人機界面的基本概念與分析

第二章人機界面的基本概念與分析教學目標：掌握人機界面的基本概念，分析方法，開發(fā)過程教學內容人機界面的基本概念人機界面的分析方法人機界面的軟件開發(fā)過程重點、難點人機界面的分析方法教學基本要求掌握人機界面的分析方法掌握人機界面的開發(fā)過程教學過程設計（參看課件）2—1人機界面的基本概念用戶體驗，英文叫做UserExperience,縮寫為UE,或者UX。它是指用戶訪問一個網站或者使用一個產品時的全部體驗。他們的印象和感覺，是否成功，是否享受，是否還想再來/使用。他們能夠忍受的問題，疑惑和BUG的程度以用戶為中心的設計，英文叫做User-CenteredDesign縮寫為UCD信息架構，英文叫做Informationarchitecture，縮寫為IA。它是一個整理信息，斡旋信息系統(tǒng)與使用者需求的過程，主要是要將信息變成一個經過組織、歸類、以及具有瀏覽體系的組合結構。這樣的結構性設計將使得使用者對于信息的內容存取更直接，讓使用者的任務更容易完成，它也可說是在結構與分類上的藝術與科學，可以幫助我們尋找信息并且予以管理。交互設計，英文叫做InteractionDesign交互設計是指設計人和產品或服務互動的一種機制，以用戶體驗為基礎進行的人機交互設計是要考慮用戶的背景、使用經驗以及在操作過程中的感受，從而設計符合最終用戶的產品，使得最終用戶在使用產品時愉悅、符合自己的邏輯、有效完成并且是高效使用產品。交互設計的目的是使產品讓用戶能簡單使用。任何產品功能的實現都是通過人和機器的交互來完成的。因此，人的因素應作為設計的核心被體現出來。HCI：humancomputerinteraction人機交互用戶界面-Userinterface圖形界面-GraphicsUserInterface在人和機器的互動過程中，有一個層面，即我們所說的界面。從心理學意義來分，界面可分為感覺（視覺、觸覺、聽覺等）和情感兩個層次。有效的界面設計經常是預見的過程，設計目標是開發(fā)者根據自己對用戶需求的理解而制定的。優(yōu)秀的界面簡單且用戶樂于使用，這意味著設計需適應硬件的局限。易用性-Usability是交互式IT產品/系統(tǒng)的重要質量指標，指的是產品對用戶來說有效、易學、高效、好記、少錯和令人滿意的程度，即用戶能否用產品完成他的任務，效率如何，主觀感受怎樣，實際上是從用戶角度所看到的產品質量，是產品UsabilityEngineer使用性工程師HandsetUserInterface手持設備用戶界面(HUI)humancomputerinteraction人機交互(HCI)ManMachineInterface人機接口(MMI)2—2人機界面的基本特性2—3人機界面的應用領域2—4人機界面的分析方法2—4—1研究人機界面的工具和方法2—4—2人機界面的用戶分析界面設計的分析階段包括任務分析和學習者特點分析。其中任務分析與其他系統(tǒng)的分析基本一樣。本節(jié)只討論學習者特點的分析。1、學習者特點分析計算機輔助教學中人機界面的建立應該滿足學習者的需要，因此很有必要知道什么樣的人在使用界面。不同的學習者對有關計算機知識的條件以及影響他們使用界面的因素是不同的。學習者特點分析的目的就是要獲得有關學習者技能和經驗的全部信息，預測學習者對不同的界面設計的反應。這樣我們就能作出管理上的判斷，并使界面的復雜性符合學習者的能力。因而學習者特點分析的關鍵在于對學習者類型的分類。學習者類型的分法有許多種，它對界面的設計有重要的意義。一般把學習者分成以下四類：?生手指從未使用過計算機系統(tǒng)的學習者。他們不熟悉計算機的操作，缺乏有關計算機系統(tǒng)的知識。