40、人机交互设计：从理论到实践

人机交互设计：从理论到实践

1. 以用户为中心的设计基础

在设计交互界面时，以用户为中心是至关重要的。我们必须时刻牢记“你不是用户，要为用户而设计，而非为自己”。为了做出最优的设计决策，需要了解目标用户的四类特征：
- 心理特征 ：如态度和动机。
- 知识与经验 ：例如计算机操作能力和任务经验。
- 工作与任务特征 ：像使用频率和任务结构。
- 身体特征 ：比如身体残疾情况。

收集这些特征数据的常见方法包括：
- 向用户发放问卷。
- 与用户进行访谈。
- 与了解用户群体的专业人士（如主题专家）交流。
- 开展民族志研究。

收集到用户数据后，需要进行分析以得出高层次的结论。有时，数据会显示用户群体中存在不同的子群体，需要分别考虑。一种常用的总结方法是构建用户角色，即创建具有与实际用户相同特征、动机和目标的假设用户。例如，一个在线约会应用的用户角色可以是“35岁的杰克，金融行业的繁忙工作使他很难有时间结识新朋友”。

2. 考虑计算平台

在了解用户特征后，还需要考虑用户将与之交互的计算平台，即开发的界面必须运行的计算机硬件和软件。需要分析计算平台的能力和限制，例如开发智能手机应用时：
| 能力 | 限制 |
| ---- | ---- |
| 高分辨率多点触控屏幕 | 五英寸屏幕尺寸 |
| 麦克风、扬声器 | 八小时电池续航 |
| 触觉反馈（振动） | 有限的多任务处理能力 |
| 加速度计 | |

这些平台特征对可实现的界面有根本性影响。

3. 设计与原型制作

3.1 设计流程

当用户、计算机和任务的特征确定后，迭代的界面设计和原型制作过程就可以开始了。但这些活动与前一阶段并非孤立的，在设计界面时，可能会发现某些需求未被充分捕捉，需要收集更多数据。

3.2 设计准则与启发式方法

设计界面并非凭空进行，人机交互领域数十年的研究和商业项目积累了大量知识。其中，Nielsen在1995年基于对249个可用性问题的分析，修订了一套常用的启发式方法，作为界面设计的“经验法则”：
1. 系统状态可见性。
2. 系统与现实世界匹配。
3. 用户控制与自由。
4. 一致性与标准。
5. 错误预防。
6. 识别而非回忆。
7. 使用的灵活性和效率。
8. 美观和简约设计。
9. 帮助用户识别、诊断和恢复错误。
10. 帮助与文档。

此外，不同的平台可能有特定的设计指南，如谷歌和苹果分别为安卓和iOS平台提供的设计指南。遵循这些指南有助于确保界面符合“一致性与标准”原则。同时，一些小众应用领域也有相应的设计指南，如增强现实和移动增强现实。

3.3 包容性设计

在设计人机交互时，采用包容性设计方法很关键。这种方法考虑到用户的各种需求，如可访问性、年龄、文化、经济状况、教育程度、性别、地理位置、语言和种族等。例如，在设计性别下拉菜单时，仅提供“男性”和“女性”选项会排除性别多元的用户；选择项目的视觉元素时，要确保图标对所有用户有相同的含义，网站上展示的人物能代表用户的多样性，文本对视力不佳的用户也清晰可读。

3.4 原型制作

设计和原型制作是相辅相成的。最初，会设计界面的概念模型，包括界面的整体结构和基本交互范式。经过评估和验证后，再考虑更细节的内容，如图标、字体、菜单和声音等。

原型可以有多种形式，如纸上草图、纸板模型、低保真原型和高保真原型。通常会从低保真原型开始，它与最终产品差异较大，构建速度快，能促进探索和快速重新开发。例如，让用户与简单的低保真纸质模型交互（纸质原型制作）是一种很有价值的技术。随着设计的推进，会逐渐转向更接近最终界面的高保真原型。

下面是原型制作的流程：

graph LR
    A[概念模型设计] --> B[低保真原型制作]
    B --> C[评估与验证]
    C -->|通过| D[高保真原型制作]
    C -->|不通过| B
    D --> E[最终界面设计]

4. 界面评估

构建界面后，需要测试其可用性和用户体验（UX）。测试目标通常提前确定，可分为可用性目标（如用户能否快速、无错误地完成任务）和UX目标（如用户是否觉得界面有趣、易用）。评估技术主要分为三类：

