（设计艺术学专业论文）交互设计对笔记本电脑设计的影响的研究.pdf

摘要 摘要 自从计算机从实验室进入人类的日常生活之中，关于计算机的研究和探索就从来不 曾停止。从早期的认知心理学，到后来的计算机语言模拟人类思维。每一次学科之间的 碰撞都会擦出火花并照亮未来的道路。这也标志着交互设计注定具有多学科的色彩。 本文选取笔记本电脑这个与人们日常生活息息相关的特定产品，作为具体导入交互 设计思想的载体。希望通过对交互设计的理论分析以及对笔记本电脑的产生的探讨，探 索出交互设计的具体方法，从而改善目前国内笔记本电脑设计截然不同的两种设计方 向，最终对笔记本电脑生产企业起到参考和指导作用。这对国内笔记本电脑设计领域来 说是一个新尝试，也有助于交互设计在我国的丌展，同时也是本文的创新点所在。 本文从心理学、人因工程学、工业设计等方面探讨了交互设计的必然性，从笔汜本 诞生历史脉络和交互设计的核心技术两方面展望交互设计的发展现状。通过对理解用 户、用户模型和目标用户设计等概念及理论的解析，阐述了交互设计和计算机软硬件的 开发之间的关系，并对b i l lv e r p l a n k 的交互设计流程的层次划分展开深入分析。最后在 之前研究的理论基础之上，利用对现有儿章使用电子产品的消费目的、行为分析，找出 属于儿童笔记本电脑设计的切入点；并通过一系列用户调查研究和分析，归纳出儿童使 用这些产品或者服务的频率，从儿童心理模型的角度提出了儿童型笔记本电脑的方案， 用以满足儿童现有的实际需求，提高儿鼋的学习兴趣，帮助儿童管理和分享这些知识。 本课题的实践设计对国内笔记本电脑的交互设计方法具有一定的现实指导意义，对 其他类型的产品导入交互设计思想也具有相应的参考价值，为后续研究提供了可能性。 关键词：认知；交互设计；儿蕈；笔记本电脑 a b s t r a c t a b s t r a c t t i l lc o m p u t e re n t e r e dh u m a n sl i r ef r o ml a b o r a t o r ya n dw a sr e g a r d e da san o r m a l p r o d u c t ，t h e r ea r ei n c r e a s i n g l ye n d l e s sr e s e a r c ha n de x p l o r a t i o ni nt h ef i e l do fc o m p u t e r f r o m e a r l yc o g n i t i v ep s y c h o l o g yt o l a t e rc o m p u t e rl a n g u a g ew h i c hs i m u l a t e sh u m a nn a t u r a l l a n g u a g e ，e a c hc o l l i s i o no u t b u r s t ss p a r k sa n di l l u m i n a t et h ef u t u r ed i r e c t i o n ，w h i c hi n d i c a t e s m a ti n t e r a c t i o nd e s i g nd oo w n sc o l o r f u la t t r i b u t eo fm u l t i d i s c i p l i n e t h i st h e s i sf o c u s e so nn o t e b o o kp cw h i c hi sc l o s e l yl i n k e dt oh u m a n sl i r ea n dr e g a r d si t a st h ec a r r i e ro fi n t e r a c t i o nd e s i g n i ta i m st oi m p r o v ec u r r e n tt w ok i n d so fi n t e r a c t i o nd e s i g n w a y sa b o u th o wt od e s i g nn o t e b o o kp cb yw a yo fa n a l y z i n gt h et h e o r i e so fi n t e r a c t i o n d e s i g n ，t r a c i n gb a c kt h eo r i g i no fn o t e b o o kp ca n de x p l o r i n gt h ec o n c r e t ei n t e r a c t i o nd e s i g n m e t h o d s a l lf i n a lr e s u l t sc o u l dr e f e rt oo rd i r e c tt h ea c t i v i t i e so fd e s i g ne s p e c i a l l yi n m a n u f a c t u r e r so fn o t e b o o kp c o b v i o u s l yi ti sab o l da