第8章人机交互设计
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2019/3/16 国防科技大学计算机学院 12
以用户为中心的设计方法
基于初步的软件需求或目标软件的轮廓描述就可
以大致确定用户群的显著特征，并随着需求获取 和需求分析活动的不断推进用户特征会越来越清 晰、越来越具体； 用户群及其特征的确定也有助于发现软件需求的 新来源，有助于基于用户特征作出正确的需求工 程决策，帮助需求工程师直接从用户特征出发推 导出新的软件需求项 在关注用户特征的同时，以用户为中心的设计还 关注用户与系统之间交互的信息。
2019/3/16 国防科技大学计算机学院 17
8.3 用户界面设计模型的表示
本书将界面中的窗口、对话框、网页统称为屏幕。 界面设计的表示涉及两个方面：
屏幕内容的表示、屏幕之间跳转关系的表示 屏幕中的界面元素有四种： ⑴静态元素： 与软件系统的运行状态无关、在任何情况下均没有变化的 文本、图标（icon）、图形（graph）、图像（image）等。 ⑵动态元素： 因当前用户及软件系统的运行状态而异，由软件系统根据 业务逻辑自动呈现于屏幕中，且不允许用户修改的内容， 包括不可编辑的文本、表格、图标、图形、图像等。
2019/3/16 国防科技大学计算机学院 4
以用户为中心的设计
⑶用户对产品的满意度不仅取决于使用体验，
而且取决于用户在与产品接触的全过程中获得 的满意度。 使用产品是全过程中的一个重要阶段，但并非 唯一阶段。 全过程包括初步了解产品、购买或以其他方式 获得产品、安装和配置、学习培训、使用产品、 售后服务与技术支持、产品升级换代、产品退 役等阶段。 ⑷人机交互设计不能仅止于用户可以使用产品 提供的各项功能，而应该追求更高的目标： 让用户在与产品接触的全过程中获得愉悦体验。
2019/3/16 国防科技大学计算机学院 14
8.2 用户界面设计的基本原则
为提高界面的用户满意度，并体现以用户为中心的设计理
念，界面设计必须遵循以下原则。 ⑴易理解性 界面上呈现的所有元素，包括文本信息、数据表示、状态 呈现、菜单、按钮、超链等，贴近用户的业务领域，并且 具有简洁、明确、自然、直观等特性； 界面中屏幕（screen，见8.3节）之间的跳转关系简单、 自然。 ⑵易操作性 用户对软件系统的命令可以通过简单、直观的方式来完成； 为提高用户的工作效率，界面应尽量减少用户的操作次数 和输入信息量。
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第八章 人机交互设计
人机交互学（Human-Computer Interaction，HCI）是专
门研究如何设计和评估计算机系统以方便用户使用的学科。 任何产品，包括软件产品在内，其成败最终取决于用户的 满意程度。 人机交互设计对于软件项目的意义重大。 用户的因素在人机交互设计中占有核心地位。 本章首先介绍以用户为中心的设计的基本理念和方法。 虽然人机交互设计与软件开发过程中的多数活动有关，但 用户界面（也称人机界面）设计是人机交互设计的主要部 分。 本章的其余部分围绕用户界面设计展开：首先介绍界面设 计必须遵循的基本原则及界面设计模型的表示方法，接下 来讨论用户界面设计的过程模型，最后依次介绍实施该过 程模型中每项设计活动的技术和方法。
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用户界面设计的基本原则
⑸容错性
界面设计应以降低用户的误操作机率为目标，但必 须容忍用户的误操作 对所有可能造成损害的动作，必须在用户确认后才 进行； 允许用户对尽可能多的界面操作反悔（Undo）； 在用户误操作后系统具备适当的恢复能力。 ⑹人性化 在适当的时机出现用户恰好需要的帮助信息或建议； 在任何情况下用户均能简易地理解软件系统的当前 状态和响应信息，并能清晰地了解自己的操作行为 的前因后果，不至因界面跳转而迷失； 界面的布局和色彩应使用户感觉舒适、自然。
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用户界面设计的基本原则
⑶灵敏性
