第6章 人机界面设计

系统映象包括基于计算机系统的外在表示（界 面的观感）和所有支撑信息（书、手册、录像 带、帮助文件）。
一般来说，若系统映象能与系统感觉吻合，用 户就会对系统感到满意并能有效地使用它。
6.4.2任务分析与建模
界面设计的任务分析也使用逐步求精或面向对 象的方法。
任务可以以两种方式应用：
一种是从实际出发，通过对原有的处于手工或半手 工状态下的应用系统剖析，将其映射为在人机界面 上执行的一组类似的任务。
3. 出错信息处理
出错信息和警告信息，是出现问题时交互式系 统给出的“坏消息”。出错信息设计得不好， 将向用户提供无用的甚至误导的信息，反而会 加重用户的挫折感。
交互式系统给出的出错信息或警告信息，应该 具有下述属性。
（1）信息应该使用用户可以理解的术语描述问 题。
（2）信息应该提供有助于从错误中恢复的建设 性意见。
6.1人机界面设计的历史、现状和未来
6.1.2 人机界面的现状
现阶段图形用户界面仍然是当前用户界面的主 流。比较成熟的商品化系统有Apple的 Macintosh、IBM的PM（Presentation Manager）、Microsoft的Windows等。
当前各类图形用户界面的共同特点是以窗口管 理系统为核心，使用键盘和鼠标器作为输入设 备。窗口管理系统除基于可重叠多窗口管理技 术外，广泛采用的另一核心技术是事件驱动 （Event-Driven）技术。
一般来说，这四个模型之间差别很大，界面设 计时要充分平衡四者之间的差异，导出一个协 调一致的界面。
整个系统的设计模型包括对软件的数据结构、 总体结构、界面和过程性的表示，界面设计一 般只作为设计模型的附属品。
用户模型概括了终端用户的大致情况。
系统感觉是终端用户在脑海里对系统产生的印 象。
通信型任务：使信息从生产者传递到使用者的活动； 对话型任务：使用户能指挥和控制与系统交互的活动； 认知型任务：获得信息即可执行的活动，或与系统功
能关联的活动； 控制型任务：允许用户对信息及其他任务处理的顺序
进行控制的活动。
6.3人机界面风格
（1）就用户界面的具体形式而言，过去经历了批处理、 联机终端（命令接口）、菜单等多通道——多媒体用 户界面和虚拟现实系统。
虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或 功能意义上存在于世界上的任何事物或环境， 是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现 的或根本无法实现的。
而“虚拟”是指用计算机生成的意思。
因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊 环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投 射”到这个环境中，并在其中操作、控制环境， 实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。
附加的帮助设施是在系统建成后再添加到软件 中的，在多数情况下，它实际上是一种查询能 力有限的联机用户手册。
人们普遍认为，集成的帮助设施优于附加的帮 助设施。
具体设计帮助设施时，必须解决下述的一系列 问题：
（1）在用户与系统交互期间，是否在任何时 候都能获得关于系统任何功能的帮助信息？有两 种选择：提供部分功能的帮助信息和提供全部功 能的帮助信息。
第六章 人机交互界面设计
人机界面（Human-Computer Interface ， HCI）是计算机直接与人打交道的途径，是计 算机系统的重要组成部分，它的开发工作量占 系统开发工作量的40-60%。
6.1人机界面设计的历史、现状和未来
6.1.1人机界面设计的历史 世界上第一台数字计算机ENIAC在1946年由
6.4.4 构造界面原型
一旦设计模型被创建，它就被实现成一个原型。 为了适应这种迭代的过程，用于界面设计和原 型开发的工具应运而生。这些工具被称为用户 界面工具箱或用户界面开发系统（UIDS）。
现在大多数的可视化编程工具，如Visual C++、Visual Basic、Delphi等都可以进行 界面设计。
另一种分析方法采用了面向对象的观点。
工程师观察室内设计人员使用的物理对象以及 施加在每个对象上的动作，室内设计人员可以 “选择”适当家具模板，将其“移动”到合适 的位置，“画出”家具模板的轮廓等等。