他們對計算機會產生一種陌生的感覺。?新手指有一定的計算機經驗，但對計算機輔助教學系統(tǒng)來說不熟悉的學習者。剛開始使用某個計算機輔助教學系統(tǒng)的學習者都是新手。這些學習者容易出錯誤。?熟手指對某些計算機系統(tǒng)已有許多經驗，已成為熟練操作員的學習者。大多數經常操作計算機的學習者隨著時間的延伸會變得熟練起來，他們要求有一個能快速使用的界面。但熟練的學習者可能對系統(tǒng)結構的了解甚少，因而他們缺乏改正意外錯誤和擴展系統(tǒng)的能力。?專家專家學習者一般具有計算機軟件的專長，深入了解系統(tǒng)運行原理，有修改和維護系統(tǒng)的能力。以上學習者分類法只是為學習者分析提供了一個基礎。其實，學習者分類遠不是這么簡單。在某一學習者總體中，學習者類型經常是混合的，而且同一學習者會隨著時間而發(fā)生變化。我們在進行學習者分類時應注意到這一點。2、學習者特點的度量標準要對學習者進行分類，需要有基本的衡量尺度。這種尺度有多種，如學習者使用系統(tǒng)的頻繁程度、了解系統(tǒng)的程度，以及需要學習的程度等。度量尺度的選擇與學習者操作系統(tǒng)的作業(yè)成績有關。例如，使用頻次會對學習者的熟練程度發(fā)生影響。學習者分類的度量標準一般分為以下幾種：?使用頻次經常使用計算機的學習者能較快地獲得技能和經驗。如果頻率很低，技能的發(fā)展就會很慢，需要更具有支持性的界面。使用的頻率有時也會發(fā)生變化。如果經常使用的學習者長時間不用，也會忘掉一些重要信息，也要向他們提供一定的幫助。?使用隨意性使用某一系統(tǒng)對某一個人可能是必須的，也可能不是必須的。例如，公司銷售的數據檢索人員就必須使用銷售訂貨處理系統(tǒng)。但是是否要用類似銷售訂貨處理系統(tǒng)的軟件作預測則是一件很隨意事。對于學習者來說不管是何種界面都要求是友好的。但是隨意使用的學習者界面，在界面的易用程度上必須更勝一籌。否則，這種系統(tǒng)可能永遠不會被使用。?計算機的熟悉度大多數學習者都有使用計算機的一些經驗。但不同的學習者使用計算機經驗的程度有很大的差別。學習者訓練對熟悉度有很大的影響。?學習者知識某些學習者具有相當多的計算機程序設計和操作的知識。這些專家學習者有能力擴充系統(tǒng)及其界面的功能。因而他們需要一種靈活的程序設計，或以部分語言型的界面滿足他們的要求。?學習者智能這是對學習者一般知識與智力的度量，用以決定學習者能接受界面的復雜程度。?學習者人體操作能力和技能如果采用新的設備和工作環(huán)境，就必須對學習者的人體操作能力和技能工效學分析，以滿足學習者的要求。例如分析學習者使用鼠標、掃描儀等的經驗和技能。利用以上的度量標準，可以了解有關學習者特點的一般情況。同時也應了解有關學習者變異的情況，以便使界面滿足不同類型學習者的要求。界面設計理論界面設計也需要在一定的理論思想指導下進行。心理模型和學習者模型、人機界面設計的理論模型分類等是界面設計理論中應該考慮的內容。1、心理模型和學習者模型心理模型及其分類在人與計算機系統(tǒng)進行通訊或對話時，需要建立系統(tǒng)工作的心理模型。人們利用這種，模型就能預測在完成某些行動時，系統(tǒng)會表現出來的特性，也能模擬在某些成分的工作不正常時系統(tǒng)的行為特點。心理模型可分為下列幾類：?結構模型和動態(tài)模型：結構模型是以一種不變的方式描述一個系統(tǒng)。動態(tài)模型則描述系統(tǒng)隨時間發(fā)生變化的情況。?成分模型、拓撲模型和幾何模型。結構模型可以分解成若干簡單的成分模型，也可以分解成各種拓撲結構模型或幾何結構的模型。?