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1、人机界面设计（第二版）,周苏 教授,浙江大学城市学院 Z QQ: 81505050 个人博客：http:/ 软件人机界面设计,4.1 软件人机界面设计初步 4.2 软件人机界面的形式与标准,4.1 软件人机界面设计初步,我们先来了解软件人机界面设计中的一些基本概念。 1）软件界面。这是人机之间的信息界面。从某种意义上讲，它比硬件和工作环境更为重要。优化软件界面就是要合理设计和管理人机之间对话的结构。 2）人机交互（或人机对话）。计算机中的人机交互是指人与计算机之间，以一定的交互方式，完成确定任务的信息交换过程。人机交互是一个结合计算机科学、心理学、人机工程学等工业和商业领域的交叉性学科，其目标
2、是促进设计、执行和优化信息与通信系统、满足用户的需要。,4.1 软件人机界面设计初步,3）人机交互系统。这是指实际完成人机交互的系统，由参与交互的双方组成。 广义的交互系统的组成应包括参与交互的实体和实体间的交互作用及其环境。例如，在包括计算机的人机系统中，其组成应包括人、硬件、软件以及作为环境的有关文档手册等。另外，用户界面管理系统（user interface management system，UIMS）作为支持生成与管理人机界面的软件工具，也是以支撑环境作为人机交互系统的一个组成部分。,4.1 软件人机界面设计初步,4）人机交互方式。这是指人机之间交换信息的组织形式或语言方式，又称对话
3、方式、交互技术等。人们通过不同的人机交互方式，实际完成人向计算机输入信息及计算机向人输出信息。 人机交互技术的发展是与计算机硬件技术和软件技术的发展紧密相关的。随着计算机技术的发展，目前广泛用于人与人之间对话的语音、文字、图形、图像、表情、手势等方式，都将成为未来人机交互的构成要素。,4.1 软件人机界面设计初步,5）交互设备。这是指用户和计算机完成交互的媒介。由于人机交互越来越多地考虑人的因素，使得众多新的装置陆续被发明出来，以满足人机交互的需要。 交互设备一般分为：输入设备，即完成人向计算机传送信息的媒体，常用的有键盘、鼠标、光笔、跟踪球、触摸屏、操纵杆、图形输入板、声音输入设备、视线跟踪
4、器和数据手套等；输出设备，即完成计算机向人传送信息的媒体。常用的有显示器、平板显示设备、投影仪、头盔显示器、电视眼镜、声音输出设备、打印输出设备等。,4.1 软件人机界面设计初步,6）域。在人机交互领域中，有两种称之为“域”（domain）的环境，即行为域（behavioural domain）和构造域（constructional domain）。这两个域定义了用户界面开发过程的两个部分，即交互设计（interaction design）和界面软件（interface software），关系到用户和界面开发人员。,4.1 软件人机界面设计初步,在交互过程中，交互设计关系到用户界面的外观与行
5、为，它不受软件的约束。界面设计师以及决定如何与用户进行交互的工程师应该在这一领域进行深入的研究。一方面，在界面开发过程中，他们必须贴近用户，或者与用户一道来开发；另一方面，界面软件关系到代码的生成以及代码本身的意义。那些编译代码的人应该在这方面做深入的研究。,4.1.1 人机界面的用户分析,用户是计算机资源的使用者，由于目前计算机系统应用范围很广，其用户范围也遍及各个领域。我们必须了解各种用户的习性、技能、知识和经验，以便预测不同类别的用户对人机界面有什么不同的需要与反应，为人机交互系统的分析设计提供依据，使设计出的人机交互系统更适合于各类用户的使用。,4.1.1 人机界面的用户分析,1. 用
