1、人機交互基礎教程第2章感知和認知基礎重點大學計算機專業系列教材內容摘要人的感知認知過程與交互設計原則概念模型及對概念模型的認知分布式認知2.1人的感知視覺。視覺是人與周圍世界發生聯系的最重要的感覺通道。外界0%的信息都是通過視覺得到的因此視覺顯示是人機交2.1人的感知互系統中用的最多的人機界面O。視覺感知可以分為兩個階段：受到外部刺激接收信息階段 和解釋信息階段。了解人類真正能。視覺感知特點：一方面，眼睛和視覺系統的物理特性決定 了人類無法看到某些事物；另一方面，視覺系統進行解釋 處理信息時可對不完全信息發揮一定的想象力。進行人機交互設計需要清楚這兩個階段及其影響 夠看到白引言息。聽覺。聽覺感

2、知傳遞的信息僅次于視覺，可人們一般都低估了這些信息。人的聽覺可以感知大量的信息，但被視覺關注掩 蓋了許多。聽覺所涉及的問題和視覺一樣，即接受刺激，把它的特性 轉化為神經興奮，并對信息進行加工，然后傳遞到大腦。人類聽覺系統對聲音的解釋可幫助設計人機交互界面中的 語音界面。2.1人的感知觸覺。Touch 或者 Haptic perception。觸覺在交互中的作用是不可低估的，尤其對有能力缺陷的 人，如盲人，是至關重要的。觸覺的感知機理與視覺和聽覺的最大不同在于它的非局部 性溫度感受器-冷熱傷害感支器-疼痛機械刺激感受器-壓力。實驗表明，人的手指的觸覺敏感度是前臂的觸覺敏感度的1 0倍。對人身體各

3、部位觸覺敏感程度的了解有助于基于觸 覺的交互設備的設計。力覺。力覺感知一般是指皮膚深層的肌肉、肌腱和關節運動感受 到的力量感和方向感。例如用戶感受到的物體重力、方向 力和阻力等。2.1人的感知內部感覺。內部感覺是指反應機體內部狀態和內部變化的感覺，包括 體位感覺、深度感覺、內臟感覺等。體位感覺人的體位感知器可以分為三種：快速適應感受器-感受四肢在某個方向的運動慢速適應感受器-感受身體的移動和靜態的位置位置感受器-感受人的一條胳膊或腿在空間的靜止位置。深度感覺。內臟感覺2-2知覺的特性知覺的選擇性。分化對象和背景的選擇性是知覺最基本的特性，背景往往 襯托著、彌漫著、擴展著，對象往往輪廓分明、結構

4、完整知覺的整體性。當一個殘缺不全的部分呈現到眼前時，人腦中的神經聯系 馬上被激活，從而把知覺對象補充完整。知覺的理解性。舊經驗與新刺激建立多維度、多層次的聯系，以保證理 解的全面和深刻知覺恒常性。當客觀條件在一定范圍內改變時，人的知覺映象在23認知過程與交互設計原則認知是人們在進行日常活動時發生于頭腦中的事情 ,它涉及認知處理，如思維、記憶、學習、幻想、 決策、看、讀、寫和交談等。 Norman把認知劃分為兩個模式。經驗認知：有效、輕松地觀察、操作和響應周圍的事件， 它要求具備某些專門知識并達到一定的熟練程度，如使用 Word字處理系統編輯文檔等。思維認知：涉及思考、比較和決策，是發明創造的來

5、源， 如設計創作等。常見認知過程感知和識別。人們可以使用感官從環境中獲取信息，并把它轉變為對物 品、事件、聲音和味覺的體驗。注意。注意通常是指選擇性注意，即注意是有選擇的加工某些刺 激而忽視其他刺激的傾向。記憶。記憶就是回憶各種知識以便采取適當的行動。常見認知過程»問題解決。問題解決是由一定的情景引起的，按照一定的目標，應用 各種認知活動、技能等，經過一系列的思維操作，使問題 得以解決的過程。語言處理。閱讀、說話和聆聽這三種形式的語言處理具有一些相同和 不同的屬性。相似性之一是，不論用哪一種形式表示，句 子或短語的意思是相同的。但是，人們對閱讀、說話和聆 聽的難易有不同的體會。影響認

6、知的因素情感。情感因素會影響人的感知和認知能力。如積極的情感會使 人的思考更有創造性、解決復雜問題的能力更強，而消極 的情感使人的思考更加片面，還會影響其他方面的感知和 認知能力。人的個性差異。個性差異可能是長期的，如性別、體力和智力水平；也可 能是短期的，如壓力和情感因素對人的影響；還可能是隨 時間變化的，如人的年齡等。動機和興趣。如果個體從事感興趣的活動，往往會激發更為積極的認知 - 過程，有利于增加探索活動并提升認知評價。2.4概念模型及對概念模型的認知概念模型：指的是一種用戶能夠理解的系統描述， 它使用一組集成的構思和概念，描述系統做什么、 如何運作、外觀如何等。設計概念模型的關鍵過程

7、應包括如下兩個階段：。了解用戶在執行日常任務時做什么；選擇交互方式，是主動式的提問方式，還是被動式的填表 進行檢索方式；并決定采用何種交互形式。有關交互方式的決策與有關交互形式的決策是不相同的。前 者是更高層次的抽象，它關心的是要支持的用戶活動的本質 ,而后者關心的是特殊的界面類型。對概念模型的認知 一個系統能夠做到讓用戶感到滿意，除了在設計開始階段建立一個好的概念模型以外，還應該考慮如何根據人的認知特點，提供多種手段，使用戶能盡快理解關于系統外觀及行為即概念模型的構思，這是一個非常基本的問題。三個相互聯系的概念模型設計模型設計師設想的模型，說明系統如何運作。系統映像用戶模型系統實際上如何運作

