（设计艺术学专业论文）以触摸屏为例的界面交互机制研究.pdf

摘要 摘要 触摸屏是近年来得到迅速推广的一种用户界面产品，广泛应用于各种计算 设备与嵌入式设备中。作为一种新型的计算机界面，触摸屏相比较传统的计算 机界面具有其独特的优势：首先，它将人机之间的输入界面与输出界面统一起 来，一体化的硬件系统更加有利于设计与实施；其次，触摸屏提供了不同于以 往的输入方式，它支持将人的行为直接转化为对计算机的操作，而不用借助附 加的工具，触摸屏操作是真正的直接操作；同时，由于触摸屏直接支持人的操 作，触摸屏也被认为是一种自然用户界面。探讨触摸屏界面的交互机制遵循从 一般到特殊的规律：先研究总结具有普适意义的交互机制概念，然后讨论触摸 屏的基本特性，研究适用于触摸屏屏幕界面设计的规律，理解基于触摸屏界面 的人机交互的特殊性，最后归纳出建立触摸屏交互机制的方法。 交互机制描述了使交互过程得以进行的系统要求以及人机问的交互行为所 遵循的基础规则。交互机制是抽象的方法，是计算机界面的一种固有属性。交 互机制的本质是面向用户的，其功能是使用户能够使用计算机。交互机制是用 户使用计算机的依据。 深入了解触摸屏是设计的前提条件，首先要了解触摸屏的发展简史，触摸 屏的结构以及实现方式，触摸屏的优缺点等方面的内容。然后讨论界面的概念， 以此为基础，研究触摸屏界面作为计算机界面的特性，以及作为自然界面的特 性，最后归纳出各种使用触摸屏作为输入输出设备的系统。 屏幕界面是用户理解系统的窗口，设计适用于触摸屏的屏幕界面是整个设 计过程的重要环节。目前的屏幕界面主要是以图形界面为主。要明确图形界面 的设计规律，重点讨论适用于手指操作的触摸屏图形界面。 在讨论界面设计的基础上，才能进行基于触摸屏界面的人机交互规律的研 究，这其中包括了对于交互概念的基本理解，交互过程中的任务，触摸屏的操 作方式。在这个过程中，重点对比了键盘鼠标与触摸屏操作方式的差异，借助 对于现有的操作方式的研究，可以更深入、更有针对性的讨论基于触摸屏界面 的交互方式。 在讨论了关于交互的基本概念，触摸屏的特性，图形界面的设计规律以及 基于触摸屏界面的人机交互规律之后，就可以建立起关于触摸屏界面的交互机 摘要 制。要考虑的设计的层次，用户在设计中的位置，建立交互机制的步骤以及优 化交互机制的方法。 在触摸屏界面的设计过程中，用户始终是一个基准。所有的设计过程都要 围绕着用户展丌，考虑用户包括社会人与自然人等多重身份在内的种种特性与 限制。技术是设计的基准，但是技术不应该成为唯一的决定因素，技术始终要 为应用服务，而不能反过来成为一种制约的因素。只有综合考量多种因素，通 过研究，通过设计，通过技术，最终为用户创造价值，为环境创造价值，为社 会创造价值。 关键词：交互机制，计算机界面，触摸屏，直接操作，自然界面 a b s t r a c t a b s t r a c t t h et o u c h s c r e e nw a st h er e c e n ty e a r so b t a i n st h er a p i dp r o m o t e do n ek i n do f u s e ri n t e r f a c ep r o d u c t ，w i d e l ya p p l i e di nf i e l do fc o m p u t i n gd e v i c ea n dt h ee m b e d d e d e q u i p m e n t a so n ek i n d o fn e wc o m p u t e rs u r f a c e ，t h et o u c h s c r e e n c o m p a r e s t r a d i t i o n a li n t e r f a c et oh a v ei t su n i q u es u p e r i o r i t y ：f i r s t ，i tu n i f i e st h em a n - m a c h i n e i n p u ta n dt h eo u t p u ti n t e r f a c e ，t h ei n t e g r a t e dh a r d w a r es y s t e mi sm o r ea d v a n t a g e o u s t ot h ed e s i g na n dt h ei m p l e m e n t a t i o n n e x t ，t h et o u c h s c r e e np r o v i d e dh a sb e e n d i f f e r e n tw i t ht h ef o r m e ro u t p u tm o d e ，i t s u p p o r t sp e r s o n sb e h a v i o rt r a n s f o r m s d i r e c t l ya st oc o m p u t e r so p e r a t i o n , b u td o e sn o tu s