可用性工程學在人機界面中的應用研究

任工昌，陳 健

（陜西科技大學 設計與藝術學院，陜西 西安 710021）

0 引言

早期計算機主要應用于數學計算，并沒有 “人機界面”的概念，當時人與機器的交互活動更多理解為“外部設備”，把操作人員與機器的交互活動看作是機器功能的一部分。在20世紀80年代中期，美國的認知心理學家率先提出了 “對用戶友好”的設計概念，這成為了最早的人機界面的 “可用性”概念。時至今日，可用性有許多定義。國際標準組織（ISO9241/11）對可用性的定義：“可用性是一個多因素的概念，涉及容易學習、容易使用、系統的有效性、用戶滿意及把這些因素與實際使用環境聯系在一起針對特定目標的評價。”

目前比較常用的是Nielsen對可用性下的定義：有效性（工作目標），它關系到各種工作過程，該系統對一個好的工作結果能夠貢獻到怎樣程度（指各種質量標準）。可用性可以被分為：①實用性功能：它關系到所需要的功能是否被提供；②可用性用戶：用戶是否能夠通過該系統的用戶界面高效率地與系統交互[1]。

可用性在界面設計中的應用是通過人因素反映的，通過用戶操作界面中的各項任務去評價，用戶在不同的環境或不用的領域中使用界面，可用性評價的標準與指標各有不同。如：在家使用電腦上網、在銀行使用電腦辦理業務，學生使用電腦學習，不同的環境和領域包含了不同的用戶群、操作任務。因此可用性的在人機界面中的應用要強調周圍環境因素。

1 可用性的發展趨勢

可用性在過去許多年里沒有相應的理論及測試方法，許多企業甚至懷疑可用性在人機界面中是否有存在的意義。從大型計算機到現在的個人計算機，用戶的數量成爆炸式激增，每一代的計算機界面都是以用戶數量和典型任務來完成設計。國外早期一項關于軟件工程成本調查顯示，63%的軟件項目成本嚴重超標，調查研究顯示一共有24個不同問題是激增成本的原因。其中8個問題原因與可用性工程有關：用戶在使用軟件后，不斷提出各種問題要求改進設計，企業對用戶需求缺乏了解，用戶與系統的設計人員不能很好的溝通。可用性工程的方法就可以為設計部門在界面設計完成前避免大量出現此類問題，減少項目成本大量超出預期估算。在現代系統中，可用性的作用已經被再次強調，在增強用戶界面能力的同時提高了用戶的期望值。可用性長期發展的潛力在于全新的用戶界面能夠建立在人機界面設計原則的基礎上同時增加了新的交互能力。

2 可用性在人機界面中的設計原則

2.1 可學習性

界面簡單易用可以說是可用性最基本屬性，大多數系統界面都做到簡單容易學習，用戶操作一個全新的系統界面，就是學習這個系統的開始。系統應該讓用戶感到容易學習，在較短的時間內用戶可以自由的在界面中操作系統完成任務。

用戶在學習使用新的系統界面時如圖1所示，一般分為兩種情況：一種情況是系統側重于新用戶，簡單易學用戶可以在短時間自由操作系統，但是隨著時間的推移使用效率不高；另一種情況是，新的系統界面學習起來較為困難，用戶需要經過一定的培訓，才能自如操作系統，但熟練用戶的使用效率較高。

在研究可學習性時，要了解用戶是花時間專門學習使用系統界面之后，再使用系統。還是邊學習邊使用。例如網上購買火車票，用戶一般都是在相關網站學習如何網上訂票的同時購買火車票。又如專業的編程軟件，用戶一般是先學習軟件的使用，再使用軟件編程完成某項任務。

