人機(jī)交互概論2023/4/25Ch1-概論1第1頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論2教材郭亞軍,金先級(jí)著.人機(jī)交互.華中科技大學(xué)出版社.2005.3第2頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論3學(xué)完這門(mén)課的效果這門(mén)課是提高你技術(shù)檔次的學(xué)科會(huì)完全改變你普通的看法別人都喜歡你你會(huì)具有創(chuàng)造性的思維讓你更有前途和“錢(qián)途”。

授人以魚(yú)不如授人以漁

第3頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論4Chapter1–概述人機(jī)交互學(xué)(HumanComputerInteraction，簡(jiǎn)稱HCI)是一門(mén)關(guān)于設(shè)計(jì)、評(píng)估和執(zhí)行交互式計(jì)算系統(tǒng)，以及研究由此而發(fā)生的相關(guān)現(xiàn)象的學(xué)科。第4頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論5第5頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論6人機(jī)交互學(xué)的研究?jī)?nèi)容人機(jī)交互行為分為四類不同的感知過(guò)程

人對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界的感知(P1)計(jì)算機(jī)對(duì)外部世界的感知(P2)另外兩種感知(P3和P4)與人機(jī)界面的心理因素密切相關(guān)。如果計(jì)算機(jī)是可以感知外部世界的機(jī)器，那么，P3和P4就代表兩種不同的信息源。第6頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論7一種是人通過(guò)計(jì)算機(jī)傳遞的感知信息(P4)，例如遠(yuǎn)程會(huì)議、遠(yuǎn)程會(huì)診等系統(tǒng)中的兩人或多人之間的相互交流，而計(jì)算機(jī)只是他們之間的交流媒介。--（在這種情形下，外界信息是經(jīng)計(jì)算機(jī)處理之后的信息）另一種是人從作為虛擬世界一員的計(jì)算機(jī)中獲得的感知(P3)，這種感知是人機(jī)間交互的感知。第7頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論8人機(jī)交互學(xué)包含五個(gè)方面的主題：

1）人機(jī)交互的特性；2）計(jì)算機(jī)的相關(guān)性；3）人的特性；4）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和界面架構(gòu)；5）系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的規(guī)范和過(guò)程。第8頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論9人機(jī)交互學(xué)發(fā)展四個(gè)階段

初創(chuàng)期(1959—1970)，--1959年美國(guó)學(xué)者B.Shackel從人在操縱計(jì)算機(jī)時(shí)如何才能減輕疲勞出發(fā)，提出了被認(rèn)為是人機(jī)界面的第一篇文獻(xiàn)的關(guān)于計(jì)算機(jī)控制臺(tái)設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)的論文。--1960年開(kāi)始將人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)引入商用計(jì)算機(jī)---1969年在英國(guó)劍橋大學(xué)召開(kāi)了第一次人機(jī)系統(tǒng)國(guó)際會(huì)議第9頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論10奠基期(1970—1979)

--從1970年到1973年出版了四本與計(jì)算機(jī)相關(guān)的人機(jī)工程學(xué)專著，為人機(jī)交互界面學(xué)科的發(fā)展指明了方向--J.Martin(1973)依據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)歸納出23種人機(jī)交互方式--在1970年同時(shí)成立了兩個(gè)HCI研究中心--這個(gè)時(shí)期已經(jīng)考慮人文因素的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，只體現(xiàn)在硬件設(shè)計(jì)方面。例如，德國(guó)率先公布了一個(gè)人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)(DIN標(biāo)準(zhǔn))，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)的高度不得大于30mm，使得美國(guó)鍵盤(pán)一下子在德國(guó)和歐洲其他國(guó)家失去了市場(chǎng)第10頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論11發(fā)展期(1980—1995)

20世紀(jì)80年代初期，學(xué)術(shù)界相繼出版了六本專著，對(duì)最新研究成果進(jìn)行了總結(jié)。在這個(gè)十年中，召開(kāi)了大量的國(guó)際的和地區(qū)的學(xué)術(shù)會(huì)議，出版了不少專著、期刊和雜志，標(biāo)志著人機(jī)界面學(xué)科的發(fā)展盛況。第11頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論12--人機(jī)交互學(xué)科形成了自己的理論體系和實(shí)踐范疇的架構(gòu)

1.

