Распечатай эту страницу
Пятница, Март 25 2011 04: 44

Эргономические аспекты взаимодействия человека с компьютером

Оценить этот пункт
(24 голосов)

Введение

Разработка эффективных интерфейсов к компьютерным системам является фундаментальной целью исследований взаимодействия человека и компьютера.

Интерфейс можно определить как сумму аппаратных и программных компонентов, посредством которых система управляется и пользователи информируются о ее состоянии. К аппаратным компонентам относятся устройства ввода данных и указания (например, клавиатуры, мыши), устройства представления информации (например, экраны, громкоговорители), а также руководства пользователя и документация. Компоненты программного обеспечения включают в себя команды меню, значки, окна, информационную обратную связь, системы навигации и сообщения и так далее. Аппаратные и программные компоненты интерфейса могут быть настолько тесно связаны, что неотделимы друг от друга (например, функциональные клавиши на клавиатуре). Интерфейс включает в себя все, что пользователь воспринимает, понимает и чем манипулирует при взаимодействии с компьютером (Моран, 1981). Следовательно, это решающий фактор, определяющий отношения человека и машины.

Исследования интерфейсов направлены на улучшение полезности интерфейса, доступности, производительности и безопасности, а также удобства использования. Для этих целей полезность определяется применительно к выполняемой задаче. Полезная система содержит необходимые функции для выполнения задач, которые должны выполнять пользователи (например, письмо, рисование, расчеты, программирование). Доступность — это мера способности интерфейса позволять нескольким категориям пользователей, в частности лицам с ограниченными возможностями и тем, кто работает в географически изолированных районах, в постоянном движении или с занятыми обеими руками, использовать систему для выполнения своих действий. Производительность, рассматриваемая здесь с человеческой, а не с технической точки зрения, является мерой степени, в которой система повышает эффективность выполнения пользователями своей работы. Это включает в себя эффект макросов, ярлыков меню и интеллектуальных программных агентов. Безопасность системы определяется степенью, в которой интерфейс позволяет пользователям выполнять свою работу без риска несчастных случаев или потерь для людей, оборудования, данных или окружающей среды. Наконец, удобство использования определяется как простота изучения и использования системы. Кроме того, он также включает системную утилиту и производительность, определенные выше.

Элементы дизайна интерфейса

С момента изобретения операционных систем с разделением времени в 1963 г. и особенно после появления микрокомпьютера в 1978 г. развитие человеко-компьютерных интерфейсов было взрывоопасным (см. историю в Gaines and Shaw 1986). Стимулом для этого развития по существу являются три фактора, действующие одновременно:

Во-первых, очень быстрое развитие компьютерных технологий в результате достижений в электротехнике, физике и информатике стало основным фактором, определяющим развитие пользовательского интерфейса. Это привело к появлению компьютеров с постоянно возрастающей мощностью и скоростью, с большим объемом памяти, графическими экранами с высоким разрешением и более естественными указывающими устройствами, позволяющими осуществлять прямые манипуляции (например, мыши, шаровые манипуляторы). Эти технологии также были ответственны за появление микрокомпьютеров. Они были основой для символьных интерфейсов 1960-х и 1970-х годов, графических интерфейсов конца 1970-х, а также мульти- и гипермедийных интерфейсов, появившихся с середины 1980-х годов на основе виртуальных сред или с использованием различных методов распознавания альтернативного ввода. технологий (например, распознавания голоса, рукописного ввода и движения). В последние годы в этих областях были проведены значительные исследования и разработки (Waterworth and Chignel, 1989; Rheingold, 1991). Параллельно с этими достижениями была разработана более продвинутые программные инструменты для проектирования интерфейсов (например, оконные системы, библиотеки графических объектов, системы прототипирования), которые значительно сокращают время, необходимое для разработки интерфейсов.

Во-вторых, пользователи компьютерных систем играют большую роль в разработке эффективных интерфейсов. Для этого есть три причины. Во-первых, нынешние пользователи не являются инженерами или учеными, в отличие от пользователей первых компьютеров. Поэтому им требуются системы, которые можно легко изучить и использовать. Во-вторых, возраст, пол, язык, культура, обучение, опыт, навыки, мотивация и интересы отдельных пользователей весьма разнообразны. Поэтому интерфейсы должны быть более гибкими и лучше адаптироваться к целому ряду потребностей и ожиданий. Наконец, пользователи заняты в различных отраслях экономики и выполняют весьма разнообразный спектр задач. Поэтому разработчики интерфейсов должны постоянно переоценивать качество своих интерфейсов.

