人机交互-以用户为中心的设计和评估

人机交互：第4版以用户为中心的设计和评估作者简介董建明

于1997年获美国普渡大学工业工程博士学位。曾任美国PayPal公司用户体验研究经理，负责世界最大网上支付平台的国际市场用户体验的研究。在此之前，他曾在IBM和eBay公司担任高级创新研究师。他曾在“人机交互”（CHI）、“可用性专业人员协会”（UPA）等一流国际会议上发表多篇文章及授课。他拥有多项人机交互设计方面的美国专利。现任华为软件技术有限公司用户体验部设计总监。傅利民于1999年获得美国普渡大学工业工程博士学位。现任阿里巴巴国际站用户体验和设计总监，之前曾任美国最成功的网上商业网站ebay的用户体验经理。精通电子商务，在工作中为美国和亚洲很多著名公司做过用户体验顾问，主要负责网站、手机和商业软件方面的用户体验设计、研究、开发、推广和管理方面的工作。饶培伦

于1998年获美国普渡大学工业工程博士学位。现任清华大学工业工程系教授，人因与工效学研究所所长，HFESChinaChapter（人为因素和人类工效学学会）主席，清华大学工业工程系副教授。曾获得中国国家自然科学基金杰出青年基金、英国人因学会主席奖章。参编专著10余部，在学术期刊及国际会议上发表论文200余篇，并担任多个国际学术期刊的副主编、编委及国际学术会议的主席、组委。作者简介ConstantineStephanidis(萨文迪)

现任希腊Grete大学计算机学院教授兼院长，ICS-FORTH通用设计和智能研究中心主任。主要研究的领域包括可及性、智能用户界面及帮助系统等。发表过500多篇专业学术论文，主导过50多个欧盟和国家级科研项目。担任国际刊物UniversalAccessintheInformationSociety的首席主编，编著了包括TheUniversalAccessHandbook等多部著作。于2007年起担任HCII（humancomputerinteractioninstitute人机交互研究所）系列国际会议主席。GavrielSalvendy(康斯坦丁)

美国普渡大学工业工程系及清华大学荣誉教授。2001-2011年任清华大学工业工程系主任、首席教授。研究集中在高级工程系统的设计、操作和管理。发表过包括300篇期刊文章的550多篇科学文章；编著过42本专业书籍，被翻译成7中文字发表；创建过两个国际一类学术刊物；先后做过67名博士的导师。美国国家工程科学院院士，中国科学院名誉博士。曾获中国政府颁发给外国友人的最高奖项——中国友谊奖章，也曾获工程界的最高荣誉——JohnFfitz奖和JohnL·Imhoff奖，以表彰他对科学基础理论和实践做出的杰出贡献。综述：未来就在今天1、人机交互学

人机交互学（human-computerinteration，HCI)是一门设计和评估计算机系统以方便人类使用的学科。

人机交互学正从只属于完全从事人机交互工作的专业人士，演变成所有发展前沿计算机相关技术的科学家与工程师的学科。现今这些科学家和工程师不仅要考虑成本、速度、灵活性、可靠性，还要使设计的系统满足用户的需求——而这正是人机交互学的目标。

人机交互学研究和发展的动力是科技的飞速发展。1.电气化2.汽车3.飞机4.供水系统5.电子学6.收音机和电视机7.农业机械化8.计算机9.电话10.空调和制冷11.高速公路12.航天器13.互联网14.图像技术15.家用电器16.医疗技术17.石油和石化技术18.激光和光纤19.核能技术20.高性能材料表0-120世纪最伟大的工程发明0综述：未来就在今天2、发明和技术的传播

虽然一些技术和发明可以提高用户的生产率和满意度，但是要推广到市场却需要很长的时间，研究出能将新技术迅速推广到市场的方法是人机交互提升人类福祉的关键之一。技术表0-2技术进入25%美国家庭的时间达到25%所用的时间/年汽车电电话录像机微波炉电视收音机个人计算机手机5546353430262215130综述：未来就在今天3、人机交互学对市场的影响

