淺談人因工程學(xué)在交互設(shè)計中的應(yīng)用＊

許飛鴻，張　力,2，劉建橋

(1.南華大學(xué)計算機(jī)學(xué)院/軟件學(xué)院，湖南 衡陽 421001；2.湖南工學(xué)院人因工程與安全管理研究所；3.南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院)

0　引言

人因工程學(xué)，亦稱人機(jī)工程學(xué)(Man-Machine Engineering)、人類工效學(xué)(Ergonomics)，是一門應(yīng)用廣泛的綜合性學(xué)科，緊緊圍繞著人這個因素，將生理學(xué)、解剖學(xué)、心理學(xué)、人體測量學(xué)等人體科學(xué)知識運(yùn)用于作業(yè)管理和工程技術(shù)設(shè)計，特別是安全設(shè)計和安全管理[1-2]。研究的重點(diǎn)在于：人機(jī)系統(tǒng)中人的特點(diǎn)、環(huán)境條件、人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計等。圍繞著以人為本，使系統(tǒng)中機(jī)器的設(shè)計盡可能的適合于人，易于被人掌握，并且讓人的失誤限度降到最低，讓人—機(jī)器—環(huán)境系統(tǒng)的總體性能達(dá)到最優(yōu)。

1　基于人因工程學(xué)進(jìn)行界面設(shè)計的意義

隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，不管是核電站、航空航天還是各種移動終端設(shè)備，人們面對的交互界面越來越多。設(shè)計怎樣的操作界面才能即可以高效的完成任務(wù)，又能減少失誤，還能帶給用戶情感上的愉悅體驗(yàn)，是每個設(shè)計師需要深思的問題。例如智能手機(jī)的交互界面設(shè)計，界面的色彩搭配要符合人類的視覺感受、控件的位置和形狀應(yīng)具有一定的指引作用，用戶能從它的外形判斷出它的功能，控件的大小要和人手指的尺寸相協(xié)調(diào)等等，只有這種人因工程學(xué)的設(shè)計才能更適合人使用，獲得用戶的垂青，提高其產(chǎn)品在市場中的占有率。

2　人因工程學(xué)在界面設(shè)計中的應(yīng)用

2.1　人和機(jī)器的特征

在人機(jī)系統(tǒng)中人作為系統(tǒng)的中心，世界上所有的機(jī)器都是由人來設(shè)計和控制的，因此系統(tǒng)工作效率的優(yōu)劣和安全性，在很大程度上取決于人的工作狀況。人因工程學(xué)中要研究人對外界信息的感知特性，人對信息的加工、處理和思維能力，人的學(xué)習(xí)和記憶特性等[1]。所以我們首先要分析人的基本功能。

⑴ 信息感知

人利用視覺、觸覺、聽覺來感知外界的信息，由于人具有自我思考能力，可以總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，識別錯誤信息和組織歸納信息。

⑵ 信息處理和決策

在處理信息的過程，人面臨各種各樣的操作類型，不論是簡單操作還是復(fù)雜的操作，都會對人造成影響，影響他們做出相應(yīng)的決策。

⑶記憶

這是人所具體處理信息的一種常見特征。對人的記憶進(jìn)行分類，可以由記憶的時間長短分為感知記憶、短時記憶和長時記憶。人們將眼睛和耳朵獲得的信息稱之為感知記憶，這個階段的保留時間非常短暫一般只有1s,這段記憶要么丟失要么進(jìn)入第二階段短時記憶。短時記憶通常只有5到20秒，如若無法復(fù)述，則記憶丟失。不斷的復(fù)述可以加強(qiáng)記憶，一旦轉(zhuǎn)化成長時記憶，就可以被貯存起來，不過記憶的提取也是有策略的，否則無法有效提取。

⑷ 動作功能

人在決策后會有動作反應(yīng)，通常分為兩種，一種是通過聲音、鍵盤等做出的聯(lián)絡(luò)行為，另一種是身體做出的對機(jī)器和設(shè)備操作的控制行為。

在人機(jī)界面設(shè)計時，要著重考慮如何對人與機(jī)器進(jìn)行功能分配，眾所周知人具有思想，可以獨(dú)立思考、并做出判斷，所以可以突發(fā)事件進(jìn)行處理，作出應(yīng)急反應(yīng)，還可以總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，且具有驚人的創(chuàng)造能力，可以作為系統(tǒng)中的決策者，而機(jī)器具有長時間連續(xù)工作的能力，適合重復(fù)性工作，且可以處理大規(guī)模的信息，是一個非常好的執(zhí)行者，在這項設(shè)計中，最大限度地發(fā)揮機(jī)器的優(yōu)勢，考慮人的能力和承受限度，使人與機(jī)器系統(tǒng)達(dá)到和諧統(tǒng)一的整體。

2.2　交互界面設(shè)計準(zhǔn)則

為了讓產(chǎn)品更好的服務(wù)于人，運(yùn)用人因工程學(xué)的知識對交互界面進(jìn)行分析，得出一系列的設(shè)計準(zhǔn)則，需要設(shè)計師遵循這些準(zhǔn)則來進(jìn)行交互界面設(shè)計。

