浅谈人因工程学在交互设计中的应用＊

许飞鸿，张　力,2，刘建桥

(1.南华大学计算机学院/软件学院，湖南 衡阳 421001；2.湖南工学院人因工程与安全管理研究所；3.南华大学核科学技术学院)

0　引言

人因工程学，亦称人机工程学(Man-Machine Engineering)、人类工效学(Ergonomics)，是一门应用广泛的综合性学科，紧紧围绕着人这个因素，将生理学、解剖学、心理学、人体测量学等人体科学知识运用于作业管理和工程技术设计，特别是安全设计和安全管理[1-2]。研究的重点在于：人机系统中人的特点、环境条件、人机系统设计等。围绕着以人为本，使系统中机器的设计尽可能的适合于人，易于被人掌握，并且让人的失误限度降到最低，让人—机器—环境系统的总体性能达到最优。

1　基于人因工程学进行界面设计的意义

随着互联网的迅速发展，计算机的应用领域越来越广泛，不管是核电站、航空航天还是各种移动终端设备，人们面对的交互界面越来越多。设计怎样的操作界面才能即可以高效的完成任务，又能减少失误，还能带给用户情感上的愉悦体验，是每个设计师需要深思的问题。例如智能手机的交互界面设计，界面的色彩搭配要符合人类的视觉感受、控件的位置和形状应具有一定的指引作用，用户能从它的外形判断出它的功能，控件的大小要和人手指的尺寸相协调等等，只有这种人因工程学的设计才能更适合人使用，获得用户的垂青，提高其产品在市场中的占有率。

2　人因工程学在界面设计中的应用

2.1　人和机器的特征

在人机系统中人作为系统的中心，世界上所有的机器都是由人来设计和控制的，因此系统工作效率的优劣和安全性，在很大程度上取决于人的工作状况。人因工程学中要研究人对外界信息的感知特性，人对信息的加工、处理和思维能力，人的学习和记忆特性等[1]。所以我们首先要分析人的基本功能。

⑴ 信息感知

人利用视觉、触觉、听觉来感知外界的信息，由于人具有自我思考能力，可以总结经验，识别错误信息和组织归纳信息。

⑵ 信息处理和决策

在处理信息的过程，人面临各种各样的操作类型，不论是简单操作还是复杂的操作，都会对人造成影响，影响他们做出相应的决策。

⑶记忆

这是人所具体处理信息的一种常见特征。对人的记忆进行分类，可以由记忆的时间长短分为感知记忆、短时记忆和长时记忆。人们将眼睛和耳朵获得的信息称之为感知记忆，这个阶段的保留时间非常短暂一般只有1s,这段记忆要么丢失要么进入第二阶段短时记忆。短时记忆通常只有5到20秒，如若无法复述，则记忆丢失。不断的复述可以加强记忆，一旦转化成长时记忆，就可以被贮存起来，不过记忆的提取也是有策略的，否则无法有效提取。

⑷ 动作功能

人在决策后会有动作反应，通常分为两种，一种是通过声音、键盘等做出的联络行为，另一种是身体做出的对机器和设备操作的控制行为。

在人机界面设计时，要着重考虑如何对人与机器进行功能分配，众所周知人具有思想，可以独立思考、并做出判断，所以可以突发事件进行处理，作出应急反应，还可以总结经验，且具有惊人的创造能力，可以作为系统中的决策者，而机器具有长时间连续工作的能力，适合重复性工作，且可以处理大规模的信息，是一个非常好的执行者，在这项设计中，最大限度地发挥机器的优势，考虑人的能力和承受限度，使人与机器系统达到和谐统一的整体。

