淺談人因工程學在交互設計中的應用＊

許飛鴻，張　力,2，劉建橋

(1.南華大學計算機學院/軟件學院，湖南 衡陽 421001；2.湖南工學院人因工程與安全管理研究所；3.南華大學核科學技術學院)

0　引言

人因工程學，亦稱人機工程學(Man-Machine Engineering)、人類工效學(Ergonomics)，是一門應用廣泛的綜合性學科，緊緊圍繞著人這個因素，將生理學、解剖學、心理學、人體測量學等人體科學知識運用于作業管理和工程技術設計，特別是安全設計和安全管理[1-2]。研究的重點在于：人機系統中人的特點、環境條件、人機系統設計等。圍繞著以人為本，使系統中機器的設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—機器—環境系統的總體性能達到最優。

1　基于人因工程學進行界面設計的意義

隨著互聯網的迅速發展，計算機的應用領域越來越廣泛，不管是核電站、航空航天還是各種移動終端設備，人們面對的交互界面越來越多。設計怎樣的操作界面才能即可以高效的完成任務，又能減少失誤，還能帶給用戶情感上的愉悅體驗，是每個設計師需要深思的問題。例如智能手機的交互界面設計，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調等等，只有這種人因工程學的設計才能更適合人使用，獲得用戶的垂青，提高其產品在市場中的占有率。

2　人因工程學在界面設計中的應用

2.1　人和機器的特征

在人機系統中人作為系統的中心，世界上所有的機器都是由人來設計和控制的，因此系統工作效率的優劣和安全性，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，人的學習和記憶特性等[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，可以總結經驗，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雜的操作，都會對人造成影響，影響他們做出相應的決策。

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，如若無法復述，則記憶丟失。不斷的復述可以加強記憶，一旦轉化成長時記憶，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，通常分為兩種，一種是通過聲音、鍵盤等做出的聯絡行為，另一種是身體做出的對機器和設備操作的控制行為。

在人機界面設計時，要著重考慮如何對人與機器進行功能分配，眾所周知人具有思想，可以獨立思考、并做出判斷，所以可以突發事件進行處理，作出應急反應，還可以總結經驗，且具有驚人的創造能力，可以作為系統中的決策者，而機器具有長時間連續工作的能力，適合重復性工作，且可以處理大規模的信息，是一個非常好的執行者，在這項設計中，最大限度地發揮機器的優勢，考慮人的能力和承受限度，使人與機器系統達到和諧統一的整體。

2.2　交互界面設計準則

為了讓產品更好的服務于人，運用人因工程學的知識對交互界面進行分析，得出一系列的設計準則，需要設計師遵循這些準則來進行交互界面設計。

Jakob Nielsen及其團隊提出了“啟發式十項評估原則”[3]：

⑴ 顯示系統狀態，系統需要時刻讓用戶知道現在的狀態是什么；

⑵ 將系統與真實世界連結在一起，系統使用的詞匯、概念和語法與用戶的實際使用習慣相匹配；

⑶ 提供用戶控制權和自由度，提供清楚的“出口”，用戶可以隨時退出操作進程；

⑷ 一致性和標準化，不同的語言文字、不同的操作動作和不同的狀態，可以讓用戶很好地理解它們所代表的含義，不會出現混亂；

⑸ 錯誤預防，讓用戶一開始就預防錯誤并可以快速修復錯誤；

⑹ 讓用戶去認知而非記住系統，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，應提供自由度和預訂的功能來滿足專進階用戶和沒有經驗的用戶；

⑻ 美觀精簡的設計，界面不應該包括不相關或少用的資訊；

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

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擔、錯誤預防、設計對話框以產生結束信息。

而比爾·摩格里奇針對交互設計也提出了五點準則，他認為這是好的設計應該具備的，即優良的導航設計、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計提出了八大交互設計原則[7]：

⑴ 過程美學原則，強調任務完成過程的愉悅；

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 情境環境原則，在當前情景下選出最適合的環境；

⑸ 超真實原則，軟件的表現符合人的習慣；

⑹ 社交原則，增加使用者與其他用戶之間的交互；

⑺ 空間關系原則，信息超越了視覺化的呈現，具有真實感；

⑻ 無縫原則，集成的輸入輸出。

在人機界面設計中，顯示器設計中的聽覺、視覺、觸覺，以及布置與組合設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動器官相適應，所以只有依照上述的設計準則來設計界面，才能得到適合人使用的產品，讓用戶產生愉悅的情感體驗。

3　結束語

人因工程學是以人為本研究所有與人有關的系統，設計人員在設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，然后作出合理的設計。本文對人和機器的特征進行了分析，歸納總結了當前交互界面的設計準則，可以幫助設計者依照人和機器的特性進行合理的功能分配，遵循上述的準則設計界面，可以將人的失誤盡可能的降到最低。只有更合理的設計交互界面，最大限度的達到“機適人”，才能讓產品更便利的被人們掌握和使用。

參考文獻(References):

[1]郭伏.人因工程學[M].機械工業出版社,2006.

[2]尹長松,韋哲.人機工程技術的概念、應用及發展[J].醫療裝備,2005.9:28-31

[3]劉名卓.網絡課程的可用性研究[D].華東師范大學碩士學位論文,2010.

[4]郭慶欽.基于眼動追蹤技術的智能手機人機界面人因適合性測試方法研究[D].南華大學碩士學位論文,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.關鍵設計報告-改變過去影響未來的交互設計法則[M].中信出版社,2011.

[7]RachelHinman.移動互聯:用戶體驗設計指南[M].清華大學出版社,2013.