（设计艺术学专业论文）基于人机工程的软件界面设计研究.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文 i 摘 要 随着新一代计算机技术研究的推动以及网络技术的突飞猛进， 软件产业认定为信息 产业的核心和国民经济信息化的基础。 软件界面技术的发展使计算机不再是专家的专用 工具，而广泛的深入到各个领域。软件界面是软件与用户交互的最直接的层，具有吸引 用户的直接优势，决定用户对软件的第一印象。好的软件界面能够让用户获得美感、提 高工作效率、易于操作系统。因此，对软件界面的设计方法和流程进行深入研究，有着 重要的理论意义和实用意义。 本文旨在探索适应于现在软件界面设计美化、优化、人性化、规范化、系统化的研 究理论以及探索与人机工程学相结合的软件界面的设计方法和流程。 论文首先介绍人机界面学的基本含义和主要研究内容， 在此导出软件界面技术的含 义、发展、分类以及设计中所要遵循的主要原则等成熟理论，总结软件界面设计的风格 及趋势，分析现代设计美学理论及趋势。 然后分析，研究和总结一般软件界面的设计内容、方法和流程。 接着介绍人机工程学的起源和发展、研究内容、方法以及在软件界面中的重要性， 进一步分析了人机工程学中的感知系统、认知心理学、色彩心理学、设计心理学等等在 软件界面设计中的详细应用。 随后提出完善的基于人机工程学的软件界面设计理论法则 和具体设计方法。 最后通过实际案例分析以及作者的具体设计应用验证论文中阐述的理论方法， 从而 论证基于人机工程的软件界面设计方法的正确性和指导性。 综合以上的研究，希望能更多的应用在今后的软件界面设计实践环节中，并得到更 深入、更丰富的发展。 关键词关键词： 人机界面，软件界面，人机工程学，交互设计 基于人机工程的软件界面设计研究 ii abstract as the research of new computer technique and the net techniques development, software is thought to be the core of the information industry and the foundation of the financial information-based. the development of the software interface makes computer not to be the expert tool, and go into all kinds of area. the software interface is the directness layer to communicating with user, and determining the first impression about user. good software interface can bring aesthetic feeling, improve work efficiency and be easy to operating the system. so researching the designing method and flow of the software interface can be very significant and practicably. the paper is to discover the theory of adapting modern software interfaces beautify, optimize, standardization, systematism and humanity. and find the design method and flow of the software interface based on man-machine engineering. firstly the paper introduces the basic meanings of the man-machine interface and the primary content, which leading the meanings, development, sort and primary principle in design of the software interface, then sum up the style and trend of software interface design, and analyses the theory and trend of modern aesthetics. secondly the paper