界面的设计模型不必描述每个动作的实现细节， 但必须定义出完成最后结果的用户任务。
一旦任务分析已经完成，终端用户所需的所有任务 （或对象和动作）已经被详细标识，界面设计活动就 开始了。界面设计过程的步骤可以按照以下方式进行：
6.1人机界面设计的历史、现状和未来
80年代苹果公司首先将图形用户界面（GUIGraphics User Interface）引入微机领域， 推出的Macintosh以其全鼠标、下拉菜单操作 和直观的图形界面，引发了微机人机界面的历 史性的变革。
微软公司推出了Windows系统，从 Windows3.0发展到今天得WindowsXP,使 得GUI被应用于用户面更广的个人计算机平台。 图形界面的特点是人们不需要去记忆和敲打繁 琐的命令，只需要通过鼠标直接操纵界面。
由于采用了预包装的软件构件来建立用户界面，UIDS 提供了以下机制： 管理输入设备，比如鼠标和键盘； 确认用户输入； 处理错误和显示出错消息； 提供反馈，比如自动的输入响应； 提供帮助和提示； 处理窗口、域和窗口内的滚动； 建立应用软件和界面间的连接； 将应用程序与界面管理功能分离； 允许用户定制界面。
交互性（Interactivity）——指用户对模拟 环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的 自然程度（包括实时性）。
构想性（Imagination）——强调虚拟现实技 术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知 范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随 意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
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。 变性指系统响应时间相对于平均响应时间的偏 差。
2. 用户帮助设施
常见的帮助设施可分为集成的和附加的两类。
集成的帮助设施从一开始就设计在软件里面， 通常，它对用户工作内容是敏感的，因此用户 可以从与刚刚完成的操作有关的主题中选择一 个请求帮助。
6.2.2用户技巧
设计人机界面时应该就用户技能对用户进行分 类：
1.新手用户 2.平均用户（普通用户） 3.专家用户 4.偶然用户
6.2.3任务与用户的特殊要求
用户要求人机界面能提供一个他早已熟悉，并感到亲 切自然的环境。
尽管每个应用所要求的具体任务千差万别，但大致可 分为下面几类：
（１） （２）将每个目标/ （３） （４）指明各个系统状态，即上述各动作序列中每个
动作在界面上执行时， （５）定义控制机制，即便于用户修改系统状态的一
（６） （７）指明用户应怎样根据界面上反映出的信息解释
系统的状态。
6.4.3界面设计的一般问题
1. 系统响应时间 系统响应时间指从用户完成某个控制动作（例
根据虚拟现实技术所应用的对象不同，其作用 可表现为不同的形式。
该技术的主要特征有以下几方面：
多感知性（Multi-Sensory）——所谓多感知 是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之 外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运 动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。
浸没感（Immersion）——又称临场感，指用 户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
美国宾夕法尼亚大学摩尔学院诞生。当时人机 界面的主要特点是由设计者本人（或同事）来 使用计算机，他们采用手工操作的方法控制计 算机。
6.1人机界面设计的历史、现状和未来
50年代中期，通用程序设计语言的出现改善了 人与计算机的交互。出现了用于多任务批处理 的作业控制语言。
1963年MIT成功开发了第一个分时系统CTSS， 采用了多个终端和编辑程序。在出现交互显示 终端后，广泛采用了“命令行”作业语言。
