感知和認(rèn)知基礎(chǔ)第1頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五內(nèi)容摘要認(rèn)知的多個過程，包括感知、關(guān)注、記憶、學(xué)習(xí)、識別、閱讀、說話和聆聽、規(guī)劃、推理和決策認(rèn)知特點對交互界面設(shè)計的影響認(rèn)知的概念框架人機工程學(xué)與人機界面設(shè)計第2頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)知心理學(xué)研究人們?nèi)绾潍@得外部世界信息，信息在人腦內(nèi)如何表示并轉(zhuǎn)化為知識，知識怎樣存儲又如何用來指導(dǎo)人們的注意和行為

認(rèn)知心理學(xué)涉及心理活動的全部過程——從感覺到知覺、識別、注意、學(xué)習(xí)、記憶、概念的形成、思維、表象、回憶、語言、情緒和發(fā)展過程。

第3頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五感知和認(rèn)知人的感知:通過人體器官和組織進行人與外部世界的信息的交流和傳遞認(rèn)知:人們在進行日?；顒訒r發(fā)生于頭腦中的事情，它涉及思維、記憶、學(xué)習(xí)、幻想、決策、看、讀、寫和交談等

人的感知是認(rèn)知的基礎(chǔ)，認(rèn)知是將感知獲取的信息綜合運用認(rèn)知分為經(jīng)驗認(rèn)知和思維認(rèn)知認(rèn)知過程是相互聯(lián)系的，單純的一個認(rèn)知過程是非常少見的第4頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五視覺感知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交互系統(tǒng)中用的最多的人機界面。第5頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五視覺感知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)揮一定的想象力進行人機交互設(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。第6頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五眼睛的構(gòu)造第7頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五視干細(xì)胞和視錐細(xì)胞的功能區(qū)別視干細(xì)胞視錐細(xì)胞在低水平照明時（如夜間）起作用在高水平照明時（如白天）起作用區(qū)別黑白區(qū)別彩色對光譜中綠色最敏感，在遠(yuǎn)離視網(wǎng)膜中心處最多對光譜中黃色部分最敏感，在視網(wǎng)膜中部最多對極弱的刺激敏感主要在識別空間位置和要求敏銳地看物體時起作用第8頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五視角和視敏度

視角第9頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五視角和視敏度一般人能夠在2m分辨2mm-20mm的細(xì)節(jié)，為我們設(shè)計界面時字符大小和間距提供了依據(jù)。視敏度：指人眼對細(xì)節(jié)的感知能力，通常用被辨別物體最小間距所對應(yīng)的視角的倒數(shù)表示。第10頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五感知物體大小、相對距離和深度利用視覺影像中的線索：覆蓋關(guān)系：被覆蓋的物體相對較遠(yuǎn)；大小比例：一般來講，較大的物體距離較近；對物體的熟悉度：對非常熟悉物體，人們對物體的大小在頭腦中事先有一個期望和預(yù)測，因此在判斷物體距離時很容易和他看到的物體的大小聯(lián)系起來

第11頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五

感知亮度亮度是光線明亮程度的主觀反映

增強亮度可以提高視敏度

隨著亮度的增加，閃爍感也會增強。在高亮度時，光線變化低于50Hz，視覺系統(tǒng)就會感到閃爍在設(shè)計交互界面時，要考慮使用者對亮度和閃爍的感知，盡量避免使人疲勞的因素，創(chuàng)造一個舒適的交互環(huán)境。