行為模型和內部結構模型。在動態(tài)模型中，行為模型只是根據系統(tǒng)的輸入和輸出來描述一個系統(tǒng)。而內部結構模型則把系統(tǒng)分解成各成分間的相互作用。?聚合模型和機械模型。內部結構模型可以是聚合的，也可以是機械的。在聚合模型中，各成分的行為方式一致，而在機械模型中，各成分的行為方式各不相同。?因果模型和同步模型。內部結構模型可以是因果的，也可以是同步的。聚合模型實質上是同步的。機械模型既可把成分分解成因果鏈，也可把它們看成是同步發(fā)生的。?行為流模型和信息流模型。在因果模型中，既可有行動流的模型，也可有信息流的模型。前者強調系統(tǒng)中的物質和能量，后者強調系統(tǒng)中的信息。學習者模型隨著計算機輔助教學系統(tǒng)變得越來越復雜和人工智能技術在教學系統(tǒng)設計中的應用，在人機系統(tǒng)相互作用方式的設計中應考慮學習者在興趣和知識背景上的差異。可以考慮開發(fā)出具有復雜學習者模型的機器系統(tǒng)。建立學習者模型可以在三個不同水平上進行：第一個水平的學習者模型只是考慮學習者的生理和身體的特征。例如，假定學習者是右利手的，有一定數目的手指和一定的肌肉力量等。有時，學習者模型并不是明確表述的，而是隱含在教學系統(tǒng)的功能之中。第二個水平的學習者模型是在第一個水平是進一步考慮了學習者的認知加工能力。例如，機器系統(tǒng)可能會假定學習者最多能記住多少數據。所有都無一例外地對學習者的認知功能作了假設。但是在過去，這一水平上的學習者模型沒有明確提出來，而是隱含在教學系統(tǒng)之中。這一點在復雜的教學系統(tǒng)中更是如此。因為在復雜的教學系統(tǒng)中，影響學習者的各系統(tǒng)成分是獨立設計的。若把整個教學系統(tǒng)看成一個認知系統(tǒng)就有助于將教學系統(tǒng)所有成分整合成一個協(xié)調系統(tǒng)。人機之間的不匹配一般都來自教學系統(tǒng)設計者不能明確說明教學系統(tǒng)對人的要求。第三個水平上的學習者模型是把機器也看作是一個認知系統(tǒng)，至少把它看作是模擬了人類認知系統(tǒng)的某些功能。機器系統(tǒng)的學習者模型除了要包括學習者的認知加工技能及其局限性外，還要具有人和機器這兩個認知系統(tǒng)如何相互作用的模型。2、人機界面設計的理論模型分類在人與計算機界面中，學習者模型和心里模型共同結合而成為理論模型，它可分為如下幾類:?認知模型：心理學工作者為深入理解人的心理過程而構建的信息加工模型。?學習者知識模型：主要用于計算機輔助訓練以及自適應界面的模型。這類模型主要描述某一領域內的知識類型以及知識類型間的關系。這些模型都嵌入在軟件中。?學習者特點模型：根據技能與能力對學習者進行分類的模型。?學習者任務模型：學習者關于任務功能及其操作順序結構的模型。?學習者系統(tǒng)模型：學習者有關系統(tǒng)結構的模型。這種模型既可以用視覺類比來表示，也可用語言描述。在界面設計中，與軟件直接有關系的理論模型有學習者任務模型、學習者系統(tǒng)模型和學習者特點模型。各種模型的關鍵點在于兼容性程度。一個界面的結構和操作與學習者所設想的越一致，該界面就越容易學習和被接受。許多學習者根據過去使用類似教學系統(tǒng)的經驗來建立系統(tǒng)的心理模型。當學習者第一次遇見系統(tǒng)時，學習者的心理模型可能是很含糊的，但會隨經驗的增加而不斷完善。任務模型和學習者系統(tǒng)模型有兩個維度，第一是系統(tǒng)靜態(tài)結構（系統(tǒng)各部分及其相互關系），它與界面顯示的設計有關。