t t e m p ti nt h ed e s i g nc o m m u n i t yo f n o t e b o o kp ci nc h i n a ，a n di tc o n t r i b u t e st od e v e l o p m e n to fc h i n e s ei n t e r a c t i o nd e s i g n w h i c hi st h ec r e a t i v eo p i n i o ni nt h i st h e s i s b e s i d e s ，t h ek e yp o i n t si n t h i st h e s i si st od i s c u s st h ei n e v i t a b i l i t yo fi n t e r a c t i o nd e s i g n f r o ms e v e r a ld i s c i p l i n e ss u c ha sp s y c h o l o g y ，e r g o n o m i c s ，i n d u s t r yd e s i g ne t c ，a n de x p e c t c u r r e n tc o n d i t i o na n de n v i r o n m e n to fd e v e l o p m e n tf r o mh i s t o r yo fb i r t ho fn o t e b o o kp ca n d c o r et e c h n o l o g yo fi n t e r a c t i o nd e s i g n v i au n d e r s t a n d i n gs p e c i f i cn o t i o na n de x p l a n a t i o n a b o u tu s e rs u r v e y ，u s e rm o d e la n dd e s i g nf o rt a r g e tu s e r , t h i st h e s i ss t a t e st h er e l a t i o n s h i p b e t w e e ni n t e r a c t i o nd e s i g na n dd e v e l o p m e n to fh a r d w a r ea n ds o f t w a r e ，a n da n a l y s e sd e e p l y t h eh i e r a r c h yo fp r o c e s so fi n t e r a c t i o nd e s i g np r o p o s e db yb i l lv e r p l a n k i nt h ee n d ，b a s e do n t h et h e o r i e so fr e s e a r c h ，i tt a k e sa d v a n t a g e so fc u r r e n tr e s e a r c ha b o u tg o a l sa n db e h a v i o r so f c h i l d r e n ，i no r d e rt of i n do u tt h eo p p o r t u n i t yt od e s i g nf o rc h i l dn o t e b o o kp c a n di t g e n e r a l i z e st h ef r e q u e n c i e sw h e nc h i l d r e nu s et h e s ep r o d u c t so rs e r v i c e ，t h r o u g has e r i e so f s u r v e y , r e s e a r c ha n da n a l y s i s ，d e s i g n st h es o l u t i o na tt h ev i e wo fc h i l dp s y c h o l o g y ，w h i c h m e e t sr e a lr e q u i r e m e n t ，a n de n h a n c e st h ei n t e r e s t i n ga n dm o t i v a t i o no fl e a m i n g ，f i n a l l yh e l p s t h e mo r g a n i z ea n ds h a r ek n o w l e d g ew i t he a c ho t h e r t h ep r a c t i c ed e s i g nc o u l dd i r e c to ra f f e c tw a y so fi n t e r a c t i o nd e s i g ni nn o t e b o o kp ci n c h i n a , m e a n w h i l ei tw o r t ht ob er e f e r r e dw h e