认知与设计-理解UI设计准则
交互计算机系统可以说是一门计算机和认知学的交叉工程学科，基于科学的技术方法创造满足指定需求的交互系统。工程学在设计中不是取代艺术，而是让艺术成为可能。工程学对建筑来说已经够难了，对互动制品来说更难，原因很简单，那就是获取关于人的科学比关于建筑的更难。普遍的方法是通过”可用性测试“，观察用户的操作，发现他们遇到的困难，并通过重新设计来修正。可用性测试是有用的、必需的，也是低效的。成果也不如工程学般能很好的积累起来，而且无法对失败有深入的洞察。认知上等到同于通过烘烤让用户去发现大窗户的效果（测试窗户是否可行？）。但可用性测试可以发现系统的很多缺陷。它是可行的方法，因为交互系统的修改通常要比建筑物的重建容易很多。
最好能在一开始就避免许多错误，一种方法就是使用设计准则。与其在可用性测试中重复不断地发现红绿搭配的界面对色盲用户很不适用，不如设立准则，说明颜色使用的注意事项。然而，设计准则也有自身的问题。在实践中，设计准则可能模棱两可，或者需要对环境做出精细的解释，也可能与其它设计准则矛盾。
这本书的想法是将设计准则与其核心的认知学和感知科学高度统一起来。这样的形式有几个好处：与实际的设计联系起来使得心理学变得具体而容易理解，而设计准则因与其深层的基本原理相互关联而更容易在具体环境中应用。
本书作者： Jeff Johson， 施乐 Star系列产品的用户界面团队成员，GUI的先驱。心理学方面他拥有耶鲁大学和斯坦福大学的学位。
- 从开始设计交互计算机系统以来，就有人尝试发表用户界面设计准则，以推广良好的设计。
- 21世纪的：Stone、Koyani、Bailey和Nall，Johnson。像微软、苹果、甲骨文、Google等公司都在各自平台发布了相应的设计准则。
用户体验设计和评估需要理解和经验
- 遵循用户界面设计准则不像按食谱煮菜一样按部就班。设计准则经常描述的是目标而不是操作。它们特意做到极其概括从而具有更广泛的适用性，但这也意味着，人们对它们准确的意义和在具体设计情境上的适用性经常会做出不同的诠释。
- 更复杂的是，对于一个设计情境，经常会看到很多规则都适用，或相互冲突的。例如：
- 屏幕要明亮，又要电池寿命长；
- 功能强大又要系统简单；
- WYSIWYG（所见即所得），又要盲人可用。
- 要满足这些设计目标，通常需要权衡----大量权衡。
- 但遗憾的是，用户界面的准则通常是以设计布告的简单列表形式提供的，几乎没有提供任何理论依据和背景。这给设计和评估时要进行诠释变得困难，用不起来。比如看下面两个设计准则的对比。
- 像预防错误 与错误预防； 允许容易的操作反转 VS帮助用户识别…；让用户觉得他们在掌控 VS 用户的控制与自由
- 对比会发现如果忽略在措辞、强调点以及撰写时计算机技术状态的不同之后，所有这些用户界面设计准则是很相似的，这是为什么？
- 答案在于，所有设计准则都是基于人类心理学：人们如何感知、学习、推理、记忆，以及把意图转换为行动。
- 例如，Don Norman在从事人机交互前就是心理学领域的一名教授。 Norman -
早期的人机设计准则就基于他本人和他人在人类认知方面的研究。他特别关注的是人们经常犯的认知性错误，以及计算机系统如何减少或消除这些错误造成的影响。 - 说到底，用户界面设计准则是以人类心理学为基础的。 学习本书我们主要来看看这些准则背后的心理学知识。
第一章： 我们感知自己的期望
第二章：为观察结构优化我们的视觉
格式塔原理：主体/背景
第三章：我们寻找和使用视觉结构
结构提高 了用户浏览长数字的能力
数据专用控件提供了更多的结构
视觉层次让人专注于相关的信息
第四章：阅读不是自然的
我们的大脑是为语言而不是为阅读设计的
阅读是特征驱动还是语境驱动
熟练阅读和不熟练阅读使用大脑的不同部位
糟糕的信息设计会影响阅读
软件里要求的阅读很多是不必要的
视觉是为边缘反差而不是为亮度优化的
区别颜色的能力取决于颜色是如何呈现的
影响色彩区分能力的外部因素
