人机界面设计（第二版） 教学课件 作者 王文 周苏 涂嘉庆 第02章 人机界面设计的相关学科与知识.ppt

人机界面设计（第二版） 周苏 教授 第2章 人机界面设计的相关学科与知识 2.1 人机界面学的研究内容与认知心理学 2.2 人机工程学 2.3 人机界面的艺术设计 2.1 人机界面学的研究内容与认知心理学 2.1.1 人机界面学的研究内容 2.1.2 认知心理学的概念 2.1.3 记忆和学习 2.1.4 人的特性 2.1.5 软件心理学 2.1.1 人机界面学的研究内容 人机界面学主要是两大学科——计算机科学和认知心理学相结合的产物，同时还涉及人机工程学（见第2.2节）、哲学、生物学、医学、语言学、社会学、设计艺术学等，是名副其实的跨学科、综合性科学。它的研究覆盖领域很广，如硬件界面、界面所处的环境、界面对人（个人或群体）的影响、软件界面，以及人机界面开发工具等。 2.1.1 人机界面学的研究内容 1）计算机语言学。人机界面的形式定义中使用了多种类型的语言，包括自然语言、命令语言、菜单语言、填表语言或图形语言等。计算机语言学就是专门研究这些语言，以及涉及它们的计算机语言学和形式语言理论等各个方面的内容。后者已成为整个计算机科学形式理论的重要组成部分。 2）智能人机界面。随着人工智能（artificial intelligence，AI）技术的成熟和介入，智能人机界面的研究近年来非常活跃，其中包括用户模型、智能人机界面模型、智能用户界面管理系统、专家系统、智能对话、智能网络界面、帮助和学习、智能前端系统、自适应界面、自然语言、多媒体界面等。 2.1.1 人机界面学的研究内容 3）社会学与人类学。社会学主要涉及人机系统对社会结构影响的研究，而人类学则涉及人机系统中群体交互活动的研究。人机界面设计要研究人类的文化特点、审美情趣以及个人、群体的爱好偏向等。 2.1.2 认知心理学的概念 认知心理学是20世纪50年代中期在西方兴起的一种心理学思潮，在20世纪70年代成为西方心理学的一个主要研究方向。认知心理学研究人的高级心理过程，主要是认识过程，如注意、知觉、表象、记忆、思维和语言等，从心理学的观点来研究人机交互的原理。该领域的研究包括如何通过视觉、听觉等接受和理解来自周围环境的信息的感知过程，以及通过人脑进行记忆、思维、推理、学习和解决问题等人的心理活动的认识过程。其中人脑的认知模型——神经元网络及其模拟，已经成为新一代计算机、人工智能等领域中最热门的研究课题之一。对人的认知行为的研究、测量、分析和建模也称为认知人机工程学。 2.1.2 认知心理学的概念 了解并遵循认知心理学的原理是进行人机界面设计的基础。人机界面设计主要用理论来指导设计，一方面防止出错，另一方面用以提高工作效率。为了提高人机界面设计的水平，增强用户与计算机之间的友好程度，必须对用户，即使用计算机的人，有一个较为清晰的认识，也就是说对人的心理基础要有所了解。既要了解人的感觉器官（视觉、听觉、触觉）是如何接受信息的，也要了解人是怎样理解、处理信息的，以及学习记忆有哪些过程，人又是如何进行推理的等。由此，尽量使自己的设计适应于人的自然特性，以使设计的系统满足用户的要求。 2.1.2 认知心理学的概念 以信息加工观点研究认知过程是现代认知心理学的主流，它将人看作是一个信息加工的系统，认为认知就是信息加工，包括感觉输入的变换、简约、加工、存储和使用的全过程。按照这一观点，认知可以分解为一系列阶段，每个阶段是一个对输入的信息进行某些特定操作的单元，而反应则是这一系列阶段和操作的产物。信息加工系统的各个组成部分之间，都以某种方式相互联系。 2.1.2 认知心理学的概念 从逻辑能力角度看，计算机接受符号输入，进行编码，对编码输入加以决策、存储，并给予符号输出，这与人加工信息的全过程相类似。 2.1.2 认知心理学的概念 1. 感觉信号的检测 感觉信号的检测是信息加工的第一步。我们对世界现象的视、听、嗅、味、触觉等，可被视为一串连锁事件中的第一环节，这包括信息的编码、存储、转换和思维等，最后，对信息做出反应；反过来，这种反应又提供新的感觉线索，可引起新的循环。在人类所能检测的有限范围内的物理能刺激着感觉系统，可被转换成神经能和短暂地留在感觉库中，并可能被传送到记忆系统进行加工，其结果引起反应，此反应又可以成为进一步加工的刺激场的一部分，如图2.1所示。 2.1.2 认知心理学的概念 2. 视觉 视觉是人与周围世界发生联系的最重要的感觉通道。外界80％的信息都是通过视觉获得的，因而视觉显示器也是人机系统中用得最多的人机界面之一。 2.1.2 认知心理学的概念 （1）视觉系统 人的视觉器官是眼球，按其功能可分为折光系统和感光系统两部分。折光系统包括角膜、水晶体、玻璃体等，其功能是将外界物体所反射的散光聚集在视网膜上形成一个清晰的像。 2.1.2