6、户的分类 按照不同的体系标准，不同研究者对用户有不同的分类方法。由于用户具有知识、视听能力、智能、记忆能力、可学习性、动机、受训练程度以及易遗忘、易出错等特性，使得对用户的分类、分析，以及考虑以上人文因素后的系统设计变得更加复杂化。另外，为设计友好的人机界面，也必须考虑各类不同类型用户的人文因素。,4.1.1 人机界面的用户分析,2. 用户行为模型 人机交互领域的行为域和构造域分别对应着用户和界面设计师，因此，有必要从设计师、用户和系统角度出发探讨三者之间的关系。 1）人机交互的行为模型。Norman于1988年提出了形成目标、形成意图、指定动作、执行动作、领会系统状态、解释系统状态和评价结果
7、等人机对话的7个行为阶段。该模型主要涉及用户必须记住知识，从而自然地导致识别执行鸿沟（用户意图和允许动作之间失配）和评价鸿沟（系统表示和用户期望之间失配）。,4.1.1 人机界面的用户分析,2）设计师、界面与用户的交互模型。Hansen（1997）认为，用户在背景知识、使用系统的频度、目标和系统对用户错误的影响等方面千差万别。因此，在设计之前，界面设计师必须尽可能地了解用户及其行为特征。,4.1.1 人机界面的用户分析,计算机用户的认知和行为特性主要包括以下内容： 1）人机匹配性。软件界面作为用户完成任务的工具，应该使用户意图和界面允许动作之间很好地匹配。如果有矛盾，应该让软件更好地适应用户，
8、而不是用户适应软件。 2）用户的技能和弱点。用户具有许多固有的技能，如身体和动作的技能、语言和通信的技能、思维能力、学习和求解问题能力等；同时也具有健忘、易出错、注意力不集中、疲劳、情绪不稳定等弱点。适应各类用户感性的、认知的和运动的能力和弱点对每个设计师都是一场挑战。,4.1.1 人机界面的用户分析,3）用户的知识背景。包括知识经验、受教育程度、语言背景等，这些因素决定了他对人机交互的知识经验以及对计算机应用领域的知识水平，这些都将影响他使用软件界面的方式，从而决定了设计师该用何种方式末解决问题。 4）用户对系统的期望和态度。有些人不喜欢甚至厌恶计算机；另一些人则对计算机很感兴趣并渴望使用计
9、算机。即使同样喜欢计算机的人也会对对话方式、速度等各方面有不同的偏爱。清楚地了解用户的个性和认知方式，在为他们设计系统时是十分有利的。,4.1.1 人机界面的用户分析,设计师对用户的想法和对系统的期望有自己的理解，当然这些理解是基于对用户任务、需求、用户的背景、经验和能力，以及对人脑信息处理机构的特点和限制等考察的基础之上的。对用户的认知和行为特性的分析，能够帮助设计师正确地估计软件界面的复杂程度，提供清晰的结构，以及与之相联系的用户手册和操作手册，如图4.1所示。,图4.1 设计师、界面与用户交互模型,4.1.1 人机界面的用户分析,在图4.1中，设计师根据设计目标（用户需求），结合自己的经
10、验与技术，将构思转化为界面形式（包括符号、色彩等），给用户一种引导；用户通过自己的经验与需求，借助以前的产品使用方式，以联想的方式与设计师设计的界面进行交互；当这种交互达到一致或者某种吻合时，那么这种形式的界面就满足了用户的需求，是好的设计；当这种交互达不到一致时，就达不到用户的满意度，甚至会误导用户的行为。当然，这里，“好的设计”以及“用户满意度”也需要进行界定和定义的。,4.1.1 人机界面的用户分析,3. 软件界面开发与设计的原则 软件人机界面开发设计中要遵循的几项基本原则如下： 1）一致性原则。在程序系统中，应该要求其概念模式、语义、命令语言语法及显示格式等的一致性，在类似的情况下具有
11、一致的操作序列；在提示、菜单和帮助中产生相同的术语；自始至终使用一致的命令。例如，Windows的Office等诸多软件都具有此特性。 一致性原则因为可以把局部的知识和经验推广使用到其他场合，有助于用户学习，减少用户的学习量和记忆量。一致性要求对构成易学易用、出错率低的人机交互系统也是极为重要的。,4.1.1 人机界面的用户分析,2）提供信息反馈。这是指用户从计算机一方得到信息，表示计算机对用户的动作所做的反应。如果系统没有反馈，用户就无法判断他的操作是否为计算机所接受，是否正确，以及操作的效果是什么。反馈信息可以以多种方式呈现，如文本、图形和声音等。 3）合理利用空间，保持界面的简洁。在界面