第12頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五感知色彩

人能感覺到不同的顏色，這是眼睛接受不同波長的光的結(jié)果。

顏色通常用三種屬性表示：色度、強度和飽和度。色度是由光的波長決定的，正常的眼睛可感受到的光譜波長為400μm-700μm。

第13頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五視錯覺

萊亞錯覺物體的組合方式將影響觀察者的感知方式：人們總會夸大水平線而縮短垂直線。視錯覺同樣會影響到顯示頁面的對稱性。人們經(jīng)常把對稱頁面的中心看得稍微偏上些，如果頁面以實際中心為基準(zhǔn)排版設(shè)計，人們就會感到頁面上部比下部分要短，影響視覺效果。在實際設(shè)計過程中，設(shè)計者就會以視覺中心為基準(zhǔn)設(shè)計圖形界面。第14頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五閱讀進行交互界面設(shè)計時，文字符號的處理，特別是文字的排版和顯示，也要根據(jù)人們的視覺感知特點，找出其中一些規(guī)律。閱讀分為幾個階段：頁面上文字的形狀被人眼感知，文字被編碼成相關(guān)的內(nèi)部語言表示，語言在人腦中被解釋成有語法和語義的單詞或句子第15頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五閱讀成年人閱讀是通過字的特征（如字的形狀）加以識別。改變字的顯示方式（如用大寫字母，改變字體等），會影響到閱讀的速度和準(zhǔn)確性。9～12號的標(biāo)準(zhǔn)字體（英文）更易于識別，頁面的寬度在58～132mm之間閱讀效果最佳。在明亮的背景下顯示灰暗的文字比在灰暗的背景下顯示明亮的文字更能提高人的視敏度，增強文字的可讀性。第16頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五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，并對信息進行加工，然后傳遞到大腦。第17頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五

耳朵的構(gòu)造第18頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五聲音的處理聲波在空氣中的振動傳播的特性音調(diào)與聲波的頻率有關(guān)，低頻能產(chǎn)生低調(diào)的聲音，高頻能產(chǎn)生高調(diào)的聲音。響度指在頻率一定的情況下聲波的振幅。音色與發(fā)聲的材料有關(guān)，不同的樂器可以產(chǎn)生相同頻率和振幅的聲波，但音色不同。第19頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五聲音的處理人類能夠聽到頻率在20Hz~20kHz之間的聲音，其中在1000Hz~4000Hz范圍內(nèi)聽覺的感受性最高。500Hz以下和5000Hz以上的聲音，強度很大時才能被聽到。音頻超過140dB時，所引起的不再是聽覺而是痛覺。人可以辨認(rèn)的語音頻率范圍是260~5600Hz。第20頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五

聲音的解釋聽覺系統(tǒng)把輸入分為三類：噪聲和可以忽略的不重要的聲音；賦予意義的非語言聲音，如動物叫聲；用來組成語言的有意義的聲音。聽覺系統(tǒng)就像視覺系統(tǒng)一樣，利用以前的經(jīng)驗來解釋輸入。第21頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五聲音的解釋LindsayPH和NormanDA的“材料-驅(qū)動”和“概念-驅(qū)動”“材料-驅(qū)動”（Data-Driven）材料-驅(qū)動指的是對言語材料在感知水平上進行的加工過程，它是由下而上的分析過程。“概念-驅(qū)動”（Conceptually-Driven）過程。概念-驅(qū)動則是在理解水平上進行的加工過程，它是由上而下（從最高的結(jié)構(gòu)概念開始）的分析過程。第22頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五

觸覺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-疼痛機械刺激感受器-壓力第23頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五觸覺實驗表明，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。動覺的概念：對人的軀干和四肢的位置的感覺第24頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五

認(rèn)知過程與交互原則

認(rèn)知涉及到多個特定類型的過程，包括：關(guān)注感知和識別記憶學(xué)習(xí)閱讀說話和聆聽解題、規(guī)劃、推理和決策第25頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五認(rèn)知過程與交互原則許多認(rèn)知過程是相互依賴的，一個活動可同時涉及多個不同的過程，只涉及一個過程的情況非常罕見，例如人們在選購商品時就涉及關(guān)注、感知、識別、說話、思考、決策等過程。第26頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五經(jīng)驗認(rèn)知經(jīng)驗認(rèn)知指的是有效、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到一定的熟練程度，如使用Word字處理系統(tǒng)編輯文檔，操作機床加工零件，閱讀，駕駛汽車等。第27頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五思維認(rèn)知思維認(rèn)知則有所不同，它涉及思考、比較和決策，是發(fā)明創(chuàng)造的來源，如設(shè)計、學(xué)習(xí)、寫作等。這兩個模式在日常生活中都是必不可少的，只是二者需要不同類型的技術(shù)支持。第28頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五什么是關(guān)注關(guān)注就是在某個時刻，從眾多可能的事物中選擇一個，并把精力集中在這個事物上。關(guān)注涉及到聽覺和視覺。例如，彩民對彩票中獎號碼的關(guān)注，如果通過收聽廣播來獲得號碼，這就是一個“聽覺關(guān)注”；如果通過查找報刊來獲得號碼，這就是一個“視覺關(guān)注”。從這里也可以看出，關(guān)注這一過程主要與兩個方面有關(guān)：目標(biāo)和信息表示。

