人因工程学与视觉传达设计 纲要 概论 视觉过程 视觉基本现象 视觉心理 图形认知过程 色彩的心理效应 设计基本要求 概论 视觉传达设计的概念 视觉传达设计（Visual Communication Design）是指利用视觉苻号来传递各种信息的设计设计师是信息的发送者，传达对象是信息的接受者简称为视觉设计 。 视觉传达包括:“视觉符号”和“传达”这两个基本概念 所谓“视觉符号”,顾名思义就是指人类的视觉器官――眼睛所能看到的能表现事物一定性质的符号如摄影、电视、电影、造型艺术、建筑物、各类设计、城市建筑以及各种科学、文字，也包括舞台设计、音乐、纹章学、古钱币等都是用眼睛能看到的它們都属于视觉符号。 所谓“传达”,是指信息发送者利用符号向接受者传递信息的过程它可以是个体内的传达，也可能是个体之间的传达如所有的生物之间、人与自然、人与环境以及人体内的信息传达等。它包括"谁"、"把什么"、"向谁传达"、"效果、影响如何"这四个程序） 视覺传达设计的分类：从造型形式的角度，可分为在二维空间内的设计——平面设计如招贴，摄影标志，字体等；三维空间内的设计——立体设计如包装，展示环境，陈列等；四维空间内的设计如电视演播，动画舞台设计等。从传达目的的角度分类可分为处理商业信息为主的商业设计和表现社会公益内容的公共设计。 视觉传达设计与人因工程学的关系 视觉过程：光——角膜——虹膜——瞳孔——晶状体—— 视网膜（视网膜纤 锥体）——视神经——大脑 视觉的基本现象 明度视觉 韦伯定律——人眼睛能够觉察的光强度最小差别和光嘚背景强度成正比 人的眼睛可以觉察到背景照明的百分之一强度变化：I’/I=常数（I表示背景光强度，I’表示超过I 的细小增量） 视觉噪音 ——非视觉引起的神经脉冲（随年龄增长而增加） 视觉的明暗适应——视网膜上的光感受器通过对视觉色素的消耗和重新积累来适应光线 竝体视觉 　 颜色视觉 生理学家发现，肌肉机能和血液循环在不同色光的照射下会发生变化刺激程度随颜色不同而不同。色彩的生理反应主要表现在错觉与幻觉中 运动视觉 人的网膜边缘是一种原始的报警器，只对运动敏感 产生运动信息的方式：1 眼睛不动，运动物体的像茬视网膜的感受器上移动产生运动信号；2 眼睛本身去追随活动物体，视网膜上的像是静止的视网膜上没有物体运动的信号，但是背景信号是运动的 运动的相对性 深度视觉 大小，色彩光线；相对位置与参照物；空间感等等 错幻视觉 视觉心理 视觉的感觉与知觉 　 　感觉：视觉分为感觉和知觉两部分。视觉的感觉是视觉生理感受部分而视知觉是大脑在视觉感觉基础上进行的进一步高级处理，使人能组织嘚到的视觉信息并辨认周围世界 感觉是把物理能量转换成大脑能够识别的神经编码的过程。任何感觉都是由某种刺激影响某种感受器而引起的视觉的生理感觉是由光刺激对眼睛产生影响而造成的。 对人的视觉系统有作用的是一定波长范围内的电磁辐射而这种光又分为甴发光物直接发射的光和由物体反射的光。这些光进入人的眼睛就使人产生基本的视觉感觉主要体现在眼睛对明暗和色彩的感觉上。 　 　知觉：就视知觉而言当视网膜上的视觉信息传输入大脑，大脑形成对一个客体的内部表征以及外部刺激的知觉实际上这一过程包括彡个阶段：1 感觉阶段。这时视觉信号被接受并转换为神经信号与感觉经验2 组织阶段。视觉信号在这一阶段被组织成一致的图形并产生客體和模式的知觉3 辨认与识别阶段。此时大脑将形成的知觉信号与记忆中的表征比较识别客体并赋予意义。整个的知觉过程基于一系列整合过去经验与当前感觉以及知觉框架中的刺激的计算 前面阶段解决“物体看起来像什么”，后来面阶段则涉及“物体是什么”“有什么功能”。辨别物体并对其作出最佳反应设计更高的认知加工过程包括观察者的理论，记忆价值观，信仰与对客体的态度 知觉理論 格式塔理论： 　　　知觉是有组织，结构和内在意义的一个整体当人看到某事物时，无需对组成这一事物的各个部分进行分别的分析嘫后再组合成整体的判断而是能够直接把握事物的知觉结构。 结构主义理论 生态学理论 视觉的认知心理： 视觉注意 ——眼睛把视线投向特定的目标视觉被吸引到特定事物 视觉注意分为被动和主动两种 视觉理解 视觉理解活动：人在观察复杂情景时，眼睛上下左右不断运動，视网膜上的影像随之移动因为只有落在中央凹的

• 第 1 章人因学简介…
  • 1.1 人因学是做什麼的
  • 1.1.2 人因学作为一门科学学科

• 第 2 章研究方法……
  • 2.1.1 基础研究与应用研究

• 2.2.3 选择实验设备和实验条件
• 2.2.4 选择实验的被试
• 2.2.4 实验控制和泥淆变量
• 2.2.8 统计意义和实践意义

• 2.3.2 调査法和问卷法
• 2.3.3 故障和事故分析
• 2.3.4 描述性测量的数据分析
• 2.3.5 复杂建模和模拟

第 1 章人因学简介…

1.1 人因学是做什么的？

因此我们定義人因学的目标是在人机系统中

必须认识到这三个概念是；笼统而且互相有冲突的。

比如绩效可以是一个笼统的概念，它可以涉及到減少错误也可以是增加产出（也就是加快产出的速度）。然而加快速度有时会引起工作人员的失误，进一步可能危及安全

人因学可鉯同时实现这两种目标：绩效和安全。

点 A 表示一个回路即当入一系统交互中有问题（例如事故或者特殊事件）发生情况下，需要采取人洇学解决方案的回路点 B 表示在一个设计循环的开始处，好的人因学因素应用的切人点

【图解： 完成任务的基本主线是：各个方面的安排：设备到培训（环境和前期准备），进入到人机系统（执行过程）任务结果】，人因学的关联： 人机系统中问题确认A设计阶段B。

任務事故统计技巧分析这个环节，应该放在设计阶段

设备设计（equipment design）即通过改变工作中的物质工具的特征来解决问题。

任务设计（task design）是通過改变操作者所做的事情而不是改变他们所用的设备来解决问题。

环境设计（environmental design）即改变环境因素比如改善工作场所的照明温度控制和降低噪音，来解决问题

培训（(training）即通过教学和实践提高对某一特定工作所需要的体力的和智力的技巧，使得工人能够更好地从事某一工莋

选拔（selection）就是根据人与人之间在物理维度和心理维度上存在的差异，制定相应标准找到适于某项工作的人，进而获得好的系统绩效嘚技术

1. 从使用者的相关要素和任务环境看

1. 从人因学与其他科技领域的关系看

人因学研究的终极目标是运用合适的人的心理的和生理的参數进行系统设计。与此相对应的工程心理学的终极目标是弄懂与系统设计有关的人的心理（Wickens& Hollands,2000)。

....它注重复杂的、具有认知思考和与知识有關的系统的作业方面,而不管这部分作业是由人来完成的还是由机器来完成的后一种情况与人工智能和认知科学密不可分。

1.1.2 人因学作为一門科学学科

人因学作为一门科学学科的特征在于其探索普遍性和预测性（Meister 1989)在问题诊断阶段（见图 1.1) 研究人员希望获得各类问题的普遍特征。比如飞行控制中心与飞机之间通讯过程中的问题的组成要素，可能和在高噪音的工作环境下的工人之间的沟通或者在急诊室中医生囷护士之间的沟通具有共性。这样类似的解决方法就可以应用于以上三种情况。这类建立在对人的体力和脑力特征的深切了解的知识之仩且具有普遍性的方法就更加有效。同样重要的是我们需要能够预测我们根据人因学原理提出的对问题解决的方法的有效性。【预测洎己所提出方法的有效性】

获得有效的普遍性和预测性的一个关键是观测和研究人类操作者，...我们可以在一系列的环境条件下研究人的荇为其逼真性可以高低不同。在严格控制的实验室条件下可以模拟相关系统的要素，也可以在现场研究实际用户的行为（包括正常行為、故障中的行为以及事故行为）....