界面必须在合理的时间内对用户操作做出响应， 对耗时较长的内部处理过程必须提供及时的进度 反馈，保持用户与界面间的不间断的双向沟通。 ⑷一致性 为降低用户的记忆负担，界面应在整个软件系统 范围内保持显示风格、操作方式的一致性并符合 业界规范 如，用Ctrl+C快捷键来实现复制功能
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（一）
感 知
人类通过感官认识客观世界，因此，设计用户界面要充分
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。 多数用户界面都在可视介质上实现（如终端屏幕或显示面 板上显示的报告、图表等）。 用户总是眼脑并用，根据显示内容的体积、形状、颜色、 方向、移动和其他种种表征解释所获的可视信息。 很好地表示这些可视信息是设计友好的用户界面的关键。 目前用户界面设计中明显地存在追求图形化的趋势，但仍 有不少可视信息采用文本描述。 阅读——从文本中提取信息仍为大多数界面的主要活动 人类首先对可视的句式（patterns）进行解码，然后在大 脑内检索字或短语的意思。
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用户界面设计模型的表示
至于输入元素的表示，有两种方法：直接将它们作为屏幕
类的属性，此时需要采用UML构造型（见5.1.4节）将其与 动态元素相区分，见图8.2 中的构造型<<input>>； 第二种方法是，设立单独的“输入表格”（input form） 类，将输入元素作为其属性，此时需要将从属于输入表格 的命令元素对应的操作从屏幕类移至输入表格类，并在这 两个类之间建立组合关系（因为一个输入表格对象总是出 现在一个屏幕中），见图8.2 中的构造型<<input form>>。 在输入元素为数组形态时（见例8.1 图8.2 中的 “SensorConfigForm”），必须使用第二种方法；在输入 元素尽管不是数组形态，但是输入的信息项较多时，本书 推荐第二种方法； 否则，应采用第一种表示，以使界面的UML模型更显简洁。
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认 知
在设计用户界面时，若对STM或LTM有过份的要求，
必将导致用户满意度的下降。 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。 这组策略是从以往对类似问题的处理中逐渐获得 的。 设计用户界面时应便于用户积累有关人机交互的 经验 注意启发式策略的一致性，不宜受特殊交互情形 的影响。
软件工程(第Leabharlann Baidu版)
第八章 人机交互设计
齐治昌
谭庆平 2012年8月
宁洪
第八章 人机交互设计
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8
2019/3/16
以用户为中心的设计 用户界面设计的基本原则 用户界面设计模型的表示 用户界面设计的过程模型 用户及任务分析 用户界面的概念设计 用户界面流设计 用户界面的精化
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用户界面设计模型的表示
如果有界面设计工具，可以直接用工具设计屏幕
外观，勿需另行绘图。 但是，仅仅依靠外观或图形无法完整地表现除静 态元素之外的其他三类元素的设计内涵。 本书推荐采用UML类来表示屏幕，与瞬时快照的图 形表示相辅相成，见图8.1 。 在屏幕的UML类表示中，静态元素被省略，它们在 任何情况下均不会变化； 动态元素体现为类的属性； 命令元素对应的动作体现为类的操作。
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8.1 以用户为中心的设计
本节首先讨论以用户为中心的设计的基本理念，
然后概述其理论基础――人类信息处理模型，最 后宏观地阐述以用户为中心的设计方法。 8.1.1 以用户为中心的设计理念 用户是指直接使用目标软件产品的人群。 以用户为中心的设计基本理念可归纳如下： ⑴对用户特征的研究和理解应该作为软件开发过程 中各种决策的主要依据。 ⑵在软件开发的各阶段尽可能获得来自用户的反馈 并利用这种反馈改进或优化设计。
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感知