ew i t ht h ea i do ft h et o o lw h i c h a t t a c h e s ，t h et o u c h s c r e e no p e r a t i o ni st h et r u ed i r e c to p e r a t i o n b e c a u s et h e t o u c h s c r e e ns u p p o r t sp e r s o n so p e r a t i o nd i r e c t l y ，t h et o u c h s c r e e nw a sa l s oc o n s i d e r e d t h a ti so n ek i n dh a st h eb r o a dp r o s p e c t sf o rd e v e l o p m e n tn a t u r a lu s e ri n t e r f a c e t h e d i s c u s s i o nt o u c h s c r e e nc o n t a c ts u r f a c e si n t e r a c t i v em e c h a n i s mf o l l o w sf r o mg e n e r a l t ot h es p e c i a l n e s st h er u l e ：s t u d i e st h es u m m a r yg e n e r a l i z a t i o nf i r s ta l t e r n a t e l yt h e m a c h i n e m a d ec o n c e p t ，t h e nd i s c u s s i o nt o u c h s c r e e nb a s i cc h a r a c t e r i s t i c ，t h er e s e a r c h i ss u i t a b l ef o rt h et o u c h s c r e e ns c r e e nc o n t a c ts u r f a c ed e s i g nr u l e ，u n d e r s t o o dt h a t b a s e do nt h et o u c h s c r e e nc o n t a c ts u r f a c e sm a n - m a c h i n ei n t e r a c t i o nt h ep a r t i c u l a r i t y ， i n d u c e st h ee s t a b l i s h m e n tt o u c h s c r e e na l t e r n a t e l ym a c h i n e - m a d em e t h o df i n a l l y t h ef c i u n d a t i o nr u l ew h i c ht h ei n t e r a c t i v em e c h a n i s md e s c r i b e dt h ei n t e r a c t i v e p r o c e s st oh a v eb e e na b l et oc a l t yo ni n t e r a c t i v eb e h a v i o rb e t w e e nt h es y s t e mr e q u e s t w h i c ha sw e l la st h en l a n m a c h i n ef ol l o w s t h ei n t e r a c t i v em e c h a n i s mi st h ea b s t r a c t m e t h o d s ，i st h ec o n t a c ts u r f a c e ( c o m p u t e r ) o n ek i n do fi n h e r e n ta t t r i b u t e t h e m a c h i n e m a d ee s s e n c ei sa l t e r n a t e l yf a c e st h eu s e r i t sf u n c t i o ni se n a b l e st h eu s e rt o u s et h ec o m p u t e r ，t h ei n t e r a c t i v em e c h a n i s mi st h eu s e ru s e sc o m p u t e r sb a s i s t h e i n q u i r ed e e p l yt o u c h s c r e e ni st h ed e s i g np r e r e q u i s i t e ，f i r s ti su n d e r s t o o dt h a tt h e t o u c h s c r e e