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1、第八章人机系统分析与评价PDF created with pdfFactory Pro trial version 第8章 人机系统分析与评价 识记：名词术语；人机系统的基本类型； 人与机器的特性比较；软件界面的设计原 则； 理解：人机系统设计内容、程序和步骤； 人机功能分配原则；人机系统的检查表评 价法、工作环境指数评价法、海洛德分析 评价法； 能力：人机系统的连接分析、作业分析、 操作顺序图分析；PDF created with pdfFactory Pro trial version 第八章（6学时） 8.1 人机系统 8.1.1 人机系统的基本类型 8.1.2 人机结合方式 8.1.
2、3 人机界面 8.2 人- 计算机系统设计模型 8.2.1 用户的基本心理特性； 8.2.2 用户调查方法和实验方法； 8.2.3 人机界面的用户模型； 8.2.4 人机界面的评价方法； 8.3 人机系统分析 8.3.1 连接分析 8.3.2 作业分析 8.3.3 操作顺序图分析 8.4 人机系统评价 8.4.1 检查表评价法 8.4.2 工作环境指数评价法 8.4.3 海洛德分析评价法PDF created with pdfFactory Pro trial version 人机系统的基本类型 1、闭环人机系统和开环人机系统、闭环人机系统和开环人机系统 1）闭环人机系统：也称反馈控制人机系
3、统，系统的输出对系统的控制有直接影响, 即其所提供的反馈信息能控制下一步的操 作 （人工闭环、自动闭环） 2）开环人机系统：系统输出不对系统的控 制发生作用,所提供的反馈信息不能控制下 一步的操作 讨论：试寻找闭环人机系统及开环人机系 统的例子（汽车、飞机、全自动生产线、 冼衣机）PDF created with pdfFactory Pro trial version 人机系统的基本类型 2、手工操作系统、半自动化系统和自动化、手工操作系统、半自动化系统和自动化 系统系统 1）手工操作系统：人起全部的作用 2）半自动化系统：人是控制者，机器提供 动力，人与机器共同感知信息 3）自动化系统：信
4、息量感知、处理和执行 由机器完成，人只起监视的作用 讨论：试寻找以上三种系统的例子，如钳 工操作、普通机床操作、数控机床操作PDF created with pdfFactory Pro trial version 人机结合方式 1、人机串联方式、人机串联方式 2、人机并联方式、人机并联方式 3、人机串、并联混合方式、人机串、并联混合方式 讨论：汽车驾驶是基于人机串联方式吗？ 与汽车的类型有关吗？PDF created with pdfFactory Pro trial version 8.1 人机系统 8.1.1 人机系统的基本类型 8.1.2 人机结合方式 8.1.3 人机界面 8.2
5、人人-计算机系统设计模型计算机系统设计模型 8.2.1 用户的基本心理特性； 8.2.2 用户调查方法和实验方法； 8.2.3 人机界面的用户模型； 8.2.4 人机界面的评价方法； 8.3 人机系统分析 8.3.1 连接分析 8.3.2 作业分析 8.3.3 操作顺序图分析 8.4 人机系统评价 8.4.1 检查表评价法 8.4.2 工作环境指数评价法 8.4.3 海洛德分析评价法PDF created with pdfFactory Pro trial version 人机协同的意义 97年34岁的卡斯帕罗夫与“深蓝深蓝”的“人机人机大 战”， 最后机器取得了胜利。 IBM的深蓝深蓝拥有3
6、2个头脑(处理器)，并行处 理信息，每秒能够计算2亿步棋。而卡斯帕 罗夫每秒只能计算1步棋。 卡斯帕罗夫说，最后一局本来可以胜，但 当时自己都不相信会有这么好的机会。 讨论：人、机最主要的差异有哪些？为什 么要人机协同？PDF created with pdfFactory Pro trial version 人机协同的途径 “深蓝深蓝”内存贮了几乎世界上所有的棋谱，而 且心无旁骛。它能根据卡氏过去的棋局进行 程序优化。包装后的“深蓝”也可以在下棋过 程中由人改变程序，根据棋面及时调整战略 战术，表现出人性化的某些智能性。 讨论： “深蓝深蓝” 战胜人类专家的根本原因是什 么？人机协同的具体途
7、径是什么？机器界面 需要符合什么要求才能实现人机协同？PDF created with pdfFactory Pro trial version 计算机系统人机界面问题典型实例 1943年华盛顿大学教授德弗拉克按照动作时间分 析方法研究键盘得出结论： （1）大多数人采用右手为主，而标准键盘用左手 击键占57 （2）一般人食指比较灵活，而没有把常用字母排 在食指位置 （3）本行的敲键率只占32，高行占52，低 行占16，它要求手指进行不必要的运动 （4）打字过程中，有时一只手完全空闲，只靠另 一只手敲键，它往往正好是弱手（左手） （5）要达到每分钟40个英语单词的打字速度， 需要学习100- 1