8、。 用戶如何理解系統的運作。設計模型設計師用戶模型用戶V 條統 Z 東締脅似 </系統映像幾種認知概念框架從人們不同的認知特點，討論用戶如何理解系統概 念模型，它們是：。思維模型。信息處理模型。外部認知模型思維模型卜用戶思維模型：人們在學習和使用系統的過程中， 積累了有關如何使用系統的知識，而且在一定程度 上，也積累了有關系統如何工作的知識。卜在認知心理學中，思維模型被認為是外部世界的某 些因素在人腦中的反映，掌握和運用思維模型使得 人們能夠進行推測和推理。思維模型牽涉到兩個過 程一“構建”和“運用”過程，人們既可能進行有意 識的思維處理，也可能進行無意識的思維處理。正確的思維模型的建立

9、在理想情況下，用戶開發的思維模型應與設計人員 開發的概念模型相符，如何幫助用戶達到這個目標 是一個非常關鍵的問題。一個交互式系統在設計時，應該開發一個易于用戶理解的 系統映像，應該做到及時響應用戶的輸入并給出有用的反 饋；提供易于理解的、直觀的反饋信息。此外，一個好的交互系統還需要提供正確的信息類型以及正確的信息層次，以針對不同層次的用戶，提供不同層次的系統透明度。這方面包括:有條理的、易于理解的說明 合適的在線幫助和自學教程上下文相關的用戶指南，即，針對不同層次的用戶，解釋在70勺任務階段應如何處理各種情況信息處理模型人們把大腦視為一信息處理機，信息通過一系歹I 有序的處理階段進、出大腦。在

10、這些階段中，大腦 需要對思維表示（包括映像、思維模式、規則和其 他形式的知識）進行各種處理（如比較和匹配）。卜信息處理模型的步驟輸入或刺激輸出或響應信息處理模型的局限»“信息處理模型”是不是正確地反應了人們日常的認 知活動呢？它能否解釋真實世界中的認知現象，又 能否解釋人們與計算機交互時的認知活動呢？。有些研究人員認為，“信息處理”方法沒有說服力，因為 這種方法只是考慮純粹的智能活動，把這種活動同外界的 干擾源以及人工輔助物隔離開來。目前，日益被人們認同的是在認知發生的上下文中 研究、分析認知過程。主要目標是分析環境中的結 構如何幫助人類認知，并減輕認知負擔。外部認知模型外部認知是要

11、解釋人們在與不同外部表示相交互時 涉及的認知過程。其主要目的是要詳細說明在不同 的認知活動、認知過程中使用不同表示的好處，主 要包括：。將信息、知識表面化以減輕記憶負擔；。設計有利于人的信息表示及處理工具，減輕計算負擔；°標注和認知追蹤。基于外部認知特點的交互式界面設計原卜使用基于外部認知的方法進行交互設計時，總體原則是要在界面上提供外部表示，以減輕用戶的記憶和計算負擔。為此，設計人員需要開發不同類型的可視化信息，以便用戶解決某個問題，擴充和增強認知能力。信息和可視化技術，可用于表示大量的數據，同時允許用 戶從不同的角度進行交叉比較。設計良好的GUI也能大大減輕用戶的記憶負擔，用戶能

12、夠 依賴外部表示提供的線索，與系統進行交互。題目類型單詞短語語法識記詞匯語法主形埴空翻譯、改錯證主寫作篠擬練習英語文章II單詞短語 毎 < 字母研始 4- 字母F開始 ffi字母C開始由“ 字母D開始 由&字母E開始 畝字母F開始 + 字母講始 念字母倂始字母弓卷j !0I類單詞第一0T類單詞第二（ P工類單詞第三弓 ©工類單詞第四弓 P :類單詞第五丫 0工類單詞第六3 t類短語第T £ 字母J開始 E *字母妍始 O.l立陽T#齡I類單詞第一輯Ipron.主格）我ice 冰，冰塊Yt.冰鎮ice-cream 冰淇淋idea 想法；思想；意見ideal 理想

13、的；觀念的identical完全相同的；同一的identify 認出，識別，鑒定idiom習語，成語/ai/ais/F ais? kri :m/af diE/ai; diEl/ai? dentikEl/ai? dentifoi/ idiEm/n.n.rua.乳vt.ru便于交互的學習系統O2.5分布式認知分布式認知法描述的是認知系統中發生了什么，它 通常描述人員之間的交互，人們使用的物品及工作 環境。例如，要駕駛飛機這個活動涉及：。駕駛員、副駕駛員和空中交通管制員之間的交互；。駕駛員、副駕駛員與駕駛艙內各種儀表的交互；。駕駛員、副駕駛員與飛機所處環境的交互，如空中航線、 跑道。分布式認知的主要目的是要從信息傳播媒介的角度 來描述交互。也就是說，它考慮的是信息如何表示 ,信息在流經不同個人以及使用不同物體時是如何 重新表示的。這類信息的轉變也稱為“表示狀態的分布式認知理論的特征分布式認知理論具有如下特征:。強調個體與外部表象的結合，重視人工制品的作用。強調認知的分布性。強調交互作用和信息共享關注具體情境和情境脈絡O分布式模型與傳統模型表示 處理輸出表示（動作）分布式模型傳統模型分布式認知模型»在進行分布式認知分析時，通常需要考查：°分布式問題的解決方法，包括協議解決方式。語言及非語