第29頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五

關(guān)注關(guān)注的不同類型視覺關(guān)注：查找報刊來獲得號碼

聽覺關(guān)注：收聽廣播來獲得號碼

關(guān)注相關(guān)的因素目標(biāo)：確切知道需要找什么，人們就可以把獲得的信息與目標(biāo)相比較。信息的表示形式：信息的顯示方式對于人們能否快速捕捉到所需的信息片斷有很大影響。第30頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五信息表示方法：分類表示分類顯示的信息就比較便于人們查找。如圖是WindowsXP系統(tǒng)中的一個文件列表。由于對文件按字母順序進行了排序，且對信息進行了分欄，并對各欄進行了分割，因此按文件名查找一個文件是非常容易的。第31頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五信息表示方法：分類表示第32頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五關(guān)注特點對界面設(shè)計的要求由人的關(guān)注特點，在設(shè)計人機交互界面時應(yīng)做到。信息的顯示應(yīng)醒目，以便執(zhí)行任務(wù)時使用，可使用動畫圖形、彩色、下劃線，對條目及不同的信息進行排序，在條目之間使用間隔符等。避免在界面上安排過多的信息。尤其要謹(jǐn)慎使用色彩、聲音和圖像，人們傾向于使用過多的這類表示，而導(dǎo)致界面混雜，分散用戶的注意力，讓用戶反感。樸實的界面更容易使用。第33頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五

感知和識別在結(jié)合不同的媒體時，確保用戶能夠理解它們表示的復(fù)合信息。在結(jié)合使用聲音和動畫時，需要仔細(xì)協(xié)調(diào)，合理安排它們的調(diào)用次序。第34頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五

感知和識別設(shè)計虛擬人物時，就應(yīng)該使其唇形與所說的話同步，兩者之間的微小延遲都會使人難以忍受，這類似于給外文電影配音。第35頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五

感知和識別用戶應(yīng)能不費力地區(qū)別圖標(biāo)或其他圖形表示的不同含義。聲音應(yīng)足夠響亮而且可辨識，以便用戶理解它們的含義。用戶應(yīng)能夠理解輸出的語音及其含義。第36頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五感知和識別文字應(yīng)清晰易讀，且不受背景干擾如可以在黑色或藍(lán)色背景上使用黃色文字，但不能在白色或綠色背景上使用黃色文字。第37頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五感知和識別在虛擬環(huán)境中使用觸覺反饋時，用戶應(yīng)能識別各種觸覺表示的含義。例如“緊握”的觸感與“按下”的觸感不同。第38頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五記憶

記憶就是回憶各種知識以便采取適當(dāng)?shù)男袆?。記憶過程中有三個環(huán)節(jié)：識記：保持：再認(rèn)和回憶：第39頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五記憶

記憶就是回憶各種知識以便采取適當(dāng)?shù)男袆?。記憶過程中有三個環(huán)節(jié)：識記：相當(dāng)于信息的輸入和編碼過程，也就是使不同感官輸入的信息，經(jīng)過編碼而成為頭腦可接受的形式；第40頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五記憶

記憶就是回憶各種知識以便采取適當(dāng)?shù)男袆印Ｓ洃涍^程中有三個環(huán)節(jié)：保持：相當(dāng)于信息的貯存，即信息在頭腦中被再加工整理，使其成為有序地組織結(jié)構(gòu)，以便貯存；第41頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五記憶

記憶就是回憶各種知識以便采取適當(dāng)?shù)男袆?。記憶過程中有三個環(huán)節(jié)：再認(rèn)和回憶：再認(rèn)和回憶相當(dāng)于信息的提取，編碼越完善、組織越有序，提取也就越容易，反之，提取越困難。第42頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五減輕記憶負(fù)擔(dān)人的識別能力大于回憶能力圖文界面替代命令界面安裝過程的wizard回憶提示密碼的提示語句信息檢索的兩大過程：定向回憶：記憶的信息盡可能貼切地描述所需檢索的信息,并在界面顯示檢索空間