这个过程的快慢受到眼球运动模式的控制，字号、
字体、行长、大小写、位置和颜色等诸多因素也 会直接影响到信息提取的难易程度。 除图表和文本外，用户界面也可以通过声音向使 用者传递信息。 但与前者不同，声音在播放完毕后立即消失，所 以它不宜作为重要信息的唯一传递手段。 在界面设计中必须考虑人类感知器官和感知信息 处理系统的特点。 例如，杜绝不必要的眼球移动、使用简洁的界面 布局、突出显示重要的信息等。
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（二） 认 知
用户从界面获得的信息需存储起来供以后回忆和使用。 用户不得不记住诸如命令、操作顺序、选项、出错现场
等各种信息。 这些信息都将存入人脑中。 人脑由一个短期记忆系统（Short Term Memory，STM） 和一个长期记忆系统（Long Term Memory，LTM）组成。 感官输入（视、听、触）一开始放在“缓冲区”中，随 即存入STM。 STM中的信息可立即重用。 但缓冲区的大小、STM中信息可重用的时间间隔都十分 有限。 知识（语法和语义信息）一般存在LTM中，它们是人类 对信息作出反应的依据。
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用户界面设计模型的表示
⑶用户输入元素：在屏幕上预留空位、由用户在界面操作
中填写或选择的界面元素，包括可编辑的文本、单选钮 （radio）、多选框（checkbox）、选择列表（select list）、可编辑的表格等。 只要一个界面元素在某些情况下可供用户修改或选择，就应 将其归入用户输入元素类，而非动态元素类。 ⑷用户命令元素：用户点击此类元素后位于界面后端的业 务逻辑处理或界面刷新动作将被触发，其典型代表是按钮、 菜单、超链等。 屏幕的瞬时快照可以表示为一张图，它描述了屏幕中静态 元素的内容、其他三类界面元素在特定时间点上的视觉形 式以及此时所有可见的界面元素的布局，见图8.1(a) 。
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8.1.2 人类信息处理模型
正确地理解人类如何接收并处理来自计算
机系统的信息是实践以用户为中心的设计 理念的前提条件。 心理学上广为采用的人类信息处理模型将 人类接收并处理外界信息的过程划分为感 知（perception）、认知（cognition）和 反应（response）三个阶段。 下面结合软件产品的用户界面设计概要介 绍该模型。
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8.1.3 以用户为中心的设计方法
以用户为中心的设计的关键目标是提高目标产
品的用户满意度。 为此，首先必须厘清哪些人将成为目标产品的 直接使用者。 设计者勿需关心用户群中个体的姓名，只需关 心用户群区别于一般人群的特征，这些特征可 能会影响用户在与产品接触的全过程中获得的 满意度。 如，用户特征可能包括年龄段、受教育程度、 特殊的文化背景、计算机操作习惯等。 如4.3所述，用户特征的识别与软件需求的获 取可以同时交叉进行并相互促进
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（三）
反 应
在感知和认知之后用户往往会根据自己获得并
理解的信息作出反应。 这种反应经常表现为利用计算机输入设备（例 如键盘、鼠标、触摸屏等）对计算机系统发出 进一步指令，引导或控制系统持续迈向其目标， 完成用户希望的功能或行为。 在界面设计中应该尽量减少人类反应系统的负 荷。 如，杜绝不必要的键盘和鼠标输入之间的切换， 将常用的命令按钮置于醒目的位置等。
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以用户为中心的设计方法
这种信息必须是从用户立场出发、便于用户理解、
益于用户达成其业务目标的。 如第四、五章所述，这种信息存在于用例描述和分 析模型之中。 在用户界面设计过程中，必须将它们抽取、分类并 组织起来，逐步转化成用户界面视图。 以用户为中心的设计要求在软件开发全过程中进行 各类决策（包括权衡、取舍、精化等）时以用户特 征为主要依据，以用户满意度为主要目标。 在软件开发全过程中进行各类评审（review）或评 估（evaluation）时，以用户为中心的设计强调尽 可能地吸收用户的反馈信息，避免闭门造车。