第六章：我们的边界视力很糟糕
中央凹的分辨率与边界视野的分辨率比较
让用户注意到信息的重武器：请小心使用
第七章：我们的注意力有限，记忆力也不完美
短期记忆的特点对用户界面设计的影响
长期记忆的特点对用户界面设计的影响
第八章：注意力对思考以及行动的限制
模式一：我们专注于目标而很少注意使用的工具
模式二：我们使用外部帮助来记录正在做的事情
模式三：我们跟着信息“气味”靠近目标
模式四：我们偏好熟悉的路径
模式五：我们的思考周期：目标、执行、评估
模式六：完成任务的主要目标之后，我们经常忘记做收尾工作
第九章：识别容易，回忆很难
识别与回忆对用户界面设计的影响
第十章：从经验中学习与学后付诸实践容易，解决问题和计算很难
从经验中学习（通常）是容易的
操作已经学会的动作是容易的
解决问题和计算是困难的
在用户界面设计上的影响
第十一章：许多因素影响学习
当操作专注于任务、简单和一致时，我们学得更快
当词汇专注于任务、熟悉和一致时，我们学得更快
风险低的时候我们学得快
第十二章：我们有时间要求
人类大脑的许多时间常量
时间常数的工程近似法：数量级
达到高响应度交互系统的另外一些指导原则
实现高响应度是重要的。
附录 著名的用户界面设计准则。
我们对周围世界的感知不是对真实的描述。我们感知到的很大程度上是我们期望感知到的。有以下三个因素影响我们的预期，也因此影响我们的感知。
你看到什么取决于告诉你什么？
想像一下你拥有一家大型公司，并将与一位房产经理开会讨论公司的新园区的建设方案。园区有五座建筑排成一排，后两座有给自助餐厅和健身中心采光的T字型庭院。如果这位经理向你展示下图，你就会看到代表这些建筑物的五个图块。
你看到什么取决于告诉你什么
现在想像一下与你见面的不是房产经理，而是广告经理，讨论的是在全国某些市场发布的广告牌。广告经理给你看的也是上图，但这次是广告牌的略图，由一个单词构成。这次，你清晰无误地看到了一个单词“LIFE”。
当感知系统预先准备看的是建筑物的形状时，你就看到了建筑物的形状，几乎察觉不到建筑物之间的白色区域。当感知系统预先准备看文字时，你就看到了文字，几乎注意不到字母间的黑色区域。
先入为主能够影响感知。
再看下面的一个素描，你看到了什么？很多人对它的第一印象是随手泼出的黑点。
只有在告诉你这是一只在树附近嗅着地面的斑点狗后，你的视觉系统才会把影像组成一幅完整的画面。不仅如此，一旦你“看到了”这只狗，就很难再回头把这张素描看成是随机无序的点。
除了以上视觉的例子外。 经验也影响其它类型的感知，如对语句的理解。 例如，在之前听说过疫苗污染事故的人与最近听说过利用疫苗成功对抗疾病的人，当他们今天听到“新疫苗含有狂犬病毒”这个标题的信息或许就有同的理解。
计算机软件和网站的用户经常不认真看屏幕就点击按钮或链接。他们更多靠以往的经验来引导他们对界面的感知，而不是看清屏幕上的实际内容。有时这会让软件设计者感到挫败，他们总以为用户会去看屏幕上有什么。但感知并非如此运作。
前几页上布置一致的按钮麻痹了他们的视觉系统。甚至无心地返回了几次之后，他们可能仍然觉察不到在哪里。这就是为什么“控件的摆放要一致”是一个常见的用户界面设计准则。
类似地，在寻找某件东西时，如果它不在老地方或看起来与往常不同，即使就在眼皮底下我们也可能视而不见。这就是因为经验调整我们到期望的地方依据期望的特征去寻找。
当我们试图去理解视觉如何工作时，很容易认为它是一个自下而上的过程，将边、线条、角度、弧线和纹路等基本要素组成图案并最后形成有意义的事物。 以阅读为例，你可能假设我们的视觉系统首先识别字母，把它们组合成单词，再将单词组合成句子，如此继续。
但视觉感知，尤其是阅读，不完全是一下自下而上的过程，其中也有自上而下的作用。
同样的字符受其附近的字母的影响而被感觉成H或A
周围环境对感知的影响也同样存在于不同的感官之间。五个感官任何之一的感知都可能同时影响其它感官的感知。例如：
- 我们听到的能影响我们看到的，反之亦然；