人机交互的研究和开发可以积极影响产品设计、服装设计、生活品质、生产率和生活水平。

对人机交互学的专业人士来说，考虑公司高层主管认定的成功关键因素很重要，这样他们就可以调整自己的研发工作以服务于这些因素。因素表0-3美国公司高层主管认为决定成功的重要因素（调查人数：300）认为其最重要因素的百分率%客户满意度财务管理竞争力产品和服务的质量对员工的投资员工的表现442798750综述：未来就在今天4、案例研究

人机交互的目的不仅仅是优化设计用户使用计算机系统，而应该是优化设计能实现其目标与任务的系统。

电子调谐器的人机交互设计。一家大型跨国公司希望能缩短原来45分钟调试时间并提高调试精确度，作者本可以通过设计系统的人机交互部分，把时间缩短为20分钟，但是最后作者选择了使整个调试过程自动化，不需要操作人员在场。他们首先提取了系统设计人员的专业知识，然后通过模糊神经网络的处理技术使调试过程自动化，最后调试时间小于1分钟，精确度也大大提高。

美国邮局分拣信件的视频编码系统。当时有7万名邮递员使用这个系统，耗资40亿美元，首先必须决定现实信息的最佳方式，在参阅了相关文献、准则和标准的基础上，提出了11种可能的界面设计方案。然后通过实验室实验，得出结论，其中有3个比较好的方案。在这个基础上，6个星期内研究了3组邮递员使用这3个方案的情况，再根据测试结论选择了最佳的用户界面系统。

他们最感兴趣的地方不仅仅是如何设计最好的人机交互过程，而是如何让人们最佳地完成任务。他们还开发了一套以科学为基础的员工选聘和培训标准流程，和一个符号工效学的操作平台，并且提供了正确操作设备的录像指导。

基于信息处理的概念和方法，他们推论了最佳设施的大小（用于300人协调工作）；基于社会心理学和管理学的原则，设计了一个扁平的组织结构；基于工业工程的原则，设计出了每个设施的尺寸大小和最佳布局。根据这些结论，两个代表性的设施先试运行，每个设施大约300人，他们在接下来一年的时间进行仔细追踪运行情况。之后，这一设计在美国成功实施。0综述：未来就在今天

如果要有效地设计人机交互的产品和服务，这十条准则值得参考。1.确实理解计算机和计算机设备的任务流程，避免引入不必要的流程。2.确定目标用户的属性和能力，充分考虑人与人之间的区别。3.充分利用人和工具各自在完成任务时的擅长之处，达到完美平衡。4.为所有可能从中受益的用户群体（例如残障和老年人群）进行设计。5.跨地域设计时充分考虑文化差异因素。6.提供既不多也不少的最适当的信息量，帮助用户决策。7.在适用情况下，遵守国际标准及相关准则（例如W3C-WAI可及性标准）8.在产品使用周期里进行必要的用户测试，以降低设计时间和成本。9.平衡用户需求和商业需求，达到设计和市场共赢。10.提供不同外观和风格设计，以满足不同市场审美倾向。表0-4人机交互学有效设计十项准则0了解用户第1篇人机界面设计中最重要的一个原则就是了解产品的用户，只有这样才能为用户提供一个可用的产品。以用户为中心的设计和评估的理论基础及总体流程1.1

以用户为中心的设计和评估的理论基础及设计含义11.1.1用户的含义

以用户为中心的设计和评估(user-centereddesignandevaluation)的最基本思想就是讲用户时时刻刻摆在所有过程的首位。用户是整个设计和评估思想的核心。

用户是指使用产品的人，用户这一概念包括两层含义：（1）用户是人类的一部分。人的行为不仅受到视觉和听觉等感知能力，分析和解决问题的能力，记忆力，对于刺激的反应能力，这些都是人类本身所具有的基本能力，同时人的行为还受到心理和性格取向，物理和文化环境，教育程度及以往经历等因素的制约。（2）人是产品的使用者。他们可能是产品的使用者，也可能是未来的，甚至是潜在的使用者。