Наконец, острая рыночная конкуренция и повышенные ожидания в отношении безопасности способствуют разработке более совершенных интерфейсов. Эта озабоченность обусловлена ​​двумя группами партнеров: с одной стороны, производители программного обеспечения, которые стремятся снизить свои затраты, сохраняя при этом отличительные черты продукта, что способствует достижению их маркетинговых целей, а с другой стороны, пользователи, для которых программное обеспечение является средством предложения конкурентоспособных продуктов. и услуги клиентам. Для обеих групп эффективные интерфейсы предлагают ряд преимуществ:

Для производителей программного обеспечения:

  • лучший имидж продукта
  • повышенный спрос на продукцию
  • более короткое время обучения
  • более низкие требования к послепродажному обслуживанию
  • надежная основа для развития продуктовой линейки
  • снижение риска ошибок и несчастных случаев
  • сокращение документации.

 

Для пользователей:

  • более короткая фаза обучения
  • повышение общей применимости навыков
  • улучшенное использование системы
  • повышенная автономность с помощью системы
  • сокращение времени, необходимого для выполнения задачи
  • уменьшение количества ошибок
  • повышенное удовлетворение.

 

Эффективные интерфейсы могут значительно улучшить здоровье и продуктивность пользователей, одновременно повышая качество и снижая стоимость их обучения. Это, однако, требует, чтобы дизайн и оценка интерфейса основывались на принципах эргономики и практических стандартах, будь то руководящие принципы, корпоративные стандарты основных производителей систем или международные стандарты. За прошедшие годы накопилось внушительное количество эргономических принципов и руководств, связанных с дизайном интерфейсов (Scapin, 1986; Smith and Mosier, 1986; Marshall, Nelson and Gardiner, 1987; Brown, 1988). Этот междисциплинарный корпус охватывает все аспекты символьных и графических интерфейсов, а также критерии оценки интерфейса. Хотя его конкретное применение иногда вызывает некоторые проблемы — например, неточная терминология, неадекватная информация об условиях использования, несоответствующее представление — он остается ценным ресурсом для проектирования и оценки интерфейса.

Кроме того, основные производители программного обеспечения разработали собственные руководства и внутренние стандарты для проектирования интерфейсов. Эти рекомендации доступны в следующих документах:

  • Рекомендации Apple по человеческому интерфейсу (1987)
  • Открытый взгляд (Вс 1990 г.)
  • Руководство по стилю OSF/Motif (1990)
  • Руководство IBM Common User Access по проектированию пользовательского интерфейса (1991)
  • Справочник по расширенному интерфейсу IBM (1991)
  • Интерфейс Windows: руководство по разработке приложений (Майкрософт, 1992 г.)

 

Эти руководящие принципы пытаются упростить разработку интерфейса, устанавливая минимальный уровень единообразия и согласованности между интерфейсами, используемыми на одной и той же компьютерной платформе. Они точны, подробны и достаточно полны в нескольких отношениях, а также обладают дополнительными преимуществами, заключающимися в том, что они хорошо известны, доступны и широко используются. Они де-факто стандарты дизайна, используемые разработчиками, и по этой причине незаменимы.

Кроме того, стандарты Международной организации по стандартизации (ISO) также являются очень ценным источником информации о дизайне и оценке интерфейсов. Эти стандарты в первую очередь касаются обеспечения единообразия интерфейсов, независимо от платформ и приложений. Они были разработаны в сотрудничестве с национальными агентствами по стандартизации и после обширных обсуждений с исследователями, разработчиками и производителями. Основным стандартом проектирования интерфейсов ISO является ISO 9241, который описывает эргономические требования к устройствам визуального отображения. Он состоит из 17 частей. Например, в частях 14, 15, 16 и 17 обсуждаются четыре типа диалога человека с компьютером: меню, языки команд, прямое манипулирование и формы. Стандарты ISO должны иметь приоритет над другими принципами и рекомендациями по проектированию. В следующих разделах обсуждаются принципы, которые должны определять дизайн интерфейса.