以用户为中心的设计方法
基于初步的软件需求或目标软件的轮廓描述就可
以大致确定用户群的显著特征，并随着需求获取 和需求分析活动的不断推进用户特征会越来越清 晰、越来越具体； 用户群及其特征的确定也有助于发现软件需求的 新来源，有助于基于用户特征作出正确的需求工 程决策，帮助需求工程师直接从用户特征出发推 导出新的软件需求项 在关注用户特征的同时，以用户为中心的设计还 关注用户与系统之间交互的信息。
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8.3 用户界面设计模型的表示
本书将界面中的窗口、对话框、网页统称为屏幕。 界面设计的表示涉及两个方面：
屏幕内容的表示、屏幕之间跳转关系的表示 屏幕中的界面元素有四种： ⑴静态元素： 与软件系统的运行状态无关、在任何情况下均没有变化的 文本、图标（icon）、图形（graph）、图像（image）等。 ⑵动态元素： 因当前用户及软件系统的运行状态而异，由软件系统根据 业务逻辑自动呈现于屏幕中，且不允许用户修改的内容， 包括不可编辑的文本、表格、图标、图形、图像等。
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以用户为中心的设计
⑶用户对产品的满意度不仅取决于使用体验，
而且取决于用户在与产品接触的全过程中获得 的满意度。 使用产品是全过程中的一个重要阶段，但并非 唯一阶段。 全过程包括初步了解产品、购买或以其他方式 获得产品、安装和配置、学习培训、使用产品、 售后服务与技术支持、产品升级换代、产品退 役等阶段。 ⑷人机交互设计不能仅止于用户可以使用产品 提供的各项功能，而应该追求更高的目标： 让用户在与产品接触的全过程中获得愉悦体验。
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8.2 用户界面设计的基本原则
为提高界面的用户满意度，并体现以用户为中心的设计理
念，界面设计必须遵循以下原则。 ⑴易理解性 界面上呈现的所有元素，包括文本信息、数据表示、状态 呈现、菜单、按钮、超链等，贴近用户的业务领域，并且 具有简洁、明确、自然、直观等特性； 界面中屏幕（screen，见8.3节）之间的跳转关系简单、 自然。 ⑵易操作性 用户对软件系统的命令可以通过简单、直观的方式来完成； 为提高用户的工作效率，界面应尽量减少用户的操作次数 和输入信息量。
国防科技大学计算机学院 2
第八章 人机交互设计
人机交互学（Human-Computer Interaction，HCI）是专
门研究如何设计和评估计算机系统以方便用户使用的学科。 任何产品，包括软件产品在内，其成败最终取决于用户的 满意程度。 人机交互设计对于软件项目的意义重大。 用户的因素在人机交互设计中占有核心地位。 本章首先介绍以用户为中心的设计的基本理念和方法。 虽然人机交互设计与软件开发过程中的多数活动有关，但 用户界面（也称人机界面）设计是人机交互设计的主要部 分。 本章的其余部分围绕用户界面设计展开：首先介绍界面设 计必须遵循的基本原则及界面设计模型的表示方法，接下 来讨论用户界面设计的过程模型，最后依次介绍实施该过 程模型中每项设计活动的技术和方法。
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用户界面设计的基本原则
⑸容错性
界面设计应以降低用户的误操作机率为目标，但必 须容忍用户的误操作 对所有可能造成损害的动作，必须在用户确认后才 进行； 允许用户对尽可能多的界面操作反悔（Undo）； 在用户误操作后系统具备适当的恢复能力。 ⑹人性化 在适当的时机出现用户恰好需要的帮助信息或建议； 在任何情况下用户均能简易地理解软件系统的当前 状态和响应信息，并能清晰地了解自己的操作行为 的前因后果，不至因界面跳转而迷失； 界面的布局和色彩应使用户感觉舒适、自然。
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用户界面设计的基本原则
⑶灵敏性
