人机交互07 交互设计模型

Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley和谐界面--交互设计基础StevenHeim第七章:交互设计模型Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-2第7章交互设计模型•人类处理器模型(MHP)•击键模型(KLM)•GOMS•建模结构•动态特性建模•物理模型Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-3预测模型/描述模型•预测模型是先验模型，人类处理器模型(MHP)和击键模型(KLM)都属于预测模型–能够在将用户引入测试环境之前给出对用户行为的估计•描述模型,提供了一个对用户交互进行思考的框架，如状态网络和三态模型–可以帮助人民理解用户如何与动态系统进行交互Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-4人类处理器模型(MHP)MHP模型是一种预测模型，它使用一组依照原则（操作原则）运行的存储器和处理器来表现人类的处理系统。MHP模型的目的是提供一种描述人类信息处理系统的方法，从而对“人类行为作出一般性的预测”。Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-5人类处理器模型(MHP)—子系统•感知系统(感官图像存储器)–感觉器官•眼睛•耳朵–缓存•视觉记忆存储器(VIS)•听觉记忆存储器(AIS)•认知系统–工作记忆（WM）——短暂记忆–长期记忆（LTM）•运动神经系统–臂-手-手指系统–头-眼系统Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-6人类处理器模型(MHP)Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-7MHP–工作记忆（WM）•工作记忆WM包含一组来自长期记忆LTM的“激活的”元素•感官图像存储器（SISs）能编码刺激的物理参数，但是这些物理参数没有符号意义•行动循环：SIS-WM《=》LTMCopyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-8MHP–工作记忆（WM）•片语：来自长期记忆（LTM）的被激活的元素–片语实际的内容依赖于用户和用户的任务，以及用户的长期存储器中的内容Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-9MHP–工作记忆（WM）院中科信大Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-10MHP–工作记忆（WM）院中科信大中大信科院Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-11MHP–工作记忆（WM）片语之间是相关的干扰：由于相关性具有不断蔓延的特性，所以早期相关的片语会因为工作存储器的有限资源而消失用户中心设计星期一熊晨晖单车帅Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-12MHP–长期记忆（LTM）•认知处理器能够向WM中增加项，但是不能向LTM增加项•WM与LTM之间交互了相当长一段时间之后，某个项才能被存储到LTM中•该项以后被检索到的线索的数目就越多•一个项有越多的相关项，该项被检索到的可能性越大Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-13MHP–处理器时间•感知—感知系统通过视觉，听觉等感觉通道获得身体的感觉•视觉通道的感知的衰减要比听觉通道的衰减要短VIS：200[90-1000]usAIS:1500[900-3500]us•感知处理器循环时间因刺激的不同而变化Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-14MHP–处理器时间•认知—认知系统是感知系统和运动神经系统之间的桥梁•认知系统可以仅仅是感知系统和运动神经系统之间的通信机制，也可以是提供学习，事实检索和问题求解等机制的复杂的处理器•WM中的认知编码主要是视觉的和听觉的Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-15MHP–处理器时间•LTM中的认知编码涉及相关项，而且主要是语义的•WM中的认知消亡时间变化范围很大：7[5--226]s•WM中的认知衰减对回想起的项中的片语的数目非常敏感1个片语：73[73--226]us3个片语：7[5--34]usCopyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-16MHP–处理器时间•LTM中的认知消亡时间被认为是无限的•认知处理器循环时间因刺激的不同而变化：70[25--170]us•运动神经—运动神经将思维转换为行动•完成一项任务需要的时间等于这3种处理器循环时间的总和Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-17击键模型(KLM)•设计KLM的目的是获得计算用户在特定界面上完成一项特定任务必须采取的行为。•KLM可用来确定最有效的方法和该方法在特定上下文中的适用性Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-18击键模型(KLM)—约束•前提:–一项任务(可能包含许多子任务)–系统的命令语言–用户的运动技能参数–系统的响应时间参数•预测:专家用户使用给定的系统按照给定的方法无差错地执行给定的任务需要的时间–限制条件：任务执行过程中不出现差错并且完成任务的方法事先已经确定Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-19击键模型(KLM)•KLM模型组成部分:–操作符–编码方法–放置M操作符的启发规则Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-20KLM–操作符•操作符–K按键盘键或点击鼠标–P将鼠标移动到屏幕上的一个目标–H将手放置在键盘或其他设备上–D画直线段–M心理准备–R系统响应Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-21KLM–编码方法•编码方法是用来定义如何书写包含在任务中的操作符MK[i]K[p]K[c]K[o]K[n]K[f]K[i]K[g]K[RETURN]使用简略表达版本的编码为：M8K[ipconfigRETURN]Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-22KLM–放置M操作符的启发规则•KLM操作符可以分为两类：物理的和认知的•物理操作符被定义为完成操作所选择的方法，如点击图标或输入命令字符串•认知操作符是由一系列的启发规则管理的Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-23KLM模型不能建模的部分•KLM模型:–错误–学习性–功能性–回忆–专注程度–疲劳–可接受性Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-24GOMS目标/任务模型可用于探索人们用来实现他们目标的方法。•Card等人认为用户的交互应该被定义为用户为完成一项任务需要执行的动作序列。•GOMS模型包括4个组成部分:–G：目标–O：操作符–M:方法–S：选择规则Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-25GOMS•目标–任务被分解为一组目标和子目标•操作符-只有执行指定的动作才能完成任务•方法-代表一种实现目标的特定方法以及组成该方法的操作符•选择规则–用户选择哪一种方法由选择规则决定Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-26GOMS–CMN-GOMSCMN-GOMS可以预测用户行为并估计记忆需求•CMN-GOMS(以Card,Moran,andNewell命名)是对普通GOMS模型在细节上的扩展–包括详细的分析流程和符号描述•可以预测用户在给定的任务参数下的行为(通过目标结构的嵌套深度估计执行任务过程中对记忆的需求)•为用户性能测量提供依据Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-27GOMS-——CMN-GOMS分析•GOMS分析从整个目标层次开始，然后目标被分解为子目标，直到达到要求的分析粒度。•一个目标包括多种方法，同时，一种方法包括多个操作符•一个分析可能由一个目标和多个高层次操作符组成。分析的结果必须在足够描述被探讨的任务的粒度级别上做出。粒度级别是区分目标和操作符的关键因素•一种比较合理的做法是将粒度设置在“原子操作符”级别，如按键和点击鼠标Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-28GOMS-——CMN-GOMS分析•剪切和粘贴任务的GOMS分析目标：移动段落目标：编辑单元任务目标：定位到段落目标：执行单元任务目标：编辑单元任务目标：选择段落选择：使用鼠标点击和拖拽使用方向键目标：剪切段落选择：使用鼠标弹出菜单使用键盘组合命令验证单元操作Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-29GOMS-——CMN-GOMS分析选择规则•鼠标点击和拖拽—当用户不处于打字过程时使用鼠标点击和拖拽完成文本选择•方向键—当用户处于打字过程中使用方向键（配合Shift键）选择文本•鼠标弹出菜单—当用户不处于打字过程中使用鼠标右键激活弹出菜单并选择剪切选项•键盘组合命令—当用户处于打字过程中使用Crtl+X组合键剪切文本Copyright©2008PearsonEducation,Inc.PublishingasPearsonAddison-Wesley1-30GOMS–其他GOMS模型•NGOMSLNGOMSL(自然GOMS语言)由Kieras提出，改模型为GOMS分析提供了一种结构化的自然语言表示，并且描述了分成分析的流程(Kieras,1997)–NGOMSL提供了:•估计任务时间的方法•测量学习特定方法所需时间的方法•确定某个设计中各种