nt h ed e v e l o p m e n tb r i e fh i s t o r y ，t h et o u c h s c r e e ns t r u c t u r ea sw e l la s r e a l i z e st h ew a y ，t o u c h s c r e e na s p e c ta n ds oo ng o o da n db a dp o i n t sc o n t e n t s t h e n d i s c u s s e dt h ec o n t a c ts u r f a c ec o n c e p tb r i e f l y ，t a k et h i sa st h ef o u n d a t i o n , d i s c u s s e d i i i a b s t r a c t t h et o u c h s c l i e e nc o n t a c ts u r f a c ec h a r a c t e r i s t i c ，n a m e l yt a k e st h ec o m p u t e rc o n t a c t s u r f 孔et h ec h a r a c t e r i s t i c ，a sw e l la sn a t u r a lc o n t a c ts u r f a c ec h a r a c t e r i s t i c f i n a l l y i n d u c e se a c hk i n do fu s et o u c h s c r e e nt ot a k ei n p u t - o u t p u td e v i c e t h es c r e e nc o n t a c t s u r f a c ei st h eu s e ru n d e r s t a n d i n gs y s t e m sw i n d o w ，t h ed e s i g ni s s u i t a b l ei nt h e t o u c h s c r e e ns c t e e nc o n t a c ts u r f a c ei st h ee n t i r ed e s i g np r o c e s si m p o r t a n tl i n k t h e p r e s e n ts c r e e nc o n t a c ts u r f a c ei sm a i n l yb yt h eg r a p h i c a l i n t e r f a c ep r i m a r i l y m u s tb e c l e a ra b o u tt h eg r a p h i c a li n t e r f a c et h ed e s i g nr u l e ，t h ek e yd i s c u s s i o ni s s u i t a b l ef o r t h ef i n g e rm a n i p u l a t i o nt o u c h s c r e e ng r a p h i c a li n t e r f a c e i nt h ed i s c u s s i o n c o n t a c t s u r f a c ed e s i g n sf o u n d a t i o n , c a nc a r r yo nb a s e do nt h et o u c h s c r e e nc o n t a c t s u r f a c e m a n r r 旧c h m ei n t e r a c t i o nr u l er e s e a r c h ，h a si n c l u d e dr e g a r d i n gt h ei n t e r a c t i v eb a s i c u n d e r s t a n d i n g ，i ni n t e r a c t i v ep r o c e s sd u t y , t o u c h s c r e e no p e r a t i n g m o d e m u s t c o n s i d e rd e s i g nl e v e l ，u s e r s i n d e s i g np o s i t i o n , e s t a b l i s h m e n t a l t e r n a t e l y m a c h i n e m a d es t e pa sw e l la so p t i m i z e da l t e r n a t e l ym a c h i n e - m a d em e t h o d i nt h et o u c h s c r e e nc o n t a c ts u r f a c e sd e s i g np r o c e s s ，t h