研究用户应该从用户的人类一般属性和产品相关的特殊属性着手。以用户为中心的设计和评估的理论基础及总体流程11.1.2人机交互和人类信息处理模型人类区别于其他生物的根本特征是发明和创造工具的能力。在计算机和技术不发达的阶段，通过机器能够完成的工作有限，人人往往需要直接介入很多具体重复的操作。随着人类社会的发展和科学技术的进步，计算机能够完成的工作越来越多。在人使用计算机的条件下，人机交互学研究的就是如何设计计算机界面以使用户使用系统时达到最高的效率和满意程度。输出设备（显示器、喇叭等）输入设备（键盘、鼠标、话筒等）信息处理和存储感知系统（视觉、听觉等）感知处理器短时记忆长时记忆思维处理器感知认知反应反应系统（手指、发音操作等）反应处理器计算机用户（人类）图1-1人机交互系统的信息处理器模型信息、数据信息可视化信息处理和存储感知系统（视觉、听觉等）感知处理器短时记忆长时记忆思维处理器感知认知反应反应系统（手指、发音操作等）反应处理器外部刺激用户（人类）以用户为中心的设计和评估的理论基础及总体流程11.1.3用户生理、心理、个人背景和使用环境的影响用户对产品的使用情况除了受到人类信息识别系统的影响外，还受到用户生理、心理、个人背景和使用环境的影响。

生理方面主要体现在：用户群体的年龄、性别、体能、生理障碍、左右手使用的习惯程度等。如用户年龄的分布意味着用户界面风格的相应变化，以适应人们随着年龄的增大，视力、听力和记忆力减弱的规律。又例如，在设计以男性用户为主的用户界面时，要考虑到男性群体的色盲比例要远远高于女性用户群体，同时，输入设备的物理尺寸可以考虑稍微大于平均用户需要的尺寸。

在心理方面，完成任务的动机和态度对完成任务的质量和效率起着非常关键的作用。人的动机往往是和态度成正比的。在设计产品时应该注意人的情绪因素，考虑到用户体验。用户背景包括可能影响到产品使用的用户各方面的知识和经验。以计算机系统的设计为例，用户背景一般包括教育背景、读写能力、计算机知识程度、计算机系统一般操作的熟练程度、与产品功能和实现方式类似的系统的知识和经验、对系统所完成的任务的知识和经验。用户使用产品的物理环境和社会环境也对使用效率有明显影响。这方面要考虑的因素包括光线、噪声、操作空间大小和布置、参与操作的其他用户的背景与习惯、人为环境造成的动力和压力等。例如，在噪声较强的环境下，用户界面就不能依赖以声音的方式输出信息，所以设计人员应当仔细、充分考虑这些问题。以用户为中心的设计和评估的理论基础及总体流程1.2

全部用户体验及其设计所需的知识背景和经验1

用户和产品接触的全部过程称为产品的全部用户体验（totaluserexperience）。用户使用产品只是中间的一个环节，要达到用户满意的目标要着眼于用户全部体验的所有环节，仅仅关注产品的可用性是不够的。最初听说和了解进一步研究购买/得到产品打开产品包装安装和设置学习/初步使用日常/频繁使用售后服务/技术支持产品升级换代产品消亡服务产品研究和获得产品安装和使用产品服务图1-2全体用户体验的主要组成部分以用户为中心的设计和评估的理论基础及总体流程1

在实际的产品开发中，需要成立一个具有多方面知识背景和经验的组织或团队，尽可能的涵盖全部用户体验过程。一个典型的开发组织应该包括三个方面的知识背景和经验：（1）项目计划和管理；（2）用户研究；（3）系统设计和实施以上三个方面知识背景和经验的典型内容和描述如表1-1所示。

表中的知识背景和经验可以直接转化为开发组织中相应的成员职务或角色。组织开发中的成员所负责的职务也可以根据开发的不同阶段灵活的变化，即一个职务可以由多名成员担任，也可以一个成员担任多个职务。“帽子”1表1-1开发组织的知识背景和经验以用户为中心的设计和评估的理论基础及总体流程1.3