例如，家具布局可以分为：（1）基于房间格 局画出楼层平面图；（2）将门窗放在适当的 位置；（3）用家具模板在平面图上画出家具 轮廓；（4）将家具轮廓放到最合适的位置； （5）标出所有家具轮廓；（6）画出尺寸以确 定位置；（7）画出客户的视图。对于其他每 个主要任务也可以进行类似划分。
这七个子任务还可以进一步细分，前六个子任 务的完成可以通过用户界面来操纵信息和执行 动作而进行，而第七个子任务则由软源自文库自动完 成，这一任务基本不需要用户干预。
6.4人机界面设计过程
确定为完成此系统功能，人和计算机应分别完
借助CASE工具构造界面原型和最终实现设计 从质量的角度对界面进行评估。
6.4.1界面设计的模型
在人机界面的设计过程中先后涉及四个模型：
由软件工程师创建的设计模型； 由人机工程师（或软件工程师）创建的用户模型； 终端用户对未来系统的假想； 系统实现后得到的系统映象。
6.2 人类因素
所谓“人的因素”有三层含义：
人对感知过程的认识，包括视觉、阅读时的认知 心理、记忆、归纳与演泽推理等；
用户已有的技能和行为方式； 用户所要求完成的整个任务以及用户对人机交互
部分的特殊要求。
6.2.1人类感知基础
人通过感官认识客观世界，因此，设计人机界 面要充分考虑视觉、触觉和听觉的作用，这样才 能使用户有效地从系统获取信息，并存入人的记 忆中，然后用归纳和演绎的方法进行推理。 大多数人机界面都在可视介质上实现（例如打 印输出的报告、图表、终端屏幕或显示面板等）。
（3）信息应该指出错误可能导致哪些负面后果， 以便用户检查是否出现了这些问题，并在确实出 现问题时及时解决。
（4）信息应该伴随着听觉上或视觉上的提示。
（5）信息不能带有指责色彩。
4. 命令交互
在提供命令交互方式时，必须考虑下列设计问 题。 （1）是否每个菜单选项都有对应的命令？ （2）采用何种命令形式？有3种选择：控制序 列，功能键和键入命令。 （3）学习和记忆命令的难度有多大？忘记了 命令怎么办？ （4）用户是否可以定制或缩写命令？ 在理想的情况下，所有应用软件都有一致的命 令使用方法。
6.1人机界面设计的历史、现状和未来
6.1.3人机界面的未来 1.多通道用户界面
国外研究设计键盘、鼠标之外的输入通道 主要是语音和自然语言、手势、书写和眼动方 面。
2.虚拟现实技术
虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可 视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人 机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在 技术思想上有了质的飞跃。
（2）用户怎样请求帮助？有3种选择：帮助菜 单，特殊功能键和HELP命令。
（3）怎样显示帮助信息？有3种选择：在独立 的窗口中，指出参考某个文档（不理想）和在 屏幕固定位置显示简短提示。
（4）用户怎样返回到正常的交互方式中？有 两种选择：屏幕上的返回按钮和功能键。
（5）怎样组织帮助信息？有3种选择：平面结 构、信息的层次结构和超文本结构。
（2）就用户界面中信息载体类型而言，经历了以文本 为主的字符用户界面（CUI）、以二维图形为主的图 形用户界面（GUI）和多媒体用户界面，计算机与用 户之间的通信带宽不断提高。
（3）就计算机输出信息的形式而言，经历了以符号为 主的字符命令语言、以视觉感知为主的图形用户界面、 兼顾听觉感知的多媒体用户界面和综合运用多种感观 （包括触觉等）的虚拟现实系统。
另一种是通过研究系统的需求规格说明，导出一组 与设计模型、用户模型和系统假想相协调的用户任 务。
进行任务分析，工程师必须首先定义任务并对 任务分类，我们可以用逐步求精的方法实现。
例如，一个小软件公司想要为室内设计人员建 立一个计算机辅助设计系统，通过对设计人员 工作的观察，工程师注意到，室内设计主要包 括以下一些活动：家具布局、材料选择、墙面 和窗面的选择、对用户的展示、商定价格和购 买，其中每项任务又可分成子任务。
用户从界面提取到的信息存入人脑中。人脑由 一个短期记忆系统（Short-Term Memory，简 称 STM ） 和 一 个 长 期 记 忆 系 统 （ Long-Term Memory，简称LTM）组成。
大多数人遇到问题时并不进行形式的演绎和归 纳推理，而是使用一组启发式策略。因此，设 计人机界面时还应便于用户积累有关交互工作 的经验，同时要注意这些启发式策略的一致性。