analyses, researches and sum up the common software interface designs content, method and flow. thirdly, the paper introduces the origin, development, design content and method of the man-machine engineering and the importance in software interface. then it analyses the detailed application in software interface about the man-machine engineerings perceptive system, cognitive psychology, color psychology and design psychology. subsequently it puts forward perfect software interface design theory and material design method based on man-machine engineering. lastly it validates the theory in paper across practice analysis and writers design application, which demonstrates the correctness and direction of the software interface design based on man-machine engineering. from the analysis upwards, it hopes to apply in the following practice of the software interface, and develops more deeply and more abundantly. key word: human-machine interface，software interface，ergonomics，interaction design 南京航空航天大学硕士学位论文 v 图表清单 图 1.1 本文的研究思路和基本架构.5 图 2.1 人机系统的模型以及人机界面定位.6 图 2.2 人-计算机系统的组成示意图.7 图 2.3 计算机系统中的人机界面设计.7 图 2.4 命令语言界面.9 图 2.5 问答式对话界面.10 图 2.6 菜单界面.11 图 2.7 菜单的多种结构.11 图 2.8 数据输入界面.12 图 2.9 查询界面.12 图 2.10 图形界面.13 图 2.11 直接操纵界面和多媒体界面.14 图 2.12 office 产品系列的一致性.15 图 2.13 超级兔子的主界面布局.16 图 2.14 界面的色彩与风格多种选择.17 图 2.15 microsoft word 的联机用户手册.19 图 2.16 microsoft word 的系统助手.19 图 2.17 word 中菜单的深度和广度.20 图 2.18 windows 系统中的图标.21 图 2.19 office 产品系列中的相同图标.22 图 3.1 软件界面的设计方法与流程.29 图 4.1 人机工程学系统图.34 图 4.2 梯形错觉和共时对照幻觉.40 图 4.3 鲁宾的面孔/花瓶错觉和“大象有几条腿？”.41 图 4.4 人的信息处理系统及信息处理流程.44 图 4.5 与人机工程学相结合的软件界面设计方法.50 图 5.1 autocad2000 等版本的包装设计.55 图 5.2 autocad2004 的安装界面.56 图 5.3 autocad2006 的安装界面.56 图 5.4 autocad2007 的安装界面.56 基于人机工程的软件界面设计研究 vi 图 5.5 autocad2002 的主界面.57 图 5.6 autocad2004 的主界面.57 图 5.7 autocad2006 的图标.58 图 5.8 autocad2006 的主界面.58 图 5.9 autocad2007 的主界面.59 图 5.10 autocad2008 的主界面.59 图 5.11 大条包装检测系统的设计方法和流程.61 图 5.12 “条包外观在线视觉检测系统”的触摸屏.64 图 5.13 方案一：按钮在不同状态下的色彩选择.65 图 5.14 方案一： “添加新品牌”和“删除品牌”对话框.65 图 5.15 方案一：大条包装检测系统主界面（多通道）.66 图 5.16 方案一：大条包装检测系统主界面（单通道）.66 图 5.17 方案二：按钮在不同状态下的色彩选择.67 图 5.18 方案二：主界面（多通道）.68 图 5.19 方案三：按钮在不同状态下的色彩选择.69 图 5.20 方案三：主界面（多通道）.69 图 5.21 大条包装检测系统的视图设计和原型开发的动态交互设计.74 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。