2.2 降低錯誤率

錯誤是用戶對系統使用熟練程度的直接反應，由用戶操作系統界面的過程來看，用戶操作錯誤主要存在三個方面。第一方面是用戶主觀理解性錯誤，對系統界面沒有完成正確的了解，對操作界面產生理解上的偏差。應該在人機界面設計初期，界面中給用戶提供簡明扼要的幫助信息，幫助用戶更好的理解系統，當用戶做出了錯誤操作，能有正確的提示信息出現幫助用戶解決問題。第二方面是用戶習慣性錯誤，用戶面對全新的人機界面，可能會把以前的操作習慣用在新的系統界面中，根據以前的記憶或者經驗操作新的系統界面產生錯誤。對于這種情況，最有效的方法就是提供明確的文字提示，或者易于用戶理解的圖標。讓用戶一目了然，不會按照以往的經驗去操作系統。第三方面是用戶疲勞性錯誤，在用戶長時間操作系統時，他們可能不斷地對接收到的信息進行處理，隨著時間的推移，用戶處于一種機械運動狀態，錯誤往往會在這種長時間機械運動疲勞后出現。為避免這種錯誤情況的產生，就要求系統界面一次提供的信息量不能過大，信息能從界面的背景中清晰的分辨出來，防止用戶長時間疲勞操作后產生錯誤。

2.3 減少思維負擔

從用戶的角度去分析和評價人機界面，用戶一般分為新用戶、非頻繁使用用戶和熟練使用用戶。新用戶去學習使用新的系統界面，需要花費精力去記憶如何操作系統界面。非頻繁使用用戶再次操作系統界面的時候，也是根據過去的記憶去操作系統界面。熟練使用用戶是長期使用系統，對界面的操作都已經熟記于心[2]。三種用戶對系統界面的操作主要還是依賴自身的記憶力，過多的記憶會加重用戶的思想負荷。不論哪一種用戶，在不同的環境和領域中操作系統界面。都會受到外界和自身的影響，如：光線過亮或暗、噪聲、空氣質量，或是處理重要的信息自身心理壓力過大、情緒不穩定等。這些外內和內在因素都會對用戶操作界面時產生影響，讓用戶的思想負荷過大，易出現操作錯誤。

所有用戶對接收到的大量信息，擅長的是識別各類信息，而不是去記憶或者回憶接收到的各種信息。根據這些情況，在設計系統人機界面時，應該把各種操作選項或命令展示給用戶，讓用戶在操作系統完成某項任務時是選擇自己所需要的步驟，而不是讓用戶自己去輸入命令或是按照自身記憶去操作系統界面。最大限度的減少用戶操作系統時的思想負荷，讓用戶有輕松舒適的操作感。

2.4 一致性

一致性是傳統是人機界面設計原則之一，也是最基本的可用性法則之一。一致性包含了系統內部一致：系統自身各部分組成要具有一致性[4]。以及外部一致：不同系統之間具有習慣性和標準性的一致。然而在具體的設計中就會發現這是一個很復雜的問題。

如果用戶在操作同一系統或不同系統時，同一個命令或同一個操作都會產生同一個效果，那么用戶在使用系統界面時就會更加熟練。如：軟件Photoshop、Corel-Draw和Microsoft Word這三種不同的軟件，快捷操作control+Z產生的效果（返回上一步）都是一樣的。雖然是不同的軟件系統，但用戶在使用后會更加自信，同時也會鼓勵用戶去自己去探索學習，用戶自身也會認為自己具備了使用系統基礎的知識。

在系統中，一致性包含了同樣的信息位置、提示語、外觀、布局、菜單結構和操作過程等。具有一致性的人機界面符合用戶的視覺期待，避免用戶在界面視覺尋找所帶來的疲勞感，也可以減少用戶的思想負荷。而且一致性可以讓用戶借助自身已有的操作經驗和習慣來幫助用戶更加輕松的學習使用不同的系統。