Философия дизайна, ориентированная на пользователя

Гулд и Льюис (1983) предложили философию дизайна, ориентированную на пользователя видеодисплея. Его четыре принципа:

  1. Немедленное и постоянное внимание к пользователям. Поддерживается прямой контакт с пользователями, чтобы лучше понять их особенности и задачи.
  2. Комплексный дизайн. Все аспекты удобства использования (например, интерфейс, руководства, справочные системы) разрабатываются параллельно и находятся под централизованным контролем.
  3. Немедленная и непрерывная оценка пользователями. Пользователи тестируют интерфейсы или прототипы на ранней стадии проектирования в смоделированных рабочих условиях. Производительность и реакции измеряются количественно и качественно.
  4. Итеративный дизайн. Система модифицируется на основе результатов оценки, и цикл оценки начинается снова.

 

Эти принципы более подробно объясняются в Gould (1988). Очень актуальными, когда они были впервые опубликованы в 1985 году, пятнадцать лет спустя они остаются таковыми из-за невозможности предсказать эффективность интерфейсов при отсутствии пользовательского тестирования. Эти принципы составляют сердцевину циклов разработки, ориентированных на пользователя, предложенных несколькими авторами в последние годы (Gould, 1988; Mantei and Teorey, 1989; Mayhew, 1992; Nielsen, 1992; Robert and Fiset, 1992).

В оставшейся части этой статьи будут проанализированы пять этапов цикла разработки, которые, по-видимому, определяют эффективность конечного интерфейса.

Анализ задач

Анализ эргономических задач — один из столпов дизайна интерфейса. По сути, это процесс, посредством которого выясняются обязанности и действия пользователя. Это, в свою очередь, позволяет разрабатывать интерфейсы, совместимые с характеристиками задач пользователей. Любая задача имеет два аспекта:

  1. Ассоциация номинальная задача, что соответствует формальному определению задачи организации. Сюда входят цели, процедуры, контроль качества, стандарты и инструменты.
  2. Ассоциация реальная задача, соответствующие решениям и поведению пользователей, необходимым для выполнения номинальной задачи.

 

Разрыв между номинальными и реальными задачами неизбежен и возникает из-за того, что номинальные задачи не учитывают вариации и непредвиденные обстоятельства в рабочем процессе, а также различия в мысленных представлениях пользователей о своей работе. Анализ штатной задачи недостаточен для полного понимания деятельности пользователей.

Анализ деятельности исследует такие элементы, как цели работы, тип выполняемых операций, их временная организация (последовательная, параллельная) и частота, используемые режимы работы, решения, источники трудностей, ошибки и способы восстановления. Этот анализ выявляет различные операции, выполняемые для выполнения задачи (обнаружение, поиск, считывание, сравнение, оценка, принятие решения, оценка, прогнозирование), управляемые объекты (например, при управлении технологическим процессом, температуре, давлении, расходе, объеме) и отношения между операторами и сущностями. Контекст, в котором выполняется задача, обуславливает эти отношения. Эти данные необходимы для определения и организации характеристик будущей системы.

По своей сути анализ задач состоит из сбора, компиляции и анализа данных. Это может быть выполнено до, во время или после компьютеризации задачи. Во всех случаях он предоставляет важные рекомендации по проектированию и оценке интерфейса. Анализ задачи всегда связан с реальной задачей, хотя он также может изучать будущие задачи с помощью моделирования или тестирования прототипа. При выполнении до компьютеризации он изучает «внешние задачи» (т. е. задачи, внешние по отношению к компьютеру), выполняемые с помощью существующих рабочих инструментов (Моран, 1983). Этот тип анализа полезен, даже если ожидается, что компьютеризация приведет к существенному изменению задачи, поскольку он разъясняет характер и логику задачи, рабочие процедуры, терминологию, операторов и задачи, рабочие инструменты и источники трудностей. При этом он предоставляет данные, необходимые для оптимизации задач и компьютеризации.

Анализ задач, выполняемый во время компьютеризации задач, фокусируется на «внутренних задачах», выполняемых и представляемых компьютерной системой. На этом этапе для сбора данных используются прототипы систем. Акцент делается на тех же моментах, рассмотренных на предыдущем этапе, но с точки зрения процесса компьютеризации.