e u s e ri sad a t u m t h r o u g h o u t a i ld e s i g n sm u s tc e n t e r o nt h eu s e rt oh u n c h , c o n s i d e r a t i o nu s e r i n c l u d i n gs o c i a lp e r s o na n dn a t u r a lp e r s o na n ds o o nm u l t i p l es t a t u sa l ls o r t so f c h a 】? a c t e r i s t i c sa n dl i m i t t h et e c h n o l o g yi st h ed e s i g nd a t u m , b u tt h et e c h n o l o g y s h o u l dn o tb e c o m et h eo n l yd e t e r m i n i n gf a c t o r , t h et e c h n o l o g yn e e d st o s e r v e t h r o u g h o u tf o rt h ea p p l i c a t i o n ，b u tc a n n o ti nt u r nb e c o m eo n e k i n do fr e s t r i c t i o nt h e f a c t o r o n l yt h e ns y n t h e s i sc o n s i d e r a t i o nm a n yk i n d s o ff a c t o r s ，t h r o u g ht h er e s e a r c h , d e s i g na n dt e c h n o l o g y c r e a t ev a l u e 向rt h eu s e r ，a r e t h ee n v i r o n m e n ta n ds o c i e t y k e vw o r d s ：i n t e r a c t i o nm e c h a n i c s ，c o m p u t e ri n t e r f a c e ，t o u c hs c r e e n ，d i r e c t o p e r a t i o n ，n a t u r a li n t e r f a c e 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名：孑牙办野 2 ，p 了7 年多月2 o 日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：量砌侈 上。口7 年) 月oe t 第1 章人机问的交且机制 第1 章人一机间的交互机制 工具是人类体力与脑力的延伸。早在一千力年以前，原始人类已经开始懂 得利用工具；到了二百万年f j f ，人类丌始制造工具。上世纪中叶诞生的计算机 被认为是人类历史上最重要的工具之一：它极大的增强了人类认识世界与改造 世界的能力。除了进行科学运算，人们还将计算机引入现实世界之中，越来越 多的机械、设备使用计算机来驱动，使得机器运作的更加智能，能够实现自动 处理，同时用户能够进行更为丰富与细致的控制。藉由计算机的帮助，人类在 半个世纪多的时间内创造出了比过去几百年更加伟大的成就。 虽然计算机的运算速度与所能实现的功能都在飞快的提升与进步，但是其 易用性并没有明显的提升。由于多种原因的共同作用，计算机硬件以及软件正 在变得越来越复杂，也越来越难于使用。马旱兰大学计算机学教师，用户体验 学说的倡导者本施耐德曼( b e ns h n e i d e r m a n ) 这样比喻：“像早期的照相器材 和汽车一样，计算机仅对那些努力去掌握该技术的人们才有用1 。”因为计算机 的种种显而易见的优点，计算机同益成为人们生活中不可或缺的一部分，但是 同时在计算机使用中层出不穷的问题也成了也成为同常生活中挫折与忧虑的重 要来源。人机交互科学2 是- - f - j 研究人、计算机技术以及两者相互关系的学科。 它致力于解决计算机使用问题，但不停留在此，人机交互科学从更广阔、更深 入的方面提出人机关系根本性的解决方案。 随着计算科学的飞速发展，对于人机交互科学的研究方兴未艾。虽然传统 上人机交互作为计算机科学中的一个子学科存在，但毫无疑问的是，人机交互 科学是一门交叉学科，多种学科在此交汇融合，对于这些知识的了解可以帮助 深入理解人机交互的原理，如对于计算机硬件的知识可以更深入的理解设计对 象的缺点与问题进而明确改进的方向；对于软件设计、实施过程( 软件工程) 的学习，可以了解界面形成的原因，帮助明确界面设计在软件设计中的位置； 心理学和认知科学帮助了解人在感知层面、认知层面以及问题解决层面的能力。 人机工程学帮助了解人的身体尺度、机能，肢体的运功，施、受力等方面的规 1 多媒体用户界面设计，2 2 人机交互科学，英文为h u m a nc o m p t e ri n t e r a c t i o n ，简称h c i 。 