8、20h（学习驾驶汽车才需要20- 40h） 讨论：为什么更好的键盘没有被推广？PDF created with pdfFactory Pro trial version 计算机软件人机界面设计的困难 最困难的问题：缺乏对用户的了解，以机器为 本，程序员编出一套新的符号、语言及操作方 式；人们长期积累的体力工具操作经验对于计算 机基本失效。 可有不同的出发点： （1）以计算机技术为本：先安排计算机功能，后 安排人的工作；先设计系统功能，后配置人机界 面； （2）以绘画为本：把计算机人机界面当成纯艺术 品，短期观看分散注意，长期观看易疲倦； （3）以人为本：基于人的理性及非理性的心理因 素，以及非
9、正常的环境因素；PDF created with pdfFactory Pro trial version 人机界面设计的要求 根据用户模型给用户提供满意的行动引导和操作 条件，设法减少用户的心理过程的劳动负荷，提 高人机界面的可用性，减少操作出错，减少面向 机器行为的学习负荷。 因此需要： （1）理解用户的基本心理与知觉特性； （2）掌握用户调查方法和实验方法； （3）针对具体软件建立人机界面的用户模型； （4）人机界面的评价方法；PDF created with pdfFactory Pro trial version 用户基本知觉特性：视觉的心理过程 （1）视觉寻找：在复杂的情况下，会形
10、成一定的搜 索策略，按照一定的区域划分及路径、或视觉特 征、或时间范围或要求寻找。（为什么有的人特别 擅长找东西？） （2）发现：当探测到的视觉信号与预测的基本一 致，视觉就会固定跟随此信号。（要别人帮找东西 时，为什么要先说清物品的形状、颜色等特征？） （3）分辨：在相似对象中进一步区分信号细节； （4）识别：识别目标信号的含义（机器显示转换成 人的知觉）； （5）确认：与记忆中存储的信息进行比较； （6）记忆搜索：上述各个过程中都要搜索记忆；PDF created with pdfFactory Pro trial version 注意的局限 （1）时间和能量的局限 （2）数目很有限，是单
11、一意向的，不能分心 （3）注意受知觉范围的限制。受照度、温度、噪 声、睡眠等因素影响。操作对象与操作控制分别在 两个或三个视场时很容易操作错误。（如下图，机 床操作中，控制器与工件的位置应有何种关系？） （4）各种信息都要在注意的控制下，通过知觉进 入大脑。未经历过、不理解、不感兴趣、太多而超 过容量、对象不止一个的信息往往不被注意。（应 如何防止片面的观察与思考？）PDF created with pdfFactory Pro trial version 观察策略 德意志联邦共和国40名观察力敏锐，训练有素的心理 学家正在该国的哥廷根城开会。突然一个人仓惶冲进会 场，后面有一个黑人手持短枪紧
12、追进来。一声枪响，两 人先后逃出会场。从进到出，共20秒钟。这是会议主 持者事先安排的，进出过程都录了像，但与会的心理学 家事前并不知道。 会议主席当即请与会的心理学家写出自己所见该事件 的经过。将上交的20份报告与录像相核对，发现没有 一份报告是完全正确的。其中，有13份报告的错误在 50%以上；有12份的错误在4050%之间；有14份的错 误在2040%之间；只有一份的错误少于20%。黑人明 明是光头，只有4份报告说对了，其余的，有人说戴一 顶便帽，有人说戴的是高帽子。黑人明明穿的是黑衬 衫，有人却说他穿的是咖啡色的，有人说是红色的，有 人说是条纹的。PDF created with pd
13、fFactory Pro trial version PDF created with pdfFactory Pro trial version 减少注意负荷的途径 （1）减少感知和知觉负荷：在设计中应调查，用 户在操作中期待什么类型、多少信息，什么时候在 什么位置需要，不要多也不要少。 （2）减少思维负荷：减少专业术语、职业思维、 生造的图标。 （3）减少动作能力要求：动作复杂性、持续时 间、速度、精度要求。 （4）简化操作过程：操作过程越长越复杂，需要 记忆的东西就越多。（计算机软件的操作中如何简 化操作过程？步骤减少、操作方式减少、界面中内 容的减少） 注意：人的工作记忆区的容量：72个
14、信息块 （5）通过以上方法或其它方法，设法将知识行为 降级为规则行为，规则行为简化为技能行为。PDF created with pdfFactory Pro trial version 视觉行动在软件界面评价中的应用 （1）扫视与凝视：用户操作计算机过程中，眼睛 在屏幕上凝视的时间大致与认知活动时间成正 比，因此认知负荷大致等于思维时间（凝视时 间）比总操作时间。 （2）如果用户经过多次扫视与凝视后才找到目 标，意味着设计可能存在问题：图标难理解；命 令分组不符合用户期待；错误引导等。 （3）扫视次数反映软件人机界面的好坏。 （4）如果文字版式设计不符合人的阅读行为，可 能增加凝视时间或凝视次
15、数，引起眼运动的不连 续（前后来回扫视或看错行等）。PDF created with pdfFactory Pro trial version 图标的凝视与扫视实验 实验目的：测试菜单按钮不同布局对用户视觉操作 的影响。 测试参数：每次寻找一个按钮所需要的浏览路径、 扫视次数、凝视次数、凝视持续时间、搜索面积、 凝视范围、凝视/扫视比等 测试过程：多名实验者对对比方案进行多次操作， 头放在支架上，用眼跟踪器对准瞳孔，用眼跟踪软 件记录瞳孔位置， 记下各参数。菜单及图标按功能分菜单及图标按功能分 类往往有什么问题？类往往有什么问题？PDF created with pdfFactory Pro trial v