После компьютеризации задач анализ задач также изучает внутренние задачи, но теперь анализ фокусируется на конечной компьютерной системе. Этот тип анализа часто выполняется для оценки существующих интерфейсов или как часть разработки новых.

Иерархический анализ задач — распространенный метод когнитивной эргономики, который оказался очень полезным в самых разных областях, включая дизайн интерфейсов (Shepherd, 1989). Он состоит из разделения задач (или основных целей) на подзадачи, каждая из которых может быть дополнительно подразделена до тех пор, пока не будет достигнут требуемый уровень детализации. Если данные собираются непосредственно от пользователей (например, посредством интервью, озвучивания), иерархическое разделение может дать представление о том, как пользователи представляют задачу в уме. Результаты анализа могут быть представлены в виде древовидной диаграммы или таблицы, причем каждый формат имеет свои преимущества и недостатки.

Анализ пользователей

Другим столпом дизайна интерфейса является анализ характеристики пользователя. Интересующие характеристики могут относиться к возрасту пользователя, полу, языку, культуре, обучению, техническим или компьютерным знаниям, навыкам или мотивации. Различия в этих индивидуальных факторах ответственны за различия внутри и между группами пользователей. Таким образом, одним из ключевых принципов дизайна интерфейса является то, что среднего пользователя не существует. Вместо этого следует определить различные группы пользователей и понять их характеристики. Представителей каждой группы следует поощрять к участию в процессах проектирования и оценки интерфейса.

С другой стороны, методы психологии, эргономики и когнитивной инженерии могут использоваться для получения информации о характеристиках пользователя, связанных с восприятием, памятью, когнитивным отображением, принятием решений и обучением (Wickens 1992). Понятно, что единственный способ разработать интерфейсы, действительно совместимые с пользователями, — это учитывать влияние различий этих факторов на возможности, ограничения и способы работы пользователей.

Эргономические исследования интерфейсов сосредоточены почти исключительно на перцептивных, когнитивных и моторных навыках пользователей, а не на аффективных, социальных или поведенческих факторах, хотя в последние годы работа в последних областях стала более популярной. (Общий взгляд на людей как на системы обработки информации см. в Rasmussen 1986; обзор факторов, связанных с пользователем, которые необходимо учитывать при разработке интерфейсов, см. в Thimbleby 1990 и Mayhew 1992). В следующих параграфах рассматриваются четыре основные характеристики, связанные с пользователем, которые следует учитывать при разработке интерфейса.

Ментальное представление

Создаваемые пользователями ментальные модели систем, которые они используют, отражают то, как они воспринимают и понимают эти системы. Таким образом, эти модели различаются в зависимости от знаний и опыта пользователей (Hutchins 1989). Чтобы свести к минимуму время обучения и облегчить использование системы, концептуальная модель, на которой основана система, должна быть похожа на ее мысленное представление пользователями. Однако следует признать, что эти две модели никогда не бывают идентичными. Ментальная модель характеризуется тем, что она индивидуальна (Rich, 1983), неполна, изменчива от одной части системы к другой, возможно, ошибочна в некоторых моментах и ​​находится в постоянном развитии. Он играет второстепенную роль в рутинных задачах, но большую — в нерутинных и при диагностике проблем (Young, 1981). В последних случаях пользователи будут работать плохо из-за отсутствия адекватной ментальной модели. Задача дизайнеров интерфейсов состоит в том, чтобы спроектировать системы, взаимодействие которых с пользователями будет побуждать последних формировать ментальные модели, подобные концептуальной модели системы.

Learning

Аналогия играет большую роль в обучении пользователей (Румельхарт и Норман, 1983). По этой причине использование соответствующих аналогий или метафор в интерфейсе облегчает обучение за счет максимального переноса знаний из известных ситуаций или систем. Аналогии и метафоры играют роль во многих частях интерфейса, включая названия команд и меню, символы, значки, коды (например, форму, цвет) и сообщения. Когда они уместны, они в значительной степени способствуют тому, чтобы интерфейсы были более естественными и прозрачными для пользователей. С другой стороны, когда они неуместны, они могут мешать пользователям (Халаш и Моран, 1982). На сегодняшний день в графических интерфейсах используются две метафоры: компьютера и, в меньшей степени, комната.