Jakob Nielsen及其團(tuán)隊提出了“啟發(fā)式十項評估原則”[3]：

⑴ 顯示系統(tǒng)狀態(tài)，系統(tǒng)需要時刻讓用戶知道現(xiàn)在的狀態(tài)是什么；

⑵ 將系統(tǒng)與真實(shí)世界連結(jié)在一起，系統(tǒng)使用的詞匯、概念和語法與用戶的實(shí)際使用習(xí)慣相匹配；

⑶ 提供用戶控制權(quán)和自由度，提供清楚的“出口”，用戶可以隨時退出操作進(jìn)程；

⑷ 一致性和標(biāo)準(zhǔn)化，不同的語言文字、不同的操作動作和不同的狀態(tài)，可以讓用戶很好地理解它們所代表的含義，不會出現(xiàn)混亂；

⑸ 錯誤預(yù)防，讓用戶一開始就預(yù)防錯誤并可以快速修復(fù)錯誤；

⑹ 讓用戶去認(rèn)知而非記住系統(tǒng)，減少用戶需要記憶的事情、行動和可見的物件；

⑺ 使用的靈活性和高效性，應(yīng)提供自由度和預(yù)訂的功能來滿足專進(jìn)階用戶和沒有經(jīng)驗(yàn)的用戶；

⑻ 美觀精簡的設(shè)計，界面不應(yīng)該包括不相關(guān)或少用的資訊；

⑼ 幫助用戶識別出錯誤所在、并幫助分析和糾正，讓用戶認(rèn)知問題，并對錯誤提供相應(yīng)的解決方案；

⑽ 幫助和說明文件，提供條理清晰的操作步驟，且文檔不應(yīng)過大。

Norman提出了四條原則[4]：高度可見性、好的概念模型、良好反饋、好的映射。

Shneiderman針對界面設(shè)計提出了“黃金八法”[5]：保持較高的一致性、好的信息反饋、用戶控制、可用性良好、允許撤銷操作、減輕用戶短期記憶負(fù)擔(dān)、錯誤預(yù)防、設(shè)計對話框以產(chǎn)生結(jié)束信息。

而比爾·摩格里奇針對交互設(shè)計也提出了五點(diǎn)準(zhǔn)則，他認(rèn)為這是好的設(shè)計應(yīng)該具備的，即優(yōu)良的導(dǎo)航設(shè)計、層次分明的心理模型、直覺性的交互、保持一致性、讓人放心的反饋[6]。

Rachel Hinman在2013年針對自然用戶界面設(shè)計提出了八大交互設(shè)計原則[7]：

⑴ 過程美學(xué)原則，強(qiáng)調(diào)任務(wù)完成過程的愉悅；

⑵ 直接操作原則，所做即所得而不是原來的所見即所得；

⑶ 交互疊藏原則，用戶操作過程中只顯示部分選項；

⑷ 情境環(huán)境原則，在當(dāng)前情景下選出最適合的環(huán)境；

⑸ 超真實(shí)原則，軟件的表現(xiàn)符合人的習(xí)慣；

⑹ 社交原則，增加使用者與其他用戶之間的交互；

⑺ 空間關(guān)系原則，信息超越了視覺化的呈現(xiàn)，具有真實(shí)感；

⑻ 無縫原則，集成的輸入輸出。

在人機(jī)界面設(shè)計中，顯示器設(shè)計中的聽覺、視覺、觸覺，以及布置與組合設(shè)計等都需要適合人的感覺器官特征，控制器的各種操作裝置的形狀、大小等也都要與人的運(yùn)動器官相適應(yīng)，所以只有依照上述的設(shè)計準(zhǔn)則來設(shè)計界面，才能得到適合人使用的產(chǎn)品，讓用戶產(chǎn)生愉悅的情感體驗(yàn)。

3　結(jié)束語

人因工程學(xué)是以人為本研究所有與人有關(guān)的系統(tǒng)，設(shè)計人員在設(shè)計之初必須分析哪些因素可能提高人員績效和降低人員失誤，然后作出合理的設(shè)計。本文對人和機(jī)器的特征進(jìn)行了分析，歸納總結(jié)了當(dāng)前交互界面的設(shè)計準(zhǔn)則，可以幫助設(shè)計者依照人和機(jī)器的特性進(jìn)行合理的功能分配，遵循上述的準(zhǔn)則設(shè)計界面，可以將人的失誤盡可能的降到最低。只有更合理的設(shè)計交互界面，最大限度的達(dá)到“機(jī)適人”，才能讓產(chǎn)品更便利的被人們掌握和使用。

參考文獻(xiàn)(References):

[1]郭伏.人因工程學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

[2]尹長松,韋哲.人機(jī)工程技術(shù)的概念、應(yīng)用及發(fā)展[J].醫(yī)療裝備,2005.9:28-31

[3]劉名卓.網(wǎng)絡(luò)課程的可用性研究[D].華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文,2010.

[4]郭慶欽.基于眼動追蹤技術(shù)的智能手機(jī)人機(jī)界面人因適合性測試方法研究[D].南華大學(xué)碩士學(xué)位論文,2016.

[5]Ben Shneiderman.Designing the User Interface Strategies for Effective Human-Computer Interaction[M].Addison Wesley,2009:45

[6][美]比爾·莫格里奇著,許玉玲譯.關(guān)鍵設(shè)計報告-改變過去影響未來的交互設(shè)計法則[M].中信出版社,2011.

[7]RachelHinman.移動互聯(lián):用戶體驗(yàn)設(shè)計指南[M].清華大學(xué)出版社,2013.