以用户为中心的设计和评估的总体流程1

任何一个产品从前期研究，总体设计到具体设计和实施都要经历一个复杂的过程。产品的设计和开发一般分为3个主要阶段：（1）策略和用户分析；（2）设计和评估；（3）实施和评估以用户为中心的设计和评估的理论基础及总体流程1用户特征描述需求收集和分析视图设计用户测试专家评估原型开发目标定义任务分析对象模型化和分析高真设计原型和设计风格标准实施评估策略和用户分析设计评估实施和评估图1-3以用户为中心的设计流程以用户为中心的设计和评估的理论基础及总体流程11.3.1策略和用户分析策略和用户分析阶段主要解决的问题是决定产品设计的方向和预期目标。以用户为中心的设计思想认为，产品的成败取决于用户的满意程度，要到达用户满意的目标，首先应当深入了解谁是产品的目标用户（年龄区间、文化背景），这一过程就是用户特征描述。产品设计者还应当明确地了解目标用户对产品设计的各方面期望是什么（功能、指标），这一个过程就是需求收集和分析。用户需求的数据和信息可以从用户实验和市场分析材料等渠道中获得。

受到人力、物力、时间等资源的限制，一个产品不可能同时满足所有用户的需求，所以产品设计和开发人员在全面分析用户需求后，要明确项目的应用范围，将项目目标正规化，这就是目标定义。

产品设计的目的是帮助用户完成他们期望完成的任务，确定项目目标后，用户需要完成的任务随之确定。开发和设计人员应该将注意力放在用户完成任务的具体方式上，对他们完成任务的方式进行分析和研究，设计出和用户完成任务的习惯相吻合的方式，这个过程就是产品的任务分析。以用户为中心的设计和评估的理论基础及总体流程11.3.2设计和评估

全面的策略和用户分析为产品的设计提供了丰富的背景素材，这些素材必须经过系统的方法进行分析，并以精炼的方式表达出来才能够被有效地运用。一种常用的分析方法就是对象模型化（objectmodeling）。对象模型化将所有策略和用户分析的结果按照讨论的对象进行分类整理，并以各种图示的方法描述其属性、行为和关系。

对象模型化转化为不同程度的用户界面图。比较抽象的视图有利于逻辑分析，称为低真视图。比较具体的视图更接近于系统人机界面的最终表达，称为高真视图。

收集反馈信息最常用的方法是用户测试和专家评估。用户测试是指将设计好的视图展现在用户面前，通过让用户模拟使用或讨论等方法获得用户反馈的数据。专家评估是指设计人员请人机界面设计和系统功能的专家，根据他们的经验审查设计的视图，提出设计可能存在的问题。1.3.3实施和评估随着产品进入实施阶段，产品开发人员投入更多的时间和精力对高真设计原型进行最后的调整，并撰写产品的设计风格标准。2用户、市场和目标分析用户研究的目的2.1用户是产品成功与否的最终评判者。在整个产品的设计和开发过程中执行以用户为中心的原则，时刻考虑用户的需求和期望。用户接受性的问题产品种类非市场需求产品性能与用户要求不符合产品外观缺乏吸引力产品难以学会使用用户研究的目的2.1用户是产品成功与否的最终评判者。产品存在用户接受性的问题——产品种类非市场需求——产品性能与用户要求不符合——产品外观缺乏吸引力——产品难以学会使用——产品可靠性、安全性等存在设计问题在整个产品的设计和开发过程中执行以用户为中心的原则，时刻考虑用户的需求和期望。人机学模式2.2人机工程学是一门研究人与机器进行交互而达到最佳效能的学科。怎样使人与机器同时发挥出各自的优势？人机学设计理论三种模式——用户思维模式是指用户根据经验认定的系统工作方式以及他们在使用机器时所关心和思考的内容。——系统运行模式是指机器完成其功能的方式和方法，也是系统实施者所直接关心的内容。——设计者思维模式是指人机交互设计人员在设计过程中考虑的内容。人机学模式2.2下面是这三种模式在设计一个假象的学生开学注册计算机系统时的例子。这一系统的用户包括：学生、教师和注册管理人员。学生在使用这一计算机系统时考虑的内容可能包括：——如何输入和更改个人信息？——如何查询课程设置和注册要求？——如何查询开学活动和时间表？——如何查询公告栏？教师和注册管理人员所需要考虑的内容包括：——如何查询学生注册的情况？——如何在公告栏中登出公告？——如何查询课程注册情况？人机学模式2.2对于开学注册计算机系统，编程人员考虑较多的是系统运行模式。其内容可能包括：——被设计的计算机系统的运行平台是什么？——应当使用哪些开发工具进行编程？——学生开学注册计算机系统的数据结构是什么？——如何管理登录名及密码？人机学模式2.2对于开学注册计算机系统，人机交互设计人员需要将用户的需求和系统所能提供的资源有机地结合起来。他们的思维模式应该综合考虑用户在完成开学注册任务过程中的全部用户体验。内容包括：——用户需要在哪里使用这一系统？——哪些使用户使用的主要功能，哪些是用户可能需要的辅助功能？——计算机的输入和输出方式是什么？——用户是否能够容易的理解用户界面的内容并有效的使用用户界面？用户特征2.3任何一个产品不可能使每个用户都完全满意。要确定产品的目标用户，并总结其共同特征。常用描述用户特征的几个方面：（1）一般数据：—年龄—性别—教育程度—职业（2）性格取向：—内向型/外向型—形象思维型/逻辑思维型（3）一般能力：—视力、听力等感知能力—判断和分析推理能力—体能用户特征2.3（4）文化区别：—地域—语言—民族习惯—生活习惯—喜厌（5）对产品相关知识的现有了解程度和经验：—阅读和键盘输入熟练程度—类似功能的系统的使用经验—与系统功能相关的知识（6）与产品使用相关的用户特征：—公司内容/外部使用—使用时间、班次