第一部分，23章，各种研究方法和设计方法 第二部分 人的信息加工的特征4，5 视觉和听觉系统6， 知覺和认知7，决策8， 显示过程9 ，控制 第三部分，一些非心理学的问题10 ， 工作场所的不只11， 体力强度12， 生理学13，应激14， 安铨15， 自动化16， 人计算机交互，17交通，18人员选拔和培训，19 小组和组织行为

Sciences）美国人因学和人类工效学会出版了三种重要的期刊：《人因学》（Human Factors）、《设计中的人类工数学》（Ergonomics in Design）和每年出一次的《美国人因学与人类工效学会年会论文集》（the Proceedings of the

第 2 章研究方法……

研究就昰针对具体的问题进行科学的数据（观察）的采集，并对数据的意义作出说明的过程

人因学的基本工作是通过实验室和现场研究总结科學原理。....如何将科学原理和知识应用到系统设计中去....让研究结果具有可应用性

人因学研究者还必须了解最基本的研究方法。在任何一个產品或是系统设计的最初阶段往往需要进行一些常规的研究。随着对需要设计的问题更多的了解研究者再根据情况做正式的和非正式的研究以达到最好地解决眼前的问题的目的。此时研究者就需要决定采用何种研究方法了。

2.1.1 基础研究与应用研究

基础研究的定义是：为叻建立覆盖众多的人、任务和场合而进行的发展理论、原理和结果的研究比如，一系列验证人经过上百次反复训练就可以产生不太需要費力思考的自动化加工理论的研究应用研究可以粗略地定义为：针对具体的人群、任务、产品、系统，或者环境而发展出的相应的理論、原理和结果的研究。比如测量司机在高速公路上开车并同时使用某种品牌的手机对司机分配给驾驶本身的注意力有何影响的研究就昰一项应用研究。

现状：推崇应用研究因为能解决实际的问题，精准

....应用研究的优点也就成了其致命的缺点，它更多地是针对现实世堺中具体的行为因而缺少普遍性，不能推广到別的场合.....花费巨大....涉及到伦理问题....时间限制....这就需要我们进行一些比较基础的，花费不夶的对被试没有危险的实验室研究，或者利用其他研究者在期刊和书籍中发表的他们的研究的成果从中提取出结论。.....比如根据人因学研究的成果我们可以提出，驾驶的难度可能对用手机造成分心的程度有影响；使用语音驱动方式比用手动拨号对驾驶的影响要少一些

科学研究的目的是描述、理解和预测变量之间的关系。.....实验研究法....好的实验的关键是控制即只有自变量在变化，别的变量都要保持不变或者被控制住。然而对应用研究来说，当要从被试在其实际工作中的表现获得一般性的结论时越是应用性强的，控制越是困难

当峩们失去对变量的控制时，研究者们多倾向于描述性方法尽管我们不能实际调节和控制实验，但我可以描述某些存在的关系比如，我們可以根据在城市道路中使用手机导致的事故多于在高速公路上使用手机导致的事故进而推论，用手机可能对在路况多变的情况下的驾駛作业影响更大研究者还可以在实际场合观测和记录人的行为，并在稍后进行分析

就像在其他研究中一样，在人因学研究中收集数據，无论是实验法还是描述法仅仅是整个工作的一半。另一半工作是从数据中发现其意义这通常涉及到将抽样的特定数据分析结果推導到广阔的群体的一般状态的工作，并进行预测...研究结果的推广能力取决于实验设计和统计分析。

步聚 1. 提出要研究的问题和理论假设研究者首先要假设一些变量之间的关系，然后提出一个实验设计以证明这一假设的因果关系是否确定存在

步骤 2. 明确实验计划。明确实验計划包括要做的实验的所有细节我们必须明确何为因变量，作业究竟指什么让参加实验的被试完成什么任务，对完成任务的哪个方面進行测量等

步聚 3. 实验操作。...如果研究者觉得还有什么事不太有把握在做正式实验前，可以先做一个小规模的预备实验等所有的问题嘟通过预备实验搞凊楚了以后，就可以开始正式实验并采集数据了

步聚 4. 分析数据。

步聚 5. 推导结论....首先要看最初的理论假设是否能得到實验结果的支持。...为什么会这样的问题...

对任何实验都有不同的采集数据的设计方法哪一种设计最好？这要依具体的情境而定不同的实驗设计的主要区别是：每一个自変量有两个水平还是多个水平；有几个自変量被调控；从因变量看，几个条件下是用同一组被试还是用哆组被试（Keppel,1992; Elmes 等，1995; Williges,1995)

两组设计。在两组设计中我们考察一个自变量（因素）的两种条件（即两种水平）。在经典的两组设计中被试被分為两组，一组作为控制组不给任何处理（比如，开车时不准使用手机）另一组作为实验组，给予某种程度的自变量的变化（比如开車时使用手机）。实验就是比较两组之间的因变量的变化（在我们的例子中指的是开车的绩效）。然而在人因学研究中，我们常常需偠比较不同的实验条件比如比较使用追踪球和使用鼠标时作业绩效的差别。在这一类的情况中控制组就不需要了。假定有人试图搞一個没有控制光标的组来和一个追球粗和一个鼠标组来比较，实际上一点意义地没有

多组设计。有的时候两组设计不适于用来检査我们嘚假设比如，我们想要考察工作站里监视器的亮度对显示知觉的影响时我们可能需要考査亮度的若干个水平的影响。在这里我们是呮考察一个变量（亮度），但却是这个变量的多个水平如果我们用 5 个组考察 5 种不同亮度，就会比用 2 个组考察 2 种亮度获得更多的信息用這种设计，我们就可能发展出一个定量的模型或者定量的方程，用来预测作业绩效随着亮度变化的改变在另一个研究中，我们可能需偠考查 4 种不同的光标输人设备比如追踪球、拇指轮、传统風标和犍鼠标对光标操作绩效的影响。在这里我们有 4 种不同的实验条件，但還只是考察一个自变量即输人设备的类型。

因素设计在増加一个自变量的变化水平的前提下，我们还可以通过扩展两组设计在一个實验中检査多个变量（因素） 的影响。在人因学研究中我们常常对复杂系统感兴趣。这就常常涉及到两个以上的变量之间的关系的问题比如在上面的关于倒班的例子中，我们可能需要知道倒班的安排（因素 A）对年纪不同的人（年纪大与年纪轻即因素 B）是否有一致的，抑或不同的影响

几个自变量分别由几个水平构成的多因素的实验设计称为因素设计。在这里因素这个术语表示，各个自变量不同水平の间可能存在的组合所产生的条件将被综合起来并接受考察。因素设计可以让我们不仅考察每一个自变量的影响还可以考察它们之间嘚交互作用。因为人的作业多数都是复杂的人和机器的互相作用也是复杂的，所以在人因学研究中无论是基础研究还是应用研究，最瑺用的是因素设计

因素设计从几个方面看，都会比 2×2 更复杂首先，每一个变量可能不止 2 个水平比如，我们可能在两种不同的手机使鼡方式（手动拨号和语音拨号）下考察驾驶绩效但是同时还有一个控制条件（不使用手机），这就是一个变量有 3 个水平了然后，我们鈳以用这个变量的 3 个水平再结合第二个变量的 2 个水平即驾驶的条件（城市道路和高速公路）。这就形成了一个 3×2 的因素设计另一个情況是，研究者也可能同时考察两个以上的自变量（因素）假定我们做上面的 3×2 的设计的一个研究，但是同时比较年老的司机和年轻的司機这就形成了一个 2×3 X2 的因素设计。具有三个自变量的设计称为三因素设计

【自变量1 手机使用方式，这个变量有三个level： 手动拨号语音撥号，不使用手机

自变量2， 驾驶条件这个变量有两个level： 城市道路，高速道路】

增加自变量有三个好处：(1) 它使得研究者可以在一个实驗中考察系统的多个方面，也就是说效率高；(2) 它使得研究更接近实际生活中系统的复杂性其结果更有普遍意义；(3) 它使得研究者可以考察變量之间是否存在交互作用，也就是说个変量对结果的影响要依赖于另一个変量的情况。这一点我们将在下文的方框中给予进一步的說明。

组间设计在前面提到的多数例子中，自变量的不同水平是用不同的被试组来考察的比如，我们让一组被试在交通拥挤的情况下边打手机边开车；另一组在交通通畅的情况下边打手机边开车，等等我们比较不同组的被试开车作业的绩效，所以称为组间设计在莋组间设计时，实验的每一个条件（水平）使用一组不同于其他组的被试

我们要明确在做一个组间设计的研究时，有多少个不同变量的結合的水平就要有多少组被试来一一对应。在让同一组被试执行不同的实验条件可能产生某种问题时最常用的就是组间设计。比如茬实验中，如果我们让被试接受一种类型的训练（比如某种模拟器）就不可以再让他们接受另一种类型的训练，因为他们已经知道要学什么了组间设计也可以让我们回避次序效应，这一点我们稍后再讨论

组内设计。在很多实验中可以让被试参与实验中的各种条件。仳如在一个关于驾驶的研究中，我们可以让同样的被试参加实验中的 4 种条件的实验（如表 2.1)这样，我们就可以比较同样的人在不同的条件下的作业绩效因为实验的各种条件都是使用的同一组被试，所以这种设计被称为组内设计如果同样的被试经历一个自変量的各个水岼，这个变量就被称为被试内変量一个实验中，所有的自変量都是组内变量的设计被称为组内设计采用组内设计有很多好处，特别是組内设计更加敏感更容易获得不同实验条件之间的统计学上的显著差异。同时这样的设计可以使用比较少量的被试。

混合设计在因素设计中，每一个自变量都能设计为组内的也能设计为组间的。如果我们使用了组内变量也使用了组间变量，这种设计就称为混合设計上面的例子中，如果一组被试在交通繁忙的路上开车测试他们使用手机和不使用手机对驾驶的影响；而另一组被试在交通通畅的条件下，也做同样的两种条件的测试这就是一个混合设计

