1 以用户为中心的设计和评估的理论基础及总体流程
1.1 以用户为中心的设计和评估的理论基础及设计含义
1.1.1 用户的含义
以用户为中心的设计和评估（user-centered designand evaluation）的最基本思想就是将用户（user）时时刻刻摆在所有过程的首位。在产品生命周期的最初阶段，产品的策略应当以满足用户的需求为基本动机和最终目的。在其后的产品设计和开发过程中，对用户的研究和理解应当被作为各种决策的依据，同时，产品在各个阶段的评估信息也应当来源于用户的反馈。所以用户的概念是整个设计和评估思想的核心。
从一般意义上来讲，用户是指使用某产品的人。这一概念包括两层含义：
（1）用户是人类的一部分。用户具有人类的共同特性，用户在使用任何产品时都会在各个方面反映出这些特性。人的行为不仅受到视觉和听觉等感知能力、分析和解决问题的能力、记忆力、对于刺激的反应能力等人类本身具有的基本能力的影响，同时，人的行为还时刻受到心理和性格取向、物理和文化环境、教育程度及以往经历等因素的制约。
（2）用户是产品的使用者。用户是与产品使用相关的特殊群体。这一群体既包括产品的当前使用者，也包括未来的，甚至是潜在的使用者。用户在使用产品的过程中的行为也与产品特征紧密相关。例如，对于目标产品的知识、期待使用目标产品的时间和任务等。
因此，研究用户应当从用户的人类一般属性和与产品相关的特殊属性着手。这就需要综合生理学、心理学、统计学、社会学等多学科的理论，分析和解决在人与机器的交互系统中的规律，提升系统整体的效率，形成了被称为“人因学”（human factors）的交叉学科。
1.1.2 人机交互和人类信息处理模型
人类区别于其他生物的根本特征是发明和制造工具的能力。在机器和技术不发达的阶段，通过机器能够完成的工作很有限，所以，人们往往需要直接介入很多具体重复的操作。随着人类社会的发展和科学技术的进步，机器能够完成的工作越来越多，也越来越复杂。现代的计算机通过人工智能等技术甚至可以模仿部分人类的思维。人机交互的主体包括人和机器，而两者拥有各自的优势。例如，机器的优势包括可以准确地无限次地重复设计的功能，但是缺乏模糊学习和决策的能力。人的优势是可以灵活地针对任务中出现的各种情况进行决策，并支配系统的各项行为，但是人在重复某些行为方面的质量却不能与机器相比。在人使用计算机的条件下，人机交互学研究的就是如何设计计算机界面以使用户使用系统时达到最高的效率和满意程度。
在人机交互系统中，计算机内部的复杂的信息处理和存储系统可以认为是一个“黑箱”，对于计算机用户来讲，他们对计算机系统的状态和运行过程的理解和操作都是通过用户界面（user interface）实现的。用户界面也常被称为人机界面。计算机的输出设备，包括显示器、喇叭等将系统的信息以人能够感知的方式提供给用户，同时，计算机的输入设备，包括键盘、鼠标和话筒等可以接受用户的各种操作指令并传达给计算机内部。
计算机的输出信息是如何被人接受和处理，然后转化为反应动作，指导计算机的下一步操作的呢？心理学的研究在不同层次上为这一过程提供了不同的理论和模型。在这里介绍被普遍接受的人类信息处理（human information processing）模型。人类信息处理模型认为人在接受刺激信息后通过感知系统（perception）、认知系统（cognition）和反应系统（response）进行信息处理并作出行动。
图1-1概括地描述了典型的人机交互系统的信息流程和工作方式。
图1-1 人机交互系统的信息处理模型
1．感知系统
计算机的输出信息以视觉和听觉等方式被眼睛、耳朵等感知系统接受后，传输到感知处理器。在这里，这些刺激信号被短暂地储存起来并且被初步地理解。在感知处理器中进行的理解大多只是基于上下文的模式识别。例如，一条竖线被夹杂在一些阿拉伯数字中时就被理解为数字1，但是如被夹杂在一些字母中时就被理解为字母I。这些信息是相当表面化的，如果没有进一步的处理会在转瞬间消失。
在系统设计中应当考虑到感知系统器官和感知处理器的特点。例如，在视觉方面，图形用户界面的设计应当尽量减少用户不必要的眼球移动；设计易于浏览的格式和布局；提供便于用户理解的上下文信息等。在听觉方面，系统的输出应当注意使用适当的时间长度、音频和音量，同时对声音选项进行必要的重复等。这样就可以有效地避免感知的重要信息过早消失或被误解。