l l 第1 章人机问的交互机制 律，市场营销学帮助理解作为消费者的用户的行为与思维方式；社会学帮助理 解人机之间的交互更广阔的背景。具备这些领域的知识，可以更好地为用户设 计与创新。 施耐德曼认为“丌发计算机的威力是那些掌握该门技术并且对人类能力和 需要敏感的设计者的所面临的任务3 。”在这个潮流中，进入到人机交互设计中 来的设计师不论是产品设计，信息设计还是图形设计等领域应该发挥 怎么样的作用? 传统上，设计师们不仅仅单纯的看待造型问题，他们更为关注 人造物的功能与形式之间的关系，关注产品与用户以及外界环境三者的关系。 设计师是一个关注人的群体，“人中心 思想很长时间都作为一种核心的设计 思想存在。在人机交互领域，设计师的作用是综合考虑人机交互过程中的发生 作用的各种因素，并且评估各个因素的比重，根据设计目标给出最合适的解决 方案。在实践中，作为公认的“多面手 ，设计师不仅仅提出美学领域的解决 方案，不仅仅关注根据已有的规则对屏幕显示内容进行局部形式上的设计，设 计师应该发挥其独特的影响力，权衡功能与形式的关系，将人中心的思想贯穿 于整个交互设计的过程中。 1 1 研究交互机制 计算机的最早的功能就是计算，故名为“计算机。香农提出的“信息论 是推动计算机应用扩展的重要理论之一。香农提出了将信息数字化的理论与方 法，他认为所有的信息都可以编码成数字l 和0 传输，接收后再进行解码 这就像打开了一扇大门计算机不光能够计算数学问题，通过数字化，现实 世界的信息可以转化为计算机能够识别的数字代码，由此，计算机进入到现实 世界中来，具备了能够处理现实世界问题的能力。 1 1 1 交互的位置 当计算机进入到越来越多的领域中，能够为越来越多的人所使用，那么对 于计算机使用的研究也变得迫切起来，交互是对人操作计算机行为的一种特定 的表达方式。交互的一端是人，另一端是计算机，两端通过反复的信息、能量 3 多媒体用，1 ，界面设计，2 1 2 第l 章人机问的交互机制 交换形成交互的过程。在研究交互的过程中，一般认为由于人机| 日j 的巨大差异， 用户不能与系统内核发生直接的关系，因此界面是一个非常重要的概念，用户 的操作都发生在计算机界面上进行。 讨论交互与界面的关系是每一个初入此领域的人必定要思考、讨论的问题。 虽然这个问题的界定十分模糊，但是人们都“隐约”地感到两者的关系应该是： 界面是交互的载体和形式，交互是界面面向用户端的功能4 。 从人机关系研究的历史上看，界面最初的作用是弥合人机差异，设计师在 机器上设计一个组件与人进行接触，以作为用户与机器的交流的窗口。这种现 象在电子产品上表现的更为明显：电子产品并不具有显示功能的结构形式，即 用户并不能从外形上对电子产品进行判断其功能，而只能从其界面入手来了解 产品的功能与使用方式。 如果说界面是交互的现实基础，那么应用就是交互存在的意义。交互本身 不是目的，通过交互实现计算机的功能，特别是计算机软件的功能才是用户的 真正目的。杰弗拉斯金( j e f r a s k i n ) 指出：“就消费者而言，界面就是产品5 。 即从认识论的角度，或者是从实用主义的角度来说，对消费者或者用户( 同一 个人在不同时间、空间的不同身份) 而言，界面与产品具有同一性。用户往往 不需要没有意识没有兴趣知道产品运作的原理。相比之下，他们更关注产品的 功能是否可以满足自己的需求。 1 1 2 将隐性的交互机制显性化 一个显而易见的现象是，当一种技术没有成熟时，依赖这种技术产生的产 品的使用方式总是技术导向的。这种情况下，产品使用中由技术所带来的缺陷 不得不由使用者来弥补，最初人机交互就属于这种情况。交互机制的形成并不 是一种严谨的、基于人类思维逻辑的结果。相反的，它是对技术发展演进的反 映。一方面，由于技术的不成熟性，设计师的想法依赖于新技术的实现；另一 方面，设计师同样依赖技术带来的灵感，这就使得设计师很难超越技术的局限。 交互机制的形成过程不是一蹴而就的，而是在不断反复的过程中形成的。 交互机制的形成过程不是单一的，个体研究的过程，而是_ 个复合的，社会化 的过程。从这个角度上说，所形成的关于交互机制知识就是零散的，不系统的， 4 h t t p w w w u c d g r o u p c n b b s v i e w t h r e a d p h p ? t i d = 2 6 5 人本界面，5 1 3 第1 章人机间的交且机制 它以经验知识的形式存在于设计师的头脑中。同时这些知识也在不断自发的、 系统的被总结起来，构成了我们当前对于人机交互领域的总体认识。 英国物理化学家迈克尔波兰尼6 ( m i c h a e lp o l a n y i ) 在1 9 5 8 年提出了隐性 知识的概念。他认为根据知识能否清晰地表述和有效的转移，可以把知识分为 显性知识( e x p l i c i tk n o w l e d g e ) 和隐性知识( t a c i tk n o w l e d g e ) 。显性知识指以书面 文字、图表和数学公式加以表述的知识；隐性知识指那些在行动中所蕴含的， 而未被表述的知识。