多因变量设计。以上我们谈到的几种不同的实验设计中変化的都是一件事，就昰看不同自变量的组合对一个因变量的影响然而，在我们研究的涉及人的系统中情况是非常复杂的，我们常常希望同时测量影响因素對几个因变量的影响比如，我们可能希望测量使用手机对驾驶的诸方面的影响如驾驶偏离道路的情况；在车前面出现汽车或者其他物體时，踩刹车的反应时间；在周边视野中发现目标的时间；速度；加速度等

2.2.3 选择实验设备和实验条件

对于应用性研究，我们要尽可能通過实验任务和实验环境的选择来获得最具有普遍性的结果这也常常意味着实验要在实际环境或者是高度符合真实环境的条件下进行

2.2.4 选择實验的被试

被试应该能代表研究者兴趣所在的总体或者群体。

2.2.4 实验控制和泥淆变量

在决定如何完成一项研究时一个重要的环节是考虑所囿可能影响到因变量的变量。外部变量可能会千干扰自变量和因变量之间的因果关系必须对其进行控制，使它不产生干扰如果这些外蔀变量确实干扰到因变量，我们称其为干扰变量一组典型的外部变量是被试在很多方面互相都不一样，对这些变量必须控制因此，在莋组间设计的实验时非常重要的一点是两组之间的不同只能是实验的处理，而不是其他任何变量和类型比如在上面讲到的关于手机和駕驶的实验，切不可让年纪大的被试使用手机而让年纪轻的被试不使用手机。如果这样年纪大小就会成为一个干扰变量。解决这个问題的一个办法是将所有的被试随机地分配给各个实验条件如果样本足够大，用此方法可以抵消被试个体特征带来的影响这个方法被称為随机分配法。另一个避免被试特征带来的影响的方法是使用组内设计然而，组内设计也会对实验的控制带来一系列另外的问题

除了被试变量以外，其他一些变量也必须控制比如，如果让用手机的被试驾驶一种汽车而让不用手机的被试驾驶另一种汽车，这样的实验設计就很有问题因为，按这样做实验汽车的驾驶特性和汽车的大小都可能影响驾驶行为。对使用手机和不使用手机进行比较必须使用哃一辆汽车（或者同一种汽车）我们需要记住，在更注重应用性的研究中有时侯不可能做到十全十美的控制。

在使用组内设计时还囿一个变量必须被控制，即被试接受不同实验处理的次序次序可以造成次序效应。当人们接受一连串不同的实验条件时被测的因变量鈳能仅仅因为次序的变化而产生变化。例如我们在一个实验中，让同一组被试使用五种不同的巡航定速装置到了第五个的时候，被试巳经疲劳了就会表现出更多的失误和反应迟钝。这就是次序效应造成的而不是被测装置本身的不同造成的。与此相反的是假定使用巡航定速装置对被试来说是一件新鲜事，被试可能会随着使用的次数的增加带来练习效应到了测试第五个的时候，被试会因为更加熟练洏表现出好的操作这也是次序效应的结果，而不是设备本身带来的这些组内设计的因疲劳和练习带来的次序效应都是潜在的混淆変量，它们的作用是相反的但是不一定能互相抵消。

为了避免次序效应对自变量的影响我们有很多方法。比如强化练习可以减少练习效應。在不同实验条件之间给被试一定的时间休息可以减少疲劳效应。最后研究者们最常用的是对抗平衡技术。简单讲就是不同组的被试以不同的次序来接受不同的实验条件。比如一半的被试先用追踪球，后用鼠标；另一半被试则先用鼠标后用追踪球。对抗平衡技術有很多应对次序效应的方法最常见的是拉丁方实验设计。关于研究方法的书如

总之，研究者必须控制外部变量保证它们不对自变量产生影响。否则就容易造成混乱使得我们无法解释实验的结果。这样研究者将无法分辨因变量的哪些变化是由什么变量引起的

完成研究的设计，并确定一个被试的样本之后研究者就可以做实验和采集数据了（有的时候，我们又称这个过程叫“测被试”）根据研究嘚性质，研究者也可能会做一个预备实验预备实验的目的是检査调控的水平是否合适；确认被试没有经历未预见到的问题；看实验总体仩是否顺利。一旦实验开始我们要确保采集数据的方法保持一致。比如研究者不可顺着时间的推移表现出对被试更多的宽容；测量的設备必须维持校准的状态。最后对所有的被试必须注重伦理道德。这点我们在以后还要说到

当实验数据已经被采集到之后，研究者必須确定因变量的变化是否是因为实验条件所引起的比如，使用手机的时侯驾驶的绩效真的变糟了吗？为了评价研究的问题和提出的假設研究者通常要进行两类统计：描述性统计和推断性统计。描述性统计对因変量顺着实验条件而发生的变化进行总结而推断性统计告訴我们不同实验条件间的差别是真实的，这种差别的出现符合某种概率而不是因为随机发生的。

描述性统计通常用各种条件下的均数來表示条件间的差异。其中最常用的是算术平均数。研究者要报告每个组的被试的因变量的平均数（如表 2.1 和图 2.2）这是表达自变量对因變量的影响的最简要的方法。同时我们也常常用标准差来表示数据的离散程度。

推断性统计实验各个组可能有不同的算术平均数，但昰这种不同也可能完全基于随机的水平。即使没有实验的操控人在操作时，也常常会有各种波动两组被试在某个变量上的均数不同，但是却和实验调控没有关系的情况也是很常见的比如，你将十枚硬币两次扔在桌子上两次得到正面向上的个数可能就不样，而且两佽正面向上的个数一样比不一样的机会要少得多这样一来，我们就产生了一个疑问两组间的差别是不是大到足够的程度，使我们能肯萣其差异不是随机发生的而确实是实验的自变量的变化所造成的？推断性统计能有效地告诉我们差异是否因为随机的因素造成的如果峩们能够排除随机性的解释，我们就能推断出差异就是实验调控所产生的

【得到的结果，需要判断是随机原因还是来自实验原因】

对於两组的实验，推断性统计通常用检验对两组以上的实验，我们用方差分析（ANOVA）的方法来检验这两种检验都给我们一个值，对 t 检验峩们获得一t个值；対 ANOVA，我们得到一个 F 值最重要的是，我们还要确定差异的概率即 p 值。因为对某一特定的数据t 值和 F 值也可能出于随机嘚原因，而非实际效应（差异）而产生p值越小，我们结果的意义越大我们就越能推断差异是由自变量的变化而产生。均数之间的差异樾大在一个条件内每次观测间均数的离散程度（标准差）越小都会使值变小。特别是如果样本的量增加，容易获得小的 p值大的样本能够给我们的实验增加统计效率，更容易发现显著的差异

研究者们通常认为，如果p值小于 0.05, 我们就可以说结果不是由于随机的因素造成的而确实是自变量的效应。如果我们认为实验的结果是自变量造成的而实际上却是随机的因素带来的，这种情况被称为第一类错误如果采用 0.05 的显著水平，我们发生第一类错误的机会是二十分之一在传统的科学中，第一类错误被认为是坏事（Wickens,1998)这一点是很显然的，如果┅个研究者试图构建物理世界或者社会中因果关系的模型第一类错误可能导致构建出虚假的理论。

人因学研究者也接受这种假定认为苐一类错误是个坏事。多数学术刊物般不发表数据推断性统计的p值大于 0.05 的研究报告研究系统不同的设计方案时，如果当 p 值大于 0.05, 研究者们認为这些不同的设计方案没有什么差别评价不同的程序时，如果差异的显著性 p 值大于 0.05, 我们通常认为这里面没有什么有意义的差异因为囿大于二十分之一的可能差异是由无关因素引起的。

将显著性的可接受水平定在 p=0.05, 虽然减少了第一类错误但却可能增加了第二类错误。所謂第二类错误就是实际上我们的实验操控有效应但我们却推导出没有效应的结论（Keppel,1992)。例如一位安全官员判断某一个新的设备在恶劣的環境情况下会不好使用，而实际上却是好使用出现第一类错误和出现第二类错误是互相关联的。因此如果一位研究者将标准定在 0.05 水平，判断个新的设备在统计显著上并不比老的好而实际上却是比老的好；如果他将 p 值的可接受水平调整到 0.10 可能就会得出新的比老的好的结論。

将p值的可接受水平完全定在 0.05 对人因学研究来说是值得怀疑的出于经费的原因和不可能找到很多受过良好训练的专业人员进行施测的原因，我们常常需要在被试相对少的情况下做实验或者作评估（Wickens,1998)。如我们上面所提到的用少量的被试做实验，由于统计效率不足很鈳能不能显示出显著的差异，或者说 p 值可能会大于 0.05, 尽管实际上是有差异的另外，当我们试图在更接近应用的环境下进行实验研究的时侯很多混淆变量的影响很难被控制，这就使得被试间的差异以及随着时间的推移被试内的操作绩效的波动也会变大。这样这些因素也嫆易使得结果的差异不显著，或者使 p 大于 0.05其结果是，人因学研究者常常认定实验条件之间没有差异仅仅是因为随机变化造成两种实验條件下数据结果之间差异的可能性在二十分之ー一以上。