Пользователи, как правило, предпочитают изучать новое программное обеспечение, используя его немедленно, а не читая или посещая курс — они предпочитают обучение на основе действий, в котором они когнитивно активны. Однако этот тип обучения представляет некоторые проблемы для пользователей (Carroll and Rosson, 1988; Robert, 1989). Для этого требуется совместимая, прозрачная, непротиворечивая, гибкая, естественно выглядящая и отказоустойчивая структура интерфейса, а также набор функций, обеспечивающий удобство использования, обратную связь, справочные системы, средства навигации и обработку ошибок (в данном контексте «ошибки» относятся к действия, которые пользователи хотят отменить). Эффективные интерфейсы дают пользователям некоторую автономию во время исследования.

Развитие знаний

Знания пользователей развиваются с увеличением опыта, но имеют тенденцию быстро останавливаться. Это означает, что интерфейсы должны быть гибкими и способными одновременно реагировать на потребности пользователей с разным уровнем знаний. В идеале они также должны быть контекстно-зависимыми и предоставлять персонализированную помощь. Система EdCoach, разработанная Desmarais, Giroux и Larochelle (1993), является таким интерфейсом. Классификация пользователей на категории начинающих, средних и опытных пользователей неадекватна для целей дизайна интерфейса, поскольку эти определения слишком статичны и не учитывают индивидуальных вариаций. Информационные технологии, способные реагировать на потребности различных типов пользователей, теперь доступны, хотя и на исследовательском, а не на коммерческом уровне (Egan 1988). Текущая ярость систем поддержки производительности предполагает интенсивное развитие этих систем в ближайшие годы.

Неизбежные ошибки

Наконец, следует признать, что пользователи совершают ошибки при использовании систем, независимо от уровня их навыков или качества системы. Недавнее немецкое исследование Broadbeck et al. (1993) выявили, что не менее 10 % времени, затрачиваемого белыми воротничками на работу с компьютерами, связано с управлением ошибками. Одной из причин ошибок является то, что пользователи полагаются на стратегии исправления, а не предотвращения (Reed, 1982). Пользователи предпочитают действовать быстро и допускать ошибки, которые они должны впоследствии исправить, чем работать медленнее и избегать ошибок. Важно учитывать эти соображения при разработке интерфейсов человек-компьютер. Кроме того, системы должны быть отказоустойчивыми и включать эффективное управление ошибками (Льюис и Норман, 1986).

Анализ потребностей

Анализ потребностей является явной частью цикла разработки Роберта и Фисета (1992), он соответствует функциональному анализу Нильсена и интегрирован в другие этапы (анализ задач, пользователей или потребностей), описанные другими авторами. Он состоит в выявлении, анализе и организации всех потребностей, которые может удовлетворить компьютерная система. В ходе этого процесса происходит идентификация функций, которые необходимо добавить в систему. Анализ задач и пользователей, представленный выше, должен помочь определить многие потребности, но может оказаться недостаточным для определения новых потребностей, возникающих в результате внедрения новых технологий или новых правил (например, безопасности). Анализ потребностей заполняет этот пробел.

Анализ потребностей проводится так же, как и функциональный анализ продуктов. Он требует участия группы людей, заинтересованных в продукте и имеющих дополнительную подготовку, профессию или опыт работы. Это могут быть будущие пользователи системы, супервайзеры, эксперты в предметной области и, при необходимости, специалисты по обучению, организации труда и технике безопасности. Также может быть выполнен обзор научной и технической литературы в соответствующей области применения, чтобы установить текущий уровень техники. Конкурентные системы, используемые в аналогичных или связанных областях, также могут быть изучены. Различные потребности, выявленные в ходе этого анализа, затем классифицируются, взвешиваются и представляются в формате, подходящем для использования на протяжении всего цикла разработки.

Макетирования

Прототипирование является частью цикла разработки большинства интерфейсов и состоит из создания предварительной бумажной или электронной модели (или прототипа) интерфейса. Доступно несколько книг о роли прототипирования во взаимодействии человека с компьютером (Уилсон и Розенберг, 1988; Хартсон и Смит, 1991; Прис и др., 1994).