no t h e rp r o d u c t sn e e dt ob ei n t r o d u c e dt h o u g h t s o fi n t e r a c t i o nd e s i g n a n di to f f e r sp o s s i b i l i t yf o rf u t u r er e s e a r c h k e y w o r d s ：c o g n i t i v e ，i n t e r a c t i o nd e s i g n ，c h i l d r e n ，n o t e b o o kp c l i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得大学 或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名：型 日 期： 关于论文使用授权的说明 2o o g d - 2 6 本学位论文作者完全了解大学有关保留、使用学位论文的规定：大学 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，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、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电 子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 2d d 旷，2 ， 日期：o 衍b ，母 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 随着电子技术和计算机技术的不断进步，越来越多的产品进入人们的日常生活中。 它们的特点是具有很强的信息处理功能，而且一般都是通过外部硬件的操作控制内部软 件支持的功能。从最初的电子手表到现在的笔记本电脑，技术的革新提高了人类的物理 能力。但同时也存在着很多问题，最常见的就是电子产品的难以操作，使得用户需要学 习很长的时间才能够掌握所有的功能，这主要是因为技术处于三个不同的阶段。第一个 阶段是实验室阶段。当某个科学家发明了一项技术后，急于将它应用到现实中去以检测 它是否能够使用。他们都是狂热的技术人员，即使为了实现这样的技术需要很繁琐的步 骤也不会放弃。第二个阶段是办公室阶段。在这个时期，产品需要投入到实际工作流中 提高生产率。为了达到这个目的，产品设计要求能够很高的可用性。虽然重复的操作会 引起使用者的疲劳和厌倦，但是它们更关注的是减少错误率。当产品进入消费者阶段， 一个成功的产品不仅仅需要满足功能的基本要求，而且要让用户感到愉悦且容易学习和 使用。为了让产品向人性化发展，在产品的丌发初期就必须对用户有透彻的研究和理解。 交互设计作为一个学科诞生于第三个阶段，它的目的是为了研究用户和机器( 主要是计 算机) 之间交互行为，并指导设计出易于使用的电子产品。1 1 2 问题提出 从最初i b m 第一台个人计算机，到现在的超薄的s o n y 笔记本电脑。计算机的设 计之路可以看作是硬件和软件的并行交织。很难界定是硬件的提高加速了软件的发展， 还是软件的发展要求更高性能的计算机硬件。从鼠标的产生到多点触屏技术的初现端 倪，计算机作为一个产品的开发进程是循环的。也就是说都是通过“开发测试再开发” 的设计流程。z 在这个过程里，用户已经从原来的普通消费者成为了影h 向产品测试的主 角。因为目前的计算机软件功能都是模拟人复杂的思维模式。通过测试用户就可以知道 未来的发展的道路到底在哪里，这是交互设计的核心观点所在。可以说交互设计从出现 到成为一个学科，和计算机发展的是相辅相成的。因为计算机的设计正是体现了交互设 计的学科构成。对用户的精确分析、复杂的软件设计和不断的原型构建需要来自多学科 的专家团队而不仅仅是一个软件工程师。目前的笔记本电脑设计中的问题是软件和硬件 开发脱节。这主要是因为在技术从最初应用到市场中投放需要一个很长的过程，用户也 需要花费很长的时问才能接受一个产品。这也导致了一个公司可以依赖一个产品获得更 1 【美】普坦斯等刘晓晖，张景等译交互设计超越人机交互【m 】北京：电了工业出版社，2 0 0 3 ：3 2 z h a n gq i a n l i n g 2 n di n t e r n a t i o n a lc o n f e r e n c eo na s i cp r o c e e d i n g s i e e e 19 9 6 ( 10 ) ：5 3 硬士学位论文 多市场利润。但未来的笔记本电脑设计将会面临更大的挑战。首先有越来越多的厂家 投入到这个市场中，笔记本电脑的高移动性成功地打开了一个新的消费电子产品市场。 有越来越多的厂家发布了自己品牌的笔记本电脑。如果一个产品能够击败其他竞争者， 不仅要具备稳定的性能也要能够针对用户及时做出调整和改进。i 叱外，随着计算机硬件 的不断升级。计算机将允许用户实现更多的操作。这也要求计算机软件能够做出相应的 支持。现在的主流操作系统是蛐。嘲丘的啪l l d o w 系列，但是它已经开始 不能完全应付技术的革新步伐。