尽我所知，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享有著作权的内容。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。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论 文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 (保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 1.1 软件界面的概述 在人类从创造文化那一刻起，与自然之间就存在一种媒介，人类通过这种媒 介来改造自然、感知世界、使用工具。在英文字典里这种媒介被称之为 “interface” ，inter 意为“存在于之间的” ，face 意为“面” ，中文的意译为 “界面” 。 在现代社会中，人和机器是生产的主要因素。在人和机器的互动过程中，也 有一个层面，即我们现在所说的界面（interface） ，它是人与机器的沟通交流的 手段和媒介。而现在，这层界面有了一个专业的名词 human-machine interface， 中文即为人机界面。也可以称之为“用户界面（user interface，ui） ” 。人机界 面是人和机器最直接的交互媒介，承担着信息的输入和输出的任务，是用户使用 机器系统的综合操作环境。所以人机界面的优劣直接影响到人对机器的使用情 况。所以，人机界面的设计在现代生产中有着至关重要的作用。 人机界面设计是一个很广的概念， 同时也是一个复杂的有不同学科参与的工 程，认知心理学、设计学、语言学等在此都扮演着重要的角色。 当前是计算机技术迅猛发展和广泛应用的时代，所以作者主要研究内容是人 和计算机这样一个人机系统中的人机界面，故本文中之后的“机”指的就是计算 机， “人机界面”指的也就是狭义的人机界面。 人机界面设计可以分为硬件界面设计和软件界面设计两大部分。就目前而 言，随着新一代计算机技术研究的推动以及网络技术的突飞猛进，软件产业认定 为是信息产业的核心和国民经济信息化的基础，越来越受到世界各国的高度重 视。软件界面技术的发展使计算机不再是专家的专用工具，而广泛的深入到各个 领域。故选择软件界面设计作为切入点来研究人机界面设计。软件界面设计就是 为了满足软件专业化标准化的需求而产生的对软件的使用界面进行美化优化规 范化的设计分支。软件界面设计时所完成的工作，实质上就是将用户在使用软件 过程中所需要用到的、跟机器进行交互的各种信息有规律的组织成整体的过程。 1.2 课题发展的现状与研究意义 软件界面也被称为软件用户界面或者程序用户界面， 是软件与用户进行信息 交流的工具。用户通过界面给软件程序传达指令，软件程序通过界面向用户传达 运行的结果以及其他信息。 基于人机工程的软件界面设计研究 2 评价一个软件质量高低的唯一标准，是看它是能否顺利的、完美的帮助用户 完成任务。近年来，随着计算机硬件技术的迅猛发展，计算机的存储容量、运行 速度和可靠性等技术性能指标有了显著的提高，个人计算机日益普及。新一代的 计算机用户， 在应用软件的可操作性以及软件操作的舒适性等方面对应用软件提 出了更高的要求。除期望所用的软件拥有强大的功能外，更期望应用软件能尽可 能的为他们提供一个轻松、愉快、感觉良好的操作环境。这表明，友好的软件界 面设计已经成为软件开发的一个重要组成部分。 界面是软件与用户交互的最直接的层，界面的形象就如同人的面孔，具有吸 引用户的直接优势，所以界面的好坏决定用户对产品的第一印象。界面元素所要 达到的设计目的是让最终用户能够获得美感、 提高工作效率、 易于操作使用系统。 设计符合用户思维习惯、 操作习惯的界面能给用户带来轻松感受和成功的感 觉，同时能够引导用户自己完成相应的操作，起到向导的作用。相反由于界面设 计的失败，让用户在操作中有了挫败感，再实用强大的功能都可能在用户的畏惧 与放弃中付诸东流。 软件界面技术在国内发展很快，手机的发展也一定程度上带动了软件界面技 术的发展。其实很多人把软件界面设计理解为画 icon 或者是对软件界面的平面 设计，这对软件界面设计上理解太初级。软件界面设计更多是交互设计，是行为 上的研究。