人機(jī)交互基礎(chǔ)教程1第2章.ppt

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人機(jī)交互基礎(chǔ)教程 第2章感知和認(rèn)知基礎(chǔ) 重點(diǎn)大學(xué)計算機(jī)專業(yè)系列教材 人的感知認(rèn)知過程與交互設(shè)計原則概念模型及對概念模型的認(rèn)知分布式認(rèn)知 內(nèi)容摘要 視覺視覺是人與周圍世界發(fā)生聯(lián)系的最重要的感覺通道 外界80 的信息都是通過視覺得到的 因此視覺顯示是人機(jī)交互系統(tǒng)中用的最多的人機(jī)界面 視覺感知可以分為兩個階段 受到外部刺激接收信息階段和解釋信息階段 視覺感知特點(diǎn) 一方面 眼睛和視覺系統(tǒng)的物理特性決定了人類無法看到某些事物 另一方面 視覺系統(tǒng)進(jìn)行解釋處理信息時可對不完全信息發(fā)揮一定的想象力 進(jìn)行人機(jī)交互設(shè)計需要清楚這兩個階段及其影響 了解人類真正能夠看到的信息 2 1人的感知 聽覺聽覺感知傳遞的信息僅次于視覺 可人們一般都低估了這些信息 人的聽覺可以感知大量的信息 但被視覺關(guān)注掩蓋了許多 聽覺所涉及的問題和視覺一樣 即接受刺激 把它的特性轉(zhuǎn)化為神經(jīng)興奮 并對信息進(jìn)行加工 然后傳遞到大腦 人類聽覺系統(tǒng)對聲音的解釋可幫助設(shè)計人機(jī)交互界面中的語音界面 2 1人的感知 觸覺Touch或者Hapticperception觸覺在交互中的作用是不可低估的 尤其對有能力缺陷的人 如盲人 是至關(guān)重要的觸覺的感知機(jī)理與視覺和聽覺的最大不同在于它的非局部性溫度感受器 冷熱傷害感受器 疼痛機(jī)械刺激感受器 壓力實(shí)驗(yàn)表明 人的手指的觸覺敏感度是前臂的觸覺敏感度的10倍 對人身體各部位觸覺敏感程度的了解有助于基于觸覺的交互設(shè)備的設(shè)計 2 1人的感知 認(rèn)知是人們在進(jìn)行日?；顒訒r發(fā)生于頭腦中的事情 它涉及認(rèn)知處理 如思維 記憶 學(xué)習(xí) 幻想 決策 看 讀 寫和交談等 Norman把認(rèn)知劃分為兩個模式經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知 有效 輕松地觀察 操作和響應(yīng)周圍的事件 它要求具備某些專門知識并達(dá)到一定的熟練程度 如使用Word字處理系統(tǒng)編輯文檔等 思維認(rèn)知 涉及思考 比較和決策 是發(fā)明創(chuàng)造的來源 如設(shè)計創(chuàng)作等 2 2認(rèn)知過程與交互設(shè)計原則 感知和識別人們可以使用感官從環(huán)境中獲取信息 并把它轉(zhuǎn)變?yōu)閷ξ锲?事件 聲音和味覺的體驗(yàn) 注意注意通常是指選擇性注意 即注意是有選擇的加工某些刺激而忽視其他刺激的傾向 記憶記憶就是回憶各種知識以便采取適當(dāng)?shù)男袆?常見認(rèn)知過程 問題解決問題解決是由一定的情景引起的 按照一定的目標(biāo) 應(yīng)用各種認(rèn)知活動 技能等 經(jīng)過一系列的思維操作 使問題得以解決的過程 語言處理閱讀 說話和聆聽這三種形式的語言處理具有一些相同和不同的屬性 相似性之一是 不論用哪一種形式表示 句子或短語的意思是相同的 但是 人們對閱讀 說話和聆聽的難易有不同的體會 常見認(rèn)知過程 情感情感因素會影響人的感知和認(rèn)知能力 如積極的情感會使人的思考更有創(chuàng)造性 