2.5 系統反饋

在大多數系統中，當用戶出現一些錯誤的操作，系統往往是簡單的停止響應用戶或終止用戶操作。卻沒有對錯誤做出信息反饋，讓用戶知道是什么原因產生錯誤，該如何進行正確的操作。系統的錯誤提示信息也應用通俗易懂的語言，不能用太過專業的術語，這會讓部分用戶無法理解錯誤提示。系統的錯誤信息還應體現出“以人為本”的原則，如：有些系統的錯誤提示信息“非法命令”或 “非法登陸”。這會讓用戶產生自己被警告且不被尊重的感覺。在這些時候系統需要給用戶足夠的幫助，嚴謹而尊重用戶的提示語言。在不能及時幫助用戶修改錯誤時，要提示用戶去查看學習用戶手冊，或是直接進去用戶手冊，將能解決現在問題的文字提示展現給用戶，不能讓用戶自己去猜發生了什么問題，或是讓用戶自己在用戶手冊中一條一條的尋找解決方案。及時禮貌的系統反饋設計，讓用戶產生錯誤時，不僅能輕松及時做出正確的選擇，還讓用戶心理感觸到 “機為人用”的設計理念。

3 人機界面的可用性評估測試方法

以用戶為中心的設計和評估的最基本思想，就是將用戶時時刻刻擺在所有過程的首位。可用性評估測試并不是在人機界面設計完后，對界面做出的可用性測試。而是貫穿于人機界面設計的整個周期內，在人機界面設計初始時期界面設計的初衷和目的，以及在設計過程中，對用戶反饋的信息做出對界面設計的調整改進。用戶在界面設計的各個階段反饋的評估信息，都是作為人機界面設計的依據。所以以用戶為中心是可用性評估測試的核心思想[3]。

針對不同的人機界面情況有不同的可用性評估測試方法，常見的有用戶模型法、用戶調查法和專家評審法等。

用戶模型法是采用數字模型來建立虛擬的人機交互過程，通常適用于設計的初始階段。通過建立數字模型來測試用戶使用人機界面完成任務的效率、時間和發現可用性問題的概率等數據。

Nielsen和Landauer[1993]給出了以下公式，可以對發現的可用性問題做出評估：

發現的可用性問題（i）=N（1-（1-λ）i）

i是測試用戶的數量，N是界面中存在的可用性問題總數，λ為任意用戶找到任何一個可用性問題的概率。如果N和λ值的變化情況較大，應當記錄每一次的數據通過數據所反映的曲線來進行評估，對測試所得的平均值記錄來為之后其他的測試做準備。

用戶調查法通常以用戶問卷調查來進行，這是比較方便的調查方法，可以很直接反映用出戶主觀滿意度和可能存在的疑問。該方法適用于人機界面設計的各個過程，體現出以用戶為中心的原則，通過直接調查用戶對界面使用的情況，發現界面中存在的可用性問題。

專家評審法是由可用性專家來評估測試系統人機界面中的可用性，同樣適用于人機界面設計的整個過程。由可用性專家依據可用性的原則對人機界面進行專業性評估測試。在國外已經有專業的可用性實驗室，如微軟、IBM、西門子和諾基亞等大型外企已經具有較大規模的可用性實驗室，以及專業從事可用性工程的工作人員，并對工作人員要求復合專業背景（人類工效學/人類因素學、認知心理學、工業設計、工業工程、視覺設計、技術交流、人類學、社會學與計算機相關技術學科等），對系統人機界面從開發設計到上市進行可行性評估分析。

可用性評估測試的方法多種多樣，在國外也有一些新的可用性測試方法。實際上，沒有一種可用性評估測試方法適應于所有的人機界面情況，如果無法以現有的評估測試方法對人機界面進行評價，就需要根據可用性的原則設計一種適合的可用性測試方案。并不是死板的用以有的測試方法應對現在或將來人機界面中存在的可用性問題。

4 結束語

可用性工程在人機界面中的應用不是產品完成后的簡單測試一次性完成的活動，它是人機界面設計整個生命周期中進行的一組活動。在這個活動中，人機界面設計的每個過程都有相應的可用性工程階段。合理有效的將可以用工程應用在人機界面設計中，使用戶在使用界面時能夠感到更加輕松自如的人機交互過程。

[1]Jakob Nielsen.可用性工程[M].機械工業出版社，2004.

[2]李樂山.人機界面設計[M].北京：科學出版社，2004.

[3]黃艷群，黎旭，李榮麗.設計·人機界面[M].北京理工大學出版社，2007.

[4]楊靜.淺談用戶界面設計[J].藝術與設計(理論)，2009，1.