在人因学研究中当他们的差异没有达到通常的 p 小于 0.05 的显著水平时，研究者应该栲虑到出现第二类错误的概率并考虑到他人采用这种认为没有差异的结果而带来的后果（Wickens,1998)。例如因为不显著，可能一个安全装置就不偠了让我们回过头来看开车用手机的例子。假定用手机和不用手机的差异没有大到使 p 值达到 0.05 的水平我们就认为没有差异，这样可能会導致立法部门认定开车时使用手机是“安全的”平衡第一类错误和第二类错误不是一件容易的事情（Keppel 1992; Nickerson,2001)。最好的建议是要意识到：样本越夶发生任何一类错误的可能性就越小；在样本不大和统计学效率不高的时候，要考虑到每类错误的后果

2.2.8 统计意义和实践意义

研究者就將不同组之间的差异作为事实来讨论。然而必须记住尽管两组之间差异并不大，只要样本数大也会导致统计学上显著的差异同时研究鍺还要考虑统计显著的实践意义。假定我们在比较两组陆军受训者一组用真实度很低的个人计算机模拟的坦克炮进行训练；另一组用昂貴的逼真度高的模拟器进行训练。结果我们发现个人计算机组的正确率达到 80%，而模拟器组的正确率达到 83%再假定我们用大量的被试以获嘚高统计效率，两组之间的差异就能够达到统计学上的显著水平于是我们得到结论：模拟器是更好的训练系统。然而在应用性研究中，我们必须注意到不同组之间差异的实践意义值得花成百万的美元在每一个军事基地装备这种模拟器使训练的成绩从 80%提高到 83%吗？这个例孓提醒我们有些研究者过分注重统计意义，而忽略了实践意义

这类研究的例子可见于：评估某地居民开车经过不同路口的驾驶行为；測量人们如何使用某种型号的 ATM（即自动取款机）；观测某一制造工厂的工人，看他们不安全行为的类型和频次

在很多情况下，人因学的研究通过记录不同场合下完成任务的行为来完成比如，我们可以在车中装一台摄像机（经被试同意）来记录他毎天开车过程中接听手机嘚情况

在计划观测研究时，研究者需要确定要测量的变量、观测和记录每一个变量的方法、在何种情况下进行观测、观测的时间框架等等例如在前面的手机和驾驶的研究中，我们要提出一系列“车的状态”在每一种状态中使用手机（比如，停车状态、转弯驾驶、城市噵路驾驶、高速公路驾驶等等）。这些类型就形成一套状态分类清单如果没有这种分类，记录下大量的信息可能就无法说明任何意义通常最好通过预试来确定状态清单。通过这种方法研究者可以使用一个对照单来记录和分类每一个新的信息并对其进行整理。

在可以獲得大量数据的情况下最好只采集那些和问题有关的行为，或者分情况记录行为而不是统统都大量采集。比如工厂的安全员最好在鈈同时间的不同场合来采集不安全的行为，而不是在一天之内将什么行为都采集下来为了达到采集不安全行为的样本的目的，采取在几忝中不同的条件下来采集就比较容易一些。

2.3.2 调査法和问卷法

基础研究和应用研究都经常采用调查法和问卷法来测量变量如果想要获得囿信度和效度的结果，设计问卷和调査是非常艰难的工作读者可以参考 Salvendy 和 Caravan (1997 的文章了解正确的方法。问卷和调査有时侯采用开放性问题来獲得定性的数据比如，“您希望看到这个仪器的什么特点”或者问“用这个仪器的最大问题是什么？”然而最有用的是使用调査获嘚定量的数据。这常常通过量表的方式来获得可以是 7 点量表（1-7），也可以是 10 点量表（1-10)这样的数据有利于进行统计学处理。

采用问卷的┅个关键的问题是其效度除了假定问卷是依据所需要评测的问题有针对性地设计的以外，在大多数情况下还要让填问卷者知道他们的囙答是保密的和不记名的。常用的方法是在问卷上标注号码而不是填写名字。填问卷者在确保他们的名字和问卷没有联系时他们的回答更可靠。

问卷法的一个问题是如果是自愿填写，很多人会不填如果对某一有关问题有人回答，有人不回答显然会造成结果的偏差。比如在用无记名问卷调査工厂中的不安全行为时，工作中觉得有时间压力的人更倾向于有不安全行为但是，同时因为时间紧张他們可能觉得没有时间填问卷。这就导致他们的行为在调查中得不到应有的表达

就定义而言，问卷法和调査法是主观方法其结果可能常瑺与客观数据相矛盾，比如用错误率和反应时表示的客观结果注意到这两类度量的不同是很重要的，因为在大样本时主观度量更容易获嘚并更加便宜

关于客观度量和主观度量的关系已经有一些好的文章发表，如 Hennessy (1990)、Muckler (1992) 的文章如果我们去看文献，很明显的是客观度量和主觀度量都有它们各自的用途。例如Solomon, Mikulincer 和 Hobfoll (1987) 曾经在土兵中研究了导致应激失常的因素。....对于主观度量一个重要的问题是，人们主观喜好的评價结果不一定总是系统的最佳运作状态（Andre& Wickens,1995)例如，尽管有的时侯使用彩色显示器对绩效已经产生了不好的影响人们还总是喜欢彩色显示器，而不是黑白显示器

2.3.3 故障和事故分析

有的时侯人因学分析员必须确定一个系统的总体功能情况，特别是安全性方面的功能评价安全性有很多方法，包括使用调査和问卷另一种方法是评价发生的故障和事故。故障是指系统的运行已经有明显的问题发生但是还没有形荿事故。在有些领域比如航空领域，有正式的记录故障与事故的数据库（Rosenthal& Reynard,1991)美国国家航空航天局（NASA）的航空安全报告系统（ASRS）数据库每姩收集大约 3 万例由飞行员和空中交通管制员报告的故障

这些大量的信息有潜在的价值，但是同时也有一些问题（Wickens,1995)首先，这种定性的数据庫中的数据很难从中作出原因分析；第二尽管报告人被保证是不记名的，也不是所有的故障都被报告了；第三报告人不一定能报告导致故障和事故的根源。最近采用的事后访谈有利于减少以上问题但是还不能根本解决。

预防事故是人因学专业的一项主要的目标.....

2.3.4 描述性测量的数据分析

做描述性研究的大多数目的是评价一些变量之间的关系。无论数据是通过观测采集的还是通过问卷采集的目标都是看變量之间是否存在关联以及关联的强度。测量变量之间的关系有很多方法

连续变量之间的关系。如果我们要考察某个组织内的人员的工莋经验和安全态度之间是否有关系我们可以做一个相关分析。相关分析度量两个变量之间的连接的程度这样知道其中一个变量的值，僦可以预测另一个変量比如，在正相关时一个变量会随着另一个变量的值的增加而上升，如读书需要的照明度随着年龄的增加而上升在负相关时，一个变量随着另一个变量的值的增加而下降如听力随着年岭的増加而下降。通过计算相关系数 r 我们就能够测量两个变量の间关系的强度统计检验可以用来确定相关是由变量的几率波动带来的概率。这样我们就可以获得变量之间是否存在关系（p）的信息囷这种关系的强度（r）的信息。和别的统计测量一样随着样本的增加，获得显著性相关的可能性也増加在这里，样本量是被测量的两個变量中的数据的个数

2.3.5 复杂建模和模拟

研究者有的时候针对多个变量采集大量的数据，然后通过模型或者模拟来考察变量之间的关系（Pew& Mavor,1993)根据 Bailey 的定义（1989），所谓模型 是“一个数学的/物理的系统,它遵循某些确定的规则和条件,其内容可以用来理解一个在某些方面与之类伐的真實的（物理的、生物的、人一技术的等等）系统”。模型可以简单到一个数学公式如可以预测对显示器的知觉是其亮度水平的函数的┅个公式，也可以是复杂的计算机模拟（可运行的模型）但是不管怎样，模型与真实的系统比起来都是有局限的真实性也低些。

模型瑺常用来描述人体中物理系统和生理系统的一些关系人体的一些数学模型已经应用于支持工作场所设计的模拟。比如COMBIMAN 就是可以根据不哃的工作场所的结构提供人体几何尺寸模拟的模型（Mcdaniel& Hofmann, 1990)。它正被用于评价飞行员对于已经存在的和计划中的机组工作场所是否适合

Corker,1997)。也就昰说一些特定的系统的重要变量以及它们之间的关系能经过数学建模并被编成可以运行的模拟程序。....模拟法的一个非常重要的优点是可鉯不需要人类被试来验证对人类有害环境条件下系统的情况（Kantowitz,1992; Moroney,1994)

最后一种应该考虑到的研究方法是对文献的搜索和调查。这通常是实验报告的一部分但是如果发现别的研究者已经对某个问题做了研究了，这项工作实际上就可以代替需要做的实验有一种特别的文献工作叫莋元分析，通过元分析可以整合就一个共同的自变量所做过的大量实验的统计学发现进而得出关于该自变量效应的可靠性很高的总结性結论（Rosenthal&

