法没没有有说说服服力力，因因为为这这种种方方法法只只是是考考虑虑纯纯粹粹的的智智能能活活动动，把把这这种种活活动同外界的干扰源以及人工辅助物隔离开来。动同外界的干扰源以及人工辅助物隔离开来。第93页/共114页信息处理模型的局限n n目前，日益被人们认同的是在认知发生的上下文中研究、分析认知过程。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。第94页/共114页外部认知模型n n人们需要同各种外部表示相交互，并且使用它们来学习和积累信息。这些外部表示包括书本、报纸、网页、多媒体、地图、图表等。第95页/共114页外部认知模型n n人们还开发了众多的工具来帮助认知，例如笔、计算器、计算机等。n n外部表示与物理工具相结合大大增强了人们的认知能力，事实上，它们是不可缺少的组成部分，没有了它们，很难想象人们如何进行日常生活。第96页/共114页外部认知模型n n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。n n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：第97页/共114页外部认知模型将信息、知识表面化以减轻记忆负担。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，减轻计设计有利于人的信息表示及处理工具，减轻计算或操作负担。算或操作负担。标注和认知追踪标注和认知追踪。表面化认知的另一方法是修表面化认知的另一方法是修改表示以反映已发生的变化改表示以反映已发生的变化 第98页/共114页基于外部认知特点的交互式界面设计原则n n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。第99页/共114页基于外部认知特点的交互式界面设计原则n n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，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。同时允许用户从不同的角度进行交叉比较。设计良好的设计良好的GUIGUI也能大大减轻用户的记忆负担，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，与系统进用户能够依赖外部表示提供的线索，与系统进行交互。行交互。第100页/共114页分布式认知模型n n分布式认知法描述的是认知系统中发生了什么，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，人们使用的物品及它通常描述人员之间的交互，人们使用的物品及工作环境。例如，要驾驶飞机这个活动涉及：工作环境。例如，要驾驶飞机这个活动涉及：驾驶员、副驾驶员和空中交通管制员之间的交互；驾驶员、副驾驶员和空中交通管制员之间的交互；驾驶员、副驾驶员与驾驶舱内各种仪表的交互；驾驶员、副驾驶员与驾驶舱内各种仪表的交互；驾驶员、副驾驶员与飞机所处环境的交互，如空中航驾驶员、副驾驶员与飞机所处环境的交互，如空中航线、跑道。线、跑道。第101页/共114页分布式认知模型n n分布式认知的主要分布式认知的主要目的目的是要从信息传播媒介的角是要从信息传播媒介的角度来描述交互。度来描述交互。n n它考虑的是信息如何表示，信息在流经不同个人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息的转变也称为“表示状态的转变表示状态的转变”。第102页/共114页分布式模型与传统模型输出(动作)输入(感官)表示处理 输入表示表示表示处理处理 输出分布式模型传统模型第103页/共114页分布式认知模型n n在进行分布式认知分析时，通常需要考查：分布式问题的解决方法，包括协议解决方式分布式问题的解决方法，包括协议解决方式语言及非语言行为的任务，包括说了什么、眼语言及非语言行为的任务，包括说了什么、眼神和眨眼等暗示什么、什么是没有说出来的神和眨眼等暗示什么、什么是没有说出来的使用的各种协调机制，如规则、规程使用的各种协调机制，如规则、规程协作活动在进行过程中将用到的各种通信路径协作活动在进行过程中将用到的各种通信路径如何共享和访问信息如何共享和访问信息第104页/共114页分布式认知模型n n分布式认知分析一个重要部分就是要标出问题、故障以及响应一个重要部分就是要标出问题、故障以及响应的的问题解决过程问题解决过程。这个分析结果可用于预测信。这个分析结果可用于预测信息在流经认知系统时会发生什么情况，使用不息在流经认知系统时会发生什么情况，使用不同的技术配置和制品对当前工作有何影响。该同的技术配置和制品对当前工作有何影响。该分析对于设计和评估新的协作式技术尤为有用。分析对于设计和评估新的协作式技术尤为有用。第105页/共114页分布式认知理论的特征n n传统认知观把认知看成个体行为，从大脑内部信息处理的角度对其进行解释，这样就限制了对在个体层面上不可见的一些有意义因素的关注。n n分布式认知理论打破了这种局限，认为认知具有分布性，包括了参与者全体、人工制品以及他们在其所处特定环境中的相互关系，强调认知在时间、空间和在个体、制品、内部及外部表象之间的分布性，在工作情境的层次上解释人类活动中的智能过程第106页/共114页分布式认知理论的特征分布式认知理论具有以下特征：n n强调个体与外部表象的结合，重视人工制品的作用n n强调认知的分布性n n强调交互作用和信息共享n n关注具体情境和情境脉络第107页/共114页分布式认知在人机交互中的应用n n分布式认知的思想可用于指导像电子商务等系统的设计。设计合适的易于记忆的表单、标签等人工制品，系统通过建立任务追踪使协作的用户对