最明显的倒子是h p 的触屏电脑( 图1 i ) ，因为现有的 狮f - d d w 操作系统并不能支持这个技术，多点触摸的实现智能依敕于h p 自己开发的软 件。这等于放弃了这项技术的潜在需求。因此， 未来的笔记奉电脑的设计必定和交互设计联 系在一起，这就意味着笔记本电脑的厂商需要 建立自己的研发团队，这样才能保证利用新的 技术设计特有的交互方式，让用户获得更多的 交互体验。这也是本文描述的重点：交互设计 是如何影响笔记本电脑设计的。 1 3 研究方法 霞， 囤1 1h p 触屏电脑 对于目l i 矿的笔记本电脑的交互设计还没有形成一个完整的设计方法论，因此本文将 采用介绍- 分析展望设计的结构展现一个线性的笔记本电脑交互设计的发展进程。通过 对人机交互一般性介绍建立一个初步的人帆交互概念框架。简要描述人机交互的定义之 后，重点介绍各支持学科在人机交互学科中的位置和作用，为下儿章交互设计中的核心 方法的提出建立理论基础。在随后的两个章节中，继续深入地讨论交互设计对过去计算 机发展的影响。在计算机部分重点介绍了输入输出技术的发展进程，最终产生了两种计 算机开发的方向。在笔记本电脑的部分则介绍了用户分析技术对设计的影响。并导致笔 记本电脑的诞生。为了进一步论证交互设计对笔记本电脑设计的必然性作用。第五章开 始描述现有的交互技术，通过分析它们的可行性，提出未来的笔记本电脑设计的可能方 向。最后一章中，综合之前的交互设计的用户分析、原型构建方法，通过一个概念设计 过程体现出交互设计方法论的实际应用。 1 0 研究意义 在中国，对于空互设计的理解还停留在一个初级阶段。有的把交互设计定义u i 设 计，这将交互设计限定在艺术设计的范畴。认为交互设计的目的就是通过艺术加工和 处理，设计一个具有视觉美感的界面就可以满足用户的基本需求。这个观点也是很多设 鲁雠教字圈形摊断艺术设计n 哪北京清斗；大学出簟 t ，2 0 - 5 2 第一章绪论 计院校甚至是公司的观点，因为学生忽视了交互软件存在一个信息结构的问题( 图1 2 ) 。 如果在最初不考虑到用户如何和界面交流，这些外表华丽的设计是没有实际价值的。而 另一个误区就是定义交互设计为软件开发。以笔记本电脑设计为例，当硬件的发展允许 笔记本电脑的尺寸越来越小的时候，软件开发已经遇到了瓶颈。如果只是一味的增加功 能，而忽视了用户分析研究，即使软件的功能再强大，也很容易让用户失去耐心而放弃 这个产品。可见，笔记本电脑设计中需要同时考虑到软件和硬件的开发为了让现有的 设计更加符合人性。通过对用户的可用性测试可以找出现有设计的弱点，这个弱点可以 是软件的也可以是硬件的。软件的弱点主要是认知方面的不足，这表现在难以使用或者 没有趣味。而硬件的弱点主要是人机工程学方面的不足，这表现在难以操作或者失误 率高。因此，找到这些缺点之后，可以让设计团队设计出更好的解决方案。而对于初次 引入的技术则更有意义，比如当笔记本电脑开始采用多点触屏技术时，首先需要在实验 室中构建一个产品原型。它是一个初步的设计方案，但已经具备基本的功能。通过观察 用户的操作，发现它的优点和不足，哪些可以用软件解决，哪些可以用硬件解决。最后 综合这些发现，设计出更优秀的笔记本电脑。用交互设计去指导笔记本电脑设计的a p p l e 公司，他们拥有自己的软件、硬件开发团队，可以根据不同的用户设计出不同体验的笔 记本电脑( 图1 - 3 ) 。这无疑将成为未来笔记本电脑设计的主流。即为了特定的用户设计 特定的交互体验。这对中国的笔记本电脑制 造厂商提供一个很好的借鉴作用。因为他们 大多都具备了成熟的制造工艺，因此已经积 累了原型生成的经验。但大多都没有自己的 交互设计的丌发团队。软件主要基于 m i c r o s o t t 的操作系统，硬件则依赖l i l t d 内 核处理器。这些厂家只有等待这两个公司升 级之后，才能钡4 试新产品的兼容性。晟重要 的是无法及时应用新的技术，笔记本电脑的 设计往往非常狭窄，很难从价格竞争进入产 品体验竞争的行列。未来的笔记本电脑的设 计是设计交互式体验，因此中国的笔记本电 脑的制造商应该重视交互设计的重要性。2 只 有通过不断的开发、研究，才能让自己的产 品找到最适合的设计方向。 图1 0 学生设计 图i - 3a p p l e 笔记本电脑 恩g 篓燃蕊稀黼l 訾嚣麓城。：。 第二章交互设计简介 2 1 交互设计的起源 第二章交互设计简介 交互设计在国外被叫做人机交互设计( h u m a n - c o m p u t e r i n t e r a c t i o n d e s i g n ) ，这个学 科包括了计算机图形，操作系统，人因工程学，工业工程设计，认知心理学，计算机科 学的理论基础。1 计算机用户图形( g u i ) 最初诞生于实验室，科学家2 用笔输入设备( 图 2 - 1 ) 在电脑屏幕上进行简单地指令操作。不久，s u t h e r l a n d 在他的博士论文中提出了计 算机图形将最终成为一个学科( 1 9 8 9 ) ，在他的启发下，硬件技术引发了大量交互技术 的开发。3 通过对计算机图形的1 i 断研究，开发出了可以显示虚拟实体的运算法则和硬 件，最著名的要数计算机辅助设计( c a d ) ( 图2 2 ) 和计算机辅助制造( c a m ) ，它们 为用户提供一个可以交互的图形界面。