显然，大多数人因学研究要用到人类被试......一些美国保护人类被试的规则：

保护被试免受心理的和身体的伤害；

被试的行为是其隐私权的一部分，不得侵犯；

被试参加研究必须是绝对自愿的；

被试有权在事前知道实验过程的性质

当被试参加一个实验，或者用其他方式提供用于研究的数据时他们必须被告知研究的基本性质。通常不能告诉他们详细的研究假设，因为这样会导致他们行为的偏好被試应被告知，所有的结果都是匿名的和保密的这一点对人因学研究特别重要，因为被试常常都是员工他们会担心他们在实验中的表现會被用于评价他们。最后通常要被试在一个“知情书”上签字，说明他们参加实验（或者用其他方式提供数据）的前提是他们知道研究的性质和风险，他们是自愿参加的他们懂得他们可以在任何时间退出实验。在人因学研究中如果实验的风险不大于日常工作的风险，我们就认为这种风险是可以接受的在大学和研究所中应该设有伦理道徳委员会，评价“知情书”的内容是否合适并且根据研究对社會的意义来看被试所面临的风险是否可以被接受。

最后要提到的是研究者要始终尊重被试。被试是很敏感的他们会觉得他们完成任务嘚绩效受到评测（从某种程度上说，也确实是如此）他们总担心他们做得不够好。研究者有贵任使被试放松让他们知道，被评价的是系统的组成而不是人。这也是为什么我们将过去的使用者测试（user testing）改称为可用性测试（usability testing）这就是为了强调要测试的是各种设备对人是鈈是好用等一些因素，而不是测试人

• • 第 3 设计和评估方法
    • 3.1 设计和评估概述
      • 3.1.1 人因学投入的效益/成本分析
      • 3.1.2 产品设计生命周期中的人因学
      • 3.1.3 以用户為中心的设计
      • 3.1.4 设计工作的资料来源
• 3.2.3 功能和任务分析…
• 3.2.4 如何进行任务分析
• 3.2.8 确定用户偏好和需求

• 3.3 迭代式设计和测试
  • 3.3.1 为系统规格提供输入

• 3.4 最后测試和评估

第 3 设计和评估方法

3.1 设计和评估概述

3.1.1 人因学投入的效益/成本分析

Mayhew (1992) 列出了 10 种可应用的且能够量化估算的效益：

其他量化效益是和健康與安全相关的（Alexander,1995），比如增加员工满意程度（低周转）或者减少生病在家、意外事故或剧烈伤害的数量和慢性长期伤害（如累积性外伤）的数量，降低医疗和康复开支、引用他人技术或罚款数量以及诉讼数量等

人因学效益分析可以这样来进行：首先在没有人因学介入的凊况下对一些相关变量进行初步估算；然后假设进行了中等程度成功的人因学分析，再对同样变量进行估算；二者之间的全部成本节约即為估算出来的人因学投人的效益

例如，在一项软件可用性测试工作中可以先估算完成某项任务的平均时间或平均出错数量和相关时间損耗；接着引人人因学工作，对操作情况进行同样的评估；然后对二者的差异进行比较需要注意的是，这些数值由完成任务的时间（如 1 姩或 5 年的时间）乘以执行任务的人数得到的.....

想对改变软件屏幕带来的绩效进行估计的设计人员，可以参考大量文献进行估计这些文献提供了基于真实案例的具体数字（见 Bas 和 Mayhew1994 年发表的文献）。而制造业厂家可通过降低产品装配、维护（Marcotte 等1995) 以及有关伤害一健康分析等方面進行效益分析，这些收益往往是很大的有关成本放益分析的详细介绍可以参考 Alexander

3.1.2 产品设计生命周期中的人因学

产品生命周期的入因学有六個主要阶段：

(2) 迭代设计和测试

(5) 系统运转和维护；

在产品设计中引入人因学最有效的方法是从一开始就聚集多学科设计成员起工作。....协作工程（Chao,1993..........团队成员通常包括市场人员、工程师、设计师、人因学专家、开发和生产工程师、提供服务者以及一名或多名用户。规模大的项目需要聚集多重专家邴人。

3.1.3 以用户为中心的设计

可用性测试常用于软件设计中（Nielson,1993）它有四种基本的方法：

聚焦用户和任务一这个过程越早进行越好

经验测量一采用问卷、可用性研究和量化的绩效数据对使用情况进行研究；

迭代设计使用原型，对界面设计可以进行快速更改；

参与设计一用户作为设计团队的一部分直接参加设计

3.1.4 设计工作的资料来源

资源包括已发表的研究、数据汇编、人因学标准，以及比较铨面的原则和指南

数据汇编。......精简的分类数据库组成包含诸如人的能力方面的表格和公式等。Bof 和 Lincoln (1988) 发表的四卷本《工程数据汇编：人的知觉和作业》.........

人因学设计标准........对一些非常具体的领域或主题进行了精确的建议。军队标准 MILーSTD-1472 (U. S.Department of Defense,1989) 是人因学常用的一个标准该标准提供了一些领域的详细要求，这些领域有：控制器、视觉和听觉显示器、标志、人体测量学、工作空间 设计、环境因素,以及系统维护、危险和安全方面等其他标准有ANSI/HFES 100 VDT 标准和 ANSI/HFES-200设计标准(Reed& Billingsley,1996)。这两个标准是软件工效学中较新的标准它们由要求和建议两部分组成。

人因学原则和指南现有嘚标准不能解决所有设计问题。比如没有一个现行标准可以告诉设计人员把控制器放在照相机的什么位置。为了获得这方面的资料设計人员必须查阅一些人因学原则和指南。

人因学原则和指南涵盖的范围较广比其他形式的资料更为全面。Donald Norman 提出了为使产品易用设计时应遵守的一般原则Van Cott 和 Kinkade 为设备的设计提供了普遍性的人因学指南（Van Cott & AAMI）颁布了该领域具体的人因学指南（AAMI,2001)。......需要指出的是许多指南只是指导性嘚建议而非严格的规则设计人员在使用这些指南时要慎重，他们必须要充分理解设计方案后才能很好地应用这些指南.

1.该产品/系统的用户昰谁?(这不仅包括传统意义上的用户,而且要包括系统的装配、维、监管、维修和处理人员）

1. 系统执行的主要功能是什么，由人操作还是由機器执行必须执行的任务有哪些？
2. 该系统产品适宜的使用环境是什么
3. 用户对该产品的使用偏好和需求是什么？

产品/系统的常规用户或“操作者”是最重要的用户群比如，设计人员要设计一种比较好用的 ATM他们就需要把主要用户群的特征描述成：从十多岁的青少年到老姩人；学历从高中到博士；至少具有三级英文阅读水平；或可能有身体残疾（见第 18 章）。确定用户群的特征之后设计入员也应当对系统嘚安装或维护人员进行描述。

对潜在用户群进行完整的描述非常重要用户群具有的重要特征有年龄、性别、教育水平或阅读能力、生理呎寸、生理能力（残疾）、对同类产品的熟悉程度以及与执行任务相关的技巧。如果产品或系统已经存在就可以通过对已有用户群进行取样从而确定主要用户特征。例如ATM 设计人员可以度量正在使用 ATM 的人群。但是需要注意的是这只是对会使用且正在使用 ATM 的用户进行描述。如果设计目标是吸引更大范围的用户或者是为更大范围的用户而设计产品那么这种分析方式就不合适了。

用户特征明确后简单的特征列表有时不能有助于设计。非实质性的用户特征会产生“弹性用户”（弹性用户的特征会随开发产品特性的不同而变化）为弹性用户進行的设计会使产品无法满足真实用户。Cooper (1990) 使用人物角色（personas）这个概念表示用户特征角色是一个通过对真实用户的访谈和观察而形成的假設的人。角色不是真实的人群但是具有用户群的关键特征。对角色的描述不仅包括生理特征和能力而且也包括角色的目标、工作环境、活动类型、已有经验，以及角色的期待角色要具体到其姓名。多数情况下三或四个角色就能代表用户群的特征。当要对系统的其他角色（比如维护人员）进行描述时也需要创设单独的角色。角色可以规定系统必须达到的目标以便用具体的形式对用户的能力和局限進行描述。角色可以使设计团队的程序员和其他成员考虑到具体用户特征避免把他们自身视为用户这一本能的倾向

大多数情况下，必须偠在特定的情况下考虑用户的特征比如，如果 ATM 置于室内环境分析所针对的因素可以稍微少些，需要考虑的内容有：通道类型（如轮椅昰不是可以到达 ATM 的位置）、天气情况（如 ATM 是不是可以置于和室外同样温度的休息区）和人们的穿着类型（如他们会不会戴手套）环境分析可以与用户分析同时进行。在任务分析中对确定的活动或基本任务进行描述时应当结合完成这些活动或任务所需要的特定环境

3.2.3 功能和任务分析…

前端分析主要涉及两个方面：一是对人/机器环境系统的功能进行分析;二是对用户需要完成的任务进行分析。

功能分析一旦定義了产品的潜在用户群后，人因学专家需要对“系统”（指的是人一机器系统、人一软件系统、人一设备一环境等等）所能实现的基本功能进行分析。可以通过功能描述列出系统大致的功能例如，ATM 系统的功能可以简单表述为把钱存人银行账号、从银行账号中取钱等等。而功能是信息和系统状态的一般转换功能有助于帮助用户达成目标但不对特定任务进行描述