;掃描識別：即瀏覽各個文件目錄

;第43頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五Windowxp搜索界面第44頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五交互設(shè)計原則綜上所述，考慮人的記憶特點，進行交互設(shè)計時應(yīng)該注意的問題有：應(yīng)考慮用戶的記憶能力，勿使用過于復(fù)雜的任務(wù)執(zhí)行步驟。由于用戶長于“識別”而短于“回憶”，所以在設(shè)計界面時，應(yīng)使用菜單、圖標(biāo)，且它們的位置應(yīng)保持一致。為用戶提供多種電子信息（如文件、郵件、圖像）的編碼方式，并且通過顏色、標(biāo)志、時間戳、圖標(biāo)等，幫助用戶記住它們的存放位置。第45頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)包括兩個方面：學(xué)習(xí)使用某個計算機應(yīng)用程序借助于計算機應(yīng)用程序，學(xué)習(xí)特定內(nèi)容。第46頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五學(xué)習(xí)人們不喜歡采用的按部就班式的學(xué)習(xí)方式，而更喜歡“邊學(xué)習(xí)邊實踐”的方式。GUI和直接操作界面就能很好地支持這種方式，它們不但能提供交互式講解，還允許用戶“撤銷”自己的操作第47頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五學(xué)習(xí)Carroll提出了另一種幫助學(xué)習(xí)者的方法：在開始時，只允許初學(xué)者執(zhí)行基本功能，隨著他們經(jīng)驗的積累，在逐步增加可執(zhí)行的功能。這個方法的基本思想是：使最初的學(xué)習(xí)過程盡可能簡單，讓學(xué)習(xí)者先專注于簡單操作，再接觸更復(fù)雜的操作。

第48頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五學(xué)習(xí)在交互式設(shè)計中，人們利用動態(tài)鏈接來學(xué)習(xí)難學(xué)的事物，動態(tài)鏈接能夠明確地表示內(nèi)容之間的關(guān)系，對問題加以解釋。第49頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五學(xué)習(xí)為了有利于學(xué)習(xí)，應(yīng)有以下設(shè)計原則：界面設(shè)計應(yīng)能激發(fā)對用戶界面使用的探索。設(shè)計界面應(yīng)限制可選項，并引導(dǎo)用戶選擇合適的動作。使用動態(tài)鏈接把具體表示與待學(xué)習(xí)的抽象表示相聯(lián)系。第50頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五閱讀、說話和聆聽許多人認(rèn)為聆聽要比閱讀容易得多，但學(xué)習(xí)外語時，閱讀要比聆聽容易。以下是三種形式的不同之處：書面語言是永久性的，而聆聽是暫時性的。若第一次閱讀不理解，可以再讀一遍，但對于廣播消息，人們則無法做到這一點。第51頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五閱讀、說話和聆聽閱讀比聽、說更快。人們可以快速掃描書面文字，但只能逐一聽取其他人所說的詞語。從認(rèn)知的角度來看，聽要比讀和說更容易。兒童尤其喜歡觀看基于多媒體或Web的敘述性學(xué)習(xí)材料，而不喜歡閱讀在線文字材料。書面語言往往是合乎語法的，而口頭語言常常不符合語法。第52頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五閱讀、說話和聆聽為了彌補人在某些方面的不足，開發(fā)了易于使用的系統(tǒng)。語音輸出系統(tǒng)，如適合盲人使用的文－語轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可輸出人工合成的語音。認(rèn)知輔助系統(tǒng)，用于幫助有閱讀、書寫和語言障礙的人。研究人員已開發(fā)了許多特殊的界面以幫助這些人員。第53頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五閱讀、說話和聆聽為了彌補人在某些方面的不足，開發(fā)了易于使用的系統(tǒng)。接受用戶語音指令的語音識別系統(tǒng)，如聽寫式字處理系統(tǒng)、聲控家電產(chǎn)品等；幫助人們學(xué)習(xí)外語的交互式課本和基于Web的材料；各種輸入、輸出設(shè)備，用于協(xié)助殘疾人士瀏覽互聯(lián)網(wǎng)、使用文字處理器和其他軟件包。第54頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五閱讀、說話和聆聽從方便用戶閱讀、說話和聆聽的角度，在人機界面設(shè)計時應(yīng)注意：盡量減少語音菜單、命令的數(shù)目。研究表明：人們很難掌握超過三四個語音選項的菜單的使用方法，人們也很難記住含有多個部分的語音指令。第55頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五閱讀、說話和聆聽從方便用戶閱讀、說話和聆聽的角度，在人機界面設(shè)計時應(yīng)注意：應(yīng)重視人工合成語音的語調(diào)，因為合成語音要比自然語音難以理解。應(yīng)允許使用和自由放大文字，同時不影響格式，以方便難以閱讀小字體的用戶。第56頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五