因为软件界面设计不只是给人提供视觉上的感知，它的概念其实是一 种动态的过程，是逻辑的推理，也是对于各种状况的预测。软件的操作和反馈有 一定的顺序，界面会随着操作的不同而变化，单纯的平面效果设计并不能将操作 显示效果完全的反映出来，所以软件界面的设计也一种对用户行为的研究。目前 很多做界面的设计师都是从平面转过来的，都没有接触过交互设计。而且目前国 内软件开发者在设计过程中注重软件的开发技术及其具有的业务功能， 忽略了用 户对软件界面的需求，同时对界面设计的研究也集中在界面设计技术、设计手段 上面。总体来说，我国的软件界面设计还处于一个模仿加上小部分创新的初级阶 段，并没有形成大规模系统的阶段。 国外软件界面设计行业的兴起要归功于以计算机为主的高科技迅速发展， 尤 其是视窗操作系统的普及。国外对交互设计的理解是很到位，他们的设计不是很 绚很花哨，但是用起来舒服。真正交互方面不仅仅是图形构图，更多的是心理学 社会学人机工程学方面的知识。国外的用户界面设计人员有了一个新的称谓： information architecture，信息建筑师。他们不仅仅是指美工，而是具有心理学、 软件工程学、设计学等综合知识的人。整体来说，国外软件界面设计行业发展的 是比较成熟的，已经形成了一个比较专业的系统。 1.3 论文的研究内容与方法 南京航空航天大学硕士学位论文 3 本课题是要探索总结适应于现在软件界面设计美化、 优化、 规范化、 系统化、 人性化的研究理论以及探索与人机工程学相结合的软件界面的设计方法和流程。 本课题主要的研究内容是通过查阅资料，了解现有的软件界面设计中的基本 原理、 规范、 技巧等各项已成型的研究成果， 总结其现有的应用规律和设计原则， 对成功案例进行分析， 依据人机工程学中的符号学、 心理学、 社会学、 测量学等， 在软件界面建模技术的指导下，结合现代美学的流行理念，再赋予软件界面新的 形式，运用软件界面设计方法设计计算机应用软件界面。最后撰写论文，总结整 个课题研究过程的设计方法和原理。 拟采取的整个课题研究方法与流程为： 1. 确认目标用户（在设计过程中，需求设计角色会确定软件的目标用户，获取 最终用户和直接用户的需求） ； 2采集目标用户的习惯交互方式（不同类型的目标用户有不同的交互习惯，在 此基础上通过调研分析找到用户希望达到的交互效果，并且以流程确认下来） ； 3提示和引导用户（软件是用户的工具，应响应拥护的动作和设计的规则，对 于用户交互的结果和反馈，提示用户结果和反馈信息，引导用户进行用户需要的 下一步操作） ； 4一致性原则研究（设计目标一致性，元素外观一致性，交互行为一致性） ； 5可用性原则研究（可理解，可达到，可控制） ； 6学习专业设计软件（illustrator，photoshop，coreldraw，flash 等） ； 7查阅人机工程学中与界面设计相关知识（符号学，测量学，认知心理学等） ； 8研究现代美学观念和现阶段软件界面的流行风格； 9进行软件界面的结构设计研究（结构设计是界面的骨架，可以领导整个软件 的运行流程和界面的整体） ； 10进行软件界面的交互设计研究（交互设计是程序的神经，使用户与软件处理 部分进行沟通，最终目的是使产品让用户能简单使用） ； 11进行软件界面的视觉设计研究（视觉设计是程序的脸面，要达到使用户愉悦 的目的，包括色彩、字体、布局等） 。 本课题是可行的，现有的研究成果已经很充分，只需总结前人的经验和原则 再结合自己的设计理念。但是软件界面设计是没有尽头的，需要更深入的专业研 究，更广泛的知识结合，更人性的操作设计才能创造出新的模式，才能让软件用 户使用能更方便，更舒适。 1.4 论文的内容组织结构 全文共分六章，各章结构组织如下： 基于人机工程的软件界面设计研究 4 第一章 绪论 本章探讨了软件界面的研究背景（历史背景、现实背景和学术背景） 、内容、 和目的、意义以及研究框架。 第二章 软件界面的基础理论探讨 本章收集、 整理了大量的软件界面的基础理论， 包括软件界面的发展与类型、 软件界面设计的基本原则以及目前软件界面中的科技含量和现代软件界面美学 和发展趋势，并对其一些理论进行实际案例的分析探讨。 第三章 软件界面的设计方法与流程 本章主要讨论了是软件界面的设计方法和流程。研究的工作内容主要有： 1软件界面的设计内容；2软件界面的设计流程；3软件界面的测试与评价。 第四章 软件界面设计中的人机工程研究 本章结合软件界面设计与人机工程两个领域提出了一个综合性的新的研究 议题软件界面设计中的人机交互研究。 然后阐述了人机工程学在软件界面设计 中的重要性和必要性，整理了软件界面设计中人机工程的详细研究成果，以及提 出了一种较为完善的基于人机工程的软件界面设计方法流程和一种新的视图设 计与原型开发之间的交互方法。 