- 我们听到、看到或者闻到的能影响我们的触觉。
工具箱：这里有剪刀吗？
你发现剪刀了吗？现在不去看工具箱，你能说出来那里面有没有螺丝刀吗？
我们的目标会过滤我们的感知，与目标无关的东西会被提前过滤掉，而不会进入到意识层面。
一次只做一件事背后的原理，也是基于我们对目标的感知，会过滤到其它东西，即使这些东西存在也会被大脑忽视掉，那与其会被忽视掉那还不如不出现。
当前的目标影响我们的感知的机理有两个：
- 影响我们注意什么， 感知是主动的，不是被动的。 我们始终移动的眼睛、耳朵、手等去寻找周围与我们正在做或者正要做的事最相关的东西。如果我们在一个网站上找园区地图，那些能够引导我们去完成目标的对象就会吸引我们的眼睛和控制鼠标的手。我们会或多或少地忽略掉与目标无关的东西。
- 使我们的感知系统对某些特性敏感， 当我们在寻找某件物品时，大脑能预先启动我们的感官，使得它们对要寻找的东西变得非常敏感。例如，要在一个大型停车场找一辆红色轿车时，红颜色的车会在我们扫描场地时跃然而出，而其它颜色的车就几乎不会被注意到，即使我们的确“看到”了它们。类似地，当我们试图在一个黑暗拥挤的房间里寻找自己的伴侣时，大脑会对我们的听觉系统进行“编程”，从而对她或他的声音的频率组合非常敏感。
这些感知的影响因素对于用户界面设计有以下三点启发。
-
避免显示有歧义的信息，并通过测试确认所有用户对信息的理解是一致的。当无法消除歧义时，要么依靠标准或惯例，要么告知用户用你期望的方式去理解歧义之处。
例如，电脑上的显示经常将按钮和文本输入框渲染成看起来高于背景面（下图）。这种显示方式依赖一个大多数有经验的用户都熟悉的惯例——光源在屏幕的左上角。如果以其它位置的光源来渲染按钮，用户是无法看出它凸起的。
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在一致的位置摆放信息和控件。不同页面上提供的相同功能的控件和数据显示应该摆放在每一页上相同的位置，而且它们还应该有相同的颜色、字体和阴影等。这样的一致性能让用户很快找到和识别它们。
用户去用一个系统是有目标的。设计者应该了解这些目标，要认识到不同用户的目标可能不同，而且他们的目标强烈左右他们能感知到什么。在一次交互的每个点，确保提供了用户需要的信息，并非常清晰地对应到一个可能的用户目标，使用户能够注意到并使用这些信息。
格式塔学派（德语：Gestalttheorie）是心理学的重要流派之一，是德文Gestalt的译音，意即”模式、形状、形式“等，意思是指”动态的整体（dynamic wholes）“。兴起于20世纪初的德国，又称为完形心理学。由马科斯·韦特墨（）、沃尔夫冈·苛勒（·887-·967）和科特·考夫卡（·886-·94·）三位德国心理学家在研究似动现象的基础上创立。似动现象(phi
phenomenon）也就是灯光在快速的切换状态下，当速度快到介于30-60毫秒之间，会产生动态的移动的错觉。参考影片（要翻墙）
格式塔主张人脑的运作原理是整体的，”整体不同于其部件的总和“。例如，我们对一朵花的感知，并非纯粹单单从对花的形状、颜色、大小等感官资讯而来，还包括我们对花过去的经验和印象，加起来才是我们对一朵花的感知。
格式塔体系的关键特征是整体性、具体化、组织性和恒常性。这四个是人类视觉的基础特性，是我们视觉的一种惯性，是天生或进化而来的。
4.在颜色之外使用其它提示
5.将强烈的对抗色分开。
为什么处于人们边界视野中的暗色的静止物体经常不被注意到；边界视线中物体的运动通常会被察觉呢。
1.人类视野的空间分辨率从中央向边缘锐减。
每只眼睛大约有600万视网膜视椎细胞，它们在视野的中央（一个很小的叫做中央凹的区域）分而得比在边缘紧密得多。中央凹仅点视网膜的1%，而大脑的视觉皮层却有50%的区域用于接受中央凹的输入。中央凹的视椎细胞与视觉信息处理和传导的起点（神经节细胞）的连接比是1：1，而在视网膜其余地方，多个光感受细胞才与一个神经节细胞相连。因此边界视觉的信息在被传到大脑之前是经压缩的（数据有损）。