4.1 涉及用户的受控环境

• 可用性测试 ：在实验室环境中进行，让用户完成测试任务，并通过问卷、观察和访谈等方法收集数据。这种环境还可进行眼动追踪和生理测量等额外的数据收集。

4.2 涉及用户的自然环境

• 日记研究 ：让用户定期在日记中记录活动，日记可以有多种形式，记录内容包括对界面元素的正负反馈。
• 实地研究 ：观察用户在实际使用环境中执行任务，调查人员记录并可能进行视频录制。
• 在线实地研究 ：与实地研究类似，但在虚拟/在线世界、留言板等环境中观察用户。

4.3 不涉及用户的环境

• 启发式评估 ：由一个或多个专家评估界面是否符合一套可用性原则，如Nielsen的十条启发式方法。
• 模型评估 ：主要用于测试同一系统的不同界面，通过预测用户行为来确定最佳的界面元素布局。例如，Fitts定律可预测用户使用指点设备到达屏幕上特定目标所需的时间，最近还出现了组合优化等技术用于计算生成或调整用户界面。

5. 人机交互与网络心理学的关系

心理学在人机交互领域发挥了关键作用，早期有Norman和Card等人的经典研究，至今仍影响着相关文献。认知心理学的模型和理论，如分布式认知、信息处理和心理模型，也被应用于人机交互中。

网络心理学的出现与心理学和人机交互的交叉密切相关。随着人机交互变得更加亲密、频繁和沉浸式，需要一个专门的领域来研究这些交互背后的心理现象。人机交互和网络心理学有很多共同点，但网络心理学更强调人的因素。

两者之间有很大的合作和知识共享潜力。人机交互可以为网络心理学提供数十年关于用户界面可用性和用户体验的理论，其实践元素如设计和原型制作也可用于测试网络心理学理论或在实际系统中应用相关经验。而网络心理学可以为人机交互设计过程提供输入，确保界面产生预期的心理效果，避免不良影响，还可参与界面评估和实验，构建关于人机交互心理现象的理论，特别是在新兴技术方面。

6. 总结与展望

随着计算机在生活中的参与度不断提高，创建令人满意、高效和有效的人机交互体验变得越来越重要。同时，理解这些交互对心理的影响，并将网络心理学的知识融入人机交互研究和实践也至关重要。未来，随着新技术的出现，人机交互和网络心理学将在确保这些新发展改善生活质量、增强智力和帮助实现目标方面发挥重要的协作作用。

7. 活动与讨论

7.1 活动

假设你负责设计一个旨在向用户传授网络心理学某方面知识的移动应用，你可以：
- 制作应用的低保真纸质原型。
- 观察一些人使用原型并鼓励他们发表评论。
- 了解用户对应用可用性和用户体验的评价。
- 根据反馈，思考如何在下一次设计迭代中改进应用。

7.2 讨论问题

1. 你认为J.C.R. Licklider在1960年提出的“人机共生”梦想是否已经实现？如果是，有哪些例子可以支持你的观点？如果没有，还需要哪些发展才能实现这一梦想？
2. 近年来，人机交互的关注点已从可用性扩展到用户体验等情感问题。你能想到哪些特别有趣和易用的界面？这些界面有什么共同点？
3. 设计人机界面时做出的决策可能对用户产生重大的心理影响。你能想到哪些设计决策产生了负面心理影响的例子？如何避免这种情况？
4. 讨论网络心理学家可以与其他学科的人合作，为涉及人机界面设计、实施和评估的项目做出贡献的各种方式。

8. 推荐阅读资源

为了深入了解人机交互设计相关知识，以下是一些推荐的阅读资源：
| 书名 | 作者 | 简介 |
| ---- | ---- | ---- |
| 《Interaction Design (5th ed.)》 | Sharp, H., Rogers, Y., & Preece, J. | 这是一本全面且实用的交互设计领域入门书籍。 |
| 《UX Fundamentals for Non-UX Professionals: User experience principles for managers, writers, designers, and developers》 | Stull, E. | 为非用户体验专业背景的人提供了用户体验的基础知识。 |
| 《Designing the User Interface: Strategies for effective human - computer interaction (6th ed.)》 | Shneiderman, B., Plaisant, C., Cohen, M., Jacobs, S., & Elmqvist, N. | 对人机交互领域进行了全面介绍，拓展了许多相关主题。 |
| 《The Design of Everyday Things (Rev. and expanded ed.)》 | Norman, D. | 书中给出了生动且易懂的好设计与坏设计的例子，并提供了一些设计的基本原则。 |