萌芽状态的交互机制是隐形的，有必要将其发掘出来。知 识管理大师野中郁次郎7 则认为，隐性知识是高度个人化的知识，具有难以规范 化的特点，因此不易传递给他人。知识显性化的目的在于知识的共享，通常情 况下，只有那些具体的、操作性强的或常规的知识才可以进行传播，深层次的 知识则不易为他人获得。人机界面间的交互机制属于隐性知识的范畴，为了更 好地理解，掌握，应用，传播，有必要将其显性化。 研究交互机制的第一要务是将现有的隐性交互机制显性化。 1 1 3 软件的复杂性引发的可用性危机 对于大多数人来说，复杂性是一种“当我看到它时就明白它了8 的事物。 复杂性是明显、实在、难以定义的，而又不可避免，也是代价沉重的。“软件 是人类所创造的最复杂的人工制品之一9 。 当前软件复杂性已经成为一种现实 现象，其表现有很多，如： 1 内核膨胀。软件有相当多的组件都不是直接面对用户的。其中相当部分的 功能是为了维持自身的正常运作。如果软件封装的不好，将过多的软件调试功 能暴露给用户，这就增加了用户的额外负担：用户不光要使用软件，还要维护 软件功能，确保运行稳定性； 2 功能过多。软件在丌发过程中，要不断的听取用户的意见，将用户的需要 的功能加入到新版本中，如用户a 需要a 1 功能，用户b 需要b 1 功能，结果， 系统新增了a l ，b 1 功能，但是对于用户a 来说，b l 功能是多于的，同样的对于 6m m i c h a e lp o l a n y i ( 1 8 9 1 9 7 6 ) 英困物理化学家。1 8 9 1 年生于匈牙利的布达佩斯。波拉尼对物理化学的贡 献主要在化学动力学，特别是反应速率理论方面。 7 野t p 郁次郎1 9 3 5 年出生于东京，管理学大师，被称为知识创造理论之父，知识管理的拓荒者。他说，最 有价值的知识4 i 是从别人那里获得的，而是我们自己创造的。 。理解复杂性：h t t p w w w i b m e o m d e v e l o p e r w o r k s c n r a t i o n a l n o v 0 7 c a n t o r i n d e x h t m l 9 软件观念革命詹剑锋序 1 4 第l 章人机间的交且机制 用户b 来说a l 功能是多于的。这样一来，各种各样的功能不断加入软件，使 软件变得庞大复杂，而对于现实的用户来说，其中绝大多数的功能都是用不上 的。如图1 i 复杂w o r d 的工具栏，到底一个用户可以用到其中多少的功能? 凰塑盐正翌坠罂 证l 丘盘l t 甚a 型 d 。i 山呈盘也 造篷严 生盘擅毒置j 图l _ l w o r d 的上具栏 3 流程复杂。以软件安装为例，在w i a d o w s 系统中，由于过多的人为因素 的影响，使得软件按照变得十分复杂：上网检查更新，版权页的确认，输入注 册码，选择安装组件，选择安装目录，在安装完毕后，有的软件还需要激活才 能使用。 q u i c k s o r t 算法的旋明人，牛津大学计算机科学家查尔斯霍尔( c h a r l e s h o 盯e ) 曾说过，开发软件有两种方法z 一种是使系统尽可能简单，使它看上去 没有什么缺陷；另一种是将系统弄得很复杂，使你很难看出它有什么缺陷。软 件的复杂性的缺点很多，它直接导致了界面的复杂性，从多方面给用户使用带 来困难，如理解困难，识别困难等。 计算机进入生活，改变了生活外在的形态，但是很少改变生活的内容。我 们仍然在看新闻，只不过从报纸、电视转向了网络，人们仍然需要写文章，填 表格，只不过从纸笔转到了w o r d 和e x c e l 。人的基本需求并没有多大的变化， 改变的只是实现的方式。现在看来，计算机进入生活，给人们带来了某些方面 的改善，但是在另一方面也给用户带来了更多的问题。如果不能使计算机变 得简单也应该尽量保持原有方式的简单性与直观性。杰弗拉斯金说：“我们 可以把以前的简单特性完全保留，同时达到现在需要的程序复杂性”。” ”人本界面 ，1 7 l 第1 章人机问的交互机制 1 2 交互机制1 1 的概念 交互机制可以简单的理解为交互的规则。“机制”一词原指机器的构造和 工作原理1 2 ，从构词的角度讲，两者一起使用则说明了“交互机制”一词至少包 含两层意思：一是交互的构成，二是交互的运作原理。交互机制描述了交互过 程得以进行的系统要求以及人机间的交互行为遵循的基础规则1 3 。为了使人机间 的交互进行，就必须预先建立一套交互机制。 交互与交互机制的关系可以简单的理解为操作微波炉与操作微波炉的方 法。前者指的是具体的行为，而后者指的是抽象的方法；前者的执行方是用户， 而后者反应是机器的一种属性。进一步讲，交互是人的行为( 或交互是由人的 行为驱动的) ，交互机制是界面的一种固有属性。，但是其本质是面向用户的， 其功能是使用户能够使用计算机，它是用户使用计算机的依据。 1 3 交互机制的结构 目前看来至少存在有三种外在因素影响到交互机制的制定，它们分别是应 用，技术，用户。这三个因素彼此相互影响，相互制约，相互促进。 