2.眼睛以大约每秒三次的速度不断的快速移动
选择性地将焦点投射在周围的环境物体上。大脑则用粗旷的、印象派的方式，基于我们所知所期待的，填充视野的其他部分。大脑无需为我们四周的环境保持一个高分辨率的心理模型，因为它能命令眼睛在需要的时候采样和重新采样具体细节。
a.眼睛不是随机扫描环境的，眼动是为了使中央区关注重要的东西，视野周边的模糊线索提供了线索，帮助大脑计划往哪里移动
b.边界视觉可以很好地察觉运动。这是因为先祖具有发出食物和躲避掠食者的能力而生存下来的。
让错误信息可见的常用方法
1.放在用户所看的位置上
4.保留红色以呈现错误（特定场合不一定适合）
3.闪烁或者短暂的晃动
长期记忆：存储量大，但容易出错、印象派、异质、可回溯修改和影响。
- 感觉通过五感系统进入大脑负责相关感官的区域并触发其反应，然后散播到大脑其它不与任何具体感觉通道相关的部分。大脑与具体感觉将这些察觉的简单特征信号整合起来，来检测输入的高层特征。
- 感觉能影响到的神经无很大程度上由其特征和环境决定。同样是狗的声音，走在路上和坐在小区里听是不同的。
- 感觉所产生的最初强度取决于大脑其他部分对它的放大或者抑制程度。所有感觉都会产生某种痕迹，但有些微弱到几乎无法察觉
- 记忆的形成由参与某个神经活动模式的神经元上长期甚至永久的变化组成，这使得该模式在将来容易被再次激活。
- 激活记忆是再次激活与记忆产生时同样的神经活动模式。
- 一个神经记忆的模式越经常被再次激活，就变得越”强烈“，也就是越容易激活它。
- 某个记忆不是被锁定在大脑的某个特定的地方。
短期记忆：容量低不稳定
- 短期记忆不是存储（不是记忆和感觉被处理的地方）。短期记忆是感觉和注意现象的组合。
- 我们的每一个感官都有非常短暂的短期”记忆“，那是感官刺激后残留的神经活动导致的，就像铃铛被敲击后的余音。这些感官特异性的残留感觉共同组成了短期记忆的一小部分。
- 我们的注意机制还可以接收通过识别和回忆而再次激活的长期记忆。
- 短期记忆里的信息数量极端有限和不稳定。
- 短期记忆等于注意的焦点，即任何时刻我们意识中专注的任何事物。
George Miller 于1956年提出的人类短期记忆能够同时记住互相不相关的东西的数据限制 7±2。
1.短期记忆的东西是什么？
它们是当前的感觉和获取到的记忆。它们是目标、数字、单词、名字、声音、图像、味道等。任何人能够意识到的东西。
2.为什么这些东西必须互不相关？
因为如果两个东西有关联，就对应到一个大的神经活动模式，即同一组特征，因此也就是一个东西。
3.为什么有这个不准确的加二或减二？
因为存在个体记忆的差异。
** Broadbent，1975 实验后更新了这个数字。 因为四个加减一，也就是三到五个。**
由注意力的限制和短期记忆造成的六种模式
- 我们专注于目标而很少注意使用的工具
- 我们使用外部帮助来记录正在做的事情
- 我们跟着信息”气味“靠近目标
- 我们的思考周期：目标，执行，评估
- 完成任务的主要目标之后，我们经常忘记做收尾工作
长期记忆：识别容易，回忆很难
识别与回忆对用户界面设计的影响
看到和选择比回忆和输入更容易
尽可能使用图像来表达功能
- 使用缩略图来紧凑地描绘全尽寸的图像（PPT的小图或浏览器的最近打开的缩略图）
- 越多人使用的功能，应该越可见
- 使用视觉提示让用户知道他们所处的位置
从经验中学习与学后付诸实践容易，解决问题和计算很难
- 从经验中学习（通常）是容易的
- 操作已经学会的动作是容易的
- 解决技术问题需要对技术感兴趣并经受训练
怎样可以让交互系统学习得快
我们大脑执行熟练掌握的活动所采用的”自动“方式，与我们用来解决新问题和计算所使用的高度受控的方式。无意识的方式消费很少的甚至不消耗短期记忆（注意力）资源，并且能够与其它活动同时进行。而受控的方式对短期记忆有着很高的要求并且无法并行处理。(Schneider & Shiffrin, 1977)。