第五章 软件界面设计实践研究 本章是软件界面设计的实践研究。通过对现实生活中的实例pc 软件界面 对人机工程学在软件界面设计中的应用和发展进行详细的分析研究。 然后再进行 自己的实践进行人机工程学的设计分析，用以验证论文议题。之后再进行软件测 试的分析进行软件的后期设计维护。 第六章 总结与展望 本章总结了论文的主要研究成果、创新点。做出了科学结论，提出了尚待进 一步完善的问题，并对未来的后续研究提出建议。 本文的研究思路和基本架构，如图所示： 南京航空航天大学硕士学位论文 5 图 1.1 本文的研究思路和基本架构 第一章 绪论 第二章 软件界面的基础理论探讨 基础研究 第三章 软件界面的设计方法与流程 总结与展望 研究的背景、意义、目的、内容及架构 1人机界面的基础理论 2软件界面的发展与类型 3软件界面设计的基本原则 4总结目前软件界面设计中的 科技含量和现代界面美学理念 及趋势 1软件界面设计的具体内容 2软件界面的设计方法和流程 3软件界面的测试与评价 第四章 软件界面设计中的人机工程研究 应用研究 第五章 软件界面设计实践研究 1人机工程学与人机交互简介 2人机工程学研究在软件界面设 计中的必要性与重要性 3软件界面设计中人机交互的详 细研究 1软件界面设计的案例分析 2软件界面的设计实践 研究成果、不足与未来研究方向 基于人机工程的软件界面设计研究 6 第二章 软件界面的基础理论探讨 2.1 人机界面的基础理论 人机界面(human-machine interface)是人与机器进行交互的操作方式，即 用户与机器互相传递信息的媒介，其中包括信息的输入和输出。好的人机界面美 观易懂、操作简单并且具有引导功能，使用户感觉愉快、增强兴趣，从而提高使 用效率。 2.1.1 广义的人机界面 人机界面可以理解为广义的人机界面和狭义的人机界面。 要研究广义的人机 界面就离不开人机系统(human-machine system)。人机系统包括人、机和环境三 个组成部分，它们相互联系构成一个整体。可以用图 2.1 来描述人机系统。 图 2.1 人机系统的模型以及人机界面定位 在人机系统模型中， 人与机之间存在一个相互作用的 “面” ， 称为人-机界面， 人与机之间的信息交流和控制活动在发生在人机界面上。机器的各种显示都“作 用”于人，实现机-人信息传递；人通过视觉和听觉等感官接受来自机器的信息， 经过人脑的加工、决策，然后做出反应，实现人-机的信息传递。可见，人机界 面的设计直接关系到人机关系的合理性12。 2.1.2 狭义的人机界面 狭义的人机界面是指计算机中的人机界面（human-computer interface） 。 信息接受 人的决策 控 制 显示器 机器本体 控制器 人机 输入输出 输出输入 人 机 界 面 环 境 环 境 南京航空航天大学硕士学位论文 7 狭义的人机界面是人与计算机之间传递和交换信息的媒介，是计算机系统向 用户提供的综合操作环境。近年来，随着软件工程学的迅速发展、新一代计算机 技术研究的推动，以及网络技术的迅猛普及，人机界面设计和开发已成为国际计 算机界最为活跃的研究方向1。 图 2.2 人-计算机系统的组成示意图 计算机系统是由计算机硬件、软件和人共同构成的人机系统，人与硬件、软 件结合构成了人机界面，如图 2.2 所示。其工作过程是：人-机界面为用户提供 观感形象，支持用户应用知识、经验、感知和思维等获取界面信息，并使用交互 设备完成人机交互，如向系统输入命令、参数等，计算机将处理所接受的信息， 通过人-机界面向用户回送响应信息或运行结果3。 对于人机界面设计师而言，他的作用就是协调好计算机硬件界面与软件界面 之间的关系，可以用图 2.3 来解释。在所示图中，界面设计师的处理的就是人与 硬件界面、人与软件界面的关系，而硬件界面与软件界面之间的关系则通过计算 机技术来解决。 图 2.3 计算机系统中的人机界面设计 总之，人机界面是介于用户和计算机之间，是人与计算机之间传递、交换信 息的媒介，是用户使用计算机系统的综合操作环境。 人 软件硬件 人机 界面 基于人机工程的软件界面设计研究 8 2.1.3 人机界面学的起源与发展 人机界面学是由面向人的学科和面向计算机的学科组成的综合性的学科。 从 人类设计学史我们可以看出，面向人的设计思想很早就萌发了。中国古代的器具 （如汉代的长信宫灯）很好的在功能、造型、装饰三方面达到了完美的统一；19 世纪 2030 年代，德国包豪斯学校在设计理论上提出了“设计的目的是人而不是 产品”等观点；随后的斯堪的纳维亚设计思想也渗透了温馨的人文情调等4。随 着机械化、自动化和电子化的高度发展，人的因素在生产中的影响越来越大，人 机协调问题也显得越来越重要。 人机界面学中面向人的知识和方法主要来自于哲学、生物学、医学以及更为 重要的人机工程学（ergonomics）等。