界面必须在合理的时间内对用户操作做出响应， 对耗时较长的内部处理过程必须提供及时的进度 反馈，保持用户与界面间的不间断的双向沟通。 ⑷一致性 为降低用户的记忆负担，界面应在整个软件系统 范围内保持显示风格、操作方式的一致性并符合 业界规范 如，用Ctrl+C快捷键来实现复制功能
2019/3/16 国防科技大学计算机学院 6
（一）
感 知
人类通过感官认识客观世界，因此，设计用户界面要充分
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。 多数用户界面都在可视介质上实现（如终端屏幕或显示面 板上显示的报告、图表等）。 用户总是眼脑并用，根据显示内容的体积、形状、颜色、 方向、移动和其他种种表征解释所获的可视信息。 很好地表示这些可视信息是设计友好的用户界面的关键。 目前用户界面设计中明显地存在追求图形化的趋势，但仍 有不少可视信息采用文本描述。 阅读——从文本中提取信息仍为大多数界面的主要活动 人类首先对可视的句式（patterns）进行解码，然后在大 脑内检索字或短语的意思。
2019/3/16 国防科技大学计算机学院 20
用户界面设计模型的表示
至于输入元素的表示，有两种方法：直接将它们作为屏幕
类的属性，此时需要采用UML构造型（见5.1.4节）将其与 动态元素相区分，见图8.2 中的构造型<<input>>； 第二种方法是，设立单独的“输入表格”（input form） 类，将输入元素作为其属性，此时需要将从属于输入表格 的命令元素对应的操作从屏幕类移至输入表格类，并在这 两个类之间建立组合关系（因为一个输入表格对象总是出 现在一个屏幕中），见图8.2 中的构造型<<input form>>。 在输入元素为数组形态时（见例8.1 图8.2 中的 “SensorConfigForm”），必须使用第二种方法；在输入 元素尽管不是数组形态，但是输入的信息项较多时，本书 推荐第二种方法； 否则，应采用第一种表示，以使界面的UML模型更显简洁。
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认 知
在设计用户界面时，若对STM或LTM有过份的要求，
必将导致用户满意度的下降。 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。 这组策略是从以往对类似问题的处理中逐渐获得 的。 设计用户界面时应便于用户积累有关人机交互的 经验 注意启发式策略的一致性，不宜受特殊交互情形 的影响。
软件工程(第Leabharlann Baidu版)
第八章 人机交互设计
齐治昌
谭庆平 2012年8月
宁洪
第八章 人机交互设计
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8
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以用户为中心的设计 用户界面设计的基本原则 用户界面设计模型的表示 用户界面设计的过程模型 用户及任务分析 用户界面的概念设计 用户界面流设计 用户界面的精化
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用户界面设计模型的表示
如果有界面设计工具，可以直接用工具设计屏幕
外观，勿需另行绘图。 但是，仅仅依靠外观或图形无法完整地表现除静 态元素之外的其他三类元素的设计内涵。 本书推荐采用UML类来表示屏幕，与瞬时快照的图 形表示相辅相成，见图8.1 。 在屏幕的UML类表示中，静态元素被省略，它们在 任何情况下均不会变化； 动态元素体现为类的属性； 命令元素对应的动作体现为类的操作。
国防科技大学计算机学院 3
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8.1 以用户为中心的设计
本节首先讨论以用户为中心的设计的基本理念，
然后概述其理论基础――人类信息处理模型，最 后宏观地阐述以用户为中心的设计方法。 8.1.1 以用户为中心的设计理念 用户是指直接使用目标软件产品的人群。 以用户为中心的设计基本理念可归纳如下： ⑴对用户特征的研究和理解应该作为软件开发过程 中各种决策的主要依据。 ⑵在软件开发的各阶段尽可能获得来自用户的反馈 并利用这种反馈改进或优化设计。
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感知