第二是系統(tǒng)運行的動態(tài)特征，它與對話設計有關。學習者的系統(tǒng)模型的分析對界面的表示是非常重要的。如有可能應盡可能采用學習者的語言。系統(tǒng)的視覺類比也可直接轉變城圖符形式，學習者系統(tǒng)模型對于對話的設計也會有很大的幫助，它可以從學習者的觀點來反映系統(tǒng)的功能組成。2—4—3用戶的使用需求分析需求分析是創(chuàng)作一種新軟件產品的第一階段。該階段的任務就是確定用戶對應用系統(tǒng)的具體要求和設計目標。需求分析的方法很多，如結構化程序設計在需求分析階段采用的是結構化分析，即采用“自頂向下”逐步分解的原則，運用相應的工具，進行設計目標描述。在用戶需求提出后，設計人員還要從各種不同角度來分析問題，盡可能列出解決問題的各種策略，最后，評估各種方案的可行性，從眾多的分析方案中找出一個可行性高而最有價值（創(chuàng)意新穎）的方案。2—4—4界面的分析人機界面的風格分析這里所指的人機界面的風格，是指計算機系統(tǒng)的用戶界面上控制輸入的方法，大致經過了四代的演變：1命令語言：在圖形顯示、鼠標、高速工作站等技術出現之前，現實可行的界面方式只能是命令和詢問方式，通信完全以正文形式并通過用戶命令和用戶對系統(tǒng)詢問的響應來完成。這種方式使用靈活，便于用戶發(fā)揮其創(chuàng)造性，對熟練的用戶有很高的工作效率，但對一般用戶來說要求高，易出錯，不友善并難于學習，它的錯誤處理能力也較弱。2菜單選項：這種方式與命令行方式相比不易出錯，可以大大縮短用戶的培訓時間，減少用戶的擊鍵次數，可以使用對話管理工具，錯誤處理能力有了顯著提高。但使用起來仍然乏味，可能出現菜單層次過多及菜單選項復雜的情形，必須逐級進行選擇，不能一步到位，導致交互速度顯得太慢。3面向窗口的點選界面此類界面亦稱WIMP界面，即窗口(Windows)、圖標(Icons)、菜單(Menus)、指示器(PointingDevice)四位一體，形成桌面(Desktop)°這種方式能同時顯示不同種類的信息，使用戶可在幾個工作環(huán)境中切換而不丟失幾個工作之間的聯系，用戶可通過下拉式菜單方便執(zhí)行控制型和對話型任務，引入圖標、按鈕和滾動桿技術，大大減少鍵盤輸入，對不精于打字的用戶無疑提高了交互效率。4自然語言使用自然語言與應用軟件進行通信，把第三代界面技術與超文本、多任務概念結合起來，使用戶可同時執(zhí)行多個任務(以用戶的觀點)。隨著文字、圖形、語音的識別與輸術技術的進一步發(fā)展，多媒體技術在人機界面開發(fā)領域內的進一步發(fā)展，自然語言風格的人機界面將得以迅速的發(fā)展，最終走向實用化。2—4—5開發(fā)用戶友好性系統(tǒng)的設計方法界面設計形式界面設計的形式可以根據學習對象的年齡、專業(yè)、學科等不同的特點而有所不同。但是不論界面的設計形式如何變化，界面設計標準和界面中的對話設計形式應該有一個基本的統(tǒng)一。1、 界面設計標準在任務實際完成后，就需要選擇界面設計的形式。這是一個需認真決策的過程，必須在系統(tǒng)任務和軟硬件的約束之下，使界面設計形式符合學習者的特點。許多不同類型的界面設計形式已在人機界面中得到應用，它們的質量與功用也各不相同。界面設計人員必須熟悉各種界面形式的特點。大多數界面使用一種以上的設計形式，每一種形式滿足一組任務的要求。設計的復雜程度要合適，以便支持所有的學習者。界面設計的主要標準有：?易用性：對無經驗的學習者，界面使用的難易程度。?易學性：學習界面命令與功能的難易程度。?操作速度：完成某一操作時界面的效率。通常用操作步驟，擊鍵或反映時來衡量。?