计算机图形成为交互设计的一个主要渠道，通过 它可以帮助人们使用计算机设计虚拟的实体模型。同时，在学术界的不断努力下，政府 和工业领域也开始意识到人机交互的重要性。 他们增加了计算机出版物的发行量，也发布行 了更多交互设计的文章和书籍。此外，计算机 业制定大量研究计划去拓展交互设计的研究 领域。这些计划都足由计算机公司和学术机构 其同完成的项目。因此，学术和工业的合作越 发紧密，培养出许多优秀的交互设计师和研究 员，也出现了大量以人机交互为主题的学术研 讨会和训练课程。 近十几年中，人机交互得到了大规模的发 展和进步。但从交互设计研究员的角度来看， 计算机技术虽然取得了长足的进步，但是设计 师的知识范围和对用户的理解依然没有太大 的改变。因为研究员无法和用户正确地沟通， 这个障碍制约了系统中功能的有效性。正如 b t 吼i n o 在1 9 8 5 年提到的“高级硬件机器经常让 用户失望它们需要用户输入繁重的信息，同 时还会产生模糊的错误信息，误操作不能撤 图2 - 1 笔设备 僦嚣辫斜徽篇嚣2 蒜鬣罐黜嚣 霭红英计算机图形学 m 】北京：精华大学出版杜，2 0 0 5 ：9 图2 - 2c a d 毒 硕士学位论文 销，以及布局混乱的用户操作界面。1 这些产品让新手用户很沮雀，仿佛他们不得不在 这样一个行为怪异，神秘，不安全的系统操作。”b a k e r 在1 9 9 7 年也注意到了这个问题 的严重性。他估计人们会浪费9 5 的时间在人机交互环节。因为在开发阶段很多系统 都被认为拥有卓越的功能，但实际上却不是这样。此外e a s o n ，d a m o d a r a n 和s t e r w a r t 在1 9 7 5 年的观点更加验证了问题的严重性。糟糕的界面设计导致了工作压力提高，工 作效率下降，工作满意度下降，甚至旷工率不断升高。这是由很多原因造成的。首先是 软件工程师不能准确地理解用户，不能准确的知道他们的真实需求和工作环境。其次计 算机系统要求用户记忆很多信息，这也会引起用户的疲劳感和挫折感。此外计算机系统 不允许错误操作，这意味着命令无法撤销。另外交互技术有时运用在不合适的任务上。 比如使用命令语言去完成图形设计的任务。有的计算机系统没有提供用户需要的信息。 还有的计算机系统对新用户来说结构十分混乱，无法让操作者短时间之内理解信息结 构。有的计算机系统有时候不能改善用户需要的功能，这会让一些错误重复地出现。甚 至有的计算机系统会强迫用户执行某项任务。 虽然人机交互的研究已经被证明是相当重要的，为什么在计算机进入市场2 5 年后 才得到人们重视? 在计算机进入普通家庭之前，计算机用户主要是程序员和系统设计 师。因此，如果某个人使用他们设计出的计算机系统时，他已经进入了预先设定好的计 算机行为和习惯中。然而，如今的用户大部分都不是计算机专家。他们被e a s o n 定义为 缺乏对初级用户理解的高级用户。此外用户不再是计算机专家，而是更普通的用户。因 此，软件工程师不能代表普通用户；他们不能认为自己的独特想法是具有代表性的。正 因为设计师不再是典型的用户，人们才需要利用分析工具、技术、设计实践和方法论， 去让设计开发团队知道普通用户是如何操作界面的，以及用户需要从界面中得到什么。 从这个时候开始，多学科的方法开始被广泛接受。i b m 的副主席b r a n s c o m b 进一步阐明 了这个观点，他认为计算机不再是专业人员的工具，它变得十分普通且会无法取代。2 但 是目前来看计算机仍然难以使用。这好比在操作一个电脑之前，不得不去读一读厚重的 说明书。实际上这甚至比驾驶一辆新汽车还要难。因此，很多计算机科学和认知科学研 究的目的都是如何设计一台容易使用的计算机。 2 2 人机交互的定义 人机交互的术语( h u m a n c o m p u t e ri n t e r a c t i o n ) 可以有别的称呼，比如人机交互 ( m a n m a c h i n ei n t e r a c t i o n ) ( m m i ) ，机人交互( c o m p u t e ra n dh u m a ni n t e r a c t i o n ) ( c h i ) 。术 语机器( m a c h i n e ) 比计算机( c o m p u t e r ) 有更广的定义。然而，他们都有一样的含义。 人机交互的简单定义是“人和计算机之间的交互研究”，这是交互设计的广义，但是它不 能表现人机交互的复杂性和多学科的性质。因此，它有5 个更深层次的定义。1 组织影 响研究。2 设计研究。3 任务研究。4 匹配模型研究。5 软硬件交互研究。3 1 k i mw ：b e r t i n o c o m p o s i t e0 b i e c t sr e v i s t e d p r o s e e d i n go f t h ea c ms i g m o d ，1 9 8 5 ：3 3 7 2 【荚】布兰斯科姆高科技风险管理【m 】北京：中信i l j 版社 l ：版，2 0 0 3 ：i 0 1 3 【荚】d i x h u m a n c o m p u e ri n t e r a c t i o n m 北京：电子j ：业出版社出版，2 0 0 3 ：3 6 第二章交互设计简介 首先，交互设计关注的软硬件之问的交互 技巧和技术。