任务分析。任务分析是理解用户的最重要嘚方法之一有时也被称为活动分析（Meister,1971），它可以根据系统的要求変化分析的水平由于设计依赖于系统的属性，人因学专家一般需要进荇初步的任务分析（Nielson,1993)通常，初步的任务分析要对用户将要进行的工作、职责、任务和活动进行描述比如，设计链锯时设计者要写出使用链锯的任务列表。任务描述应包含切割类型、切割材料 39（树木等）的种类再如一个简单的例子，设计 ATM 时的早期任务分析应列出个简短的用户操作列表比如进行核算、取款、存款和余额结算。

一般来说越复杂的系统（如空中交通管制）越需要详尽的功能和任务分析。对人因学专家来说为一个产品或系统花上几个月的时间来进行这种分析并非是一件罕见的事情。任务分析应包括的基本信息有：用户目标、产品功能、达成目标的主要任务、信息需求和结果等对一款数码相机进行的任务分析包括以下步聚：

首先可以描述通常情况下人們拍摄的照片类型一一集体照、人物照、风景照、动态照，等等；

接下来我们需要增加一些更为具体的任务，比如买胶卷、安装相机、擺放相机位置并根据距离和灯光进行调整、使用闪光灯等等；

最后，还应该包括与主任务同时发生的其他人物的描述比如，设计一款適用于汽车驾驶的手机时任务分析就应该包括使用手机时同时进行的其他活动（如驾驶）的描述。

目标、功能和任务经常被混淆但它們并不是一回事。目标是任务操作的终极条件或原因功能表示的是达成目标所需的一般性的转换，而任务表示的则是执行某功能所需的特定活动目标不依赖于技术，但需要保持恒定；技术可以充分地改变任务通常，由于基本的任务列表不会详尽描述用户的实际操作所以很难把功能列表同基本的任务列表区分开。 比如信函开启工具具有打开信函（也可能是包裹）的功能，而任务也是打开信函详尽嘚任务列表应该对打开信件过程中涉及到的子任务都进行描述。类似地目标和功能在简单系统的初步分析中有时也会混淆，这是由于最終状态（比如信函打开）和达成最终状态所需的工作或转换十分相似所造成的基本任务分析的简短列表只适用于设计的初期，随着设计過程的深入任务分析需要不断扩展

3.2.4 如何进行任务分析

通常，任务分析是为了理解如何使系统更好地和人的能力匹配所进行的一种系统描述人机交互的方法下面的几个步骤表示了任务分析的基本要素

定义分析目的和确定所需数据类型；

确定目的和所需数据。任务分析的第┅步是确定任务分析要涉及的属性由于任务分析非常耗时，所以要把分析聚焦于数据的最终使用上进行任务分析的主要原因有:需要定義训练、确定软件和硬件设计设备/工具、送代设计过程、评测系统可靠性、计算人力资源和估算工作量等方面的需要。

任务的目的和类型嘟会影响数据的收集任务的类型可分为体力任务（比如在照相机上设定快门的速度），和认知任务（比如决定快门的速度应该是多少）工作量的增加会需要大量的认知子任务，而传统的任务分析不对认知任务进行分析所以现在需要大量增加认知过程、技能、策略和对任務操作所需信息方面的描述目前有许多方法尤其是认知任务分析正在形成和发展，我们把这些方法视为标准任务分析的扩展并统称为任务分析（task analysis）。当出现下列任何一个特征时设计人员需要重视任务分析中的认知部分（Gordon,1994)

复杂的决策、问题解决判断和推理；

执行任务需偠大量的概念；

高度依赖于情境特征中大量而复杂的规则结构。

可以通过几种信息类型对任务进行描述其中一种非常重要的信息是层级關系（hierarchical relationships ），层级关系描述的是一个大的任务是如何由子任务组成的以及这些任务又是如何联合起来体现功能的........

在任务描述中第二个很重偠的信息是信息流（information flow），信息流表示的是角色（即系统中人和自动控制所负责的角色）之间的交流就照相机的例子来说，重要的角色可鉯包括摄影师和照片的存储器这种情况下，信息流可以通过图像描述拍摄过程并可以解释拍摄过程。.........

任务描述中的第三种信息是任务序列（task sequence）任务序列表示的是任务的顺序和不同任务在时间上的关系。就照相机的例子来说重要的任务序列信息是：用户打开相机、取景、按下快门按钮。任务序列信息在确定完成任务所需时间或估算完成任务所需人数方面非常有用特定任务序列信息包括

序列关系（任務的前后顺序）、

启动任务按顺序发生的事件、

任务执行后的结果或输出、

需要人力的数量和类型、

仼务描述的第四种信息是场景和环境條件（location and environmental condition），它表示的是任务发生时的物理世界就照相机的例子来说，重要的场景信息可以是桌子的布局以及桌子上的可用空间是否会使鼡户很难把照片从相机上传输到计算机上[桌面?]........具体的场景和环境信息包括：

从一个地方到另一个地方所要经过的路径

物理结构，诸如墙、隔离物和桌子；

空间、路径和物理结构的布局

.........应该特别指出的是，任务分析应记录当前系统给用户完成任务造成困难的那些情况这些数据有助于系统的迭代设计和提升。

在任务分析和相关数据确定之后就需要对任务数据进行收集、总结和分析.有许多方法可以使用。Kirwan 囷 Ainsworth (1992) 的 《任务分析指导》（a Guide book to Task Analysis）总结了 41 种不同的任务分析方法（而且有详细的例子）是最好的资源之ー。Schraagen 等人（2000) 对认知任务分析的方法作了總结目前常使用的方法按任务分析过程的三个不同阶段可分为：收集任务数据的方法、总结呈现任务数据的方法和分析任务数据的方法。下面我们只介绍几种最为常用的方法关于这些技术的全面介绍请参考 Gordon (1994)。

任务分析可分为数据收集、分析、形成新问题、修改设计、收集更多数据这几个阶段下面的这些方法可以进行任意组合。

任务分析是通过广泛地接触若干用户而进行的（Paper,1989; Johnson, 1992; Nielson,1993).......在理论上，人因学专家可鉯对用户的操作过程进行观察和访谈但这两种方法与调査法或问卷法等方法相比，成本更高因此并不是所有情况下都会采用它们。

观察如果产品或系统已经存在，观察用户使用已有产品或系统是最有用的收集数据方法..........观察可以在用户操作的真实环境中进行，也可以茬模拟或实验环境中进行

观察通常比访谈或焦点小组更有价值，这是因为人们所说的和所做的不总是一致而且，人们会遗漏操作中的┅些重要细节会发现想象新技术是很困难的，有时会故意歪曲描述以避免给人造成不胜任或疑惑的感觉通常情况下，要用户想象和描述如何进行操作是非常困难的同时观察并不适用于所有情况，.......尤其是有些认知任务几乎没有可观察的操作

出声口语报告。许多研究者囷设计者通过让用户在执行任务时大声说出他们的想法来进行任务分析用户的这些想法可以转换成替在的目标、策略、决策和其他认知荿分。这种方法常被称为口语报告（verbal protocols）对其进行的分析或评价被称为口语报告分析。口语报告通常有三种类型：即时性的（concurrent任务操作過程即时获得）、回顾性的（retrospective，任务完成后通过回忆或录像回顾而获得）和预期性的（prospective给用户一些假设的场景，让他们想象执行这些任務时出声思考）即时性的口语报告有时难以获得。因为有时任务发生得很快或者需要集中注意力用户再报告其想法就比较困难。这样來看回顾性报告对用户来说比较简单。Ohnemus 和 Biers (1993) 的一项对比性评价表明回顾性报告确实比即时性报告能产生更多的有用信息Bowers 和 Snyder (1990 认为即时性报告产生的是程序性信息，而回顾性报告产生的更多的是说明性信息

任务操作时的询问收集口语根告的一个变式就是要求用户操作任务的哃时回答问题。与标准的口语报告相比这种方法的优点在于可以提示用户频繁地说出其潜在的目标和策略，缺点在于任务操作会被打断因此，通过录像进行回顾性分析是任务分析的一种有效的方法在操作过程中，用户需要提供出声的口语报告当他们没有提供必要的信息时，人因学专家可以暂停录像（音）来问一些必要的问题这种形式就像在结构性访谈中的自由提问，可以给事后进行的观察提供回億提示

结构性和非结构性访谈。进行用户访谈时人因学专家要求用户对操作时的一般性的活动进行描述。通常访谈多是先从非结构性访谈开始，这是因为非结构性访谈比较简单访谈时不仅要问用户是如何进行操作活动的，还要问用户的喜好和策略分析者还应关注並指出什么地方用户没有完成任务、出现错误、缺少理解以及看上去感到失落和不舒服（Nielson,1993)。

在非结构性访谈中人因学专家要求用户对其活动和任务进行描述，.........请告诉我关于…的事情；当你在做…时这是什么样的一种事情，你是如何做……的结构性访谈可以使访谈效率哽高、也更完整（Creasy,1980; Graesser 等，1987)Gordon 和 Gil (1992) 建议访谈中最好使用引导，引导的问题可以与何时、如何和为什么进行某个特定的任务操作有关以及不进行這样的操作会有什么结果[?]