解題、規(guī)劃、推理和決策這些認(rèn)知過程是要考慮做什么、有哪些選擇、執(zhí)行某個活動會有什么結(jié)果等。它們都屬于“思維認(rèn)知”過程，通常涉及有意識的處理（知道自己在思考什么），與他人（或自己）討論以及使用各種制品（如地圖、書本、筆和紙）。第57頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五

解題、規(guī)劃、推理和決策在實際決策中，往往包含多種可能的行動方案，需要分析比較，擇優(yōu)選用。例如，人們在互聯(lián)網(wǎng)上查找信息時，往往會比較不同的信息來源。正如人們買東西時會多方詢問價格，也可以使用不同的搜索引擎，找出最價格最合適或提供了最佳信息的網(wǎng)站。第58頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五解題、規(guī)劃、推理和決策人的思維認(rèn)知能力取決于在相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗以及對應(yīng)用和技能的掌握程度。新手往往只具備有限的知識，在一開始他們可能會頻頻犯錯、操作效率低，也可能因為直覺錯誤，或者由于缺乏預(yù)見能力而采取一些不合理的方法。第59頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五解題、規(guī)劃、推理和決策相比之下，專家們則具備更豐富的知識和經(jīng)驗，且能夠選擇最優(yōu)的策略來完成任務(wù)。他們也具備預(yù)見能力，能夠預(yù)見某個舉動或解決方案會有什么樣的結(jié)果。設(shè)計時應(yīng)考慮在界面中隱藏著一些附加信息，專門供那些希望學(xué)習(xí)如何更有效地執(zhí)行任務(wù)的用戶訪問。第60頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五情感的影響情感因素會影響人的感知和認(rèn)知能力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;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；第61頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五情感的影響情感因素會影響人的感知和認(rèn)知能力當(dāng)一個人處于積極的情感狀態(tài)時，對系統(tǒng)中的交互設(shè)計缺陷可能不會太在意，但這決不能成為可以設(shè)計一個較差的交互系統(tǒng)的理由。第62頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五情感的影響情感因素會影響人的感知和認(rèn)知能力一個好的交互系統(tǒng)，應(yīng)該能夠充分考慮人在各種情感狀態(tài)下的認(rèn)知特點，有針對性地進行交互的設(shè)計。一個差的交互系統(tǒng)，會反過來影響一個人的情緒，從而影響他解決問題的能力。第63頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五情感計算計算機系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)當(dāng)像人類一樣能夠識別和表達感情，這被稱為“情感計算”。第64頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五情感計算情感計算主要研究通過各種傳感器獲取由人的情感所引起的生理及行為特征信號，建立“情感模型”，從而訓(xùn)練感知、識別和理解人類情感的能力，并能針對用戶的情感做出智能、靈敏、友好反應(yīng)的個人計算系統(tǒng)，縮短人機之間的距離，營造真正和諧的人機環(huán)境。