2．认知系统
人类认知过程是由思维处理器与短时记忆器和长时记忆器的协调工作完成的。首先，被人感知的视觉、听觉等信息被感知处理器处理后会有选择地被传送到短时记忆器（short-term memory）中。短时记忆器是人日常思考时暂时存储信息的空间，短时记忆器与思维处理器（cognitive processor）协调工作进行各种复杂的思维操作。这些操作包括各种信息的内在含义、推理及逻辑关系等，其操作水平远远高于在感知处理器中进行的过程。短时记忆器的储存容量小（可以同时记忆5~9个内容单元），保持时间也相对较短（一般是若干秒）。并且，短时记忆器的效率和能力比较容易受到噪声和其他分散注意力因素的影响。
短时记忆器中的部分信息也会被有选择地传送到长时记忆器（long-term memory）中。长时记忆器就是人们平常所说的记忆力，其特点是容量大，储存时间长，并且主要以结构化联系的方式储存内容。在长时记忆器中，被记忆的内容与其他内容联系越丰富，其特征越明显，其表现方式越形象，就越容易保持和提取。长时记忆器还具有“用进废退”的特点，也就是说，越是被经常用到的内容就越是记忆准确，同时也越容易被提取。内容如果缺乏和其他线索的联系，或很少被用到，就容易在记忆中“变形”或丢失，这就是人们平时所说的遗忘。思维处理器经常需要将长时记忆器中的内容提取到短时记忆器中进行匹配，与感知处理器提供的内容一同进行处理。
人类短时记忆器和长时记忆器的特点为人机系统设计提供了一些设计准则，例如，为了不超过短时记忆器的能力范围，在设计中应当尽量将大批的信息按照其相互关系分类组织起来，这样，短时记忆器在任何时刻只需要处理总体信息的一个小的部分，这种“分块”（chunking）的方法也同样适用于没有明显关系的独立信息的记忆。例如，较长的电话号码分成几段记忆就比同时记忆一个连续的数字串容易得多。同时，人机界面的设计应当简单明了，避免在用户面前显示与任务无关的信息以分散注意力。较复杂的用户界面功能可以考虑拆分为不同的部分或步骤来实现。为了提高长时记忆器信息的存储和提取的效率，产品设计也应当从长时记忆器的特点考虑。例如，将没有意义的电话号码和外语发音赋予意义，增加这些内容和其他内容的关联性，有助于记忆的保持。在设计中应当尽可能使信息的结构清晰易懂，为各个信息单元提供丰富的联系信息。明显的设计个性也能够显著增强用户对于设计细节的印象，便于记忆和信息提取。
思维处理器可以进行很多不同类型的复杂的思维操作。这些操作包括注意力的选取（attention selection）、知识和技能的学习（knowledge and skill acquisition）、解决问题（problem solving）和语言处理（language processing）。在这些方面的研究成果也为设计提供了各种指导。例如，由于人的注意力具有易转移性，所以用户界面的各个状态应当以支持的功能为中心而避免将用户的注意力分散到其他方面。又例如，人们学习和解决问题时经常会联想到类似问题和解决方法，所以，使用比拟或暗喻等方法设计学习材料和界面元素将有利于用户对信息的分析和掌握。
3．反应系统
产品的设计还应当尽可能减少对人的反应处理器和反应系统的负荷。例如，在设计计算机系统时，应当减少键盘和鼠标之间过多的切换，减少不必要的眼球的移动。实验心理学上的费茨法则提供了一个关于人对简单物体进行操作的数学模型。以鼠标单击为例，被单击的目标越小，目标之间距离越远，就越难击中，并且消耗时间更长。用公式表达即为：Time=a+b log2（D/S+1），其中D和S分别指目标之间的距离和目标的宽度。
在设计交互界面时，需要同时考虑短时和长时操作的需要，例如在完成任务的过程中如果需要大量重复地进行某些操作，即使是简单的单击和指尖滑动，都可能造成积累性的损伤。在保健方面，应当采用最符合人使用习惯的键盘和鼠标设计，合理的显示器位置和显示参数以及各种工作环境的设置，避免长期使用计算机设备人员所常见的手腕、腰部、背部等的损伤。