復雜性：所能提供的功能范圍，以及這些功能能否以新的方式組合以擴展界面的能力。?控制：由學習者還是計算機發(fā)起和控制的對話。?易開發(fā)性：設計界面的難易程度，開發(fā)這種界面需要花費多大的努力。2、 對話設計的形式問答式。這是一種簡單的人一計算機對話方式。它由計算機提示一系列的問題，由人作出回答。其最簡單的形式只作是和否(Y/N)反應，也可填入復雜的數字和字母。學習者的回答只限于很少一組有效的反映。因而這類對話的復雜程度，受到極大的限制。問答對話容易使用和學習，因為它給出了完整的提示，告訴用于該做什么。（2） 菜單。菜單是一種適合于無經驗學習者的簡單對話形式。在菜單中所有可能的項目都作為提示顯示在屏幕上，學習者用一字母或數字選擇其中之一。單個屏幕上每次顯示的菜單數量是有限的，一般最后局限于9各項目。超過這個項目就會使短時記憶負荷過大，會增加菜單內的搜索時間。因此，選擇項很多的系統(tǒng)可采用層次結構，為學習者提供一種邏輯路徑。這種方法對沒有經驗的學習者簡便易用，但對專家學習者則會感到太慢太繁。菜單常常用于提取功能。但是當選擇項目有限時，也可用作數據輸入。對菜單的編程比較容易，學習者也容易檢驗它的正確性。但是菜單所消耗的CPU資源較多。對遠程終端來說，若每次大量地改變屏幕的內容，會使系統(tǒng)的反應時大大增加。（3） 圖符。圖符是一種類似顯示菜單那樣在顯示器上表示不同功能的圖象，如Windows視窗界面上的圖符。學習者若要選擇某一功能，只要用鼠標等指示裝置把光標指向圖符即可。如果圖符設計得非常逼真，它將是一種非常有效的技術。對有經驗和無經驗的學習者，其學習和操作時間都會大大減少。圖符也可說是一種超越語言障礙的國際對話語言。由于對圖符的解釋存在著很大的個體差異，因此，圖符必須配有一定的文字說明。圖符通過擬物化來產生意義，這對某些的對象很容易實現，但對一些抽象的概念卻很難表達。若圖符所表示的對象是唯一的或無異義的，它的作用就很大。但是當用圖符表示幾個類似的項目時，界面設計者要設計可區(qū)別且有意義的圖形就很不容易。（4） 填表填表是一種數據輸入時常用的對話形式，它也可用在數據的提取和編輯中。這種辦法的核心是在CRT屏幕上顯示一張與一般使用的表相類似的表。顯示中有整個表的表頭，還有不同數據域的表頭和提示數據位置的光標等。在填表式對話方式中，使用相同的顯示可完成數據的提取、顯示和編輯。表格的優(yōu)點在于它具有與傳統(tǒng)行文檔案相類似的布局。其操作步驟也清楚明了。在數據輸入對話中，填表時伴有聯機核對。（5） 命令語言。命令語言具有很多不同的類型，其中包括單詞命令和具有一定語法的復雜命令。命令語言的一個基本特點就是幾乎都不向學習者顯示附加的信息。學習者輸入命令的位置有提示符指示。由于顯示的信息較少，命令語言對屏幕空間的使用和在數據傳輸上是非常經濟的。命令語言的最大優(yōu)點在于其界面的完善性和靈活性。如果一個系統(tǒng)具有許多學習者想調用的功能，而且這些功能需要不同的組合，那么命令語言就是一種理想的界面。這是因為不同的功能可以用語法組合在一個句子中。一旦形成語法，就可以用嵌套的方法形成更復雜的命令。這種界面對控制某些系統(tǒng)來說是一種完善的、能擴充的界面。命令語言的缺點在于學習編碼和語法的時間很長。這種界面對初學者是難以使用的。如果命令語言不只是采用某些關鍵詞，那么就會增加編程的難度，增加學習者的負擔，因為這時相當于建立一個簡單的編譯器。（6） 自然語言。自然語言采用學習者自然的通訊方法。按理說，它是最理想的人機界面。然而從學習者的角度看這種方法有許多局限性，而且還帶來計算量大等問題。自然語言既可用語言直接輸入，也可用鍵盤輸入。