清华软件工程课件第09章人机界面设计

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1、软件工程,第9章 人机界面设计,2018/10/19,软件工程,2,内容摘要,人的因素 人机界面风格 人机界面分析与建模 界面设计活动 实现工具 设计评估,2018/10/19,软件工程,3,内容摘要,人的因素 人机界面风格 人机界面分析与建模 界面设计活动 实现工具 设计评估,2018/10/19,软件工程,4,人的因素,人的因素主要包括: 人对感知过程的认识 用户的技能和行为方式 用户所要求完成的整个任务以及用户对人机界面部分的特殊要求,2018/10/19,软件工程,5,人对感知过程的认识,人通过感觉器官认识客观世界，因此设计用户界面时要充分考虑人的视觉、触觉、听觉的作用。 人机界面是在

2、可视介质上实现的,如正文、图形、图表等。人们根据显示内容的体积、形状、颜色等种种表征来解释所获取的可视信息。因此，字体、大小、位置、颜色、形状等都会直接影响信息提取的难易程度。很好地表示可视信息是设计友好界面的关键。,2018/10/19,软件工程,6,用户从界面提取到的信息需要存入人的记忆中，供以后回忆和使用。在设计人机界面时不能要求用户记住复杂的操作顺序。 大多数人遇到问题时不进行形式的演绎和归纳推理，而是使用一组启发式策略，这组策略是以往对类似问题的处理中逐渐获得的。因此，设计人机界面时应便于用户积累有关交互工作的经验，同时要注意启发式策略的一致性，不宜受特殊交互的影响。如，undo、e

3、xit等有统一的含义、位置和表示。,2018/10/19,软件工程,7,用户的技能和行为方式,用户本身的技能、个性上的差异、行为方式的不同，都可能对人机界面造成影响。不同类型的人对同一界面的评价也不同。 终端用户的技能直接影响他们从人机界面上获取信息的能力，影响交互过程中对系统作出反应的能力，以及使用启发式策略与系统和谐地交互的能力 应根据用户的特点设计人机界面,2018/10/19,软件工程,8,用户分类： 外行型：不熟悉计算机操作，对系统很少或毫无认识 初学型：对计算机有一些经验，对新系统不熟悉，需要相当多的支持 熟练型：对系统有丰富的使用经验，能熟练操作，但不了解系统的内部结构，不能纠正

4、意外错误，不能扩充系统的能力 专家型：了解系统内部的结构，有系统工作机制的专门知识，具有维护和修改系统的能力，希望为他们提供具备修改和扩充系统能力的复杂界面,2018/10/19,软件工程,9,例如：WinXp控制面板的向导功能适合不太熟练的用户,2018/10/19,软件工程,10,人体测量学对设计的影响,人具有多样性，人机界面设计必须符合使用该系统的用户的特点。 人的多样性包括：身体能力的多样性，工作环境的多样性，认知能力的多样性，个性的多样性和文化的多样性。,2018/10/19,软件工程,11,人体测量学对设计的影响,不同的用户在使用软件系统时所处的环境也不同，而工作环境对于用户的使用

5、也有很大的影响。不适合的环境会增加系统的出错概率，降低用户的工作效率。 不同用户的认知能力差异很大。对人机界面设计者来说，对用户的认知能力的理解非常重要。设计人机界面必须考虑到不同用户的认知能力，控制系统的复杂度和学习开销。,2018/10/19,软件工程,12,人体测量学对设计的影响,个性差异体现在很多方面。例如男性和女性个性差异就是一种基本的个性差异。在开发游戏软件方面，需要考虑到用户的个性特点。这方面并没有统一的标准和测量方法，但越来越多的实践表明，对于不同个性的用户调查其使用习惯进行设计是必要的。 文化差异体现在民族、语言等用户文化背景的差异，不同地区的设计者对于其他地区的文化缺少了解