Прототипирование практически необходимо, потому что:

  1. Пользователи с трудом оценивают интерфейсы на основе функциональных спецификаций — описание интерфейса слишком далеко от реального интерфейса, а оценка слишком абстрактна. Прототипы полезны, потому что они позволяют пользователям видеть и использовать интерфейс и напрямую оценивать его полезность и удобство использования.
  2. Построить адекватный интерфейс с первого раза практически невозможно. Интерфейсы должны тестироваться пользователями и модифицироваться, часто многократно. Чтобы преодолеть эту проблему, бумажные или интерактивные прототипы, которые можно протестировать, изменить или отклонить, производятся и совершенствуются до тех пор, пока не будет получена удовлетворительная версия. Этот процесс значительно дешевле, чем работа с реальными интерфейсами.

 

С точки зрения команды разработчиков прототипирование имеет ряд преимуществ. Прототипы позволяют интегрировать и визуализировать элементы интерфейса на ранних этапах цикла проектирования, быстро выявлять подробные проблемы, создавать конкретный и общий объект для обсуждения в команде разработчиков и во время обсуждений с клиентами, а также просто иллюстрировать альтернативные решения для целей. сравнения и внутренней оценки интерфейса. Однако самым важным преимуществом является возможность оценки прототипов пользователями.

Недорогие и очень мощные программные инструменты для создания прототипов коммерчески доступны для различных платформ, включая микрокомпьютеры (например, Visual Basic и Visual C++ (™Microsoft Corp.), UIM/X (™Visual Edge Software), HyperCard (™ Apple Computer), SVT (™SVT Soft Inc.)). Легкодоступные и относительно простые в освоении, они получают широкое распространение среди разработчиков систем и оценщиков.

Интеграция прототипирования полностью изменила процесс разработки интерфейса. Учитывая скорость и гибкость, с которой могут быть созданы прототипы, разработчики теперь склонны сокращать первоначальный анализ задач, пользователей и потребностей и компенсировать эти аналитические недостатки, применяя более длительные циклы оценки. Это предполагает, что юзабилити-тестирование выявит проблемы и что более экономично продлить оценку, чем тратить время на предварительный анализ.

Оценка интерфейсов

Пользовательская оценка интерфейсов — незаменимый и эффективный способ повысить полезность и удобство использования интерфейсов (Nielsen, 1993). Интерфейс почти всегда оценивается в электронном виде, хотя могут тестироваться и бумажные прототипы. Оценка представляет собой итеративный процесс и является частью цикла оценки-модификации прототипа, который продолжается до тех пор, пока интерфейс не будет признан приемлемым. Может потребоваться несколько циклов оценки. Оценку можно проводить на рабочем месте или в лабораториях юзабилити (см. специальный выпуск Поведение и информационные технологии (1994) для описания нескольких лабораторий юзабилити).

Некоторые методы оценки интерфейса не предполагают участия пользователей; их можно использовать в качестве дополнения к пользовательской оценке (Karat, 1988; Nielsen, 1993; Nielsen and Mack, 1994). Относительно распространенный пример таких методов состоит из использования таких критериев, как совместимость, согласованность, визуальная ясность, явный контроль, гибкость, умственная нагрузка, качество обратной связи, качество помощи и систем обработки ошибок. Подробное определение этих критериев см. в Bastien and Scapin (1993); они также составляют основу эргономического вопросника по интерфейсам (Шнейдерман, 1987; Равден и Джонсон, 1989).

После оценки должны быть найдены решения выявленных проблем, обсуждены и реализованы модификации, а также приняты решения относительно необходимости создания нового прототипа.

Заключение

Это обсуждение разработки интерфейсов высветило основные ставки и общие тенденции в области взаимодействия человека с компьютером. Таким образом, (а) анализ задач, пользователей и потребностей играет важную роль в понимании системных требований и, соответственно, необходимых функций интерфейса; и (b) прототипирование и оценка пользователями необходимы для определения удобства использования интерфейса. Впечатляющая совокупность знаний, состоящая из принципов, руководств и стандартов проектирования, существует о взаимодействии человека с компьютером. Тем не менее, в настоящее время невозможно создать адекватный интерфейс с первого раза. Это представляет собой серьезную задачу на ближайшие годы. Между анализом (задача, пользователи, потребности, контекст) и дизайном интерфейса должны быть установлены более явные, прямые и формальные связи. Также должны быть разработаны средства для более прямого и простого применения современных знаний об эргономике к дизайну интерфейсов.

 

Назад

Читать 30128 раз Последнее изменение четверг, 13 октября 2011 г., 21:33