（7）产品使用的环境和技术基础：—网络速度—操作系统及软件版本—软硬件设置

商业目标、用户目标和设计目标2.4任何产品项目都是以某些目标为基础的。商业目标：赢利，推广自己的理念和品牌，提高知名度等。用户目标：使用令人满意的产品设计目标：设计出令人满意且有商业价值的产品商业目标用户目标高层次目标低层次目标服务于图2-1商业目标和用户目标之间的关系商业目标、用户目标和设计目标2.4成为世界级的公司财务收益得到提高一种新产品在投资市场一年之内盈利新产品得到成功的设计新产品具有用户喜欢的性能新产品信息资料的取得了解产品的具体性能和价格产品购得通过使用产品获得产品带来的益处图2-2公司目标层次图2-3用户目标层次市场和竞争分析2.5设计某个产品时只保证产品本身具有很好的可用性是不够的。在进行市场分析和竞争分析时，首先要明确回答的两个问题：（1）谁是你所设计产品的竞争者？（2）你所设计产品相对优势是什么？系统的进行市场分析的目的就是具体化和量化产品的市场和竞争情况。例：某项服务型商业网站（1）哪些网站提供相同的或类似的服务？（2）这些网站提供哪些相关的服务或功能？（3）这些网站的经营和运作状况如何？（4）这些网站的市场分配情况如何？（5）这些网站的商业模式分别是什么？它们各自的优缺点是什么？（6）哪些网站在迅速发展，哪些网站在萎缩？原因各是什么？（7）哪些网站可以作为计划设计网站的最直接的竞争对象？市场和竞争分析2.5美国IBM公司提出用CUPRIMDSO作为衡量所有产品的各方面的水准。这九项衡量标准分别是：Capacity——功能Usability——可用性Performance——运行效率Reliability——可靠性Installability——可安装性Maintainability——可维护性Documentation——文件管理Service——服务质量Overallsatisfaction——综合满意程度需求收集和需求分析2.6需求收集和分析是以用户为中心的设计中的重要环节，同时也是一个复杂的环节。表2-1不同需求的例子需求收集和需求分析2.6需求收集和分析是以用户为中心的设计中的重要环节，同时也是一个复杂的环节。常用的用户需求方法有：调查问卷、访谈、焦点小组、观察等。得到用户需求后一般采用以下典型步骤进行分析：（1）请用户列出其各个层次的目标。（2）笼统地让用户代表列出达到目标的各种需求。（3）通过离子大致地讲解一下对需求的各种可能的理解。（4）将自己对所有需求的可能理解分类展现在用户面前，让用户将自己提供的需求对号入座。（5）将用户代表提出的所有不可能对号入座的需求列出来，并加以整理，纳入新的需求的理解方式。（6）列出各项需求的衡量标准，对不易衡量的需求内容进行适当修改和删除。优先权分