6、。为了解决文化差异，需要将软件系统国际化和本地化，人机界面也必须支持国际化和本地化设计。,2018/10/19,软件工程,13,主要的可测的人性因素,1. 用户时间：在系统面向的使用者集合中，选择一些具有代表性的典型用户，统计其使用系统完成一系列特定任务所需要使用的时间。 2. 基准时间：统计系统正确完成基准任务需要的时间。 3. 基准出错率：在系统面向的使用者集合中，选择一些具有代表性的典型用户，统计其在完成基准任务时所犯的错误情况。 4. 任务出错率：在系统面向的使用者集合中，选择一些具有代表性的典型用户，统计其使用系统完成一系列特定任务时所犯的错误情况。,2018/10/19,软件工程,

7、14,主要的可测的人性因素（续）,5. 学习能力：在系统面向的使用者集合中，选择一些具有代表性的典型用户，统计其学习使用系统的时间。 6. 记忆能力：在系统面向的使用者集合中，选择一些具有代表性的典型用户，统计其在使用系统后的记忆保持时间。 7. 主观看法：在系统面向的使用者集合中，选择一些具有代表性的典型用户，统计其使用系统后的主观满意情况。,2018/10/19,软件工程,15,主要的可测的人性因素,以上几种可测量的人性因素并不是每种都能在设计中保持在最佳状态，在设计时，必须根据实际情况进行取舍。 如果要维持比较低的出错率，那么系统的效率可能就要变差；如果要保证系统的效率，那么用户的学习时

8、间就要增加，记忆时间也会减少。 在进行人机界面设计时，就要针对系统的用户集合和任务集合对设计目标进行论证或折衷。,2018/10/19,软件工程,16,内容摘要,人的因素 人机界面风格 人机界面分析与建模 界面设计活动 实现工具 设计评估,2018/10/19,软件工程,17,人机界面风格,第一代：命令和询问方式的界面正文形式的通信，通过用户命令和用户对系统询问的响应来完成。由于使用正文通信，因此用户容易出错，界面不友善，难以学习。 第二代：简单的菜单式界面与第一代界面相比不易出错，但使用起来乏味，逐层进行不能一步到位。,2018/10/19,软件工程,18,第三代：窗口、图标、菜单、指示器四

9、位一体的界面 能同时显示不同种类的信息，可在多个工作环境（窗口）中切换，窗口使用户能自如地执行许多通信型和认知型任务 通过下拉式菜单可方便地执行控制型和对话型任务 引入图标、下拉式菜单、按钮和滚动杆技术，可大大减少键盘输入，提高交互效率 第四代：第三界面与超文本、多任务概念相结合的界面，用户可同时执行多个任务。,2018/10/19,软件工程,19,语言界面,根据语言的特点命令语言界面可分为： 形式语言。这是一种人工语言，特点是简洁、严密、高效，不仅是操纵计算机的语言，而且是处理语言的语言； 自然语言。特点是具有多义性、微妙、丰富； 类自然语言。这是计算机语言的一种特例。 命令语言要求惊人的记

10、忆和大量的训练，并且容易出错，使入门者望而生畏，但比较灵活和高效，适合于专业人员使用。,2018/10/19,软件工程,20,图形用户界面,图形用户界面(GUI-Graphics User Interface)是当前用户界面的主流，广泛应用于各档台式微机和图形工作站 当前各类图形用户界面的共同特点是以窗口管理系统为核心，使用键盘和鼠标器作为输入设备。窗口管理系统除基于可重叠多窗口管理技术外，广泛采用的另一核心技术是事件驱动(Event-Driven)技术。 图形用户界面和人机交互过程极大地依赖视觉和手动控制的参与，因此具有强烈的直接操作特点。,2018/10/19,软件工程,21,图形用户界面

11、,图形用户界面中菜单的表现形式比字符用户界面更为丰富，在菜单项中可以显示不同的字体、图标甚至产生三维效果。 菜单界面与命令语言界面相比，用户只需确认而不需回忆系统命令，从而大大降低记忆负荷。但菜单的缺点是灵活性和效率较差，可能不十分适合于专家用户。 基于图形用户界面的优点是具有一定的文化和语言独立性，并可提高视觉目标搜索的效率。图形用户界面的主要缺点是需要占用较多的屏幕空间，并且难以表达和支持非空间性的抽象信息的交互。,2018/10/19,软件工程,22,直接操纵用户界面,直接操纵(Direct manipulation)用户界面是Shneiderman首先提出的概念，直接操纵用户界面更多地