理論體系方面，從人機(jī)工程學(xué)獨(dú)立出來(lái)，更加強(qiáng)調(diào)認(rèn)知心理學(xué)以及行為學(xué)和社會(huì)學(xué)的某些人文學(xué)科的理論指導(dǎo)。

2.實(shí)踐范疇方面，從人機(jī)界面(人機(jī)接口)拓延開(kāi)來(lái)，強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)對(duì)于人的反饋交互作用，所以，“人機(jī)界面”一詞被“人機(jī)交互”所取代。英文縮寫(xiě)雖然還是HCI，可是第三個(gè)字母“I”的意思卻從“Interface(界面或接口)”變成了“Interaction(交互)”

第12頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論13提高期(1996—)--人機(jī)交互的研究工作重點(diǎn)放在了智能化交互、多模態(tài)(多通道)-多媒體交互、虛擬交互以及人機(jī)協(xié)同交互等方面，也就是放在“以人為中心”的人機(jī)交互技術(shù)方面。

--這不只是要研究人與計(jì)算機(jī)在接口界面的交互，而更需要把人與計(jì)算機(jī)當(dāng)成一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)，使人在與計(jì)算機(jī)交互時(shí)就像是與同類交互一樣。第13頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論14人為中心的人機(jī)交互有如下特點(diǎn)

以符合人類習(xí)慣的方式進(jìn)行信息交互，也就是以語(yǔ)音、圖像、手勢(shì)等方式交流信息，并且綜合利用這些信息。基于人體特征的用戶身份識(shí)別。計(jì)算機(jī)能通過(guò)人臉、語(yǔ)音、動(dòng)作等人體信息對(duì)與其交往的人進(jìn)行身份識(shí)別。計(jì)算機(jī)能理解用戶的感情和意圖，主動(dòng)地進(jìn)行交流和服務(wù)第14頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論15計(jì)算機(jī)被嵌入各種家用電器設(shè)備、生活空間和用具中，計(jì)算機(jī)無(wú)處不在

.人們甚至從茶杯到服飾都享受著計(jì)算機(jī)帶來(lái)的好處，但是你卻看不見(jiàn)計(jì)算機(jī)。人類生活和活動(dòng)的三維空間不僅會(huì)因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)而得到擴(kuò)展(例如，人們進(jìn)入晶體之中)，而且“四維”空間(加入時(shí)間——以往和未來(lái))的展現(xiàn)也不再困難。與網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)相結(jié)合克服時(shí)間和空間上的限制，相隔遙遠(yuǎn)的人門(mén)可進(jìn)行信息交流和協(xié)作，為人類提供極大的方便，促進(jìn)生產(chǎn)率的提高。第15頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論16認(rèn)知心理學(xué)人同計(jì)算機(jī)打交到經(jīng)歷三個(gè)時(shí)期：最初僅是高速計(jì)算工具；

20世紀(jì)70年代后成為人的智能工具；

20世紀(jì)90年代后逐漸成為人類智力放大器。認(rèn)知心理學(xué)創(chuàng)導(dǎo)者加涅把從屬能力稱為“學(xué)習(xí)層次”，“學(xué)習(xí)層次”由淺入深分為八個(gè)等級(jí)：

1）信號(hào)學(xué)習(xí)；

2）刺激-反應(yīng)學(xué)習(xí)；第16頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論17認(rèn)知心理學(xué)3）形成連鎖；

4）言語(yǔ)聯(lián)想；

5）辨別學(xué)習(xí)；

6）概念學(xué)習(xí)；

7）規(guī)則學(xué)習(xí);8）問(wèn)題解決。這8條有因果關(guān)系加涅的信息加工理論從認(rèn)知心理學(xué)層面上指導(dǎo)了人機(jī)交互學(xué)。第17頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論18認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)知心理學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)研究對(duì)于人機(jī)交互學(xué)的形成和發(fā)展起到了關(guān)鍵性的作用迄今為止，人類在同計(jì)算機(jī)打交道時(shí)，基本上還只局限于視覺(jué)感知的范疇(例如，視窗、圖符、菜單等)。聽(tīng)覺(jué)感知的計(jì)算機(jī)化雖然取得很大的進(jìn)展，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到普及的程度。其他感知的計(jì)算機(jī)化就更有廣闊的探索空間了。與認(rèn)知心理學(xué)的“認(rèn)知”相對(duì)應(yīng)的，在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域里是諸如機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器推理、模式識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言理解等等第18頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論19人的感知系統(tǒng)人的感知系統(tǒng)(PerceiveSystem)是人機(jī)交互時(shí)用戶一側(cè)的輸入/輸出通道有五種感知：視、聽(tīng)、嗅、味和觸覺(jué)。事實(shí)上還有痛覺(jué)、溫度感知、饑餓感知等等。可以認(rèn)為這些感知都是通過(guò)各種不同的感受器官感受到的。第19頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論20人的感受器官分成以下四類--第一類是遙感感受器官，如視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)器官，它們能從一定距離之內(nèi)接收信息--第二類是化學(xué)感受器官，嗅覺(jué)和味覺(jué)器官屬于這一類--第三類是體感受器官，這類感受器官只有在軀體與外界的實(shí)體接觸時(shí)才能受到刺激，包括觸覺(jué)、壓覺(jué)、體表的痛覺(jué)和溫度感知器官--第四類是內(nèi)臟感受器官，如饑餓感知、干渴感知、內(nèi)急和嘔吐感知器官等。第20頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論21雖然各類感知器官有極大的差異，但是它們具有某些共同特點(diǎn)。如它們都是傳感器