操作是专注于任务、简单和一致的
认知心理学家把用户想要的工具和工具所能提供的操作之间差距称为”执行的鸿沟“。一个工具提供的操作与用户想要做的之间的鸿沟越小，用户就越不需要去考虑工具本身，而能更专注于他们的任务。因此，这个工具也就能更快地”自动化“了。
要使设计的软件、服务和设备提供与用户目标和任务匹配的操作，设计者必须很彻底地了解用户目标，和工具所要支持的任务。必须做到以下三步：
2.设计一个专注于任务的概念模型，其中主要包含对象-操作分析
3.严格按照任务分析和概念模型设计用户界面
好的任务分析Check问题：
- 用户在使用这个应用时想要实现什么目的？
- 应用想支持哪些人群的任务？
- 哪些任务是常见的，哪些是少见的？
- 哪些任务是最重要的，哪些又是不重要的？
- 每个任务的步骤是什么？
- 每个任务的结果和输出是什么？
- 每个任务所需的信息从哪来？
- 每个任务结果的信息该怎么利用？
- 每个任务该使用哪些工具？
- 在执行各个任务时，人们会遇到什么问题？什么样的错误是常见的？是什么造成这些错误？错误造成的损害会有多严重？
- 人们在执行这些任务时都使用什么样的词汇？
- 要执行这些任务，人们必须如何沟通？
- 不同的任务之间是如何联系的？
概念模型中最重要的就是对象-动作分析。它指定了该应用展现给用户的所有概念对象、用户对这些对象所能做的动作、各类对象的属性（用户可见的设置参数）以及对象之间的关系。
如优先级能用（高、低）就不要（1-10级）；”用户万一需要的功能“除非有迹象表明会有很多潜在客户或者用户需要它，否则一定要坚决抵制。因为多考虑一种可能性，软件的复杂和学习都成倍增的关系。
交互系统可以在至少两个层面上讨论一致性：概念层面和按键层面。概念层面的一致性是由对象、操作和概念模型的属笥之间的映射决定的。系统中的对象是否都有同类的操作和属性？ 按键层面的一致性是由概念上的操作与现实中执行操作所需要的实际动作之间的映射决定的。
用一个由对象和操作组成的矩阵来展示概念模型。
小且紧凑的矩阵表明对应的设计是容易学习的：对象较少，操作较少，而且对每种类型的对象的操作都是一样的。
词汇是专注于任务、熟悉和一致的
无法与用户的时间要求很好地同步的系统不能成为有效的工具，并会被用户认为是反应不灵敏 。
一个交互系统的响应度，即能否跟上用户，及时告知他们当前状态，而不让他们故等，是决定用户满意度的最重要因素。这要比容易学习或容易使用更重要。
响应度与性能相关，但又不一样。性能是以单位时间里的计算次数来衡量的，响应度是以服从用户在时间上的要求及用户满意度来衡量的。高响应度不一定是高性能。
- 立刻告知已经接收到你的输入
- 对操作需要多长时间完成提供一定的指示
- 在等待时允许你去做其他事情
- 能够智能地管理事件队列
- 将系统内部管理和低优先级的任务放在后台运行
- 对最常见的用户请求做出预期
- 按下按钮、滑动滚动条或者操作某个对象的反馈迟缓
- 耗时的操作阻断其他活支，还不能取消
- 对长时间运行的操作需要多长时间不提供任何线索
- 断断续续难以理解的动画效果
- 执行用户没有请求的系统后台任务而忽略用户输入
人类大脑的许多时间常量
- 声音中我们所能察觉到的最短沉默间隔：1ms
- 可见且能对我们产生影响（或许是无意识的）的视觉刺激的最短时长：5ms
- 对危险的非自主的运动反应的速度：80ms
- 一个视觉事件与我们对它完整感知之间的时间差：100ms
- 可使我们感觉一个事件产生另一个事件的连续事件之间最长的时间间隔：140ms
- 从感觉上判断视野中4~5个物体的时间：200ms
- 事件进入意识的编辑”窗口“：200ms
- 视觉运动反应时间（对非预期事件的有目的的反应）:700ms
我们大脑需要多长时间来反应
达到高响应速度的另一些指导原则
- 先显示重要的信息，先显示整体轮廓
- 根据用户输入的优先级而不是输入的顺序来处理
感谢Jeff Johson的书，进一步理解了设计背后的联系。有了更新的视角来看待设计。