面向计算机系统的知识和方法重要来源于 物理学、电学、控制工程、信息论和数理逻辑等等。它们分别构成了现代计算机 工业的两大基础领域-硬件工程和软件工程5。 微型计算机在 20 世纪 70 年代出现，在 80 年代广泛传播，使各行各业的人 们都加入了计算机用户的行列。计算机技术的发展和用户队伍的扩大，一方面引 起制造商对研制人机界面产品的重视，另一方面，引起了用户素质的变化。用户 的主体不再是计算机专业人士，而是有了各行各业的人员。他们往往不是因为对 计算机的爱好，而是为了完成工作任务而使用计算机的。所以，他们会对计算机 提出各种各样的要求，其中最重要的就是希望人机界面能够简单、自然、友好、 方便等等。因此，人的因素成为计算机系统中越来越重要的问题。 2.2 软件界面的发展与类型 2.2.1 软件界面的发展历程 软件人机界面学的发展，首先必须归功于计算机技术的迅速发展，从而引起 计算机应用领域的迅速膨胀，以至今天，计算机和信息技术的触角已经伸入到现 代社会的每一个角落。相应的，计算机用户已经从少数计算机专家发展成为一支 由各行各业的专业人员组成的庞大的用户大军。 作为专门研究计算机用户的一门 学科，人机界面学也随之迅速的发展起来。 软件界面的发展经历了三个时代。 第一个时代为 1946-1959 年，当时的计算机是以电子管作为逻辑电路的第一 代电子计算机，而软件界面还只是一种雏形，人们主要通过批处理方式来使用计 算机，用二进制编码形式写程序。这种形式很不符合人的习惯，既耗费时间，又 容易出错，大大地限制了计算机的广泛应用。 第二个时代为 1958-1970 年，计算机硬件已经有了很大的发展，出现了以晶 南京航空航天大学硕士学位论文 9 体管为逻辑电路的第二代计算机，随后出现了集成电路计算机。用户可以通过在 键盘上键入字符形式的命令和参数来操纵计算机， 使人们可以用比较习惯的符号 形式描述计算机过程，大大地提高了程序开发效率，也使更多的人乐于投入到计 算机应用领域的开发工作中，这个时代被称为命令行时代。 随着集成电路（ic）和大规模集成电路的相继问世，使得第三代计算机变 的更小、功耗更低、速度更快。到 20 世纪 70 年代以后，计算机专家们使用了操 作系统，同时装备有图形显示器和鼠标的工作站所采用的是 wimp 的交互风格， 这种风格一直沿用至今。它操作简单，大大提高了用户的使用效率，减轻了认知 负担。现在所说的软件界面实际就是指这种 wimp 的交互方式。可以预见，这种 用户界面还会在将来很长一段时间内占据统治地位。 在这一时期中另一项有重大意义的发展是图形技术和图形用户界面技术的 出现。xerox 公司 70 年代末开发了基于窗口菜单按钮和鼠标器控制的图形用户 界面技术，使计算机操作能够以比较直观的、容易理解的形式进行，为计算机的 蓬勃发展做好了技术准备。1984 年 apple 公司开发了新型 macintosh 个人计算 机，采用了完全的图形用户界面，取得巨大的成功6。 至此，计算机专业人士开发出来了易用的图形形式的人机界面，并且已经开 发出大量能够帮助普通人解决实际问题的应用程序系统。 计算机的有用性和易用 性的提高使更多的人能够接受它、愿意使用它，同时也不断的提出各种各样的要 求，其中最重要的是要求人机界面保持“简单、自然、友好、方便、一致” 。 2.2.2 pc 软件界面的现有类型 1.命令语言界面 命令语言界面是最早的、由用户启动的软件界面形式，如图 2.4。在命令语 言界面中，用户与计算机之间只能借助一种双方都能理解的语言进行交互式对 话。用户面对的只有单一的文本符号。 图 2.4 命令语言界面 命令语言界面功能强大，运行速度快，但用户必须按照命令语言、语法向系 统发送命令才能让系统完成相应的功能。因此，命令语言界面使用比较复杂，要 求大量的记忆工作和专门训练，操作中容易出错，适合于专业人员使用。 目前，命令语言界面仍然广泛地应用于各类系统软件及应用软件中。 基于人机工程的软件界面设计研究 10 2问答式对话界面 问答式界面是最简单的人机交互方式，它是由软件系统启动的界面形式，如 图 2.5。系统提出指导性的提问，引导用户进行回答。例如在执行文本编辑系统 的“文件”操作时，系统可以询问用户想要做什么操作，用户只能在新建、打开、 关闭、保存、另存、属性等选项中选中一个作为回答。系统再根据用户的回答去 执行相应的功能，或者再提出新的问题。 图 2.5 问答式对话界面 问答式对话界面简单明了，用户容易学习和使用，并且不容易出错，界面开 发者容易开发。缺点是效率不高，灵活性差。 3菜单界面 菜单界面是使用较早，也是目前仍广泛使用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。 