第65頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五個體的差異進行交互系統(tǒng)設(shè)計時還是不應(yīng)該忘記人是存在個性差異的，如：長期的，如性別、體力和智力水平。短期的，如壓力和情感因素對人的影響。隨時間變化的，如人的年齡等。第66頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五個體的差異人機交互設(shè)計應(yīng)充分考慮個體的差異當(dāng)進行任何一種交互形式設(shè)計時，應(yīng)該考慮我們的決定是否會對目標(biāo)用戶中的一部分帶來不方便?，F(xiàn)有的強調(diào)圖形界面的交互設(shè)計實際上排除了那些有視力缺陷的人，因此系統(tǒng)應(yīng)考慮提供其他的感知通道。第67頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五個體的差異人機交互設(shè)計還應(yīng)考慮到用戶的情感還應(yīng)該考慮到正在承受巨大壓力的、感覺沮喪的或心煩意亂的用戶。考慮當(dāng)他們的感知和認(rèn)知能力不能達到正常水平時需要的交互方式。第68頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五概念模型及對概念模型的認(rèn)知交互系統(tǒng)設(shè)計中最重要的就是要建立一個關(guān)于交互的概念模型設(shè)計的首要任務(wù)就是開發(fā)明確、具體的概念模型。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、如何運作、外觀如何等。第69頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五概念模型及對概念模型的認(rèn)知一個概念模型的優(yōu)劣直接影響到交互系統(tǒng)對用戶的友好程度。對一個概念模型的評價主要看是否滿足用戶的需要，是否容易為用戶所理解。第70頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五概念模型及對概念模型的認(rèn)知設(shè)計開發(fā)一個概念模型的關(guān)鍵過程應(yīng)包括兩個階段：了解用戶任務(wù)需求，來選擇交互方式，決定采用何種交互形式（菜單、語音、命令）交互方式是對系統(tǒng)交互更高層次的描述，關(guān)心如何支持用戶的交互活動交互形式是較低層次的描述，關(guān)心以哪種界面類型來實現(xiàn)交互（鍵盤輸入、語音輸入）第71頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五概念模型及對概念模型的認(rèn)知例如一個旅游公司想要構(gòu)建一個無線信息系統(tǒng)，目的是幫助游客在陌生的城市尋找目的地。設(shè)計這個系統(tǒng)要做的第一步就是考慮系統(tǒng)與游客交互的概念模型。首先，搞清楚游客們想要知道什么？通常，游客想要了解的信息五花八門，例如，如何從A到達B？郵局在哪里？哪里有好的餐館等等。第72頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五概念模型及對概念模型的認(rèn)知然后考慮如何支持游客的這種“問訊”活動例如，讓游客直接向系統(tǒng)提問，就像通常的向人問路一般，這是不是一個好方法？或者，游客是否習(xí)慣于向機器輸入指令詢問問題的方式？又或者，游客會不會更喜歡提供了各種表格、地圖和辦事指南等信息且允許用戶從容自由地檢索的系統(tǒng)？

第73頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五概念模型的迭代開發(fā)過程一個完整的概念模型也是一步步充實起來的，可以使用各種方法，包括草擬構(gòu)思情節(jié)串聯(lián)法描述可能的場景設(shè)計原型系統(tǒng)通過不斷的與用戶交流，逐步完善交互系統(tǒng)的概念模型。第74頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五對概念模型的認(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，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，這是一個非常關(guān)鍵的問題。

第75頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五對概念模型的認(rèn)知Norman提出了一個用于說明“設(shè)計概念模型”與“用戶理解模型”之間關(guān)系的框圖。

第76頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五對概念模型的認(rèn)知1.設(shè)計模型——設(shè)計師設(shè)想的模型，說明系統(tǒng)如何運作。2.系統(tǒng)映像——系統(tǒng)實際上如何運作。3.用戶模型——用戶如何理解系統(tǒng)的運作。第77頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五對概念模型的認(rèn)知理想情況下，這三個模型能互相映射，用戶通過與系統(tǒng)映像交互，就應(yīng)該能按照設(shè)計師的意圖去執(zhí)行任務(wù)若系統(tǒng)映像不能明確向用戶展示設(shè)計模型，用戶很可能無法正確理解系統(tǒng)，因此使用系統(tǒng)時不但效率低，而且易出錯。第78頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五幾種認(rèn)知概念框架