2.2　交互界面设计准则

为了让产品更好的服务于人，运用人因工程学的知识对交互界面进行分析，得出一系列的设计准则，需要设计师遵循这些准则来进行交互界面设计。

Jakob Nielsen及其团队提出了“启发式十项评估原则”[3]：

⑴ 显示系统状态，系统需要时刻让用户知道现在的状态是什么；

⑵ 将系统与真实世界连结在一起，系统使用的词汇、概念和语法与用户的实际使用习惯相匹配；

⑶ 提供用户控制权和自由度，提供清楚的“出口”，用户可以随时退出操作进程；

⑷ 一致性和标准化，不同的语言文字、不同的操作动作和不同的状态，可以让用户很好地理解它们所代表的含义，不会出现混乱；

⑸ 错误预防，让用户一开始就预防错误并可以快速修复错误；

⑹ 让用户去认知而非记住系统，减少用户需要记忆的事情、行动和可见的物件；

⑺ 使用的灵活性和高效性，应提供自由度和预订的功能来满足专进阶用户和没有经验的用户；

⑻ 美观精简的设计，界面不应该包括不相关或少用的资讯；

⑼ 帮助用户识别出错误所在、并帮助分析和纠正，让用户认知问题，并对错误提供相应的解决方案；

⑽ 帮助和说明文件，提供条理清晰的操作步骤，且文档不应过大。

Norman提出了四条原则[4]：高度可见性、好的概念模型、良好反馈、好的映射。

Shneiderman针对界面设计提出了“黄金八法”[5]：保持较高的一致性、好的信息反馈、用户控制、可用性良好、允许撤销操作、减轻用户短期记忆负担、错误预防、设计对话框以产生结束信息。

而比尔·摩格里奇针对交互设计也提出了五点准则，他认为这是好的设计应该具备的，即优良的导航设计、层次分明的心理模型、直觉性的交互、保持一致性、让人放心的反馈[6]。

Rachel Hinman在2013年针对自然用户界面设计提出了八大交互设计原则[7]：

⑴ 过程美学原则，强调任务完成过程的愉悦；

⑵ 直接操作原则，所做即所得而不是原来的所见即所得；

⑶ 交互叠藏原则，用户操作过程中只显示部分选项；

⑷ 情境环境原则，在当前情景下选出最适合的环境；

⑸ 超真实原则，软件的表现符合人的习惯；

⑹ 社交原则，增加使用者与其他用户之间的交互；

⑺ 空间关系原则，信息超越了视觉化的呈现，具有真实感；

⑻ 无缝原则，集成的输入输出。

在人机界面设计中，显示器设计中的听觉、视觉、触觉，以及布置与组合设计等都需要适合人的感觉器官特征，控制器的各种操作装置的形状、大小等也都要与人的运动器官相适应，所以只有依照上述的设计准则来设计界面，才能得到适合人使用的产品，让用户产生愉悦的情感体验。

3　结束语

人因工程学是以人为本研究所有与人有关的系统，设计人员在设计之初必须分析哪些因素可能提高人员绩效和降低人员失误，然后作出合理的设计。本文对人和机器的特征进行了分析，归纳总结了当前交互界面的设计准则，可以帮助设计者依照人和机器的特性进行合理的功能分配，遵循上述的准则设计界面，可以将人的失误尽可能的降到最低。只有更合理的设计交互界面，最大限度的达到“机适人”，才能让产品更便利的被人们掌握和使用。

参考文献(References):

[1]郭伏.人因工程学[M].机械工业出版社,2006.

[2]尹长松,韦哲.人机工程技术的概念、应用及发展[J].医疗装备,2005.9:28-31

[3]刘名卓.网络课程的可用性研究[D].华东师范大学硕士学位论文,2010.

[4]郭庆钦.基于眼动追踪技术的智能手机人机界面人因适合性测试方法研究[D].南华大学硕士学位论文,2016.

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

[6][美]比尔·莫格里奇著,许玉玲译.关键设计报告-改变过去影响未来的交互设计法则[M].中信出版社,2011.

[7]RachelHinman.移动互联:用户体验设计指南[M].清华大学出版社,2013.