通常，人因学专家对用户进行个别访谈访谈前准备好记录表和问题，访谈中对问题和回答进行录音采用层级網络符号（图标）可以将访谈按功能、任务和子任务间的层级关系进行结构化（Gordon&Gil,1992)。有时需要招集一小组用户进行集中访谈如焦点小组（focus group) (Caplan,1990; Greenbaum,193)。焦点小组由 6 到 10 名用户和一名熟悉任务和系统的主持人组成（Caplan,1990; Nielson,1993)主持人对讨论的结果应该保持中立。焦点小组具有很多优点：成本效率高於个别访谈（用于分析的时间也比较少）；小组成员之间的讨论能相互激发故而能挖掘更多的信息。

调査和问卷通常，调査和问卷是茬设计者已获得初步的操作活动或任务描述后再进行撰写和散发......问卷可以用来确认信息的正确性，.........

限制/范围........过于依赖使用现有系统而進行活动或任务分析，则意味着新的控制器、显示器或其他操作辅助设备的设计只是为了更好地满足用户对现有操作系统的要求因此分析应该集中在用户基本的目标和需求上，而不能完全集中在现有产品是如何执行目标上任务数据分析的理念是帮助人们达成目标而不是使设计符合现有任务。

除了对现有任务进行分析之外还需要对环境的潜在特征和系统控制需求进行评估（Vicente,1990。比如在核电厂中就可以分析反应堆的替在物理学因素。通常这种分析可以揭示一些新的解决问题的方法，而这些问题通过用户访谈可能发现不了最后,需要特别紸意的是，在产品/系统设计开始前就应该进行任务分析.........

.........通常，组织的形式有以下几种：

(1) 列表、概要图和矩阵；

(2) 层级和网络图；

(3) 流程图、時间序列和地图

这些形式往往是联合起来使用的

列表、概要图和矩阵。.......典型的矩阵中行通常表示任务类别，列则是对任务进行具体描述

Kieras,1988 a），第 15 章将对其进行详细的描述HTA 和 GOMS 均没有涉及认知加工或决策。但实际上认知成分在任务中占有很大的比例............

所有这些方法都各有優劣，选择什么方法取决于被分析的活动类型如果任务是流水线型的，并以特定的顺序进行操作比如更换轮胎，使用概要图或流程图僦比较合适如果任务存在更多的认知成分，用于选择活动的条件也比较多层级型的格式更为合适。有研究表明在心理上人是以组串和層级的方式表征目标和任务的因此，控制器和显示器的设计应符合这些组串和层级但是，当描述或操作一个任务时这些操作活动看仩去却是一个线性的序列。如果任务是以流程图的形式表示出来这些认知组块或“分支”就不明显。这就给设计者在把界面与用户的心悝模型进行匹配方面带来了困难这是流程图一个很重要但通常很难发现的缺点。所以为了设计更为有效的界面设计人员必须同时考虑任务的层级结构和线性序列。

分析任务数据时可以通过检查流程图发现任务是否冗余。简单的分析方法是借助数据表格来进行某个任务時间的平均数和标准差的计算；或用数据表格把任务进行归类以区分需要特定技能的任务或者用户使用困难的任务。数据表格也可以用來同时呈现（任务活动）发生的频率和时长以确定用于完成特定任务的总时间。但是在复杂系统中简单地对图形或表格进行检查，是沒有意义的使用计算机模拟则是更常用的方法，它可以结合任务数据对不同条件下的系统性表现进行预测（Brown 等2001)。这些定量技术提供了┅个比图表更直觉的分析思路或方式

网络图分析。矩阵处理可以检査网络中的信息流图 3.3 表示的是功能间的信息流矩阵。通过图 3.3 而进行嘚简单计算可以看出功能 2 是输出中枢而功能 3 则是接收中枢。通常矩阵处理能确定相关功能组织起来的组串（Kusiak,1999; Wasserman& Faust,1994)。矩阵处理最适用于系统功能多、用图表过于复杂而无法通过肉眼査看进行解释的情况第 10 章........。[?]

工作负荷分析当产品或系统很复杂时，需要考察任务操作过程中鼡户的心理负荷是否超载......第 6 章和第 13 章........

模拟和建模。.......它关注的问题是：如何能更好地分析任务完成后的结果是否会涉及到诸如伸手和抓握等体力（动作）上的操作（见第 10 和 11 章），或诸如决策这样的认知操作（Laughery& Corker,1997; Pew& Mavor,1998; Elkind 等1990)

Harbison,1997)。...........创建场景时首先需要检査任务，只保留那些直接适合于鼡户目标的任务剔除那些与旧系统有关的任务。进行产品设计时有两类场景信息很有用。第一类是日常场景描述的是日常出现的一般任务。就照相机的例子来看日常使用场景可以是与在室内使用闪光灯拍照相关的活动序列。第二类是必要使用场景描述的是那些不瑺用但必须要操作的重要任务集。还就照相机的例子看必要使用场景是进行照片设置以获得老照片的感觉的活动序列。场景可以被视为鼡户在系统使用中进行表演的脚本（Cooper,1999

3.2.8 确定用户偏好和需求

显而易见，用户偏好和需求分析将会是很宽泛的大多数分析与市场分析密切楿关，在这个阶段设计团队中的市场专家应是重要的一员最后，如果对产品特性存在较多的需求或偏好就要对这些需求或偏好进行优先级分析

3.3 迭代式设计和测试

........通过加工整理了解的内容，来确定系统规格和进行初始的设计当初始的原型形成后，设计人员或设计团人就偠开始在细节方面表现产品的特征........就是要考虑人们能否安全便捷地执行这些功能。

........启发式设计评估、权衡研究、原型制作和可用性测试.......纸面原型可以用来验证在前端分析中获得的用户需求。其目的在于获得用户的需求和体现工作的要求并评估技术如何满足这些要求这種再设计和评估会重复多次，有时会多达 10 到 20 次这个阶段关注的问题包括：

1. 确认的特性和功能是否符合用户的偏好和需求？
2. 在系统设计方媔存不存在一些限制性的因素
3. 设计方案的人因学标准是什么？
4. 哪种设计方案最符合人的能力范围

3.3.1 为系统规格提供输入

(1) 系统支持的总体目标；

(2) 操作需求和特性；

制定系统规格时，一方面需要选择可能的特性另一方面需要选择使用户在目标和目的方面最为满意的操作，这個过程非常具有挑战性

.......系统目标一般描述的是实现用户目标必须做的，但不涉及如何实现的过程系统的目标应该反映用户的目标，而鈈仅仅是实现系统的技术比如，一款数码相机其目标人群定位于新手和摄影技术一般的用户，其目标可以包括以下方面：

有足够的容量能装很多照片；

不需要连接计算机就可以査看照片；

远处物体的特写取景和拍照

不需要调节就可以拍照。

这些目标描述没有对产品的特定规格进行描述也不需要对用户如何实现其目标或操作进行特别描述。

目标制定后,设计者需要确定产品/系统如何帮助用户实现目标這些内容被称为操作需求和特性。特性描述的是系统能做什么及使用条件就照相机的例子来说，需要包括的方面有三脚架、五米内的闪咣及其补光、镜头大小、自动对焦和快门开放时间、最低有 16 MB 的存储和 LCD 显示屏

操作需求和系统特性提供了设计空间设计团队可以设计多种方案。除目标和系统特性外系统规格还应列出设计限制，如重量、速度、成本、用户能力等等。一般的设计限制还包括成本、制造流程、开发时间和使用环境等

人因学专家采用系统设计把用户需求和目标转换成系统规格系统设计分析整体的人一机系统以确定最佳规格。此时关注的不应是系统或人而是人一技术这个整体。系统设计常用的方法有以下几种

质性结构的功能展开。制定系统规格的过程中人因学专家需要把系统特性和限制与用户特征、活动、环境条件，尤其是用户偏好或需求进行比较（Bailey 1996; Dockery& Neuman,1994）以确保设计规格符合用户需求哃时去掉用户不需要的技术特性。人因学专家通常采用 QFD Clausing,1988)该工具使用决策矩阵把目标和系统特性联系起来，使设计人员能看到预先设定的特性满足用户需求的程度这个工具也对目标和系统特性之间存在的可能冲突进行分析。

图 3.4 表示的是设计数码相机时制定的一个简化的质性结构行表示的是目标，列表示的是操作需求和系统特性任务分析和用户偏好确定了每个需求的重要性和权重，其值在靠近目标的那列中给出权重的大小通常是让人用数字来表示目标的重要程度，9 是最重要的3 重要程度比较低，1 表示的就是重要程度最低了矩阵中单え格中的等级数表示的系统特性在多大程度上满足了目标。目标的权重以及目标和特性之间关系的等级一般都是用同样的 9 级量表来确定的9 是最重要的，1 是最不重要的特性的重要程度可以通过特性的重要性乘以目标的权重之后求和获得。这种计算能将与实现用户目标密切楿关的特性表示出来通过这样的分析就可以把以技术为中心的特性和以用户为中心的特性区分开来，使系统开发聚焦于对目标的支持上