解決復(fù)雜問題的能力更強(qiáng) 而消極的情感使人的思考更加片面 還會影響其他方面的感知和認(rèn)知能力 人的個性差異個性差異可能是長期的 如性別 體力和智力水平 也可能是短期的 如壓力和情感因素對人的影響 還可能是隨時間變化的 如人的年齡等 影響認(rèn)知的因素 概念模型 指的是一種用戶能夠理解的系統(tǒng)描述 它使用一組集成的構(gòu)思和概念 描述系統(tǒng)做什么 如何運(yùn)作 外觀如何等 設(shè)計概念模型的關(guān)鍵過程應(yīng)包括如下兩個階段 了解用戶在執(zhí)行日常任務(wù)時做什么 選擇交互方式 是主動式的提問方式 還是被動式的填表進(jìn)行檢索方式 并決定采用何種交互形式 有關(guān)交互方式的決策與有關(guān)交互形式的決策是不相同的 前者是更高層次的抽象 它關(guān)心的是要支持的用戶活動的本質(zhì) 而后者關(guān)心的是特殊的界面類型 2 3概念模型及對概念模型的認(rèn)知 一個系統(tǒng)能夠做到讓用戶感到滿意 除了在設(shè)計開始階段建立一個好的概念模型以外 還應(yīng)該考慮如何根據(jù)人的認(rèn)知特點(diǎn) 提供多種手段 使用戶能盡快理解關(guān)于系統(tǒng)外觀及行為即概念模型的構(gòu)思 這是一個非常基本的問題 三個相互聯(lián)系的概念模型設(shè)計模型 設(shè)計師設(shè)想的模型 說明系統(tǒng)如何運(yùn)作 系統(tǒng)映像 系統(tǒng)實(shí)際上如何運(yùn)作 用戶模型 用戶如何理解系統(tǒng)的運(yùn)作 對概念模型的認(rèn)知 從人們不同的認(rèn)知特點(diǎn) 討論用戶如何理解系統(tǒng)概念模型 它們是 思維模型信息處理模型外部認(rèn)知模型 幾種認(rèn)知概念框架 用戶思維模型 人們在學(xué)習(xí)和使用系統(tǒng)的過程中 積累了有關(guān)如何使用系統(tǒng)的知識 而且在一定程度上 也積累了有關(guān)系統(tǒng)如何工作的知識 在認(rèn)知心理學(xué)中 思維模型被認(rèn)為是外部世界的某些因素在人腦中的反映 掌握和運(yùn)用思維模型使得人們能夠進(jìn)行推測和推理 思維模型牽涉到兩個過程 構(gòu)建 和 運(yùn)用 過程 人們既可能進(jìn)行有意識的思維處理 也可能進(jìn)行無意識的思維處理 思維模型 在理想情況下 用戶開發(fā)的思維模型應(yīng)與設(shè)計人員開發(fā)的概念模型相符 如何幫助用戶達(dá)到這個目標(biāo)是一個非常關(guān)鍵的問題 一個交互式系統(tǒng)在設(shè)計時 應(yīng)該開發(fā)一個易于用戶理解的系統(tǒng)映像 應(yīng)該做到及時響應(yīng)用戶的輸入并給出有用的反饋 提供易于理解的 直觀的反饋信息 此外 一個好的交互系統(tǒng)還需要提供正確的信息類型以及正確的信息層次 以針對不同層次的用戶 提供不同層次的系統(tǒng)透明度 這方面包括 有條理的 易于理解的說明合適的在線幫助和自學(xué)教程上下文相關(guān)的用戶指南 即 針對不同層次的用戶 解釋在不同的任務(wù)階段應(yīng)如何處理各種情況 正確的思維模型的建立 人們把大腦視為一個信息處理機(jī) 信息通過一系列有序的處理階段進(jìn) 出大腦 在這些階段中 大腦需要對思維表示 包括映像 思維模式 規(guī)則和其他形式的知識 進(jìn)行各種處理 如比較和匹配 信息處理模型的步驟 信息處理模型 響應(yīng)執(zhí)行 響應(yīng)選擇 