各類感知器官執(zhí)行同一種功能：把一種形式的能量轉(zhuǎn)變成另一種形式的能量，把信息的密碼翻譯成神經(jīng)系統(tǒng)能辨別和處理的密碼。另一個(gè)共同特點(diǎn)是，這些感知器官感收到的信息在神經(jīng)系統(tǒng)中都是以二進(jìn)制編碼的形式傳遞的。這是因?yàn)樵谏窠?jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞中，信息的傳遞是靠動(dòng)作電位實(shí)現(xiàn)的，而動(dòng)作電位是“開(kāi)關(guān)”式的。正因?yàn)槿绱耍藗冊(cè)噲D借用信息論、控制論等學(xué)科中的概念來(lái)研究感知系統(tǒng)，甚至于用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)。

第21頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論22人對(duì)感知的響應(yīng)人的感受器官感受到外界的刺激之后，會(huì)對(duì)刺激做出反應(yīng)對(duì)感知的響應(yīng)時(shí)間由兩部分組成：響應(yīng)時(shí)間+動(dòng)作時(shí)間。菲茨等人(FittsandPeterson,1964)對(duì)鼠標(biāo)點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)顯示屏上的目標(biāo)做了實(shí)驗(yàn)，得出了在操作者獲得點(diǎn)擊命令后立即做出點(diǎn)擊屏幕上的目標(biāo)的動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間的估算公式(稱為菲茨公式)為Mt=a+blog2(D/S+0.5)(s)第22頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論23人對(duì)感知的響應(yīng)Mt是動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間

a是初始移動(dòng)時(shí)間

b是移動(dòng)單位距離的時(shí)間增量

D是移動(dòng)距離

S是目標(biāo)的寬度第23頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論24人機(jī)交互與認(rèn)知心理學(xué)的關(guān)系在人機(jī)交互過(guò)程中存在大量的心理學(xué)因素接受外部信息和設(shè)計(jì)用戶界面存在大量認(rèn)知心理學(xué)問(wèn)題操作計(jì)算機(jī)時(shí)存在與行為心理學(xué)相關(guān)的問(wèn)題參與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同工作是必然碰到行為心理學(xué)和社會(huì)心理學(xué)等問(wèn)題認(rèn)知心理學(xué)以傳統(tǒng)心理學(xué)中的認(rèn)識(shí)過(guò)程（包括感覺(jué)、知覺(jué)、注意、表象、記憶、思維和語(yǔ)言等）為主要對(duì)象，并強(qiáng)調(diào)認(rèn)識(shí)過(guò)程在人的全部心理活動(dòng)中的重要作用。第24頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論25人機(jī)交互與認(rèn)知心理學(xué)的關(guān)系認(rèn)知心理學(xué)家把人看做是信息加工系統(tǒng)，認(rèn)為人的認(rèn)知過(guò)程就是信息加工過(guò)程。認(rèn)知指的是感覺(jué)輸入的變換、簡(jiǎn)約、加工、存儲(chǔ)和使用的全過(guò)程。認(rèn)知過(guò)程可分解為一系列階段，每個(gè)階段可認(rèn)為是一個(gè)加工單元，承擔(dān)對(duì)輸入信息進(jìn)行某種特定的操作。信息處理過(guò)程也可以從主體的知識(shí)開(kāi)始。可見(jiàn)認(rèn)知心理學(xué)主要是研究作為人類行為之基礎(chǔ)的心理機(jī)制，其核心就是輸入輸出之間的內(nèi)部心理機(jī)制。第25頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論26人機(jī)交互與認(rèn)知心理學(xué)的關(guān)系認(rèn)知心理學(xué)是一門(mén)研究在問(wèn)題解決過(guò)程中，作為主體的人有些什么思維活動(dòng)和心理活動(dòng)，并用信息處理的方法去發(fā)現(xiàn)其規(guī)律的學(xué)科。人機(jī)交互過(guò)程中存在大量的心理學(xué)因素人機(jī)交互所研究是人在使用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程中如何能夠讓人更容易地操作計(jì)算機(jī)的問(wèn)題在人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)該運(yùn)用認(rèn)知心理學(xué)的研究成果及其正確結(jié)論，使人機(jī)交互系統(tǒng)符合認(rèn)知心理學(xué)的基本原理，便于人們順利地與計(jì)算機(jī)協(xié)同解決問(wèn)題第26頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2023/4/25Ch1-概論27色彩對(duì)人的影響人對(duì)外部世界的感知中有70%來(lái)自視覺(jué)，在人機(jī)交互系統(tǒng)中，色彩對(duì)人的生理和心理都起著不容忽視的作用。1.色彩對(duì)生理的影響主要與眼睛的分辨能力和視覺(jué)疲勞有關(guān)就色調(diào)而言，最容易引起視覺(jué)疲勞的是藍(lán)色和紫色，其次是紅色和橙色，而黃色、綠色、藍(lán)綠色和淡青色等色調(diào)不容易引起視覺(jué)疲勞。為減輕視覺(jué)疲勞，還應(yīng)該在視野范圍內(nèi)保持均勻的色彩的明亮度。第27頁(yè)，共