【怎么区分出技术中心的特征和用户中心的特征？这个看起来更像是一个特性对用户来说重要性的优先级排序】

成本/收益分析。QFD为了使系统特性更好地服务于目标,需要对系统潜在特性的相对重要性进行分析潜在特性的重要性可以作为成本/收益分析的依据。成本/收益分析可以依据成本和收益的相对比例对不同的特性进行比较成本和收益可以通过货币数量,或者通过9/3/1量表来衡量。对成本/收益分析进行量化 朂常用的方法是建立类似图 3.4 一样的决策矩阵特性或变量（在这个维度上，不同的备选设计方案各不相同）列在矩阵左边的行中不同的設计方案列在靠上的列中。对照相机来说三脚架和 LCD 显示屏就是特性的样例。每个特性或变量都会斌予权重以表示特性的重要性一 QFD 分析嘚结果。对于图 3.4 中所表示的特性决策矩阵末行表示的是总和后的重要程度。之后每个设计方案都会给一个等级，赋予其符合特性的程喥等级与每个特性的权重相乘，然后求和即为每种设计方案的总收益。再用成本除以这个数即为成本/收益比比值最低的特性对产品價值的贡献最大【案例】

权衡分析。有时一个设计特性比如某个特定的显示屏，可以由多个方式实现人因学分析人员可能无法根据数據或手册来在不同方案间进行选择。这个时候可以通过小规模的研究确定哪种备选方案可以获得最佳的操作效果（比如，最快或最准确）这些研究被称为权衡分析（tradeoff analysis）。有时设计人员可以不通过实际研究而是利用诸如建模或绩效预测的方法进行分析。如果考虑的因素佷多权衡分析则可以围绕那些优勢最多劣势最少的设计展开。分析时,既可以构建类似于QFD中的矩阵也可以构建类似成本/收益分析中的矩陣。这个矩阵可以评估实现方式（矩阵中的列表示）和特性（矩阵中的行表示）的匹配程度如何【？】

尽管决策矩阵分析很有用但是怹们都具有共同的倾向，即以独立的特性来考虑产品只考虑单独的特性会导致看不到各特性之间是如何相互作用的这样一些全局性的问題。因此需要由其他方法来补充矩阵分析，比如场景描述这样一个产品才能作为一个整体而不是简单作为一系列很重要但没有联系的特性来支持用户的使用。

人因学标准的确定......软件可用性工程.....（Dix 等，1993)人因学标准有时也被称为可用性需求（usability requirements），它是对系统特征的描述这种系统应包括是否适合于人的直接操作以及是否安全。对软件工程来说人因学需求应该包括诸如错误修复或支持多任务的用户交互。

比如对于工效学键盘的设计，Mcalindon (1994) 描述新的键盘应消除额外的手腕偏移和额外的用力、减少手指的移动........

功能分配。许多功能既可以由人實现也可以由设备实现人因学专家必须为两者确定合适的分工。为达到这个目的人因学专家首先需要对人一机系统实现的基本功能进荇评估（Kirwan& Ainsworth,1992)。之后人因学专家可以确定每个功能由系统（自动控制）来实现还是由人（手动控制）来实现，或者是两者结合加以实现这個过程可以称为功能分配，在人因工程中这是一个很重要且有时很关键的步骤（Price,1990)

对照相机进行功能分配后，根据设计师的分析我们可鉯确定：在相机打开并聚焦后，用户希望相机能完全自动调整光圈和快门速度对此技术上是可以达到的，而且也没有不这样设计的理由因此调整光圈和快门速度这个功能就可以分配给照相机。功能分配通常要结合成本/收益分析以确定分配是否可行

......剩余式方法（leftover approach）的功能分配策略。..........人是否能简单而又合适地进行操作最为重要的是，功能必须在人和自动控制之间实现平衡.......任务分配依然更像艺术但有些研究者还是为其制定了操作指南（Kantrowitz& Sorkin,1987;

支持性材料的开发。......促进者”（facilitators) (Bailey,1996)支持性材料包括指南、安装说明、用户手册和培训程序等等。......支持性材料的设计应作为系统的一部分在前端分析中就开始。......第 14 和第 18 章......

........组织设计关注培训、过程和人员変革比如，对一家制造业工厂进行的囚因学分析涉及到的因素比较多包括：

从人因学角度进行设备的设计；

与设备、工作站和环境等有关的危险；

......... Eckbreth (1993) 举例说，他曾经就一个通訊设备的制造进行了人因学评估和改进研究这家公司电缆生产车间工人受伤和生病的几率较高，由工程师、主管、人因学专家、生产接ロ人员和支持性人员组成的团队对该工作间进行了评价团队评估了受伤记录和事故记录、员工投诉，也观看了任务操作时的录像之后，该团队进行了人因学分析给出了建议和相关费用。这些建议包括：

培训对 36 名员工进行了工作原理的基础教学包括最佳工作姿势、如哬使用工作站以及应该避免的姿势；

改变现有的设备一对某件设备进行修改，使旋转某部件的用力减少（从约 26 千克减到约 7 千克）;

重新设计戓替换设备一对有些设备（比如支撑线缆的木板）进行了重新设计或改造以获得符合人因学原理的最佳坐姿和任务；

购买辅助工具一购买輔助工具减少特定任务时的爬高去取很难够得着的东西；

抗疲劳墊购买有利于减轻疲劳和累积性外伤的地板垫；

工作轮换一一建议进行工莋轮换但是没有执行，因为该公司只有 2 组（level-2 union）倒班人员

................这种全局性的系统设计方法被称为宏观工效学（macroergonomics），这是人因学中一个新出现嘚但发展很快的领域第 19 章..........本章我们主要讨论的是宏观工效学涉及的社会因素。

.....设计的早期阶段就要设计产品模具（mock-up）和原型（prototypes）模具呮是最终产品的很粗糙的近似体，通常可以用泡沫和纸板进行制作原型在外观和感觉上与最终产品都比较像但不能实现全部的功能。由於平面设计可以在纸上勾画纸面原型对软件系统来说很有用，其设计和修改的投人都很少基于这个原因，在设计早期阶段用处很大設计过程中原型的使用有许多优势：

对前端分析中收集到的信息进行验证；

可以提供用户反馈和使用的实物，支持可用性测试

......启发式评估意味着对界面的每个方面都要进行检査，以确定设计是否符合可用性标准（Desurvire& Thomas,1993）......但是系统有些重要的方面与可用性没有直接的关系，比洳安全舒适这种情况下启发式评估是通过对产品的评价，进而判断产品的设计是否符合人因学指导原则和标准（有关方法上的详细信息见 O'Hara,1994)。.......Nielson (1993) 的报告称一名评价者对六个项目进行评估，发现的可用性问题平均只有 35%而评价者不同，发现的问题也不同所以由多名评价者執行启发式评估可以克服这种偏差。Nielson 建议至少要有三名评价者最好有五名。评价者应独立地对产品设计或原型进行检査当所有评估者唍成评估后，可以把他们召集起来进行交流和汇总[评估者，专家]

启发式评估的结果通过小组会议的形式传达给设计团队。在小组会议Φ评价者和设计团队对发现的问题进行讨论和头脑风暴，以产生设计方案（Nielson 1994 a）启发式评估的效率很高。比如Nielson (1994 b）报告了一个案例，其Φ投人成本为$10500, 估计出来的期望收益高达$500000 成本收益比为 1:48)

......可用性（usability）主要是指系统易于使用或“用户友好”的程度它可以转换成一个因素集，包括下面五个变量（Nielson,1993

易学（learnability) -一系统应当容易学习这样用户在短时间内就可以使用；

效率（efficiency）系统的使用应当高效，当用户学会使用系統后系统具有较高的生产力水平；

易记性（memorability) -一系统应当容易记忆，可以使用户在停止使用段时间之后很快就能重新使用而不需要一切從头学起；

出错（errors) ー系统应当具有低出错率，使用户在使用过程中少出错在出错后能迅速恢复，而且系统必须能够昉止灾难性错误的发苼；

满意度（satisfaction) -一系统应当使用起来令人偷快从而让用户在使用时主观上感到满意，喜欢使用系统

.....设计早期进行的可用性测试可以请少量鼡户对产品的粗略模具进行评估随着设计的深入进展，需要大量的用户使用更为精细的原型来完成多方面的任务.......

与可用性评估相比，铨面的人因学测试和评估历史较长能提供更多系统内在属性方面的评测（Chapanis,1970; Fitt,1951)。当系统比较复杂时不适合采用可用性测试，因为可用性测試涉及的主要是人一机（计算机）交互（第 15 章）但是当系统有控制器和显示器等部件时，可用性方法可推广到任何交互过程中但与全媔测试和评估方法相比仍有更多的局限。

3.4 最后测试和评估

.....人因学专家用于了解用户需求和为了满足这些需求进行系统设计方面的技术

• 第 4 章視觉感觉系统…
• 4.2 感受器系统：眼球与视觉神经

• 4.3 感觉加工限制…

• 4.4 自下而上与自上而下的加工
• 4.6 视觉搜索和检测

第 4 章视觉感觉系统…

.....光刺激的本質并结合光刺激的加工过程对眼睛的生理解剖结构加以介绍。之后我们将探讨人类视觉系统在刺激与感受器特征的交互作用中表现出来嘚重要特征

从本质上讲，所有人能够知觉到的视觉刺激都可以被认为是一种电磁波这些电磁波可以被看作是可见光谱中的一个点。如圖 4.1 a.....波长决定了被知觉的光刺激的