很早以前，研究者就已经认识到人机交互领域的研究应该立足于使用户关 注应用领域，而不是有意识地控制计算机。交互的最终目的是实现应用，应用 首先是应该是用户需求的反映而对于用户需求的挖掘，仍然是个非常困难 的课题。对于某个领域的应用，必定会应用到该领域的专业知识，应该首先了 解传统上的解决方式，考虑引入计算机会对哪些方面带来变化，能够带来多少 益处等，虽然人们已经在这个领域积累了大量经验，但是仍然有大量的现实世 界处在计算机“控制”之外。 技术1 4 的影响是无处不在的。用户与应用都不断的受到技术的影响而发展， 用户本身在不断的学习技术，传统的应用的实现方式也受到了技术的影响而发 交互机制并f i 是个常见的概念，0 8 年1 0 月2 2h 在g o o g l e 搜索“i n t e r a c t i o nm e c h a n i c s ”得到1 5 1 0 条结果，“人机交：l i 机制”1 2 8 条结果，在百度。 ，搜索”人机交互机制”1 0 3 条结果。i i j 式的提到“交互机 制”词见软件观念革命第二版导言“我1 f j 能够设计人与人i ：制品的交互机制，以改善用，、，体 验。”作者是v i s u a ib a s i c 的发明者，被称作人机交互之父的艾伦库珀( a l a nc o o p e r ) 。 抡h t t p - w w w z d i c n e t c d c i 6 z d i c e 6 z d i c 9 c z d i c b a 2 8 5 2 4 4 h t m b 这种描述借用了英【日游戏设计基础教程中对于“游戏机制”的解释。 m 这里的技术不光是指计算机技术，而n 包括其他各个领域的技术，前提是它可以与计算机技术联合应用。 1 6 第1 章人机问的交互机制 生改变。同时技术也需要“杀手级”的应用推动其进一步发展，没有应用前景 的技术是没有生命力的。交互机制最初是由技术决定的，但随着计算机技术的 不断发展。对于交互机制制定的过程中，技术以外的因素，如人的因素，使用 习惯，政策法规，风俗民情等，逐渐占了越来越多的比重。 界面是连接用户与计算机功能核心的纽带。越来越多的证据表明，用户在 界面上表现出的行为是非线性的、无序的，当图形用户界面普及开来后，其赋 予用户更多的自由度，使这个过程正在变得愈加复杂而很难进行描述与预测。 一方面技术的进步，使得人机交互的自由度提升，人机交互与技术之间的黏性 在降低，人机交互的重心正在逐渐向用户的方向倾斜。 界面的交互机制不是单一的整体，而是多种因素复合丽成的，当我们把上 述几个因素综合起来，考虑到交互的构成要素以及运作原理等几方面的含义， 按照交互发生的逻辑顺序将其展开，那么人机界面的交互机制应该包括以下五 点内容： 1 用户学习与系统的自我表达：用户是如何通过界面理解应用程序与计算机 应用系统的。 2 用户任务与交互流程：用户要完成怎么样的操作才能实现其使用目的。 3 用户的交互行为与交互过程：具体的用户操作动作、行为以及操作的整个 过程。 4 交互过程中的出错与对策：对于第三点的补充，用户与系统不总是处在理 想的状态下，在发生问题后如何使用户的利益得到最大限度的保护。 5 用户体验与用户评价：在交互过程中用户主观感受以及对系统的评价。 1 3 1 用户学习与系统的自我表达 在交互过程的初始阶段，避免用户进行任何程度的学习都是不现实的。对 于绝大多数的界面来说，用户学习是必须的，只是在量上与形式上的区别。设 计的任务是使这个过程变得顺畅而且尽可能的短。这就要求设计人员应该了解 人的学习规律。根据学习心理学，成人的学习更加依赖于其自身已有的知识与 经验，不完全依靠记忆力。那么将现实的操作与用户的已有经验结合起来，可 以促进用户学习的进程。 用户获取系统信息的渠道是界面，界面输出的信息，不完全是对用户操作 1 7 第1 章人机间的交互机制 的反馈，界面还要传达出系统自身的信息，以帮助用户了解系统的运作方式， 运行状态，用户的操作说明等信息。艾伦- 库珀说好的界面可以自我证明 ( s e l f - e v i d e n t ) ，即界面的自我表达能够将自己说的清楚。界面一方面要传达 足够的信息，另一方面要考虑人接受信息的规律，过多或是没有经过整合的信 息，是无法有效为用户所接受的。 1 3 2 用户任务1 5 与交互流程 用户带着特定的目标去使用某个计算机应用，用户完成计算机系统预置的 任务是为了实现功能以满足其需求。用户目标与用户需求有些时候并不一致， 用户目标往往是显性的，而用户需求有时却是隐形的，用户目标的内因是用户 需求，但却可能受到各种因素的影响。用户目标是促使用户展开行动的动机。 深入了解用户需求是制定用户任务的首要条件。 用户任务外在表现为一系列紧密联系的计算机操作，而内在实际上是某个 应用领域的一种方法论的体现。在制定用户用户任务的过程，要注意进行任务 分析。“任务分析是要根据领域、目标意向和为交互式系统中的用户找出问题 空间任务分析所关注的是人们完成任务的方法：他们要做的事，要起作用 的事以及应该知道的事具体的，首先是任务分解，考察一项任务分成子任 务的途径以及其执行次序的方法，其后要考察用户任务中所涉及到的对象与行 动所需要的知识与技巧，以及它们是如何组织起来的m 。 