这个过程的快慢受到眼球运动模式的控制，字号、
字体、行长、大小写、位置和颜色等诸多因素也 会直接影响到信息提取的难易程度。 除图表和文本外，用户界面也可以通过声音向使 用者传递信息。 但与前者不同，声音在播放完毕后立即消失，所 以它不宜作为重要信息的唯一传递手段。 在界面设计中必须考虑人类感知器官和感知信息 处理系统的特点。 例如，杜绝不必要的眼球移动、使用简洁的界面 布局、突出显示重要的信息等。
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（二） 认 知
用户从界面获得的信息需存储起来供以后回忆和使用。 用户不得不记住诸如命令、操作顺序、选项、出错现场
等各种信息。 这些信息都将存入人脑中。 人脑由一个短期记忆系统（Short Term Memory，STM） 和一个长期记忆系统（Long Term Memory，LTM）组成。 感官输入（视、听、触）一开始放在“缓冲区”中，随 即存入STM。 STM中的信息可立即重用。 但缓冲区的大小、STM中信息可重用的时间间隔都十分 有限。 知识（语法和语义信息）一般存在LTM中，它们是人类 对信息作出反应的依据。
2019/3/16 国防科技大学计算机学院 18
用户界面设计模型的表示
⑶用户输入元素：在屏幕上预留空位、由用户在界面操作
中填写或选择的界面元素，包括可编辑的文本、单选钮 （radio）、多选框（checkbox）、选择列表（select list）、可编辑的表格等。 只要一个界面元素在某些情况下可供用户修改或选择，就应 将其归入用户输入元素类，而非动态元素类。 ⑷用户命令元素：用户点击此类元素后位于界面后端的业 务逻辑处理或界面刷新动作将被触发，其典型代表是按钮、 菜单、超链等。 屏幕的瞬时快照可以表示为一张图，它描述了屏幕中静态 元素的内容、其他三类界面元素在特定时间点上的视觉形 式以及此时所有可见的界面元素的布局，见图8.1(a) 。
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8.1.2 人类信息处理模型
正确地理解人类如何接收并处理来自计算
机系统的信息是实践以用户为中心的设计 理念的前提条件。 心理学上广为采用的人类信息处理模型将 人类接收并处理外界信息的过程划分为感 知（perception）、认知（cognition）和 反应（response）三个阶段。 下面结合软件产品的用户界面设计概要介 绍该模型。
2019/3/16 国防科技大学计算机学院 11
8.1.3 以用户为中心的设计方法
以用户为中心的设计的关键目标是提高目标产
品的用户满意度。 为此，首先必须厘清哪些人将成为目标产品的 直接使用者。 设计者勿需关心用户群中个体的姓名，只需关 心用户群区别于一般人群的特征，这些特征可 能会影响用户在与产品接触的全过程中获得的 满意度。 如，用户特征可能包括年龄段、受教育程度、 特殊的文化背景、计算机操作习惯等。 如4.3所述，用户特征的识别与软件需求的获 取可以同时交叉进行并相互促进
2019/3/16 国防科技大学计算机学院 10
（三）
反 应
在感知和认知之后用户往往会根据自己获得并
理解的信息作出反应。 这种反应经常表现为利用计算机输入设备（例 如键盘、鼠标、触摸屏等）对计算机系统发出 进一步指令，引导或控制系统持续迈向其目标， 完成用户希望的功能或行为。 在界面设计中应该尽量减少人类反应系统的负 荷。 如，杜绝不必要的键盘和鼠标输入之间的切换， 将常用的命令按钮置于醒目的位置等。
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以用户为中心的设计方法
这种信息必须是从用户立场出发、便于用户理解、
益于用户达成其业务目标的。 如第四、五章所述，这种信息存在于用例描述和分 析模型之中。 在用户界面设计过程中，必须将它们抽取、分类并 组织起来，逐步转化成用户界面视图。 以用户为中心的设计要求在软件开发全过程中进行 各类决策（包括权衡、取舍、精化等）时以用户特 征为主要依据，以用户满意度为主要目标。 在软件开发全过程中进行各类评审（review）或评 估（evaluation）时，以用户为中心的设计强调尽 可能地吸收用户的反馈信息，避免闭门造车。