在过去依靠键盘输入语言命令是 很普遍的形式这已成为一种计算机特有的用 户输入模式。随着科技发展现在的输入方式比 较多样化。比如，很多系统提供一个可变化的 命令菜单( 图2 3 ) 。然而这些新的技术不仅代 表新的可能性，有时也会产生新的问题。人机 交互的核心主题就是交互技巧，以及它们如何 影响用户和系统之间的交互。因此，人机交互 不仅关注输入输出技术如何影响交互方式，也 图2 - 3 命令菜单 关注一些全新的输入输出技术。人机交互的目的是构建交互技巧，同时让设计人员知道 这些技术和技巧在什么场合、地点可以到更好地应用。 第二，人机交互是计算机系统和用户之间的交互研究。所有领域的人机交互的实质 都是将计算机系统的任务模型向用户匹配。如果模型是匹配的，那么交流过程双方必然 有一个关于任务的共有认识。这说明交流需要共有知识。因此，用户如何应用他们的知 识操作系统成了研究的重点。人机交互研究的任务是预测、描述人机界面上的用户行为。 人机交互的目的是给设计师提供理论和工具，去设计结构清晰的用户模型，帮助用户在 系统任务中合理地应用他们的知识。 第三，成功的人机交互取决于系统是否满足了用户的信息需求，是否允许用户按照 他们想要的方式执行任务。也就是说，系统提供的信息是否满足用户需求是很多计算机 系统的成败的关键因素。因此，好的设计要求表现清晰的功能和信息需求。但系统往往 是复杂的。比如，用户需求可能不是固定和持续的，可能会变。这会导致任务不一定具 有结构性。因此，在任务层面上。用户需求、系统功能、信息提供都应该相互匹配。这 样不需要用户做过多的努力，系统就可以提供给用户他们需要的功能和信息。 第四，人机交互是关于设计中的个体和设计开发过程关系的研究。如果任何人机交 互中的方法和发现都可以影响系统设计，它们必须融合在设计过程中。因此设计和开发 过程其实就是人机交互的整合。在很多软件的开发周期里，设计受制于不恰当的规范， 以及团队中成员的缺乏交流。规范其实就是一个开发流程，必须保证系统的基本功能。 一旦规范文件在设计师中传阅，就会出现一个更深层次的问题。设计更关注的是技术的 应用而忽视了技术是否真的有价值。技术决定主义阻碍了好的系统设计。1 因此，人机 交互是设计过程的研究。它的目标是改进系统设计，让它们更好地为用户考虑。也就是 说从系统为中心的工程设计转向以用户为中心的设计。最后，人机交互研究新的系统对 组织、个人、团队的影响。因此，当系统在公司中应用时，所有雇员的责任都改变了。 同时在新的系统里，工人可能发现他们的地位和影响力不断增加或减少。 韵s c 0 h ed 0 n d d ns u c 嘣f u ) s o r 啪d e 1 0 p m 锄t 【m 】北京：科学h 版社m 敝，2 0 0 4 ：2 5 硕士学位论文 2 3 人机交互的相关学科 人机交互的研究员认为人因工程是计算机物理特性的研究和设计。作为一个学科人 因工程有很多汽车和航天飞机的设计经验。和人机交互的认知、社会、管理方面相同的 是它关注的也是硬件的物理设计。对人因工程学这个术语不同的使用可以追溯到这个学 科的来源。人因工程学起源自第二次世界大战，在当时需要设计出更符合使用者的机器。 虽然人因工程学研究人的物理尺度，但仅仅满足人的物理要求是不够的。这个学科还包 括人类行为的认知、社会、管理方面，而不是仅仅关注机器的外形设计。因此，人因工 程具有两层含义：第一是在人机交互里设计硬件的物理外形，第二是人机交互方面。 软件工程是比较特殊的，它是属于工程领域，而其他的都属于纯学科。然而不管它 是否是一个纯学科还是工程学科，它在设计和开发过程中都扮演着控制和管理的重要角 色。软件工程作为一个学科要追溯到1 9 世纪6 0 7 0 年代的两个会议。1 在这之前软件开 发还没有受到重视，计算机技术进步让人们更相信硬件开发。但随着程序员的增加，更 多复杂软件的需求，要求他们团队合作而不是个人行为。为了让程序中不同的部分相互 匹配，为了控制成本，这些项目要求对项目中的人和技术进行详细的规划、管理。但是 拥有这样的技巧的人目前并不存在，随着软件的尺寸、复杂性不断增加，软件危机终于 爆发了，它也被称为复杂性障碍。2 1 9 世纪7 0 年代中期的软件危机促使软件工程学科的 出现。它包括编写计算机程序；使用规范法则检查程序的逻辑延续性；规划复杂的技术 项目；管理团队成员、成本；设计具有竞争力、可用的软件。此外，软件工程还关注软 件设计的新方法。新语言和编写技术的目的不仅可以控制成本，而且可以设计可用性更 高，更好卖的计算机系统。软件工程不仅提供新工具改进人机交互，也可以管理和控制 设计过程。因此，人机交互和软件工程是相辅相成的。 数学不是一个容易定义的学科，尤其是考虑到它的广泛的应用领域。但数学在人机 交互领域就很容易定义了。数学形式被用于检验计算机程序的结构和逻辑。在人机交互 界面研究员应用这些形式语法检查逻辑矛盾。此外，这些正式语法或者分析技术作为一 种任务分析的形式，评估一个任务或者界面的认知复杂性。因此，数学方法可以帮助设 计师表现不同系统元素的逻辑关系。通过界面规范和描述观察到系统新的发展方向。 j a m e s 认为心理学是内心活动的科学。