12、借助物理的、空间的或形象的表示，而不是单纯的文字或数字的表示。,2018/10/19,软件工程,23,从用户界面设计者角度看： 设计图形比较因难，需大量的测试和实验； 复杂语义、抽象语义表示比较困难； 不容易使用户界面与应用程序分开独立设计。总之，直接操纵用户界面不具备命令语言界面的某些优点。,2018/10/19,软件工程,24,多媒体用户界面,多媒体用户界面被认为是在智能用户界面和自然交互技术取得突破之前的一种过渡技术。 多媒体技术引入了动画、音频、视频等动态媒体，特别是引入了音频媒体，从而大大丰富了计算机表现信息的形式，拓宽了计算机输出的带宽，提高了用户接受信息的效率。,2018/10/

13、19,软件工程,25,多媒体用户界面,多媒体用户界面丰富了信息的表现形式，但基本上限于信息的存储和传输方面，并没有理解媒体信息的含义，这是其不足之处，从而也限制了它的应用场合。,2018/10/19,软件工程,26,多通道用户界面,80年代后期以来，多通道用户界面(Multimodal User Interface)成为人机交互技术研究的崭新领域，在国际上受到高度重视。 多通道用户界面综合采用视线、语音、手势等新的交互通道、设备和交互技术，使用户利用多个通道以自然、并行、协作的方式进行人机对话，通过整合来自多个通道的精确的和不精确的输入来捕捉用户的交互意图，提高人机交互的自然性和高效性。,20

14、18/10/19,软件工程,27,内容摘要,人的因素 人机界面风格 人机界面分析与建模 界面设计活动 实现工具 设计评估,2018/10/19,软件工程,28,人机界面设计过程,人机界面的设计过程是迭代的，包括四个不同的框架活动 用户、任务和环境分析及建模 界面设计 界面构造 界面确认,2018/10/19,软件工程,29,设计人员首先分析将与系统交互的用户的特点。记录下技能级别、业务理解以及对新系统的一般感悟，并定义不同的用户类别。对每一个用户类别，进行需求诱导。软件工程师试图去理解每类用户的系统感觉。 一旦定义好一般需求，将进行更详细的任务分析。标识、描述和精化那些用户为了达到系统目标而执

15、行的任务。,2018/10/19,软件工程,30,人机界面设计过程,用户环境分析关注系统物理工作环境。通常问这样一些问题： 界面将物理地位于何处？ 用户是否坐着、站着或完成其他和该界面无关的任务？ 界面硬件是否适应空间、光线或噪音的约束？ 是否需要考虑特殊的由环境因素驱动的人的因素？,2018/10/19,软件工程,31,人机界面设计过程,界面设计的目标是定义一组界面对象和动作（以及它们的屏幕表示）。设计完成后，软件工程师根据设计方案，使用实现工具完成界面的构造。 界面确认关注： 界面正确地实现每个用户任务的程度、适应所有任务变更的能力以及达到所有一般用户需求的能力； 界面容易使用和学习的程度

16、； 用户接受界面作为它们工作中有用工具的程度。,2018/10/19,软件工程,32,例子：注射器剂量输入界面,2018/10/19,软件工程,33,人机界面设计中涉及的模型,软件工程师创建的设计模型（design model）：整个系统设计模型包括对软件的数据结构、体系结构、界面和过程的表示。界面设计往往是设计模型的附带结果。 人机工程师创建的用户模型（user model）：用户模型描述系统终端用户的特点。设计前，应对用户分类，了解用户的特点，包括年龄、性别、实际能力（physical abilities）、教育、文化和种族背景、动机、目的以及个性。,2018/10/19,软件工程,34,终端用户在脑海里对界面产生的映象，称为用户的模型（users model）或系统感觉（system perception）：系统感觉是终端用户主观想象的系统映象，它描述了期望的系统能提供的操作，其描述的精确程度依赖于终端用户对软件的熟悉程度。 系统实现者创建的系统映象（system image）：系统映象包括基于计算机的系统的外在表示（界面的观感）和用来描述系统语法和语义的支撑信息（书、手册、录像带、帮助文件）。如果系统映象和系统感觉是一致的，用户就会对软件感到很舒服，使用起来就很有效。,