12、的空间使用上，应当形成简洁明了的布局。适当使用空白空间，即合理使用窗体控件之间以及控件四周的空白区域，有助于突出元素和改善可用性。一个窗体上有太多的控件会导致界面的杂乱无章，给寻找字段或者控件带来不便或者困难。行列整齐、行距一致、整齐的界面安排也会使使用者容易阅读。,4.1.1 人机界面的用户分析,4）合理利用颜色、显示效果来实现内容与形式的统一。在界面上使用颜色可以增加视觉上的感染力，但如果设计时没有仔细考虑，颜色也会像其他基本设计原则一样出现许多问题。每个人对颜色的喜爱有很大的不同，用户的品味也会各不相同。颜色能够引发强烈的情感，如果是设计针对普遍用户的程序，一般说来，最好保持传统，采用一
13、些柔和的、更个性化的颜色。如果可能的话，甚至给用户提供颜色风格选择的自由。 另外，合理地选择显示效果也能表达特定的设计意图，如选择静态或动态显示，可以带给用户不同的信息。动感的显示是对象功能的可见线索，虽然用户可能对某个术语还不熟悉，但动态的实例可以体会设计者的意图。,4.1.1 人机界面的用户分析,5）使用图形和比喻。图形具有直观、形象、信息量大等优点，可以增加应用程序视觉上的影响。使用图形和比喻来表示程序、实体和操作，使用户的操作及其响应直接可视和逼真，增强系统的可理解性和易学、易用性。,4.1.1 人机界面的用户分析,6）对用户出错的宽容性和帮助功能。健忘、易出错是人的固有弱点，在用户输
14、入、调试运行程序时，难免会出错。另外，软件或硬件系统本身也有可能出错。 系统设计应该能够检测出错误，并且提供简单的、容易理解的处理错误的手段，其内容包含出错位置、出错原因及修改出错建议等方面。系统应该具备保护功能和恢复功能，防止因用户的误操作而破坏系统的运行状态和信息存储，可以使系统恢复到出错前的状态。 允许动作可逆性（提供undo功能），这个特点可以缓解用户的焦虑，鼓励那些用户对不熟悉的选项进行探索。,4.1.1 人机界面的用户分析,此外，系统应提供帮助功能，帮助用户学习使用系统。虽然对于熟练的用户来说，联机帮助并非必不可少，但是对于大多数不熟练的用户来说，联机帮助具有非常重要的作用。 7）
15、使用快捷方式。随着使用频度的增加，用户希望能够减少输入的复杂度，使用快捷键对经常使用计算机的用户来说具有吸引力。 8）尽量减少对用户记忆的要求。用户在使用和操作计算机时，总需要一定的知识和经验。这些知识和经验存放在人的大脑中，在需要时，人的信息处理系统可以从长时记忆或短时记忆中提取出有用信息。但是一个设计良好的系统应该尽量减少用户的记忆要求。,4.1.1 人机界面的用户分析,9）快速的系统响应和低的系统成本。在使用较多硬件设备并与其他软件系统连接时，会带来系统大的开销。人机界面设计应追求较快的响应速度和较小的系统开销。,4.1.2 人机界面的交互方式,人机交互有多种形式，传统的有命令语言、菜单
16、、填表界面等。随着多媒体技术的发展，出现了图形用户界面，并且可以用各种自然语言进行人机交互，使人和计算机之间的交流越来越简单。在进行人机界面设计时，必须充分了解各种交互方式的优缺点和使用限制；按照不同的用户、任务选择，设计适合的人机交互方式。,4.1.2 人机界面的交互方式,1. 问答式对话 这是最简单的人机交互方式，它是由系统启动的对话，系统使用类自然语言的指导性提问，提示用户进行回答，用户的回答一般通过键盘输入字符串做出。问答式对话的优点是软件编程容易实现，用户容易学习和使用，且不易出错；缺点是效率不高，灵活性差。,4.1.2 人机界面的交互方式,2. 菜单界面 菜单交互方式也是使用较早，应用最广泛的人机交互方式之一。其特点是让用户在一组以菜单项的形式显示的项目表中选择需要的选项。在组织基于菜单的对话时，可以依据项目的含义分层次组织菜单系统，菜单的层数称为菜单系统深度，同一层中菜单项的项数称为菜单的宽度。菜单深度、宽度的组织安排将影响到用户对菜单的记忆和操作，以及搜索、选择菜单项的速度。,4.1.2