交互流程是用户任务的具体化，外在表现为一系列用户动作的组合：可以 是单一的用户动作，如点击按钮，删除一个字符；也可以是复合动作，如登陆， 编辑一篇文章等。可以注意到用户任务并不是由现实的用户规定的，而是由设 计一方制定的，并由界面( 或者是其他信息管道) 传达，用户通过与界面交互 逐步了解用户任务，逐步完成用户任务。 1 3 3 用户在交互中动作、行为与交互过程 研究者曾使用“交互式系统”或者是“对话式系统”来描述现代计算机， ”“任务”这里只是一种描述的方式，并不代表任何感情色彩，在交互过程巾，“任务”并不意味着“负 担”，计算y d l j j , 是种i ：具。反过来，一般情况下，h j ，、会主动使j h j 计算机，在交互过程l l 采敬主动的 姿态，并不是被动的对系统的反馈做出反应。 临t 人机交互，3 2 9 1 8 第1 章人机间的交：机制 当“交互”作为一个形容词，它所说明的是当前的计算机系统是一种能够与用 户交互的系统，交互不仅仅是用户的行为，而且是计算机系统特指计算机 界面的行为，由其自身的功能所支持。 这里我们使用“用户行为 来描述由设计师预设的用户行为( 由用户目的 驱使或是由界面信息驱使) ，而使用“用户活动 来描述用户实际的行为。可 见“用户活动”的范畴大于“用户行为 的范畴。“用户的活动”不光包括了 有设计师预见到的或预设的行为，也包括设计师没有预见到的或预设的行为， 造成其不可预测的原因是多方面的，可能来自于用户自身，也可能是其他人， 也可能来自环境等，两者之间的差异造成了使用困难。用户实际活动推动力来 自用户对”用户任务“的理解。 在交互过程中，目前用户理性的信息处理方面被简化为“人类处理器模型 。 它是对涉及与计算机系统进行交互的人类对信息处理过程的简化解释。根据这 个模型，人表现的就好像是计算机。据此，用户的理性行为可以分为三种情况， 一是主动获取系统的信息( 获取) ，二是向系统输入信息( 输入) ，三是根据 系统的反馈决定下一步的行动( 判断) 。而非理性主要是指一切有别于理性思 维的精神因素，“指人的行为不再严格受行为目的、动机和行为规则控制”1 7 ， 常见的非理性行为如情感、直觉、幻觉、下意识、灵感等；有相当多的情况都 会造成用户的非理性行为，除了自身出现的问题之外，比如用户在压力下进行 操作，用户认为失去对系统控制的时候。目前绝大多数系统的制定都是依据用 户的理性行为，较少考虑到用户的非理性行为。 1 3 4 交互过程中的出错及对策 认知心理学家唐纳德诺曼( d o n a l dn o r m a n ) 使用了执行隔阂( g u l t so f e x e c u t i o n ) 来解释用户出错的原因1 8 。用户和系统在描述应用领域和目标时，使 用了不同的语言诺曼将系统的语言称为核心语言，将用户的语言称为任务 语言。执行隔阂指的是用户为了达到目标而制定的动作与系统所允许的动作之 间的差别。如果系统允许的动作对应于用户想要的动作，则交互就是有效的； 反之，则无效。 人为的出错可以被细分为失误( s l i p ) 和误解( m i s t a k e ) 两种。比如，假设 1 7 工业设计思想旌础，2 0 8 1 。 人机交互，7 9 1 9 第】章人机问的交互机制 用户了解一个系统，那么就可以明确地知道为了满足目标需要做些什么。可是， 虽然用户明确丁要做什么，可能仍然会打错字或是错按了鼠标，在执行过程出 现了问题，这就是失误。然而，如果用户不太了解系统，就不能制定正确的目 标。比如，用户可能以为w o r d 中的“放大镜”的图标具有放大的功能，可是实 际上它的作用是打印预览，这就是误解。 - - - - - - - - 山 图1 2w o r d 中的“打印预览”图标。使用了放大镜的元素，但不表达“放大”的含义 用户出错既是偶然，也是必然。用户出错很少能被准确预料到，否则就可 以提前补救，也许补救这个说法是错误的，好的设计或许不应该给用户出错的 机会。但是一旦出错，对应的方法应该是及时补救，一方面要不断修正软件， 防止软件设计的问题使用户出错，造成损失。一方面就在软件中设立这样的机 制。以减少用户出错所造成的不良后果，保护用户已有的工作成果，避免不必 要的损失。 1 3 5 用户体验与用户评价 用户体验是一个用来测试用户对某个具体产品( 在这里主要指界面) 的满 意度的术语。用户体验是一种纯主观的在用户使用一个产品( 服务) 的过程中 建立起来的心理感受。用户体验主要，但不完全来源于发生在产品界面上的交 互行为，还有来自现实世界中的其他部分都会对产品的用户体验造成影响，比 如客户服务等等。传统的观点来看，用户体验至少包括四个方面的内容：印象 ( i m p r e s s l o n ) ，功能性( f u n c t i o n a l k y ) ，内容( c o n t e n t ) ，可用性( u s a b i l i t y ) ，这四个 环节的评估都可以进行量化的统计。用户评价并不简单的是用户结论式的一段 话，而是综合考虑用户的满意度( d e g r e