語言輸入是一種較快的理想方法，但目前的語言識別技術還未達到成熟的地步。鍵盤輸入的方法費時較長，且容易出錯。自然語言理解的主要問題在于可在不同層次上產生意義，要真正做到自然語言對話，必須建立具有智能的機器以及相應的語義數據庫。因此，目前自然語言界面只局限于在某些領域中使用。（7） 交互類型。許多時候，系統(tǒng)的功能往往決定了可采用的界面設計類型。如一個超大規(guī)模集成電路（VLSI）,其設計系統(tǒng)就必須要求一個交互的圖形界面，以及電路元件的圖符庫。因此有必要根據交互作用的類型對任務進行分類。主要的交互類型有：數據輸入、數據顯示、數據提取（搜索和顯示）、數據編輯、命令（學習者調用的系統(tǒng)功能）、對話、等等。這些分類并不是互相排斥的，作這樣的分類可對界面設計起到一般的指導作用。2-4-6人機界面設計的黃金法則1） 合理性原則，即保證在系統(tǒng)設計基礎上的合理與明確。任何的設計都既要有定性也要有定量的分析，是理性與感性思維相結合。努力減少非理性因素，而以定量優(yōu)化、提高為基礎。設計不應人云亦云，一定要在正確、系統(tǒng)的事實和數據的基礎上，進行嚴密地理論分析，能以理服人、以情感人。2） 動態(tài)性原則，即要有四維空間或五維空間的運作觀念。一件作品不僅是二維的平面或三絕的立體，也要有時間與空間的變換，情感與思維認識的演變等多維因素。3） 多樣化原則，即設計因素多樣化考慮。當前越來越多的專業(yè)調查人員與公司出現，為設計帶來豐富的資料和依據。但是，如何獲取有效信息，如何分析設計信息實際上是一個要有創(chuàng)造性思維與方法的過程體系。4） 交互性原則，即界面設計強調交互過程。一方面是物的信息傳達，另一方面是人的接受與反饋，對任何物的信息都能動地認識與把握。5） 共通性原則，即把握三類界面的協(xié)調統(tǒng)一，功能、情感、環(huán)境不能孤立而存在。6） 用戶原則。人機界面設計首先要確立用戶類型。劃分類型可以從不同的角度，視實際情況而定。確定類型后要針對其特點預測他們對不同界面的反應。這就要從多方面設計分析。7） 信息最小量原則。人機界面設計要盡量減少用戶記憶負擔，采用有助于記憶的設計方案。8） 幫助和提示原則。要對用戶的操作命令作出反應，幫助用戶處理問題。系統(tǒng)要設計有恢復出錯現場的能力，在系統(tǒng)內部處理工作要有提示，盡量把主動權讓給用戶。9） 媒體最佳組合原則。多媒體界面的成功并不在于僅向用戶提供豐富的媒體，而應在相關理論指導下，注意處理好各種媒體間的關系，恰當選用。（詳見媒體的選擇）2-4-7幾種常用的人機界面設計原則建構主義的學習觀認為，學習者是在一定的學習環(huán)境中，通過和環(huán)境的相互作用實現知識的發(fā)現，問題的解決的。學習環(huán)境不僅是指學習者學習、生活的環(huán)境，而且還包含著學習動機，學習興趣，思維方式等方面的信息。作為一種新型的教學傳播方式，利用CAI多媒體課件進行教學就是要讓學習者實現知識的高效率學習，同時培養(yǎng)學習者探索知識，發(fā)現知識的能力，以及分析問題，解決問題的能力，最終成為具有創(chuàng)新意識的人才。好的人機界面設計會有助于達到這樣的一種教學效果。界面的設計沒有固定的模式，但有著以下基本的設計原則：?界面上內容明了，信息區(qū)、交互區(qū)的排列位置合理。?界面結構設計美觀合理，主題突出。?交互圖標意義明確，使用方便，易于接愛。?動畫的變化速度合理。?支持鍵盤，鼠標雙重操作。?具有幫助功能。在這些基本的設計原則下，還需要考慮到使用多媒體CAI課件的學習對象及其相應的學習環(huán)節(jié)。