3 然而在2 0 世纪早期的美国，心理学被描述 为行为主义范例。而在德国是格式塔心理学，瑞士的p i a g e t ，和英国的b a r l e t t 。在w u n d t 传统理论上，格式塔心理学派把研究重点放在了心理学两个最重要的方面：感觉认知和 注意力认知。直到1 9 世纪5 0 年代后期的美国和英国，人类认知理论得到了重建。计算 机的发明让人们又开始关注心理活动的研究。计算机提供了一新的心理学范例，那就是 人是一个信息处理器。这个新的范例成了认知心理学，m a y e r 为这个新学科提出了一个 j 下式定义：“认知心理学是对人类心理过程和结构的一个科学分析，目的是理解人的行 美 p r e s s m a n s o f t w a r ee n g i n e e r i n g m 北京：清华大学版社出版，2 0 0 6 ：4 6 7 2 海滨c + + 向向对象程序设计 m 】北京：清华人学：f ：版社，2 0 0 6 ：4 5 3 【美】詹姆斯p r i n c i p l e so f p s y c h o l o g y m 北京：九州出版社出版，2 0 0 7 ：1 2 8 第一二章交互设计简介 为。”认知心理学发展到现在已经形成了一个庞大的知识体系。在认知心理学里，人类 信息处理和行为理论都被应用到人机交互研究中。比如研究人类思维的限制，错误行为 等。而调查方法和实验方法则被应用到人类行为研究中。在认知心理学里，有很多如何 避免人类行为研究缺陷的知识，这些知识都被广泛应用到人机交互研究中。 1 9 5 0 年a l a nt u n n g 的论文里第一次提出了人工智能的概念，提出了“机器可以思考” 这个问题。t u r i n g 为这个有趣的问题开发了一个模拟游戏。1 这个测试来源于这样的想法： 问答机既能回答一个人也可以是计算机的一系列问题。这就要求回答机能够辨别是人还 是计算机回答了这个问题。t u f i n g 还预示了到2 0 0 0 年会出现更精密的机器，到那时问 答机就智能答对7 0 的问题了。尽管在人工智能领域，其他人并不认同他的大胆预言， 但不得不承认从他的论文开始，人工智能取得了长足的进步。c h a m i a k 和m c d e r m o t t 认为“人工智能就是通过计算机模型研究心理能力。”这个理解提出了很多可行的有趣的 方法来表现认知过程和结构。也就是说，人工智能为人机交互研究提出了两个可能：首 先是提供了很多表达用户的认知模型，以及测试这些模型的方法。其次是提供人机交互 中使用智能系统的可能性。即智能系统更加贴近用户要求，系统可以帮助用户更好地理 解用户，系统可以在教学环境中指导用户。 g r i s h m a n 是这样定义计算机语言学的：“研究如何用计算机系统理解和产生自然语 言。2 在很多方面计算机语言学都被认为是人工智能和语言学的纽带。这个学科起源于 c h o m s k y 的研究工作，他认为在所有语言中，句子的结构都反应了更深层次的意义。 c h o m o s k y 设计了一个改进的语法来表现句子结构和深层意义之问的关系。后来计算机 成为一个方便的方法测试这些复杂的语法。计算机语言学的研究不仅拓展了句法结构和 语义结构，而且拓展了人类对话的语用学。语用学不仅考虑自然语句的意义，也关注对 话在上下文环境中的意义。作为一个学科，计算机语言学在人机交互方面具有两方面的 潜在贡献。第一个作用是更好的理解发生在计算机界面上的对话。第二个是研究自然语 言系统的可能性。在未来这样的系统可以和用户直接对话，就像人和人之间的对话那样。 认知科学起源于1 9 世纪7 0 年代的早期。它并不是来源于一个学科，而是来自多科 学融合，它的目的是理解更高级的心理过程和结构。为了调查这些更高级认知过程，严 格的实验方法是远远不够的。但这并不否认经验主义，而是需要从更多的来源中获得认 知的本质。g a r d n e r 罗列出了可能影响认知科学的几个主要学科：哲学、心理学、语言 学、人种学、神经学和人工智能。但g a r d n e r 关于认知科学的观点排除了社会性的研究 领域，还有情感方面的考虑。尽管认知学科有很多定义，但在它们的实质性观点都是一 样的，即这是一个多学科的交织，目的是为了理解和解释更高级的心理过程。换句话说， 认知科学是一个认知方法，它比任何一个学科的定义都要广泛，比如说认知心理学或是 人工智能。为了在人机界面上预测和理解用户的行为，需要从认知的角度理解用户。也 就是知道用户如何理解这个界面。更多学科得益于人工智能和认知心理学上的发现，这 就是“认知工程”。认知科学里的很多研究已经超过了严格的经验主义的限制，因此认知 1 美 r u s s e l l a r t i f i c i a li n t e l i g e n c e m 北京：清华大学i ；版 ：f f ；版，2 0 0 6 ：8 5 2 袁毓林语苦的认知研究和计算分析【m 】北京：北京人学出版社 l ；版，1 9 9 8 ：1 5 0 9 硕十学 ) = 论文 科学努力提供一个解释。比如，用户如何理解复杂的系统在人机交互是相当重要的，用 户构建的心理模型已经成为了很多研究的重点。因此，认知科学提供给人机交互一个更 容易解释的方法，那就是在人机交互中理解角色的知识。 