9. 术语解释

为了更好地理解人机交互设计中的相关概念，以下是一些重要术语的解释：
- ACM SIGCHI ：计算机协会计算机 - 人机交互特别兴趣小组。
- 概念模型 ：在界面设计过程早期开发，包含界面的整体结构和基本交互范式等高层次设计决策。
- 图形用户界面（GUI） ：是人与计算机之间的一层，可能由图标、按钮、文本、窗口和其他视觉指示器组成。
- 启发式方法 ：用于指导界面设计和/或评估的一组指南或经验法则。
- 高保真原型 ：在外观和行为上与期望的最终产品相似，通常基于计算机，允许用户使用鼠标、触摸屏等与原型进行交互。
- 人机交互（HCI） ：研究存在于人与计算机交汇点的交互式计算机系统的设计和测试的领域。
- 交互设计（IxD） ：与HCI类似，但范围更广，涵盖任何交互式体验。
- 界面 ：人与计算机之间交换信息的边界，最常见的是通过屏幕上的图形用户界面呈现，人通过点击或触摸屏幕上的图标或按钮等元素来发出命令。
- 低保真原型 ：常用于交互设计过程早期，与最终产品相差甚远，可能使用纸张等简单材料开发，几乎不提供实际的用户交互。
- 平台 ：构成计算机系统的硬件和软件的组合。
- 原型 ：为测试界面概念而构建的样本或模型。

10. 设计实践案例分析

假设我们要设计一个在线学习平台的界面，下面将结合前面提到的知识进行分析。

10.1 用户特征分析

• 心理特征 ：用户可能有提升知识技能的动机，希望在学习过程中获得成就感。
• 知识与经验 ：不同用户的计算机操作能力和学习经验不同，有些用户可能熟悉在线学习平台，而有些则是新手。
• 工作与任务特征 ：用户可能在不同时间段使用平台，使用频率也不同，学习任务可能包括观看视频、完成作业、参加讨论等。
• 身体特征 ：要考虑到不同视力、听力等身体状况的用户，确保界面的可访问性。

10.2 计算平台考虑

如果平台支持网页端和移动端访问，网页端的能力可能包括大屏幕展示、多窗口操作等，而移动端则具有便携性、触摸操作等特点。但移动端也存在屏幕尺寸小、电池续航有限等限制。

10.3 设计准则应用

• 系统状态可见性 ：在用户学习过程中，实时显示学习进度、作业完成情况等。
• 系统与现实世界匹配 ：界面的操作流程和术语应符合用户的日常认知，例如使用“课程表”“作业提交”等常见词汇。
• 用户控制与自由 ：允许用户自由选择课程、调整学习进度、暂停或继续学习等。
• 一致性与标准 ：在不同页面和功能模块中保持界面风格和操作方式的一致。
• 错误预防 ：在用户提交作业或进行重要操作时，给出明确的提示和确认信息。
• 识别而非回忆 ：使用图标和菜单让用户容易识别操作选项，而不是让用户记住复杂的命令。
• 使用的灵活性和效率 ：提供多种学习方式，如视频、音频、文本等，方便用户根据自己的需求选择。
• 美观和简约设计 ：界面布局简洁，色彩搭配协调，避免过多的干扰元素。
• 帮助用户识别、诊断和恢复错误 ：当出现错误时，给出明确的错误提示和解决方法。
• 帮助与文档 ：提供详细的帮助文档和常见问题解答，方便用户遇到问题时查找解决方案。

10.4 原型制作与评估

首先制作低保真原型，例如使用纸质草图展示平台的主要页面和功能布局。然后进行可用性测试，邀请不同类型的用户使用原型，收集他们的反馈。根据反馈对原型进行修改和完善，逐步制作高保真原型。在整个过程中，可以使用日记研究、实地研究等方法，了解用户在实际使用中的需求和问题。

下面是这个在线学习平台设计过程的流程图：

graph LR
    A[用户特征分析] --> B[计算平台考虑]
    B --> C[设计准则应用]
    C --> D[低保真原型制作]
    D --> E[可用性测试]
    E -->|反馈修改| D
    E --> F[高保真原型制作]
    F --> G[最终界面设计]

11. 总结

人机交互设计是一个复杂且多学科交叉的领域，需要综合考虑用户特征、计算平台、设计准则、原型制作和评估等多个方面。通过遵循以用户为中心的设计原则，采用包容性设计方法，并结合网络心理学的知识，可以设计出更具可用性和用户体验的界面。同时，不断进行评估和改进，才能使界面更好地满足用户的需求，适应不断发展的技术和社会环境。在未来的设计实践中，我们应充分发挥人机交互和网络心理学的优势，为用户创造更加优质的交互体验。