比較 編碼 輸入或刺激 輸出或響應(yīng) 信息處理模型 是不是正確地反應(yīng)了人們?nèi)粘５恼J(rèn)知活動呢 它能否解釋真實(shí)世界中的認(rèn)知現(xiàn)象 又能否解釋人們與計算機(jī)交互時的認(rèn)知活動呢 有些研究人員認(rèn)為 信息處理 方法沒有說服力 因?yàn)檫@種方法只是考慮純粹的智能活動 把這種活動同外界的干擾源以及人工輔助物隔離開來 目前 日益被人們認(rèn)同的是在認(rèn)知發(fā)生的上下文中研究 分析認(rèn)知過程 主要目標(biāo)是分析環(huán)境中的結(jié)構(gòu)如何幫助人類認(rèn)知 并減輕認(rèn)知負(fù)擔(dān) 信息處理模型的局限 外部認(rèn)知是要解釋人們在與不同外部表示相交互時涉及的認(rèn)知過程 其主要目的是要詳細(xì)說明在不同的認(rèn)知活動 認(rèn)知過程中使用不同表示的好處 主要包括 將信息 知識表面化以減輕記憶負(fù)擔(dān) 設(shè)計有利于人的信息表示及處理工具 減輕計算負(fù)擔(dān) 標(biāo)注和認(rèn)知追蹤 外部認(rèn)知模型 使用基于外部認(rèn)知的方法進(jìn)行交互設(shè)計時 總體原則是要在界面上提供外部表示 以減輕用戶的記憶和計算負(fù)擔(dān) 為此 設(shè)計人員需要開發(fā)不同類型的可視化信息 以便用戶解決某個問題 擴(kuò)充和增強(qiáng)認(rèn)知能力 信息和可視化技術(shù) 可用于表示大量的數(shù)據(jù) 同時允許用戶從不同的角度進(jìn)行交叉比較 設(shè)計良好的GUI也能大大減輕用戶的記憶負(fù)擔(dān) 用戶能夠依賴外部表示提供的線索 與系統(tǒng)進(jìn)行交互 基于外部認(rèn)知特點(diǎn)的交互式界面設(shè)計原則 便于交互的學(xué)習(xí)系統(tǒng) 分布式認(rèn)知法描述的是認(rèn)知系統(tǒng)中發(fā)生了什么 它通常描述人員之間的交互 人們使用的物品及工作環(huán)境 例如 要駕駛飛機(jī)這個活動涉及 駕駛員 副駕駛員和空中交通管制員之間的交互 駕駛員 副駕駛員與駕駛艙內(nèi)各種儀表的交互 駕駛員 副駕駛員與飛機(jī)所處環(huán)境的交互 如空中航線 跑道 分布式認(rèn)知的主要目的是要從信息傳播媒介的角度來描述交互 也就是說 它考慮的是信息如何表示 信息在流經(jīng)不同個人以及使用不同物體時是如何重新表示的 這類信息的轉(zhuǎn)變也稱為 表示狀態(tài)的轉(zhuǎn)變 2 4分布式認(rèn)知 分布式模型與傳統(tǒng)模型 輸出 動作 輸入 感官 表示 處理 輸入 表示 表示 表示 處理 處理 輸出 分布式模型 傳統(tǒng)模型 在進(jìn)行分布式認(rèn)知分析時 通常需要考查 分布式問題的解決方法 包括協(xié)議解決方式語言及非語言行為的任務(wù) 包括說了什么 眼神和眨眼等暗示什么 什么是沒有說出來的使用的各種協(xié)調(diào)機(jī)制 如規(guī)則 規(guī)程協(xié)作活動在進(jìn)行過程中將用到的各種通信路徑如何共享和訪問信息 分布式認(rèn)知模型 人機(jī)交互過程中人們經(jīng)常利用的感知有哪幾種 每種感知有什么特點(diǎn) 人的認(rèn)知過程分為哪幾類 什么是概念模型和分布式認(rèn)知模型 舉例說明分布式認(rèn)知在計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計過程中的指導(dǎo)作用 思考題