作为一个学科社会心理学在2 0 世纪得到蓬勃发展，然而很多研究却出现在3 0 年代 后期。g e r g e n 是这样定义它的：“人类交互和它的心理学基础的系统性研究。”1 在人机 交互中，需要更好地理解系统设计。就像软件工程一样，系统是由个人设计的而不是由 团队。但是个体之间的交互会影响到最终的结果。社会心理学的另一个关注点是系统应 用。在这个阶段，经常会存在阻力。因为，如果一个系统没有得到团队合理的意见和修 改，很可能会变得难以使用。 当人们认同人交互是一个多学科的探索时，并不是所有的学科都会被平等对待。一 些科学在早期潜在地影响过交互设计研究。而另一些学科几乎被完全的而忽视了。因此， 在交互设计的著作中包含的知识可以帮助人们更好地理解他们。比如，人因工程学已经 和人机交互共存了很长时间，甚至可以追溯到1 9 世纪6 0 年代的中叶。认知心理学已经 很好的建立起来，c a r d ，m o r a n ，n e w e l l 把它定义为人机交互心理学。人工智能和认知 科学的角色提供给人机交互一个建模方法。如今已经被人机交互包含进去。在人机交互 中计算机语言的地位不断提高，已经超出了自然语言界面的理解需求。作为真实的人机 对话的复杂性，计算机语言学已经成为了一个主流研究。但是目前人机交互和软件工程 还没有任何交涉，即使当他们拥有共同的目标和领域。即使在软件工程不能完全被忽视， 即使软件工程在人机交互领域外，即使研究员认可软件工程的价值，这两个学科依然不 会整合。也就是况，即使软件工程没有被人机交互排除，也不会像其他学科那样成为人 机交互的一个部分。社会心理学和社会学已经被人机交互放弃，因为它们不能表现和涵 盖文化，也不能表现问题的重要性。这很可能是因为人机交互需要关注单个用户和系统， 只有在丌发初期才会考虑很多用户一起使用系统的问题。因此，社会心理学的重要性慢 慢消失了。但依然有一些社会心理学角度的研究进行中，虽然影响不大。比如办公室自 动化具有的社会性含义，但这些社会性指导的研究已经很少了。在人机交互罩社会学的 贡献是应用计算机系统的管理影响，新技术在人群中的价值，消除技术在团队和个人之 间的隔阂。 总之，软件工程、数学、人因工程学、认知心理学、认知科学、人工智能、计算机 语言学、管理心理学和社会学已经给人机交互提供了人类行为的知识和研究技巧。应用 这些技术到人机交互的科学称为交互设计。因此，交互设计的观点表现出一个综合学科 的特点，并且可以从一个学科自由的过渡到另一个学科。多学科的整合无疑是坚定的， 有一天也许能产生出一个融合、统一的交互设计理论。 金盛华当代社会心理学导论【m 】北京：北京师范大学出版社出版，1 9 9 5 ：1 0 l o 第三章交互设计的历史以计算机为例 第三章交互设计的历史以计算机为例 3 1 计算机输入概念的产生 计算机从发明到现在，几乎所有的科学研究和理论都是围绕着如何更好地进行人机 对话展开。因为计算机就是用来模拟人的思维模式的，所以人的对话模式也演变为输入 的技术。从最初的卡片指令到鼠标再到现在的触屏。每一次进步都标志着交互设计这门 学科对计算机设计的贡献。 3 1 1 可用性与输入概念的产生 当用户和屏幕频繁地交互时，他们需要一 种设备去选择屏幕上的物体，并且告诉电脑需 要执行的命令。鼠标最早的概念来自e n g e l b a r t 在一个无聊的会议上的涂鸦，利用电机工程师 的经验和知识，他将两个滚轮垂直放置，一个 用来测试向北向南的滚动距离，一个用来测试 向西向东滚动的距离( 图3 1 ) 。安装在轮子中 间的分压计，很容易将距离转换成信号传输给 电脑。测试这样的设备对于交互设计来说是相 当重要的，设计师可以去测试很多他们想象中 图3 - 1 最早的鼠标 的事物，在某个上下文环境中构建原型或者任务。比如说光笔设备的概念就是来源于最 普通的生活现象，但是它相对于最初的电脑屏幕来说太大而无法准确使用。 个很重要的认识是交互设计其实来源于很多测试，帮助研究员在很多输入装置中 比较它们的效率。每一种可能都需要测试。比 如说光笔，雷达操作员已经使用了很多年，这 被认为是一种最自然的输入设备。但在测试 里，光笔似乎太笨重，不能很好的选择物体( 图 3 - 2 ) 。在测试中，首先向被测试者介绍将要发 生的各种可能。比如说让他们把手放在键盘 上，当屏幕上出现忽大忽小的物体时候，按下 s p a c e 键，启动指示装置，点击它。计算机将 自动测试响应时间和失误率。这个测试目的就 是观察用户使用这个设备出现的问题，再进行 重复设计，产生一个新的想法，让它更接近目 图3 - 2 光笔 誓 第五章笔记本电脑设计展望 标用户。经过不断重复的实验之后，最终能设计i 最有创新性、最合理的解决方案。 3 1 2 人工智能与鼠标的产生 e s l 曲a r h 9 6 2 年发表了篇论文l l q 做“增人人上智能的一个概念框架”，在这篇论文 甩，他认为计算机可以从四个方面去加强人类能山。首先是物理彤卷的物体，可以让 用户舒适地操作各种材料、物体和符号。其次是人类的语言，人通过对自己语义系统鹏 的定位、分类，在脑力建市出一个新的心理模型。在这个系统峭，用户可以有意识把图 像和某个概念连接起米，并可以口由地操作模型里的这些概念。第三是方法论，包括方 法、程