在菜单界面系统中， 用户只要在有限的一组菜单选项中进行识别和选择就可 以得到软件系统的响应。它减轻了用户的学习和记忆的负担同时也简化了操作， 体现了以人为本的精神。 最早的菜单项是使用字符串、缩写或者数字编码来表示的。目前流行的图形 菜单界面则使用图像化的图标加文字的形式来表示菜单项。 随着计算机图形技术 的进步和窗口技术的发展，采用直接操纵的图形菜单得到了日益广泛的应用。 菜单界面的设计的关键是首先要明确的了解任务菜单的选项和结构，其次就 屏幕上选项的数目，菜单中的选项其实和按钮在功能上是相当的，它一般具有下 列一种或者几种类型的项：菜单项、命令项和窗口项。 命令项是用来执行一项命令的。如下图中的“编辑全选” ，单击它之后全 部选择文件中的内容都会处于选中状态。窗口项就是如果选中了窗口项，就会弹 出一个相关联的窗口。如下图中的“编辑查找” ，单击它之后就会弹出“查找” 的窗口。 菜单项是一组相关命令项和窗口项的集合。 如图 2.6 中的 “编辑” 菜单。 南京航空航天大学硕士学位论文 11 图 2.6 菜单界面 菜单的结构有很多种，它是根据软件的任务难易、功能模块的数目以及子功 能模块的复杂程度而定的。一般有单一菜单（如图 2.7 中 a） 、线状结构菜单（如 图中 b） 、树状结构菜单（如图中 c） 、循环网络菜单（如图中 d）和非循环网络 菜单（如图中 e）等等2。 图 2.7 菜单的多种结构 菜单界面的优点是：易学易用，用户不必接受专门的培训，不必记忆复杂的 命令和语法就可以方便的选择某个选项； 把任务分块处理， 便于指导生疏型用户； 结构确定，可以允许使用对话管理工具；便于支持出错处理。 菜单界面的缺点是：被选对象受限制，即只能完成预定的系统功能；降低了 高频度操作任务的工作速度； 占用了较多的屏幕显示空间； 需要较快的显示速率。 4数据输入界面 基于人机工程的软件界面设计研究 12 菜单界面在选取选项方面是有效的方法，但在需要输入一些数据项时，则使 用数据输入界面显得比较方便，如图 2.8。数据输入界面是由系统驱动的具有高 度结构形式的输入表格组成，让用户按要求输入数据来填写的。另外，系统提示 输入数据的允许范围和输入方法，并能对输入的数据进行校验。 图 2.8 数据输入界面 数据输入界面的优点是：使用方便、容易、直观；便于提供帮助。 数据输入界面的缺点是：仅适用于输入数据；占用较多的屏幕空间。 5查询界面 查询界面是用户与数据库交互的媒介，是用户定义、检索、修改和控制数据 的工具。查询时只需要出要做什么的操作要求，而不必描述应如何做的过程。用 户使用查询界面时不需要借助程序设计知识，因而方便了用户的使用。目前，查 询界面在因特网中的应用非常广泛，各种搜索引擎也如雨后春笋般的涌现出来， 如图 2.9 所示。 图 2.9 查询界面 6图形界面 目前，图形界面是最常用的软件界面，如图 2.10 所示。因为操作系统的不 南京航空航天大学硕士学位论文 13 同， 图形界面可以分为windows系列图形界面、 unix的x-window图形界面和mac- os 图形界面等。 图 2.10 图形界面 传统的软件界面建立在字符型文本显示和键盘输入的基础上， 主要基于命令 行的软件界面。随着高分辨率图形显示系统的发展及鼠标器等定位设备的出现， 以及计算机图形学的技术的发展， 出现了基于图形显示技术和鼠标器加键盘模式 的图形界面。图形界面使用了窗口、菜单、图标、按钮、对话框等图形界面元素 作为人机对话的基本构件，为用户提供了直观、形象、生动、为用户所喜爱的软 件界面形式， 且已经被越来越多的软件系统所采用， 并成为目前的主流软件界面。 此外，还有手机、掌上电脑等设备上各种类型的图形界面7。 有人将目前流行的图形界面概括为 wimp，其中 w 表示 window（窗口） ，i 表 示 icon（图标） ，m 表示 menu（菜单）或者 mouse（鼠标） ，p 表示 pointer（点 设备）或者 popup menu（弹出式菜单） 。 图形界面的菜单与命令语言界面相比，用户只需要辨认而不是需要记忆系统 命令，从而大大降低了记忆的负荷。图形界面的主要缺点是需要占用较大的屏幕 空间，并在人机交互过程中极大的依赖视觉和手动控制的参与。因此，wimp 具 有强烈的直接操纵的特点。 7直接操纵界面 在计算机图形设备和图形技术出现之前，人们广泛的使用文本菜单的命令语 言界面。在输入方面主要通过键盘输入，而显示则采用文本形式。直接操纵界面 的基本思想是放弃早期的输入文字命令，用光触摸屏或数据笔等指点设备，直接 从屏幕上获取形象化命令与数据，如图 2.11 左图。也就是说，直接操纵的对象 是命令、数据、或者对数据的某种操作，直接操作的工具是屏幕坐标指点设备。 与命令语言和菜单界面一样，直接操纵界面主要用于程序控制界面，但是它 基于人机工程