學習對象分為在校學習者、在職的業(yè)余學習者和社區(qū)學習者，學習者還有年齡的差異。人機交互界面的設計原則要適應不同學習對象和不同學習環(huán)境的差異。研究人機交互界面設計的目的就是要從學生的行為模式、心理認知模式等方面來分析什么樣的人機界面才能使學生與計算機之間能進行輕松便利的交互，讓學生更有興趣并取得最佳的學習效果。在人機界面中，若學生能夠向計算機提問，那么人機交互將又向前邁進一大步，達到高水平的人機交互作用。在這種高水平的人機交互作用里，學生將可以通過人機交互方便地改變學習系統(tǒng)中的變量和參數。從而改變學習系統(tǒng)的運動特性。這樣，學生與學習環(huán)境的相互作用水平也得以提高。通過系統(tǒng)中各種參數的變化，學生將會認識到教學系統(tǒng)的運動特性，發(fā)現規(guī)律，從而達到對知識的學習和問題的求解。另外，發(fā)展中的自動化語言識別技術，觸摸瀏覽器、虛擬現實技術以及人工智能技術等將不僅改善人與計算機接觸時計算機對人的感應而且將會進一步地改進人機界面的物理設計，使得計算機更好地為教育服務。人機交互設計遵循的認知原則根據用戶心理學和認知科學，提出了如下基本原則指導人機界面交互設計。（1） 一致性原則。即從任務、信息的表達、界面控制操作等方面與用戶理解熟悉的模式盡量保持一致。（2） 兼容性。在用戶期望和界面設計的現實之間要兼容，要基于用戶以前的經驗。（3） 適應性。用戶應處于控制地位，因此界面應在多方面適應用戶。（4） 指導性。界面設計應通過任務提示和反饋信息來指導用戶，做到“以用戶為中心”。（5） 結構性。界面設計應是結構化的，以減少復雜度。（6） 經濟性。界面設計要用最少的支持用戶所必須步驟來實現一個操作。在上述基本原則指導下，提出以下幾點針對界面設計與屏幕設計的參考：（1） 由具體到抽象。即首先通過多媒體界面給用戶提供具體的對象。然后從具體對象、內容中讓學習者歸納出抽象的概念或原理，或用模擬系統(tǒng)來引導出抽象的原理。（2） 由可視化的內容顯示不可見的內容。盡可能利用數字、圖解、動畫、色彩等清晰爽目的對象顯示原理、公式或抽象的概念。（3） 由模擬引導創(chuàng)新。突出人機交互，盡量啟發(fā)用戶的積極思維和參與，并激起用戶的學習和創(chuàng)造欲望。（4）合理運用再認與再憶，減少用戶短期記憶的負擔。所謂再認就是從系統(tǒng)給定的幾個可能答中要用戶選擇一個正確的或最好的。再憶即要求用戶輸入正確的答案或關鍵字。（5）考慮用戶的個別差異，使用用戶語言。以上5點具體體現了“由易而難，逐步強化。”這一源于認知心理學的原則。2—5人機界面的軟件開發(fā)過程在人和機器的互動過程（HumanMachineInteraction）中，有一個層面，即我們所說的界面（interface）。從心理學意義來分，界面可分為感覺（視覺、觸覺、聽覺等）和情感兩個層次。用戶界面設計是屏幕產品的重要組成部分。界面設計是一個復雜的有不同學科參與的工程，認知心理學、設計學、語言學等在此都扮演著重要的角色。用戶界面設計的三大原則是：置界面于用戶的控制之下；減少用戶的記憶負擔；保持界面的一致性。用戶界面設計在工作流程上分為結構設計、交互設計、視覺設計三個部分。?結構設計StructureDesign結構設計也成概念設計（ConceptualDesign），是界面設計的骨架。通過對用戶研究和任務分析，制定出產品的整體架構?；诩堎|的的低保真原型（PaperPrototype）可提供用戶測試并進行完善。在結構設計中，目錄體系的邏輯分類和語詞定義是用戶易于理解和操作的重要前提。如西門子手機的設置鬧鐘的詞條是“重要記事”，讓用戶很難找到。?交互設計I