從人們不同的認(rèn)知特點，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)知模型分布式認(rèn)知模型第79頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五思維模型用戶思維模型：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。第80頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五思維模型認(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，掌握和運用思維模型使得人們能夠進行推測和推理。思維模型牽涉到兩個過程—“構(gòu)建”和“運用”過程，人們既可能進行有意識的思維處理，也可能進行無意識的思維處理。第81頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五思維模型若用戶已經(jīng)有了一個關(guān)于交互式系統(tǒng)的完整的思維模型，他們在使用交互式產(chǎn)品時，就會使用這個思維模型進行推理，找出如何執(zhí)行任務(wù)的方法。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異?；蛘哂脩粲龅讲皇煜さ南到y(tǒng)時，用戶也將使用這個思維模型來考慮如何解決問題。第82頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五思維模型人們對系統(tǒng)以及它如何工作了解的越多，他們的思維模型就越完善。如果用戶擁有關(guān)于某個交互式系統(tǒng)的好的思維模型，他們就能更有效地執(zhí)行任務(wù)，而且在系統(tǒng)故障時能應(yīng)付自如。存在很多由于思維模式問題影響人們行動的事例。第83頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五思維模型用以指導(dǎo)交互的重要性錯誤的思維模型帶來錯誤的思維模式：互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁瀏覽時的錯誤思維模式，用戶總是認(rèn)為按鼠標(biāo)的次數(shù)越多，就越容易連通網(wǎng)絡(luò)，所以會不停地點鼠標(biāo)或不停地刷新。研究表明人們所具備的關(guān)于交互式系統(tǒng)如何工作的思維模式通常是不完善的、混亂的或者基于不恰當(dāng)?shù)念惐?，或不正確的直覺。第84頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五思維模型用以指導(dǎo)交互的重要性錯誤的思維模型帶來錯誤的思維模式：互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁瀏覽時的錯誤思維模式，用戶總是認(rèn)為按鼠標(biāo)的次數(shù)越多，就越容易連通網(wǎng)絡(luò)，所以會不停地點鼠標(biāo)或不停地刷新。研究表明人們所具備的關(guān)于交互式系統(tǒng)如何工作的思維模式通常是不完善的、混亂的或者基于不恰當(dāng)?shù)念惐龋虿徽_的直覺。第85頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五正確的思維模型的建立在理想情況下，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。如何幫助用戶達到這個目標(biāo)是一個非常關(guān)鍵的問題。第86頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五正確的思維模型的建立一個交互式系統(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、直觀的交互方式。第87頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五正確的思維模型的建立此外，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

第88頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五正確的思維模型的建立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，提供在不同的任務(wù)階段應(yīng)如何處理各種情況的解釋說明第89頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五信息處理模型在認(rèn)知心里學(xué)中，人們把大腦視為一個信息處理機，信息通過一系列有序的處理階段進、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）進行各種處理（如比較和匹配）。

第90頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五信息處理模型“信息處理模型”把認(rèn)知概念化為一系列的處理階段，其中，感知處理器、認(rèn)知處理器和動作處理器是有機結(jié)合在一起的。第91頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五信息處理模型“信息處理”的方法就是建立各種思維活動的模型，且這些思維活動完全發(fā)生于人腦內(nèi)。然而，在大多數(shù)的認(rèn)知活動中，人們都需要同信息的外部表示（如書本、文檔和計算機）進行交互—更不用說同其他人的交互了。第92頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五信息處理模型的步驟響應(yīng)執(zhí)行響應(yīng)選擇比較編碼輸入或刺激輸出或響應(yīng)階段1階段2階段3階段4第93頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五信息處理模型的局限“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？它能否解釋真實世界中的認(rèn)知現(xiàn)象，又能否解釋人們與計算機交互時的認(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，因為這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。第94頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五信息處理模型的局限目前，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)。

第95頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五外部認(rèn)知模型人們需要同各種外部表示相交互，并且使用它們來學(xué)習(xí)和積累信息。這些外部表示包括書本、報紙、網(wǎng)頁、多媒體、地圖、圖表等。第96頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五外部認(rèn)知模型人們還開發(fā)了眾多的工具來幫助認(rèn)知，例如筆、計算器、計算機等。外部表示與物理工具相結(jié)合大大增強了人們的認(rèn)知能力，事實上，它們是不可缺少的組成部分，沒有了它們，很難想象人們?nèi)绾芜M行日常生活。

第97頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五外部認(rèn)知模型外部認(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：第98頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五外部認(rèn)知模型將信息、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，減輕計算或操作負(fù)擔(dān)。標(biāo)注和認(rèn)知追蹤。表面化認(rèn)知的另一方法是修改表示以反映已發(fā)生的變化第99頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五基于外部認(rèn)知特點的交互式界面設(shè)計原則使用基于外部認(rèn)知的方法進行交互設(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)。第100頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五基于外部認(rèn)知特點的交互式界面設(shè)計原則設(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，擴充和增強認(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)進行交互。

第101頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五分布式認(rèn)知模型分布式認(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、副駕駛員與飛機所處環(huán)境的交互，如空中航線、跑道。第102頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五分布式認(rèn)知模型分布式認(rèn)知的主要目的是要從信息傳播媒介的角度來描述交互。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”。

第103頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五分布式模型與傳統(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)模型第104頁，共115頁，2023年，2月20日，星期五分布式認(rèn)知模型在進行分布式認(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)機制，如規(guī)則、規(guī)程協(xié)作活動在進行過程中將用到的各種通信路徑如何共享和訪問信息第105頁，共11